在遥感图像上解译出的大量线性构造在研究时需要作进一步的统计和归纳分析,以便正确地认识一个地区的断裂、线性构造的发育特点和空间分布规律。
(一)线性构造的空间分布规律
同一应力场作用下形成的断裂线性构造,其空间展布的特点主要表现为:
1.平行等间距分布
在同一地区同一应力场作用下形成的同一规模、同一性质、同一方向的线性构造在空间上具有平行等间距分布的规律,这种分布规律具有区域性特点,与水平挤压地应力波动传递方式有关。线性构造的规模与其间距成正比,规模越大,间距越大。在一定范围内应用平行等间距分布规律可以预测隐伏断裂的存在位置,还可以作为推断线性构造规模大小的依据之一。
2.网格状分布规律
在小比例尺卫星图像或其镶嵌图上解译出的区域性或全球性的线性构造常常呈现为网格状的图形。有些学者认为,这是由于地球自转产生的南北向压应力而形成的具有全球性分布的北西和北东向展布的两组剪切构造及南北向的张性和东西向的压性线性软弱带。有些学者认为,不同陆块上北东向和北西向两组剪切线性构造角度的偏差,可能指示了不同陆块之间相对的漂移运动。
3.模式组合规律
一些局部的构造的解译,可能找到类型上一些线性构造组合模式。如果能把这种组合模式与大区域构造应力场所形成的线性构造区分开来,从而能帮助对局部构造的识别,这对隐伏构造解译尤为有用。如图8-12所示,小侵入体或火山管道上方常产生放射状模式;较大的侵入体或大盐丘顶部可能形成一种空心的环状-放射状模式;紧闭背斜轴部可以发育平行的张性断裂;开阔背斜轴部常产生张性断陷构造;盐丘褶皱上的断裂在其尾部常具有向外张开分叉的趋势;在时代较新的盐丘及穹窿构造的边缘常出现断续的环状-放射状断裂。
图8-12 构造模式图
利用线性构造的平面组合模式可以作应力场分析及断裂性质、类型、构造形成序次等研究。把线性构造平面组合形态与构造力学结合起来,按照一定的应力模型对线性构造作必要的分类、筛选和赋予相对时代的含义,对正确认识区域构造特征具有重要意义。
(二)线性构造统计分析方法简介
为半定量或定量地研究线性构造的空间分布规律,通常基于概率论并应用数理统计的方法来研究线性构造的长度、密度、频率、方位等特征。这些统计分析资料,有利于降低目视解译中主观任意性带来的影响,还便于和物化探资料对比分析和进行多源地学数据的综合处理。线性构造统计分析的基础资料是遥感图像线性构造解译图或计算机自动检测提取的线性构造图,分析所用的基本数据是线性构造的长度、方位和数量等。在分析中一般把线性构造都作为直线段看待。随着计算机技术的引入,线性构造统计分析的速度和效率得到大大的提高,并且统计方法也越来越多,如方位分析、密度分析、偏差指数分析、方位异常度分析、优益度分析、空间距离测度分析、趋势面分析等等(庄培仁等,1986;王润生等,1992)。下面介绍两种常用的方法:
1.方位分析
方位分析的目的是了解区域或局部线性构造展布方向的特征。全区方位分析是在全区线性构造解译图上统计各方位(角度)区间内线性构造的条数或总长度,根据线性构造数量的多少,角度间距一般以5或10°为宜;局部方位分析是将全区线性构造解译图按一定的网格划分出统计单元,统计每个网格中的上述数据。一般将统计数据用玫瑰花图或直方图表示。
玫瑰花图是在半圆内(180°空间)或圆内(360°空间)按角度区间,以半径表示线性构造的条数或总长度,从而作出方位-长度玫瑰花图或方位-频数(条数)玫瑰花图。在作玫瑰花图时,可以按一定间距的规则网格作出规则分区的玫瑰花图,也可以按地质单元、构造单元或自然地理单元作出不规则分区的玫瑰花图,用来对比不同单元中构造特征的差异。直方图多用来作全区方位分析,其作法是以线性构造方位角为横坐标,各方位区间内线性构造的频数(条数)或长度和为纵坐标,可作出方位一频数直方图和方位-长度直方图。上述图件可以用以确定线性构造方位分组,了解区内线性构造优势方位,作区域构造应力场分析的辅助资料,区分区域构造和局部构造的关系等。
在方位分析时应注意,在不同比例尺的图像上或不同尺寸的采样网格上取得的统计分析结果会有差异的,这可能反映了区域线性构造(大型断裂构造)和局部线性构造(断层、节理)之间的序次关系;也可能是不同比例尺遥感图像对线性构造抽象能力不同有关。
2.密度分析
密度是指每一统计网格单元内线性构造的总长度或总条数或线性构造结点数等,这些统计数据常用等密度图(密度等值线图)来表示,还可以借助图像处理技术变换成灰度图像或彩色图像。线性构造等密度图反映了线性构造空间密度分布的数字特征和结构特征,这些特征可以提供隐伏构造、深部构造信息和提供找矿线索。
等密度图的基本作法是以一定的采样网格(一般采用正方形网格)对线性构造图采样,计算每个网格(即单位面积)内线性构造的总长度或总条数或不同方位线性构造交点数,将这些数据置于各网格的中心,然后以这些数据选择合适的密度间隔插值作出相应的平面等值线图。如线性构造长度(或条数)等密度图,线性构造结点(交叉点)等密度图。在实际工作中既可作全方位线性构造等密度图,也可以作某一方位线性构造等密度图(如南北向、东西向、北东向、北西向),用来研究这一方向线性构造的发育规律、分带特征等。此外,还可以在同一张线性构造图上采用不同大小的采样网格作出一系列等密度图以分析不同规模的线性构造特征,一般所划分的采样网格的尺寸应与所要研究的线性构造的规模大体相当,如研究断层、节理等分布特征时可采用较小的网格,研究区域大型断裂构造分布特征时宜采用较大的网格。有时在统计过程中常对大型线性构造赋以一定的加权值,以达到突出区域大型线性构造的目的。
对线性构造统计资料的解释和分析应用,是遥感构造工作重要内容。解释和分析一定要:第一,根据地质实际来进行正确解释;第二,在紧密围绕研究工作的目的来进行。
线性构造的方位统计资料,通常可以回答研究区的线性构造优势方位、分组特点。与地面地质配合,有时还可以有助于对区域构造应力场的分析。对密度统计资料的分析应用,随具体情况而异。通常高密度异常区常代表断裂或褶皱的发育部位,低密度异常区可能代表构造相对稳定的地块或第四系覆盖区,呈面状分布的高、中、低密度区常与一定的岩性分区有一定的对应关系。其次是进行密度异常区的形态结构分析。按高密度及低密度圈闭区等值线的形态、延伸方向、密度梯度带的延伸方位等可以确定区内主要线性构造的发育部位及分带性等。如单向延伸的高密度区或密度梯度带可能代表着大型断裂构造或隐伏断裂构造的分布位置及延伸方向;外围为低密度区、中间为高密度区或外围为高密度区、中间为低密度区的环形闭合等值线可能表明隐伏的穹窿构造或等轴状侵入体、火山机构等环形构造的存在;单向延伸的高密度异常区的相间分布代表了线性构造的分带性等。此外,对线性构造等密度图的解释还应结合所掌握的地质资料和物化探等资料,特别是与相应比例尺的航磁图、重力资料进行对比,以揭示深部构造特征,与相应比例尺的化探资料对比,来分析控矿构造和容矿构造的特征等。
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