京一二连浩特区域遥感图像的线性结构解译及深部断裂特征分析

第一章 引言

1.1 选题依据及其研究意义
中亚造山带主要是由于古亚洲洋的不断俯冲、及不同来源、不同种类地块的聚合而成的巨型缝合带((Heubeck, 2001a))。该区位于华北陆块与西伯利亚克拉通南缘之间的一个长期活动带上，经历了中元古代大陆边缘裂谷、新元古代-早古生代古亚洲洋拉张，早古生代—晚古生代早起的多旋回式俯冲-碰撞造山-陆缘活动带以及中生代以来的陆内造山活动。这里留下了古亚洲洋阔张消亡的重要信息，是古亚洲构造域研究的重要地区（曹从周等，1986；王荃，1986,梁日暄, 1994,Nozaka and Liu, 2002 , Miao et al., 2008 ，邵济安，1991a,1991b;唐克东等，1992;Sengor et al.，1993;徐备等，1997，Chen et al., 2000，Xiao et al., 2003，Chenet al., 2000 ；Chen et al., 2009；Dobretsov et.al.1995； Khain et.al.2002；施光海等，2003，2004）。八十年代以来，前人对于寻找板块俯冲、消亡的演化过程及主板缝合线的位置等，在这一地区做了大量的工作，划分出了从早古生代到晚古生代的不同的板块缝合线（邵济安，1991；王荃等，1991a；），并对该地区的构造演化进行了分析。前人研究该地区的问题都多集中于西伯利亚板块与华北板块碰撞拼合的具体时间与具体位置。由于地质体出露情况的差异，该地区以往重大地质界线的厘定大多借助于重磁地球物理场异常解释推测（任纪舜，2003，内蒙古地质志，1991），在各种小比例尺地质图上面都是用虚线表示（任纪舜，2003；李廷栋，2008），对断裂构造的位置一直存在很大的争议（韩国卿等，2004；许维新，1989；刘建雄，2006）。深地震反射剖面探测技术被国际地学界公认为用来探测岩石圈精细结构的方法，该方法能够很好的揭示地壳结构和构造，提供了其他地球物方法无法得到的地壳和上地幔的纵向特征，目前在盆地、造山带岩石圈的形成和演化、地球动力学过程, 以及地震孕育和发生等地质灾害的深部构造环境的研究中都在广泛使用该方法（熊晓松等，2010；王海燕等，2010）。深地震反射剖面能够很好的揭示岩石圈结构和解决深部地质构造问题（董树文等，2010）。
深部地震反射剖面能够很好的反映重大地质界线的深部构造特征，为前人所争议的缝合线的位置及其深部特征提供重要的佐证。SinoProbe - 02 深部地震反射剖面中亚剖面几乎穿过了该地区所有重大地质界线。因此重大地质界线的具体位置对该剖面的解释就变得尤为重要。遥感影像是现实地球表面的真实缩影，地球上凡是大于-273℃的物体都具有地磁辐射的特性（朱亮璞，1994），通过不同体质体所反映的光谱信息和影像特征，可以获得丰富的地质信息。其在区域构造格架、地质勘查和地质找矿中已成为了一种不可代替的工具和技术手段。与其他地球物理方法相比具有以下四个优势特点：
1.具有宏观的特性，覆盖范围广泛，地质信息丰富，有利于构造格架的分析以及各种宏观景象进行直观鉴别，并且根据其不同的分辨率可以反映出不同层次的地质现象。
2.具有多光谱特性，探测波段在可见光的基础上增加了紫外、红外、微波等，使人的视觉范围得到了很大的扩展，这样就可以看到了人眼在常规方法下所不能看到的现象，大大增加了遥感影像中的地质现象的信息量，进一步加深对地质体和地质现象的认识。
3.具有经济特性，通过遥感地质解译能够极大地提高工作速度、缩短勘查时间、降低工作成本，最重要的是能够提高工作成果的质量。
4.具有很强的可操作性，即受地面条件限制少：不受高山、冰川、沙漠和恶劣条件的影响。华北地块北缘及邻区面积大，沙漠、森林及第四纪沉积覆盖较多。据此特点，课题组决定借助于卫片解译来帮助解决部分构造区带划分有关问题。遥感方法具有一些常规地质方法所难以比拟的优势，如视野的广阔性、宏观性和一定的透视性等。这对追索一些重要构造带的平面分布、对分析断裂构造的复合关系、对剖析构造控矿规律都有不可低估的辅助作用。
卫星遥感数据覆盖范围广泛，宏观地质信息丰富，深大断裂的线性特征明显，是进行区域构造格架分析的理想信息源。其在国外得到很广泛的应用（Syed andSaide,2004；Alexander M. Dunhill ,2011; KATSUAKI KOIKE，1995；Carlos J.Chernicoff ,2002; Alaa Masoud，2006）。遥感技术在地质应用的最有成效的方面就是构造的解译，遥感影像能够直观逼真地反映各种各样的地质构造，能够很好的揭示隐伏构造，清晰的显示构造框架，不但可以在宏观上把我区域构造的大框架，而且在具体构造的识别上也有明显的技术优势，其它技术手段无法显示的浅层构造和隐伏构造及域成矿关系密切的环形构造，大部分在遥感影像上却能够有清晰的显示。

