Просторово-геоструктурний аналіз Кіровоградської морфоструктури центрального типу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

Інститут географії

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата геологічних наук

ПРОСТОРОВО-ГЕОСТРУКТУРНИЙ АНАЛІЗ КІРОВОГРАДСЬКОЇ

МОРФОСТРУКТУРИ ЦЕНТРАЛЬНОГО ТИПУ

Спеціальність: Геоморфологія та палеогеографія

Ковтонюк Ольга Володимирівна

Київ, 2004 рік

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Морфоструктури центрального типу (МЦТ) як об'єкт геоморфологічних досліджень все більше привертає увагу дослідників. На сьогодні достовірно встановлено, що цей тип морфоструктур досить поширений, зокрема, на рівнинних територіях платформенного типу. Для сучасного стану теоретичної розробки проблем дослідження МЦТ актуальним є накопичення інформації, яку можна отримати при морфоструктурних дослідженнях конкретних регіональних МЦТ. Здобутий таким чином новий емпіричний матеріал дає змогу на новому науковому рівні формулювати теоретичні побудови щодо різноманітних аспектів даної проблеми. Зокрема, недостатньо з'ясованою залишається низка питань щодо закономірностей локалізації, механізмів формування в морфологічній структурі земної поверхні, просторово-часового розвитку, ландшафтно-геоструктурної конформності МЦТ тощо.

Крім згаданих теоретичних проблем, існують певні труднощі, які виникають при дослідженні різних типів МЦТ традиційним комплексом методів. Тому і в методичному аспекті дослідження регіональних МЦТ є актуальною науковою задачею.

Практична актуальність роботи визначається відомим фактом зв'язку МЦТ з різними типами корисних копалин, який потребує конкретного регіонального розв'язку. Зауважимо, що на території України до останнього часу не проводилися геоморфологічні та геолого-структурні комплексні дослідження окремих регіональних МЦТ. У цьому відношенні просторово-геоструктурний аналіз Кіровоградської МЦТ є по-суті першим дослідженням такого типу в Україні.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Виконане дисертаційне дослідження тісно пов'язане з науково-дослідною проблематикою кафедри геоморфології та палеогеографії Київського національного університету імені Тараса Шевченка, зокрема, із структурно-геоморфологічними дослідженнями, що проводяться в рамках виконання держбюджетних та госпдоговірних тем. Автор брала безпосередню участь у виконанні наступних держбюджетних тем: “Розробити теоретичні основи та побудувати морфоструктурну модель території України за аерокосмічними та геоморфологічними даними” (№ держреєстрації 0197U003108 - 2000 р.) та “Регіональні геоекологічні проблеми України” №01БФ050-01 (№ державної реєстрації 0101U002770), яка виконується на географічному факультеті у Науково-дослідній лабораторії ландшафтної екології та дистанційних методів моніторингу довкілля.

Мета та завдання досліджень. Головною метою досліджень було проведення комплексного просторово-геоструктурного аналізу території Кіровоградської регіональної морфоструктури центрального типу (КМЦТ).

Для досягнення цієї мети потрібно було вирішити наступні задачі:

- встановити та дослідити латеральну будову (фактуру) КМЦТ;

- розробити методику просторово-геоструктурного аналізу для території КМЦТ;

- дослідити ієрархічні співвідношення між КМЦТ та різноранговими МЦТ території України;

- виявити та дослідити основні закономірності просторово-геоструктурної організації КМЦТ;

- провести історико-динамічний аналіз КМЦТ;

- встановити зв'язки між морфоструктурною організацією території та розміщенням родовищ, обґрунтувати рекомендації щодо прогнозу родовищ рудних корисних копалин території.

Об'єктом дисертаційного дослідження є Кіровоградська морфологічна структура центрального типу, предметом - закономірності латеральної організацій КМЦТ, просторова взаємодія з різноранговими морфоструктурами, просторово-геоструктурні зв'язки МЦТ та елементів її внутрішньої будови, прояв каркасних елементів КМЦТ у часі та просторі, зв'язок морфоструктурних утворень з розміщенням корисних копалин.

Наукова новизна отриманих результатів:

- вперше проведено комплексний просторово-геоструктурний аналіз Кіровоградської регіональної МЦТ;

- удосконалена та апробована методика комплексного просторово-геоструктурного аналізу на прикладі КМЦТ;

- вперше виконано повний систематичний опис КМЦТ і закартографовані у середньому масштабі елементи її радіально-концентричної будови;

- встановлені субординаційні співвідношення між морфоструктурними одиницями в межах КМЦТ;

- побудовані історико-динамічні морфоструктурні моделі та встановлені закономірності прояву фактурних МЦТ протягом мезозой-кайнозою;

- встановлені морфоструктурні особливості локалізації родовищ у межах КМЦТ.

Практичне значення. Отримані результати дисертаційного дослідження можуть використовуватися для проведення геолого-знімальних, геолого-пошукових та інженерно-вишукувальних робіт. Методичні підходи дисертації були впроваджені при виконанні госпдоговірної теми “Комплексне дешифрування аерокосмоматеріалів та морфоструктурний аналіз території аркуша М-35-ХХІІ (Староконстянтинів) по титулу 906”, яка виконувалася на замовлення Державного геологічного виробничого об'єднання “Північгеологія”. Матеріали дисертації використовуються при викладанні курсів “Структурна та динамічна геоморфологія”, “Дистанційні методи в геоморфології” та “Сучасні теоретичні проблеми геоморфології” на географічному факультеті Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

Особистий внесок автора. Дисертаційна робота є самостійним науковим дослідженням, виконаним на основі власних експедиційних робіт з урахуванням матеріалів Лабораторії комплексного палеогеоморфологічного аналізу кафедри геоморфологій та палеогеографії, Державного геологічного інформаційного фонду України та літературних даних, що стосуються теми та території дослідження. Автором особисто розроблена й апробована методика просторово-геоструктурних досліджень регіональних МЦТ, складений та проаналізований комплект різномасштабних морфоструктурних карт території, встановлені просторово-геоструктурні закономірності КМЦТ.

Апробація результатів роботи. Результати дослідження пройшли апробацію на наукових конференціях “Українська геоморфологія: основні напрямки та перспективи розвитку” (Київ, 1999), VIII з'їзді Українського географічного товариства (Луцьк, 2000), “Географічні проблеми розвитку півдня України” (Одеса - Мелітополь, 2000), Першій Всеукраїнській науковій конференції “Гідрологія, гідрохімія та гідроекологія” (Київ, 2001), щорічних наукових конференціях аспірантів та молодих вчених географічного факультету Київського університету імені Тараса Шевченка (1997-2003).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 10 наукових праць (у тому числі 8 у рекомендованих ВАК України наукових виданнях), загальний об'єм яких становить 3,5 др. арк.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі дисертації розглядаються теоретичні засади просторово-геоструктурного аналізу регіональних морфоструктур центрального типу платформенних рівнин. Головним об'єктом таких досліджень виступає морфоструктура центрального типу (МЦТ) - морфологічний тип латеральної організації земної поверхні, що описується законами центральної симетрії. Аналіз історії дослідження відображає розвиток уявлень щодо МЦТ у зв'язку з появою нових матеріалів, перш за все аерокосмічної зйомки, та нових теоретичних підходів до їх аналізу та розуміння. Нові геоморфологічні та геолого-геофізичні дослідження та переоцінка вже накопиченого матеріалу з позицій новітніх тектонічних концепцій, зокрема концепції формування лістричних розломів у земній корі дає можливість, спираючись на хвильову гіпотезу, розглядати глибинну будову регіональних МЦТ у вигляді східчастої напівсфери.

Складність об'єкту дослідження відбивається в існуванні численних класифікаційних схем. На сьогодні в літературі запропоновано близько 20 класифікацій МЦТ, розроблених протягом трьох десятиліть, що розглядають характеристики, притаманні об'єктам різної природи від планетарного до локального рівнів. Дисертаційне дослідження спирається на класифікацію МЦТ, розроблену С.Бортником (2002), яка найбільш адекватно відображає просторові, часові, речовинно-генетичні характеристики морфоструктур такого типу.

Другий розділ присвячений загальній геолого-геоморфологічній характеристиці Кіровоградської морфоструктури центрального типу. Залежно від напрямків дослідження, використаних методів ідентифікації, встановлених характеристик, КМЦТ різними авторами сприймалася в якості кільцевої структури (С. Бистревська, 1989, Б. Ніколаєнко, 1996), склепіннєвого палеопідняття (В. Науменко, Б. Ніколаєнко, Ю. Оровецький, 1988), структури центрального типу, астенокону, об'ємно-площинної морфоструктури (М. Мороховський, 1990), морфоструктури центрального типу (С. Бортник, 2002).

Перерахованими морфоструктурними дослідженнями встановлено відповідність між КМЦТ та Кіровоградським тектонічним блоком Українського щита, хоча зовнішні межі КМЦТ в даних роботах розрізняються. Аналіз результатів морфоструктурних досліджень, проведених протягом трьох останніх десятиліть, формує уявлення про об'єкт як тектонічну, геологічну, морфологічну структуру.

Значення абсолютних висот рельєфу в межах Кіровоградської МЦТ змінюються від 70 м. в периферійній північно-західній частині (долина Дніпра) до 270 м. в центральній частині (вододіл басейну Чорного Ташлика). Територія КМЦТ дренується річками басейнів Дніпра та Південного Бугу. За геоморфологічним районуванням території України (Ю.Грубрін, 1980, В.Палієнко, 1996) територія КМЦТ входить до складу трьох структурних одиниць: Придніпровської підобласті області Азово-Придніпровської височини, підобласті Придніпровської терасової рівнини Придніпровської області пластово-акумулятивних низовинних рівнин, підобласті Північно-Причорноморської денудаційної рівнини Причорноморської області. Для території КМЦТ типовими є такі генетичні типи форм рельєфу: водно-ерозійні та водно-акумулятивні, водно-льодовикові, денудаційні, зсувні, просадочно-суффозійні. Ці форми рельєфу обумовлюють морфологічні ососбливості латеральної організації території КМЦТ.

У тектонічному відношенні район дослідження розташований в центральній частині Українського щита, його східного та південного схилів. В геологічній будові КМЦТ бере участь складний та різновіковий комплекс порід, який представлений двома структурними поверхами - докембрійським кристалічним фундаментом та мезозой-кайнозойським осадовим покривом. Кристалічний фундамент складено докембрійськими осадочно-метаморфічними та магматичними породами, що залягають на порівняно невеликій глибині, подекуди виходять на поверхню в центральній частині щита та поступово занурюються у глибину на його схилах. Верхній структурний поверх складений товщею майже недислокованих осадових відкладів в основному мезозойського та кайнозойського віку.

Описане геоморфологічне, геоструктурне, геологічне різноманіття тим не менше поєднане у морфологічній структурі земної поверхні як єдине ціле у вигляді морфоструктури центрального типу.

У третьому розділі розглянуто методичні засади просторово-геоструктурних досліджень регіональних морфоструктур центрального типу. Основу фактологічного забезпечення просторово-геоструктурних досліджень складають декілька блоків інформації, кожен з яких має свою специфіку. Це, в першу чергу, різномасштабні топографічні карти, матеріали аерокосмічної зйомки, спеціальні карти - гіпсометричні, геоморфологічні, геолого-геофізичні та інші. Перераховані матеріали містять морфоструктурну інформацію, яка відображає різноманітні характеристики об'єкту дослідження.

У процесі дослідження регіональних МЦТ ми виділили етапи встановлення, вивчення та картографування морфоструктур. Під морфоструктурою (МС) розуміється морфологічна характеристика латеральної організації будь-якої поверхні (С.Бортник, 2002). Тому, на етапі встановлення пропонується проводити фіксацію морфоструктур у різних типах поверхонь. Для виявлення морфоструктур нами використаний метод лінеаментної апроксимації, який можна застосувати для будь-яких карт географічного та геологічного змісту, а також матеріалів аерокосмічної зйомки (МАКЗ). Суть методу полягає у виділенні в фото- чи картографічному зображенні лінійних, дугових, колових контурів чітких чи умовних, з різним ступенем достовірності, які інтерпретуються як лінеаменти. Результатом застосування даного методу є схема лінеаментів. При цьому провідна роль на етапі виділення морфоструктур відводиться аналізу планової будови ерозійної мережі.

Наступною стадією етапу фіксації є структурно-геометричнй аналіз схеми лінеаментів - виділення закономірно організованих лінеаментних систем прямолінійного та концентричного типів. Дані системи фіксують на земній поверхні просторові характеристики морфоструктур. У наших дослідженнях структурно-геометричний аналіз пропонується починати з побудови окремих схем різних за конфігурацією лінеаментів - прямолінійних та колових і дугових. Прямолінійні лінеаменти систематизуються за напрямками. Так, серія окремих прямолінійних лінеаментів, що змінюють один одного по простяганню, відповідатимуть лінійним морфоструктурам. Скупчення прямолінійних лінеаментів, які утворюють зони певних напрямків - лінійно-площинним морфоструктурам. Аналіз схеми колових і дугових лінеаментів полягає у виділенні концентричних, радіально-концентричних, радіальних систем лінеаментів. Подальший геометричний аналіз цих систем полягає у встановленні меж структур й інтерполяції зовнішніх контурів методом візуального оконтурення (С. Бортник, 2002). При структурно-геометричному аналізі схеми лінеаментів відбраковуються аструктурні лінеаменти, що не входять до жодної з виділених систем. Результатом етапу виділення є інтегральна схема морфоструктур, яка утворюється при синтезі схем морфоструктур лінійних, лінійно-площинних та центрального типу. Алгоритм створення таких схем є загальним для всіх інформаційних зрізів, але кожен зріз може мати певні особливості, що потребують спеціального вивчення. Етап вивчення морфоструктур передбачає встановлення їх просторових, часових, речовинно-генетичних, динамічних та інших характеристик. До просторових характеристик належать всі показники, які описують індивідуальні морфометричні характеристики об'єкту та його положення як складового загального морфоструктурного поля. Речовинно-генетичні характеристики визначаються літолого-петрографічними показниками. На їх основі встановлюються породи, що виповнюють структуру, склад яких формує речовинну характеристику, а походження - генетичну (С. Бортник, 2002). Часові характеристики описують етапи виникнення та прояву морфоструктури у різні епохи. Динамічні характеристики визначають направленість розвитку морфоструктур.

