Линеаменты центральной части Московской синеклизы и их связь с разломами фундамента

Глава 2. Современная линеаментная структура района.

В работе широко применялась методика линеаментного анализа, представляющая собой хорошо разработанную систему камеральных исследований. Линеамент - это граница резкого изменения параметров географической среды, геологической структуры и геофизических полей (Полетаев, Кац, Тевелев, 1988). Во многих случаях линеаменты отражают естественную делимость верхних горизонтов земной коры и могут быть связаны с конкретными тектоническими разрывами, проявляющимися как на поверхности, так и на глубине, например в фундаменте плиты.

Линеаментный анализ проводился как визуально, так и с помощью компьютерной программы LESSA (А.А.Златопольский, 1992, 1997) и заключался в проведении ряда операций: выявлении и картировании линейных образований земной коры - линеаментов по разномасштабным топографическим картам, космическим снимкам (КС), а также по геофизическим, сейсмическим и прочим материалам (схемам, разрезам и т. д.). Кроме того, анализ заключался в пространственной корреляции линеаментов с имеющимися геологическими и геофизическими материалами, идентификации линеаментов и их систем с линейными геологическими зонами: трещиноватости, проницаемости, флексурами и прочими, ранее установленными геофизическими и дистанционными методами и в составлении разномасштабных схем линеаментов изученного региона и их полевой проверке.

Исходными материалами для линеаментного анализа послужили разномасштабные топографические карты, которые позволяют по изображению рельефа, конфигурации речной сети, получить информацию для выделения линеаментов и малоамплитудных новейших тектонических движений. Так же широко использовались КС со спутников Landsat-4, 7, MODIS среднего и низкого разрешения, которые позволяют с большой степенью достоверности и в короткое время установить пространственные и генетические связи между разномасштабными и разнородными структурными элементами земной поверхности. На снимках находят отражение структурные особенности территории и состав горных пород. По совокупности признаков удается разделить структуры, находящиеся на разной глубине, причем, чем более мелкомасштабный снимок используется, тем более глубинные структуры могут быть выявлены.

Результаты визуального дешифрирования разномасштабных топокарт.

В процессе дешифрирования топокарты масштаба 1:100000 была получена схема линеаментов, на которой можно видеть системы линейных структур, ориентированные по четырем направлениям: субмеридиональному, субширотному, СЗ, СВ (рис.1). На схеме линеаментов, составленной по топографической карте масштаба 1 : 500 000, можно выделить линеаменты по 6 направлениям: субмеридиональному, субширотному, СВ, СЗ, ССЗ и СВВ (рис. 2). Анализ топоосновы масштаба 1 : 200 000 показал существование линеаментов субмеридионального, субширотного, СВ, СЗ направлений (рис.3).

Для визуального дешифрирования использованы космические снимки (КС) со спутника Landsat-4, 7, MODIS. Также как и на материалах визуального дешифрирования топокарт, на КС выделяются линейные структуры, ориентированные по четырем направлениям.

Установленные линеаменты характеризуются различной, иногда значительной протяженностью и разной ориентировкой, нередко в виде сближенных параллельных линий, образующих линеаментные системы различной ширины и узлы пересечений.

Отдешифрированные линеаменты можно разделить на три группы:
1) регионально-протяженные, объединенные в линейные системы;
2) локально протяженные, объединяющиеся в отдельные линеаментные зоны;
3) отдельные линеаменты, выраженные фрагментарно.

Сущность отбраковки линеаментов, выделенных по КС и топографическим картам разного масштаба состояла в том, что предпочтение отдавалось тем из них, которые уверенно выделялись на всех материалах. На крупномасштабных топографических картах линеаменты определенного простирания могут выглядеть как череда отдельных прямолинейных отрезков, тогда как на мелкомасштабных картах они сливаются в одну линию. Сопоставляя результаты анализа топографических карт, постепенно вырисовывался структурный рисунок линеаментов, который можно было считать наиболее достоверным. Ряд линеаментов в пределах изученной территории определяет черты современного рельефа и картируется наземными средствами, однако другая их часть в рельефе почти не проявляется и фиксируется лишь с помощью дистанционного зондирования в виде линейных аномалий. Дешифрирование разномасштабных топографических карт и КС позволило выявить сеть линеаментов, устойчиво повторяющихся во всех масштабах. Особенно хорошо выражена региональная зона ЮЗ-СВ простирания в центре района (Дубна-Калязин-Рыбинск), но есть и другие линеаменты меньшей протяженности, проявляющиеся на всех схемах .