    1.2 遥感技术在地学上的应用现状 ....................13-14
    1.3 主要的研究内、容方法及路线 ....................14-15
        1.3.1 主要研究内容 ....................14-15
        1.3.2 研究方法及技术路线 ....................15
    1.4 研究进展与工作量 ....................15-17
第二章 区域地质构造特征 ....................17-29
    2.1 构造单元的划分 ....................17-19
    2.2 地层系统 ....................19-23
        2.2.1 太古宙—古元古界 ....................19-20
        2.2.3 古生界 ....................20-22
        2.2.4 中生界 ....................22-23
        2.2.5 新生界 ....................23
    2.3 岩浆岩演化 ....................23-26
        2.3.1 侵入岩类 ....................24-25
        2.3.2 火山岩 ....................25-26
    2.4 区域构造特征 ....................26-29
第三章 遥感数字图像的处理 ....................29-35
    3.1 数据源介绍 ....................29
    3.2 各个波段的特征及波段的选取 ....................29-30
    3.3 遥感数字图像的预处理 ....................30-32
        3.3.1 辐射校正 ....................31
        3.3.2 消除噪声处理 ....................31
        3.3.3 几何校正 ....................31-32
    3.4 遥感影像的镶嵌与波段的融合 ....................32-35
第四章 线性构造解译 ....................35-51
    4.1 解译的思路与方法 ....................35-37
    4.2 解译标志的建立 ....................37-41
    4.3 解译的结果及深大断裂的深部特征 ....................41-45
        4.3.1 近 EW 向线性构造 ....................41
        4.3.2 NE 向线性构造 ....................41-43
        4.3.3 NNE 向线性构造 ....................43
        4.3.4 NW 向线性构 ....................43
        4.3.5 不同方向线性构造的关系 ....................43-45
    4.4 遥感解译与小构造的关系 ....................45-51
第五章 区内花岗岩的年龄及其侵位深度 ....................51-73
    5.1 野外样品的采集 ....................51-54
    5.2 锆石 U-Pb 定年原理及方法 ....................54-56
        5.2.1 锆石 U-Pb 定年原理 ....................54-55
        5.2.2 锆石 U-Pb 定年方法 ....................55-56
    5.3 测试结果 ....................56-60
    5.4 U-Pb 年龄的地质意义 ....................60-64
    5.5 岩体的结晶压力及其侵位深度 ....................64-70
    5.6 压力及侵位深度计算结果 ....................70-72
    5.7 侵位深度的地质意义 ....................72-73

结论与认识

通过本文的研究主要得出了以下认识：
1、通过北京一二连浩特地区遥感影像线性构造解译结果的相互交切关系得出，本区断裂可分为四期，其先后顺序为近 EW 向、NE 向、NNE 向、NW 向。
2、通过对北京-二连浩特地区的遥感影像的线性构造解译结合 SinoProbe - 02深部地震反射剖面中亚剖面的深部构造反映，对有争议西拉木伦河断裂带西延的位置提出了新的佐证，本文认为是通过桑根达来及温都尔庙南侧的朱日和镇最终咋白乃庙的西南交汇到赤峰-白云鄂博断裂带。
3、解译结果与本区小构造的关系得出，林西到东乌珠穆沁旗一带早-中二叠世时的主应力方向为 NW 向。
4、通过对 SinoProbe - 02 深部地震反射剖面剖面穿过的白云鄂博-赤峰的条晚古生代的花岗岩带进行锆石 LA-ICPMS U-Pb 测年，以及该地区早二叠世额里图组存在的火山岩，表明该地区在早二叠世末期到三叠纪早期（246.2±1.4~275±1.3Ma）存在一起岩浆活动。
5、总结前人发表的同位素年龄、岩石学及地球化学特征，结合深部地震反射特征得出，在早二叠世末（275Ma）华北北缘地区由陆-陆碰撞环境向碰撞后伸展的环境转换。
6 、运用角闪石全铝压力计与黑云母全铝压力计对杨家房子岩体、G10NM10C、06-hb、顺城公社岩体进行侵位深度的估算，得出该地区从早二叠世晚期至今抬升约 7Km 左右。
7、对比张拴宏等对内蒙古隆起带东段花岗岩的侵位深度研究，内蒙古隆起带的东西两段，存在着差异性隆升及剥蚀。