Особенности строения планетарной линеаментной сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

УДК 551.4:551.243.8(100)

особенности строения планетарной линеаментной сети

25.00.25 - Геоморфология и эволюционная география

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

АНОХИН Владимир Михайлович

Санкт-Петербург

2011

Работа выполнена в отделе Геологического картирования

ФГУП ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга

Официальные оппоненты: Доктор географических наук, профессор

Андрей Александрович Лукашов

Доктор геолого-минералогических наук, профессор

Александр Николаевич Павлов

Доктор географических наук

Елена Викторовна Жулева

Ведущая организация: Институт Географии РАН

Защита диссертации состоится «…» ________ 2011 года в ___ часов на заседании Совета Д 212.199.26 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Российском государственном педагогическом университете им. А.И. Герцена по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, д. 48, корп. 12, ауд. 21

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена

Автореферат разослан «___» _________2011 г.

Ученый секретарь Совета И.П. МАХОВА

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований.

Актуальность данной работы определяется необходимостью выявления общих законов ориентации линейных объектов земной коры для дальнейшего расширения знаний о Земле. Установление соотношения в ориентациях различных типов линейных стрктур, выявление общепланетной линеаментной сети показывает ее роль как одного из важных факторов разломообразования как на общепланетном, так и на региональном уровнях.

Выявление планетарной сети линеаментов на различных масштабных уровнях позволит отделить разрывные нарушения, образованные вследствие региональных причин, от разрывов, образованных глобальными причинами, что важно для понимания тектоники региона в целом. Выделение и визуализация регулярной составляющей линеаментной сети в масштабах планеты дает новый наглядный материал для дальнейших геотектонических построений.

Установление существенно ротационных причин образования планетарной линеаментной сети приводит к признанию существенности вклада ротационных и подобных им общепланетных сил в строении Земли. Факторный анализ полученных данных дает ключ к пониманию генетических закономерностей распространения линеаментов и разломов в земной коре, что, в свою очередь, подводит к лучшему пониманию процессов, происходящих в коре.

Введение понятия стресс-сети позволяет объединить разнородные линейные объекты в единую систему, что в перспективе может облегчить понимание закономерностей распространения линейных структур. Получение характеристик глобальной стресс-сети позволит определять районы, которые, не считаясь в настоящее время сейсмоопасными, тем не менее, являются таковыми: в них наиболее вероятна тектоническая деятельность, вулканизм, землетрясения, разломообразование и пр.

Обнаруженные закономерности планового расположения линеаментов и разломов приведет к определению новых районов, перспективных на различные полезные ископаемые. Выявление планового расположения линейных зон повышенной проницаемости поможет уточнить геоэкологическую ситуацию в тех или иных регионах.

Объект исследований - крупные линейные формы рельефа, разрывные нарушения суши, морского и океанического дна в различных регионах и в целом по Земле.

Предмет исследования - закономерности плановой направленности линейных форм рельефа, разрывных нарушений суши, морского и океанического дна в различных регионах и в целом по Земле, определяющие особенности строения планетарной линеаментной сети.

Цель работы - обосновать существование на поверхности Земли общепланетной сети линеаментов с едиными характеристиками направленности, выявить основные особенности ее строения, выявить ее проявление в структурном плане различных материков и океанов, а также отдельных регионов.

Поставленную цель предполагалось достигнуть выполнением следующих основных задач:

- изучение характеристик планового расположения линеаментов и разломов в различных регионах мира;

- анализ закономерностей сетей линеаментов и разломов в регионах, выявление их общности как составных частей линеаментной сети Земли;

- изучение характеристик планового расположения линеаментов и разломов в целом по Земле, в т.ч. отдельно по материкам и океанам;

- оценка глубинности и возраста общепланетной линеаментно-дизъюнктивной сети

- оценка проявлений планетарной линеаментной сети на различных масштабных уровнях;

- идентификация причин, породивших регулярную составляющую линеаментной сети, в т.ч. с использованием статистической обработки.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. На поверхности Земли, включая дно океанов, существует регулярная сеть линейных форм рельефа - планетарная линеаментная сеть - с постоянными характеристиками направленности, не зависящими от типа, возраста, географического положения составляющих ее элементов. Эта сеть имеет четыре главные системы линейных структур с направлениями: меридиональное (0-10), широтное (80-90), северо-восточное (45), юго-восточное (135).

2. Количество диагональных систем планетарной сети линеаментов по результатам данного исследования равно двум. Эти системы, имея направленности главных осей 45 и 135, с изменением географической широты колеблются около этих осей по синусоидальному закону в пределах 30.

3. Планетарная линеаментная сеть пространственно связана с регулярной системой тектонических разрывных нарушений общепланетного масштаба, имеющей четыре главные системы той же направленности.

4. Планетарная линеаментная сеть проявляется на различных иерархических уровнях: планетарном (линейные структуры 1-2-го порядков), уровне мегаформ (линейные структуры 3-6-го порядков), уровне макроформ (линейные структуры 7-10-го порядков), существенно влияя на рисунок структурного плана всех континентов и океанов, а также ряда регионов в их составе.

5. В основе планетарных сетей линеаментов и разломов лежит глубинная долгоживущая сеть напряженных зон - стресс-сеть, образованная комплексом космодинамических сил, существенной составляющей которого являются ротационные силы.

6. Методика работы с картографическими материалами, включающая раздельные измерения азимутов различных типов линейных форм рельефа и разломов в пределах широтных поясов по 2, в пределах различных континентов и океанов, позволяет выявить динамику изменений направленности главных систем линеаментной сети, направленность и природу породивших ее напряжений.

Научная новизна.

· Впервые обобщены закономерности ориентации линеаментов как по суше, так и по океанам Земли, т.е. по всей твердой поверхности планеты.

· Впервые выявлено единство закономерностей направленности для различных линейных форм рельефа, разломов, линеаментов.

· Впервые существование планетарной сети линеаментов обосновано обширным фактическим материалом, полученным по единой методике для всей поверхности Земли.

· Впервые проявления линеаментной сети изучались на разных масштабных уровнях, в т. ч. в ряде регионов, ранее не изучавшихся в данном плане.

· Впервые проведена ранговая классификация масштабных уровней проявления планетарной линеаментной сети.

· Впервые сделаны новые выводы о единстве сетей линеаментов и разломов в масштабе планеты, существовании в коре долгоживущей глубинной стресс-сети, и другие.

Теоретическая значимость исследования заключается в построении концепции планетарной линеаментной сети для всей поверхности Земли, включая дно океанов, на основании однородного фактичекого материала. Эта концепция обоснована следующими установленными фактами:

- распространением закономерностей направленности линеаментов вдоль 4-х главных направлений (ортогональное (0-10 - 80-90) и два диагональных (30-60 и 120-150) главные системы направлений как на площади суши, так и на площади дна океанов);

- единством закономерностей направленности различных типов линейных форм рельефа (речных долин, горных хребтов, береговой линии, бровки континентального склона, подводных долин и валов, и др.;

- пространственной связью существующих на поверхности Земли регулярных сетей линейных форм рельефа с сетями разрывных нарушений, объединенных с ними в единую линеаментную сеть;

- принципиальной независимостью планового положения линеаментной сети от типа и географического положения составляющих ее элементов, а также от типа коры в районе распространения этих элементов.

В работе решена проблема количества и динамики направленности диагональных систем планетарной сети: установлено, что существует только две главные диагональные системы глобальной линеаментно-дизъюнктивной сети: СВ-ЮЗ и СЗ-ЮВ, ось которых испытывают колебания по синусоидальному закону при поступательной смене широты.

Обосновано положение о том, что глобальная линеаментная сеть имеет в своей основе линейную сеть напряженных зон - стресс-сеть.

Обосновано положение о том, что причиной образования общепланетной стресс-сети и ее видимого выражения - линеаментной сети - являются взаимно перпендикулярные пары напряжений переменного знака широтно-меридиональных и СВ-ЮВ направлений, вызванных в существенной степени комплексом космодинамических сил, включающим ротационные, а также вероятно пульсационные и приливные силы с преобладанием ротационного фактора.

Рассмотрены возможности прямой взаимосвязи распространения эндогенных месторождений полезных ископаемых с системами планетарной линеаментной сети.

Изучены возможности прямой взаимосвязи распространения сейсмоопасных и геоактивных зон с системами планетарной линеаментной сети.

Заложены теоретические и методологические основы проведения исследований элементов структурных сетей различных масштабных уровней, их связей с распространением полезных ископаемых, сейсмоопасных и геоактивных зон.

Практическая значимость.

Основные выводы диссертации могут быть использованы для:

- создания методик изучения структурных (линеаментных) сетей любого региона планеты на любом масштабном уровне,

- совершенствования методик геолого-геоморфологического картирования,

- совершенствования методик выделения районов, перспективных на различные полезные ископаемые,

- дополнения методик определения сейсмоопасных и геоактивных зон.

Внедрение результатов исследования. Результаты, выводы, методические приемы работы использовались при интерпретации материалов полевых геолого-геоморфологических работ ВСЕГЕИ - на по-ове Таймыр, на акваториях Балтийского, Баренцева морей, озер Ладожского и Ильмень; морских геолого-геофизических работ ВНИИОкеангеология на акваториях морей Баренцева, Карского, Лаптевых, Чукотского, Японского; океанских геологических работ ГНЦ Южморгеология в Тихом океане. Ряд выводов и методических приемов использован при решении проблемы ВГКШ (Внешней границы континентального шельфа России). Выводы и методические приемы работы использовались при составлении листов Государственной геологической карты м-ба 1:200 000 (Ильменский объект), Государственной геологической карты м-ба 1:1 000 000 К-52, 53 (Японское море), где автор был ответственным исполнителем (в первом случае - по акватории озера Ильмень).

Методика и результаты работы использованы при выполнении исследований по гранту РФФИ № 09-05-00426-а, и по гранту Европейской комиссии №230826 (проект CRODINAS).

Личный вклад автора. Идея и постановка проблемы принадлежат лично автору. Автор принимал непосредственное личное участие в сборе фактического материала в процессе морских полевых работ в Тихом океане (провинция Кларион-Клиппертон, Магеллановы горы), в Северном Ледовитом океане, в Балтийском, Баренцевом и Чукотском морях, в море Лаптевых, в озере Ильмень, на архипелаге Новая Земля. Автор лично обработал фактический материал по всем вышеперечисленным регионам в соответствии с разработанной собственной методикой. Автор лично, (на первом этапе - в сотрудничестве с учеными и студентами СПГГИ(ТУ) производил массовые замеры азимутов линейных структур, построение всех роз-диаграмм, математическую обработку и интерпретацию результатов (последнее - частично в сотрудничестве с учеными ВНИИОкеангеология). Все выводы работы сделаны автором лично.

Научная апробация работы Основные результаты и отдельные положения диссертации докладывались автором на нескольких российских и международных конференциях и совещаниях, таких, как Тектоническое совещание (2003), Международные Школы по Морской Геологии (1999, 2001, 2003), «300 лет горно-геологической отрасли России» (1999), «Новые идеи в науках о Земле» (2003), «Проблемы геологии и географии Сибири» (2003), «Фундаментальные проблемы естествознания и техники» (2002), «Проблема корреляции плейстоценовых событий на Русском Севере» (2006). «Экология и развитие Северо-Запада России» (2001), The Sixth Marine Geological Conference (2000), IAMG Annual Conference, Portsmout (2003), 32nd IGC Florence (2004) и др. Кроме того, результаты и положения диссертации докладывались на секциях Русского Географического общества, а также перед специалистами ИФЗ РАН, ИЗК СО РАН, ИТиГ ДВО РАН, ТОИ ДВО РАН, ВСЕГЕИ, ВНИИОкеангеология, СПГГИ(ТУ), ГНЦ “Южморгеология”, ААНИИ, Горно-геологического Бюро Филиппин.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6-ти глав и заключения общим объемом 305 стр., 98 рис., 3 табл., списка литературы из 271 наименования.

II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

планетарный линеаментный сеть разлом

Главы посвящены истории вопроса (I), методике исследования (II), региональным сетям линейных структур (III), выявлению закономерностей общепланетных сетей линейных структур (IV), обоснованию понятия стресс-сети как основы общепланетной сети линеаментов (V), возможным направлениям практического применения выводов диссертации (VI).

