塔源地区遥感解译线性构造定量分析

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　　摘 要：为了定量描述研究区内线性构造特征并揭示构造的内在联系，基于概率论的数理统计方法，以ENVI、ARCGIS、SURFER为平台，对遥感解译到的塔源地区线性构造长度、方位、数量及密度进行定量分析，得到线性构造的相关图件，分析了各图件所体现的线性构造地质意义。得出以下结论：①40°～50°（NE）以及130°～140°（NW）为研究区线性构造产出的最优方位;②研究区内线性构造呈带状分布的高值区大多与区域内主要的大型构造方向一致，即与主要的褶皱及断裂构造有关;③区内线性构造的走向大体呈NE及NW向的空间展布规律，与区内大的断裂构造分布格局基本一致。
　　关键词：遥感解译;线性构造;定量分析
　　DOI：10. 11907/rjdk. 191171
　　中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2019）004-0119-04
　　0 引言
　　随着遥感技术的发展， 遥感影像已普遍用于地层岩性判识、区域断裂构造解译与矿化蚀变信息提取等领域[1-2]。遥感图像是卫星从高空拍摄的画面，具有真实、全面的特点，一些传统的野外地质观测难以实现的地质现象在遥感图像中可以清晰、直观地反映出來。遥感技术在构造解译、岩性识别、蚀变异常提取等方面具有速度快、质量高、成本低等优势，在通行困难、基岩裸露、解译效果好的地区，充分利用遥感技术对提高图幅质量和效率可起到事半功倍的作用，这是传统地质研究方法所不能比拟的[3-5]。
　　遥感影像线性构造泛指航空照片和卫星照片上呈现出与地质构造要素有关的线性影像，能反映一个地区的基本构造格局。断裂构造一般以线性体形式出现，也有以弧形影像特征或其它一些特殊纹理特征出现的断裂。遥感影像的地质构造解译包括线性构造解译和环形构造解译，其解译过程是根据基本的地表地物波谱差异以及所表现的颜色、纹理特征，运用相关软件工具增强影像的特征信息差异，突现感兴趣地物信息，由此推断地质构造类型 [6]。
　　数学地质是地质学与数学相互渗透紧密结合产生的一门边缘学科，是运用数学理论和方法研究地质学基础理论，解决地质实际问题的地质学分支[7]。运用数学方法对遥感解译的线性构造进行定量分析是必不可少的手段，定量分析可使解译结果更加直观、清晰，更具说服力。张旺生等[8]通过对北祁连山西段遥感构造进行定量分析，找出线性构造密度与金矿的关系，最终划分出成矿有利的地段;李琳 [9]通过对福建紫金山地区TM遥感影像线性构造进行定量分析，得出该区线性构造的优势方位及异常带的空间分布规律;付杨康等[10]通过对提取的线性体进行走向-长度及核密度定量分析，最终得到岩浆岩体分解图等。
　　本文采用Landsat 8 卫星的OLI影像，基于概率论的数理统计方法，以ENVI、ARCGIS、SURFER为平台，对塔源地区提取的线性构造方位、长度、频度等数据进行相关统计分析，最终得出研究区的线性构造优势方位，并进行基本构造格局验证。
　　1 研究区地质概况与数据源
　　1.1 研究区地质概况
　　研究区位于大兴安岭中北段，属于古亚洲构造域与太平洋构造域的叠加区（杨永强[11]，范长福[12]），大地构造位于兴安—内蒙地槽褶皱区、额尔古纳地块南段、大兴安岭中断陷南缘、塔源微隆起处，隶属于额尔古纳—大兴安岭成矿省（II级）、得尔布干晚古生代、中生代金银铜钼铅锌成矿带（III1级）（谭成印[13]）。
　　研究区内区域构造大体呈东西向分布，火山机构发育，伴随着东西向褶皱，压性断层及挤压糜棱岩化等压性结构面，构成了一个东西向的复杂构造带，见图1 [11]。区内主要的大型断裂有F9、F10，呈近南北向，其中F10最南端部分、F5、F6、F8呈NW向，F1、F2、F7呈EW向，F3、F4呈NE向。
　　1.2 数据来源与线性构造提取
　　线性构造在遥感图像中比较直观醒目，信息量也相对丰富。线性构造解译分为直接解译和间接解译两种方法。直接解译法可依据岩性、地层或构造等不连续影像特征，解译出线性构造[14]。间接解译主要是依据影像的色调、地貌、水系、土壤植被、岩浆岩、蚀变带分布及综合景观特征间接推断线性构造[15]。本文对塔源地区Landsat 8 OLI影像运用ENVI软件采用764波段进行假彩色合成（见图2），结合上述两种解译方法对塔源地区进行遥感线性构造解译，在ENVI平台上进行线性构造的矢量化操作，最终得出塔源地区线性构造遥感解译图，见图3。