Обзор всех доступных нам методов выявления линеаментов в рассматриваемом районе показывает, что существуют 3 направления основных простираний линеаментов: ЮЗ-СВ; субширотное и ВЮВ, отражающих структуру фундамента, включая рифейские авлакогены. ЮЗ-СВ линеаменты в целом отражают зону сочленения двух крупных блоков фундамента - Фенноскандии и Волго-Уралии (Bogdanova, 1996). Это же простирание отражается в градиентных зонах рельефа земной поверхности (Иоффе, Кожурин, 1997).

Субширотные линеаменты, расположенные южнее ЮЗ-СВ, обладают таким же простиранием, как Гжатский, Московский и Павлово-Посадский рифейские грабены, а СЗ-ЮВ - Пачелмский авлакоген (Костюченко, Солодилов, 1997).

На схемах визуального дешифрирования КС (рис.4), также как и на материалах дешифрирования топокарт отчетливо видно, что субмеридиональные линеаменты и образуемые ими системы пересекают линеаментные зоны субширотной ориентировки. Линеаменты СВ простирания протяженностью 250-300 км распространены равномерно с <шагом> около 50 км, а в СЗ и ЮВ направлениях он уменьшается до 30 км. Хорошо дешифрируется северо-восточный линеамент, совпадающий с руслом р. Волга в центре района. Линеаменты СВ простирания прослеживаются также хорошо и достаточно равномерно, обладая протяженностью от 150 до 500 км. <Шаг> - в центре 40-50 км, а на СВ и ЮЗ - 70-80 км.

Схемы визуального дешифрирования линеаментов по различным материалам, удовлетворительно коррелируются между собой, что свидетельствует об объективности их выделения и вероятности их реального существования.

Визуальный линеаментный анализ топокарт и КС совмещался с современным компьютерным анализом. В ПГО <Аэрогеология>, А. А. Златопольским для этой цели был разработан пакет программ , направленный на выделение протяженных линеаментов, в виде прямолинейных, непрерывных или прерывистых зон перепадов значений плотности фототона. Основу анализа составляет выделение линейных элементов изображения (штрихов), размер которых задается выбранным окном. Программа LESSA автоматически выявляет их и определяет 8 направлений. При выявлении протяженных линеаментов отдельные короткие штрихи, полученные на первом этапе, объединяются в прямые линии большего размера. В линии могут быть перерывы, но она должна быть прямой и достаточно длинной. Программа LESSА дает пользователю возможность самостоятельно выбирать изображения (задавая различный диапазон значений в счетном окне), которые наиболее достоверно отражают положение линеаментов. В результате получаются данные о прямолинейных отрезках, которые после отбраковки (линейные объекты техногенного характера) позволяют выявить системы линеаментов и линеаментных зон. Программа позволяет преобразовывать исходные изображения в графические характеристики, например, розы-диаграммы, линии вытянутости, плотности линеаментов по различным направлениям, что дает возможность использовать сразу несколько параметров: аномальные значения области изображения; прямолинейность формы (градиентные границы), и т. д. Результаты анализа изображения, полученные по программе LESSA, используются для подтверждения или уточнения структурного рисунка, полученного по другим данным.

Таким образом, проведенное дешифрирование топокарт и КС разными методами позволило выявить систему линеаментов в центральной части Московской синеклизы и установить наиболее достоверные из них (рис.5).

Самыми устойчивыми и протяженными являются линеаменты ЮЗ-СВ простирания и субширотные с отклонением в юго-восточной части района к ЮВ. Обращает на себя внимание почти полное отсутствие меридиональных линеаментов. Линеаменты СЗ-ЮВ простирания выявлены только в центре рассматриваемого района.