地質(zhì)遙感中巖性的識別研究

田 莉

核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029

在遙感影像上識別巖石的類型必須首先了解不同巖石的反射光譜差別，以及所引起的影像色調(diào)的差異。同時，由于巖石的形成，在內(nèi)外應(yīng)力的共同作用下，組合成不同形狀，這也是識別巖石類型的重要標(biāo)志。此外，不同巖性上往往形成不同的植被、水系，這也可作為間接的解譯標(biāo)志。

1 巖石的反射光譜特征

巖石的反射光譜特征與巖石本身的礦物成分和顏色密切相關(guān)。由石英等淺色礦物為主組成的巖石具有較高的光譜反射率，在可見光遙感影像上表現(xiàn)為淺色調(diào)。鐵鎂質(zhì)等深色礦物組成的巖石，總體反射率較低，在影像上表現(xiàn)為深色調(diào)。酸性巖類的花崗巖，由于主要含石英、鉀長石等淺色礦物，總體反射率較高。屬于基性巖類的玄武巖和橄欖玄武巖由于含有大量的鐵鎂質(zhì)暗色礦物，在巖漿巖中反射率最低?？傊瑤r漿巖中，隨著SiO2的含量的減少和暗色礦物含量的增高，巖石的顏色由淺變深，光譜反射率也隨之降低。

其次，巖石光譜反射率受組成巖石的礦物顆粒大小和表面糙度的影響。礦物顆粒較細(xì)，表面比較平滑的巖石，具有較高的反射率。反之，光譜反射率較低。巖石表面濕度對反射率也有影響。一般來說，巖石表面較濕時，顏色變深，反射率降低。巖石表面風(fēng)化程度的影響，主要決定于風(fēng)化物的成分、顆粒大小等因素。風(fēng)化物顆粒細(xì)時，使覆蓋的巖石表面較平滑，若風(fēng)化物顏色較淺(如SiO2、CaCO3、CaMgO3等)，則反射率較高。如果風(fēng)化物顆粒粗，使表面粗糙，則會降低反射率。紅砂巖干燥情況下反射率總體高于潮濕時。由于風(fēng)化物為CaMgO3，干燥時色調(diào)比較淺，反射率高于巖石的新鮮面。在通常情況下，完整的巖石表面比破碎的巖石表面反射率要高些。了解這一綜合特征，對于巖性的解譯是很有用的。

2 沉積巖的影像特征及其識別

沉積巖本身沒有特殊的反射光譜特征，因此單憑光譜特征及其表現(xiàn)，在遙感影像上是較難將它與巖漿巖、變質(zhì)巖區(qū)分開來的，還必須結(jié)合其空間特征及出露條件，如所形成的地貌、水系特點等將其與其他巖類區(qū)分開來。

沉積巖最大的特點是具成層性。膠結(jié)良好的沉積巖，出露充分時，可在較大范圍內(nèi)呈條帶狀延伸。在高分辨率的遙感影像上可以顯示出巖層的走向和傾向。堅硬的沉積巖，常形成與巖層走向一致的山脊，而松軟的沉積巖則形成條帶狀谷地。沉積巖內(nèi)于抗蝕程度的差異和產(chǎn)狀的不同，常形成不同的地貌特點。石灰?guī)r等可溶性巖石在不同氣候帶下形成不同的地貌特征。在高溫多雨的氣候帶內(nèi)，巖石被溶蝕的速度快，形成各種典型的喀斯特地貌，如峰林、溶蝕洼等。在高分辨率的衛(wèi)星影像上，可以觀察到峰林及溶蝕洼地內(nèi)的石芽、石林、落水洞、盲谷，以及地下河的潛入點和出露點等中小型的喀斯特地貌。在半干燥區(qū)和干燥區(qū)，化學(xué)溶解作用較弱，因而石灰?guī)r成為較強的抗物理風(fēng)化的巖石，地表缺乏典型的喀斯特地貌，在遙感影像上較難把石灰?guī)r與其他巖石區(qū)別開來，但是可以通過反射光譜曲線，以及空間特征、水系等特點與其他巖石區(qū)分開來。

在遙感影像上，碎屑巖一般呈較典型的條帶狀空間特征，邊界比較清晰，形成的山嶺、谷地也較清晰。砂巖層面平整，厚度穩(wěn)定，以條紋或條帶夾條紋特征主，一般形成和緩的垅崗地形，較堅硬的砂巖形成塊狀，且水系較稀。粘土巖和粉砂質(zhì)頁巖，水系比較發(fā)育，一般不形成山嶺，總體反射率較低，在遙感影像上色調(diào)較深。爍石反射率較低，在影像上多呈團(tuán)塊狀、斑狀等不均勻色調(diào)，層理不明顯，經(jīng)風(fēng)化剝蝕的礫巖，表面租糙。

沉積巖的解譯應(yīng)著重標(biāo)志性巖層的建立，這種標(biāo)志性巖層應(yīng)在一定范圍內(nèi)廣泛出露且影像特征明顯，界線清楚，易于識別。利用標(biāo)志性巖層與其他地層的關(guān)系，可以間接地判斷那些不易直接判別的巖層。疏松的陸相碎屑巖，由于形成的地質(zhì)年齡較短，大都直接與形成的地貌有關(guān)，其地貌形態(tài)特征成為主要的解譯標(biāo)志。

3 巖漿巖的影像特征及其識別

巖漿巖與沉積巖在遙感影像上反映出形狀結(jié)構(gòu)上的差別明顯。前者多呈團(tuán)塊狀和短的脈狀。巖漿巖的解譯，首先要注意區(qū)分酸性巖、中性巖和基性巖。

酸性巖漿巖以花崗巖為代表?；◢弾r在影像上的色調(diào)較淺，易與圍巖區(qū)別開，平面形態(tài)常呈圓形、橢圓形和多邊形，所形成的地形主要有兩類，一類是懸崖峭壁山地；一類是饅頭狀山體和渾圓狀丘陵。前者水系受地質(zhì)構(gòu)造控制，后者水系多呈樹枝狀，溝谷源頭常見鉗狀溝頭?；詭r的色調(diào)最深，大多侵入巖體，容易風(fēng)化剝蝕成負(fù)地形。噴出的基性玄武巖則比較堅硬，經(jīng)切割侵蝕形成方山和臺地。

中性巖的色調(diào)介于兩者之間，大片噴出巖如安山巖類在我國東部地區(qū)構(gòu)成山脈的主體。巖體常被區(qū)域性裂隙分割成棱角清楚的山嶺和“V”形河谷，水系密度中等。中性的侵入巖體常成環(huán)狀負(fù)地形。

4 變質(zhì)巖的識別

由巖漿巖變質(zhì)而來的正變質(zhì)巖和由沉積巖變質(zhì)而來的負(fù)變質(zhì)巖，都保持了原始巖類的特征。因而遙感影像也分別與原始母巖的特征相似。只是由于經(jīng)受過變質(zhì)，使得影像特征更為復(fù)雜。

石英巖由砂巖變質(zhì)而成，經(jīng)過變質(zhì)作用后，SiO2礦物更為集中，色調(diào)變淺，強度增大，多形成輪廓清晰的嶺脊和陡壁。大理巖與石灰?guī)r相似，也可以形成喀斯地貌。千枚巖和板巖的影像特征與細(xì)砂巖，頁巖相似，易于風(fēng)化，多成低丘、崗地或負(fù)地形，地面水系發(fā)育。

片巖、片麻巖等變質(zhì)巖，其影像持征與巖漿中的侵人巖相似，在高分辨率遙感影像上有時可識別出深色礦物和淺色礦物集中的不同色調(diào)條帶經(jīng)扭曲的情況。變質(zhì)巖的地質(zhì)時代比較古老，經(jīng)歷了強烈的地殼運動，區(qū)域裂隙發(fā)育，巖塊被分割成棱角明顯的塊狀，地面比較破碎或成鱗片狀。沿著這些區(qū)域的裂隙發(fā)育的水系，交匯、彎處也不大自然，成之字形，這一點可作為與巖漿巖區(qū)別的標(biāo)志之一。

[1]張水生.遙感圖像信息系統(tǒng)[M].北京：科學(xué)出版社，2000，4.

[2]束炯，王強，孫娟.高光譜遙感的應(yīng)用研究[J].華東師范 大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2006(4).