油砂遥感信息研究及应用

论文摘要

遥感影像真实地反映了地物特征及其空间组合关系,包含大量不同性质、类型和尺度的地质信息,因此,对于区域地质调查质量具有十分重要的作用。随着遥感影像波谱、空间分辨率的提高,为地质及其相对地球科学的应用提供更丰富的信息。尤其在通行困难、高海拔地区,充分利用遥感信息对提高地质矿产预测研究具有明显的效益,可增强预见性、有效地布署野外调查研究工作,提高相关地质调查速度、质量,是对深化区域地质认识不可替代的工作方法。随着替代能源——油砂矿产资源的备受关注,迫切地需要对油砂资源进行调查和评价,为我国制定能源发展战略规划提供科学依据,以促进能源的可持续发展。此研究致力于探讨油砂波谱信息与遥感应用。本论文在充分研究油砂物质成分的波谱响应和实测高分辨率波谱数据的基础上,分析油砂具有诊断性的波谱特征及其与含油率的关联关系,并结合遥感影像波段参数信息加以应用。取得的主要研究成果如下:（1）引入微分波谱分析进行油砂的波谱响应机理研究。油气藏普遍存在的烃类微渗漏,能够导致地表或近地表的岩石、土壤、植被等物质成分和结构的改变,主要表现为地表吸附烃异常、三价铁矿物向二价铁矿物的转变、粘土矿化、碳酸盐矿化、地表磁性异常、地表层放射性矿化异常、地热梯度异常、地植物异常等,这一系列的变化使地表电磁辐射特征随之改变,且在遥感可探测波段范围内,这是利用遥感影像识别油气藏的理论依据。油砂矿藏与常规油气藏之间存在着共生和过渡的关系,因此油砂除本身具有的电磁辐射特征外,与烃类微渗漏所致异常的特征表现亦密不可分。基于波谱响应机理,针对油砂物质成分、形成过程,对油砂的波谱响应研究得出:a.实测的高分辨率油砂波谱分析,获得在0.45μm、0.70μm、0.751.00μm、1.19μm表现的吸收特征由Fe2+、Fe3+引起;1.101.80μm范围内除1.40μm、1.90μm与水有关的吸收外,1.30μm、1.70μm附近的吸收与C-H一级倍频、二级倍频相关;2.102.40μm的吸收为-OH与不同阳离子的振动谱;2.35μm、2.55μm为CO32-内振动倍频与合频谱;2.302.45μm为C-H的合频谱带。b.由于有些位置的波谱信息不明显或重叠,为了更科学的划分,除对实测波谱分析外,还引入了微分波谱分析,获得一阶微分在1.328μm、1.720μm、2.166μm、2.206μm、2.310μm、2.350μm、2.384μm、2.455μm处的波谱吸收特征比原始波谱位置更明确,为特征参数提取提供确切的吸收位置。（2）油砂波谱特征与含油率的关联研究,总结了油砂波谱曲线与特征吸收参数随含油率的变化规律。a.油砂波谱曲线与含油率的关联研究中,将油砂波谱曲线按形态分为三类,对应含油率分析得出:第一类曲线的油砂对应的含油率较低,所以烃类物质的吸收位置几乎看不到,主要表现为粘土矿物的特征,但粘土矿物反射率一般较高,这类波谱曲线整体反射率却很低,分析原因可能是由于含油所致;第二类油砂的曲线形态对应的含油率居中,在1.70μm处烃类物质的吸收特征开始显现,同时0.801.00μm处Fe2+吸收特征也有所表现,2.302.50μm开始出现吸收;第三类波谱曲线对应的含油率最高,1.40μm、1.90μm的粘土矿物中水的吸收逐渐消失,2.20μm处粘土矿物的“二元谱结构”逐渐减弱,甚至消失,1.70μm处吸收增强,且出现不对称的双吸收特征,2.30μm附近的吸收明显增强,且2.452.50μm反射率快速增长,可以看出烃类物质的吸收特征明显;从第一类曲线到第三类曲线,对应的油砂含油率在增加,反射率的最小值向长波方向移动。总结,油砂波谱曲线宏观形态可以反映含油率高低。b.特征吸收参数与含油率的响应关系分析得出:沥青和粘土矿物的特征吸收深度与含油率响应关系优于其它三个特征吸收参数;沥青的吸收深度与含油率呈正相关,粘土矿物的吸收深度与含油率呈负相关关系,从而根据沥青和粘土矿物的吸收深度可以为油砂资源和储层评价提供参考。（3）通过油砂波谱反射率与含油率的相关性分析选择最佳波段构建油砂识别指数,建立了星上遥感数据油砂远景区找矿模式。基于油砂含油率与波谱反射率的相关性分析,结合遥感影像的波段参数信息,提出了油砂波谱异常的遥感识别指数,并应用到星上遥感数据,预测油砂远景区。在研究区获得了油砂成矿有利带的识别,并进行了野外验证。在已知的油砂矿区,三类指数效果都非常吻合,且能对含油率等级有一定的划分作用;在有利成矿带,比值指数与实地验证吻合最好。本论文有两个创新点:第一,通过油砂实测高光谱数据分析,得到油砂诊断性波谱吸收位置信息,并为提取油砂吸收特征参数提供参考。第二,提出了以油砂波谱反射率与含油率相关性为衡量指标的半定量分析方法,进行特征波段的选择,构建了不同类型的油砂遥感信息识别指数,并应用于星上数据的成矿带识别与远景区预测。

论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 樊瑞雪

导师: 邢立新

关键词: 油砂遥感信息,微分波谱,含油率,相关性分析,波谱特征,遥感油砂识别指数

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地质学,地球物理学,石油天然气工业

单位: 吉林大学

基金: 中红外多,高光谱矿物填图及遥感异常信息提取技术应用研究,国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”中的“全球重点地区非常规油气资源潜力分析与未来”,“油气资源评价-全球油气资源评价与利用研究”下的“全球非常规油气资源评价技术与有利区优选”课题项目

分类号: P618.13;P627

总页数: 92

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