Одним з структурно-геоморфологічних методів, які використовуються на етапі вивчення морфоструктур є аналіз будови річкових долин. Окрема увага у будові річкових долин має приділятись асиметричності, наявності терас, їх кількості, ширині, протяжності. Ці особливості дають цінну інформацію про глибинну будову, характер взаємодії морфоструктур та їх динаміку. Морфометричні дослідження мають на меті дати кількісну характеристику рельєфу та виявити його зв'язки з геоструктурною будовою території. Основним методом визначення речовинно-генетичних, часових та динамічних характеристик морфоструктур є порівняльно-картографічний метод. Суть його зводиться до порівняння між собою в першу чергу інтегральних морфоструктурних схем різних інформаційних рівнів, що дає можливість встановити час прояву морфоструктур та їх наступних активізацій. Динаміка за окремий часовий діапазон визначається для морфоструктур за характером прояву в інформаційних зрізах. Дані, отримані при вивченні морфоструктур, є основою для проведення останнього етапу дослідження - картографування. Відображення численних характеристик морфоструктур на одній карті робить її складною для прочитання та використання. Тому, у зв'язку із складністю об'єкту зображення, пропонується складати не одиничну синтетичну карту, а створювати серії спеціалізованих карт. Базу для серії морфоструктурних карт створюють інтегральні морфоструктурні схеми кожного інформаційного зрізу. Залежно від призначення карти на ній подаються різні варіанти наборів інформації - морфологічні, часові, динамічні, речовинно-генетичні та інші показники. Досвід нашої роботи цілком підтвердив доцільність створення серії карт різного морфоструктурного змісту. Для території КМЦТ нами розроблено комплект морфоструктурних карт, до якого входять карти латеральної будови морфоструктур (морфологічні), геоструктурної будови, карти динамічних та речовинно-генетичних показників.

Для встановлення конформних зв'язків між морфоструктурами та геологічною будовою території використовувались крупномасштабні геолого-геоморфологічні профілі. Крім традиційної інформації на них вказано положення системи МЦТ та лінійних морфоструктур, виділених за картографічними матеріалами та деякі палеогеоморфологічні дані. Такий спосіб показу наочно демонструє ступінь тісноти зв'язку між геоструктурою та морфоструктурою. Описана схема проведення морфоструктурних досліджень є, на нашу думку, найбільш оптимальною, такою, що дає можливість комплексно дослідити об'єкт вивчення.

У четвертому розділі розглянуто основні закономірності просторово-геоструктурної організації Кіровоградської морфоструктури центрального типу. Дослідження просторових закономірностей організації елементів внутрішньої будови КМЦТ проводилось шляхом аналізу карти латеральної будови Кіровоградської МЦТ масштабу 1: 500 000. Дана карта побудована на базі інтегральних морфоструктурних схем, отриманих в результаті дешифрування аерокосмічних матеріалів та топографічної основи і відображає особливості розміщення та взаємодії дугово-кільцевих та блоково-лінійних елементів фактури КМЦТ на земній поверхні. Закономірності просторової організації латеральної будови КМЦТ визначаються стійкими повторюваними комбінаціями морфоструктур різних морфологічних типів та різних рангів. Серед типових комбінацій ми розрізняємо комбінації однотипових однорангових МС (ланцюги, трикутники), однотипових різнорангових МС (сателітні, орбітальні, концентричні, ексцентричні комбінації, гірлянди, взаємодіючі блоки тощо) та різнотипових різнорангових МС (комбінації лінійних, лінійно-площинних морфоструктур та МЦТ). На нашу думку, типові комбінації МЦТ можуть мати спільний генезис, тобто бути пов'язаними з одним енергогенеруючим осередком, можуть бути суто геометричними утвореннями, які складаються з різних за часовими, речовинними, динамічними характеристиками МС. При інтерференції МС утворюються такі морфоструктурні об'єкти як лінзи, сферичні трикутники, сектори, сегменти, складні морфоструктурні вузли. Ці морфоструктурні утворення мають власні морфологічні, динамічні, часові та генетичні показники. тектонічний геологічний долина