Во Введении обоснована актуальность темы диссертации, указаны цель, задачи, научная новизна, теоретическая и практическая ценность работы, основные защищаемые положения.

В Главе I «История исследований и современное состояние проблемы» рассматривается история работ по данной тематике.

Одной из первых попыток выявить геометрические закономерности расположения линейных элементов рельефа - в данном случае горных цепей - были работы Л. Буха и Эли де Бомона в первой половине XIX века.

Далее до конца XIX века проблемы изучения структурных сетей так или иначе касались У. Хопкинс, Д. Филлипс, А.П. Карпинский и др. Были выделены многие новые крупные линейные геоморфологические объекты, и их субпараллельные совокупности, в качестве причин их образования назывались тангенциальные усилия в земной коре.

В начале XX века У. Хоббсом были заложены основы современных представлений о систематичных линеаментных и разломных сетях. В своих работах 1901 - 1911 гг. этот исследователь сформулировал многие главные положения современной концепции регмагенеза, в частности, понятия линеамента и планетарной трещиноватости, направленность главных систем трещин Европы по четырем направлениям: С-Ю, В-З, СВ-ЮЗ, СЗ-ЮВ, и др. Идеи Хоббса получили развитие в работах И.И. Седерхольма (1911), А.П. Карпинского (1919) и многих других.

40-е годы отмечены работами Р. Зондера, Дж. Умбгрове, Г. Штилле. Были сформулированы понятия «регмагенез» и «регматическая решетка», «планетарная трещиноватость», выделены три главных тектонических направления для различных континентов: субширотное В-направление и два диагональных D-направления («В-тектоника» и «D-тектоника»).

Из работ 50-х годов следует отметить работы Е.Н. Пермякова, Н. Бутакова, П. Бланше, Дж.Д. Муди и М. Хилла, Г.Н. Каттерфельда. Были выделены 3 типа трещиноватости: локальная, региональная и планетарная; выделялись все новые «главные» системы линеаментов (обычно диагональные); продолжилось изучение ротационных сил как возможной причины образования планетарной трещиноватости; сопоставлялись структурные сети различных планет.

В 60-е годы XX в. с началом применения космических методов исследования Земли количество работ по планетарной трещиноватости резко возросло.

В 1962 г. Г.Н. Каттерфельд развил идеи ротационной гипотезы, связав с ротационными силами не только возникновение регматической сети, но и многие другие характерные черты глобального рельефа Земли.

В 1963 году А.В. Долицкий и В.И. Кийко обосновывают физическую модель поля ротационных напряжений, где площадки максимальной интенсивности поля имеют 4 главные направления: субмеридиональное, субширотное, 2 диагональных.

В том же 1963 году И.И. Чебаненко на основании существовавшей на тот момент информации по разломной тектонике Земли провел анализ закономерностей ориентировки и строения линеаментов, их тектонического значения в структуре земной коры.

Массовые измерения направленности линеаментов рельефа по мелкомасштабным картам провел в 60-е годы П.С. Воронов (1968) в соавторстве с С.С. Незаметдиновой. Построенная в результате теоретическая роза-диаграмма линейных структур для всей суши Земли отражает симметричность сети этих структур относительно оси вращения планеты, а также наличие четырех диагональных систем.

В 60-е - 70-е годы ряд ученых продолжали исследования планетарной трещиноватости, из работ этого периода следует отметить работы П.С. Воронова, И.И. Чебаненко, К.Ф. Тяпкина, С.С. Шульца (старшего), А.Н. Ласточкина.

В 1972 г. Ю.Г. Симонов в книге «Региональный геоморфологический анализ» дает развернутое описание истории, состояния, перспектив развития геоморфологии как науки, а также методологических основ и методов геоморфологического анализа. В работе обосновываются понятийно-терминологическая база концепции геоморфологического анализа, принципы выделения, сопоставления и измерения, классификация геоморфологических объектов. В этой классификации изучаемые в представляемой работе линейные структуры ближе всего соответствуют понятию «тектолитоморфоструктура».

С.С. Шульц вместе с рядом единомышленников (Г.В. Чарушин, Т.В. Николаева, Р.И. Баева, З.А. Сваричевская и др.) в 60-е - 70-е годы занимаются исследованиями планетарных трещин; на основании результатов многочисленных исследований ими провозглашаются и развиваются основные положения концепции планетарной трещиноватости. Выделены четыре главных осредненных равнозначных направления систем планетарной трещиноватости: 45, 315, 0 и 270.

Начиная с 70-х годов исследованиями распространения линеаментов занимается А.Н. Ласточкин, пришедший к заключению о наличии шести главных систем линеаментов на поверхности Земли, в чем его выводы согласуются с данными П.С. Воронова. А.Н. Ласточкин разделяет линеаментные системы по масштабным уровням на глобальные, региональные и местные.

В 1983 г. выходит книга «Космическая информация в геологии», в которой коллективом авторов приводятся многочисленные структурные построения в различных регионах мира на основе данных космического фотографирования.

В 1985-86 гг. в работах Я.Г. Каца, А.И. Полетаева, Э.Ф. Румянцева помимо описания региональных линеаментных сетей было высказано предположение о том, что линеаменты являются природными индикаторами линий делимости земной коры.

В 1988 г. выходит книга О.К. Леонтьева и Г.И. Рычагова «Общая геоморфология», в которой представлены основы современной геоморфологической науки, определены основные геоморфологические термины, дана систематика форм рельефа (изучаемые в данной работе линейные элементы рельефа в основном соответствуют макроформам из этой систематики).

А.Н. Ласточкин в 1991 г. обосновывает морфодинамическую концепцию общей геоморфологии, в которой помимо солидной философской и терминологической базы составлена систематика элементов земной поверхности, описываемого характерными точками, структурными линиями и элементарными поверхностями. Фактически, здесь сделана довольно удачная попытка свести все многообразие форм рельефа земной поверхности к конечному набору геометрических элементов - шаг к математизации геоморфологии. В принципе исследуемые в представляемой работе линейные формы рельефа в какой-то мере сопоставимы с введенным А.Н. Ласточкиным понятием структурных линий.

В 90-е годы публикуют результаты своих исследований по данной тематике И.И. Чебаненко, М.Л. Копп, В.С. Рождественский, П.С. Воронов, А.И. Полетаев, В.П. Пронин, Д.В. Лопатин, Л.М. Расцветаев, А.А. Лукашов и многие другие. В их работах помимо региональных построений имеются и идеи глобального уровня (например, введенное П.С. Вороновым понятие о геофлюкции - тенденции «стекания» корового вещества к экватору под действием центробежных сил.

В 90-годы в научный оборот были введены обширные данные спутниковой альтиметрии - гравиметрические данные высокой точности, получаемые с орбитальных аппаратов и позволяющие увидеть «гравиметрическую» поверхность дна океанов с высоким разрешением. Методика геоморфологического анализа дна океанов обогатилась приемами обработки этих данных. Среди работ, в которых приводятся результаты обработки данных спутниковой альтиметрии, можно упомянуть работы Спитзака и Де Метса.

В 1997 году В.Л. Сывороткин предлагает концепцию мировой системы меридионально ориентированных тектонических линейных структур глобального ранга, основу которых составляют рифты. Данная концепция хорошо сопоставляется с некоторыми положениями представляемой диссертации, в частности, с положением о существенном совпадении наиболее крупных линий планетарной системы линеаментов с мировой системой рифтов.

Богатый материал для сопоставления структурных планов Земли и других планет содержит книга Г.Н. Каттерфельда 2000 года издания, в которой представлены многочисленные фотоиллюстрации различных районов Земли и планет. Количественные сведения о направленности линейных структур сведены в довольно многочисленные розы-диаграммы, что существенно облегчает их сопоставление.

Е.П. Дубинин и С.А. Ушаков в 2001 г. выпускают монографию «Океанический рифтогенез», в которой на основании обобщения и анализа обширной геолого-геофизической информации, в том числе данных спутниковой альтиметрии проведена типизация и сравнительный анализ главных морфоструктур дна и глубинного строения рифтовых зон срединно-океанических хребтов. Рассмотрена и обоснована иерархическая система сегментации рифтовых зон.

В 2002 г. выходит книга А.Н. Ласточкина «Системно-морфологическое основание наук о Земле», в которой делается попытка интеграции всех наук о Земле на едином системно-морфологическом основании географии и геологии. В работе предлагаются принципы и методики создания общей теории геосистем, описывающей единым языком все природные явления на Земле.

В 2003-2006 гг. среди авторов, опубликовавших результаты близких по тематике исследований, следует отметить Б.И. Васильева, Д. Чоя, И.В. Мишкиной, И.А. Одесского, В.П. Филатьева, А.В. Долицкого, Ю.Н. Авсюка, Е.Г. Мирлина, А.Н. Ласточкина.

В последнее время заметно нарастание интереса специалистов как в России, так и за рубежом, к идее планетарных линейных сетей. Об этом свидетельствует ряд докладов на научных конференциях последних лет.

Таким образом, можно констатировать, что в настоящее время по поставленной проблеме накоплен не только достаточно представительный фактический материал, но и создана серьезная концептуальная база. Однако многие основные вопросы существования, строения и происхождения глобальной сети линейных структур на Земле остаются открытыми.

В частности, по данной тематике отсутствует общепринятая терминологическая база. Например, термин «линеамент» трактуется многими учеными по-разному, от чисто морфологического его понимания (Хоббс), до чисто глубинно-тектнического (Хаин).

В настоящей работе под линеаментами понимаются линейные структуры земной коры, выражающиеся в линейных формах рельефа поверхности суши или морского дна, линейных геологических формах, линейных аномалиях физических полей Земли и имеющие прямую или косвенную связь с разрывными нарушениями и зонами повышенной проницаемости в земной коре.

Помимо терминологических неувязок, в современном состоянии изучения глобальных структурных сетей имеются и другие проблемы, примеры которых приведены ниже.

Многие обобщения в масштабе планеты сделаны на основе чисто региональных исследований, как это видно из предыдущей главы.

Далеко не всегда к исследованиям привлекаются формализованные методики, позволяющие оценить объективные закономерности строения структурных сетей.

Слабо применяются методы статистической обработки данных.

Мало используются методы компьютерной обработки.

Слабо применяются различные методики наглядной визуализации. Здесь надо отметить, что относительно слабое использование для изучения разломно-линеаментных сетей такого эффективного и наглядного инструмента, как розы-диаграммы, вполне объяснимо высокой трудоемкостью построения последних без использования компьютерных средств.

Практически нет глобальных обобщений, включающих линейные структуры как суши, так и океанов.

Не применялись методические приемы, позволяющие определить динамику изменения параметров сетей со сменой региона или тектонической позиции.

Представляемая диссертационная работа имеет целью способствовать разрешению этих вопросов.

Глава II «Исходные материалы и методика».

В исследовании использован довольно обширный фактический материал по ряду регионам мира, в частности:

1. Данные многолучевых эхолотных промеров районов Южно-Кларионской впадины, ряда гайотов Магеллановых гор в Тихом океане (материал получен в процессе морских работ ГНЦ «Южморгеология» в 1985, в 2000-2001 и в 2004-2005 годах). Эхолотный промер частично дополнялся магнитометрическими и сейсмическими данными.

2. Сейсмоакустические данные по шельфу Баренцева моря и району Финского залива (получены в процессе морских работ ВСЕГЕИ в 1981-1995 годах).

3. Сейсмические данные по региону Лаптевоморской континентальной окраины (материалы МАГЭ, ВНИИОкеангеология, BGR).

4. Комплексные данные по дну озера Ильмень и его окрестностям (получены в процессе Геологической съемки шельфа ВСЕГЕИ масштаба 1:200 000 в 1994-2001 годах).

5. Картографические материалы по ряду регионов мира (географические, геологические, тектонические карты мира, а также архипелага Новая Земля, Филиппинского архипелага, Таймыра, Камчатки, Африканского континента и других регионов).

В результате первичной обработки фактического материала, собранного по регионам посредством различных методов исследования, были получены региональные карты (схемы) расположения линейных структур. Общая характеристика графических материалов, использованных для исследования, приведена в нижеследующей таблице.

№п/п	Наименование объекта исследования	Название графических материалов	Авторство	Масштаб	Измеря- емые элементы	Сектор осреднения по лимбу, град.	Оценка достоверности
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Баренцево море	Схема разрывных нарушений центральной и восточной частей Баренцева моря	В.М. Анохин	1:2 500 000	Разрывы	1	Достоверность определяется точностью привязки геофизических профилей, строгим соблюдением методики выделения разрывов на сейсмолентах, учетом всех существующих схем по региону. Достоверность соответствует масштабу 1:2 500 000
2	Море Лаптевых	Структурно-тектоническая схема Лаптевоморской континентальной окраины	В.М. Анохин, Е.А. Гусев	1:2 500 000	Разрывы	2	Исходные карты соответствуют требованиями к Государственной геологической карте М 1:1 000 000. Комплект ГГК апробирован на уровне МПР РФ. Привязка и интерпретация геофизических профилей МАГЭ и BGR апробированы на уровне МПР РФ и международном уровне. Схема составлена по установленной методике с учетом всех существующих материалов по региону. Достоверность соответствует масштабу 1:2 500 000
3	Чукотское море	Геолого-структурная карта листов R-1,2	В.А. Виноградов, А.В. Зайончек, В.М. Анохин	1:1 000 000	Линейные тектонические структуры	5	Геофизические работы, интерпретация их результатов, составление комплекта карт проведены в соответствии с требованиями к Государственной геологической карте М 1:1 000 000. Комплект ГГК апробирован на уровне МПР РФ
4	Японское море	Структурная схема листов К-52,53 Батиметрическая карта листов К-52,53	Р.Г. Кулинич, С.М. Николаев, Т.Н. Колпащикова, М.Г. Валитов., В.М. Анохин; ГНИНГИ Минобороны РФ	1:1 000 000	Линейные тектонические структуры, линеаменты	5	Геофизические работы, интерпретация их результатов, составление комплекта карт проведены в соответствии с требованиями к Государственной геологической карте М 1:1 000 000. Комплект ГГК апробирован на уровне МПР РФ
4	Восточно-Арктический шельф России	Схема линеаментов Восточно-Арктического шельфа России	А.Г. Зинченко, В.М. Анохин	1:2500 000	Линеаменты	2	Достоверность определяется точностью батиметрической карты ГУНИО, строгим соблюдением методики линеаментного анализа. Достоверность соответствует масштабу 1:2 500 000
5	Береговая линия Арктики	Циркумполярная схема линеаментов	А.Г. Зинченко, В.М. Анохин	1:2 500 000	Береговая линия	5	Достоверность определяется точностью батиметрической карты ГУНИО, строгим соблюдением методики линеаментного анализа. Достоверность соответствует масштабу 1:2 500 000
6	Южно-Кларионская впадина (Тихий океан)	Геоморфологическая схема Южно-Кларионской впадины	В.М. Анохин	1:500 000	Разрывы	2	Достоверность определяется точностью батиметрических карт ГУНИО и GEBCO, строгим соблюдением методики интерпретации материалов эхолотирования и геофизических работ. Достоверность соответствует масштабу 1:500 000
7	Магеллановы горы (Тихий океан)	Структурная схема района Магеллановых гор, структурные схемы отдельных гайотов	В.М. Анохин	1:500 000 1:200 000	Линеаменты, разрывы	2	Достоверность определяется точностью батиметрических карт ГУНИО и GEBCO, строгим соблюдением методики интерпретации материалов многолучевого эхолотирования и геофизических работ. Достоверность соответствует масштабам 1:500 000 и 1:200 000
8	Филиппины	Геологическая карта Филиппин, Географическая карта Филиппин	MGB RPh	1: 1 000000	Линеаменты, разрывы	5	Достоверность определяется точностью карт Государственного горно-геологического бюро Республики Филиппины, строгим соблюдением методики линеаментного анализа. Достоверность соответствует масштабу 1:1 000 000.
9	Русская Гавань (Новая Земля)	Структурная схема района Русская Гавань	В.М. Анохин	1:25 000	Линеаменты, разрывы	5	Достоверность определяется точностью Государственной топоосновы ГУНИО, строгим соблюдением методики линеаментного анализа. Достоверность соответствует масштабу 1:25 000.
10	Озеро Ильмень	Схема рельефа коренных пород дна озера Ильмень	В.М. Анохин	1:200 000	Линеаменты погребенного рельефа	5	Геолого-геофизические работы, интерпретация их результатов, составление комплекта карт и схем проведены в соответствии с требованиями к Государственной геологической карте М 1:200 000. Комплект ГГК апробирован на уровне МПР РФ
12	Глобальная линеаментная сеть	Карта мира; Карта рельефа дна Мирового океана	ГУНИО Минобороны СССР	1:10 000 000; 1:25 000 000	Линеаменты	10	Достоверность определяется точностью карт ГУНИО СССР, строгим соблюдением методики линеаментного анализа. Достоверность соответствует масштабам 1:10 000 000 и 1:25 000 000
13	Глобальная дизъюнктивная сеть	Тектоническая карта мира; Металлогеническая карта Мирового океана; Геологическая карта мира	Ю.Г. Леонов, В.Е. Хаин.; С.И. Андреев, И.С. Грамберг	1:45 000 000; 1:15 000 000	Разрывы	10	Достоверность определяется точностью карт, апробированных на уровне Мингео СССР и МПР РФ, строгим соблюдением методики линеаментного анализа. Достоверность соответствует масштабам 1:45 000 000 и 1:15 000 000

В работе с картами мира использовались следующие методические приёмы:

вся поверхность земного шара была разделена на широтные пояса шириной в 2?, всего 90 поясов, в пределах которых выполнялись массовые замеры азимутов простирания линейных элементов рельефа континентов и океанов. На суше раздельным замерам подвергались речная сеть, береговая линия и протяженные горные хребты. В океанах замерялись подводные желоба (долины), протяженные хребты, бровка и подножие континентального склона, оси срединно-океанических хребтов и трансформные структуры. На тектонических картах раздельно замерялись азимуты разрывов по различным континентами океанам, а также по разрывным нарушениям разного генезиса - возникшим преимущественно в результате растяжения или сжатия, трансформным разломам и разломам, связанным со срединно-океаническими хребтами;

