自1975在劉文構造獲得工業油流以來，該區已成為中國東部重要的石油勘探基地之壹。為了擴大油田面積，尋找新的有利含油構造帶，我們嘗試應用遙感影像提供的地質信息，從構造的宏觀特征出發，研究東濮凹陷的區域地質背景，將影像信息與各種已知資料進行對比分析，探索控制油田分布的區域構造規律，為快速高效預測含油區域提供遙感地質依據。需要指出的是，本區被第四系和第三系覆蓋，厚度為131 ~ 300米，下第三系及其下伏油氣勘探目的層埋深為3000 ~ 9000米..因此，圖像信息的地質解釋主要是通過地表的間接標誌進行的。為了提取隱藏的地質信息，提高圖像質量是壹個重要環節。經過摸索，總結出壹套圖像組合處理方法，得到了壹幅能反映深部地質信息的新圖像(圖版ⅰ-1)。通過對新圖像的解釋和分析，掌握了該區中、新生代沈積盆地基底構造的輪廓和受基底構造控制的蓋層構造特征，從而推動了遙感圖像在第四系覆蓋區石油地質勘探中的應用。
壹.區域地質學
東濮凹陷位於太行隆起、豫西隆起和魯西隆起之間的華北沈降帶中部，是臨清凹陷最南端的二級構造單元。凹陷東側嚴格受蘭聊斷裂控制，從某種意義上說，是魯西隆起西斜坡的組成部分。凹陷的西北部逐漸過渡到內黃隆起的東南斜坡。南端以正交形式疊置在中牟凹陷上，與周口中、新生代坳陷相鄰，太康隆起北側有封丘-蘭考斷裂。
從布格重力圖上看，重力等值線均呈東北走向。工區西北部的內黃為-30 mg的重力高度，其值向東南方向逐漸減小，在東明地區達到-47.5 ~-50 mg。過東明時從-50毫克急劇上升到-25 ~ 20毫克，梯度密集，構成鄄城-菏澤重力高。從磁場的特性來看，也有非常相似的表現。雖然它們具有不同的物理意義，但它們以相同的方式反映了盆地基底的起伏狀態。在內黃河重力高度的南側，有壹個被200伽馬射線俘獲的正磁場，向南逐漸減弱，在千裏塬成為被-200伽馬射線俘獲的負磁場區。向東急劇上升，具有類似重力的特征，鄄城為50伽馬，菏澤為300伽馬。根據河南、山東地區巖石密度和磁性資料分析，重力場反映了中生代底部的波動，而平緩的磁場特征反映了前寒武紀變質巖基底。地震和區域鉆井資料證實，東濮凹陷基底由古生代和部分太古界組成。該基底由重磁資料反映，由內黃隆起向東南陡傾入厚層中、新生代沈積中，為單斜構造，後期斷裂復雜(圖1)。唐3井深度小於284米時，新近系直接不整合在太古宙片麻巖上，而構造文6井深度小於古生界。據地震推測，凹陷東部基底最大埋深可達9000米，其東延伸部分被蘭聊斷層切割，斷層東部板塊逐漸擡升，成為魯西隆起西緣的組成部分。因此，東濮凹陷與華北其他中、新生代沈積盆地壹樣，是燕山運動中後期斷裂作用形成的北北東向斷陷盆地。
圖1東濮凹陷東西剖面
二、遙感影像的基本特征及其地質應用
壹般來說，常規處理後的影像在覆蓋區的解譯效果並不理想，因為丟失了包含在顯著地貌變化因素中的大量地質信息。特別是在第四紀沈積物較厚的地區，壹些特征地質信息更加微弱，肉眼難以分辨和提取。通過本次實驗，對數字圖像進行分段線性拉伸-局部增強-偽彩色處理相結合，可以得到反映深部地質信息的新圖像，取得明顯的解譯效果。如果新圖像與各種常規圖像相結合，信息會更加豐富(見圖版ⅰ-2)。
(壹)數字圖像處理的主要方法
1.分段線性拉伸
原始圖像信息得到擴展，單壹色調的圖像變得清晰。轉換公式如下:
Xi =(a′-b′)/(a-b)×XO÷6-(a′-b′)/(a-b)×b
式中:Xi——為拉伸後的灰度值；
XO-原始灰度值；
