Дистанционное зондирование Земли

растительностью (рогоз, камыш, осока). На глинистых поверхностях грунтовые дороги имеют темную окраску.

Характер залегания осадочных горных пород устанавливается благодаря наличию слоистости. Их горизонтальное залегание дешифрируется по полосчатому рисунку изображения, который повторяет очертания горизонталей рельефа.

При моноклинальном залегании осадочных пород в пересечении слоев речными долинами образуются пластовые треугольники. Их вершины направлены по падению слоя, а угол при вершине треугольника тем больше, чем круче залегает слой. При вертикальном залегании пластовый треугольник отсутствует (угол при вершине достигает 180º). Таким образом, по пластовым треугольникам можно на качественном уровне определить направление падения слоев и относительную величину (больше – меньше) угла падения.

Количественное определение элементов залегания по пластовым треугольникам возможно с применением приемов фотограмметрии. Для этого определяются относительные превышения двух вершин пластового треугольника над третьей, а затем графическим путем определяют азимут падения и угол падения слоя.

С помощью методов фотограмметрии может быть определена и мощность слоев по ширине их выхода на снимке и крутизне склона, на котором выделяется слой.

Складчатоезалеганиепородопределяетсяповстречнойориентировке пластовых треугольников на крыльях складки, по осесимметричному расположению слоев, по их замыканию в периклиналях и центриклиналях складок. В антиклиналях вершины пластовых треугольников, расположенных на пересечениях слоев с эрозионными формами рельефа, направлены в разные стороны от ядра, а в синклиналях – к ядру. В опрокинутых складках для их выделения нужны дополнительные данные.

Магматические породы представлены эффузивными, экструзивными и интрузивными образованиями.

Интрузивныепородыкислогоисреднегосоставанааэроснимкахи космоснимках с высоким пространственным разрешением распознаются по отсутствию слоистости, по отчетливо проявленной трещиноватостииформамвыходанадневнуюповерхность. Наиболееотчетливораспознаются гранитоиды. На поверхности гранитодных массивов видна тонкая трещиноватость. Она представлена системой концентрических трещин, которые ориентированы вдоль контакта интрузии с вмещающи-

31

ми породами. Вторая система – трещины радиальные. Они рассекают массив от его центральных частей к периферии. Трещины радиальные и концентрические относятся к категории контракционных трещин, образующихся при застывании расплава и сокращения его объема. В результате последующего гравитационного всплытия интрузии в ней возникаютрезковыраженныепрямолинейныетрещины, обусловленныедилатационным расширением тела гранитоидов. Кроме этих трещин, которые распространены внутри гранитоидных массивов, массивы нарушены более поздней (тектонической) трещиноватостью, возникающей при реализации девиаторных напряжений. Эти напряжения вызваны внешними по отношению к интрузивному телу силами, поэтому тектонические трещины часто продолжаются за пределами интрузивного тела. По ним также часто происходят смещения, и тогда они классифицируются как разломы с различной кинематикой. По тону изображения и другим признакам можно обнаружить фазы внедрения гранитоидов. На материалах дистанционного зондирования с высоким пространственным разрешением можно дешифрировать фациальные изменения внутри интрузивныхмассивов. Нередковидныапофизывовмещающиепороды, позволяющие определить более молодой возраст интрузии и «горячий» контакт с вмещающими породами.

Гранитоиды образуют батолиты, имеющие большую вертикальную мощность, штоки, кольцевые, конические и прямолинейные дайки. Если интрузивное тело не выходит на дневную поверхность, ее можно выделить по косвенным признакам – кольцевым, овальным структурам, выраженным в рельефе, по повышенной плотности трещин, локальным поднятиям и другим особенностям.

Интрузивные породы основного и ультраосновного состава отли-

чаются темным тоном, слагают обычно небольшие тела и уверенно дешифрируются только тогда, когда они резко отличаются от вмещающих пород. Часто основные породы образуют пластовые интрузии – силлы.

Плутонические структуры, связанные с мантийным магматизмом (внедрением габбро-анортозитовых и щелочно-ультраосновных магм), отличаются крупными размерами. С внедрением щелочных подкоровых магм, карбонатитов, а также кимберлитов связаны структуры диаметром от 1 до 20 км. Встречаются также штоки, кольцевые и конические интрузии.

Эффузивные породы образуют покровы – плоские тела, сложенные базальтами и долеритами, имеющими широкое площадное распространение и относительно малую мощность, и потоки, которые могут быть

32

сложены как лавами, так и пирокластическим материалом. Поверхности быстро застывающих жидких дегазированных лав волнистые, разбитые многочисленными трещинами. Эффузивы кислого и среднего состава образуют обычно непротяженные, незначительной мощности потоки, похожие на дамбы, с трещиноватой, бугристой поверхностью. При трещинных извержениях образуются дайки и системы параллельных даек, сложенных лавами.

Мощные однородные толщи древних эффузивов, залегающие на обширных пространствах, даже при хорошей обнаженности дешифрируются с трудом.

Вулканогенные образования, переслаивающиеся с осадочными породами, создают полосчатый рисунок. В рельефе прослои эффузивов часто формируют обрывистые склоны.

Наиболее благоприятны для дешифрирования регионы четвертичного и современного вулканизма. Для них характерны отчетливо выраженные лавовые потоки и поля, расположенные на склонах и у подножий вулканов. Выделяютсявулканическиеконусы, кратерыи кальдеры.

Метаморфические породы дешифрируются по разнообразным признакам. Общими признаками для пород, образовавшихся при региональном метаморфизме, являются сложная дислоцированность, обилие разнообразных линий, отвечающих слоистости, сланцеватости, разрывным нарушениям, сложной складчатости, а также отсутствие пластовых треугольников, позволяющее отличить их от осадочных пород.

Наиболее устойчивыми признаками обладают кристаллические сланцы и гнейсы. Для них характерен тонкий полосчатый рисунок. Для кварцитов характерен светлый фототон и связь с положительными формами рельефа. Сходными дешифровочными признаками обладают мраморы.

Дляметаморфическихпородфундаментадревнихплатформхарактерна глубинная складчатость течения. Гранито-гнейсовые купола обладают значительными размерами. В их ядрах выходят граниты, а по периферии – гнейсы и сланцы. В рельефе они могут быть выражены пологими поднятиями.

4.2. Дешифрирование четвертичных образований

Четвертичные отложения, в отличие от дочетвертичных, на геологических картах классифицируются по генетической принадлежности. Их распространение тесно связано с рельефом земной поверхности.

33

Элювиальные образования генетически связаны с корами выветривания, аихсоставвомногомобусловленсоставомкоренныхпород. Врельефеобластираспространенияэлювиямогутбытьприуроченыкразновозрастным поверхностям выравнивания. Непосредственно на дневную поверхность элювий выходит на изолированных субгоризонтальных поверхностях, чаще всего распространяющихся в горном рельефе. Элювиальные образования в условиях равнин часто перекрываются лёссами. Геоморфологическая приуроченность, таким образом, является основным дешифровочным признаком делювиальных образований.

Склоновые отложения различного происхождения тесно связа-

ны с параметрами склонов. Коллювиальные отложения приурочены к подошве и нижней части отвесных, нависающих склонов (обвальный коллювий, или коллювий обрушения), а также крутых склонов (осыпной коллювий). Коллювиальные отложения наиболее широко распространены в горных районах. Обвальный коллювий отчетливо дешифрируется по беспорядочному нагромождению обломков в основании склонов. На залесенных склонах следы обвалов (и их разновидности – снежных лавин) могут быть выражены полосами поваленных деревьев. Если же после обвала прошло много лет, эти полосы зарастают молодым березовым древостоем и выделяются более светлым фототоном. Надежно дешифрируется и осыпной коллювий, который выделяется по конусам и шлейфам осыпей в основании склонов.

Деляпсиевые (оползневые) отложения формируются водно-гра-

витационными процессами на склонах. Чаще всего они образуются на склонах средней крутизны, но могут быть приурочены и к пологим склонам(придостаточномувлажнениивобластяхразгрузкиподземных вод). Оползневые отложения обычно уверенно дешифрируются по беспорядочно холмистому рельефу оползневых тел, расположенных в основании склонов или на участках их выполаживания. К оползневым отложениям могут быть приурочены участки заболачивания, небольшие озерца, обрамленные болотной растительностью.

Солифлюксий связан с солифлюкционными процессами – вязкопластичным течением переувлажненного грунта. Наибольшее распространение солифлюкция имеет в зонах развития многолетней мерзлоты (морозная солифлюкция) или в условиях влажных тропиков (тропическая солифлюкция). Солифлюкционные отложения распознаются по образуемым ими натечным террасам.

Курумы – каменные реки, каменные моря – образуются в условиях горного рельефа за счет глыбово-щебнистого элювия (курумы первого

34

рода) или за счет обвального коллювия (курумы второго рода). Они достаточно отчетливо дешифрируются по своему внешнему облику.

Дефлюкционные отложения образуются преимущественно на пологихзадернованныхсклонахвпроцессекрипа– медленногосмещения плаща рыхлых отложений без разрыва его сплошности под действием силы тяжести и переменного увлажнения. Дешифровочные признаки дефлюксия напрямую связаны с внешним обликом склона, его сплошной задернованностью, плавными очертаниями.

Делювий – отложения плоскостного смыва, представлен шлейфами тонкозернистых песчаных, глинистых, суглинистых отложений, расположенныхпреимущественновнижнихчастяхсклонов. Дешифрируется по характерным формам рельефа.

Пролювий – отложения временных водных потоков в устьевых частях склоновых оврагов, дешифрируется по характерным конусам выноса.

Аллювий– флювиальныеотложенияречныхибалочныхдолин–

это наиболее важная составляющая континентальных образований и четвертичных, в частности. Аллювий покрывает днища долин, слагает пойменные и надпойменные террасы различного возраста, участвует в сложении комплексных – аллювиально-озерных, аллювиально-флюви- огляциальных, аллювиально-пролювиальных образований.

Современный аллювий выделяется наиболее достоверно, поскольку приурочен к днищам долин. Границы распространения современного аллювия совпадают с границами дна долин. В пределах пойменных долин область распространения аллювиальных отложений подчеркивается следами блуждания русла – пойменными гривами, старичными озерами и заболоченными старицами.

Аллювий речных террас выделяется по их геоморфологическим элементам – тыловому шву, площадке и уступу. На поверхности террас могут наблюдаться реликты старичных понижений, суффозионные формы, иногда азональный эоловый рельеф, представленный кустовыми или дюнными песками.

Ледниковые отложения – морены – особенно отчетливо выделя-

ются в высокогорьях, в областях современного оледенения. На снимках дешифрируются как сами ледники, так и различные типы морен «живого» льда: каровая, боковая, срединная. В пределах былого оледенения выделяются основная и краевая морены, приуроченные к днищам троговыхдолин. Онивыделяютсяпотипичномубеспорядочнохолмистому и грядовому рельефу.

35

На равнинах, в области былых покровных оледенений степень дешифрируемости морен зависит от возраста оледенений, которым определяется степень сохранности ледникового рельефа. Для областей раннеплейстоценовых оледенений такой рельеф практически полностью утрачен. К тому же морены здесь перекрыты достаточно мощными лёссово-почвенными комплексами, вуалирующими реликтовый ледниковый рельеф.

Морены последнего оледенения характеризуются, как правило, хорошей сохранностью ледникового рельефа, представленного холмами различных размеров, разделенными ложбинами стока талых вод (основная морена), протяженными грядами краевых морен, позволяющих проследить стадийность дегляциации территории. Характерной особенностью ландшафтов, формирующихся на основной морене, являются термокарстовые понижения, часто заполненные водой.

Собственно ледниковые отложения гляциальных зон сопровождаются развитием водно-ледниковых отложений, представленных камами, озами, зандрами. В горных районах из-за высоких значений энергии ре- льефаводно-ледниковыеобразованияимеютограниченноераспростране- ниеипредставленычащевсегокамовымитеррасами, располагающимися на плечах ледниковых троговых долин. Они дешифрируются по ровному фототону, наличию террасовидных площадок на перегибах склонов.

На равнинах, в областях былого покровного оледенения, водноледниковые отложения имеют более широкое распространение. Камы выделяются по одноименным формам рельефа – холмам разных размеров с изометричными или удлиненными очертаниями в плане.

Озы – преимущественно песчаные отложения, сформированные наледными, подледными или внутриледными потоками талых вод – могут дешифрироваться по свойственным им формам рельефа – протяженным, извилистым в плане валам, пересекающим современный рельеф, часто погружающимся в морену.

Зандры – преимущественно песчаные отложения, формирующиеся талыми водами перед фронтом ледника. Наилучшей сохранностью характеризуются зандры стадии отступания ледника. Они покрывают морену сплошным чехлом (сплошные зандры), и тогда дешифрируются по выровненной поверхности между моренными холмами, или покрывают днища протяженных ложбин стока ледниковых вод (долинные зандры). Их основными дешифровочными признаками являются линейные неглубокие долинообразные понижения в преимущественно холмистом рельефе основной морены. На площадях развития сплошных зандров

36

нередко отмечаются реликтовые формы азонального эолового рельефа – параболические дюны, кустовые пески и др.

Эоловые отложения могут образовывать аккумулятивные формы азонального типа (не зависящего от климатических условий) и зонального типа, или рельефа пустынь. Отложения азонального типа обычно приурочены к береговым зонам рек, озер, морей, крупных водохранилищ, где имеются скопления незакрепленного песка. Его перемещение происходит под действием бризовых ветров. Эти отложения дешифрируются по светлому фототону, отсутствию растительности и специфическим формам аккумулятивного рельефа.

Эоловые отложения песчаных пустынь легко устанавливаются на снимках по аккумулятивному рельефу, представленному грядами барханов, линейных продольных и поперечных форм. При этом отмечается прямая зависимость размера песчаных форм от мощности песка.

Лёссы представляют особую категорию первично эоловых накоплений, впоследствии переработанных мерзлотными, элювиальными, склоновыми процессами. Они занимают широкое распространение, плащеобразно покрывают аллювиальные, ледниковые и водно-ледни- ковые отложения (перигляциальные лёссы) или накапливаются на окраинах зон пустынь. Лёссы обладают высокой просадочностью, и это их свойствоявляетсяосновнымдешифровочнымпризнаком. Просадочные формы представлены чаще всего «степными блюдцами» различных размеров, которые отчетливо выделяются на приводораздельных пространствах по более темному фототону, «огрехам» на пашне, куртинам кустарников и деревьев. Грунтовые дороги в области распространения мощных лёссов характеризуются извилистыми очертаниями, темным фототоном.

Отложения береговых зон морей, океанов, озер, крупных рек и водохранилищ представлены песчаными, галечными отложениями пляжей, береговых валов, кос и стрелок. Все они легко распознаются по формам соответствующего аккумулятивного рельефа.

4.3. Геоморфологическое дешифрирование

Геоморфологическое дешифрирование используется при решении различных геологических задач. Оно лежит в основе составления общих геоморфологических карт, которые входят в комплект карт, составляемых при геологическом картировании. Данные геоморфологического дешифрирования используются при гидрогеологических, эколого-

37

геологических исследованиях, а также при инженерно-геологических изысканиях. Особое значение имеют результаты геоморфологического дешифрирования в морфоструктурных исследованиях.

При составлении общих геоморфологических карт с помощью дешифрирования аэрофотоснимков и космических снимков с высоким пространственным разрешением выделяют денудационные и аккумулятивные поверхности днищ долин и речные террасы со всеми их элементами: тыловым швом, бровкой, площадкой и уступом. Обычно отчетливо дешифрируются структурно-денудационные (литоморфные) формы рельефа: столовые горы и возвышенности, области развития квестового рельефа, прямых и обращенных складчатых морфоструктур.

Литература к разделу 4: [1, 2, 3, 4, 6, 7, 9, 12, 13].

5.ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ПРИ ГЕОЛОГИЧЕСКОМ КАРТИРОВАНИИ И ПОИСКОВЫХ РАБОТАХ

По мере развития методики геологического дешифрирования аэро- и космоснимков результаты дешифрирования все шире применяются в геологическом производстве – в геологическом картировании и поисковых работах.

5.1. Материалы дистанционного зондирования при геологическом картировании

В шестидесятые–семидесятые годы прошлого столетия в Советском Союзе были разработаны и внедрены в геологическое производствоновыевидырегиональныхисследований: групповаягеологическая съемка (ГГС-50), групповое геологическое картирование (ГГК-100), аэрофотогеологическое картирование (АФГК-100, 200, 500), глубинное геологическое картирование (ГГК-500), геолого-минерагеническое картирование (ГМК-500). Позднее к этим видам работ добавились работы, основанные на применении космических снимков: космофотогеологическое картирование (КФГК-500, 1000), геологическое доизучение ранее заснятых площадей с составлением и изданием новой серии Государственной геологической карты в масштабе 1 : 200 000 (ГДП-200). Кроме того, составлялись полистные карты в масштабе 1 : 1 000 000. В объединении «Аэрофотогеология» были разработаны и изданы основные положения методики проведения этих исследований.

38

Групповая геологическая съемка проводится в масштабе 1 : 50 000

одновременно на нескольких (обычно от трех до пяти) смежных топографических планшетах для территорий с относительно простым геологическим строением. Методика картирования предусматривает предварительное геологическое дешифрирование с составлением по результатам дешифрирования с привлечением данных работ предшественников предварительных карт дочетвертичных и четвертичных отложений, геоморфологических и структурно-геоморфологических карт. Эти карты сопровождаются таблицами дешифровочных признаков выделяемых объектов. Результатом предварительного этапа является, кроме всего прочего, выбор локальных участков для наземной заверки и уточнения дешифровочных признаков. В продолжение полевого периода проводится комплекс маршрутных исследований, а при необходимости картировочное бурение и геофизические работы на опорных участках. По результатам заверки и уточнения дешифровочных признаков повторно анализируются геологические границы, выделенные на предварительном этапе, и составляются геологические карты на всю картируемую территорию. Кроме картирования геологических границ, при групповой геологической съемке осуществляются прогнозные поисковые работы по всему комплексу полезных ископаемых, характерных для данной территории.

Групповое геологическое картирование проводится по той же ме-

тодике, что и групповая съемка, но отличается от нее тем, что при его проведении не предусматриваются поисковые работы. Такие карты составляются в масштабе 1 : 100 000 и предназначены в качестве геологической основы для проведения инженерно-геологических, эколого-гео- логических исследований и других специализированных работ.

Аэрофотогеологическое картирование выполняется в масштабах от 1 : 100 000 до 1 : 500 000 и не сопровождается значительными наземными полевыми работами, которые обычно ограничены маршрутными пересечениями. Его назначение – это увязка и корректировка ранее составленных геологических карт на значительных территориях.

Глубинное геологическое картирование базируется в основном на данных геофизических исследований, сопровождаемых структурным и картировочным бурением скважин. Результаты дешифрирования используются для корректировки и увязки геолого-геофизических материалов.

Геолого-минерагеническое картирование заключается в выделе-

нии, изучении и картировании рудоконтролирующих факторов и поисковых признаков, в определении их информативности, выделении пер-

39

спективных площадей. При его проведении используют многозональные снимки и специальные методики их обработки.

Космофотогеологическое картирование предназначено для сум-

мирования геологической информации, получаемой при дешифрировании материалов космических съемок преимущественно регионального и детального уровней.

Геологическое доизучение ранее заснятых площадей с состав-

лением новой серии Государственной геологической карты России в масштабе 1 : 200 000 и Госгеолкарты-1000 третьего поколения направлено на обновление ранее составленных карт. Важным требованием при выполнении этих работ является представление их результатов в цифровых вариантах. Наряду с геофизической, геохимической информацией, обязательно используются материалы дистанционного зондирования. Эти материалы позволяют повышать информативность, обзорность и достоверность геологических карт.

Дистанционная основа карт геологического содержания – это информационныйпродукт, созданныйпоматериаламдистанционногозондирования, результатам их формализованных преобразований, дешифрирования и интерпретации. Основа представляется в цифровой форме, в том числе в виде, пригодном для распечатки в масштабах 1 : 100 000 (для Госгеолкарты-200) и 1 : 500 000 (для Госгеолкарты-1000) цветных композитов видимого и инфракрасного диапазонов спектра. Анализ материалов дистанционного зондирования должен быть направлен на выделение объектов, которые предусмотрены «Требованиями к Дис-

танционной основе-200/2 и Дистанционной основе-1000/3». Эти Требо-

вания являются обязательными и при проведении среднемасштабного глубинного геологического картирования, а также для геолого-минера- генического картирования. Требования дополняются инструктивными и методическими документами по подготовке Госгеолкарт и обязательны для всех организаций и предприятий, осуществляющих эти работы.

Выбор масштабного ряда изображений должен обеспечивать об-

зорность территории и детальность, при которой можно выделить минимальные по размеру объекты картографирования, предусмотренные масштабом съемки. Снимки должны быть представлены в нескольких информативных спектральных каналах. В наиболее общем случае для структурного дешифрирования наиболее пригодны снимки в ближнем инфракрасном диапазоне.

В зависимости от масштаба составляемых карт используются материалыдистанционного зондирования различных уровней генерализа-

40