Курсовая. Дистанционные методы геологических исследований для целей геологического картирования

• Название: Дистанционные методы геологических исследований для целей геологического картирования
• Дата: 01.05.2022
• Размер: 0.98 Mb.
• Имя файла: Курсовая.docx
• Тип: Курсовая; #506700
• страница: 7 из 7

Применение аэрокосмических материалов при геологическом картировании

В конце 60-х — начале 70-х гг. XX в. были разработаны и внедрены в практику новые виды региональных геологических исследований: групповая геологическая съемка, аэрофотогеологическое картирование, геологическое доизучение ранее заснятых площадей, глубинное геологическое картирование, геолого-минерагеническое картирование. В объединении «Аэрогеология» были разработаны основные положения методики построения космогеологических картографических документов по данным дешифрирования материалов космических съемок. Это — космотектонические и космогеологические карты, которые не дублируют традиционныегеологические карты.
Космофотогеологическое картирование (КФГК) является самостоятельным видом геологических исследований. Его цель — расшифровка глубинного геологического строения крупного участка земной коры на основе дешифрирования материалов космических съемок с использованием результатов геофизического зондирования и ранее полученных геологических материалов. Космофотогеологическое картирование обычно сопровождается относительно небольшим объемом полевых геологических и геофизических наблюдений с целью сбора материалов о поверхностном геологическом выражении наиболее типичных космогеологических структур, но основной объем информации получают при дешифрировании МДЗ. При этом большая часть времени отводится на камеральный период, предшествующий полевым работам. В поле изучаются эталонные линейные, кольцевые и площадные объекты, а также объекты с неясным геологическим строением, участки несоответствия данных дешифрирования с ранее полученными геологическими и геофизическими данными. На этапе окончательного камерального дешифрирования составляются космофотогеологические карты[5].

Космофотогеологические карты суммируют геологическую информацию, получаемую при дешифрировании материалов космических съемок преимущественно регионального и детального уровней генерализации. Геологическая природа дешифрированных элементов изображения (космогеологических объектов) интерпретируется путем сопоставления с имеющимися геологическими материалами или предполагается по аналогии. На космофотогеологических картах изображаются в основном три основные группы объектов — линейные, кольцевые и площадные. Линейные структуры — это разломы разных рангов, в том числе разграничивающие тектонические и структурные блоки различных порядков или рассекающие их без существенной трансформации внутренней структуры (линеаменты). Многие разломы на основании данных дешифрирования могут получить геодинамическую характеристику. Кольцевые структуры разделяются на главнейшие генетические типы: пликативные, плутонические, вулканические, диапировые, импактные и др., выявляется характер выражения кольцевых структур в особенностях аномального геомагнитного и гравитационного полей, а также в рельефе и ландшафте (поднятия, депрессии, кольцевая гидросеть и т. д.). Своеобразная группа кольцевых структур отражает не вскрытые на дневной поверхности или погребенные под молодыми осадками геологические тела (крупные массивы плутонических пород, вулканические сооружения и очаги, поднятия кристаллического фундамента платформ или складчатых зон и т. и.). Площадные космогеологические объекты представляют вещественно-структурные комплексы, распространенные преимущественно в горно-складчатых областях и отвечающие основным структурным этажам земной коры. Космические снимки регионального и локального уровней генерализации позволяют вести прямое картирование сочетаний формационных типов горных пород со степенью и характером их дислоцированности. Например, для континентальных вулканических формаций известково-щелочного ряда характерны вулканотектонические кальдерные и вулкано­плутонические структуры; в зеленосланцевых толщах, как правило, развиты изоклинальная складчатость или чешуйчато-надвиговые структуры; офиолитовые толщи характеризуются шарьяжными и олистостромовыми структурами с протрузиями серпентинитов и т. д.

Для обозначения характера дислокаций стратифицированных горных пород рекомендуется применять цвет, а вещественных комплексов, в которых дислокации проявлены, — крап. Плутонические (нестратифицированные) комплексы на космогеологических картах разделяются по составу. Кроме того, отражается (различными типами «матрасной» окраски) соотношение плутонических пород с вмещающими их структурно-вещественными комплексами.

Космотектонические карты строятся с целью отразить новую интерпретацию тектонического строения региона на основе новых данных, полученных при дешифрировании материалов космических съемок. В основе легенд космотектонических карт лежат легенды тектонических карт изучаемого региона, которые дополняется условными знаками, отражающими линейные, кольцевые, дуговые структуры (как правило, ранжированные по их геологическому значению), а также некоторые геофизические данные, отражающие глубину проникновения дешифрированных структур в земную кору. Для построения космотектонических карт масштаба 1 : 5 000 000 — 1: 2 500 000 рекомендованы космические снимки континентального уровня генерализации[6].

