Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

Інститут географії

УДК 551.4:582.87

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук

Індикаційний просторово-генетичний аналіз морфоструктур Поділля

Спеціальність 11.00.04 - геоморфологія та палеогеографія

Арістов Михайло Віталійович

індикаційний аналіз морфоструктура Поділля

Актуальність теми. Матеріали аерокосмічного зондування (МАКЗ) застосовуються у морфоструктурних дослідженнях вже декілька десятиріч. Водночас, за цей час сформувалася істотна методологічна база структурної геоморфології, яку складають методики, прийоми та підходи, що дозволяють вивчати геологічні структури та неотектонічні рухи на основі аналізу рельєфу.

Нинішній етап розвитку дистанційних методів дослідження Землі характеризується декількома визначними рисами: наявністю великих обсягів зображень у різних спектральних діапазонах, широким впровадженням знімків із високою роздільною здатністю, можливістю застосування програмних комплексів для обробки цифрових зображень та геоінформаційних систем (ГІС) для аналізу даних їх інтерпретації. Сучасні МАКЗ виводять інформаційну базу морфоструктурних досліджень на якісно новий рівень.

В основу даної роботи покладені дані комплексної інтерпретації МАКЗ при морфоструктурних дослідженнях на Поділлі. Незважаючи на те, що структурно-геоморфологічні дослідження регіону розпочалися ще на початку ХХ століття, генезис деяких морфоструктур і досі викликає суперечки. Крім того, необхідність подальшого нарощування ресурсів нафти та газу за рахунок невеликих покладів змусило фахівців в останні роки повернутися до вивчення перспектив нафтогазоносності регіону і, зокрема, пошуків локальних структур та морфоструктур.

Запропонована методика досліджень передбачає використання МАКЗ повного масштабного ряду - від дрібномасштабних космічних знімків до аерофотознімків, дешифрування яких здійснювалося за допомогою двох принципово різних підходів - контрастно-аналогового (лінеаментний аналіз, структурно-текстурне районування) та геоіндикаційного (морфоструктурне дешифрування).

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація підготовлена під час навчання в аспірантурі географічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

Обраний напрям досліджень і тема роботи зумовили необхідність здійснення різнопланових досліджень, насамперед дешифрування великого об'єму зображень, а також польових морфоструктурних досліджень у різних частинах Поділля. Запропонована автором методика інтерпретації МАКЗ та практичні результати, дані про будову та генезис морфоструктур були використані при виконанні ряду науково-дослідних робіт. Більшість з них присвячена вивченню морфоструктур при прогнозуванні покладів нафти та газу:

1. “Дешифрування лінеаментів та складання карти розломно-блокової тектоніки у районі Корнин - Оженин (для встановлення шляхів міграції забруднених підземних вод)”, 1999 р. Тем. план УкрІнтек, субпідряд по договору № 12-2/99.

2. “Комплексне використання аерокосмічних та геолого-геофізичних даних для вивчення перспектив нафтогазоносності Тернопільської області”, 1997-2000 рр., № держ. реєстр. 0197U015976.

3. “Детальні дослідження нафтогазоперспективних ділянок”, 2000-2001 рр., додаткова угода № 05.00/д02 по договору № держ. реєстр. 0197U015976.

4. “Дослідження схилів Східно-Європейської платформи з метою виділення нафтогазоперспективних об'єктів за аерокосмічними, геодинамічними, сейсмолітологічними та наземними геохімічними та електрофізичними даними”, 2000 - 2001 рр., № держ. реєстрації 0101U001990. При виконанні другої та третьої робіт автор був відповідальним виконавцем.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є вдосконалення методики комплексної інтерпретації МАКЗ та морфоструктурних досліджень платформених регіонів на основі дистанційних даних та з використанням ГІС, адаптація існуючих методик дешифрування до сучасних високоінформативних даних аерокосмічного зондування. Регіоном, де здійснювалися морфоструктурні дослідження на основі МАКЗ, було Поділля. Поставлена мета обумовила необхідність вирішення наступних задач:

Визначення індикаторів, завдяки яким на МАКЗ при контрастно-аналоговому та геоіндикаційному дешифруванні виявляються морфоструктури різного типу на Поділлі взагалі та у різних його частинах зокрема.

Дослідження вираженості у формах та елементах рельєфу об'єктів, що проявляються на зображеннях континентального та регіонального рівня генералізації як аномалії зображувальних характеристик - лінеаментів, морфоструктур центрального типу, локальних “фототонових аномалій” тощо.

Встановлення геоморфологічних факторів, які зумовлюють на знімках особливості зображувальних характеристик - фототону, текстури та структури.

Вивчення просторових та генетичних співвідношень між морфоструктурами Поділля різного типу та рангу.

Встановлення морфоструктурних критеріїв прогнозу родовищ корисних копалин - у першу чергу газу та нафти, а також зруденіння в осадових товщах, мінеральних вод.

Об'єктом структурно-геоморфологічних досліджень на Поділлі є морфоструктури різного рангу та типу. Предметом досліджень - індикаційні ознаки морфоструктур на МАКЗ (у тому числі відмінності зображувальних характеристик та аномалії поля лінеаментів), які дозволяють встановлювати їхнє просторове положення та судити про особливості їхньої будови та походження.

В основу досліджень була покладена методика комплексної інтерпретації МАКЗ, яка передбачала поєднання морфоструктурного дешифрування МАКЗ різних рівнів генералізації, використання контрастно-аналогового прийому дешифрування (лінеаментний аналіз, структурно-текстурне районування), польові морфоструктурні дослідження та складання відповідних карт із всебічним застосуванням ГІС-технологій.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у тому, що:

При морфоструктурних дослідженнях на Поділлі була вперше застосована методика комплексної інтерпретації МАКЗ, в основу якої було покладено застосування переваг геоіндикаційного та контрастно-аналогового принципів дешифрування при вивченні морфоструктур різних типів. При цьому була оцінена інформативність зображень, отриманих у різних спектральних діапазонах та на декількох рівнях генералізації при встановленні регіональних та локальних морфоструктур.

