野外背斜识别方法*

戴技才 杨瑷玮

（1.重庆师范大学 地理与旅游学院, 重庆 401331; 2.重庆师范大学 地理信息系统应用研究重庆市高校重点实验室,重庆 401331; 3.重庆师范大学 三峡库区地表过程与环境遥感重庆市重点实验室, 重庆 401331）

一、前言

背斜是指岩层发生褶曲时，形状向上凸起者，两翼岩层从中心向外倾斜，核部岩层较老，两翼岩层较新。[1]背斜是良好的储油、储气和矿产勘测的重要地质构造。[2][3]背斜顶部受到张力作用，导致岩石脆弱，易受侵蚀。背斜联合向斜，控制了大部分大中型的地质构造，如川东平行岭谷地貌。[4]识别背斜，对教育教学、资源探测、工程建设、地貌演化等都有十分重要的意义。

近年来，背斜构造引起了很多学者的兴趣。[5]高美奔、李天赋等研究背斜核部隧道初期变形机理，发现背斜核部区域构造应力对隧道的影响，周围破碎岩体是隧道支护变形的原因。[6]吴青鹏、杨占龙利用3D Move软件预测背斜构造的储层裂缝。现有研究主要着眼于背斜对生产、建设的影响，鲜有研究阐述野外背斜识别的技巧和方法。大量的地学工作者、地理师范师生在野外不认识背斜。常见背斜的跨度有1～2km，有的跨度达数十公里，覆盖了地表风化物，客观上增加了野外识别背斜的难度。本文尝试利用遥感观测、野外实测，综合识别背斜构造。

二、识别方法

野外背斜识别，一般采用宏观视野的遥感识别和微观视野的实地识别。

1.遥感识别

背斜的大跨度，客观上需要宏观视野。背斜的遥感识别，就是利用高空远距离感知，应用遥感图像辨别大型地质构造。遥感图像的覆盖范围广，能识别宏观地质构造。可见光三波段遥感图像，植被呈现条带状，图示区域大概率有大型地质构造，如背斜或向斜。但是，遥感图像一般不能精准判别背斜和向斜，原因是地表植被遮挡、地表风化物的干扰，掩盖了地下岩层的产状。单纯依靠山或谷的地形，也不能识别背斜，原因是背斜能成山，向斜也能成山，背斜可以成谷，向斜也可以成谷。自然界未受风化和侵蚀，形状非常完整的背斜、向斜十分罕见。因此，精准识别背斜和向斜，必须结合实地考察。

2.实地识别

实地识别就是实地考察，观察岩石的产状、年龄，联合多个考察点，恢复岩层的连续状态，判断地质构造的种类。实地识别的理论如下：背斜岩层自中心向外倾斜，核心部位的岩层年代较老，两翼的岩层年代较新。向斜的核心岩层新，两翼岩层老。背斜与向斜构造如图1所示。

三、识别案例

识别案例选取重庆青木关地区，分别进行遥感识别和实地识别。遥感识别寻找大型地质构造，判断山脉走向。青木关地区遥感图像呈条带状，如图2所示。该图像中的条带状影像，主要是地表植被引起的影像差异，反映地质构造的分异。图2中的条带状地形，是一条山脉，部分区域表现为平行的山岭和谷地。根据识别机理，条带的方向，就是山脉走向，大致为NE15°。条带状的地形，有可能是背斜，也有可能是向斜，需要实地考察才能识别。实地识别主要观察岩层产状、年代。垂直于山脉走向，跨越条带地形区是实地识别大型地质构造的快捷方法。跨越条带地形区的道路，常是理想的考察路线。一般情况下，地表土壤被挖开的地区，较好观察岩层产状；而土壤丰厚、植被茂盛地区，岩层被遮挡，应尽量避开，建成区也应避开。结合图2，实地选取青木关地区8个典型岩层暴露点，具体如图3、表1所示。

表1 样点的岩层属性

图2 重庆青木关遥感影像及8个取样点分布图

图3 重庆青木关8个取样点的现场照片

四、结论与讨论

8个样点岩层产状图表明，青木关地区属于背斜构造，走向为NE15°—SW285°，构造复原如图4所示。图4表明，青木关地区岩层从中心向外倾斜，核心部位的岩层年代较老，两翼较新，符合背斜构造。本案例选取受流水侵蚀的关隘地区，岩层出露较多，有利于背斜识别。

图4 青木关区背斜构造剖面图（A、B、…、H表示采样点）

本案例背斜识别有两个经验。一是利用遥感图像，大视野的宏观识别山脉走向。二是进行实地考察，观察岩层产状等性质，识别背斜或向斜。青木关地区遥感图像的植被，呈现条带状，指示了地下岩层的条带状。条带状地形区，一般是背斜或向斜岩层的走向。由于城市建设、土壤风化、风化物堆积，地表裸露的岩层非常少见，客观上增加了识别背斜的难度。大区域也增加了识别背斜的难度。青木关背斜的宽度大于10km，图2中的采样点大于5km。单个地点的岩层只能分析典型地点的岩层产状，连续对称采样多个点，才能全面识别该地区的地质构造。

无论是背斜成山，还是背斜成谷，青木关地区都有表现。青木关的区域地形主要表现为背斜成山。这座山为缙云山，属于背斜构造成山。局部地形表现为背斜成谷，背斜的核部易受侵蚀，形成谷地。结合图1和图2，缙云山整体呈一条带状山脉，山脉的顶部形成谷地，属于背斜成谷。

怎么选取样点，取多少样点比较合适，是值得讨论的问题。实地考察野外的背斜，理想的取样方式，一般沿倾向横贯山脉选点。理论上，样点越多越好。样点越多，考察和分析任务越重。样点太少，可能得不到正确结论。笔者建议，取样点要对称于背斜核心部位，每边至少取2个点。若取样点位于核心部位的一侧，单侧倾向岩层无法识别出背斜和向斜。

本文为野外考察、地理教育、地质科考、工程建设提供了一种实用的野外背斜识别方法。遇到各种形态的背斜，根据褶曲形态、横卧、翻卷、剥蚀等，宜依照背斜识别原理认真甄别。