二、构造判读

应用卫星图像进行地质构造判读,主要是从宏观上判读地质构造类型及其展布以及各构造之间的相互关系,弥补地面地质调查和航空像片地质判读的不足和局限性。

(一)单斜构造的判读

卫星图像上具有一定规模的水平产状岩层一般较为少见,倾斜岩层是最常见的一种岩层产状。由于岩层产状的变化,图像上构成了各种复杂的图形。应用卫星图像一般可以判读出岩层的走向;在个别情况下,如当岩层较厚, 走向稳定,倾角中等(35°—45°)时,光照条件又较好,可能显示出岩层三角面(V 字形),或单面山的形态,依单面山和岩层三角面判读岩层倾向。单面山可作为判读岩层产状的主要依据。

单斜构造是大面积倾斜岩层,在一定范围内产状稳定所形成的构造类型。在卫星图像上常形成彼此平行、疏密相间、色调深浅不一的条带,这些条带随着岩层走向延伸,条带可呈宽而疏的缓产状,也可呈窄而密的陡产状。坚硬的单斜岩层在产状和缓的情况下,地貌上常形成大面积的单面山;产状陡时,形成并排的猪背岭。或平行的直立岩层,呈栅状纹形展布。

单斜构造常为大型褶皱构造的翼部,对其它地质构造的判读有重要意义。图 6-17 是柯坪单斜构造判读图。

(二)褶皱构造的判读

褶皱构造在卫星图像上表现为色调或色彩不同的条带且呈对称平行排列,其整体图像常呈闭合的图形。由于褶皱的类型不同,有圆形、椭圆形及不规则环带状等多种形态。褶皱由不同岩性岩层构成时,各岩层有不同颜色和不同的抗风化能力,从而在图像上形成不同的色调和纹形,或者形成带状的岩层以褶皱轴为中心形成单面山地形的对称分布等。这些,都可作为判读褶皱构造的重要标志。

按褶皱构造图形特点不同,可把褶皱分为紧密型褶皱、宽展型褶皱和平缓型褶皱,如图 6-18 所示:

  1. 紧密型褶皱(复式褶皱)。这种褶皱一般形态为有规律重复出现的长条形图形,转折端较窄,峰谷紧密相邻,向斜背斜交替出现。地貌上表现为一系列大致平行的山脉,既有正地形(背斜山,向斜谷),又有逆地形(向斜山、背斜谷)。

我国四川省城口幅卫星图像上,大巴山地区为典型的紧密型褶皱,如图6-18(a)所示。

  1. 宽展型褶皱(梳状褶皱、箱状褶皱)。这种褶皱多数是条带状与环带形交替出现。梳状褶皱图形多为挤压较紧的条带形背斜与宽广而平坦的椭圆形向斜交替,如图 6-18(b)所示。如图 6-19 是四川省万县地区宽展型褶皱判读草图。箱状褶皱图形多为挤压较紧的条带形向斜与顶部宽平的背斜交替,例如贵州省贵阳幅的箱状褶皱。宽展型褶皱的地貌表现为一组大致平行的短线状褶皱山脉,大多数情况下是背斜成山、向斜成谷的正地形,水系表现为伸长的格状水系。

  2. 平缓型褶皱(短轴褶皱、穹窿、鼻状构造)。这种褶皱一般表现为零散分布的多个环带状图形,大多数彼此隔开,互不相连,如图 6-18(c)所示。短轴褶皱的轮廓表现为椭圆形或环带状。短轴背斜的地貌常表现为长条状高地。由短轴背斜和短轴向斜交替出现组成的褶皱,地貌上往往表现为“之”字形山脊,卫星图像上反映较明显。水系为环状、放射状或向心状水系。湖南冷水江幅卫星图像上,平缓型褶皱的纹形图像表现的较清楚。

(三)断裂构造的判读

断裂构造是一种线形构造,线形构造具有平直或平缓弯曲状的形态特征。这种形态特征一般是通过色调、地貌、水系及植被等呈线状分布或出现线状异常现象而被显示出来。

断裂构造判读是根据图像的色调、形态等标志以及与断裂关系密切的现象进行的。

色调标志 断裂构造一般均伴随有线状、带状色调异常特征,更多地表现为不同色调的界面差异。色调界面是区分断裂的重要判读标志。如陕西省西安幅,渭河北侧可以清楚地看到两种色调形成的界面而显示出隐伏断裂。形态标志 断裂构造在卫星图像上形态也表现为线状或带状。卫星图像

上能直观地观察到地层、侵入体、岩脉、褶皱及老的断裂和不整合面等各种地质体被切断、错开的现象。在博斯腾湖卫星图像上,南部为东西向分布的库鲁塔格山脉。构造上是地台区的一个大的背斜隆起带,主要构造线为近东西向、北东向和北西向,其中库鲁塔格山中部和南部的近东西向构造在图像上表现得相当清晰,它们从东向西贯穿整个图幅。尤其是南部的一条近东西向断裂,清楚地显示出断裂两侧原为一大山体,由于断裂产生的相对水平位移,分离成二个山体,如图 6-20 所示:

巴楚幅卫星图像中单斜构造的南端可清楚看出断裂西侧向南移动,东侧向北移动,致使断裂东西两侧发生了平移。

沂沐断裂是郯庐大断裂带在山东境内的一段,其本身由数条断裂组成, 如图 6-21 所示。断裂带形成中间为地垒,两侧为地堑的构造形态。该断裂带被一系列北西向断裂所切,在卫星图像上清晰可见。

色调和形态是判读断裂的重要标志。此外,地貌、水文及植被等特征, 与断裂构造往往存在一些因果关系,所以也是判读的重要依据。

卫星图像上河谷、峡谷、冲沟、陡坡、陡崖以及河、湖岸线等,凡呈直线延伸或平滑弧线状延展构成负地形的,往往是断层构造。例如,北京幅卫星图像中的紫荆关-大海坨断裂,如图 6-22 所示。由图南端约东经 115°处开始沿北北东方向延伸,穿过怀来盆地的官厅水库,全长 100 多千米,表现为清晰的直线状负地形,色调呈灰白色。而且东侧的山地色调比西侧深,可见,呈线状的色调突变的断裂标志。进一步观察在官厅水库所在的怀来盆地北侧,山地和平原呈明显的折线,界线清晰,断裂标志明显。而南侧山地与平原交界线,色调变化过渡自然,无断裂存在的迹象。实地考察和地面资料即证明了以上判断。

断裂对水系有明显的控制作用,水系是揭示断裂的重要标志,如图 6-23 所示格状水系和角状水系,常是受断裂控制的水系,河流呈直角状或锐角状的急转弯,水系中的改流点、分流点、会流点等呈直线状展布,断层两侧的水系表现出的切割密度、切割程度等的明显差异,以及倒钩河、对口河、深而直的宽谷等,都可作为判读断裂的标志。

断裂带上的土壤异常有时能反映到卫星图像上,这是由于矿化作用,或地表水渗透而改变了土壤成份,使它与周围土壤具有不同色调所致。由于断裂带一般会造成地下水的异常变化,同时影响植被的生长。图像上常呈现线状分布的色调异常。规模较大的断裂两侧的景观特征明显不同,如断裂两侧

地形、水系、构造线方向、构造发育程度、土壤成分、植被种类和密度等都可能会有较大差异等。这些标志和特征都可作为判读断裂的标志。

最后应对图像上判读出的断裂构造,要经过校核和实地检验,以证实断裂构造实际存在和分布,评价判读精度和效果,总结判读经验。