Структурно-тектонический анализ данных дистанционного зондирования земли

      Комментарии к записи Структурно-тектонический анализ данных дистанционного зондирования земли отключены

Структурно-тектонический анализ данных дистанционного зондирования земли

А.В. Дурандин

С 90-х гг. ХХ в. геофизики отвлечённых университетов занимаются изучением низкочастотных электромагнитных сигналов литосферного происхождения (Соболев Г.А., Дедов В.П., Левшенко В.Т., Гульельми А.В., Шуман В.Н. и др.). Экспериментально установлено [1,6,7], что литосфера способна генерировать электромагнитные и сейсмомагнитные возмущения.

На границе раздела «Почва-воздух» они создают сложную структуру электромагнитных полей, несущих данные о процессах в земной коре, ее свойствах и строении [1,3,4,6,7]. На дневную поверхность проецируется трехмерная интерференционная картина геологического строения литосферы [6]. Регистрируемый съемочной аппаратурой неестественных спутников Почвы (ИСЗ) отраженный от дневной поверхности солнечный свет модулируется низкочастотными электромагнитными и сейсмомагнитными сигналами, коррелированными с геологическим строение литосферы [9].

Так, существующий фон природных сейсмоакустических волн,  проходящих через толщу земной коры, взаимодействуя с объектами и геологическими структурами, отражается на дневной поверхности в виде интерференционной картины стоячих волн, несущих данные, накопленную в ходе перемещения. Сейсмические волны, двигаясь из глубин Почвы в неоднородной среде к поверхности, всегда взаимодействуют с горными породами, генерируя вторичные низкочастотные сейсмоакустические и сейсмомагнитные колебания.

Вторичные импульсы посылаются к поверхности в зависимости от формы, условий и размера залегания геологических тел под углом  от 60° до 82° [2]. Эти импульсы формируют на границе раздела «Почва-воздух» сложную пространственно-временную информационную структуру электромагнитных полей.

Рис.1. Снимок Landsat (синим контуром продемонстрированы нефтяные залежи)

На основании этого в ООО «ГеоКосмоМониторинг» создана экспериментальная методика определения структурно-тектонического каркаса территорий согласно данным дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ). В методике употребляются эти спектрозональных космических съемок, как самые доступные, своевременные, разномасштабные и довольно недорогие.

Предварительное осреднение сигнала происходит в ходе аэро- и космосъемок, в зависимости от аппаратного разрешения сенсора. К примеру, на снимке с космического аппарата Landsat (рис. 1) с разрешением около 15 м осредненный сигнал имеет частоту приблизительно 2 Мгц.

Демодуляция отраженного светового сигнала производится с применением частотных и полосовых фильтров и преобразований Фурье [2].

На начальной стадии выполняется автоматизированный линеаментный анализ исходного снимка программным комплексом LESSA [10]. Для демодуляции данных аэрофото- и космосъемки употребляется поканальный перевод в числовые матрицы, над которыми производится последовательность изменений: выделение региональной составляющей, осреднение, частотная селекция способом послойного вычисления аномальных вертикальных градиентов по вычислительным схемам Саксова — Нигарда и Гендерсена-Зитца в верхнюю и нижнюю полусферы [2] при помощи интеграла Пуассона по минимальным (рис.

2), средним (рис. 3) и большим значениям.

Рис.2. Трансформанта «min» для верхней полусферы для глубины 1900 м Рис.3. Трансформанта «mean» для нижней полусферы, глубины 600 м

Значения аномальных вертикальных градиентов пропорционально связаны с отклонениями физических параметров от их средних размеров для изучаемого разреза.

Полученные при пересчете трансформанты переводятся в градиенты и оцениваются по стандартому отклонению.

По взятым трансформантам производится построение псевдоразрезов (рис.4). В общем случае, так же как при ответе обратной задачи в грави- и магниторазведке,  исходим из модели совершенного шара и из среднего соотношения радиуса осреднения с глубиной 0,71. На разрезах выделяются поверхности раздела, тектонические нарушения и определяется структурно-тектонический каркас территории.

Рис.4. Фрагмент псевдоразреза с отношением масштабов 1:5

Способ имеет ограничения точности в зависимости от размера элементарной ячейки (разрешения) исходного снимка.

Применение способа не требует выезда на изучаемую территорию и снабжает большую экономию времени и средств, разрешает снизить количество, стоимость и сроки работ при региональных, среднемасштабных и детальных геолого-геофизических изучениях.

В силу изюминок разбираемого его параметров и поля методика растолковывает большую разделение на маленьких площадях физических особенностей  геологических тел, образование разуплотнения и зон уплотнения, проявление карста либо солифлюкции.

Полевыми изучениями экспертов Столичного национального университета им. М.В. Ломоносова [9] было подтверждено, что на локальных участках отмечается зональное изменение рельефа земной поверхности, уплотнение либо разрыхление земель, изменение вторых инженерно-геоморфологических и геологических особенностей грунтов, растительности и т. д. Анализ этих и других параметров, определяемых на протяжении обработки, разрешает решать большой спектр задач региональной металлогении, структурной и поисково-разведочной геологии, инженерной геологии и др.

Результаты структурно-тектонических и картировочных изучений позволяют проводить разработку конкретных рекомендаций инженерно-геологического и иного замысла для локальных территорий земной поверхности, а также для отдельных сооружений, маленьких водоемов, участков дорожной сети.

Возможно проводить изучение глубины залегания разнородных пластов пород, состава и мощности рыхлых осадочных толщ, положение главных литологических разделов.

Методика применима в разных областях людской деятельности, которые связаны с недрами, в т. ч.:

  • металлогения и Региональная геология.
  • Структурное и палеогеологическое картирование.
  • Поисковые, поисково-оценочные геологоразведочные работы.
  • Инженерно-геологические изыскания.
  • Прогнозирование ЧС, которые связаны с сейсмической и неотектонической активностью, суффозионно-карстовыми явлениями.

Методика так же разрешает определять нахождение под почвой фактически любых объектов (включая затонувшие суда, археологические объекты и пр.) и геологических объектов, размеры которых больше длины разбираемой волны.

Методика протестирована при поиске углеводородного сырья (Самарская и Нижегородская области, Удмуртская Республика), золота (Алтай), и медных руд (Республика Башкортостан). Установлено совпадение взятой в следствии анализа информации с геолого-геофизическими данными.

Перечень литературы

  1. Гульельми А.В. Ультранизкочастотные электромагнитные волны в магнитосфере и коре Почвы. Издание «Удачи физических наук», декабрь 2007 г., том 177, №12, с.1257-1276
  2. Чернов А.А. Способы геологической интерпретации гравитационных и магнитных аномалий. Материалы интернациональной конфренции «GEOSCIENCES 2006», с.388-391
  3. Левшенко В.Т. Сверхнизкочастотные электромагнитные сигналы литосферного происхождения. Автореферат диссертации врача физ.-мат.наук. Москва, Объединенный университет физики им.О.Ю.Шмидта РАН, 1995 г., 36 с.
  4. Ершов С.В., Новик О.Б., Ружин Ю.Я. Физика предвестников цунами и схема наземно-космического мониторинга. Седьмая общероссийская открытая ежегодная конференция «Современные неприятности дистанционного зондирования Почвы из космоса» Москва, ИКИ РАН, 16-20 ноября 2009 г. Сборник тезисов конференции, с.255
  5. Павлович В.Н., Богданов Ю.А., Шуман В.Н., Ващенко В.Н. Электродинамика тектонических процессов и электромагнитное профилирование земной коры в Антарктическом регионе. Украинский антарктический издание, 2009 г., №8, с.154-170
  6. Шуман В.Н. Электромагнитные сигналы литосферного происхождения в современных наземных и дистанционных зондирующих совокупностях.  Геофизический издание, 2007 г. № 2, с. 3–16
  7. Шуман В.Н. Уравнение генерации спонтанных электромагнитных сигналов в совокупности литосферных блоков. Геофизический издание, 2008 г. № 1, с. 42–48
  8. Башкуев Ю.Б., Хаптанов В.Б., Нагуслаева И.Б., Буянова Д.Г., Юристов В.Р., Дембелов М.Г.  Радиофизическая диагностика территорий тектонических нарушений. Доклады Русском научной конференции «Зондирование земных покровов радарами с синтезированной апертурой», Улан-Удэ, 2010 г., с.405-421
  9. Фивенский Ю.И. Применение материалов космических съемок для изучения земной коры. Издание «картография и Геодезия» №1, 2006, с. 44-52
  10.  Златопольский А.А. Методика измерения ориентационных черт данных дистанционного зондирования (разработка LESSA) Пятая Юбилейная Открытая Общероссийская конференция «Современные неприятности дистанционного зондирования Почвы из космоса» Выпуск 5, ООО «Азбука», Москва, 2008 г., т. 1, Стр. 102-112

Дистанционное зондирование компонентов природной среды


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: