遙感在大興安嶺牛汾臺林場地區1∶5萬區調中的應用研究

林 敏

1.中國地質大學，湖北 武漢 430074；2.福建省地質調查研究院，福建 福州 350013

0 引言

中國地質調查局2016年印發的《1∶50 000區域地質調查工作指南（試行）》中明確指出：遙感影像圖是區域地質調查的重要野外工作圖件，遙感解譯應貫穿區域地質調查工作的全過程.20世紀90年代遙感技術已經在區域地質調查項目中開始推廣應用［1-14］.21世紀以來，遙感技術突飛猛進，影像分辨率越來越高.充分利用遙感影像和遙感解譯對提高區域地質調查的質量和效率起到非常重要的作用［15-34］，特別是在中、新生代火山巖區，利用遙感影像圈定與火山噴發活動相關的環形構造、放射狀構造，對于火山機構的預判和發現起著至關重要的作用［35-44］.

內蒙古1∶5萬牛汾臺林場等4區調遙感解譯工作采用LandSat－8多光譜數據和資源三號衛星數據.LandSat－8多光譜數據影像編號為LC81220272015291LGN00、LC81220282015291LGN00，軌道號分別為122/027、122/028（行/列號），影像采集時相分別為2015/10/18T02：45：22.5500486Z、2015/10/18T02：45：46.4343781Z，多光譜/全色波段的空間分辨率分別為30/15 m.影像中云、雪等的覆蓋量小于全區面積的5%，質量精度滿足要求.資源三號衛星高空間分辨率遙感數據，影像分辨率2 m，使用3個波段融合（紅、綠、藍），數據位數：8 bit.影像中云、雪等的覆蓋量小于全區面積的1%，質量精度滿足要求.

研究區屬林區，森林覆蓋率達70%以上，植被具覆蓋厚、分布廣、發育密的特征，對遙感巖性地層解譯工作有較大影響，但對遙感構造解譯影響較小.因此本次遙感解譯主要從線性構造、環形構造、火山機構等方面著手，利用高分辨率遙感數據進行解譯工作.同時，遙感技術具有地理實體表示的多樣化以及多屬性、動態變化的特點，地質信息豐富，真實客觀，宏觀性強.本次遙感解譯工作以人機交互解譯為主，通過目視解譯和類比分析解譯方法，分別解譯線性構造、環狀構造、巖石地層、侵入巖的分布及相互關系，詳細勾繪地質體，不但可以提高整個工作區地質調查成果質量，并且可彌補路線地質調查過程中無法涉及地區的相關地質資料收集的不足.

1 線性構造遙感解譯與驗證

通過LandSat－8多光譜數據（采用7/5/3波段進行彩色合成），解譯出29條大小不等線性構造（圖1），總體構造線方向以NE、NW向為主，NNE向次之.不同方向構造線切割關系主要表現為：NNE向切割NE向斷裂，NW向切割NE向斷裂，但局部表現為NNE向斷裂切割NW向斷裂，反映區內NNE向斷裂多期活動的特點.

圖1 研究區遙感及解譯圖（LandSat－8影像，7/5/4＋8波段組合）Fig.1 Remote sensing and interpretation images of the study area（LandSat－8 image，7/5/4＋8 bands combination）

通過遙感數據處理、解譯，初步推斷詳勘目標斷層的位置，而后進行野外測量和驗證.驗證手段主要為路線地質調查和剖面測制，對遙感解譯的29條主干斷裂（F1—F29）進行了重點驗證，確定了各斷層性質、空間展布、產狀等，共驗證發現斷層11條，其中10條表現為張性斷裂，僅F1為逆斷層，多條斷層宏觀表現為密集節理帶.主要線型構造驗證情況見表1.另外18條驗證為河流、沖溝等負地形，未見明顯構造形跡.

表1 （續）Table 1（Contiuned）

表1 研究區主要線性構造解譯標志、影像特征及驗證情況表Table 1 Image features，interpretation signs and verification of major linear structures in the study area

2 環形構造遙感解譯與驗證

通過遙感解譯，在研究區共解譯出29個與火山噴發活動相關的小型環形構造（見圖1）.區內與火山機構相關的環形構造形態復雜多變，既有單個的環形構造，也有兩個或多個規模相近或懸殊甚大的環形構造互相作用形成的多環復合形態，包括切接式、套接式、大環包含小環、多環交接式或多環串珠狀、鏈狀.此外，與環形構造配套的放射性斷裂亦發育.局部可見破碎火山口在地貌上呈凹陷，火山機構形成的火口湖、圍繞環形斷裂的小型水洼地或湖泊、環形斷裂造成的河流彎曲環繞以及多個或多期次火山噴發形成多個環形構造疊加的復雜形態在區內亦常見.

