4 | ... |
А.В. ТЕВЕЛЕВ Лекции по дистанционным методам геологических исследований ДИСТАНЦИОННЫЕ МЕТОДЫ СТРУКТУРНО - ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ И ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ |
|||
А.В. Тевелев ДИСТАНЦИОННЫЕ МЕТОДЫ
 
|
  |
Наиболее успешно космическая информация используется при изучении ландшафтов и рельефа поверхности Земли. Это связано с двумя главными причинами.
Это объясняется несколькими обстоятельствами. Хорошая фотогеничность рельефа на снимках, полученных пассивными измерительными комплексами, связана прежде всего с огромной изменчивостью и специализированностью природных ландшафтов, имеющих индивидуальные оптические характеристики. Кроме того, выразительность рельефа на КС подчеркивается тенями. При низком стоянии солнца тени проявляют даже незначительные детали эрозионной сети, малозаметные гряды и уступы. Повышенный интерес к изучению рельефа связан с тем, что он является индикатором геологического строения и геологических процессов. Известны случаи, когда на космических снимках даже регионального уровня генерализации четко дешифрируются особенности размером всего в 4-5 м, если они образуют достаточно крупные формы рельефа. В то же время структура литологических комплексов, сложенных контрастными по составу, но близкими по устойчивости породами, часто настолько маскируется случайными геоморфологическими деталями, что на космических снимках не читается. Задачи и цели структурно-геоморфологических исследованийПри структурно-геоморфологических исследованиях рельеф изучается в комплексе с общей структурно-тектонической и геоэкологической обстановками. Постижение причинной взаимосвязи между тектоническими процессами, процессами рельефообразования и их взаимодействием с неприродным (техногенным) нагружением среды - главная цель структурно-геоморфологического анализа.
МДЗ наиболее информативны при решении морфометрических задач структурной геоморфологии и в несколько меньшей степени - при решении генетических задач. Задачи исторической геоморфологии решаются, как правило, при комплексном применении разнообразных геологических и геоморфологических методов. Выбор источников информацииПри изучении рельефа на стереоизображениях локального и регионального уровней наиболее удобны панхроматические черно-белые фотоснимки, а также снятые в зеленой части спектра. Цветные фотоснимки обладают, как правило, худшим пространственным разрешением, однако они могут служить хорошим дополнением к черно-белым. Комплексы форм рельефа как результат развития структур земной корыПредставление о земной коре как о развивающейся, изменяющейся во времени системе позволяет представить ее структуру как сочетание разновозрастных и разнопорядковых элементов. В общем случае, в каждый момент времени дневную поверхность можно представить как сочетание участков, на одних из которых рельефообразование имеет активный характер, отражая развитие "живых" в это время структур, а на других происходит только пассивная препарация или, наоборот, нивелирование "отмерших" структур. Рельеф как индикатор новейших, и в особенности современных тектонических движений имеет, в большинстве случаев, большую наглядность, чем тектоническая структура. Метровые, а иногда и дециметровые перемещения вдоль активных тектонических линий в геологическом смысле мгновенно отражаются в хорошо заметных формах рельефа, в то же время их выявление в геологической структуре часто затруднено даже при наземных исследованиях.
Важным аспектом структурно-геоморфологических исследований является изучение комплексов форм рельефа, созданных различными экзогенными процессами, но обусловленных в целом единой тектонической причиной. Такая комплексная индикация новейших тектонических структур наиболее убедительна, а геологическая интерпретация комплексов форм рельефа - зачастую единственна. Например, на космических изображениях крупных положительных активных структур горных областей практически всегда удается обнаружить: обширные денудационные или селективно-денудационные поверхности, формирующие их вершинный уровень; глубокие многоярусные эрозионные врезы, образующие в целом центробежный линейный или дендритовидный рисунок гидросети и т.д. Многие межгорные впадины (например, Таджикская депрессия, Панонская впадина, Кузнецкая котловина, впадина Турфан и пр.) обладают зонально-концентрическим рельефом. Анализ пространственного сочетания более мелких форм рельефа разного генезиса позволяет выявлять локальные неотектонические структуры. Этот анализ особенно актуален в нефтепрогнозных и нефтепоисковых исследованиях, где положительные локальные структуры рассматриваются как потенциальные ловушки углеводородов. При этом особенно важно, что совокупность форм рельефа может в некоторых случаях индицировать не только приповерхностные, но и глубинные структуры. Дешифрирование и тектонический анализ рельефа локальных новейших структурАнализ ландшафтной линейности. На среднемасштабных МДЗ относительно выровненных районов молодых горно-складчатых стран (частные впадины, адыры предгорий, субгоризонтальные селективно-S денудационные поверхности и пр.), а также некоторых районов платформенных равнин обнаруживается своеобразный рисунок изображений, имеющий вид тонкой параллельной штриховки. В рельефе мобильных областей ей отвечают относительно небольшие эрозионные понижения длиной до первых километров, обладающие четкой пространственной упорядоченностью. Последняя заключается в параллельности рассматриваемых понижений и примерно равном расстоянии между ними. Эти системы элементов рельефа имеют локальное распространение и занимают обычно небольшие изометричные площади, часто трассирующиеся по одной линии. Иногда скопления таких площадей образуют четкий линейно-концентрический рисунок.