Розроблена та апробована нова методика лінеаментного аналізу із автоматичною побудовою комплексу похідних карт лінеаментів на основі ГІС.

Створена морфоструктурна карта Поділля, на якій уперше як невід'ємні складові (один з типів площинних морфоструктур) показані морфоструктури центрального типу (МСЦТ), а також додатні та від'ємні локальні морфоструктури.

Доведена складна внутрішня будова морфоструктур регіону, пов'язаних із глибинними розломами, приуроченість до них локальних морфоструктур. Вказані геоморфологічні індикатори розломів різної морфокінематики та локальних додатних і від'ємних структур різного генезису.

Особливості взаємного розташування морфоструктур різних типів, вивчення умов їх формування, глибинності, відповідних геологічних структур дозволили розглядати регіональні та локальні морфоструктури Поділля як такі, що пов'язані не тільки просторово, а й генетично.

Практичне значення одержаних результатів. Методика, запропонована автором, в останні два роки була взята за основу при здійсненні досліджень з використанням дистанційних даних, спрямованих на прогнозування родовищ у Волино-Подільській газонафтоносній провінції. Автор був відповідальним виконавцем при здійсненні цих робіт.

Результати досліджень по прогнозуванню покладів вуглеводнів на Поділлі були покладені в основу рекомендацій, складених за висновками геологічних звітів. “Рекомендації щодо проведення детальних розвідувальних робіт на нафту і газ у Тернопільській області” (2001 р.) були оформлені як окремий документ з обгрунтуванням положення перспективних площ та передані у виробничі підрозділи Геологічної служби України.

Особистий внесок здобувача. В основу дисертації покладені матеріали власних досліджень автора - дані інтерпретації космічних знімків та дешифрування стереопар аерофотознімків, польових морфоструктурних досліджень, створення морфоструктурних карт та похідних карт лінеаментів на основі ГІС. У ході досліджень було віддешифровано понад 50 космічних знімків (роздільної здатності від 1 км до 8 - 10 м) та біля 100 аерфотознімків, були складені таблиці індикаторів лінійних, лінійно-площинних, площинних, регіональних та локальних морфоструктур різного генезису. Ці дані були покладені в основу створених карт. Протягом 1999 - 2001 років були проведені польові дослідження - оглядові у різних частинах досліджуваного регіону та детальні на трьох ключових ділянках. За матерілами останніх складені морфогенетичні карти із елементами геологічної структури масштабу 1 : 25.000, що дозволили забезпечити однозначність у морфоструктурній інтерпретації МАКЗ.

Автором розроблена та апробована нова методика створення похідних карт лінеаментів на основі ГІС, випробовані методики обробки цифрових знімків для встановлення морфоструктур, слабо активних на неотектонічному етапі, удосконалені легенди крупномасштабних морфоструктурних карт.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідалися на Міжнародних конференціях студентів та аспірантів “Ломоносов - 98 та - 99” (Москва, МГУ, 1998 та 1999 рр.); Всеукраїнській науковій конференції студентів та аспірантів “Географічні дослідження в Україні на межі тисячоліть” (Київ, 2000 р.); ІІІ Всеукраїнській нараді користувачів аерокосмічної інформації (Київ, 2000 р.); XXV Пленумі Геоморфологічної комісії РАН (Бєлгород, 2000 р.); Всеукраїнській конференції молодих вчених “Современные проблемы естествознания” (Сімферополь, 2001 р.); ІІІ Міжнародній конференції “Проблеми геоінформатики у комплексному використанні надр” (Дніпропетровськ, 2001 р.); Міжнародній конференції “Геологія горючих копалин України” (Львів, 2001 р.); Науково-практичному семінарі “Геомоніторинг - 2002” (Славсько, 2002 р.); Міжнародній конференції “Регіональні екологічні проблеми” (Київ, 2002 р.); Міжнародній конференції-виставці “Природні лікувальні ресурси України - геологічний потенціал оздоровлення нації” (Одеса, 2002 р.) тощо. Крім того, практичні аспекти роботи, зокрема перспективи нафтогазоносності Поділля, викладалися на наукових радах при захисті звітів по НДР (Київ, 2000 р.; Тернопіль, 2001 р.; Львів, 2002 р.).

Публікації. Результати досліджень автора за темою дисертації відображені у 17 публікаціях, серед них дві статті у наукових журналах, сім - у збірниках наукових праць, чотири - у збірниках матеріалів конференцій та симпозіумів, чотири - у збірниках тез.

Обсяг і структура роботи. Дисертація складається із вступу, п'ятьох розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Загальний обсяг роботи становить 233 сторінки, у т.ч. 167 сторінок тексту, 12 ілюстрацій, 11 таблиць, 9 графічних додатків (на 16 сторінках). Список використаних джерел включає 192 назви.

Основний зміст роботи

Перший розділ роботи присвячений теоретичним аспектам морфоструктурних досліджень на основі МАКЗ. Морфоструктурні дослідження є одним з основних напрямків теоретичної та прикладної, загальної та регіональної геоморфології. Завдяки широкому колу завдань, що вирішуються за їхньою допомогою, поняття “морфоструктура” та “морфоструктурні дослідження” у сучасній геоморфології трактуються неоднозначно.

Морфоструктурний метод як метод наукового пізнання спрямований на встановлення зв'язків між рельєфом, з одного боку, та геологічною структурою та тектонічними рухами (насамперед новітніми), з іншого. І геологічна структура, і тектонічні рухи часто мають складний, неоднозначний вплив на процеси морфогенезу. У рельєфі знаходять вираження і особливості літолого-петрографічного складу гірських порід, і форма залягання геологічних тіл, і тектонічні дислокації різного типу. Вплив новітніх рухів як фактору рельєфоутворення визначається часом та стадійністю їх прояву, їхнім напрямком та розмахом. Гносеологічне значення морфоструктурних досліджень полягає у тому, що вони дозволяють, вирішуючи “зворотну задачу”, на основі вивчення особливостей рельєфу судити про особливості геологічної структури, складу гірських порід та неотектонічних рухів.

Виходячи з цього, морфоструктуру можна визначити як геологічну структуру, виражену у рельєфі.

Значна частина розділу присвячена результатам структурно-геоморфологічних досліджень на Поділлі, здійснених впродовж ХХ століття. Зокрема, висвітлюються дані морфотектонічних досліджень В.Тессейра, В.Д.Ласкарьова, К.І.Геренчука, Т.О.Знаменської, неотектонічних реконструкцій, здійснених Ю.Полянським, А.Абанкур, Р.Р.Виржиківським, І.Д.Гофштейном, В.П.Палієнко, дані про вияв локальних структур у рельєфі В.Зиха, Й.М.Свинка, В.А.Веліканова, Г.Г.Грузмана, результати робіт ще багатьох вчених, варіанти морфоструктрного районування території Поділля.

У підрозділі 1.2 розглядаються різноманітні варіанти класифікації морфоструктур. У працях теоретичного та методичного спрямування вони об'єднуються у класи за такими ознаками, як розміри та морфологія, успадкованість та особливості розвитку на неотектонічному етапі, визначеність геологічними структурами певних типів тощо.

Структурно-геоморфологічні дослідження на Поділлі здійснювалися на основі дистанційних даних, які дозволяють визначати різноманітність зовнішніх ознак морфоструктур, тому за основу була взята класифікація морфоструктур за морфологією та розмірами. Типізація морфоструктур, прийнята у даній роботі, багато в чому ґрунтується на принципах морфологічної класифікації морфоструктур (В.М.Тімофєєв, С.Ю.Бортник, Ю.А.Сілецький, 1999). Вивчалися морфоструктури наступних типів: лінійні, лінійно-площинні та площинні. Морфологія морфоструктур визначена їхнім генезисом: лінійні морфоструктури зіставляються з розломами та тріщинами, лінійно-площинні - з розломними зонами, вузькими горстами та грабенами, лінійними складками, площинні - з блоками земної кори різної форми та розмірів, у тому числі ізометричної форми. Враховувалися також розміри, тобто ранг, порядок морфоструктур.

Окремий розділ присвячений особливостям виявлення морфоструктур різних типів на аеро- та космознімках, вивченню механізмів, завдяки яким дислокації товщ порід виявляються у рельєфі.

У другому розділі роботи - методика морфоструктурних досліджень на Поділлі на основі МАКЗ - характеризуються особливості МАКЗ, методика їх обробки та інтерпретації на сучасному етапі, який визначається наступними особливостями:

наявністю великих обсягів зображень, отриманих у різних діапазонах спектру електромагнітних випромінювань - видимому, ультрафіолетовому, інфрачервоному, радіо- та радіотепловому;

можливістю отримання космічною зйомкою зображень з високою роздільною здатністю, здатних конкурувати із аерофотознімками (АФЗ);

застосуванням здебільшого знімків у цифровому вигляді і можливістю комп'ютерних перетворень зображень, кількісного аналізу зображувальних характеристик, а також створення на їх основі цифрових карт за допомогою ГІС.

В основу досліджень морфоструктур Поділля була покладена методика комплексної інтерпретації МАКЗ. Ця методика передбачає використання переваг декількох методів: геоіндикаційного (морфоструктурне дешифрування МАКЗ, систематизація індикаторів морфоструктур) та контрастно-аналогового (лінеаментний аналіз, структурно-текстурне районування) - методів космічного землезнавства, а також морфоструктурного аналізу (встановлення взаємозв'язків між рельєфом та геологічною структурою, вивчення структурних форм рельєфу, польове морфоструктурне картування, морфоструктурне районування) - методу геоморфології як науки. Комплексна інтерпретація дистанційних даних забезпечила можливість вивчення співвідношень між рельєфом та геологічною структурою на різних рівнях. Використання дистанційних даних різних рівнів генералізації - регіонального, локального, детального - дозволило вивчати регіональні та локальні морфоструктури як просторово та генетично впорядковані.

Аерокосмічна основа, складена на територію досліджень, включала зображення, отримані фотографічною, радіолокаційною та сканерною зйомкою. Серед перших - стереопари АФЗ, які застосовувалися здебільшого при дослідженнях на ключових ділянках. Переважно ж використовувалися космічні знімки - зображення різного рівня генералізації (тобто масштабу і роздільної здатності): континентального (з супутників “NOAA”, “Січ-1”), регіонального (“Океан-О”, “Ресурс-01”) та локального (“Spot-3”, “Landsat-7”, “Ресурс-Ф”). При вивченні особливостей ерозійної мережі, морфології долин та поверхонь межиріч найкращі результати були отримані при використанні радіолокаційних знімків високої роздільної здатності, отриманих з апарату “ERS”.

Незважаючи на розвиток та широке впровадження методів формалізованої обробки та автоматичного дешифрування космічних знімків, морфоструктурний метод залишається провідним у вивченні співвідношень між геологічною структурою та рельєфом на основі МАКЗ. Будь-який об'єкт на поверхні Землі, що відображений на знімку, розпізнається дешифратором чи програмою за допомогою індикаторів. Індикатор морфоструктури - це відмінна риса рельєфу чи ландшафту, обумовлена геологічною структурою та (або) проявом тектонічних рухів. Уявляється доцільним виділити декілька типів морфоструктурних індикаторів:

Морфографічні індикатори - це відмінні планові чи просторові обриси форм рельєфу, форма, довжина, орієнтування яких визначаються проявом ендогенного фактору. Прикладами можуть бути крутий уступ вздовж піднятого крила скиду або дугоподібна форма річкової долини, яка оминає додатну локальну структуру.

Морфометричні індикатори виражають неоднорідності кількісних показників рельєфу, викликаних тектонічними рухами або літологічним фактором. До них належать абсолютна і відносна висота, показники вертикальної, горизонтальної, сумарної розчленованості тощо. Виявом додатної локальної структури на знімку може бути більша горизонтальна розчленованість рельєфу в її межах, або збільшення ерозійного врізу річки, яка її перетинає.