единичный замер представляет собой определение азимута линейного отрезка в пределах широтного пояса; в случае, если длина объекта превышала 2 широтных градуса, по нему производился следующий замер, если же длина объекта не достигала 1?, его существование игнорировалось - т.е. длина одного элемента замера колебалась в пределах 60-120 морских миль, или 110-220 км, составляя в среднем 165 км; объекты, большие по протяженности полутора градусов, замерялись далее по одному градусу на замер, до своего окончания;

все замеры производились в двух восточных квадрантах и группировались по секторам азимутального круга с раствором 10? для придания матрице данных удобной для математической обработки формы, уменьшения массива до разумных пределов и лучшего выделения глобальных направлений;

в пределах длины одного замера измеряемая структура принималась за прямолинейную.

При региональных исследованиях азимуты линейных объектов, взятых целиком, учитывалась их длина в км.

Данные замеров заносились в таблицы EXEL, далее на их основе строились розы-диаграммы направлений линейных структур. В дальнейшем тот же массив данных был подвергнут статистической обработке с применением факторного анализа.

Глава III «Проявления планетарной линеаментной сети в регионах».

При изучении геологического строения различных регионов мира практически везде обнаруживаются элементы регулярных структурных сетей: заметное количество линейных форм рельефа и разломов субширотных, субмеридиональных, СВ и ЮВ диагональных направлений, часто чередующиеся с постоянным шагом. Регулярные сети линейных структур в различных регионах часто имеют сходные характеристики, в т.ч. на разных масштабных уровнях. Исследования этого явления привели к возникновению понятия «планетарная трещиноватость», она же «регматическая сеть», в составе которой выделялись ортогональная (широтно-меридиональная) и несколько диагональных систем (различное у разных авторов).

Фактический материал, собранный автором лично, позволяет рассмотреть закономерности направленности сетей линеаментов и разрывов в ряде регионов, расположенных в основных структурных зонах Земли.

По всем рассмотренным районам построены розы-диаграммы направленности линейных структур (рис. 1).

1. Континентальные окраины

Восточно-Арктический шельф России

Исследование линеаментной сети всего Восточно-Арктического шельфа России приводит к выводу о наличии на нем следующих главных структурных направлений: меридионального 0-5, широтного 89-93, диагонального СВ 29-71 и диагонального ЮВ 131-163 (рис. 8). Заметно чередование линейных элементов структурной сети через 200 - 300 км.

Лаптевоморская континентальная окраина

По результатам многолетних геоморфологических, геолого-геофизических исследований выявлена конфигупация линеаментно-дизъюнктивной сети дна моря Лаптевых, включающего как зону шельфа, так и океаническую область. Направленность этой сети тяготеет к направлениям 0-5 - 85-90 и 35-55 - 135-150 (рис. 1). Линейные структуры одних направлений чередуются с шагом 50, 100, 200 км.

Баренцевский шельф

В результате интерпретации материалов сейсмоакустических исследований (12 000 км сейсмоакустических профилей) при использовании данных предыдущих исследователей в пределах Баренцевского шельфа в верхней части мезозойского осадочного чехла была выделена упорядоченная сеть разрывных нарушений с главными системами направлений 40 (СВ) и 130 (ЮВ) (рис. 1), чередующихся с шагом около 200 км.



Рис. 1 Розы-диаграммы направленности линеаментно-дизъюнктивных сетей в различных регионах Земли. На круговых шкалах - направления лимба, град., на радиальных - длины линейных структур, км

Шельф Чукотского моря

Структурная сеть дна Чукотского моря выявлена по результатам изучения рельефа дна и геофизических исследований (сейсмоакустических, гравии- и магнитометрических). Здесь имеется упорядоченная сеть линейных структур, тяготеющих к четырем главным направлениям: С-Ю, В-З, СВ-ЮЗ и СЗ-ЮВ (0, 30, 45, 90, 125, 145) (рис. 1).

Системы линейных структур этих направлений чередуются с более или менее постоянным шагом около 100 км (субширотные линии чередуются с шагом около 50 км).

Русская Гавань (Новая Земля)

Архипелаг Новая Земля, отделяя Карское море от Баренцева, находится в зоне Арктического шельфа России, т.е. принадлежит пассивной континентальной окраине. В районе Русской Гавани (Северный остров) на основе карт масштаба 1: 50 000 и полевых наблюдений были произведены структурные построения с последующими измерениями направленности линейных структур.

Результатом явилось выделение регулярной структурной сети с главными системами: 0-5, 46-60, 86-90, 131-135 (рис. 1) и шагом между ними 2 - 3 км.

Филиппинский архипелаг

Филиппины расположены на активной западной тихоокеанской окраине в высокоподвижной зоне. На основании рельефной карты архипелага масштаба 1:1 000 000 и его геологической карты масштаба 1:2 500 000 выявлены следующие главные направления линеаментов и разломов(в порядке убывания значимости):

- линеаменты 0є-5є, 160є-170є, 35є-60є, 15є-20є, 130є-135є, 85є-90є;

- разломы: 140є-150є, 0є-15є, 30є-35є, 50є-55є.

Столь явное различие в направлениях главных систем у линеаментов и разломов может быть объяснено тем, что Филиппины расположены в активной переходной зоне континент - океан, с высокими скоростями латеральных перемещений и преобладанием региональных тектонических процессов.

На картах Филиппин выделяется структурная сеть с главными направлениями 0-5, 30-50, 85-90, 130-150 (рис. 1), линии которой чередуются с шагом 100 и 200 км.