　　2 线性构造定量分析
　　2.1 线性构造方位频数与异常度分析
　　以10°为间隔将线性构造按方位进行分组，统计每组方位间隔内线性构造的数量，得到线性构造方位—频度柱状图，见图4，并绘制成线性构造方位玫瑰图，见图5。综合图4、图5可知，40°～60°以及130°～140°为研究区的优势方位。另外，近南北向及EW向也较为发育，这与研究区区域性构造的基本格局相一致。
　　对线性构造方位—长度（频度）进行分析，目的是了解线性构造产出的优势方位，及区域性线性构造的空间展布特征和区域性线性构造与次级线性构造的关系[16]。此次研究区的线性构造方位—长度（见图6）及方位—频度（见图7），即是分别计算出方位角5°间隔区间内线性构造的长度及条数和，然后对长度及频度分别绘出曲线图。本研究分别由异常方位长度的38.2%及异常方位频度的30.1%确定其对应的异常线，将图分为非异常区（线上）及异常区（线下）。对比图6、图7可以看出非异常区的峰值主要集中在40°～60°与130°～140°之间，即NE与NW向。另外0°～20°与90°即近南北向也存在较为明显的峰值区。可以看出线性构造方位—长度（频度）图可以反映出线性构造产出的优势方位及空间展布特征，这与线性构造方位—频度雷达图有异曲同工之妙。方位—频度图反映了局部构造的分布特征，而方位—密度图反映的是区域性构造的分布格局。从图6、图7非异常区峰值分布的相似性可以看出。塔源地区的局部线性构造与区域线性构造之间存在着一定的内在联系，结合图3与图10可以看出，区内次级的小断裂基本沿区域内大的断裂构造密集分布。 　　2.2 线性构造平均方位角分析
　　在既要考虑各线性构造发育数量，又要重视每条线性构造规模大小和方向的前提下，通过遥感线性构造空间轴分布的差异，清晰反映区域内主要断裂构造的方向特征[17]。运用ARCGIS软件采用918m[×]918m大小从上到下、从左到右共39[×]40（即1 560）个网格单元研究区覆盖，统计每个网格内线性构造的数量、长度、方位角，用作计算此次研究区线性构造的平均方位角，具体计算公式为：
　　通过计算出的[θ]作出研究区线性构造平均方位角等值线图（见图8），从图8可以看出单元网格内线性构造方位的大致走向。
　　2.3 线性构造频数与强度相关性及密度分析
　　对解译得到的线性构造以方位角10°为间隔进行等分，统计每个间隔内的线性构造数量（频数）及相应方位区间内的线性构造长度，绘制成不同方位线性构造频数-长度散点图并统计二者的相关性，见图9。从图9可以看出，研究区不同方位线性构造频数与强度呈现出较高的相关性，相关系数R2=0.868 7。运用SURFER软件对解译得到的线性构造长度及数量进行密度分析（见图10、图11），可以看出线性构造的密度与强度在等值线上的形态表现出很高的相似性。综合图10、图11可以看出，研究区内线性构造总密度的高值区与总强度的高值区基本吻合，说明线性构造密度、强度特征具有一致性，反映出区内线性构造在空间上的结构特征和分布规律[18]。分析表明：研究区的南部线环构造十分发育，是线性构造的密集区域，线性构造的走向大体呈NE及NW向。另外近南北向也存在一定程度的线性构造密集分布区，而中北部贯穿的高密度区也使得线性构造呈现出近EW向展布的特征。通过与相关地质图件进行对比发现：研究区内线性构造呈带状分布的高值区大多与区域内主要的大型构造方向一致，即与主要的褶皱及断裂构造有关。
　　3 结语
　　从上述研究得出以下结论：
　　（1）通过线性构造方位玫瑰图及方位—长度（频度）图可以看出，40°～50°（NE）及130°～140°（NW）为研究区线性构造产出的最优方位。
　　（2）通过对研究区线性构造频度与强度相关性分析，并结合相关地质图，得知研究区内线性构造呈带状分布的高值区，大多与区域内大型构造方向相一致，即与主要的褶皱及断裂构造有关。
　　（3）线性构造频数与强度相关性图，显示区内线性构造的频度与强度存在较高的相关性，这点从线性构造的总密度图（图10）与总强度图（图11）中得以体现。另从图10、图11可以看出，区内线性构造的走向大体呈NE及NW向的空间展布，近SN、EW向也有一定程度的线性构造分布，这点从线性构造方位玫瑰图中有更为直观的表现，与区内大的断裂构造分布格局基本一致。
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　　（责任编辑：杜能钢）
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