Глава 6.История зарождения и развития линеаментного анализа земной коры

В настоящее время среди дистанционных методов геоэкологического дешифрирования выделяются визуальные, инструментальные, статистические и смешанные (комплексные и интераткивные).

В и з у а л ь н ы е МДЗ связаны с именем первого космонавта Ю.А.Гагарина, который первый впервые взглянул на Землю с высоты космического полета и первый же сообщил, что из космоса: «Отчётливо вырисовываются горные хребты, крупные реки, большие лесные массивы, пятна островов... Земля радовала сочной палитрой красок».

Это было настоящим открытием, так как до полета Ю. А.Гагарина ответ на вопрос о возможности визуального наблюдения Земли из космоса был далеко неоднозначен.

Позднее космонавт П.Попович сообщал о более подробных деталях увиденного из космоса: «Хорошо видны города, реки, горы, к о р а б л и и другие объекты».

Таким образом, уже с момента первых полетов человека в космос стало очевидным, что космонавты могут не только хорошо ориентироваться по земным объектам в полете, но и вести целенаправленные наблюдения за природными и техногенными объектами, процессами и явлениями.

Многие космонавты отмечали, что в конце полета они видят не только больше объектов, по сравнению с началом полета, но и значительно более мелкие. Так, В.И.Севастьянов рассказывал, что в первое время он вообще мало что различал с космической высоты, затем стал замечать суда в океане, затем суда у причалов, а в конце полета он уже хорошо различал отдельные постройки береговых сооружений.

Исходя из этих сообщений, можно говорить о своеобразной «настройке» человеческого глаза на визуальные наблюдения из космоса. В связи с этим, следует еще раз отметить, что до космических полетов ученые вообще сомневались в возможностях и способностях человеческого зрения различать объекты земной поверхности с космической высоты вследствие космических перегрузок на человеческий организм в условиях невесомости и т.д.

Начало и н с т р у м е н т а л ь н ы х МДЗ связано, как известно, с именем космонават-2 Г.С.Титова, который первый сфотографировал поверхность нашей планеты в августе 1961 года.

В настоящее время широкое распространение получили так называеме с м е ш а н н ы е (комплексные или интерактивные) МДЗ.

Какие же объекты на поверхности Земли (и на поверхности других планет) являются наиболее часто наблюдаемыми и, соответственно, наиболее «популярными» при дешифрировании материалов дистанционного зондировани.

Здесь следует сделать небольшое отступление и вспомнить о некоторых моментах изучений земной коры и вообще строения Земли не космическими, а докосмическими, как говорят, традиционными методами - наземными методами.

Дело в том, что на протяжении ХХ-го века представления о строении, деформациях и дислокациях земной коры неоднократно пересматривались. Так, например, на геологических картах первой половины ХХ-го века практически не показывались разрывные нарушения земной коры и только после теоретических разработок Н.С.Шатского и А.В.Пейве с конца 40-х годов геологи научились находить и картировать разрывы самого разного масштаба: от локального до планетарного.

К началу широкого применения космических МДЗ практически вся территории бывшего СССР была покрыта геологической съемкой 1:1 000 000 и 1 : 200 000 и считалась хорошо изученной, то есть утверждалось как бы, что все структуры, в том числе и разрывные, существующие на закартированной территории, нанесены на соответствующие карты.

Результаты обработки первых же космических снимков, поступивших в геологические организации нашей страны в начале 70-х годов, повергли в самый настоящий шок многих исследователей в области региональной геологии и тектоники, т.е строения земной коры, так как на КС дешифрировалось не просто большое, а огромное количество неких линейных образований ( рис.6.1), которые не были обнаружены и, соответственно, закартированы в ходе традиционных геолого-съемочных работы, проводимых даже с помощью хорошо развитых к тому времени аэрометодов, и лишь в единичных случаях выявлялись с помощью геофизических методов как некие проблематичные зоны нарушений.

