Кронберг П.
Дистанционное изучение Земли: Основы и методы дистанционных исследований в геологии

Тепловые снимки. Геологическое содержание изображения, примеры интерпретации. Часть 3

Рис. 215. Фотоснимок области геотермической аномалии Полихнитос и ее окрестности (снимок Гюнтера). (доступно только при скачивании полной версии)

На рис. 215 ниже середины снимка видны корпуса бань, которые на тепловом снимке расположены выше термальных источников. Они выделяются на изображении теплового сканера темным серым тоном, поскольку их крыши ко времени залета были холоднее, чем окружающие объекты. Перед корпусами течет ручей (на рис. 215 слева направо), в который стекают термальные воды. Лишенные растительности светлые области слева от разветвления ручья маркируют выходы источников и их обрамление. Справа за банями наряду с кипарисом видны две большие сосны, которые на ИК-изображении сканера справа выше терм выражены как два округлых пятна благодаря их явно более высокой собственной температуре. Распознаваемые на заднем плане деревья (большей частью оливы) являются причиной светлого пятнистого рисунка в верхней части теплового изображения. Поля и луга, расположенные в долине и на смежных, полого поднимающихся участках, ко времени съемочных залетов отчасти были лишены растительности, отчасти же их покрывала низкая или редкая растительность (трава, пшеница и прочее). Открытые участки почвы за ночь сильно охладились. Они выражаются на изображении сканера весьма темными серыми тонами. Заросшие площади в совокупности отражаются несколько более светлыми серыми тонами, поскольку за ночь они меньше остыли. Видимые на рис. 215 каменные ограды сильно охладились в течение ночи; соответственно они проявляются на изображении теплового сканера в виде темных линий. Напротив, вода протекающего в углублении ручья выделяется весьма светлым серым тоном, поскольку она теплее окружающей почвы и воздуха.
Площадь серого тона средней интенсивности, находящаяся ниже терм или под ручьем, проходящим ниже центра снимка на рис. 214, на которой видны линии темного серого тона каменных стенок, соответствует площади переднего плана рис. 215. Эта пологая площадь поросла терновником высотой около 50 см. На участке средней серой тональности на тепловом снимке видны многочисленные темные пятна незакономерной конфигурации. По наблюдениям на местности – это лишенные растительности участки почвы. Они выделяются на тепловом изображении темным серым тоном, так как в течение ночи могли отдать больше тепла, чем поросшие терновником покатые склоны. Поэтому заросшие площади перед утренними сумерками были сравнительно теплее, чем открытые участки почвы.
Исходя из опыта исследования области Полихнитос, качественная интерпретация данных теплового сканирования без контрольных данных по замерам и наблюдениям ко времени аэросъемочного маршрута, а в известном случае и до того, невозможна. Интерпретация сканерного ИК-изображения проблематична даже тогда, когда меняющиеся поверхностные свойства смежных площадей (тип и влажность почвы, неровность поверхности, растительность) вызывают колебания температуры. Равным образом и различия топографического положения или сам рельеф местности могут создать эффект довольно сильно повышенного теплового потока, который, как в изученной области, наложится на основную картину, и это может привести к ошибочной интепретации. Не представляет проблемы точная локализация термальных источников. Напротив, очень сложно (прежде всего в районах с почвенным и растительным покровом) выделить площадь геотермической аномалии как температурную аномалию поверхности рельефа на тепловом сканерном изображении. Поэтому пригодность тепловой съемки для поисков геотермических аномалий вопреки многочисленным высказываниям следует воспринимать с осторожностью. Наоборот, надежные данные о наличии и протяжении геотермической аномалии на местности дают измерения интенсивности излучения ИК-радиометром, проведенные по траверсам и по сетке. Эти измерения легки для проведения и недороги. Они дают количественные данные, которые необходимы для расчетов на модели (ср. [97]). Опыт комбинированного применения аэрофотоснимков и тепловых снимков при изучении геотермических явлений в аномальном поле Мексики описан Балле и др. [301].
При картировании литологических комплексов залеты с тепловым сканером применяются реже, чем обычные методы, и, как правило, лишь для прояснения частных локальных вопросов. В качестве примера можно привести разделение доломитов и известняков, которое на панхроматических аэрофотоснимках, равно как и на многозональных снимках, можно видеть далеко не всегда, а большей частью просто невозможно. Роуэн и др. [258, 259] установили при рекогносцировочных облетах гор Арбакл, шт. Оклахома, что можно разделить выходы доломитовых и известняковых комплексов по изображениям, полученным с помощью ИК-сканера перед восходом солнца. В это время доломиты исследовавшейся области были чуть теплее, чем известняки, поэтому они излучали тепло сильнее и выделились на изображении сканера светлым серым тоном (рис. 216, вверху). Наоборот, более холодные выходы известняков отображаются более темными серыми тонами. По Роуэну и др., малое альбедо (вследствие выветривания поверхности доломитов) и повышенная термальная инерция (благодаря составу пород) обусловливают сравнительно более высокую температуру поверхности доломитов на протяжении ночи. На предполуденном снимке (11ч местного времени) доломиты и известняки уже неразличимы (рис. 216, внизу). Днем оба параметра воздействуют друг на друга: более высокая термальная инерция удерживает температуру доломита ниже, а более низкое альбедо вызывает повышение его температуры на протяжении всего дня. Поэтому разница температур доломитов и известняков недостаточна для разделения этих типов пород. По Роуэну и др., максимальный температурный контраст различных типов пород можно ожидать на ночном изображении ИК-сканера, если эти породы обнаружат сочетание максимальных различий альбедо и термальной инерции (в предположении, что более низкое альбедо сочетается с более высокой термальной инерцией). Если же, напротив, сочетаются высокое (или низкое) альбедо и высокая (или низкая) термальная инерция, то можно ожидать проявления максимального контраста между двумя комплексами пород на изображениях дневных залетов, полученных с помощью ИК-сканера. Однако при этом в качестве предпосылки требуется, чтобы топографические эффекты не перекрывали проявления температурной разницы поведения пород.

