ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА, 2007, № 1, с. 47-56
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ^^^^^^^^ ИНФОРМАЦИИ О ЗЕМЛЕ
УДК 550.34
МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ЛИНЕАМЕНТОВ, РЕГИСТРИРУЕМЫХ НА КОСМИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЯХ ПРИ МОНИТОРИНГЕ СЕЙСМООПАСНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
© 2007 г. В. Г. Бондур, А. Т. Зверев
Научный центр аэрокосмического мониторинга "Аэрокосмос", Москва E-mail: vgbondur@online.ru Поступила в редакцию 10.09.2006 г.
Проанализированы закономерности изменения систем линеаментов, регистрируемых при обработке космических изображений, полученных в процессе мониторинга сейсмичных и асейсмичных районов. Выявлены относительная устойчивость систем линеаментов в асейсмичных районах вне зависимости от вида космической съемки и их высокая динамичность в сейсмичных районах в период подготовки к землетрясениям. Показано, что характерная для систем линеаментов ортогональная и диагональная ориентировки связаны с планетарной трещиноватостью, а высокая динамичность систем линеаментов в сейсмических районах - с динамикой напряженно-деформированного состояния и флюидного режима земной коры в период подготовки землетрясений. Цикличность проявления систем линеаментов на космических изображениях сейсмоопасных районов является предвестником землетрясений и может быть обусловлена флюидогеодинамическим механизмом.
ВВЕДЕНИЕ
Линеаментный анализ разновременных космических изображений, полученных в эпохи землетрясений, позволил выявить закономерную динамику (цикличность) развития систем линеаментов в периоды подготовки и завершения землетрясений. Цикличность динамики линеаментов может служить надежным предвестником значительных сейсмических событий [1-5]. Это подтверждается сопоставлением результатов автоматизированного линеаментного анализа космических изображений асейсмичных и сейсмичных районов.
В работах [1-5] установлено, что при обработке космических изображений для сейсмоспокой-ных районов проявляются стабильные системы линеаментов, устойчивые в течение многих лет.
Противоположная картина наблюдается при космическом мониторинге сейсмоактивных районов, для которых характерна изменчивость систем линеаментов в эпохи землетрясений с периодичностью в первые недели-месяцы [1-5]. Это соответствует закономерному изменению напряженно-деформированного состояния земной коры в периоды подготовки и завершения землетрясений. В этом случае продолжительность циклов возбуждения систем линеаментов составляет в среднем 4-6 мес. и достигает максимума, как правило, за 20 дней до землетрясения. Данный цикл нередко осложнен короткопериодной составляющей продолжительностью в несколько дней, которая может быть связана как с наличием высокочастотной составляющей у механизмов формирования линеаментов, регистрируемых на космических изображениях, так
и с влиянием неблагоприятных погодных условий, маскирующих проявление линеаментов на местности.
В настоящей работе показано, что одними из главных механизмов развития линеаментов являются ротационный, тектонический и флюидогео-динамический. Цикличность обусловлена динамикой флюидного режима земной коры в период подготовки землетрясений. Тепломассоперенос из земной коры к поверхности вызывает изменение спектральных характеристик почв, грунтов, растительности и степени прозрачности приземных слоев атмосферы. Интегральный эффект от данных факторов приводит к аномалиям на космических изображениях, выделяемым при обработке. Регистрируемые при этом небольшие различия и выявляют "скрытые" полосчато-линейные образования, обусловленные изменением напряженно-деформированного состояния земной коры и флюидогеодинамическими процессами.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ ЛИНЕАМЕНТОВ
За более чем 100-летний период своего существования понятие линеаментов (от лат. Ипеатеп-^ - линия, контур) менялось. Вначале под лине-аментами понимались все линейные образования, выраженные в ландшафте и структуре земной коры: границы геологических образований, прямолинейные участки береговых линий, ограничения горных массивов и прочие спрямленные элементы ландшафтов и геологических структур [6].
В дальнейшем была показана принципиально важная роль линеаментов и их систем в тектоническом развитии земной коры. В работе [7] было выявлено шесть основных направлений линеаментов Западной Европы - 20°, 45°, 340°, 290°, 315° и 70°.
После этого многие геологи начали искать и повсеместно находить в разных регионах мира новые направления линейных тектонических дислокаций (линейных складок, разрывных нарушений, трещиноватости, флексур и др.). Правда, следует отметить, что эти преобладающие направления у разных исследователей не всегда совпадали, что, по-видимому, было обусловлено геологической спецификой исследованных регионов, разнотипностью и разномасштабностью использованных ими карт (геологических, топографических, геоморфологических, геофизических и др.) [7-10].
Обычно проблема линеаментной тектоники рассматривается в рамках решения задач планетарной трещиноватости, которая по праву считается одной из основных причин не только закономерной делимости литосферы, но и направленности развития ее структурных особенностей, а также основных форм ландшафта планеты [9, 10].
Ориентировка планетарных систем трещин (включая их выражение в виде глубинных и других типов разрывных нарушений) относительно оси вращения Земли обусловлена напряжениями, возникающими в литосфере при изменении фигуры Земли (степени ее эллипсоидности), при изменении скорости ее вращения, а также ротационными напряжениями, обусловливающими возникновение характерной трещиноватости при остывании плутонов, при диагенезе и литифика-ции осадочных пород [8].
То обстоятельство, что планетарная трещино-ватость сохраняет свою ориентировку, с небольшими вариациями, в породах самого разного возраста, говорит о большой устойчивости и длительном существовании данной ориентировки, контролирующей местоположение и ориентировку тектонических процессов и структур, как пликативных, так и дизъюнктивных. Это вполне объяснимо, т.к. разрядка внутренних напряжений, накопившихся в теле Земли, легче происходит по имеющимся в ней ослабленным (благодаря планетарной трещиноватости) зонам по сравнению с более монолитными ее участками [9, 10].
Планетарная трещиноватость изначально определила дискретные свойства геофизической среды и блоков - иерархическую модель литосферы. Блоки горных пород в этой системе отделяются друг от друга прослойками более измельченных пород, но которые также построены из блоков разных размеров меньшего масштаба [11].
В предисловии к сборнику научных трудов [12] М.А. Садовский подчеркивал, что дискретные свойства среды проявляются и в сравнительно медленно протекающих процессах деформирования горных масс, что находит отражение в дискретных (в пространстве и во времени) характеристиках современных движений земной коры по разломам.
С появлением материалов космических съемок поверхности Земли термин линеамент получил новое значение и стал широко применяться в геологии и геодинамике. На космических изображениях достаточно отчетливо проявляются широкие (километры и первые десятки километров) и протяженные (многие сотни, нередко несколько тысяч километров) зоны локализации трещин, разрывов, даек, складок, поднятий и опусканий, которые пересекают как платформы, так и складчатые пояса.
Многочисленные исследования показали, что отдельные линеаменты с увеличением обзорности, т.е. с уменьшением масштаба космических изображений, концентрируются в системы - зоны и пояса регионального, трансрегионального и планетарного (глобального) значения [10]. Они образуют две планетарные системы - ортогональную (линеаменты ориентированы по меридиану и параллели), а также диагональную (лине-аменты вытянуты в направлениях СЗ-ЮВ и СВ-ЮЗ). При этом выявлено, что на платформах преобладает диагональная система, а в подвижных поясах - линеаменты, согласующиеся с общим простиранием тектонических структур [13]. В последние годы по космическим изображениям начали выделять огромное количество сравнительно небольших линеаментов (размеры ~0.7.. .1км), которые образуют сообщества.
Планетарные линеаментные системы выделяются в основном по комплексным ландшафтным признакам (геологическим, геоморфологическим, почвенным, геоботаническим, гидрологическим и др.). Для них, как правило, характерно не одиночное, а групповое распространение с образованием отдельных зон из субпараллельных сближенных линеаментов, пересечение которых дает "решетчатый" рисунок.
Некоторые исследователи, например [10], отмечают, что линеаменты и их сообщества могут служить весьма объективной характеристикой дискретности земной коры. При этом наиболее информативны параметры линеаментного рисунка и линеаментного поля. Первый дает представление об основных направлениях дискретности, а второй - характеризует степень дискретности глубинных уровней земной коры.
ЛИНЕАМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ КОСМИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Методика выделения линеаментов на космических изображениях (особенно среднего и низкого разрешения) принципиально отличается от методик их выделения по геолого-геофизическим материалам и по крупномасштабным аэроснимкам. Это обусловлено в первую очередь присущими только космическим изображениям свойствами - обзорностью, естественной генерализацией и "рентгеноскопичностью".
В силу данной специфики линеаменты, выделяемые на космических изображениях, часто нельзя выделить никаким другим способом. Поэтому некоторыми исследователями было предложено именовать их космолинеаментами [10] в отличие от линеаментов, выделяемых на аэроснимках, и собственно линеаментов, выделяемых по наземным геолого-геоморфологическим и геофизическим материалам.
Необходимость выделения подобных линеаментов в отдельную группу стала еще более очевидной с появлением автоматизированных (компьютерных) методов обработки космических изображений, когда стали дешифрироваться системы линеаментов, не различимые визуально на самих изображениях. Стремление к автоматизации процесса дешифрирования определилось стремлением повысить оперативность и объективность результатов при обработке материалов космической съемки. При этом и
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.