Рис.6.1. Прдварительная карта линеаментов территории СССР (Макаров, 1978).

С целью установления природы данных аномальных линий пришлось обратиться к работам геологов прошлого и здесь наступило время, как теперь модно говорить, «deja vu», то есть ощущение того, что подобная ситуация уже наблюдалась, а с подобной информацией уже приходилось встречаться.

Как будто иллюстрируя знаменитое платоновское: «Знание – это припоминание», историки естествознания и геологии «припомнили», что еще до новой эры люди знали о существовании так называемых «энергетических линий» субмеридионального и субширотного направлений: первые назывались «maksimus cardium», вторые – «maksimus dekumanum». Именно по таким ортогональным линиям строились многие древние города, например, знаменитая Александри Египетская, основанная по приказу Александра Македонского.

Геологи Х1Х-го века обращали внимание то на упорядоченное развитие основных структурных и ландшафтных особенностей Земли в рамках так называемой планетарной трещиноватости (Л.Эли де Бомон,1830; Гопкинс,1841), то на закономерное расположение разрывов и складок (Добрэ,1879), то на влияние ортогональной системы дизъюнктивных нарушений на формирование основных элементов рельефа, особенно эрозионной сети (Кьерулф,1880) (рис.6.2.), то на связь ориентировки региоанльных нарушений с общепланетарными напряжениями (Лазо,1882) и т.д. и т.п.

Рис.6.2.

В конце Х1Х-го века А.П.Карпинский (1883 – 1884) выделил линейные структуры СЗ- и СВ-го направлений на северо-западе Русской плиты ( рис.6.3.), Н.И.Андрусов (1888) - продольные и поперечные нарушения в Понто-Каспийской области (рис.6.4.), в частности, на трассе ныне широко известного Урало-Оманского линеамента; классик Х1Х-го века, австрийский геолог Эдуард Зюсс (1875, 1883) открыл и описал названные им «обычные линии ударов землетрясений», вытягивающиеся на значительные расстояния в самых различных направлениях в Нижней Австрии и Южной Италии (рис.6.5.), а известный французский геолог и геомрфолог Марсель Бертран развивал представления о линейных структурах, пересекающих целые континенты.

Рис.6.3.

Рис.6.4.

Рис.6.5.

Наконец, в начале ХХ-го века случилось то, что и должно было случиться: американский геоморфолог и гидрогеолог, впоследствие почетный профессор Мичиганского университета Уильям Герберт Хоббс (1864 – 1953) (рис.6.6) сформулировал и предложил для обозначения спрямленных элементов ландшафта термин «линеамент», введя это слово в заголовок стать, опубликованной им в Бюллетене Американской геологической службы в 1904 году и графически продемонстрировав методику поиска, выделения и трассирования линеаментов (рис. 6.7.).

Рис.6.6. Уильям Герберт Хоббс (1864 – 1953) – первооткрыватель линеаментов – индикаторов скрытых линейных элементов земной коры

Рис.6.7. Так называемый линеаментный алгоритм Хоббса

У первооткрывателя линеаментов У.Хоббса нашлись последователи: в 1911 году И.Мушкетов применил понятие «линеамент» для обозначения прямолинейных уступов, образовавшихся при катастрофическом Кебинском землетрясении в Средней Азии; в 1912 году Ф.Освальд в великолепном линеаментном стиле рассмотрел геоморфологию Кавказа (рис. 6.8.); известный немецкий тектонист Г.Штилле в 30-х годах выделил «Кардинальные линеаменты Европы» (рис. 6.9.), заложившиеся, по его мнению, во время так называемой «альгонкской революции», т.е. в раннем протерозоя; Р.Зондер в 1938 году сформулировал понятие о «линеаментной тектонике и выделил ш е с т ь – 290, 315, 340, 20, 45 и 70 градусов – простираний линеаментов, характерных для Западной Европы.

Рис.6.8.

Рис.6.9.

Не исключено, что именно «благодаря» авторитету Р.Зондера, дальнейшие исследования линеаментов стали развиваться по одному – достаточно узкому – направлению: по пути выделения линеаментных систем. Так, И.Муди и М.Хилл выделили 4 системы – 285, 345, 15 и 75 градуос – для Европы и Северной Америки; С.С.Шульц-ст. – также 4 направления: 270, 315, 0 и 45 градусов – для Русской плафтормы; П.С.Воронов для Русской, Западно- и Восточно-Сибирской плит выделил 6 направлений: 270-90, 305, 325, 360-0, 35, 55; И.И.Чебаненко для Украины – 8 направлений и т.д.

Некоторые элементы (только элементы) линеаментного анализа можно найти в работах Н.С.Шатского (1947,1948), Е.Н.Пермякова (1949), Г.Н.Каттерфельда (1955), Поспелова (1957) и других исследователей.

Качественный скачок в изучении линеаментов и развитии линеаментного анализа связан с появлением разномасштабных МДЗ на разные регионы и в разных странах чуть ли не одновременно.

Если дохоббсовский период можно отнести к с т и х и й н о м у (бессистемному) изучению линейных деформаций и дислокаций земной коры, непосредственно постхоббсовский – к н е с и с т е м а т и ч е с к о м у (практически – случайному) изучению линеаментов и их систем, то с начала 70-х годов ХХ-го века начадся своеобразный линеаментный «бум», в результате чего началось т о т а л ь н о е изучение линеаментов и их систем практически во всех регионах Земли, а затем и на планетах земной группы.

Возобновлению интереса к проблеме линеаментов мы обязаны прежде всего работам В.И.Макарова, а также В.А.Буша, Б.В.Сенина, В.Е.Хаина, С.С.Шульца-мл. и других ученых, внесших значительный вклад в разработку т е о р е т и ч е с к и х проблем линеаментогенеза.

М е т о д и ч е с к и е аспекты линеаментного анализа достаточно подробно и всесторонне рассмотрены в десятках соответствующих пособий.

Р е г и о н а л ь н ы е проблемы линеаментной тектоники часто «выносятся» на схемы и карты линеаментного содержания: например, на схемы линеаментов СССР, США, Средиземноморского региона (рис. 6. 10); на космофототектонические карты Ближнего и Среднего Востока, Восточно-Европейской платформы (рис. 6.11.) и др.

Рис.6.10.

Рис.6.11.

П р и к л а д н ы е возможности линеаментного анализа убедительно показаны на примере изучения склоновых – обвально-оползневых – процессов (А.С.Караханян,1981), сейсмичности (В.В.Козлов и др.,1974), вулканизма ( Н.А.Гусев,1985), поиска месторождений нефти и газа (Г.И.Амурский,1985), полиметаллов (И.К.Волчанская,1985; М.А.Фаворская, 1985), бокситов ( В.А.Иванов, А.И.Полетаев, 1988) и т.д.

Но резкое расширение области «линеаментного знания» автоматически и неумолимо расширяло и область «линеаментного незнания», углубляло проблему, повышало требования к уровню доказательности и достоверности выделенных линеаментов и их систем. Уже недостаточно было составить и опубликовать схему в линеаментов в «чистом виде» (см. рис.6.10): требовалось даит им интерпретацию, чаще всего, геодинамического плана.

И здесь продвижению вперед мешала и мешает до сих пор одна проблема - терминологическая. Если значение терминологического открытия У.Хоббса невозможно переоценить, то значение терминологической путаницы и хаоса нельзя недооценивать, так как это сильно мешает взаимопониманию разных исследователей и, следовательно, объективному сопоставлению (корреляции) получаемых результатов.

В доказательство приведем лишь небольшой фрагмент того «разнообразия» понимания термина «линеамент», царящего в специальной литературе:

1904г. - «... не более чем прямолинейная особенность (черта) земной поверхности (У.Хоббс);

1938г. - «...определенное направление, имеющееся в тектонике (в ориентировке трещин) и в рельефе» (Р.Зондер);

1958г. - «...природная линейная особенность, состоящая из топографических (включая прямые отрезки рек, ручьев), растительных и почвенных выравниваний, видимых первоначально на аэрофотоснике или на мозаике аэрофотоснимков и выраженных непрерывно или прерывно на многие мили» (Л.Латтман);

1967г. - «...прямолинейные или слегка искривленные выравнивания топографических особенностей в региональном масштабе, считающиеся обычно как отражение кристаллической структуры (фундамента)» (Дж. Деннис);

1970г. - «... понятие географическое, а не чисто геологическое ... это не разлом, а только линия, рисующаяся в рельефе или ландшафте и большей частью лишь отражающая разломы или ... планетарную трещиноватость» (С.С.Шульц-ст.);

1973 - «...линейные или дугообразные структурные элементы планетарного значения, связанные с глубинными разломами» (Геологический словарь,т.1);

1981г. - «...прямолинейные или пологоизогнутые более или менее узкие высокоградиентные зоны изменения различных характеристик поверхности, частным случаем которых являются разрывы» (В.И.Макаров);

1991г. - «Видимая направленная форма рельефа или геологической структуры, точность выявления которой зависит от случая» (Структурная геология и тектоника плит, 1991, т. 2);

1999г. - «...линейные объекты дешифрирования на материалахдистанционных съемок» или «...линейные неоднородности (разломы и флексурно-разрывные зоны) земной коры и литосферы разного ранга, протяженности, глубины и возраста заложения, которые проявлены в приповерхностной структуре прямо (разломами) или опосредованно (ландшафтными аномалиями) (Н.П.Костенко, Н.В.Макарова, Н.И.Корчуганова).

В ходе многолетних исследований, проводимых в Лаборатории космической геологии кафедры динамической геологии Геологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова, сложилось представление, что под линеаментами следует понимать

линии (границы) резкого (градиентного) изменения параметров (характеристик) географической среды, геологической структуры и геофизических полей.

Именно с этих, многократно аппробированных позиций и будут в данном курсе рассмотрены линеаменты, в частности, и линеаментный анализ, в целом.

В о п р о с ы для п о в т о р е н и я

Как можно сформулировать сущность «терминологического открытия» У.Хоббса?

Какие исследования и наблюдения прямо или косвенно способствовали открытию У.Хоббса?

Какие события начала 70-х годов ХХ-го века «заставили» геологов заново «открыть» линеаменты?

Т р е н и н г

Возьмите любую контурную карту из любого школьного атласа.

Пользуясь «линеаментным алгоритмом» У.Хоббса (см. рис.6.7), попробуйте по спрямленным элементам речной сети выделить и протрассировать отдельные линеаменты сначала одного, например, субмеридионального простирания, затем другого – субширотного, и т.д.

Если линеаменты разных простираний наносить разноцветными карандашами или ручками, то через некоторое время вы обязательно обнаружите, что отдельные линеаменты начнут группироваться в закономерно ориентированные зоны (или системы)

Л и т е р а т у р а

Кац Я.Г., Полетаев А.И., Э.Ф.Румянцева. Основы линеаментной тектоники.-М.:Недра,1986, 144с.

Макаров В.И. Линеаменты (проблемы и направления исследований с помощью аэрокосмических средств и методов) / Исслед. Земли из космоса,1981.№4,с.109 –115.

Макаров В.И. Методологические основы геологического дешифрирования космических снимков / Изв.АН СССР. Сер.геол., 1981, ¹8, с. 118 –131.

Hobbs W.H. Lineaments of the Atlantic border region / Bull. Geol. Soc. Amer. 1904, vol. 15, p.483 – 506.

Sonder R.A. Die Lineament tektonik und ihre Problem / Ed. Geol. Helv., 1938, vol. 31, ¹1, p.199 – 238.