Динамічні індикатори являють собою виражені на знімку сліди активізації чи, навпаки, уповільнення геоморфологічних процесів, обумовлених проявом ендогенного фактору. Прикладом динамічних індикаторів може бути активізація гравітаційних процесів на периферії антиклінального підняття, інтенсивне меандрування річки при перетині нею синклінальної структури.

Отже, кожна морфоструктура виявляється на зображенні як сума геоморфологічних та ландшафтних індикаторів, що формують її образ.

Провідним методом прогнозування розривних порушень, структурних вузлів, а також структур осадового чохла (лінійних антикліналей, валів, флексур тощо), що генетично пов'язані із розломами, на основі МАКЗ є лінеаментний аналіз. На основі дрібномасштабних космічних знімків встановлювалося положення трансрегіональних лінеаментів; доведено, що вони пов'язані із регматичними розломами, які утворюють закономірно орієнтовані мережі (Т.А.Знаменская, И.И.Чебаненко, 1985; В.М.Перерва, 1999).

Поряд з цим велика увага була приділена вивченню лінеаментів довжиною 1 - 20 км, які виділялися за космічними знімками із великою роздільною здатністю. На всю територію Поділля була складена цифрова карта лінеаментів. Розташування лінеаментів на ній не дозволяє судити однозначно про положення лінійних морфоструктур: хоча деякі з них трасуються безпосередньо за цією картою, значна їх частина відразу не розпізнається, оскільки цьому заважає “шум” різноспрямованих лінеаментів. Тому на основі ГІС Arc View/Spatial Analyst 2.0 була створена серія похідних карт лінеаментів. Вони дозволяють перейти до аналізу неперервного (континуального) лінеаментного поля, яке відображає просторову неоднорідність тектонічної роздробленості земної кори, її тектонічно-напружений стан.

Лінійні морфоструктури на похідних картах інтерпретуються як лінійні аномалії лінеаментного поля або ланцюжки інтенсивних ізометричних аномалій. Останні відповідають структурним вузлам - ділянкам перетину різноспрямованих розломів; до них приурочені декотрі локальні морфоструктури, зокрема Завадівська, Коропецька, Закупненська. Ланцюжки локальних аномалії складної конфігурації відповідають зонам здвигів.

Третій розділ присвячений морфоструктурним дослідженням на ключових ділянках. Ключові ділянки - Монастирисько-Коропецька, Бережано-Козовська, Кременецько-Шумська - розташовані у різних частинах досліджуваного регіону. Ці дослідження були проведені на основі дешифрування космознімків великої роздільної здатності та стереопар АФЗ, а також польових морфоструктурних досліджень.

При польових дослідженнях віддешифровані об'єкти зображення співставляються з реально існуючими елементами та формами рельєфу, дислокаціями осадових верств, четвертинними відкладами тощо. У такий спосіб виявляються і перевіряються індикатори, які формують образи форм рельєфу чи морфоструктур на зображенні, а зображувальним характеристикам (фототону, кольору, структурі, текстурі тощо) надається певний зміст. До того ж, завдяки польовим спостереженням збирається інформація, яку неможливо отримати дистанційними методами - це дані про форму залягання та дислокації верств, літолого-фаціальний склад порід, відносні висоти геоморфологічних рівнів - рівнів заплави, надзаплавних терас, поверхонь вирівнювання. Матеріали польових досліджень та дешифрування МАКЗ високої роздільної здатності, дані буріння і геофізичних досліджень покладені в основу морфогенетичних карт з елементами геологічної структури, складених у масштабі 1 : 25.000.

Четвертий розділ роботи - просторово-генетичний аналіз морфоструктур Поділля - присвячений характеристиці морфоструктур Поділля різного генезису та розміру, особливостям їхнього відображення на зображеннях, отриманих аерокосмічною зйомкою.

Лінійні морфоструктури можна розглядати як виражені у рельєфі розломи та зони тріщинуватості, а лінійно-площинні морфоструктури - складно побудовані розломні зони та надрозломні дислокації осадового чохла. Образ розлому, за яким він розпізнається на зображенні, створюється сукупністю індикаторів, серед яких головне місце у закритих регіонах займають геоморфологічні. Цей образ визначається багатьма рисами розломів - морфокінематикою, глибиною закладення, протяжністю, неотектонічною активністю.

Систему розломів Поділля, яка є своєрідним тектонічним каркасом цієї території, складають планетарні зони дислокацій, розломи кристалічного фундаменту та чохла різного рангу, за типом - скиди, підкиди, здвиги, розломи без зміщення. Їхнє взаєморозташування визначається низкою тектонічних та тектонофізичних закономірностей, особливостями розвитку регіону на різних етапах геологічної історії (В.Н.Утробин, 1968; И.И.Чебаненко, 1985; Т.А.Знаменская, И.И.Чебаненко, 1985).

За даними морфоструктурного дешифрування МАКЗ (особливо регіонального рівня генералізації) та лінеаментного аналізу виділяються регіональні лінійні та лінійно-площинні морфоструктури діагональної системи. Вони генетично пов'язані із системою розломів доплатформеного закладення, регматичної природи. До них належать морфоструктури північно-східного напрямку - Гологоро-Кременецька, Бурштинсько-Лановецька (виділена вперше), Тетерівська, Городоцька та морфоструктури північно-західного напрямку - Подільська, Товтрова, Теребовлянська, Заставненська, Рава-Руська. У західній частині досліджуваного регіону лінійні морфоструктури зіставляються з дислокаціями стиснення. Незважаючи на те, що насувні структури погано прогнозуються за дистанційними даними, як це доводять Н.В.Межеловський (1989), W.D.Carter, L.Rowan (1980), вдалося виділити Поморянську, Перемишлянську та Рогатинську морфоструктури такого типу, використовуючи МАКЗ високої роздільної здатності - завдяки прояву в особливостях флювіальної та гравітаційної морфоскульптури підкидів, розвинутих по насувах.

Встановлені також регіональні морфоструктури ортогональної системи. Результати проведених досліджень свідчать, що вони мають інтерферентну будову. Кожна морфоструктура складається з декількох відрізків, які є похідними, опіряючими розривами від діагональних розломів. Ця закономірність вперше була встановлена І.Б.Вишняковим для Радехів-Рогатинської тектонічної зони (1978). Окрім неї меридіональним простяганням характеризуються Коропецька-Шибалинська, Бучацька, Повчано-Устечська, Рівненсько-Зарічанська лінійні морфоструктури. Інтерферентна будова властива також Острозькій, Олесько-Андрушівській, Хмельницько-Микулинецькій, Хотинській морфоструктурам широтного простягання; всі вони були активізовані в антропогені.

Вивчення особливостей регіональних лінійних та лінійно-площинних морфоструктр на основі детальних МАКЗ свідчить, що вони являють собою сполучення декількох ланок (складових, відрізків), які дещо відрізняються за простяганням. Подібні особливості є наслідком взаємного накладання систем розломів, які були активізовані в один етап, але на різних його стадіях. Механізм взаємного накладання систем розломів (“блокувань тектоносфери”) пояснюється у працях К.Ф.Тяпкіна (1982, 1998).

Площинні морфоструктури - це виражені у рельєфі блоки земної кори різного рангу та конфігурації. Виділення площинних морфоструктур Поділля здійснювалося на основі поєднання геоіндикаційного та контрастно-аналогового підходів, причому межі морфоструктур, виділених обома методами на ключових ділянках майже повністю збігаються.

В основу типізації площинних морфоструктур на основі МАКЗ покладений ланцюжок зображувальних характеристик фототон - структура - текстура - малюнок, де кожна наступна характеристика є більш інформативною, а отже характеризує більше особливостей рельєфу. За даними інтерпретації зображень регіонального та локального рівнів генералізації в оптичному та радіодіапазонах були виділені наступні типи структур, що відображають різноманітність взаємовідношень між об'єктами з різним фототоном, властивих морфоструктурам III - IV порядків - смугаста, мозаїчна, коміркова, плямиста, лінійна. Всередині ареалів із різною структурою зображення, за методикою, близькою до запропонованої А.І.Бурде і впровадженою Г.Р.Чупило, визначені ділянки із різною текстурою зображення (А.И.Бурдэ, 1990; Г.Р.Чупило, 2000). Вони відповідають морфоструктурам V порядку. Наприклад, у межах Подільської морфоструктури IV порядку, що їй притаманна мозаїчна структура, виділені Збаразька, Тернопільська, Шумська та Хмельницька морфоструктури V порядку, яким властиві, відповідно, концентрично-мозаїчна, гомогенно-мозаїчна, ареально-мозаїчна та смугасто-мозаїчна текстури. Дрібніші (локальні додатні та від'ємні морфоструктури) розрізняються за малюнком зображення.

Окремий підрозділ роботи присвячений одному з типів площинних морфоструктур - морфоструктурам центрального типу (МСЦТ). Проблема всебічного дослідження та картографування МСЦТ на сьогодні є актуальною, адже доведена їх істотна роль в організації геологічного субстрату та рельєфу, зокрема у працях Г.І.Худякова, Н.В.Скублової, І.К.Волчанської, Б.В.Єжова, В.Н.Брюханова та інших вчених. Кільцевим структурам Поділля присвячені роботи Т.О.Знаменської, В.Г.Сарнавського та М.О.Мороховського.

Космічні знімки є найбільш інформативними даними для виявлення та картографування морфоструктур цього типу, причому найбільш інформативними виявилися радіолокаційні знімки високої роздільної здатності. МСЦТ Поділля групуються у класи за розміром, які відображені як максимуми на гістограмах розподілу їх за морфометричними параметрами. Ізометричні морфоструктури різного рангу та генезису виділяються на знімках завдяки відповідним групам індикаторів, а також по-різному виражені у похованому рельєфі та у геофізичних полях. На досліджуваній території повністю чи частково розташовані Слуцько-Горинська, Південно-Подільська, Збаразька та Галицька мезоМСЦТ діаметром 75 - 130 км, Ізяславська, Меджибозька, Городоцька тектоногенно-магматичні та Борщівська, Почаївська, Шумська, Теофіпільська, Маківська, Буданівська та інші тектоногенні мініМСЦТ діаметром понад 15 - 20 км, а також ціла низка мікроМСЦТ, що, за винятком декількох, пов'язані із дислокаціями осадової товщі. Здійснено аналіз морфометричних параметрів МСЦТ. Майже всі вони належать до успадкованих. Виняток становлять Городоцька та Борщівська обернені морфоструктури.

Особлива увага приділялася вивченню локальних додатних та від'ємних морфоструктур.

Доведено, що блокові рухи вздовж розривів визначають утворення ланцюжків локальних структур, які приурочені до прирозломних валів, піднятих крил високоамплітудних флексур та інших дислокацій осадового чохла, які генетично пов'язані із крупними розломами (Л.Н.Розанов, 1981; И.И.Чебаненко, В.С.Готынян, Н.И.Жиловский, 1988). Дані морфоструктурних досліджень на Поділлі підтвердили ці висновки. Наприклад, на піднятому крилі Заставненського розлому розташовані Чернелицька, Коропецька, Задарівська та Залуквинська локальні морфоструктури. Інша група локальних морфоструктур розташована у центрі МСЦТ (Шумська, Городоцька, Олеська) або вздовж їхніх концентрів.

Локальні морфоструктури окремих типів виділяються за різним набором геоморфологічних індикаторів, тобто деякі з них є домінуючими (наприклад, ширина поясу меандрування річок, дугоподібні обриси ярів та балок по периферії, активізація зсувів, делювіального змиву і т.п.). Крім того їм відповідають характерні аномалії поля лінеаментів, які відрізняються за конфігурацією та інтенсивністю. Різний характер аномалій лінеаментних полів (поля щільності, частоти, тектонічної напруженості) зумовлений проявом локальних морфоструктур, подібний до того, як проявляються локальні структури на геофізичних картах.

Встановлено шість типів додатних морфоструктур: локальні морфоструктури прирозломних антикліналей та валів, морфоструктури прирозломних флексур, у зонах підкидо-насувів, у структурних вузлах, морфоструктури пов'язані із виступами докембрійського фундаменту та розташовані в центрі МСЦТ. Поряд із підняттями осадового чохла за дистанційними даними виділяються неотектонічно активні локальні западини. Встановлено, що локальні від'ємні морфоструктури належать до чотирьох генетичних типів.

П'ятий розділ роботи - розшуково-геоморфологічні дослідження на основі МАКЗ - включає аспекти застосування даних морфоструктурних досліджень при прогнозуванні та розшуках родовищ корисних копалин на Поділлі, розміщення яких визначається структурно-тектонічним фактором.

Дистанційні методи при прогнозуванні родовищ нафти та газу спрямовані на встановлення тектонічних структур нафтогазоносних провінцій, які зумовили утворення пасток вуглеводнів, впливали на умови міграції флюїдів, визначили низку колекторських та фільтраційних властивостей. Застосування крупномасштабних МАКЗ спрямоване безпосередньо на виявлення пасток, передусім структурного типу. Поєднання контрастно-аналогового та морфоструктурного методів інтерпретації МАКЗ дозволило здійснити такі дослідження на території Волино-Подільської газонафтоносної провінції. Регіональні лінійні та лінійно-площинні лінійні морфоструктури є об'єктами особливої уваги при прогнозуванні родовищ вуглеводнів на Поділлі. Як доводилося вище, локальні додатні морфоструктури генетично пов'язані із морфоструктурами даного типу, особливо з тими, що розділяють блоки із різним напрямком або амплітудою тектонічних рухів. Крім структуроконтролюючої ролі, розломи у нафтогазоносних областях визначають умови міграції вуглеводнів. Підвищені температури у зонах розломів сприяють міграції флюїдів у вільному та розчиненому стані.

Аналіз морфоструктурних передумов нафтогазоносності Подільського регіону та інших пошукових критеріїв (літолого-стратиграфічного, гідрогеохімічного тощо) дозволяє визначити у його межах наступні нафтогазоперспективні райони (починаючи з більш перспективних):

Бучацька площинна морфоструктура, де найперспективнішими об'єктами для постановки детальних робіт можна вважати Бучацьку, Бертницьку, Завадівську локальні морфоструктури;

східні фланги Белз-Милятинської та Хлівчано-Перемишлянської підкидо-насувних зон;

смуга вздовж Олесько-Андрушівської лінійної морфоструктури, де основну увагу варто зосередити на оконтуренні успадкованих структур нижньопалеозойського поверху;

прирозломні дислокації на межі Східно- та Західно-Європейської платформ, де розташовані Куропатницька, Литятинська, Лопатинська локальні морфоструктури.

Перспективи металоносності Поділля розглядаються не так високо, як, скажімо, сусідніх територій Подільського та Волинського мегаблоків Українського щита. Проте у смузі неглибокого залягання фундаменту виявлені численні рудопрояви. Рудопрояви у вузлах інтеграції розломів розташовані у різних частинах регіону. Серед них практичний інтерес становлять прояви целестину; значна їх частина тяжіє до Радехів-Рогатинської морфоструктури.

Значна частина проявів цинку, свинцю, флюориту пов'язана із Південно-Подільською МСЦТ. Вони локалізуються у структурних вузлах на західному її фланзі, зокрема Зарічанський та Кормильченський. Юрківецький та Кутківський рудопрояви розташовані у межах структурного вузла великих розмірів на перетині Південно-Подільської МСЦТ Товтровою морфоструктурою. Збаразька МСЦТ контролює положення двох рудопроявів свинцю. Перспективними районами для пошуків ендогенного зруденіння можна вважати структурні вузли та МСЦТ у зоні зчленування Подільської та Придніпровської морфоструктур, особливо якщо вони перетинають тіла інтрузій гранітоїдів.

Використанню даних морфоструктурних досліджень при розшуках мінеральних вод майже не приділяється уваги. Між тим відомо, що зони тектонічних порушень, особливо глибинні розломи, ділянки підвищеної тектонічної тріщинуватості відіграють значну роль у будові басейнів підземних вод. Родовища мінеральних вод та розсолів, термальних вод часто пов'язані із висхідними потоками по розломах.

Родовища вод типу “Нафтуся” займають однотипну морфоструктурну позицію. Збручанське родовище розташоване на перетині Товтрової та Тетерівської морфоструктур, Ново-Збручанське - на перетині Теребовлянської та Городоцької. Родовища та прояви хлоридно-гідрокарбонатних вод з аномальним вмістом фтору, бору, брому (Маків, Нефедівці, Вел. Левада) приурочені до МСЦТ невеликого діаметру, розташованих вздовж східного флангу Товтрової морфострукутри. Майже всі джерела сірководневих вод тяжіють до широтної Хмельницько-Микулинецької лінійної морфоструктури, яка була активізована у неоген-четвертинний час. Очевидно, що неогенові вапняки уздовж цієї зони є більш закарстованими. При подальших розвідувальних роботах необхідно зосередити увагу на дослідженні мініМСЦТ уздовж розломних зон, а також структурних вузлів у смузі виходів силурійських порід.

Висновки

Ранг морфоструктур та тип індикаторів, за якими вони виділяються на зображеннях, визначається рівнем генералізації останніх. Роль геоморфологічних індикаторів геологічних структур зростає із збільшенням масштабу та роздільної здатності знімку.

