21 Концепция создания Космотектонической карты Беларуси

Введение. Космические съёмки Земли играют важную роль в изучении литосферного пространства. Геодинамические реконструкции равнинно-платформенных регионов, выполняемые на основе комплексирования космогеологических и геолого-геофизических методов, позволяют выявить нетрадиционные закономерности в строении и формировании земной коры. Синтезом подобных исследований служит разработка космотектонических моделей пространственного распределения линейных и кольцевых структур, тектонодинамических процессов, определивших эволюцию земной коры и формирование месторождений полезных ископаемых. В рамках Государственной комплексной программы научных исследований «Космические исследования» (2010― 2012 гг. ) утверждено задание «Создать космотектоническую карту по космическим, геофизическим и геологическим данным как научной основы планирования геологоразведочных работ в Беларуси». Исследования по этой актуальной теме выполняются Институтом природопользования НАН Беларуси (научный руководитель ― академик Р. Г. Гарецкий), кафедрой динамической геологии географического факультета БГУ и УП «Космоаэрогеология».

Тектоническая информативность космических снимков. Космотектоническое картографирование относится к специализированным видам региональных геологических исследований и направлено на уточнение тектонической основы, изучение глубинного и неотектонического строения земной коры. Научно-методическое и информационное обеспечение создания космотектонических моделей связано с геолого-геофизической интерпретацией данных дешифрирования космических снимков (КС) земной поверхности. Дистанционное зондирование Земли из космоса многоспектральными сканерами обеспечивает получение изображений геологических объектов в различных спектральных диапазонах (в узких интервалах). КС представляются в цифровом (электронном) варианте, что позволяет проводить их геологическое дешифрирование с помощью автоматизированных систем, либо могут быть преобразованы специальными устройствами в виде фотографических изображений. В геологии используются КС регионального, локального и детального уровней оптической генерализации, для каждого из которых характерны определенный масштаб, степень разрешения на местности и объём геологической информации. Региональные КС, охватывающие значительные по площади территории с разрешением на местности порядка 80― 140 м, позволяют изучать системы суперрегиональных и региональных линеаментов ― показателей разломов литосферы (коровых, мантийных), а также закономерности пространственного распределения кольцевых структур диаметром от нескольких десятков до 200 км. Сканерные КС высокого разрешения (30― 45 м) образуют локальный уровень генерализации, обеспечивающий дешифрирование средних и мелких (диаметром менее 25 км) кольцевых структур, региональных и локальных разломов, литолого-генетических типов четвертичных отложений. Детальный уровень оптической генерализации объединяет КС с пространственным разрешением до нескольких метров и наиболее информативен для детализации ряда структурных форм литосферы, при изучении литолого-фациального состава покровных отложений, индикации экзогенных геологических процессов. КС различаются также по спектральным диапазонам, влияющим на характер выраженности объектов дешифрирования. Причем высокой геоинформативностью отличаются космоизображения в красной зоне спектра (0, 6― 0, 8 мкм) и инфракрасном диапазоне длин волн (0, 8― 1, 1 мкм), позволяющие дешифрировать геологические объекты, проявленные в морфологии рельефа земной поверхности [7].

Территория Беларуси полностью покрыта четвертичными отложениями, которые скрывают строение погребенных ими более древних платформенных образований фанерозоя венда и рифея и тем более тектонику дорифейских пород фундамента. В связи с этим на КС фиксируется ландшафтная характеристика, связанная как с природными явлениями, так и техногенными процессами. На синтезированном космическом изображении территории Беларуси, составленном на базе различных КС (в том числе Ландсат-7 и Тэрра), прежде всего, видны линеаменты, кольцевые и концентрические структуры. При тектоническом анализе результатов дешифрирования КС важную роль играет комплексная интерпретация космогеологических и геолого-геофизических материалов.

Линейные структуры. На основе КС выделяются системы линеаментов, или космолинеаментов, которые связаны с разломами и трещиноватыми зонами платформенного чехла и кристаллического фундамента. Здесь важно сопоставить их с геолого-геофизическими и геоморфологическими материалами, по которым установлены активные разломы, т. е. проявившиеся в неотектонический (позднеолигоцен-четвертичный) этап развития (последние 28 млн лет). Разломы, связанные с современными тектоническими движениями (происходили в течение нескольких последних десятилетий или первых столетий), обычно могут быть установлены по геодезическим (в том числе и спутниковым) данным. Активные разломы могут быть выделены по различным геолого-геофизическим данным, чаще всего по изменениям мощностей литофаций верхнелигоцен-четвертичных отложений, по гипсометрии подошвы верхнеолигоцен-четвертичных отложений, включая ледниковые ложбины. К геоморфологическим критериям относятся линейные формы рельефа, деформации продольных профилей рек и др. Разломы, группируясь в протяжённые зоны или пояса, могут образовывать разломные или флексурно-разломные зоны или пояса.

Группа космолинеаментов, выражающаяся в особенностях тектонической делимости платформенного чехла и кристаллического фундамента по геолого-геофизическим данным, отождествляется с установленными разломами. Выделяются также космолинеаменты, которые не подтверждены другими материалами, но вызывают уверенность в их тектонической природе, должны быть показаны как предполагаемые разломы.

Космолинеаменты, которые в результате дешифрирования КС и сопоставления с геолого-геофизическими материалами определены нами как активные разломы могут совпадать с более древними разломами в платформенном чехле или даже в фундаменте. Это будут унаследованные активные разломы. Те космолинеаменты ― активные разломы, которые не находят подтверждения в более глубоких отложениях чехла и породах фундамента, следует выделить в качестве новообразованных активных разломов.

Все разломы по протяжённости, глубине проникновения и ограничению тектонических элементов разных порядков были подразделены на суперрегиональные, региональные и локальные [6]. Аналогичную их классификацию нужно провести и на Космотектонической карте, выделив космолинеаменты-разломы суперрегиональные, региональные и локальные. Разломные и флексурно-разломные зоны и пояса образуют определённо оприентированные системы: ортогональную и диагональную, которые под соответствующими названиями следует обозначить на карте.

Сеть разломов подразделяет всю территорию на геоблоки различных размеров ― от крупных до мелких. Желательно классифицировать эту фрактальность (делимость) земной коры по главным особенностям строения геоблоков и характеру их тектонических движений и геодинамики. Здесь большую роль играет цветовая гамма и её оттенки космоизображения территории Беларуси, на котором будут видны различные рисунки, связанные с генетическим типом, строением, обводнённостью четвертичных отложений, рельефом и другими геоморфологическими характеристиками местности. Поскольку все отмеченные особенности новейших покровных отложений чехла в значительной степени предопределены тектоническими движениями и созданными ими структурами более древних образований, постольку они могут раскрыть тектонику того или иного района [2, 5].

В случае, когда протяжённые субрегиональные разломы фундамента только на отдельных отрезках были активизированы в неотектонический этап развития, целесообразно на карте изобразить не только эти отрезки, выраженные в космолинеаментах, но также и те их фрагменты, которые остались погребёнными и не получили отражение на космоснимках. Тогда мы сможем наметить на карте крупные тектонические пояса и зоны фундамента путём показа субрегиональных разломов, которые, как правило, ограничивают такие тектонические элементы.

Кольцевые структуры по материалам дешифрирования КС установлены по всей территории Беларуси и наиболее полно описаны в ряде работ [1― 5]. В этих работах дана классификация кольцевых структур по их размеру, предполагаемому генезису и т. д. Несмотря на их детальное описание и достаточно уверенное мнение об их происхождении и времени формирования, всё же приходится констатировать, что достоверные сведения о природе кольцевых структур (особенно крупных) остаются мало достоверными, умозрительными и дискуссионными. Наиболее твёрдо доказанными являются случаи связи кольцевых структур с палеовулканами, трубками взрыва, интрузиями, соляными куполами. Но и здесь возникает вопрос: проявляются ли эти структуры по дистанционным материалам в случае, когда они погребены под достаточно мощной толщей отложений и не активизировались в новейший этап развития? Просвечивают ли они сквозь толщу пород или это наше воображение? Или для этого необходима активизация древних погребенных структур? Несомненно, на КС хорошо видны такие геологические объекты, как карстовые воронки, просадочные блюдца, не погребенные космогенные астроблемы и др.

В любом случае на Космотектонической карте необходимо показать весь спектр кольцевых структур. В случае их уверенного генезиса следует это оговорить в соответствующих условных обозначениях. Проблема индентификации кольцевых структур, установления более достоверной их природы очень важна и при работе над созданием карты, на неё нужно обратить особое внимание.

Дополнительная геоинформация на картографической модели. К «Космотектонической карте Беларуси масштаба 1: 500 000» для более полного представления о тектонике территории целесообразно приложить серию различных карт в виде врезок более мелкого масштаба: 1) рельефа земной поверхности, 2) разломов доплатформенных и платформенных, 3) космоизображения, 4) основных структур платформенного чехла, 5) основных структур фундамента, 6) аномалий силы тяжести, 7) магнитного поля, 8) поверхности Мохо, 9) мощность литосферы, 10) неотектоники, 11) современных тектонических движений.

Основную космотектоническую карту лучше всего показать на фоне синтезированного космического изображения территории Беларуси. Учитывая, что дешифрирование КС имеет существенную составляющую субъективного характера, для объективности следует поместить карту космоизображения территории в виде наиболее крупной врезки в чистом виде без всяких элементов дешифрирования и интерпретации. На остальных картах хорошо бы поместить главные космолинеаменты, кольцевые структуры и другие материалы дешифрирования для сравнительного анализа их друг с другом. На карте неотектоники нужно дать данные по геодинамике ― характере неотектонических напряжений. Схема расположения врезок показана на рисунке.

Рисунок. Схема расположения врезок к Космотектонической карте Беларуси