Рис. 216. Тепловой снимок района гор Арбакл, шт. Оклахома.
а – съемка перед восходом солнца, 6 ч местного времени. В точке А видна фациальная граница между известняком (темный серый тон) и доломитом (светлый серый тон); б – предполуденная съемка, 11 ч. Известняки и доломиты не разделяются более по различиям серого тона. Дальнейшие разъяснения в тексте (по [259]). (доступно только при скачивании полной версии)

На дневных снимках и прежде всего на снимках утренних и предполуденных часов топографический рельеф выступает в более контрастном виде, поскольку обращенные к солнцу и отвращенные от него поверхности получают либо больше, либо меньше солнечного излучения и в соответствии с этим по-разному прогреваются. В зависимости от своих поверхностных температур обращенные к солнцу склоны выражаются на сканерном изображении светлыми, а отвращенные от солнца – темными серыми тонами («тепловые тени» – по-английски thermal shading). Этот эффект, подчеркивающий рельеф, становится явным уже при сравнении снимков теплового сканирования рис. 217, на которых изображен пологовол-нистый ландшафт с превышениями высот порядка 30 м. На предполуденном снимке видны детали слоистости и структурного строения, которые на снимке перед восходом солнца не отражены или лишь намечены. На утренних снимках ландшафтов с весьма пологим рельефом «тепловые тени» выделяют даже небольшие различия рельефа ландшафтных или структурных зон, которые на условных аэрофотоснимках часто не распознаются. Оффилд [223] сообщает об аналогичном опыте структурного картирования утренних снимков в форланде Скалистых гор у Денвера. Используя различимость комплексов пород на тепловых снимках местности с умеренным рельефом (с превышением до 60 м), Роуэн и др. [258] в своих исследованиях показали, что на дневных снимках детали слоистости на обращенных к солнцу склонах выражаются более четко (ср. рис. 217). Изображения ИК-сканера, полученные при съемке утром и в раннее послеполуденное время, обнаруживают отчетливые различия в отображении топографических и геологических деталей. Последние четко видны на предполуденном снимке (11 ч местного времени). На снимке в середине дня (14 ч местного времени), напротив, распределение серых тонов определяется скорее различными поверхностными температурами крупных топографических форм – «тепловой тенью» на ИК-изображении сканера. Таким образом, топографические тепловые эффекты зависят от времени дня. Впрочем, от дневного времени, или времени съемки, зависит также отображение на тепловом снимке крутых трещин и нарушений, прежде всего если линии выхода разрывных нарушений подчеркнуты расчлененным рельефом местности благодаря процессам эрозии.

Рис. 217. Различное отображение литофаций и слоистости на тепловых снимках, снятых в различное время дня.
а – съемка в 11 ч местного времени; б – съемка в 14 ч; в – съемка в 6 ч (перед восходом солнца) (по [259]). (доступно только при скачивании полной версии)

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом