Дешифрирование осадочных и метаморфических горных пород

Несцементированные, или рыхлые, осадочные отложения очень резко по условиям своего, генезиса и по отношению к геоморфологиче­ским элементам рельефа разделяются на две группы:

1. Четвертичные отложения, к которым принадлежат различные по составу и генезису отложения, связанные с формированием современного рельефа. Эти отложения оконтуриваются и анализируются при дешифрировании главным образом по геоморфологическим элементам в виде определенных генетически связанных с ними комплексов.

2. Более древние рыхлые отложения того же литологического состава (различные пески, глины и галечники), но залегающие слоями среди определенных стратиграфических горизонтов в толще главным образом платформенных кайнозойских и мезозойских отложений, где нередко чередуются с сцементированными породами.

Пески

При дешифрировании различных песков, развитых между более крепкими сцементированными пластами главным образом дочетвертичных осадочных пород, следует обращать внимание на наличие измене­ний в формах и элементах рельефа в местах выхода этих пород, на из­менение фототона, иное распределение растительности и частое прояв­ление специфических особенностей гидрогеологического порядка, могу­щих явиться хорошими дешифрирующими признаками. Наблюдения показывают, что пески при выходах на дневную поверхность образуют обычно пологие и сглаженные водоразделы и склоны долин. При этом в условиях хорошей обнаженности пески и галечники выделяются свет­лым фототоном. Залегая пластами среди более крепких пород, пески образуют обычно пологие участки склонов, в отличие от более крутых, часто скалистых частей склона, обусловленных выходами крепких по­род. Песчаные склоны легко осыпаются и на аэроснимках часто просле­живаются в виде светлых полос и пятен. В области развития песков ов­раги, развивающиеся на склонах долин, обычно широкие, имеют поло­гие склоны и чашеобразные верховья, придающие рисунку овражной сети «лапчатый» облик. На поверхности сглаженных округлых водораз­делов, сложенных песками, иногда наблюдаются следы эолового перевевания, на них часто располагаются сосновые боры и, как правило, отсутствуют болота и следы поверхностного стока.

Глины

Склоны, сложенные глинами, в отличие от песчаных склонов ха­рактеризуются большей крутизной и обычно лучше задернованы. Гли­нистые осадки на расчлененных водоразделах в аридных условиях об­разуют сложную сеть крутосклонных оврагов и мелких промоин, состав­ляющих в целом своеобразный струйчатый рисунок поверхности, хорошо дешифрируемый на аэроснимках. Последнее отчетливо видно на рис. 1.9, где глины обнажаются в условиях горизонтального залегания пород Устюрта из-под бронирующих их сверху извест­няков. Выходы глин на протяжении всего крутого уступа плато изре­заны сетью оврагов, характерный рисунок которых является для этих глин хорошим дешифрирующим признаком, позволяющим оконтурить их на аэроснимке.

Рис. 1.9. Плато Устюрт в районе Сарыкамышской впадины, сложенное горизонтально залегающими кайнозойскими отложениями. Поверхность плато бронируется известняками сарматского яруса

В складчатых районах, где пласты, сложенные глинами, переслаи­ваются с более крепкими осадочными породами, глинистые породы, бу­дучи более легкоразмываемыми, обычно образуют отрицательные формы рельефа, являющиеся местом заложения речных долин. Последнее хо­рошо видно на рис. 1.10, где в условиях отличной обнаженности хребта Копет-Дага изображена толща моноклинально залегающих меловых и палеогеновых отложений, состоящих из чередования пород различного литологического состава, среди которых значительное место принадлежит глинам. Большинство ложбин, занятых речными долинами, ориен­тированными по простиранию толщи, расположено в пределах пластов, сложенных различными глинами.

Рис. 1.10. Моноклинальное залегание меловых и палеогеновых отложений, слагающих крыло крупной антиклинальной складки. В условиях отличной обнаженности серия пластов различно окрашенных глин, песчаников, алевролитов, мергелей и известняков образует в рельефе ряд параллельных друг другу куэстовых уступов. Пластовые фигуры наклонены в одну сторону, причем в направлении с севера на юг в соответствии с уменьшением угла падения пластов (от 40 до 20⁰) наблюдается удлинение пластовых треугольников.

В случае, если речные долины пересекают толщу пород, где наряду с более крепкими породами имеются глины, последние так или иначе проявляют себя в рельефе. Подобный пример можно видеть на рис. 1.11, где изображена антиклинальная складка, в ядре которой залегают юр­ские глинистые породы, бронируемые выше по разрезу пластами креп­ких известняков. На аэроснимке отчетливо видно выполаживание обоих склонов долины в зоне развития юрских глин, переходящих в области развития известняков в очень крутые, почти отвесные склоны.