研究區環狀斷裂、弧形斷裂及放射狀斷裂較發育，且時常相伴產出，與火山機構關系密切，多分布于火山口邊緣.巖層產狀的急變、節理化帶、擠壓破碎、斷層角礫、斷層泥、構造透鏡體、牽引構造、小褶皺、擦痕等可作為判斷依據.對29個環形構造進行了野外實地驗 證，其 中H3、H8、H10、H12、H17、H18、H23、H24、H25、H28、H29等11個環形影像驗證為火山機構.野外驗證詳情見表2.

表2 （續2）Table 2（Contiuned 2）

表2 （續1）Table 2（Contiuned 1）

表2 研究區環形構造解譯標志、影像特征及驗證情況表Table 2 Image features，interpretation signs and verification of ring structures in the study area

3 巖石地層單元和侵入巖遙感解譯與驗證

由于研究區基巖出露不佳，草場、植被等覆蓋較嚴重，對遙感巖性地層解譯工作有較大影響，因此本次遙感解譯主要解譯了第四系、新近系五叉溝組、古生界及上侏羅統—下白堊統地層的界線，滿克頭鄂博組、瑪尼吐組、白音高老組的界線在遙感圖上無法解譯.以下僅對本區出露較好的巖石地層單元作簡單介紹.

遙感解譯標志是某一填圖單元具代表性的遙感影像特征，是開展全區地質解譯的基礎和標準，在整個解譯工作中具有控制和指導作用.不同的填圖單元由于巖石組合不同，影像特征也在色調、形態、紋理、地貌以及水系上均有不同的特點，可建立不同的遙感解譯標志.以LandSat－8 7/5/4－8波段經PC融合的假彩色遙感影像底圖為基準影像，通過色、形、紋、貌等特征建立了區內出露較好的巖石地層單元和侵入巖的遙感解譯標志（表3）.

表3 研究區地層巖石單元及侵入巖遙感解譯標志Table 3 Remote sensing interpretation marks of stratigraphic units and intrusive rocks in the study area

經驗證，測區內新近系五叉溝組（N1w）以及第四系沖洪積物解譯界線與野外調查界線大致吻合；解譯古生界地層界線與驗證的早古生代海勒斯臺構造混雜巖界線大致相同；中生界上侏羅統滿克頭鄂博組（J3m）、瑪尼吐組（J3mn），中生界下白堊統白音高老組（K1b）在遙感影像上無法區分.另外，早白堊世巖體經驗證為早白堊世正長花崗巖.

4 地形地貌的解譯

傳統的區域地質調查項目一般采用20世紀測繪的地形圖.此類地形圖已經有幾十年的歷史了，圖中的村莊和道路信息變化較大，老舊的信息已經很難滿足現在智能化填圖的要求.近年來國家發射了一系列高空間分辨率的遙感衛星，本次工作采用的資源三號衛星影像分辨率為2 m，可以用來提取道路、水系、等高線、村莊、山峰等地形地貌的數據（表4）.

表4 研究區地形地貌類型遙感影像特征及解譯情況Table 4 Remote sensing image features and interpretation of topographic types in the study area

5 結論

（1）運用LandSat－8多光譜數據解譯出29條大小不等斷裂構造，總體構造線方向以NE、NW向為主，NNE向次之.野外驗證發現斷層11條，另外18條驗證為河流、沖溝等負地形.

（2）解譯出29個與火山噴發活動相關的小型環形構造.野外驗證發現11個火山構造，整體環形構造在遙感平面圖上形態呈圓形，由弧形影紋、色差界面或環形溝谷、水系組成，圍繞環形構造局部發育線狀影紋或水系構成的放射狀斷裂組合.

（3）解譯了第四系、新近系五叉溝組、古生界及上侏羅統—下白堊統地層的界線.經實地調查驗證，五叉溝組以及第四系解譯界線與野外調查界線大致吻合；解譯古生界地層界線與驗證的早古生代海勒斯臺構造混雜巖界線大致相同；早白堊世巖體經驗證為早白堊世正長花崗巖.

（4）資源三號衛星高精度遙感影像適用于提取道路、水系、等高線、村莊、山峰等地形地貌的數據.

（5）通過內蒙古1∶5萬牛汾臺林場等4幅區調遙感解譯驗證，資源三號衛星影像適合應用于地形地貌方面的解譯，而LandSat－8多光譜數據（采用7/5/3波段進行彩色合成）在解譯線型構造和環狀構造方面表現突出，能達到區調工作遙感先行的目的.