2. Океаны

Южно-Кларионская впадина (провинция Кларион - Клиппертон, Тихий океан)

В восточном секторе Тихого океана, в зоне с исключительно океанической корой, к крупнейшему тихоокеанскому разлому Кларион в его центральной части с юга примыкает неглубокая впадина, оконтуренная изобатой 5000 м. Структурный план дна этой впадины, выделенный по данным батиметрии и сейсмоакустики (ГНЦ «Южморгеология»), обнаруживает регулярную структурную сеть несколько искаженной прямоугольной формы с шагом чередования линейных зон около 50 км и направлениями главных систем сети: диагональными 75, 120, 155-157; ортогональными 0, 90 (имеет подчиненное значение) (рис. 1).

Магеллановы горы (Тихий океан, Западная часть)

Магеллановы горы - дугообразная цепь вулканических построек, протягивающаяся от Марианских островов на западе до Маршаловых на востоке.

Цепь состоит как из одиночных построек, так и из вулкано-тектонических массивов. Протяженность цепи составляет 1200 км. Исследования структурных сетей в районе Магеллановых гор основаны на материалах ГНЦ «Южморгеология» и ПГО «Дальморгеология». Структурные построения в районе Магеллановых гор, основанные на данных многолучевого эхолотирования и магнитометрических исследований, позволили выделить правильную сеть четырех четко выраженных главных направлений: 0-1, 89-91, 133-135, 39-45 (рис. 1). В пределах исследуемой площади выделяются несколько порядковых уровней этой сети - с шагом 50, 100 и 200 км.

3. Континенты

В пределах континентов существует множество районов с регулярными сетями линейных элементов рельефа.

Русская платформа

Автор располагал собственными полевыми материалами по двум районам Русской платформы - восточной части Финского залива и Новгородской области (дну озера Ильмень).

Выявленный в результате комплексных геолого-геофизических работ рисунок разрывной сети в районе Финского залива показывает преобладание разрывов с направлениями 0є, 135є, 145є, в меньшей степени - 40є и 70є. В подчинённом положении находятся системы 55є и 90є (рис. 1). Шаг линейных элементов сети может быть оценен в 50 и 100 км.

Озеро Ильмень расположено в центральной части Русской платформы (Главное девонское поле). На его дне геофизическими работами ВСЕГЕИ 1995-97 гг. при участии автора была выявлена погребенная речная сеть, образованная эрозионными процессами на девонском пенеплене в раннечетвертичное время. В результате измерений азимутов простирания элементов этой сети выделена линейная сеть с главными направлениями 0є-5є, 41є-45є, 86є-90є, 131є-135є (рис. 8). Шаг сети линеаментов оценивается в 5 и 10 км.

Как видим, в большинстве изученных регионов были обнаружены регулярные структурные сети со схожими главными направлениями в пределах: 0-5, 87-93, 35-55, 135-165. Выделены шаги чередования линий главных направлений: 2-3 км, 5 км, 20-30 км, 50 км, 100 км, 200-300 км, 500 км.

Возникает вопрос о вероятном существовании общепланетной сети линейных структур с 4-мя главными системами направленности (субширотной, субмеридиональной, СВ и ЮВ диагональными), с распространением ее на дно океанов.

Глава IV «Основные закономерности ориентации планетарной линеаментной сети».

Линейные формы рельефа. Число измерений азимутов линейных форм рельефа на общемировой картографической основе составило по суше - 4623, по океанам - 6 034.

На рисунках 2-4 приведен ряд результирующих роз-диаграмм, куда сведены результаты измерений направлений линеаментов (рис. 2- по континентам, рис. 3 - по океанам). Сопоставление этих роз-диаграмм приводит к выводу об их существенной схожести.

Лучи ортогональной и диагональных систем могут варьировать по относительной длине, в пределах 10, но в целом структура всех диаграмм выдержана в рамках вышеназванных 4-х главных систем.

Рис. 2 Розы-диаграммы направлений линейных форм рельефа континентов Земли. А - сопоставление общей направленности различных форм рельефа, В - всех форм по всем континентам. На круговых шкалах - направления лимба, град., на радиальных - количество замеров (в среднем по 165 км)

Суммарная роза-диаграмма по всей суше Земли (рис. 2 В) обнаруживает наличие субширотной, субмеридиональной и двух диагональных систем. Три сопоставленные розы-диаграммы направлений трёх разных форм рельефа (рис. 2А) по всей суше показывают практически полное совпадение лучей, что говорит о единстве направленности всех основных форм рельефа суши Земли.

Роза-диаграмма на рис. 3В, отражающая общую направленность всех линейных форм рельефа по всему океаническому дну Земли, обнаруживает еще более, чем на суше, выраженные субширотную, субмеридиональную и две диагональные системы.



Рис. 3 Розы-диаграммы направлений линейных форм рельефа океанического дна Земли. А - сопоставление общей направленности различных форм рельефа, В - всех форм по всем океанам. На круговых шкалах - направления лимба, град., на радиальных - количество замеров (в среднем по 165 км)

На рис. 3А видно почти полное совпадение направлений океанических желобов, хребтов и континентальных склонов, при высокую степени их сходства с направлениями форм рельефа на суше. Трансформные и центральноокеанические структуры, оставаясь в рамках тех же 4-х главных систем, имеют резко преобладающие субширотную (у трансформов) и 2 диагональные (у центральноокеанических) системы.



Рис. 4 Суммарная роза-диаграмма линеаментов по Земле. На круговой шкале - направления лимба, град., на радиальной - количество замеров (в среднем по 165 км)

В розе-диаграмме, объединяющей направленности линейных форм рельефа континентов и океанов, суммированы данные всех 10 657 замеров, произведённых на всей поверхности Земли (рис. 4); здесь также видны все 4 вышеупомянутые главные системы направлений. Хорошее совпадение этой розы-диаграммы с теоретической розой-диаграммой, построенной П.С. Вороновым для всей суши Земли на основании массовых измерений азимутов речной сети ряда регионов суши, говорит о достоверности результатов.

Если вопрос о количестве и направленности элементов широтно-меридиональной («ортогональной») системы планетарных линейных структур более или менее ясен, то вопрос о планетарных диагональных системах линеаментов дискутируется довольно длительное время. Разными исследователями в разные периоды утверждалось существование разного числа систем диагональных разломов: двух (Stille, 1947; Штилле, 1964), четырех (Воронов, 1968), восьми (Муди, Хилл, 1960).