Рис.1.11. Антиклинальная коробчатая складка в области развития мезозойских отложений (индекс Cr – устаревшее обозначение меловых отложений (K))

Рис 1.11а. Схематическая геологическая карта на основании полевых наблюдений и дешифрирования аэроснимка, изображенного на рис.11.

При установлении контактов между пластами глин и другими по­родами следует обращать внимание на выходы в кровле глин грунто­вых вод, дешифрируемых на аэроснимках наличием особой, часто бо­лотной растительности, а также развитием оползней в перекрывающих глины породах (см. рис. 1.12).

При оконтуривании песчано-глинистых отложений следует также обращать внимание на конфигурацию расположенных среди них речных долин и состав их аллювиальных отложений.

Рис. 1.12. Развитие типичных оползней вдоль обрывистого края плато Устюрт. Оползни вызваны наличием водоносного горизонта на поверхности водоупорных глин, подстилающих горизонтально залегающие карбонатные осадочные породы. Вдоль коренного склона на снимке отчетливо видна ступенчатая серия оползней, несколько запрокинутых в сторону коренного склона.

Конгломераты и песчаники

Отличаясь значительным разнообразием литологического состава, конгломераты и песчаники в каждом отдельном случае имеют свои спе­цифические признаки для их опознавания на аэроснимке. Многие пе­счаники, будучи окрашены в довольно яркие цвета, хорошо оконтуриваются на аэроснимках по интенсивности фототона перемежающихся пластов (рис. 1.13). На водоразделах устойчивые песчаники часто образуют столовые поверхности или холмистые гряды, а на склонах проявляются в виде скалистых карнизов и уступов. Конгломераты, в сильно расчлененном районе образуют часто причудливые скалистые обнажения и останцовые цепочки, отражающиеся на аэроснимке в виде очень характерного мезо- и микрорельефа.

В горных районах при дешифрировании этих же пород следует осо­бое внимание уделять изучению формы гребней водоразделов, конфигу­рации склонов, форме береговых обнажений и условиям развития на поверхности водоразделов, сложенных рыхлыми песчаниками элюви­ально-делювиального покрова. Так, например, в ряде мест на поверхно­сти слабо сцементированных песчаников в результате их выветривания наблюдаются скопления песков со следами эолового перевевания.

Рис. 1.13. Синклинальная складка, сложенная кайнозойских отложениями, отчетливо дешифрируется в центральной части аэроснимка благодаря резко выделяющемуся, более темному фотону пород, слагающих ее ядро.

Глинистые сланцы

Глинистые сланцы обычно являются менее устойчивыми, чем песча­ники и плотные конгломераты. Тонкая слоистость и значительная трещиноватость этих пород способствуют их быстрому выветриванию и образованию рыхлого глинистого элювия на поверхностных выходах глинистых сланцев. Поэтому в толще, где сланцы переслаиваются с пе­счаниками, известняками или крепкими конгломератами, они занимают обычно пониженные части рельефа, к которым часто приспосабливается речная сеть. Развивающаяся среди сланцев густая речная сеть обычно хорошо подчеркивает условия их залегания. Площади широкого разви­тия глинистых сланцев в условиях хорошей их обнаженности показаны на рисунке 1.14.

Известняки, доломиты и мергели

Светлые, главным образом белые, известняки и доломиты обычно очень хорошо выделяются на аэроснимках по своему светлому фото­тону. Так, например, на рисунке 15 среди темных зеленовато-се­рых эффузивно-осадочных пород нижнего кембрия отчетливо выделяются линзы белых рифовых известнков.

Выходы белых известняков на поверх­ности холмов дешифрируются сплошными белыми пятнами, прослежи­вание же известняков за пределами холмов производится по многочисленным пятнам («медальонам») среди покровных суглинков, содержащих на поверхности щебенку известняков. Положение этих «медальонов» не только указывает на близкое залегание известняков, их закономерное расположение отчетливо обрисовывает на аэроснимке структурные особенности в залегании известняков.

Рис. 1.14. Антиклинальная складка, отпрепарированная в рельефе в условиях хорошо обнаженного района. В ядре складки выступают массивные светлые известняки верхнего кембрия (Є3). К северу от антиклинали находится синклинальная складка, сложенная темно-серыми глинистыми сланцами пермского (Р1, Р2) и триасового возраста (Т1+2). В направлении с запада на восток наблюдается погружение шарнира складки, в результате чего на поверхность выходят те же сланцы перми и триаса. Водораздельная линия между боковыми притоками примерно совпадает с направлением оси антиклинальной складки

Рис. 1.14а. Геологическая схема к Рис. 14 1 – известняки кембрия; 2 – глинистые сланцы перми; 3 – глинистые сланцы триаса; 4 – песчаники юры; 5 – четвертичные отложения; 6 – водораздельная линия; 7 – ось антиклинали; 8 – ось синклинали; 9 – граница коренных пород; 10 – сквозная долина

Рис. 1.15. Низкие горы, сложенные различными породами кембрийского (Є) и нижнекаменноугольного возраста (С1). Литологические разности пород хорошо дешифрируются по присущим им формам мезо- и микрорельефа

Рис. 1.15а. Геологическая схема к Рис. 1.15 1 – известняки кембрия; 2 – эффузивы с пачками известняков кембрия; 3 – песчано-сланцевая толща кембрия; 4 – песчано-аргиллитовая свита (С1); 5 – четвертичные отложения; 6 – линия разломов

Сравнительно маломощные пласты светлых известняков, а иногда и мергелей или доломитов, переслаиваясь с другими более темными осадочными породами, являются часто хорошими фотомаркирующими горизонтами при изучении структурно-тектонических особенностей территории (рис.1.16).

В районах развития известняков, а также гипсоносных пород дол­жно быть обращено особое внимание на выявление на аэроснимках карстовых форм рельефа. Сухие «слепые» долины, карстовые воронки и озера, и особенно карровый рельеф с достаточной уверенностью позволяют устанавливать наличие здесь известняков или гипсоносных пород. Контакты известня­ков с другими, менее водопроницаемыми породами, часто фиксируются выходами грунтовых вод, отчетливо наблюдаемых на аэроснимках по присутствию заболоченных участков и изменению характера раститель­ного покрова. Особые свойства питательной среды, локализация, а часто и полное отсутствие поверхностных вод среди карбонатных и гипсоносных пород создают и особые условия для растительности, что в ряде случаев мо­жет быть с успехом использовано при дешифрировании.

Метаморфические породы

Кристаллические сланцы и кварциты, относящиеся в большинстве своем к достаточно крепким породам, весьма устойчивы к процессам денудации и в этом отношении близки к наиболее крепким типам оса­дочных пород. Для тех и других пород в условиях сильно расчлененного рельефа характерны резкие формы, хорошо отображающие условия их залегания (рис.1.17).

Для дешифрирования метаморфических пород в условиях хорошей обнаженности в ряде случаев может быть использован определенный сетчатый рисунок, отображающий на аэроснимках линии простирания отдельных пластов в сочетании с их трещиноватостью. Иногда особенно хорошо проявляется кливаж. Мелкая гидрографическая сеть, развитая среди метаморфических сланцев, обычно имеет резко угловатый рисунок, подчеркивающий закономерную приуроченность мелких долин к тектоническим элементам, проявляющимся в метаморфической толще.

Рис. 1.17. Останцы полого залегающих (почти горизонтально) кембрийских (Є)

отложений (кварцитовидные песчаники, конгломераты, алевролиты, известняки),

несогласно лежащих на пенепленизированной поверхности моноклинально залегающих протерозойских кристаллических сланцев.

Рис. 1.16. Сложные изоклинальные складки в (С1) отложениях ЦК. Выходы пластов светлых известняков в свите верхнего визе (С1v2) хорошо передают форму и расположение складок

Рис. 1.16а. Геологическая схема к Рис. 16 Пунктир с точкой – оси складок; стрелки указывают направление падения пластов на крыльях складок; утолщенные линии - разрывы

Кварциты и мраморы, образующие слои среди метаморфических сланцев, выделяются обычно в рельефе и отличаются массивностью образуемых ими форм. Светлые мраморы, кроме того, резко выделяются на снимках по фототону.

Гнейсы по условиям дешифрирования занимают промежуточное положение между метаморфическими сланцами и интрузивными породами и в ряде случаев на аэроснимках ошибочно могут быть отнесены или к тому, или к другому типам пород. Так, рассланцованные по простиранию гнейсы с перемежающимися пачками различного литологического состава по своей вырази в рельефе ничем почти не отличаются от сильно метаморфизованных сланцев. Массивные однородные толщи гнейсов при недостаточной обнаженности ни в рельефе, ни по другим признакам также не отличимы на аэроснимке от многих интрузивных пород. В горных районах гнейсы так же, как и граниты, часто образуют резкие скалистые формы (в области альпинотипного рельефа) или, наоборот, дают мягкие массивные формы гольцов (в об­ласти высокогорных сглаженных нагорий), сопровождаясь такими же крупноглыбовыми россыпями, как и граниты. Таким образом, основ­ным критерием, который позволяет решить вопрос, имеем ли мы на аэроснимке дело с гнейсами или с интрузивными породами, является выявление структуры гнейсов. Определенная полосчатость, отражаю­щая простирание и наличие складчатости, иногда демаскируемых рас­тительностью или микрорельефом, позволяет решить вопрос в пользу гнейсов.