Прогнозирование тектонически-опасных территорий Республики Турция с помощью линеаментного анализа

курсовая работа

3.1 Физические механизмы проявления линеаментов на космических изображениях

Природу линеаментов, проявляющихся на космических изображениях, обычно связывают с отражением на земной поверхности разноглубинных видимых и скрытых разломов земной коры [9]. В наиболее простом варианте, когда разрывное нарушение достигает земной поверхности, линия разлома визуально дешифрируется на космическом изображении в виде явно выраженного линеамента, интенсивности и четкость проявления которого связана с контрастностью движений по линии разлома. Интенсивность линеаментного проявления разлома зависит также от угла наклона поверхности разлома: единичные линеаменты или узкие линеаментные зоны при вертикальном положении разлома, положении, при котором в приразломной части (вблизи поверхности сместителя) возникает целая серия (зона) сопутствующих разрывов (трещин).

Если разлом не достигает поверхности, затухая на той или иной глубине, его поверхностное выражение представляет собой некую зону рассеянных (трещинных) деформаций, которые визуально выделяются на космических изображениях в виде узких или достаточно широких линеаментов в зависимости от мощности перекрывающего его осадочного чехла (чем мощность больше, тем линеамент шире) и от интенсивности движений по скрытому разлому (чем больше интенсивность, тем шире зона трещин и линеамент).

Линеаменты, визуально регистрируемые на космических изображениях, могут отражать через вторичные индикаторы не только формы дислокационного происхождения (разрывы, трещины, складки), но и некоторые линии (зоны, полосы) повышенного или пониженного напряженного состояния коры [9].

Линеаменты и линеаментные зоны являются зонами (каналами) повышенной проницаемости земной коры. Они служат проводящими путями растворов и газов, как правило, более высокотемпературными по сравнению с поверхностью Земли или морского дна. Данное обстоятельство нередко приводит к уникальным современным явлениям и процессам: протаивание протяженных узких зон, возникновение зон дробления льда, к которым, например, на Байкале обычно приурочены нерпичьи лунки пропаривания, апвеллинг, линейность облачного покрова и др. [5].

Степень видимости систем линеаментов на космических изображениях во многом зависит от напряженно-деформационного состояния земной коры. Как нами [1-4, 6], так и другими исследователями, например [5, 9], установлено, что ориентировка линеаментов в пространстве и их геодинамическая реализация достаточно тесно взаимосвязаны: диагональные линеаменты образуют преимущественно зоны скалывания, ортогональные - зоны сжатия (широтные) и растяжения (меридиональные). Поэтому особенности физической природы линеаментов, выделяемых на космических изображениях, связаны прежде всего именно с этими особенностями поля напряжений, обусловливающих характер деформаций и проницаемости земной коры.

Таким образом, степень видимости (различимости) линеаментов на космических изображениях и физические механизмы, ответственные за их проявления, зависят, прежде всего, от характера напряженнодеформированного состояния земной коры и связанной с ним проницаемостью земной коры, которые обусловливают «физиономичность» линеаментов, то есть выраженность в ландшафтах и физико-химических свойствах поверхности Земли, за счет изменения влажности, температуры, степени окисленности, выщелоченности, выветриваемости и других свойств почво-грунтов и горных пород и растительного покрова.

Напряжения, деформации и проницаемость земной коры тесно связаны между собой и зависят от характера поля напряжений, которое в глобальной линеаментной тектонике обусловлено ротационными силами.

Что же прежде всего влияет на степень выраженности линеаментов на космических изображениях - деформации или проницаемость земной коры, то есть ее флюидно-газовый режим?

Как показали геодезические обобщения, выполненные для платформенных структур и подвижных поясов по регулярной сети наблюдений один раз в неделю-месяц, деформации в разломных зонах короткопериодичны и активизируются с тем же или противоположным знаком движения земной поверхности в течение первых месяцев и первых лет [7, 8]. На этом основании делается вывод о том, что причину деформаций следует искать внутри разломных зон, а не вне их, так как никакой из известных тектонических процессов не может обеспечить столь малую периодичность деформационных процессов.

Физическая природа данного явления должна быть связана с очень высоко мобильным механизмом, практически мгновенно (применительно к анализируемому случаю) реагирующим на изменение поля напряжений в периоды подготовки и свершения землетрясения и после него. Из всех вышеназванных причин, способствующих развитию деформаций в зонах разломов, по своей мобильности подходит лишь флюидногазовый режим, который может практически мгновенно «проявить» ослабленные зоны земной коры (в том числе и зоны трещин), обладающие максимальной проницаемостью.

Основной индикатор движения жидких и газовых растворов у поверхности - изменение газового состава, влажности и температурного режима почво-грунтов, в какой-то мере растительности (листьев и травы), а также приземного слоя атмосферы. Чем выше проницаемость (трещиноватость), тем больше тепломассоперенос из земной коры к поверхности, тем больше нарушается гидродинамический режим подземных, грунтовых и приповерхностных капиллярных вод и почвенных растворов, а следовательно, тем больше насыщаются почвы и приземные слои атмосферы парами воды, инертными и другими газами (гелием, водородом, оксидами и диоксидами азота и серы и т.д.). Это вызывает изменение спектральных характеристики почв, грунтов, растительности и пропускание атмосферы для электромагнитных волн видимого диапазона спектра.

Интегральный эффект от перечисленных факторов приводит к изменению текстуры космического изображения. Эти изменения могут быть очень незначительными и незаметными для человеческого глаза, но легко распознаются современными методами обработки, которые выделяют небольшие различия и позволяют выявить «скрытую» полосчато-линейную текстуру космических изображений, обусловленную изменением поля напряжения и флюидно-газовым «дыханием» недр Земли.

Вполне очевидно, что даже подобный «высокоскоростной» процесс не может объяснить выявленные при космическом сейсмическом мониторинге сверхскоростные вариации космолинеаментов продолжительностью в часы и первые дни, так как региональное и тем более глобальное поле напряжений не могут изменяться с подобной скоростью.

Как было сказано выше продолжительность короткопериодических изменений деформационно-напряженного состояния геологической среды и обусловленной им проницаемости земной коры составляет от первых месяцев до первых лет. В сейсмических областях в период подготовки сильных землетрясений, как было установлено нами в целом ряде регионов, начало перестройки поля напряжений и связанных с ним деформаций и проницаемости начинается за 2-3 месяца до него, достигая максимума за 20 дней до события. Это максимально повышенное напряженно-деформационное состояние сохраняется приблизительно в течение 40 дней (20 дней до землетрясения и 20 после), а объем возбуждения - в течение 4-6 месяцев (2-3 месяца до землетрясения и 2-3 месяца после).

Предложенный механизм формирования линеаментов на космических изображениях позволяет вполне просто и объективно объяснить наличие высокочастотных (часы, дни) флуктуаций систем этих линеаментов, обнаруженных в результате осуществления космического сейсмического мониторинга в Калифорнии.

Основной причиной высокочастотных флуктуаций могут являться погодные условия - сила ветра, атмосферные осадки (в момент или накануне космической съемки), интенсивность солнечной радиации, влажность почвы и воздуха.

Сильный ветер, высокая температура воздуха и почвы, дождь, высокая влажность почвы и воздуха могут нивелировать влияние «дыхания» недр и делают аномалии, возникающие под действием изменения напряженно-деформированного состояния и проницаемости геологической среды, менее существенными по сравнению с воздействием погодных факторов. Поэтому обнаруживаемые аномалии становятся менее различимыми на космических изображениях, хотя они и обладают большой обзорностью, высокой степенью генерализации и рентгеноскопичностью.

Эти обстоятельства накладывают определенные ограничения на осуществление космического сейсмического мониторинга. Наиболее достоверные результаты по оперативному прогнозированию землетрясений достигаются в условиях отсутствия сильного ветра и дождливой погоды.

Данный вывод принципиально важен для организации и проведения автоматизированного космического сейсмического мониторинга и поэтому требует проведения комплекса специальных исследований по изучению корреляции степени выраженности систем линеаментов, выделяемых на космических изображениях, от погодных условий.

Делись добром ;)