Причина этого по-видимому в том, что в отличие от чётко выраженных длинных узких лучей ортогональных систем диагональные системы отражают не столь явно выраженные направления и образуют довольно расплывчатые “лепестки”, позволяющие неоднозначные интерпретации.

Ниже сделана попытка установления истинного количества глобальных диагональных систем разломов и определения возможной зависимости ориентировки этих систем от их широтного положения.

Для изучения диагональных систем использовались 84 розы-диаграммы по всем широтным 2-градусным поясам, «нарезанным» на поверхности суши. На каждой из этих роз-диаграмм измерялись углы раствора между диагональными системами и углы отклонения от меридиана их биссектрис. Результаты приведены на рис. 5 .

Принимая во внимание значительный разброс полученных замеров, выполнено их сглаживание методом скользящего окна с базой, равной 5 и 20 шагам.

На рис. 5А приведен график, отражающий поведение раствора углов между диагональными системами линейных структур. Здесь обращает на себя внимание характер изменчивости этого раствора, находящегося в зависимости от его широтной приуроченности. При прослеживании этой изменчивости от полюса к полюсу виден её волнообразный характер, видимый в характере линии, сглаженной в скользящем окне с базой 5.

При этом максимальных значений углы между диагональными линеаментами достигают в районе 35-х и 70-х широт северного и южного полушарий, известных под названием критических (Каттерфельд, 1962), а минимальные - тяготеют к экватору и 60-й параллели северного полушария (в южном полушарии суша на этих широтах отсутствует).

Линия сглаживания в окне по 20 отражает фундаментальный характер изменчивости углов между главными диагональными системами линеаментов Земли и представляет собой почти правильную синусоиду с периодом, равным половине длины земного меридиана. Отклонение биссектрис рассмотренных углов от меридионального направления (рис. 5Б) при сглаживании его значений с базой скользящего окна, равной 5, также выявляет синусоидальную изменчивость, причём явно заметна её симметрия относительно экватора. На этой кривой видны несколько чётких экстремумов: пять отрицательных (в районах экватора, сороковых и семидесятых параллелей) и по крайней мере три - положительных (вблизи двадцатых параллелей и шестидесятой северного полушария). Линия той же зависимости с осреднением в окне по 20 выявляет чёткую симметрию изменчивости наклона биссектрис относительно экватора с западными отклонениями у полюсов и восточным - у экватора. На взгляд авторов здесь просматривается влияние на формирование всей сети линеаментов ротационных сил, которые и должны максимально проявляться у экватора, и минимально - у полюсов.

В результате изучения поведения диагональных систем можносделать следующие выводы:

- количество диагональных систем глобальной сети линеаментов равно двум: - северо-восток - юго-западная и северо-запад-юго-восточная;



Рис. 5 Графики зависимости значений углов между диагональными системами от широты (А) и зависимости значений отклонений биссектрис этих углов к меридиану от широты (Б)

- разбросы направлений диагональных систем равны для СВ-ЮЗ - 30-60, для СЗ-ЮВ - 120-150;

- широкие лучи общепланетных диагональных систем, входящих в состав глобальной сети линеаментов, имеют сложную внутреннюю структуру, образованную колебаниями узких диагональных лучей, характерных для определённого широтного пояса, с изменением широты. Иными словами, направления диагональных систем разрывов являются не фиксированными, как предполагалось ранее, а переменными, изменяющимися в зависимости от географической широты по синусоидальному закону в пределах 40 градусов для одного луча.

Разрывные нарушения. Количество замеров азимутов простирания разрывов составило в сумме 6 363.

На розах-диаграммах направлений разрывных нарушений (рис. 6) показаны направления разломов суши (5А), океанов (5Б), и всей планеты (5В). При всех частных различиях эти розы-диаграммы также обнаруживают принципиальное сходство между собой, выраженное в наличии 4-х главных систем - преобладающей ортогональной и менее выраженных диагональных.

Рис. 6 Розы-диаграммы направлений разрывных нарушений. А - по суше, В - по океанам, С - суммарная по всей поверхности Земли. На круговых шкалах - направления лимба, град., на радиальных - количество замеров (в среднем по 165 км)

При сопоставлении разрывных и рельефных роз-диаграмм (рис. 7) видно их принципиальное сходство. Отмеченные параметры расположения разрывных нарушений сохраняются и для геоморфологических линеаментов.

В целом практически все линейные структуры Земли подчиняются следующим общим закономерностям:



Рис. 7 Сопоставление направлений систем планетарных сетей линейных форм рельефа и разломов - общая суммарная направленность планетарной линеаментной сети. На круговой шкале - направления лимба, град., на радиальной - количество замеров (в среднем по 165 км)

1. Существование конечного числа систем линейных форм: - ортогональной, включающей субмеридиональную (азимут 0 - 10) и субширотную (азимут 80 - 90) составляющие; - диагональной СВ (азимут 30-60?, в среднем 45); - диагональной ЮВ (азимут 120 - 150, в среднем 135).

2. Ортогональная система преобладает над диагональными.

3. Все системы ориентированы симметрично относительно оси вращения планеты.

4. Субширотная система испытывает постоянное устойчивое отклонение в пределах 10 против часовой стрелки.

Все основные характеристики результирующих диаграмм - будь то по линейному рельефу, или по разломам, сохраняются: точно выдерживаются азимуты простирания ортогональной и диагональных систем, сохраняются и их количественные соотношения. Планетарная сеть разрывных нарушений обладает теми же характеристиками, что и планетарная сеть линеаментов.

Из этого следует вывод о том, что линеаментная сеть включает в себя как линейные формы рельефа, так и разрывные нарушения.

Итак, выяснено, что вся поверхность Земли, включая дно океанов, покрыта единой регулярной сетью линейных форм рельефа и разрывных нарушений - планетарной линеаментной сетью - с характеристиками, едиными для всех регионов, типов коры, форм проявления в рельефе, типов разломов. Линеаментная сеть образована линейными структурами 4-х главных систем: субмеридиональной (азимут 0 - 10), субширотной (азимут 80 - 90), диагональной северо-восточной (азимут 40-50?, в среднем 45), диагональной юго-восточной (азимут 130 - 140, в среднем 135).

...