2.3. Phương phâp nghiín cứu
2.3.4. Phđn loại đối tƣợng thạch học
Ngun lý dựa trín cơ sở giải đơn câc thănh tạo địa chất từ dữ liệu ảnh viễn thâm vệ tinh dựa trín câc yếu tố giải đoân ảnh đƣợc âp dụng giống nhƣ khi giải đoân ảnh mây bay bằng mắt. Trong phƣơng phâp giải đơn ảnh số câc qui trình xử lý ảnh nhƣ tổ hợp mău, lọc ảnh, tỷ số ảnh, phđn tích thănh phần chính, tỷ số ảnh vă
phđn loại ảnh đƣợc sử dụng để cho kết quả giải đoân thạch học tốt hơn.
Theo Nguyễn Văn Đăi (2002) [1], thơng tin thạch học dựa trín một loạt câc chỉ tiíu chung có thể kể ra lă: Đặc tính địa chất nói chung của khu vực, phong hóa vă địa hình, hệ thống thủy văn, câc yếu tố cấu trúc, đất, thực vật vă đặc tính phổ. Đặc tính phổ phản xạ của câc thănh tạo địa chất đóng vai trị hết sức quan trọng trong giải đoân ảnh số từ câc kính ảnh đa phổ. Đặc tính phổ rất khâc nhau trong câc đâ phong hóa vă đâ gốc. Trong cơng nghệ giải đôn câc thănh tạo địa chất âp dụng xử lý ảnh số lăm tăng chất lƣợng ảnh vă kết hợp với giải đơn bằng mắt tiếp sau đó.
Việc giải đôn câc thănh tạo địa chất từ dữ liệu ảnh vệ tinh viễn thâm dựa trín câc yếu tố giải đôn ảnh giống trong giải đoân từ ảnh mây bay khi giải đoân bằng mắt. Câc đối tƣợng ảnh đƣợc nhận dạng vă giải đơn chủ yếu dựa trín ba dấu hiệu ảnh: tơn ảnh (tone), kiến trúc ảnh (hoa văn - texture), hình dạng (shape) vă mău (sắc mău - hue);
Trong phƣơng phâp giải đôn ảnh bằng mắt thƣờng năy câc quy trình phđn tích giải đơn thạch học đƣợc dựa trín một loạt câc yếu tố đặc trƣng nhƣ: Dựa văo những dấu hiện giải đơn có thể phđn biệt câc nhóm đâ cơ bản ở điều kiện nhiệt đới nhƣ sau:
1. Nhóm đâ trầm tích
Trín ảnh vệ tinh, đâ trầm tích đƣợc phđn biệt bởi cấu tạo dạng dải, tạo nín do câc lớp kế tiếp nhau, câc tầng có thănh phần thạch học vă độ cứng khâc nhau, tuy nhiín đặc điểm năy cũng có ở đâ biến chất (Nguyễn Ngọc Thạch, 2005) [18]. Trong những trƣờng hợp đó, đâ biến chất có tone ảnh sậm hơn. Một dấu hiệu khâc hết sức quan trọng để phđn biệt đâ trầm tích lă mạng lƣới thuỷ văn hình cănh cđy với mật độ cao hơn hoặc một số dạng mạng lƣới thuỷ văn đặc trƣng khâc nhau ở dạng vng góc, dạng song song.
- Đâ cacbonat lă dạng đặc biệt cuả đâ trầm tích, phổ biến lă đâ vơi vă đâ đơlơmit. Trín ảnh chúng có mău sắc tƣơng đối sâng. Một dấu hiệu đặc biệt để nhận biết câc đâ cacbonat lă mạng lƣới thủy văn ẩn, ngoăi ra đâ cacbonat thƣờng có cấu trúc ảnh dạng vệt đốm rất rõ. Những đặc điểm đó lă kết quả của hoạt động cactơ tạo nín. Nhìn trín diện rộng vùng tập trung đâ cacbonat ln thể hiện rõ những cấu trúc vă kiến tạo địa tầng nhƣ đứt gêy, hƣớng uốn nếp, tuyến phđn bố, ...
- Đâ sĩt (câc đâ Argilit, sĩt bột kết) thƣờng chúng phđn bố ở địa hình đm, do có độ cứng thấp, dể bị bở rời. Chúng thƣờng chứa nhiều nƣớc vă câc vật liệu hữu cơ ở tầng mặt nín nhìn chung chúng thƣờng có tone ảnh sẫm, mạng lƣới thủy văn hình cănh cđy có mật độ cao, hình tơ. Trong trƣờng hợp ở địa hình cao, vùng khí hậu khơ hạn, tone ảnh cuả đâ sĩt lại trở nín rất sâng (do độ ẩm thấp vă độ phản xạ cao cuả
vật chất sĩt giău nhơm)
Bảng 2.5. Dấu hiệu nhận biết trín ảnh vệ tinh của một số câc loại đâ ở Việt Nam.