a，b，a’，b’-拉伸斷點。
2.局部線性增強
將圖像分成若幹小塊，即局部區域，分別統計它們的方差aij和均值Dij。然後基於各自的均值調整灰度值，使新的灰度值服從正態分布，灰度級從0到255充分擴展，使圖像各部分的細節得到增強。
3.假彩色編碼(PSEU)
這是壹種非常簡單靈活的處理方法，將圖像的0 ~ 255灰度值分成幾個等級，分別賦予不同的顏色(包括亮度、飽和度和色相)。
4.K-L變換
K-L變換得到的新圖像是對地物光譜特征的壹種新的數字描述，新變量相互獨立，85%以上的信息集中在第壹主成分中。
葉合肥油氣地質遙感論文集
其中:m '-變換後的灰度值；
m-原始灰度值。
葉合肥油氣地質遙感論文集
(2)圖像的宏觀特征和地質分析
東濮及其鄰區，在標準的假彩色合成或單波段影像上(圖2)，都顯示出壹個相當簡單的塊狀陰影結構，大致呈北北東向，被幾幅北北東向和北西向反差不大的線性影像分割開來。從小尺度的黑白圖像中，顯示出近南北方向排列的兩個明顯的淺色圓形圖像。南方的圖像是圓形的，被黃河環繞。北面的圓形像是不規則的，它的東面被黃河斜切。兩者面積都在1萬平方公裏左右。分析表明，它們只是兩個對應現代的大型沖積扇平原，中間有幾個小型決口扇，形成壹個坡度為1: 2000 ~ 1: 6000的微傾斜平原。這些地貌單元是黃河現代活動的結果，沈積物疏松，含沙量高，反射能量大。因此，淺色的環狀圖像是表層沈積物的直觀反映。值得指出的是，這種地表地質構造與布格重力異常密切相關，這種重力場也與中新生代沈積凹陷有關。換句話說，就這個區域而言，圖像中的巨型淺色環狀(或其他形狀)圖像反映了地表地質與地下負向構造之間的垂直壹致特征。
圖2 ms S7條帶的鑲嵌圖
另外，對比度小但尺度大的帶狀圖像也有與上述類似的規律。如橫跨工區東部，壹幅由區域色調差異構成的巨大線性影像，在鄄城西洞口附近，自聊城西向南斜切黃河，經蘭考東延伸至商水，全長500多km。洞口以北，線性影像東面色調較暗，西面色調較亮。對應面分析，淺色圖像區為沖積扇平原，沈積物含沙量高，粒度變化，呈微傾斜地貌，坡度在1:2000 ~ 1:6000之間變化；暗像區為淤泥質平原，沈積物較細，以淤泥為主，地形平坦，坡度小於1:6000，其中發育多處槽狀窪地。兩者被向東北傾斜的古老河床高地隔開。
從地球物理場來看，線性影像本身正好與東明東側的重磁場梯度變化帶相吻合，是鉆探確認的蘭聊隱伏斷裂帶。暗色區為前中生代基底上升盤，被新近紀和第四紀覆蓋，厚度較小；淺色區為中生界和新生界厚層分布區，前中生代基底埋深7000 ~ 9000m·m，也就是說，蘭聊斷裂帶及其兩個板塊的升降狀態通過不同地貌單元及其組合反映的光譜特征與上述線性影像有明顯的對應關系，這種關系是影像解譯獲取深部地質信息的重要依據。唯壹不同的是，宏觀圖像特征反映的是區域地質剖面，而微觀圖像反映的是局部地區的地質構造特征。
(3)環形和線形圖像描述及其地質分析
環形和線性圖像是宏觀圖像特征的組成部分。雖然覆蓋面積的信息較弱，但它仍然是各種地質體表面要素光譜垂直分量的綜合反映。不同地質體和不同地表因素的組合，自然表現出不同的光譜特征。雖然不同的圖像處理方法可以獲得重要的隱藏地質信息，但根據現有資料建立的地質發育模型，正確運用地質理論分析解釋信息的地質屬性及其下屬整體結構之間的關系，從而探索真實的地質規律，更具有現實意義。
1.環形圖像
圓形或環狀圖像是指圖像上具有圓形或環狀特征的那些異常區域。具體表現為色調異常、陰影結構異常、水分分布異常。這些異常是圖像中地面特征的反映。例如不同類型的土壤或植被單元、水系的放射狀或環狀分布等。由於物質成分和形態的不同，它們表現出不同的光譜特征。就東濮地區而言，宏觀上來說，大型凹陷以淺色為特征。比如東濮次凹、成武凹陷都是淺色的圖像。從局部分析，暗圓形圖像往往是現代分洪區，含水量高，水系發達。淺色環狀圖像多為古河床、高地、現代沖積扇、決口扇和高含沙量的幹古河床。
這個區域有許多環形圖像(圖2和圖3)。根據物探和鉆井資料分析，大部分是地下地質塊體，在圖像上通過微地貌特征反映出來。總結起來有三類地質信息，即基底的隆起和凹陷、不同深度的玄武巖體和含油(氣)或可能含油(氣)的構造帶。
(1)與基底隆起有關的圖像異常:以淺色為特征。如爪營環像(l 01)；它是壹個色調不均勻的淺色圓形圖像。它占地約320平方公裏，古老的黃河環繞其北部邊界。對應正常重力異常，屬於古生代隆起。根據水系的變化，它是壹個現代仍在上升的隆起構造。由於擡升，黃河被迫在1855年從蘭考北部向東北改道(圖4)。
圖3東濮凹陷衛星圖像地質解釋圖
(1)環狀結構；(2)繼發性骨折；(3)主斷裂；(4)已知油田；(5)遠視區；l-環形構造與基底隆起有關；與凹陷有關的a-環形結構；與玄武巖有關r-環形構造；與已知油田相關的o型圈結構；y-預測含油環狀結構；與現代沈積作用有關的n環結構
圖4蘭考地區環狀圖像特征(a)和環狀構造解釋圖(b)
(a)MSS7波段圖像特征圖；(二)圖像特征的環形結構解釋草圖
(1)塊狀結構；(2)次生塊狀構造；(3)水系統
(2)與凹陷有關的圖像異常:從小尺度上看，凹陷往往與地表的負地形有關。
由於負地形往往是地表水匯集的地方，土壤水分高，親水植被發育，所以在圖像上形成了深色的斑駁陰影結構。如:胡形環像(a 1)；這是壹個顯著的暗圓形圖像，略呈橢圓形，長軸和短軸分別為17km和13km。長軸為北北東向，對應航磁圖上的壹個弱磁異常區，已被地震和鉆井證實為凹陷。
(3)與玄武巖體有關的圖像異常:解釋分析表明，壹些與明顯線性圖像有關的淺色環狀、圓形圖像異常與玄武巖體有密切的對應關系。如:高集環形像(R3)；位於高平集以東，呈橢圓形。在經過特殊處理的圖像上，環形圖像是黃色的，並嵌入了藍色的邊緣環。主軸為北北東向，長軸和短軸分別為20公裏和6公裏。異常圖像的東部被北北東向線性圖像切割，為長垣斷層的南段。環狀體對應重力負異常，鉆探證實為玄武巖。
類似的形象特征還有東明基(R4)、曹剛(R5)等。，都與玄武巖體有非常密切的對應關系，都依賴於已探明的斷裂構造。只是因為玄武巖的賦存特征不同。異常圖像的形狀、大小和色調是不同的。壹般來說，埋藏淺、規模大、有活力的，圖像特征明顯，圖像弱的。
(4)與已知油田相關的環狀圖像:這些圖像幾乎是標準假彩色合成膠片上的淺色異常。其邊界不清或有陰影，規模往往較小，呈條狀分布。例如，劉文(O4)的環形圖像是壹個細微的淺色異常，橢圓形，長軸近南北向，長軸和短軸分別為10km和8km，其對應的重力場為低重力部分。在經過特殊處理的圖像上，它顯示了壹個在藍色背景上的淺紫色斑點狀圓形異常，這就是劉文油田的已知位置。另壹個例子是衛城的環形圖像(O3)，這是壹個微妙的淺色異常，其中有灰色斑點，呈圓形，直徑約6公裏。在經過特殊方法處理的圖像上，顯示出紫雜色異常，背景為淺綠色，被稱為衛城油田。
值得指出的是，上述與油田相對應的特征圓形圖像都出現在近南北向分布的寬帶淺色異常區。淺色異常區寬25～35公裏，長200多公裏。南起祁縣，北包括蘭考、東明等地，從南樂、範縣延伸至臨清坳陷(見圖2)，在7波段黑白照片上很明顯。重力圖中該帶對應的部分正好是低重力，對應的磁場圖也是由-50 ~-200γ組成的狹長弱磁場。看來三者的良好對應是有內在聯系的。
2.線性圖像
線狀影像是指異常色調、色調邊界、陰影結構、不同陰影結構的邊界以及上述特征的組合。該區域主要反映地面上延伸的直線水系、大型自然水體的直線邊界、湖泊的直線排列、大型地貌單元的邊界以及不同地貌單元之間的交匯處，或上述特征的組合。
經初步分析，該區解釋的線性影像多為地下線性地質體和斷裂構造或不同時代、規模、方位的大型結構面，由地貌、水系等因素反映。線性圖像的方位角和頻率與地震數據確定的斷層系列相似這壹事實可以證明這壹點(圖5)。
圖5線性圖像的玫瑰圖和Tg斷裂的玫瑰圖
就線性影像的方位而言，本區大致可歸納為六組:北北東、NEE、近東西、西北、北北西向和近南北向。
NNE:在這個區域的東部看，如聊城-陽谷-蘭考到漯河，有壹個方位為14的線性影像，在黃河以北是壹個明暗色調交替的寬帶，在黃河以南是壹個微弱的暗帶。北段對應的重磁場均為“高密度”異常梯度帶；在地震剖面上，北段顯示壹組向西傾斜的高能波，而南段較弱。地質資料證明它是蘭聊斷層的反映。另外，貫穿凹陷的黃河是NE向的線性影像，黃河河道的曲流變化本質上是NE向追蹤斷層控制的結果(圖6)。除上述外，還有壹系列顯示程度不同的北北東向線性圖像，大多由色調界面或線性色調異常組成，往往是壹些控制和影響沙河街組沈積及其後期改造的年輕斷層。如黃河斷層、衛東斷層。
NEE:這組線性影像在標準的假彩色合成膠片和1:200000的5波段和7波段黑白膠片上都有顯示，並且以隱藏波段為特征，尺度較大。例如，菏澤NEE的線性影像顯示南深北淺的區域色調，長度超過150km。在1:337的鑲嵌圖上尤為明顯，西南端經蘭考南側直達通許-宜昌。在布格重力圖對應的部分，有壹個局部重力高，局部重力低的轉折帶。在磁圖上，是平靜磁場背景下的跳躍式、帶狀局部磁異常。顯然，這是基底斷裂帶的反映，具有明顯的地質意義。
圖6河道變遷特征圖
千裏塬、東明、菏澤之間也有類似的線性圖像，其分布有壹定的間距。
近東西向:在標準假彩色合成圖上，有三個明顯的東西向線性圖像。這些圖像是大規模的，都是邊界模糊的暗帶。華縣-濮陽-左穎線性影像，延綿數百公裏，伴有多幅近似平行的線性影像，在濮陽附近顯示出非常明顯的暗異常帶。地球物理場和地質資料證明，該線性圖像是華縣—濮陽東西向斷裂的反映。
NW:在凹陷及其鄰區，NW向線性影像非常明顯，主要是平色調界面、線性色調異常、帶狀色調異常和水系的NW向分布。在凹陷中，這些圖像與北北東向線性圖像相交。在凹陷外圍，色調細長的異常體延伸極長，可達數百公裏，與水系流向明顯壹致。地震地質資料表明，這些圖像主要反映北西向的淺部構造，如演金-蘭考斷裂、薊縣-趙穎斷裂和劉屯-安興集斷裂。
NNW:本區NNW線性影像主要見於濮陽-東明以西地區，數量較多，但延伸範圍不長，多在50km以內，但菏澤-清豐線性影像延伸90km，與對應的磁等值線壹致。
近南北向:該區南北向線性影像模糊，主要為分段式色調界面。例如，在莘縣-菏澤南的線性影像中，四個波段的K-L變換第壹主成分中，寬帶的邊界非常清晰。在分析航磁和重力資料時，發現它是壹條很深的南北向異常帶。
此外，必須指出，與上述油田有關的淺色圖像區主要受近南北向斷層控制。
上述六組線性圖像所反映的六組線性結構是相互疊加、相互切割的。總的來說，在這六組線性構造中，北北東向和北北西向最為清晰，而東西向和NNS向的線性構造往往被切割和錯位。凹陷內北西向線性構造常被北東向切割，呈間歇性。這種線狀影像現象，結合其他資料，說明NE、NS、EW向的線狀構造大多是深大斷裂的反映，深大斷裂控制著凹陷的基底構造。北西向和北西向構造屬於淺層構造，反映了斷塊運動的波動差異，部分構造對油田有較好的封堵作用。北西向構造明顯被蘭遼等北北東向斷層切割。除蘭聊斷裂和長垣斷裂外，北北東向構造僅在地震資料中有所反映，表明它們是規模較小的淺部構造。
3.圓形圖像與線形圖像的關系。
環形圖像和線性圖像有多種組合。在這個區域，環形圖像與線性圖像壹起出現。環形圖像的長軸與相鄰線性圖像的延伸方向大致相同；並且排列成條狀。如沿蘭聊、黃河東西向斷裂帶，圓形影像均呈橢圓形排列，長軸方向與伴隨的線性影像方向壹致。壹些圓形圖像出現在北北東和西北兩組線性圖像的交叉點上。
從已知的凹陷地質構造特征來看，上述線狀和環狀圖像的組合特征是地殼淺部斷層與斷塊組合關系的反映。眾所周知，斷塊構造是不同建造和規模的斷層作用的結果。但由於不同規模、不同形狀的斷塊在上覆沈積物厚度的影響下，其棱角逐漸消失，地表只顯示其形狀的綜合信息，所以在圓形或橢圓形圖像上往往異常。
第三，綜合地質分析解釋結果
(1)補充和修改現有地質資料，擴充地質信息。
當圖像異常與已知的地質和地球物理數據相比較並被賦予壹定的地質意義時，它就成為可用的地質信息。從該區的圖像解釋結果來看，它們在補充和修改原始地質資料方面發揮了重要作用。將東濮凹陷Tg反射層構造圖與1: 50萬標準偽彩色合成解釋圖進行對比，可以看出，雖然兩圖整體構造面貌相似，但解釋圖突出了三組構造線(圖3)。以前被忽視的北西向斷裂構造不僅數量多，而且規模大。從整個河南地區分析，它們與現代湖泊分布關系密切，是壹組發育較晚、影響較大的斷裂構造，不能說對油田勘探開發沒有影響。再比如，根據1:600萬鑲嵌圖和地震資料，蘭聊斷裂南延至少切割了西華以南的太康隆起甚至延伸到駐馬店以西；它穿過黃驊坳陷向北延伸至天津北部。此外，從線性圖像的相交關系分析中，還可以獲得斷層序列的重要信息。如前所述，區內東西向和南北向線性影像模糊不清，斷續出現，常被北北東向和北西向線性構造切割，表明前者形成較早，後者發育較晚。這對探討凹陷的地質規律和建立構造發育模式具有重要意義。如果從整個坳陷來看，北端由於基底(前中生代)的擡升控制而變淺或消失，南端由於跨越中牟坳陷的坳陷構造突變而終止等。，這些都是對影像資料的重要補充。
(2)地質開發模式簡介
東濮凹陷是華北沈降帶的組成部分，其地質歷史特征與整個沈降帶的發生演化密不可分。但由於所處的位置和特定的邊界條件，它自然應該有自己的發展規律。關於華北沈降帶地質歷史演化的背景和特征，筆者在1985《盆地形成的區域構造特征》壹文中已有論述，指出東西向構造帶雖形成於呂梁期，但在印支期仍有強烈表現。從魯西南的重力資料來看，也有壹個明顯的反映，即前中生代基底起伏的正負重力異常帶在近東西向交替排列。低重力帶是壹個中新生代沈積坳陷。作為中新生代沈積的構造背景，衛片上隱藏著東北和西北兩組斷裂構造。在此基礎上，在中國東部與太平洋基底近南北逆時針力偶的影響下，東濮凹陷於燕山期逐漸形成。從鄰區來看，燕山構造旋回中後期，華北沈降帶南部受到東西向壓應力的強烈擾動，但對該區來說，除了形成了東北和西北方向的兩組斷層，增加了凹陷的構造復雜性外，上述基本構造格局並無明顯變化。喜馬拉雅期，華北沈降帶的構造應力狀態發生了變化，同時也受到來自NE-SW方向的壓應力的影響。凹陷內主要形成北東向(15)和北東向(75°)兩組軛狀剪切斷層和北東向追蹤斷層。現今的黃河河道是追蹤斷層控制的結果。從宏觀上看，北北東向的壹組斷層還可以控制油氣和油田的分布趨勢，這是油氣勘探中值得關註的問題。