Явление упорядоченности малых форм рельефа предгорий и i межгорных впадин давно уже привлекало внимание специалистов. Они изучались задолго до появления КС (С. С. Шульц, А. С. Кесь, Г. Льюис и др.); результаты этих исследований были обобщены Н. П. Костенко. Н. П. Костенко отвергает чисто экзогенное происхождение линейности и считает, что она, как было отмечено, предопределена структурными факторами. Однако вопрос заключается в том, каким образом развивается трещинная сеть в приповерхностных горизонтах пород, мощностью порой всего в несколько метров, не затрагивая нижележащих, часто близких по реологическим свойствам образований. Одно из наиболее вероятных решений - данные трещины развиваются "сверху" и связаны с чисто поверхностными геодинамическими эффектами. Особенности строения и пространственного распределения малых линейных элементов ландшафта дают основание связывать их образование с характером поверхностного разрушения пород в условиях их неоднородно-напряженного состояния. Как показывают эксперименты, поле напряжений всегда имеет дискретный характер, что связано с развитием в материале параллельных или концентрических силовых линий, которые можно рассматривать как своеобразные ловушки потенциальной энергии. Выявляемая на космических снимках тонкая параллельная штриховка может являться ландшафтным отражением, "снимком" структуры поля напряжений, что открывает большие перспективы ее дальнейшего изучения. Более распространенным видом ландшафтной линейности, обнаруживаемой практически на всех космических изображениях локального и регионального уровней генерализации, являются достаточно протяженные (первые километры - первые десятки километров) линейные элементы рельефа, которые выглядят на МДЗ как прямые или почти прямые непрерывные однородные линии полосового и граничного характера. Полосовые линейные элементы рельефа представлены в основном прямолинейными эрозионными ложбинами и долинами разных порядков, развитыми как в горных, так и на равнинных участках. Прямолинейные водораздельные гребни, как правило, сочетаются с линейными понижениями и наиболее развиты в горных областях. Они отвечают либо особенностям литологического состава геологических комплексов, либо особенностям их трещинной тектоники. Также широко распространены граничные линейные элементы рельефа, являющиеся границами крупных форм последнего. Например, на равнинных территориях - это границы морфологических элементов долин крупных рек (террасовые бровки, тыловые швы, Уступы, границы раскрывающихся в долины конусов выноса и пр.), Совпадающие с границами четвертичных комплексов, а в горных областях - ограничения выровненных водоразделов разных уровней, границы протяженных склонов, перегибы склонов и пр. Ориентировка крупных линейных элементов рельефа, как правило, упорядочена, что наблюдается в преимущественном развитии элементов одних направлений и подавлении других. Общий рисунок линейных элементов рельефа для каждой достаточно крупной неотектонической структуры индивидуален. Очевидно, что рисунок линейности связан, в общем, с неотектоническим режимом, поэтому корреляцию линеаментных полей отдельных неотектонических единиц можно использовать в качестве критерия сходства их режимов развития. Как было показано, большая часть линейных элементов рельефа имеет структурную основу. Конденудационное и конэрозионное развитие новейших структур приводит к становлению в рельефе как активных разрывов, трещин, зон трещиноватости, малоамплитудных (а иногда и крупных) пластических деформаций, так и к пассивной препарации "отмерших" линейных неоднородностей геологической структуры. Поэтому рельефообразование как бы "проявляет" все накопившиеся линейные неоднородности геологической структуры, что позволяет использовать ландшафтную линейность как индикатор деформационных обстановок настоящего и прошлого времени. Рельеф новейших локальных поднятий.Конкретное сочетание форм рельефа, образующихся на участках новейших поднятий, зависит от множества факторов - региональной тектонической позиции, климата, литологического состава вовлеченных в поднятие пород, типа и амплитуды поднятий и пр. Однако некоторые особенности рельефа локальных поднятий наиболее характерны и лучше всего дешифрируются на КС:
Транзитные водотоки, пересекающие локальные поднятия, находящиеся в конседиментационных фазах развития, обычно резко уменьшают меандрирование, спрямляют русло и сужают долину. Для энергично растущих поднятий, находящихся в конденудационной стадии развития, характерно обтекание их транзитным водотоком, причем обтекание может быть односторонним и двухсторонним, с бифуркацией русла перед поднятием и слиянием протоков после него. Часто на дистанционных изображениях удается наблюдать последовательные стадии латерального смещения долин рек, от которых остаются высохшие русла или просто фрагменты сильно моделированных линейных понижений. Легко выявляются на МДЗ локальные площади с более разработанным эрозионным или денудационным рельефом среди менее разработанного. Как правило, такие площади также соответствуют молодым локальным поднятиям. Рельеф зон активных разрывных нарушений.Помимо регионально-тектонических, климатических и других причин, рельеф разрывных зон зависит от кинематического типа последних, а также от соотношений ориентировки разрывов с общей структурно-геоморфологической зональностью. Поперечные и диагональные к структурно-геоморфологической зональности сбросы и взбросы обычно очень отчетливо отражены в формах рельефа и хорошо заметны на космических изображениях. В тех случаях, когда они сопряжены с локальными поперечными прогибами, разрывы этой группы выражены в рельефе примерно так же, как и продольные. Однако, иногда они сказываются только в ступенчатости рельефа, которую легко спутать с денудационной. Тектоническая (разрывная) природа ступенчатости обнаруживается благодаря прямолинейности уступов, разделяющих блоки с разной степенью расчлененности, а иногда и смене типа рельефа блоков по обе стороны от уступа и по широкому развитию молодых коллювиальных образований вблизи него. Очень часто зоны поперечных приразломных прогибов (неотектонических грабенов) обнаруживаются по более светлому фототону, связанному с меньшей расчлененностью ложа грабена, даже если оно лишено молодого аккумулятивного чехла. Отметим еще раз, что поперечные и диагональные к основной зональности формы выявляются на космическом изображении и на картографических материалах намного более четко, чем продольные, и поэтому они дешифрируются более детально и рассматриваются как более важные. Между тем этот эффект во многом связан с особенностями механизмов восприятия. Если рисунок изображения составлен из большего числа параллельных или субпараллельных линий и небольшого числа отрезков, поперечных к ним, первые воспринимаются как фон, и, зачастую, просто игнорируются. Понимание этой особенности восприятия обязывает подходить более объективно к оценке значимости выявляемых при дешифрировании структур. В отличие от разрывных нарушений с крутым заложением сместителей, надвиги, особенно пологие, как правило, не разрабатываются эрозионной сетью и обнаруживаются на космических изображениях слабо. Однако если анализировать не просто поверхность надвига, а весь комплекс принадвиговых структурных форм и связанных с ними элементов рельефа, то геоморфологическая выраженность зон новейшего активного надвигания может быть вполне определенной. Как правило, фронтальная часть надвигающегося блока сминается в асимметричную антиклинальную складку, замковая часть которой разрушается в первую очередь, вследствие чего образуется уступ, параллельный фронту надвига. В нижней части уступа, на некотором удалении от него, обычно сохраняются фрагменты подвернутого крыла принадвиговой антиклинали, образующие небольшие куэстообразные возвышения в рельефе. Рисунок эрозионной сети между уступом и куэстой в большинстве случаев отличается ,от такового за пределами надвиговой зоны. В результате образуется характерный рельеф, отображающийся на МДЗ полосовым рисунком изображения. На снимках регионального уровня наиболее заметен пологоизогнутый в плане принадвиговый уступ, особенно если он подчеркнут -тенями, а на снимках локального и детального уровня часто удается обнаружить все элементы принадвигового рельефа. Рельеф зон активных сдвиговРельеф зон сдвиговых деформаций отличается наибольшей "узнаваемостью" среди типов рельефа, предопределенных разрывными нарушениями. Это связано с тем, что элементы присдвигового рельефа образуют характерный комплекс форм, ориентированный чаще всего поперек или диагонально к региональной геоморфологической зональности; кроме того, плановые смещения элементов рельефа обнаруживаются легче, чем вертикальные смещения той же амплитуды. Важно представлять себе, что сдвиги являются наиболее частым, предпочтительным типом разрывных структур в молодых активных областяхНаблюдается несколько способов проявления сдвиговых зон в геоморфологическом строении:
Cлучай смещения структурных, рельефообразующих поверхностей наиболее типичен для рельефа пассивно препарируемых складчатых структур, нарушенных поперечными сдвигами. На качественных среднемасштабных КС отчетливо выявляются смещения с амплитудой в несколько десятков метров. Анализ дистанционных изображений при региональных структурно-геоморфологических исследованияхК важнейшим задачам регионального структурно-геоморфологического анализа следует отнести выявление новейшего структурного плана крупных регионов и изучение обобщенных характеристик рельефа и процессов рельефообразования, составляющих их тектонических и неотектонических единиц. Вопросы для самостоятельного анализа
|
Oформление © А.В. Тевелев
Последние изменения: 08.11.03