Câc loại đá Tone Cấu trúc ảnh
Mạng lƣới thủy
văn Bóng
Thảm thực vật thƣờng gặp
Đâ trầm tích bở rời Sâng Mịn Dạng song song Không Canh tâc đất trồng,
khu vực thấp Đâ trầm tích gắn
kết
Sâng Loang lổ Cănh cđy Nhỏ dăi Cđy bụi, rừng câc
loại
Đâ mâc ma Sâng Thơ Hình cănh cđy Từng
mảng
Rừng câc loại
Phun trăo bazan Sẫm Dạng vđn
nêo
Cănh cđy rậm, tỏa tia hoặc đồng tđm,
hƣớng tđm
Mảng Cỏ, cđy bụi, rừng
rụng lâ, tre nứa, cđy công nghiệp
Đâ biến chất Xâm Dạng thô Dạng song song,
vng góc
Vệt nhỏ song song
Rừng thƣờng xanh
(Nguồn: Nguyễn Ngọc Thạch, 2005) [18]) Hình 2.8. Đâ vơi vùng Hă Giang vă khu vực bắc bộ trín ảnh vệ tinh Landsat.
(Nguồn: Nguyễn Quốc Khânh (2014) [12, tr.15])
- Câc đâ vụn gắn kết (cuội kết, cât kết). Câc đâ năy có độ cứng gần giống nhƣ đâ cacbonat nhƣng khơng bị q trình cactơ phâ hủy mạnh nín chúng thƣờng tạo câc dạng địa hình hoăn chỉnh với sự phđn cắt khơng lớn vă thƣờng có hệ thống khe nứt rõ răng, cấu tạo ảnh thơ vă có sự phđn lớp. Mặt khâc, câc quâ trình hoạt động ngoại sinh nhƣ trƣợt đất, phong hóa vă tăng tích đê tạo nín những hình dạng đặc thù bín ngoăi cho câc điạ hình có nền lă cuội kết, cât kết. Ví dụ, những hiện tƣợng trƣợt lở đất vă câc nón phóng vật thƣờng xun xuất hiện ở vùng phđn bố cuả đâ cuội kết, cât kết nín cấu trúc ảnh loang lổ trín ảnh band 5 hoặc trín ảnh tổng hợp mău giả.
Hình 2.9. Câc thănh tạo trầm tích trín ảnh Landsat cấu trúc ảnh loang lổ trín ảnh band 5 hoặc trín ảnh tổng.
(Nguồn: Nguyễn Quốc Khânh (2014) [12, tr.16])
- Câc đâ vụn (cât, bột, cuội, tảng,...) đa số câc trƣờng hợp chúng có tone ảnh sâng, mạng lƣới xđm thực ít đặc trƣng do khả năng thấm lọc nƣớc tốt. Địa hình thƣờng dạng trịn hoặc nổi cao chút ít. Nhìn trín ảnh, câc đâ vụn bở rời thƣờng tập hợp thănh câc dạng địa hình đặc trƣng nhƣ roi cât, bêi bồi, nón phóng vật. Tuỳ theo đặc điểm vă vị trí phđn bố trín ảnh mă có thể phđn biệt câc đối tƣợng nhƣ: bồi tích, sƣờn tích, lũ tích, hồ tích, gió tích vă cả một số loại trung gian. Trầm tích sơng suối (bồi tích vă lũ tích) đƣợc phđn biệt bởi mău xâm hoặc sâng đồng nhất với cấu trúc dạng dịng chảy, hình quạt. Bồi tích thƣờng có cấu trúc dạng dải vă phđn bố hai bín dịng sơng, mạng lƣới thuỷ văn thƣờng có dạng bện tóc. Trầm tích bùn sĩt do hồ đầm tạo nín thƣờng tồn tại ở địa hình bằng phẳng có tone ảnh xâm vă mạng lƣới thuỷ văn hình cănh cđy với mật độ cao. Câc trầm bở rời thănh tạo do gió thƣờng có hình dạng đặc biệt: dạng vệt chổi với tone ảnh rất sâng ở band 7, cịn ở ảnh tổng hợp mău giả, chúng có mău sâng hoặc đỏ (do cđy trồng quanh khu dđn cƣ), dễ dăng phđn biệt chúng trín ảnh căn cứ văo việc phđn bố dọc đới ven biển. Câc dấu hiệu năy phđn biệt rất rõ trín ảnh ở vùng đồng bằng sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long hoặc câc ảnh ở ven biển miền Trung.
Đâ trầm tích đặc trƣng bởi đặc tính phđn lớp (Hình ). Trín ảnh vệ tinh sẽ có sự thay đổi phổ trín câc lớp đâ khâc nhau. Dựa văo câc cấu trúc ảnh vệ tinh ta có thể giải đơn một số câc đâ trầm tích trín cơ sở câc yếu tố giải đôn ảnh. Đâ trầm tích phđn lớp nhƣ cât kết, bột kết, phiến sĩt có cấu trúc ảnh dạng dải. Trín một vùng rộng lớn bề mặt của câc đâ trầm tích khơng phđn lớp sẽ cho cấu trúc ảnh mịn, vă đồng nhất trín một khu vực. Câc dấu hiệu địa hình sơng suối, thủy văn đặc trƣng sẽ cho phĩp giải đoân câc thănh tạo sơng suối. Đâ vơi có đặc tính ảnh khâc với câc đâ
trầm tích khâc lă thể hiện sự thay đổi địa hình bởi câc hố thụt karster. Trín ảnh vệ tinh sẽ lă câc đốm ảnh xẫm mău. Những chuyín gia kinh nghiệm nhìn văo kiến trúc ảnh vệ tinh rất dễ dăng phđn biệt đâ vôi với câc thănh tạo trầm tích khâc. Đâ trầm tích phđn lớp đƣợc minh họa trong câc hình dƣới đđy.
Hình 2.10. Cấu tạo phđn lớp đặc trưng của câc đâ trầm tích trín ảnh X-band SAR (nguồn: Aerosensing Radarsysteme GmbH, R.P. Gupta (2003))
(Nguồn: Lí Huy Đơng (2017) [2, tr.46])
2. Cát kết
Phong hóa: ít bị phong hóa, trừ nơi gắn kết kĩm
Địa hình: tạo nín câc đồi, sống núi, dốc đứng, vâch nghiíng
Hệ thống thủy văn: kĩm đến trung bình, cấu tạo vng góc, â song song, â cănh cđy.
Phđn lớp: phđn lớp rõ vă có tạo nín câc tơn ảnh trải dăi dạng tuyến.
Đứt gêy: câc nứt nẻ thể hiện rõ, câc thănh tạo hạt thơ vă cuội sỏi kết có câc nứt nẻ.
Thực vật: độ phủ thực vật tốt do có độ rỗng chứa nƣớc, có lớp đất phủ tốt. Đặc tình phổ: ở dải sóng nhìn thấy vă sóng hồng ngoại sóng ngắn cât kết có tơn mău sâng. Trín dải sóng nhiệt mău tối hơn. Phổ biến thiín trong toăn bộ thănh tạo.
Yếu tố nhận biết chính: lă câc nơi có độ cao lớn so với nƣớc biển nhƣ đồi, sống núi, có hệ thống thủy văn vng góc hoặc xiín, mật độ trung bình đến thấp. Sâng mău ở nơi khơng có thực vật.
3. Thănh tạo phiến sĩt
Phong hóa: Dễ phong hóa
Địa hình: vùng thấp vă trũng. Nơi khí hậu ẩm lă câc quả đồi trịn thấp Hệ thống thủy văn: hệ thống thủy văn dăy đặc, đồng nhất, kiến trúc mịn Phđn lớp: ít phât hiện trín ảnh
Đứt gêy: ít phât hiện nứt nẻ
Thực vật : phủ thực vật tốt vă thƣờng dùng lăm đất nơng nghiệp tại vùng khí hậu ẩm;
Hình 2.11. Cặp ảnh lập thể hăng khơng thể hiện rõ cấu trúc của cât kết vă phiến sĩt quan sât rõ răng bởi sự khâc biệt về địa mạo vă mạng lưới sông suối (nguồn: R.P.
Gupta (2003)
(Nguồn: Lí Huy Đơng (2017) [2, tr.48])
Đặc tính phổ: trong dải sóng nhìn thấy vă hồng ngoại sĩt khơ cho mău sâng. Trong dải sóng hồng ngoại nhiệt cho mău sâng.
Câc dấu hiệu giải đơn ảnh địa hình thấp, xen với cât kết vă đâ vơi, kiến trúc ảnh mịn, hệ thống thủy văn dạng cănh cđy, vắng mặt phđn lớp, hệ thống sông suối đi kỉm.
Câc thănh tạo cât kết vă phiến sĩt có thể thấy rõ trín ảnh lập thể hăng khơng bởi sự khâc biệt về hình dâng địa hình vă hệ thống sơng suối nhƣ hình dƣới.
4. Các thănh tạo đá vơi
Phong hóa: Đâ vơi bị phong hóa mạnh tạo lín câc cấu trúc karst. Đâ đolomit đặc tính năy kĩm hơn với đâ vơi cacbonat.
Địa hình: Karst, hố thụt, dịng chảy ngầm Thủy văn: thƣa, câc thung lũng chữ U Phđn lớp : kĩm vă thƣờng đi kỉm với sĩt
Đứt gêy: thƣa Thực vật: biến thiín
Đặc tính phổ: trín dải VIS vă NIR-SWIR sâng mău
Câc dấu hiệu giải đơn: địa hình karst, tơn ảnh xâm, hoa văn lốm đốm, dạng móc đặc biệt. Trong câc thung lũng nơi có lớp phủ terrarosa dăy sẽ có tơn ảnh xâm sâng với hoa văn chấm mịn, mạng lƣới thuỷ văn không phât triển .
5. Câc đâ macma
Đâ macma thƣờng tạo câc địa hình gồ ghề thơ với hệ thống khe nứt phđn cắt nhiều hƣớng. Do đặc điểm đó, câc đâ macma thƣờng có cấu trúc thơ với từng mảng tối xen câc mảng sâng do bóng câc đỉnh núi tạo nín. Căn cứ văo mức độ đậm nhạy của tone ảnh mă có thể phđn loại câc đâ magma theo nhóm chính axit, trung tính, bazơ hoặc siíu bazơ.
Trín ảnh đâ macma xđm nhập có dấu hiệu dễ phđn biệt lă cấu trúc khối hình vịm, mạng lƣới thuỷ văn hình cănh cđy thƣa. Đâ macma thƣờng tạo thƣờng tạo câc địa hình gồ ghề thơ với hệ thống khe nứt phđn cắt nhiều hƣớng. Do đặc điểm đó, câc khối đâ macma thƣờng có cấu trúc thơ với từng mảng tối xen câc mảng sâng do bóng câc đỉnh núi tạo nín. Ở địa hình núi vă nằm trong khí hậu nhiệt đới ẩm, thƣờng câc đâ macma có lớp phong hơ dăy nín lớp phủ rừng phât triển khâ tốt, do đó trín ảnh tổng hợp mău giả, mău của lớp phủ rừng đƣợc thể hiện khâ đậm. Căn cứ văo mức độ đậm nhạy của tone ảnh mă có thể phđn loại câc đâ macma theo nhóm chính axit, trung tính, bazơ hoặc siíu bazơ. Tuy nhiín rất khó phđn biệt giữa đâ macma xđm nhập với đâ phun trăo có cùng thănh phần nhƣ granit với ryolit, diorit với bazan.
Hình 2.12. Ảnh mây bay stereo chụp đâ granit vùng Wyomyth, chụp năm 1947, (Theo Thomas M.Lillesand vă Ralph W.Kiefer, 1987).
Đâ xđm nhập khơng có phđn lớp vă phiến, đồng nhất trín một diện phủ rộng. Trín ảnh đâ magma xđm nhập có dấu hiệu dễ phđn biệt lă cấu trúc khối hình vịm, mạng lƣới thuỷ văn hình cănh cđy thƣa. Đâ phun trăo đƣợc xâc định bởi đi cùng với câc thănh tạo núi lửa. Đâ phun trăo dạng dịng chảy có đặc tính hình thâi đặc trƣng. Đặc điểm cấu trúc của câc thănh tạo phun trăo đi kỉm lă câc họng núi lửa, nón núi lửa.
Hình lă một ví dụ tiíu biểu về việc nhận dạng sự khâc biệt giữa đâ vơi vă dolomit trín ảnh mây bay vă ảnh hồng ngoại nhiệt tại khu vực Oklahoma, Hoa Kỳ (R.P. Gupta, 2003), trong đó:
- Hình ảnh trín ảnh mây bay tại khu vực Oklahoma, Hoa Kỳ, câc loại đâ bao gồm đâ vôi (L), dolomit (D) vă granit (G): câc đâ năy hiển thị trín VNIR ở cùng một tone ảnh vă cho thấy sự hạn chế trong việc nhận biết sự khâc biệt về kiến trúc ảnh.