Аэрофотогеологическое картирование (АФГК) основано на геологической информации, полученной преимущественно дистанционными методами. АФГК средних масштабов проводилось на территориях с простым геологическим строением, где главными объектами дешифрирования выступали литолого-генетические комплексы четвертичных отложений и слабо дислоцированные породы осадочного дочетвертичного чехла. Основными материалами служили мелко- и отчасти среднемасштабные АФС. Заверка данных дешифрирования осуществлялась с помощью геофизических методов и бурения. Помимо традиционной для геологических карт нагрузки, на аэрофотогеологических картах нашли отражение разрывные нарушения и кольцевые структуры, не выходящие на земную поверхность.

Групповая геологическая съемка (ГГС) ориентирована на относительно простые по строению территории, где не требуется густая сеть наземных маршрутов. Значительный объем информации получается на основе дешифрирования МДЗ, а полевые работы планируются с учетом степени дешифрируемости, сложности геологического строения и размещения признаков полезных ископаемых. Глубинное геологическое картирование (ГГК) основано главным образом на данных геофизических методов исследований, структурного и картировочного бурения, а дистанционные методы являются вспомогательными. На основе дешифрирования космических снимков создаются модели структурной основы изучаемой территории, которые анализируются совместно с геолого-геофизическими данными.

Методы изотопной геохронологии основаны на явлении естественного распада нестабильных («материнских» или радиоактивных) изотопов, в результате чего происходит накопление продуктов их распада («дочерних» или радиогенных) в объеме породы или отдельных минеральных зерен, и позволяют датировать породы и руды в широком возрастном диапазоне - от n1 до 4000 млн лет. Различные методы возрастного датирования применяются в зависимости от состава и природы изучаемых пород и минералов. Правильность рассчитанных возрастов в любом из изотопных методов определяется выполнением определенных условий, главные из которых - замкнутость изотопногеохронометрических систем в ходе жизни «геохронометра» и гомогенность изотопного состава элемента, содержащего радиогенный изотоп, на момент образования исследуемой породы. Поэтому, основная задача заключается в поиске доказательств того, что эти условия были реализованы в природе и правильно учтены в ходе исследования. Именно этим определяются возможности и ограничения изотопных методов, объекты исследования и необходимые требования к материалу. Общим требованием при проведении изотопно-геохронологических исследований является максимально возможная неизмененность проб [5].

Наиболее широко для целей геохронологии во всем диапазоне геологического времени используются акцессорные урансодержащие минералы: монацит, циркон, сфен, ортит, пирохлор, апатит, а в последнее время бадделеит и перовскит (при датировании основных и ультраосновных пород) [1].
Итоговым документом исследований, концентрирующим все геологические данные, являются геологические карты. В настоящее время при создании Государственных геологических карт наряду с геофизической и геохимической информацией обязательно используются материалы дистанционного зондирования, которые позволяют повышать информативность, обзорность и достоверность геологических карт. С помощью МДЗ и на их основе составляется дистанционная основа карт геологического содержания.

Дистанционная основа (ДО) — это информационный продукт, созданный по МДЗ, результатам их формализованных преобразований, дешифрирования и интерпретации, используемый при составлении геологической и других карт, входящих в комплекты Госгеолкарты-1000/3 и Госгеолкарты-200/2. ДО представляется в цифровой форме, в том числе в виде, пригодном для распечатки, соответственно в масштабах 1: 500 000 или 1:100 000 цветных композитов видимого и инфракрасного диапазонов спектра. Анализ МДЗ должен быть целенаправленным на выявление тех объектов, которые должны быть показаны на карте в соответствии с Требованиями к ДО-1000/3 и ДО-200/2, которые регламентируют содержание, основные методические и технологические аспекты создания ДО Госгеолкарт нового поколения. Требования к ДО-200/2 обязательны при проведении геологической съемки, а также при составлении Госгеолкарты масштаба 1 : 200 000 без нолевых работ; при геологическом доизучении ранее заснятых площадей; средне­масштабном глубинном геологическом картировании и геолого-минерагеническом картировании масштаба 1 : 200 000. Требованиям дополняют инструктивные и методические документы по подготовке Госгеолкарт и обязательны для всех организаций и предприятий, осуществляющих эти работы. МДЗ, используемые для создания дистанционных основ, должны удовлетворять требованиям обзорности, т. е. охватывать значительные территории, и детальности, при которой на снимках будут отражены минимальные по размеру объекты картографирования заданного масштаба, а также должны быть представлены в нескольких информативных спектральных каналах. Наиболее информативные каналы съемки для решения конкретных задач выявляются в процессе дешифрирования и интерпретации ДО. Геологические объекты в разных каналах съемки имеют различную выразительность, что зависит от их отражательной способности в соответствующих диапазонах съемки, наличия косвенных индикаторов и ландшафтной обстановки, в которой находятся эти объекты. В общем случае для структурного дешифрирования наиболее информативны съемки в ближнем инфракрасном диапазоне, специфика растительности лучше проявляется в видимом и ближнем инфракрасном, а почв и горных пород — в среднем инфракрасном диапазоне. В тепловом (дальнем инфракрасном) диапазоне фиксируются объекты, отличающиеся по температурным и излучательным характеристикам. Сезон съемки должен обеспечивать лучшее изображение природных индикаторов картируемых объектов.

