Космический мониторинг геодинамической обстановки древних платформ

      Комментарии к записи Космический мониторинг геодинамической обстановки древних платформ отключены

Космический мониторинг геодинамической обстановки древних платформ

К.А. Боярчук, Л.В. Милосердова, М.В. Туманов

ВВЕДЕНИЕ

Современные космические средства дистанционного зондирования Почвы разрешают не только приобретать обзорные и высоко детальные изображения ее поверхности, снабжать информацией разные отрасли народного хозяйства страны, вместе с тем осуществлять мониторинг ЧС в разных районах. Космический мониторинг геодинамической обстановки может дать добро вопросы надёжного землепользования и не допустить чрезвычайные обстановки на крайне важных объектах [1, 2].

Считается, что на древних платформах новейшие и современные перемещения земной поверхности очень мелки (до 5–10 мм/год). Но результаты изучения современных перемещений земной коры на геодинамических полигонах распознали наличие интенсивных локальных перемещений, каковые имеют пульсационный и короткопериодический темперамент [3].

Обнаружение таких деформаций в асейсмичных районах ведет к коренному пересмотру представлений о современных перемещениях земной коры платформенных регионов. На данный момент территории разломов уже не рассматриваются лишь как ослабленные участки геологической среды, по которым происходят обоюдные перемещения блоков земной коры. Считается, что в самих территорий разломов протекают процессы, содействующие таким перемещениям, в следствии чего формируются локально-неоднородные, нестабильные во времени поля напряжений [4, 5]. Инженерно-строительная деятельность, нарушающая естественное состояние земной поверхности вносит дополнительное возмущение в поле напряжений верхней части земной коры

Исходя из этого не страно, что на данный момент интенсивно развиваются разные методики, решающие вопросы надёжного и действенного освоения недр, землепользования и земной поверхности с учетом интенсивности и характера техногенного действия на массив горных пород и современного геодинамического состояния литосферы.

Разумеется, что совокупности разломов движения и различного ранга по ним нужно выявлять и осуществлять контроль, в основном в многолюдных районах и в районах с интенсивной инженерно-хозяйственной деятельностью. Самый оптимально для данной цели применять технологии, оптимально сочетающие способы компьютерной обработки космоснимков, с экспертной оценкой результата на начальной, промежуточных и окончательной стадии работы [6, 7]. Согласно нашей точке зрения наилучшим материалом для обнаружения разломов и блоков разного ранга являются космические снимки разного разрешения, поскольку данный объективный материал свободен от неестественной картографической генерализации.

Такие способы в масштабе времени близком к настоящему, разрешают выделить на космических изображениях линеаменты, отражающие поверхностные разломы. А статистически обработанные их фрагменты с разной степенью достоверности отражают элементы и глубинных структур (в первую очередь их ориентировку) и содействуют структурно-геодинамическим реконструкциям [8].

ОБЪЕКТ Изучения, МЕТОДЫ и ДАННЫЕ

В настоящей работе приводятся результаты дешифрирования разломно-блокового строения на разных масштабных уровнях в Западном Подмосковье – в Истринском районе (рис.1).

Рис.1. Обзорная карта района работ.
1 – Изображения КА «Метеор-М» №1, 2 – КА «Landsat» №7

Территория Истринского района находится в пределах Русской плиты и владеет среднерасчлененным рельефом, обусловленным эрозионно-тектоническими факторами. Многие элементы рельефа генетически связанные с ледниковой деятельностью, (морены, зандровые равнины и др.), без сомнений, обусловлены и перемещениями земной коры на новейшем отрезке геологического времени. Истринский район расположен  на двух природных территориях.

Западная часть находится на Клинско-Столичной вторичной моренной равнине, покрытой замечательной толщей четвертичных отложений. В восточной части Истринского района мощность четвертичных отложений намного меньше, причем имеется участки, где коренные породы лежат на глубине всего три метра. Характерной изюминкой рельефа являются глубокие сквозные равнины, пересекающие ее с севера на юг, почему она как бы разрезана на последовательность отдельных массивов.

В связи с таковой морфологией тут достаточно обширно развита овражно-балочная сеть.

Для обнаружения разломно-блоковой структуры территорий в большинстве случаев употребляются и морфометрические способы, основанные на анализе рельефа по топографическим картам. Исходя из этого итог изучения привязан к картам определенного масштаба, соотносимого не с природой изучаемых объектов, а с их разграфкой.

В большинстве случаев, при применении морфометрического способа блоковые структуры выделяют по индикационным показателям разломов, ограничивающим блоки, а их однородность оценивают по индикационным показателям самих блоков. По итогам таких работ [9] г. Истра расположен на сочленении блоков II ранга, граничащих между собой по меридиональному разлому, из которых западный довольно опускается (отметки водораздельных поверхностей 230), а восточный — поднимается (отметки водораздельных поверхностей 290).

На более детальной карте блоков III ранга этих же авторов район г. Истра есть сосредоточением уже трех блоков, другими словами представляет собой тектонически напряженный участок. На территории Истринского района Столичной области, имеют место активные на данный момент с высокоградиентными (более чем 50 мм/год), короткопериодичными (от 0,1 года до первых лет), пространственно локализованными (от 0,1 до первых десятков километров) перемещения, пульсационной и знакопеременной направленности.

Для изучения разломно-блокового строения Истринского района предпочтительнее применять эти дистанционного зондирования разного уровня детализации: низкого, среднего и большого. Такое разделение обусловлено  необходимостью дешифрирования разломно-блокового строения на разных масштабных уровнях исследуемой территории.

Разглядывая перспективные отечественные совокупности ДЗЗ для ответа данной задачи возможно выделить следующие  космические аппараты (КА): для низкого разрешения — КА «Метеор-М» №1 [13] , для среднего разрешения — КА «Канопус-В» №1 [12], для большого разрешения — КА «Картограф» [11].

На данный момент КА «Канопус-В» №1 и КА «Картограф» лишь планируется к запуску исходя из этого было решено применять эти с подобных зарубежных КА Landsat-7 [14] и ALOS/PRISM [10]. Характеристики съемочной аппаратуры данных КА приведены в табл.1.

Таблица 1

Характеристики съемочной аппаратуры космичеких аппаратов

Наименование «Метеор-М» №1

(МСУ-МР)

 «Канопус-В» №1 Landsat-7

(ETM+)

 ALOS/PRISM
Спектральный диапазон, мкм 0,5 – 12,5 0,54 – 0,86 0,52 – 0,90 0,52 – 0,77
Полоса захвата, км 2800 23 185 35
Пространственное разрешение, м 1000 2,1 15 2,5
Радиометрическое разрешение, бит на пиксел 10 8 8 8
Главное назначение Гидрометеорология Мониторинг ЧС Картография Картография
Дата запуска 17.09.2009 нет 15.04.1999 24.01.2004

Ввиду того, что Подмосковье есть полностью антропогенно поменянной территорией, всецело покрытой неестественными посадками (включая искусственно созданный бугор Ново-Иерусалимского монастыря) с густой сетью коммуникаций, мы отказались лишь от компьютерного дешифрирования и сосредоточились на экспертном (визуальном) варианте, с ландшафтным контролем выделяемых объектов.

Дешифрировались синтезированные изображения со спутника «Метеор-М» №1 в спектральных каналах 1 (830 нм), 2 (655 нм) и 3 (555 нм), полученные весной (11 апреля 2010) и в осеннюю пору (7 октября 2010), и более детальное синтезированное изображение КА Landsat-7. Выбор как раз этих сезонов обусловлен необходимостью максимально уменьшить влияние растительного покрова. Результаты компьютерного дешифрирования посредством  программы LESSA [6] приведены на рис. 2 а, б, в соответственно.

Тут представлены схемы линеаментов и розы-диаграммы простираний линеаментов и их плотностей.

Рис. 2. Схемы дешифрирования линеаментов на космических изображениях спутника «Метеор-М» №1 и их розы-диаграммы:
а – весенний снимок (11 апреля 2010), б – осенний снимок (7 октября 2010), летний снимок «Landsat»;
Плотности линеаментов (Стрелка показывает повышения плотностей) г – на весеннем, д – на осеннем и е – на снимке «Landsat»

На приведенных изображениях четко видно, что изображения, полученные в разные сезоны, пара отличаясь друг от друга, однако, имеют и неспециализированные черты. Это четко видно на розах-диаграммах, каковые выделяют северо-восточные, северо-западные линеаменты, и, на весеннем изображении – меридиональный линеамент. Плотности распределения линеаментов и их узлы приведены на нижних картинках (рис.