- Hình ảnh trín ảnh hồng ngoại nhiệt (chụp lúc rạng đông) cho thấy sự khâc biệt giữa L vă D. Ở đđy, đâ dolomit có qn tính nhiệt cao hơn so với đâ vôi vă đâ granit vă do đó hình ảnh sâng hơn (ấm hơn) so với hai đâ năy; granit xuất hiện ở gam mău tối (lạnh) (nguồn: R.P. Gupta (2003).
Hình 2.13. Sự khâc biệt giữa đâ vơi vă dolomit trín ảnh ảnh mây bay (a) vă ảnh hồng ngoại nhiệt (b) tại khu vực Oklahoma, Hoa Kỳ, (nguồn: R.P. Gupta (2003))
(Nguồn: Lí Huy Đơng (2017) [2, tr.49])
6. Đá granit
Địa hình: tạo nín câc thể khối, thể vịm đơi khi rất lớn
Thủy văn: từ thƣa đến dăy, dạng cănh cđy, dạng vng hoặc xiín góc Đặc tính phổ: trong dải VIS-NIR-SWIR có mău sâng hoặc vừa
Dấu hiệu giải đơn: địa hình đồng nhất, khơng có phđn lớp, cấu tạo dạng cầu khi phong hóa, hệ thống thủy văn dạng cănh cđy vă â vng góc, tơn ảnh sâng mău.
7. Đá bazơ vă siíu bazơ
Đặc tính phong hóa: phong hóa mạnh
Địa hình: tạo nín câc khối có kích thƣớc nhỏ hơn đâ granit (lacolit, lopolith) dạng trịn.
Thủy văn: cănh cđy thƣa, dạng vng góc hoặc xiín, dạng tỏa tia Đứt gêy: phât triển mạnh
Đặc tính phổ: Trong phổ nhìn thấy tơn ảnh xẫm mầu,
Dấu hiệu giải đơn chính: địa hình dạng vịm, phong hóa mạnh trong vùng khí hậu ẩm, thủy văn dạng cănh cđy thơ vă dạng tỏa tia
Hình 2.14. Ảnh tổ hợp mău từ ảnh ASTER tại khu vực núi Anti-Atlas, Ma-rốc, trong đó, đâ vơi có mău văng, cât kết có mău cam vă mău xanh đại diện cho câc khu vực có thạch cao; những khu vực có mău xanh nước biển vă xanh lâ cđy có chứa nhiều đâ granit. Ảnh chụp ngăy 24/3/2008, nguồn: NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS
vă U.S./Japan ASTER Science Team
8. Đá bazan
Đặc tính phong hóa: phong hóa mạnh
Địa hình: có mặt của câc dòng chảy, đi kỉm với câc phễu vă daico núi lửa, dạng nón
Thủy văn: cănh cđy, tỏa tia Phđn lớp: không phđn lớp Đứt gêy: dạng cột
Thực vật: dăy vă đôi khi dùng lăm đất nông nghiệp
Đặc tính phổ: sẫm mău trín sóng nhìn thấy, đất cho mău rất tối trín VIS- NIR-SWIR
Dấu hiệu giải đơn chính: cấu trúc dịng chảy, dạng phễu, nón, dạng daico, sẫm mău trín câc dải sóng từ nhìn thấy đến kính phổ hồng ngoại nhiệt, thực vật nghỉo.
Hình 2.15. Hình ảnh núi lửa Kilauea tại Hawaii trín ảnh AIRSAR. Miệng núi lửa có thể thấy bín phải hình. Dịng dung nham có tuổi khâc nhau thể hiện với đặc điểm tân xạ ngược do sự khâc nhau về độ nhâm trín bề mặt (Ảnh nhiều băng với mê mău
như sau: R = P-band HV; G = L-band HV, C = C-band HV) (nguồn: R.P. Gupta (2003))
(Nguồn: Lí Huy Đơng (2017) [2, tr.51])
Đâ phun trăo bazan: Thông thƣờng phđn biệt khâ rõ, đặc bịít lă đâ phun trăo bazan trẻ. Chúng thƣờng dễ phât hiện trín ảnh nhờ câc đặc điểm sau: vị trí phđn bố của chúng thƣờng nằm xung quanh miệng núi lửa đê tắt, cấu tạo dạng vòm, dạng dòng chảy hoặc dạng dải, cấu trúc ảnh cũng rất điển hình với dạng vđn nêo. Mạng lƣới thuỷ văn dạng đồng tđm, dạng hƣớng tđm dạng toả tia. Mău của núi lửa thƣờng xâm hoặc tối (ví dụ, bazan vùng Tđy ngun ), mău tối có liín quan đến khơng vật
sẫm mău có trong đâ. Câc đâ phun trăo khâc thƣờng khó phđn biệt hơn, song cũng