Дистанционная основа состоит из двух частей: фактографической и интерпретационной. Фактографическая часть дистанционной основы представляет собой единое цифровое изображение (мозаику нескольких снимков) на территорию номенклатурного листа в трех спектральных диапазонах, цветное синтезированное изображение по трем спектральным диапазонам и набор формализованных обработок[3]. Таким образом, она включает, во-первых, нормализованные МДЗ (одного или нескольких диапазонов) в цифровой и аналоговой формах. Нормализация материалов предусматривает трансформирование в картографическую проекцию и геодезическую систему топографической основы листа Госгеолкарты-200 и/или Госгеолкарты-1000, монтаж отдельных снимков в единое изображение и координатную привязку, а также геометрическую и радиометрическую коррекции исходных снимков. Этот процесс выполняют специальные организации, и поэтому потребителю могут предоставляться МДЗ, прошедшие предварительную обработку.

Интерпретационная часть дистанционной основы. Компонентами интерпретационной части ДО являются схемы дешифрирования и схемы интерпретации результатов дешифрирования. Схемы дешифрирования отображают выделенную по изображениям информацию о линейных и площадных геологических объектах. Интерпретационные схемы составляются для всех видов карт, при создании которых используется получаемая по МДЗ информация. Они создаются по результатам анализа фактографической части основы с учетом имеющейся геологической, геофизической и другой информации. Схемы дешифрирования и интерпретации результатов дешифрирования создаются по результатом экспертного визуального и компьютерного интерактивного анализа фактографической части ДО. Такой анализ обеспечивается современными ГИС-технологиями, которые позволяют совмещать различные тематические слои. Экспертное дешифрирование предусматривает визуальный анализ как первичных изображений разных каналов, так и разнообразных композит, подготовленных в различных программных пакетах обработки МДЗ. Дополнительную информацию о тектоническом строении изучаемой территории дает анализ цифрового рельефа.

На окончательных материалах результаты дешифрирования и интерпретации отражаются в принятых условных обозначениях с разделением на достоверные, подтвержденные геолого-геофизическими материалами, и предполагаемые, которые интерпретируются неоднозначно. В объяснительной записке приводятся те сведения, которые необходимы для обоснования содержания карт и выводов авторов об особенностях геологического строения, истории развития, минерагении, эколого-геологических условиях территории. Интерпретационные схемы должны составляться для всех видов карт, при создании которых используется получаемая по МДЗ информация. На основе ДО Госгеолкарт могут создаваться другие карты геологического содержания, в том числе карты четвертичных отложений (рис. XIII на цветной вклейке), для чего объекты картирования, выделенные в результате тематического дешифрирования и интерпретации МДЗ на подготовительных этапах, распознаются и оконтуриваются на ДО. Использование ГИС-технологий позволяет каждое стратиграфо-генетическое подразделение легенды к карте четвертичных образований отражать в виде тематического слоя. Сначала предлагается наносить наиболее выразительные фотогеологические объекты, а затем к полученному таким образом структурному каркасу карты добавлять менее выразительные объекты.

Заключение

Геологи одними из первых стали применять в своей работе сначала аэро-, а позднее и космические снимки. На основе аэрометодов были разработаны и внедрены в производственную практику такие виды региональных исследований, как групповая геологическая съемка и аэрофотогеологическое картирование, а на основе космических методов — космофотогеологическое и геолого-минерагеническое картирование, которые в короткие сроки позволили дать оценку перспектив поисков месторождений полезных ископаемых на больших площадях. В настоящее время дистанционное зондирование Земли бурно развивается, предоставляя исследователям изображения высокого разрешения во многих спектральных диапазонах. Также интенсивно развиваются и компьютерные технологии обработки ДДЗ. Все это открывает новые возможности изучения геологического строения и поисков месторождений полезных ископаемых.

Список использованных источников

1. Михайлов А. Е., Корчуганова Н. И., Баранов Ю. Б. Дистанционные методы в геологии. М.: Недра, 1993.

2. Рябухин А. Г., Макаров В. Я., Макарова Н. В. Космические методы в геологии. М.: Изд-во МГУ, 1988.

3. Методы дистанционного зондирования Земли при решении природоресурсных задач. СПб.: ВСЕГЕИ, 2004.

4. Кронберг П. Дистанционное изучение Земли: основы и методы дистанционных исследований в геологии/ Пер. с нем. М.: Мир, 1988.

5. Корчуганова Я. И. Аэрокосмические методы в геологии (методические рекомендации). М.: Геокарт-ГЕОС, 2006.

6. Аэрокосмические методы геологических исследований. СПб.: ВСЕГЕИ, 2000.

7. Дистанционные методы геологического картирования: учебник / Н. И. Корчуганова, А. К. Корсаков. — М. : КДУ, 2009.