2 г, д, е). Цветом выделяются узлы сгущений линеаментов. Большой узел, четко выделяющийся на территории города Истры, быть может, направляться трактовать как следствие дополнительной антропогенной нагрузки на ландшафт.

На более детальном снимке КА Landsat-7 (рис. 2 в, е), господствуют линеаменты вторых направлений и другого размерного ранга. Они имеют в основном субширотную и северо-западную ориентировки.

И узел их сгущения расположен на пересечении территории субширотных и сееверо-западных линеаментов в районе Ново-Иерусалимского монастыря.

Сопоставляя все сведенья, на изображении в районе г. Истры устойчиво и воспроизводимо выделяется закономерная совокупность линеаментов, состояшая из субмеридионального (азимут 20?) проходящего через западную окраину г. Истра меридиональный фрагмент Истринского водохранилища и северо-северо-западного (азимут 320?), пересекающего первый в районе г. Солнечногорск. Эти два линеамента образуют клин, раскрывающийся к югу.

Данный клин пересекается совокупностью субпараллельных субэквидистантных линеаментов северо-западного (азимут 45?),  простирания отстоящих друг от друга приблизительно на 1,7км. Помимо этого тут возможно выделить два отдельных линеамента. Первый из них  — субширотный (азимут 80?), проходит от южной оконечности оз.Тростенское до г. Истры, совпадая с широтным течением р. Малая Истра.

Второй северо-западного простирания (азимут 30?), как продемонстрировано на рис. 3.

Рис.3. Схема интерпретации разломов в районе г. Истра и Воскресенского Ново-Иерусалимского Ставропигиального монастыря , на фоне снимка КА «Метеор-М» №1

Более детальные космические эти большого разрешения разрешают четко дешифрировать геологическое строение особенно при применении стереосъемки. Для данной цели самый комфортно было применять эти с японского спутника  ALOS/PRISM, к сожалению, на протяжении подготовки рабочих материалов в  2011 году он приостановил работу и был выведен из эксплуатации 12 мая 2011 г. [15]. Вследствие этого для работы в данном масштабном диапазоне мы применяли стереопары аэрофотосъемки.

На аэрофотоснимах, воображающих еще более детальный уровень изучения главным показателем есть рельеф (рис.4). На снимке видна пойма р. ее террасы и Истра. Прямолинейные перепады рельефа, не обусловленные человеческими факторами, резкие угловатые перегибы и сужения долины р. Истра интерпретируются как следствия новейших и современных перемещений по разломам.

Рис. 4. схема и Аэрофотоснимок его дешифрирования:
1 — четвертичные отложения пойменные и надпойменной террасы, 2 — разломы, 3 — предполагаемые оползни, 4 — тектонически напряженные участки, требующие наземных изучений

Характерные дугообразные очертания линий резкого перепада рельефа говорят о наличии тут оползней, один из которых находится между излучиной и монастырём р. Истра, а второй на противоположном склоне равнины р. Истра. Дабы убедиться в этом, возможно воспользоваться анаглифическим стереоизображением (рис.5).

Рис.5. Анаглифическое стереоизображение

Для правильного определения являются, либо нет, выделенные участки активными на данный момент, либо напряжения уже разрешились в следствии зафиксированных на снимках перемещениях, возможно надежно выяснить при осуществлении постоянного космического мониторинга исследуемых областей либо классическими полевыми способами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Применение космических изображений различных масштабов в принципе позволяет сделать заключение о геологической структуре исследуемой местности, как альтернатива морфометрическим способам анализа, основанным на анализе рельефа топографических карт, корректировка которых происходит в лучшем случае раз в пара десятилетий. При применение космических данных работа происходит конкретно с настоящим («живым») изображением поверхности Почвы.  Что разрешает осуществлять мониторинг района и оперативно выявлять самый геоактивные территории, требующие внимания при планировании строительства серьёзных объектов либо учитывать их при эксплуатации уже существующих.

Для подтверждения эффективности применения космических способов были осуществлены изучения старой платформы в западной части столичной области на базе обработки космических снимков различных масштабов. Были взяты следующие результаты:

  • подтверждено наличие разломов на территории Истринского района, ограничивающих тектонические блоки, перемещающиеся относительно друг друга;
  • на различных исходных материалах и применяемых разрешениях изображений картина выделяющихся блоков выясняется пара разной, отражая разные иерархические уровни замечаемых объектов;
  • территория г. Истры и Ново-Иерусалимского монастыря находится в узле сочленения больших тектонических блоков, геологические проявления которого в рельефе наблюдаются на стереопарах и сопровождаются оползнями.

Для скорости и выяснения интенсивности современных перемещений грунта нужны яркие детальные наблюдения в распознанных точках.

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРЫ

 Фортов В.Е., Федоров М.П., Елистратов В.В. Научные неприятности гидроэнергетики по окончании аварии на Саяно-Шушенской ГЭС, — Вестник РАН, 2011, том 81, №7, с. 579 – 586.

  1. Боярчук К.А., Горшков А.И., Кузнецов И.В., Пиотровская Е.П., Милосердова Л.В., Малушина Н.И. Применение спутниковых данных для идентификации и разведки недр тектонически неустойчивых структур, — Интернациональный Российско-Американский научный издание «Проблемы авиационных и космических совокупностей», 2009, Вып. 1 (28), том 14, с. 31 – 43.
  2. Сидоров В.А., Кузьмин Ю.О. Современные перемещения земной коры осадочных бассейнов. М.: Наука, 1989, 199 с.
  3. Кузьмин Ю.О. Аномальная геодинамика недр. Современные суперинтенсивные деформации земной поверхности в территориях платформенных разломов, 2000 г.
  4. Кузьмин Ю.О., Современная геодинамика разломных территорий осадочных процессы и бассейнов подготовки землетрясений.// Прогноз землетрясений, №11, М.: Душанбе: Дониш, 1989, с.52-60.
  5. Златопольский А.А. Новые возможности разработки LESSA и анализ цифровой модели рельефа. // Современные неприятности дистанционного зондирования Почвы из космоса: Физические базы, технологии и методы мониторинга внешней среды, опасных явлений и объектов. Сборник научных статей. Том 8. Номер 3. – М.: ООО «ДоМира», 2011. –320 с.
  6. Боярчук К.А., Милосердова Л.В., Туманов М.В. Геологическая информативность снимков «Метеор-М» №1 (На примере Центральной Африки), — Вопросы электромеханики, 2010, том 118, № 5, с. 23 – 30.
  7. Горбунова Э.М., Иванченко Г.Н., Макаров В.И., Щукин Ю.К. Мониторинг геодинамической обстановки центральной части русской плиты с применением данных дистанционного зондирования, — Тезисы докладов интернациональной конференции, посвященной памяти В.Е.Хаина. М., 2011.
  8. Алексеев В.К., Батугин А.С., Батугина И.М., Гаранькин Н.В., Калинин А.М., Петухов И.М., Челпан П.И. Геодинамическое районирование территории Столичной области, Ступино: «СМТ», 2003.
  9. Возможности картографической стереокамеры PRISM спутника ДЗЗ ALOS / М.А. Болсуновский, А.В. Беленов // Геопрофи: электронный издание по геодезии, навигации и картографии. – М., 2006. – № 6. – C. 28 – 31
  10. Ю.И. Носенко, П.А. Лошкарев. Единая территориально-распределенная информационная совокупность ДЗЗ — неприятности, решения, возможности (часть 1) / Геоматика №3(8), 2010 г
  11. Космический комплекс своевременного мониторинга техногенных и природных ЧС «Канопус-В» с космическим аппаратом «Канопус-В» №1. –М.:ФГУП «НПП ВНИИЭМ», 2011. – 110с.
  12. Космический комплекс гидрометеорологического и океанографического обеспечения «Метеор-3М» с космическим аппаратом «Метеор-М» №1: справочные материалы – М.: ФГУП «НПП ВНИИЭМ», 2008. – 144 с.
  13. http://www.sovzond.ru/satellites/436/441.html http://www.sovzond.ru/satellites/456/457.html

Платформа GPS-мониторинга Navixy


Подобранные по важим запросам, статьи по теме: