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工程地質
利用地質遙感技術識別地質構造
文章來源:地大熱能 發布作者: 發表時間:2021-10-29 10:02:56瀏覽次數:1485
遙感技術在許多地質工作中已經成為不可缺少的手段,并使地質調查工作發生著革命性的變比。應用遙感技術可以迅速獲得大量豐富的大面積的地表(包括大氣層)信息,為地質制圖、礦產資源的勘探、工程地質和水文地質調查等服務。其中巖性和地質構造的識別是遙感地質解譯的基礎,其他地質解譯都是在這兩者的基礎上進行的。
地質體和地質現象的產生和發展是錯綜復雜的。然而任何地質體或地質現象,都具有其本身的電磁波特性,即不同性質的地質體和地質現象的電磁波特性是不一樣的,這樣我們就可以根據這些電磁波特性的差異來識別地質體和地質現象的屬性。遙感圖像就是對地表及地表以下一定深度地質體和地質現象電磁波諾特性的記錄,而它們的差異在圖像上就構成各種影像信息(色調和圖形)。因此,可以根據遙感圖像上色調和圖形信息的差異來識別地質體和地質現象的屬性,這就是遙感圖像的地質解譯原理。
地質體和地質現象均經歷了千百萬年內外應力的塑造,才呈現為現今的地貌形態和水系型式,使我們可以由它們和地質體相互依存的關系推證巖性和構造,尤其是活動構造,以及某些被掩蓋的地質特征。遙感圖像在解譯巖性、識別構造和監測地質災害等方面能發揮很大作用。航空像片可以區分巖性,劃分地層,解譯構造細部效果好,衛星圖像則長于解譯巨型構造。 在區域地質調查中,用遙感方法可以快速而準確地獲得大面積區域內大量地質信息,因而使工作效率和精度大大提高。由于遙感圖像從宏觀上細致地反映了地質構造、地貌、水文、植被和人類經濟活動等各種信息,所以在找礦、水文地質調查、石油普企、地震地質調查,以及水利、道路、港口等工程地質勘測和環境地質調查等等許多地質工作中,應用遙感技術都取得了很好的效果。
遙感對地質構造的識別有特殊的意義,大型區域性地質構造在地面調查中,測點不可能過密,因而不能窺其全貌。而遙感影像從幾百米、幾千米的空中或幾百千米的空間獲取的信息,利于從客觀上把握區域構造總體特征。當巖石出露條件好時,還可從高分辨遙感影像上量測其產狀要素,特別是人跡罕至的地區,更顯得重要。從遙感影像上識別地質構造,主要內容包括:識別構造類型,有條件時測量其產狀要素;判斷構造運動的性質。
1.水平巖層的識別 在低分辨率的遙感影像上不容易發現水平巖層的產狀,這是由于水平巖遭受侵蝕后,往往由較硬的巖層形成保護層,且形成陡坡,保護了下部較軟的巖層。在高分辨率遙感影像上可發現水平巖層經切割形成的地貌,并可見硬巖的陡坡與軟巖形成的緩坡呈同心圓狀分布,硬巖的陡坡具有較深的陰影,而軟巖的色調較淺。
2.傾斜巖層的識別 在低分辨率遙感影像上,可以根據順向坡(與巖層傾斜方向一致的場面)有較長坡面,逆向坡坡長較短的特性巖層的傾向。當順向坡和逆向坡幾乎相等時,可以確定巖層傾角在45°左右,傾向則不易確定。傾斜巖層經過溝谷的切割,在高分辨率遙感影像上常出現巖層三角面(包括弧形面、梯形面),這時,根據巖層出露的形態及其與地形的關系,可確定巖層的產狀。
3.褶皺及其類型的識別 在遙感影像止,褶皺的發現及其類型的確定是建立在對斯性和巖層產狀要素識別的基礎上的。在進行影像分析時應注意不同分辨率遙感影像的綜合應用,即光在分辨率較低的影像上進行總體識別,確定褶皺的存在,特別是一些規模較大的褶皺的確定,然后對其關鍵部位采用高分辨率影像進行詳細的識別,確定褶皺的類型。
褶皺構造由一系列的巖層構成,這些巖層的軟硬程度有差別,硬巖成正地形,軟巖成谷地,因此在遙感影像上會形成不同的色帶。為發現褶皺構造,首先就要確定這些不向色調的平行色帶,選擇其中在影像上顯示最穩定、延續性最好者作為標志層,標志層的色帶呈圈閉的圓形、橢圓形、橄欖形、長條形或馬蹄形等,是確定褶皺的重要標志。在中低分辨率影像上能反映出大的褶皺,而在高分辨率遙感影像上,不僅能發現較小規模的褶皺,而且還可以確定其巖體層的分布層序是否對稱重復,具體產狀要素,這是確定褶皺存在的重要認識,特別是在高分辨率遙感影像上觀察標志層在轉折端的形態,有助于識別褶皺的存在及褶皺的類別。
4.斷層及其類型的識別 在影像上不能直接確定地層的新老,但可以觀察到巖層的傾向。當逆向坡(陡坡)向外、順向坡(緩坡)向內(向軸線傾斜)時是向斜構造;逆向坡(陡坡)朝內(面向褶皺軸),順向坡(緩坡)朝外時(遠離褶皺軸),是背斜構造。當巖層的走向不是很連續時,逆向坡往往形成地形三角面,這在遙感影像卜是比較直觀的。通常,斷層在沒有疏松沉積物覆蓋的情況,在遙感影像上都有明顯的特征。
斷層是一種線形構造,在遙感影像上表現為線性影像。它基本上有兩種表現形式:一是線性的色調異常,即線性的色調與兩側的巖層色調都明顯不同;二是兩種不同色調的分界面呈線狀延伸。當然,具備這兩個影像持征的地物不一定都是斷層,如山脊、較小的河流、道路、渠道、堤壩、巖層的走向、巖層的界面,等等,因此,除了這兩個基本影像特征之外,還必須對斷層兩側的巖性、水系和整體地質構造進行研究,才能確定是否是斷層,特別是在高分辨率的遙感影像上,可以通過對地層的鑒別確定斷層,如地層的缺失和重復,走向不連續使兩套巖層走向錯斷、斜交等,這對于判斷與巖層走向一致或角度相近的斷層是重要的標志。在具體確定是否存在斷層時,必須把影像的基本特征與巖性及整個構造結合起來考慮。
在遙感影像上,還可對斷層的力學性質進行分析。壓性斷層,最常見的影像特征是呈波狀的線形展布,規模較大,有較寬的擠壓破碎帶,斷層線常成為色調分界面,并且伴隨出現與之平行的一系列斷裂,形成構造透鏡體。壓扭性、張扭性斷裂,兩者平面形態相似。常呈微弱的舒緩波狀的線形影像,兩側伴有“人”字形分支斷裂。區分這兩種斷裂,需進行區域地質構造較全面分析和一定的地面工作。扭性斷裂,表現為比較平直、光滑的線形影像,延伸較遠,兩側巖層錯位,伴有牽引現象。張性斷裂,一般延伸不遠,寬窄變化較大,平面上常呈鋸齒狀或“之”字形的河谷。
5.活動斷裂的確定 在斷裂性質的研究中,尤其應注意活動斷裂的確定,因為它與人們的生活建設最為密切。
活動斷裂除了具備上述斷裂構造的影像特征以外,還具備以下幾方面特征:山形、溝谷的明顯錯位和變形;山形走向突然中斷;山前現代或近代洪積扇錯開;震中呈線形排列,活動頻繁。
必須指出的是活動斷裂往往具有繼承性,它是在老斷裂的基礎上發展起來的,但同時又有新生的斷裂。應注意線性影像的清晰程度及相互的切割關系。在遙感影像上確定兩條(兩組或兩組以上)斷裂的新老關系時,名斷裂總是被新斷裂切斷。
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