Комплексна методика, що полягає у поєднанні контрастно-аналогового та геоіндикаційного підходів до інтерпретації МАКЗ у декількох діапазонах спектру, дозволяє найбільш повно вивчати морфоструктури, оскільки на її основі можливо аналізувати різні за природою дані - спектральні характеристики об'єктів земної поверхні, аномалії теплового поля та ефекти, викликані особливостями відбиття радіохвиль. Це дозволяє вивчати не тільки морфоструктури, активні на неотектонічному етапі, але і виявляти глибинні структури, слабо виражені у сучасному рельєфі.

Формалізовані зображувальні характеристики зумовлені багато в чому особливостями рельєфу, а також інших компонентів ПТК. Фототон (колір) здебільшого визначається складом рельєфоутворюючих відкладів, а в більшості ж випадків - грунтово-рослинним покривом; структура - морфологічними особливостями рельєфу, будовою річкових долин та межиріч; текстура - розчленованістю рельєфу та активністю сучасних екзогенних процесів. На радіолокаційних знімках високої роздільної здатності структуру і текстуру формують в основному форми рельєфу, а фототон визначається розчленованістю поверхні, тому ці знімки виявилися особливо ефективними при вивченні рельєфу Поділля.

Морфологічні особливості морфоструктур, завдяки яким вони і виявляються при дистанційних дослідженнях, визначені їхньою внутрішньою будовою, глибинністю, успадкованістю та активністю на неотектонічному етапі.

На знімках різного типу відображаються передусім морфоструктури, активізовані чи утворені у неотектонічний етап. Однак, просторова організація морфоструктур Поділля є наслідком накладання структурних планів декількох структурних поверхів, наявністю як успадкованих, так і інверсійних та навішених утворень. У рельєфі даного регіону виявлені дислокації каледонського та герцинського структурних поверхів, у східній частині Поділля - особливості будови докембрійського фундаменту.

Морфоструктури одного типу, проте різного генезису, відображаються на МАКЗ завдяки різним індикаторам. Серед геоморфологічних індикаторів тектонічних структур можна виділити морфологічні, морфометричні та динамічні. Останні дозволяють виявляти морфоструктури, активні у четвертинний час.

Основні публікації за темою дисертації

Арістов М.В. Прогнозування розломів та структурних вузлів Поділля за даними інтерпретації космічних знімків різного рівня генералізації // Вісник Київського національного університету ім. Тараса Шевченка. Серія Географія. Вип. 47. - К., 2001. - С.28 - 30.

Арістов М.В. Інтерпретація МАКЗ при пошуках газу та нафти на Поділлі // Ученые записки Таврического национального университета. Серия “География”. Том 14 (52), №1. - Симферополь, 2001. - С.3 - 7.

Арістов М.В. Просторово-генетичний аналіз локальних морфоструктур Поділля (за даними інтерпретації МАКЗ) // Фізична географія та геоморфологія. Вип. 41. - Київ: Обрії, 2001. - С. 169 - 177.

Арістов М.В. Обрунтування східної межі Опільської морфоструктури // Фізична географія та геоморфологія. Вип. 43. - Київ: Обрії, 2002. - С. 72 - 77.

Арістов М.В. Застосування морфоструктурного методу при прогнозуванні родовищ ендогенної серії (у районах з різною геологічною будовою) // Геоморфологія в Україні: новітні завдання та напрямки. Зб. наук. праць. К.:1999. - С.127 - 134.

Арістов М.В. Похідні карти лінеаментів та їх інтерпретація // Україна та глобальні процеси: географічний вимір. - Том 4. - К: Обрії, 2001. - С.5 - 11.

Арістов М.В. Застосування цифрових космічних знімків при вивченні МСЦТ Поділля та їхній аналіз за допомогою ГІС // Сборник научных трудов Горной академии Украины. - №12, том 1. - Днепропетровск, 2001. - С.106 - 112.

Арістов М.В. Використання ГІС/ДЗЗ технологій при прогнозуванні родовищ нафти та газу // Проблемы и перспективы использования геоинформационных технологий в горном деле. Докл. междунар. научно-практич. конфер. - Днепропетровск, 2001. - С.72 - 77. (у співавторстві з В.С.Готиняном).

Арістов М.В. Геодинамічні дослідження Західного Поділля на основі інтерпретації космічних знімків за допомогою ГІС // Матеріали наук.-технічн. симпоз. “Геомоніторинг - 2002”. - Львів, 2002. - С. 7 - 9. (у співавторстві з В.С.Готиняном, В.М.Кітурою).

Арістов М.В. Аспекти використання даних космічних зйомок у тепловому діапазоні при географічних дослідженнях на Поділлі // Регіональні екологічні проблеми. Збірн. наук. праць. - Київ: Обрії, 2002. - С. 97 - 100.

Арістов М.В. Створення похідних карт лінеаментів на основі ГІС та їх інтерпретація при прогнозуванні геологічних структур // Регіональні екологічні проблеми. Збірн. наук. праць. - Київ: Обрії, 2002. - С. 337 - 339.

Анотація

Арістов М.В. Індикаційний просторово-генетичний аналіз морфоструктур Поділля (на основі матеріалів аерокосмічного зондування). - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук за спеціальністю 11.00.04 - геоморфологія та палеогеографія. - Інститут географії НАН України, Київ, 2003.

Дисертація присвячена вивченню морфоструктур Поділля на основі дистанційних даних. В основу роботи покладена методика комплексної інтерпретації матеріалів аерокосмічного зондування, яка дозволяє використовувати переваги геоіндикаційного та контрастно-аналогового підходів. Дослідження включали морфоструктурне дешифрування знімків різного рівня генералізації, лінеаментний аналіз, дослідження індикаторів морфоструктур та відповідних ним геологічних структур на ключових ділянках.

Вивчалися особливості лінійних, лінійно-площинних та площинних морфоструктур Поділля. Серед останніх особлива увага приділялася морфоструктурам центрального типу. Було встановлено, що морфологічні особливості морфоструктур обумовлені їхньої внутрішньою будовою, генезисом, глибинністю та успадкованістю на неотектонічному етапі. Доводиться, що регіональні та локальні морфоструктури Поділля взаємопов'язані просторово і генетично.

Досліджено морфоструктурні передумови нафтогазоносності західної частини Поділля, перспективи пошуку інших корисних копалин дистанційними методами.

Ключові слова: морфоструктура, космічний знімок, аерофотознімок, рівень генералізації, індикатори морфоструктур, лінеамент.

Аннотация

Аристов М.В. Индикационный пространственно-генетический анализ морфоструктур Подолья (на основе материалов аэрокосмического зондирования). - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук по специальности 11.00.04 - геоморфология и палеогеография. - Институт географии НАН Украины, Киев, 2003.

Диссертация посвящена изучению морфоструктур Подолья на основе дистанционных данных. В основу работы положена методика комплексной интерпретации материалов аэрокосмического зондирования (МАКЗ), благодаря чему используются преимущества геоиндикационного и контрастно-аналогового подходов. Исследования включали морфоструктурное дешифрирование снимков разного уровня генерализации, линеаментный анализ, исследование индикаторов морфоструктур и соответствующих им геологических структур на ключевых участках.

Любой объект на поверхности Земли, который отображен на снимке, распознается дешифратором или программой с помощью индикаторов. Индикатор морфоструктуры - это отличительная особенность рельефа или ландшафта, обусловленная геологической структурой и (или) проявлением тектонических движений. В работе рассмотрены морфологические, морфометрические и динамические индикаторы морфоструктур Подолья.

Линейные морфоструктуры можно рассматривать как выраженные в рельефе разломы и зоны трещиноватости, а линейно-площадные - как сложно построенные разломные зоны и надразломные дислокации осадочного чехла. При изучении разломов по дистанционным данным использовалась методика сопряженного геоиндикационного и линеаментного анализа. На основе ГИС была создана серия производных карт линеаментов. Они позволили перейти к анализу континуального линеаментного поля, которое отображает пространственную неоднородность тектонической раздробленности земной коры. С другой стороны, образ разлома, благодаря которому он распознается на снимке, создается совокупностью индикаторов, среди которых главное место в закрытых регионах принадлежит геоморфологическим. Изучение особенностей строения морфоструктур данного типа на основе МАКЗ с высокой разрешающей способностью показало, что они состоят из нескольких звеньев (локальных линеаментов), отличающихся по направлению. Это следствие взаимного наложения систем разломов, которые были активизированы в один этап, но на разных его стадиях.

Площадные морфоструктуры - это выраженные в рельефе блоки земной коры разного ранга и конфигурации. В основу типизации площадных морфоструктур на основе МАКЗ положена цепочка формализованных характеристик изображения фототон - структура - текстура - рисунок, где каждая следующая характеристика является более информативной, а значит, характеризует больше особенностей рельефа. Морфоструктурам III - IV порядка (Подольской, Приднестровской, Опольской, Заднестровско-Покутской, соседним Расточской и Малополесской) присуща разная структура изображения, а площадным морфоструктурам V порядка - разная текстура. Особое внимание уделялось изучению площадных морфоструктур изометрической конфигурации - морфоструктур центрального типа (МСЦТ). С помощью ГИС были проанализированы их морфометрические параметры. На исследуемой территории выявлены Случско-Горыньская, Збаражская, Южно-Подольская и Галицкая мезоМСЦТ, четыре тектоногенно-магматические и более десяти тектоногенных миниМСЦТ, а также значительное количество микроМСЦТ, связанных с дислокациями осадочного чехла.

Был сделан вывод, что морфологические особенности морфоструктур, благодаря которым они и выявляются при дистанционных исследованиях, определены их внутренним строением, глубинностью, унаследованностью и активностью на неотектоничном этапе. Морфоструктуры одного типа, но различного генезиса отображаются на МАКЗ благодаря разным индикаторам. Локальные и региональные морфоструктуры Подолья взаимосвязаны пространственно и генетически. Образование или активизация разломов, кольцевых структур обуславливают дислокации соответствующих структурных этажей, благодаря чему образуются локальные морфоструктуры.

Локальные морфоструктуры (положительные и отрицательные), имеющие различное внутреннее строение, распознаются на снимках благодаря комплексу индикаторов. Причем, последние часто указывают на особенности строения и генезиса локальных морфоструктур.

Рассмотрены морфоструктурные критерии прогнозирования месторождений нефти и газа (в западной части региона). Значительное внимание при этом уделялось как изучению крупных морфоструктур, так и неотектонически активных локальных поднятий. На основе комплекса критериев были оконтурены перспективные площади, в их пределах выделены наиболее перспективные структуры. Изучены и типичные морфоструктурные позиции проявлений минеральных вод, рудопроявлений.

Ключевые слова: морфоструктура, космический снимок, аэрофотоснимок, уровень генерализации, индикаторы морфоструктур, линеамент.

Summary

Aristov M.V. Indicator spatial-genetic analysis of morphostructures in Podillya (using the aerospace remote sensing data). - Manuscript.

The dissertation on competition for scientific degree of the candidate of geographic sciences on the speciality 11.00.04 - geomorphology and paleogeography. - Institute of Geography National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, 2003.

The dissertation is devoted to analysis of morphostructures in Podillya using the remote sensing data. The method of complex interpretation of remote sensing data has taken as a principle of investigations, therefore advantages of the geoindicator and contrast-analogue approaches were used. The studies included the morphostructural interpretation of images of a different generalisation levels, the lineament analysis, the studies of detecting instruments of morphostructures and applicable geologic structures on key leases.

The features of linear, linear - area and area morphostructures Podillya were studied. Among last the special attention was given to morphostructures of a central type. The morphological features of morphostructures have been revealed to be conditioned by their internal structure, genesis, depth and inheritance on the neotectonic stage. The regional and local morphostructures of Podillya have been demonstrated to be interdependent spatially and generically.

The morphostructural preconditions of oil- and gas-bearing was studied as well as prospecting of other mineral deposits by means of remote sensing methods.

Key words: morphostructure, space image, aerial image, generalisation level, detecting instruments of morphostructures, lineament.

Размещено на Allbest.ru