遥感技术在新疆东部主要含煤区地质解译中的应用

李新萍，郝多虎，段 朋，于学政，盛佳良，何 泉，吕铁硬

（1.中国矿业大学（北京），北京100083；2.中国国土资源航空物探遥感中心，北京100083）

新疆东部地区是我国西部矿产资源较为丰富的地区，蕴含着大量重要的矿产，其中煤炭资源极其丰富，大部分的低灰、低硫、低磷等优质煤都来自新疆东部地区。近年来，不少专家学者都对新疆东部主要含煤区做了大量的相关研究。李小彦等提出了西部煤炭“优质煤”的概念[1]，张泓、吴传荣等对西北地区侏罗纪煤的成煤地质条件进行了研究[2－3]，陈克明、赵长毅等对吐哈盆地煤的生烃潜力做了深入研究和探讨[4－6]。这些研究对地质调查与矿产勘查提供了思路和方法，但尚未对主要含煤盆地及含煤地层等地质条件等进行宏观系统解译划分与研究，未能构建含煤区的区域宏观构造格架。随着遥感技术的广泛应用，利用卫星影像探测成矿的研究越来越系统。本文利用卫星遥感数据，通过遥感影像增强处理，结合已有的地质矿产资料，对新疆东部主要含煤区进行地层、线性、环形构造等地质解译研究，分析主要含煤区的地质特征及煤炭的赋存规律，旨在为本区开展地质调查与矿产勘查工作提供科学依据。

1 研究区概况

研究区位于北天山褶皱系东段的山间坳陷中，隶属于吐鲁番和哈密两个行政区，包括三塘湖和吐哈两个含煤盆地，其地理坐标为东经87°00′—96°00′，北纬42°00′—45°00′，东西长约725km，南北宽约325 km，总面积约16.8万km2。三塘湖煤田位于新疆东北部与蒙古国接壤的近边境线一带东准噶尔界山所辖的山间坳陷盆地中，吐哈煤田位于新疆东部，为东西走向的大型山间盆地，是新疆仅次于准噶尔盆地的巨型含煤盆地。

研究区尤其是含煤地层多被植被和第四系浅层覆盖，利用常规地质工作手段开展煤炭资源调查的难度大。但该区各地质历史时期沉积稳定，地层和岩石类型发育较齐全，不同岩石地层和地质构造所呈现的微地貌、水系、土壤和植被类型等具有明显的独特性和规律性。在遥感影像上所反映的特征较明显，遥感技术的应用条件优越，为遥感技术结合常规地质工作手段进行煤炭资源调查评价创造了条件[7]。本文利用遥感数据对全区进行遥感地质解译，对两个主要含煤盆地选择重点地区进行详细遥感地质解译，工作区影像图见图1。

2 数据来源与地质解译

2.1 数据来源与影像处理

遥感数据源选用ETM数据，该数据具有较高的光谱分辨率和空间分辨率，全色波段（8波段）分辨率为15m，1—7波段空间分辨率为30m。应用ENVI遥感图像处理软件，对ETM图像进行校正、配准、镶嵌及融合处理，选取可有效突出岩石地层及构造信息的743波段组合，对重点区域波段组合后再与8波段进行融合处理，并辅以色彩均衡、数字图像增强处理和地理要素的复合处理，制作出满足工作要求的卫星遥感影像图。

图1 研究区遥感影像

2.2 影像特征与地质解译

根据各地层遥感解译标志和各类岩石典型波谱曲线特征分别进行地层目视遥感解译和岩石类型计算机自动信息识别，对区内地层单元进行了综合遥感解译，尤其对各含煤地层特征进行了详细解译。该区含煤地层的沉积和分布均较稳定，岩石组合含煤地层是一种比较稳定的沉积地层，由特定的岩性组合而成，不仅有地表出露厚度和长度，而且具有一定的影像特征。地层中不同岩性的组合及软硬岩层的差异分化，在影像上形成特殊的条带状影纹。因含煤地层多呈深灰色，其影像色调相应较暗。因此，利用这些特殊的影像标志容易将含煤地层识别[8]。区内主要地层岩性特征及遥感影像标志见表1。

表1 主要地层岩性特征及遥感影像标志

3 结果与分析

3.1 研究区地质构造分析

3.1.1 线性构造 线性构造是指在遥感图像上与地质作用有关或受地质构造控制的线状影像，它主要体现的是断层、隐伏断裂、破碎带、裂隙或岩体边界等。因此在进行详细的线性构造解译时，只确定那些具有地质意义的线性特性，要重点进行中、小型线性构造的解译[9]。含煤区人工建筑物较少，遥感图像上的线性构造经筛除交通线、山脊、河流等要素后，绝大多数是断裂构造的表现，可以反映区内基本构造格局[10]。

图2 泥盆系标志特征

图4 侏罗系标志特征

图5 第四系标志特征

在遥感图像上，三塘湖盆地呈北西向似走廊状分布，两侧基本受区域性大断裂（F2，F4）控制，煤盆地存在的含煤地层中下侏罗统宏观分布受北西向大断裂控制，而近南北向或北西向次级断裂在局部地段则主要起到控制含煤地层分布范围及分布形态的作用。三塘湖盆地区域构造解译见图6。

