地质遥感中岩性的识别研究

田 莉

核工业北京地质研究院，北京 100029

在遥感影像上识别岩石的类型必须首先了解不同岩石的反射光谱差别，以及所引起的影像色调的差异。同时，由于岩石的形成，在内外应力的共同作用下，组合成不同形状，这也是识别岩石类型的重要标志。此外，不同岩性上往往形成不同的植被、水系，这也可作为间接的解译标志。

1 岩石的反射光谱特征

岩石的反射光谱特征与岩石本身的矿物成分和颜色密切相关。由石英等浅色矿物为主组成的岩石具有较高的光谱反射率，在可见光遥感影像上表现为浅色调。铁镁质等深色矿物组成的岩石，总体反射率较低，在影像上表现为深色调。酸性岩类的花岗岩，由于主要含石英、钾长石等浅色矿物，总体反射率较高。属于基性岩类的玄武岩和橄榄玄武岩由于含有大量的铁镁质暗色矿物，在岩浆岩中反射率最低。总之，岩浆岩中，随着SiO2的含量的减少和暗色矿物含量的增高，岩石的颜色由浅变深，光谱反射率也随之降低。

其次，岩石光谱反射率受组成岩石的矿物颗粒大小和表面糙度的影响。矿物颗粒较细，表面比较平滑的岩石，具有较高的反射率。反之，光谱反射率较低。岩石表面湿度对反射率也有影响。一般来说，岩石表面较湿时，颜色变深，反射率降低。岩石表面风化程度的影响，主要决定于风化物的成分、颗粒大小等因素。风化物颗粒细时，使覆盖的岩石表面较平滑，若风化物颜色较浅(如SiO2、CaCO3、CaMgO3等)，则反射率较高。如果风化物颗粒粗，使表面粗糙，则会降低反射率。红砂岩干燥情况下反射率总体高于潮湿时。由于风化物为CaMgO3，干燥时色调比较浅，反射率高于岩石的新鲜面。在通常情况下，完整的岩石表面比破碎的岩石表面反射率要高些。了解这一综合特征，对于岩性的解译是很有用的。

2 沉积岩的影像特征及其识别

沉积岩本身没有特殊的反射光谱特征，因此单凭光谱特征及其表现，在遥感影像上是较难将它与岩浆岩、变质岩区分开来的，还必须结合其空间特征及出露条件，如所形成的地貌、水系特点等将其与其他岩类区分开来。

沉积岩最大的特点是具成层性。胶结良好的沉积岩，出露充分时，可在较大范围内呈条带状延伸。在高分辨率的遥感影像上可以显示出岩层的走向和倾向。坚硬的沉积岩，常形成与岩层走向一致的山脊，而松软的沉积岩则形成条带状谷地。沉积岩内于抗蚀程度的差异和产状的不同，常形成不同的地貌特点。石灰岩等可溶性岩石在不同气候带下形成不同的地貌特征。在高温多雨的气候带内，岩石被溶蚀的速度快，形成各种典型的喀斯特地貌，如峰林、溶蚀洼等。在高分辨率的卫星影像上，可以观察到峰林及溶蚀洼地内的石芽、石林、落水洞、盲谷，以及地下河的潜入点和出露点等中小型的喀斯特地貌。在半干燥区和干燥区，化学溶解作用较弱，因而石灰岩成为较强的抗物理风化的岩石，地表缺乏典型的喀斯特地貌，在遥感影像上较难把石灰岩与其他岩石区别开来，但是可以通过反射光谱曲线，以及空间特征、水系等特点与其他岩石区分开来。

在遥感影像上，碎屑岩一般呈较典型的条带状空间特征，边界比较清晰，形成的山岭、谷地也较清晰。砂岩层面平整，厚度稳定，以条纹或条带夹条纹特征主，一般形成和缓的垅岗地形，较坚硬的砂岩形成块状，且水系较稀。粘土岩和粉砂质页岩，水系比较发育，一般不形成山岭，总体反射率较低，在遥感影像上色调较深。烁石反射率较低，在影像上多呈团块状、斑状等不均匀色调，层理不明显，经风化剥蚀的砾岩，表面租糙。

沉积岩的解译应着重标志性岩层的建立，这种标志性岩层应在一定范围内广泛出露且影像特征明显，界线清楚，易于识别。利用标志性岩层与其他地层的关系，可以间接地判断那些不易直接判别的岩层。疏松的陆相碎屑岩，由于形成的地质年龄较短，大都直接与形成的地貌有关，其地貌形态特征成为主要的解译标志。

3 岩浆岩的影像特征及其识别

岩浆岩与沉积岩在遥感影像上反映出形状结构上的差别明显。前者多呈团块状和短的脉状。岩浆岩的解译，首先要注意区分酸性岩、中性岩和基性岩。

酸性岩浆岩以花岗岩为代表。花岗岩在影像上的色调较浅，易与围岩区别开，平面形态常呈圆形、椭圆形和多边形，所形成的地形主要有两类，一类是悬崖峭壁山地；一类是馒头状山体和浑圆状丘陵。前者水系受地质构造控制，后者水系多呈树枝状，沟谷源头常见钳状沟头。基性岩的色调最深，大多侵入岩体，容易风化剥蚀成负地形。喷出的基性玄武岩则比较坚硬，经切割侵蚀形成方山和台地。

中性岩的色调介于两者之间，大片喷出岩如安山岩类在我国东部地区构成山脉的主体。岩体常被区域性裂隙分割成棱角清楚的山岭和“V”形河谷，水系密度中等。中性的侵入岩体常成环状负地形。

4 变质岩的识别

由岩浆岩变质而来的正变质岩和由沉积岩变质而来的负变质岩，都保持了原始岩类的特征。因而遥感影像也分别与原始母岩的特征相似。只是由于经受过变质，使得影像特征更为复杂。

石英岩由砂岩变质而成，经过变质作用后，SiO2矿物更为集中，色调变浅，强度增大，多形成轮廓清晰的岭脊和陡壁。大理岩与石灰岩相似，也可以形成喀斯地貌。千枚岩和板岩的影像特征与细砂岩，页岩相似，易于风化，多成低丘、岗地或负地形，地面水系发育。

片岩、片麻岩等变质岩，其影像持征与岩浆中的侵人岩相似，在高分辨率遥感影像上有时可识别出深色矿物和浅色矿物集中的不同色调条带经扭曲的情况。变质岩的地质时代比较古老，经历了强烈的地壳运动，区域裂隙发育，岩块被分割成棱角明显的块状，地面比较破碎或成鳞片状。沿着这些区域的裂隙发育的水系，交汇、弯处也不大自然，成之字形，这一点可作为与岩浆岩区别的标志之一。

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