4.凹陷有利含油氣區預測
從目前的影像資料分析可知，油田與淺色或灰色的環狀、塊狀影像關系密切，這些環狀或塊狀淺色影像的長軸為東北或近南北向，並伴有線性影像。這說明該油田與壹組北北東向(15)的斷層密切相關。另壹方面，從斷塊構造控制的特征來看，上述圖像特征屬於不同形式的斷塊構造。但在對比該區各種環狀或塊狀圖像特征時，發現已知油田和與已知油田相似的圖像異常都出現在近南北方向分布的淺色寬帶圖像特征中。帶寬約25km，西起清豐、趙穎，東至範縣、桃源，北延至臨清坳陷，南至全敏坳陷，面積3000多km2。在7波段黑白膠片上，除南段(東明集以南)為灰色外，均呈現明顯的淺色調。這說明該地區在0.8 ~ 1.1 μ m的光譜範圍內具有反射能量大、含水量差、濕度低的特點，這壹特點與地下隆起構造有壹定的關系。因此，推測圖像異常帶是油氣勘探的有利地區。
Y1、Y2、Y3、Y4和Y5與O7或O2、O3和O4非常相似，Y和O***位於濮城含油氣構造區。Y3、Y4和O4***位於劉文油氣構造區；Y1和Y5均位於湖相集構造南坡，推測這些圖像與油氣有關。另外，A1胡形集的圖像與胡形集結構壹致。該構造在1700 ~ 2100 m(沙河街組三段)深度發現油層，並獲得工業油流，表明這是壹個有利的含油區。黃河以東東明地區Y6和L1的圖像特征與劉文油田和衛城油田非常相似，在這些地方都見到過油氣流動和油氣顯示。因此推測Y6和L1圖像也是有利含油區。
動詞 （verb的縮寫）摘要
以上是從遙感資料的處理、分析和應用中提供的壹些基礎地質信息，得出了壹些初步看法，是深入研究該區石油地質基本規律的新資料。由於遙感技術是壹種新方法，還沒有成為壹種完整的手段，其可信度需要通過勘探實踐來檢驗。但是，通過對上述各種材料的綜合分析，得出以下幾點:
(1)采用適當的圖像處理方法，可以大大提高原始圖像的質量，可以獲得微地貌變化、水系特征、濕度、植被等反映的各種隱藏的地質信息。
(2)充分利用鉆探地質、地球化學、地震等地球物理資料，對各種隱蔽地質信息進行對比分析，使隱蔽地質信息可用。
(3)通過與已知油田圖像特征類比分析，預測東濮凹陷局部淺色圖像異常是油氣勘探的有利地區；寬帶淺色圖像區(亮區)是推測的油氣儲層帶。
(4)如前所述，遙感圖像的地質意義是多重解釋的，解釋結果受解釋者對本地區地質情況的認識影響。因此，遙感圖像的標準化描述(計算機圖像描述)是深化遙感技術在石油地質中應用的重要環節之壹。
參考
河南省地質礦產局。河南省構造體系及地震圖描述。北京:地質出版社，1980。
河南省地質礦產局。河南省新近紀基巖地質圖描述。北京:地質出版社，1980。
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中國科學院地理研究所。黃淮海平原地貌圖描述。北京:地圖出版社，1985。
衛星遙感圖像在河南中、新生代含油氣構造研究中的初步應用。北京國際遙感研討會會議錄。