Морфометрическое и неотектоническое моделирование

Цель морфометрического анализа:

Выделение морфоструктур различного генезиса для целей поиска и разведки полезных ископаемых;
Палеореконструкция и морфотектонический анализ неотектонических условий на основании морфометрического моделирования;
Локализация возможных зон оруденения на исследуемых площадях, что сокращает время проведения поисково-разведочных работ с выполнением заверочного бурения и позволяет сократить объемы ГРР.

Задачи:

Создание топологически корректной крупномасштабной Цифровой Модели Рельефа (далее ЦМР) на основе радарной спутниковой съемки и топоосновы;
Дешифрирование видимых тектонических дислокаций Земной коры по материалам Дистанционного Зондирования Земли (далее ДЗЗ);
Геоморфологический анализ территории;
Морфометрический анализ и моделирование орогенеза и тектогенеза на различных этапах формирования современного рельефа;
Построение морфотектонической модели исследуемой территории;
Выделение остаточных структур и степени денудации.

Результат:

Палеореконструкция орогенеза с выделением морфотектонических структур;
Выделение остаточных структур и степени денудации, в качестве основы прогнозной модели.

История

В основу метода были положены работы В. П. Философова, «Краткое руководство по морфологическому методу поисков тектонических структур». Метод основан на принципах морфомeтрического анализа получившего широкое развитие в конце 40-х – 50-х гг. такими учеными-практиками, как Хортон Роберт, Срахлер А. Н., Панов Б. П, Качугин Е. Г., Еремеев В. Ф., Башенина Н. В., что связано с техническим прорывом того времени в построении рельефа фотограмметрическими методами (аэрофотосъемка стереокомпораторы)

Методика выполнения работ

Основана на методах морфометрического анализа В. П. Философова. С корректировкой, применительно к современным цифровым данным о поверхности рельефа.

Взятые за основу методики морфометрического анализа Философова усовершенствованы и адаптированы к современным цифровым данным и масштабу исследований. На современном этапе, практически все методики морфометрического анализа интегрированы в современные компьютерные технологии пространственного анализа (Spatial Analysis) посредством аналитического аппарата геоинформационных систем (ГИС).

Целью геоморфологического морфометрического анализа изучаемой территории является:

получение информационной основы для интерпретации
геологических, геофизических данных
формирование представления об особенностях строения территории
и ее изменение в геологическом времени (кайнозой).

АЭРО-КОСМО-ФОТОДЕШИФРИРОВАНИЕ

Используемые методики обработки данных, основаны на традиционных методах анализа и дешифрирования АФС и КФС с применением современных программных и научных разработок в области цифровых технологий.

ИСХОДНЫМИ ДАННЫМИ являются:

данные Дистанционного Зондирования Земли (ДЗЗ)
данные 1-3 секундных радарных съёмок Shuttle Radar Topography Mission (SRTM)
космоснимки в видимом спектре высокого разрешения (1 м)
топооснова масштаба 1:50’000
топооснова масштаба 1:25’000
топооснова масштаба 1:10’000

Цифровая модель рельефа

ЦМР применяется в качестве вспомогательной основы для идентификации естественных линейных элементов рельефа при дешифрировании космоснимков высокого разрешения. Использование ЦМР (соответствующей масштабу 1:25’000 для морфометрического анализа при решении геологических задач) является наиболее оправданным. Точность изображения рельефа такой модели составляет от 1,5 до 5 м. в плане в зависимости от угла наклона поверхности.

На первом этапе анализа выполняется построение ЦМР. ЦМР масштаба 1:25’000 является математическим каркасом целого ряда моделей и карт. На ее основе происходит построение:

гидрологической модели (карта бассейнов и порядков водотоков);
направления поверхностного стока;
густоты расчленения рельефа;
вершинной поверхности;
базисных поверхностей различного порядка;
разностей базисных поверхностей;
остаточного рельефа.

Направления поверхностного стока

Модель направления поверхностного стока, кроме того, что служит основой модели гидрографической сети, позволяет выделить однонаправленные плоскости рельефа.

Рисунок плоскостей стока служит индикатором тектонических структур, что подтверждается при наложении на них линейных разрывных нарушений, полученных другими методами.

Гидрологическая модель

Гидрологическая модель является основой для составления ряда последующих карт.

Составляется на основе цифровой модели рельефа 1:25’000 с последующим уточнением на основе ЦМР 1:10’000

В гидрографической сети выделяются водотоки 5-ти порядков по методу Страхлера.

Выделение возрастающих порядков водотоков на коротких расстояниях дает возможность выполнить анализ новейших тектонических процессов.

Степень расчлененности рельефа

Показатель степени расчленения рельефа выражается двумя характеристиками: горизонтальное и вертикальное расчленение рельефа.

Горизонтальное расчленение рельефа или густота водотоков (протяженность водотоков на единицу площади) – отображает интенсивность проявлений неотектонических движений.

Вертикальное расчленение рельефа – отображает амплитуду и относительную скорость вертикальных тектонических движений.

Модели базисных поверхностей

Модель вершинной поверхности (верхнего базиса денудации) строится по максимальным отметкам рельефа линий водоразделов и представляет из себя поверхность лежащую выше современного рельефа, касаясь только водораздельных линий.

Сгущение изогипсобазит оконтуривают области новейших тектонических поднятий.

Разреженный рисунок изогипсобазит указывает на области относительных новейших опусканий.

Для более точного определения зон поднятий и опусканий дополнительно используются данные базисных поверхностей.

Модели базисных поверхностей

При анализе моделей базисных поверхностей уверено дешифрируются элементы структурно-тектонического строения территории. На демонстрируемой модели базисной поверхности 1-го порядка можно отметить ступенчатый характер поверхности, а также полуобращенный тип рельефа, дешифрируемый по сгущению изобазит.

Сгущение изобазит приходится на водораздельные склоны, а в пределах водораздельных пространств и долинах заложение между изобазитами возрастает. В этом случае, сгущение изобазит соответствует крыльям антиклинальных поднятий или смыкающим крыльям флексур.

Модели разности базисных поверхностей

Базисные поверхности различных порядков отражают характер рельефа на различный момент геологического времени. Вычитание поверхностей более высокого порядка из поверхности более низкого – позволяет определить амплитуды изменения рельефа и тем самым предположить относительные скорости вертикальных движений.

Первый этап – Ранний плейстоцен на плиоценовой поверхности выравнивания.

Второй этап – Средний плейстоцен.

Третий этап - Разница базисных поверхностей позволяет дать оценку относительной интенсивности современных движений земной коры.

Модель остаточного рельефа

Модель остаточного рельефа составляется путем вычитания базисной поверхности из гипсометрической, отражающую объем горных пород, который сохранился от предыдущего этапа денудации.

На них четко выделяются локальные структуры их направления и формы. В то же время высокая детализация позволяет распознавать их внутреннюю структуру: локальные поднятия, водотоки, системы разломов, контролирующих пространственную ориентацию предполагаемых рудных зон.

ПРОГНОЗНАЯ МОДЕЛЬ

Коренные оруденения подтвержденные результатами комплексного геологического изучения

По результатам моделирования были выявлены предполагаемые зоны возможной рудной концентрации (розовый/коричневый). Эти зоны были подтверждены результатами бурения.

Участок 1 – соответствует действующему карьеру.
Участок 2 – поисково-разведочным бурением подтверждена рудная зона с промышленным запасом золота.
Участок 3 – поисково-разведочное бурение подтвердило золотосодержащую рудную зону.

ПРОГНОЗНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