Кіровоградська МЦТ більшістю дослідників за внутрішньою морфологічною будовою (фактурою) віднесена до типу радіально-концентричних морфоструктур (Б. Ніколаєнко, 1988, 1996, С. Бистревська, 1989, С. Бортник, 2002). Але домінують у ній, як встановлено нашими дослідженнями, концентричні елементи. Серед останніх, найчіткіше проявляються три концентри, два з яких формують периферійну зону, а один обмежує ядерну частину КМЦТ.

За характером будови ядерної частини КМЦТ визначена нами як поліядерна морфоструктура. Тут чітко виділяється чотири однорангові МЦТ із середнім радіусом близько 40 км. кожна, які можуть бути інтерпретовані як ядро. Ці МЦТ описані внутрішнім концентром КМЦТ, що має радіус близько 70 км. Саме цей концентр КМЦТ є зовнішнім контуром її ядерної частини. Даний контур сформований відрізками долин Синюхи, Велика Вись, Тясмин та їх притоками і окремими ділянками вододілів річкових систем Інгульця, Інгулу та Південного Бугу. Наступний внутрішній концентр має радіус на 50 км. більше за радіус ядра. Він виражений концентричним рисунком, утвореним відрізками долин Росі, Інгульця, Висуні, Інгула, Чичиклеї, Синиці, долинами малих річок басейнів Гірського та Гнилого Тікичів, ділянками берегової лінії лівобережжя Кременчуцького водосховища. Периферійна зона КМЦТ сформована між внутрішнім та зовнішнім контурами має різну потужність. Середня її ширина становить близько 30 км. На південному сході спостерігається її розширення до 40 км. Діаметр зовнішнього контуру складає близько 300 км., підкреслюється фрагментами долин річок Рось, Удич, Чичиклея, Саксагань, Кагамлик, долинами малих водотоків басейнів річок Гірський та Гнилий Тікичі, Південний Буг, Кодима, Тилігул, Сула, Псел, верхів'їв річок басейну Чорного моря, лінійними вододілами басейнів річок Гірський та Гнилий Тікичі, Інгулу та Інгульця, Саксагані та Базавлука.

ВИСНОВКИ

В результаті проведених досліджень встановлено, що Кіровоградська морфоструктура центрального типу проявляється не лише в межах центральної частини Придніпровської височини, а охоплює також суміжні ділянки Придніпровської низовини та Причорноморської западини. Це дає підстави говорити, що в геоструктурному відношенні КМЦТ відповідає не лише Кіровоградському блоку УЩ, а виходить за його межі, охоплюючи тектонічні блоки Дніпровсько-Донецької та Причорноморської западин.

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ковтонюк О.В. Особливості морфоструктурного плану території верхньої течії р. Інгул. // Вісник КУ. Сер. Географія. - 1998. - вип. 44. - С. 30-32.

2. Ковтонюк О.В. Прояв кільцевих структур в рельєфі центральної частини лісостепової зони Правобережної України // Геоморфологія в Україні: новітні напрямки і завдання. Зб. наук. матеріалів. - К.: Знання, 1999. - С. 112-116.

3. Ковтонюк О.В. Структурний контроль гідромережі центральної частини Придніпровської височини // Україна та глобальні процеси: географічний вимір: Зб. наук. праць. - К.- Луцьк: Вежа, 2000. - Т. 3. - С. 141-143.

4. Ковтонюк О.В. Гідроморфоструктурний аналіз центральної частини Українського щита. // Гідрологія, гідрохімія та гідроекологія. - 2001. - №2. - С. 848-853.

5. Ковтонюк О.В., Бортник С.Ю. Особливості рельєфу та геологічної будови Кіровоградської структури центрального типу // Фізична географія та геоморфологія. - 2002. - Вип. 42. - С. 103-108.

6. Ковтонюк О.В., Тімофєєв В.М., Бортник С.Ю. Використання морфоструктурних досліджень для встановлення розвитку еволюції геологічних структур (на прикладі території Корсунь-Новомиргородського та Коростенського плутонів) // Фізична географія та геоморфологія. - 2003. - Вип. 44. - С. 103-108.

Размещено на Allbest.ru