吐哈盆地内两侧基岩隆起区与盆地内的山前地段东西，北东向、北西向两组大断裂（F5，F6）线性构造以及覆盖区内隐伏线性构造形迹均显示非常醒目，总体呈菱形。在盆地内中侏罗统含煤地层大致沿吐鲁番—鄯善—三道岭东呈向北凸出近似东西向弧形断续分布，并经五堡向哈密南侧的大南湖地区延伸。由于受后期近南北或北西或北东向次级断裂构造活动的影响，导致该套含煤地层在个别地段出现不连续分布现象，致使地表形成微凸起山体或隐伏下陷形成平坦戈壁荒滩。吐哈盆地区域构造解译图见图7。

图6 三塘湖盆地区域构造解译图

图7 吐哈盆地区域构造解译图

3.1.2 环形构造 环形构造是指与地质构造有密切联系的环状影像，包括与岩株、斑岩体等浅成、超浅成岩浆岩侵入体相关的环要素；与花岗岩侵入体或侵入作用相关的环要素；与火山机构或火山作用相关的环要素；与围岩蚀变相关的环形封闭状影像；与构造活动相关的环形或类环形影像；与沉积岩层，环状褶皱相关的穹隆构造[11]等，环形构造可以促使裂隙的发育。基岩区显示存在有环形影像，分析认为一般为侵入体所致，而盆地内有零星分布的不规则状环形影像，初步分析认为与隐伏的地层褶皱或弯曲有关，依据环形构造标志特征，并结合含煤地层分布特点对区内隐伏褶皱类型、形态、规模褶皱轴位置进行解译划分，对盆地内含煤地层的控制及分布状况等有所了解，详见图8。

图8 环形构造标志特征

3.2 聚煤规律分析

煤的聚集规律受古气候、古植物、古地理和古构造等多种因素的控制，这些因素既相互独立，又相互制约，构成一个复杂的聚煤作用系统[12]。其中区域构造格局对聚煤作用、煤形成后的改造作用以及赋煤状态都起着重要的主导作用[13]。三塘湖煤田与吐哈煤田煤层多集中于八道湾组以及西山窑组。

3.2.1 三塘湖煤田 三塘湖煤田位于准噶尔盆地东部，为湖湾环境、三台等隆起减弱了该区与准格尔盆地腹部的水力联系，使之处于半封闭状态，沉积物以泥质岩、细碎屑岩为主夹砂岩，并发育多层厚—巨厚煤层。同时也说明克拉麦里低山—博格达低山丘陵更加低缓。在构造活动微弱的条件下，碎屑供应减少。成煤期除在山前地带有少量河流及滨湖三角洲沉积外，东部广大地区均为湖湾沉积。三塘湖煤田聚煤规律见表2。

表2 三塘湖煤田含煤地层聚煤规律表

3.2.2 吐哈煤田 吐鲁番—哈密盆地南部为依连哈比尔尕山和觉罗塔格山，北部为博格达山和巴里坤中低山。盆缘断裂控制含煤盆地的范围和几何形态，南缘为南东东—东西—北西西向弧形展布的博罗科努—康吉尔—星星峡深断裂，北缘和西北缘为北东东向展布的博格达断裂和东西展布的喀拉乌成断裂，各断裂展布方向联合构成东西向狭长的菱形构造向斜盆地。吐哈盆地早、中侏罗世煤系地层沉积历史与准噶尔盆地有一定的相似性，完全是陆相沉积。盆地中央长期存在一条由大南湖北侧至鄯善呈近东西向展布的次一级隆起带，隆起带及其古地理环境对聚煤作用起到了重要作用。吐哈煤田聚煤规律见表3。

表3 吐哈煤田含煤地层聚煤规律

4 结论

在遥感技术的应用与野外调查验证的基础上，结合地质资料对研究区进行了地层、线性、环形构造等遥感地质解译，研究区内解译的地层主要有：泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系—新近系、第四系，主要含煤地层为侏罗系八道湾组与西山窑组。

通过遥感地质解译图可以清晰地辨别出吐哈盆地主要由北东向、北西向两组大断裂控制，三塘湖盆地主要由近东西向、北西向两组大断裂控制。环形构造主要由侵入体所致，或与隐伏的地层褶皱或弯曲有关，环形构造可以为预测成矿区提高较好的解译依据。线性、环形构造的解译研究可以重新或深入地认识研究区构造发育和分布规律，充分体现出遥感技术在地质调查中的宏观应用，很大程度上降低了野外调查的难度，并提高了调查的准确度；综合分析了该区的两个主要含煤区的成煤条件与聚煤规律，为该区的煤炭资源调查提供了依据；编制了工作区区域构造解译图，遥感地质解译图，为今后的区域调查做了铺垫；随着卫星遥感信息获取技术的进步，对于解决煤矿地质中的构造规律，岩溶发育、地下水活动、煤层瓦斯分布具有重要的作用。

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