Вивчення лінійних структур. Лініаменти

Геофізичні методи

Дослідження тектонічних розривів і характеру переміщення блоків виконують за допомогою геофізичних методів. У зонах розломів відбувається стрибкоподібна зміна практично всіх фізичних властивостей гірських порід, що проявляється в наявності різних геофізичних аномалій, зокрема, змін зон сили тяжіння, магнітного й електричного полів, смуг згасання сейсмічних хвиль. У магнітних полях такі розломи виявляються за значної протяжності лінійними аномаліями, ланцюжками вузьких позитивних аномалій магнітного поля, зміною простягання осей і форми магнітних аномалій. У гравітаційному полі глибинним розломам також відповідають вузькі зони підвищених градієнтів гравітації чи так звані гравітаційні ступені, протяжні позитивні аномалії поля сили тяжіння, поля змінного знака, розворот і зміна форми гравітаційних полів. У зонах глибинних розломів відбувається зміщення опорних геофізичних горизонтів, а також підошви земної кори, поверхні консолідованої кори, а також основних шарів всередині кори. В окремих випадках зміщення границі Мохо досягає 10-20 км. Глибинні розломи також виділяються за місцезнаходженням сейсмофокальних поверхонь і розташуванням гіпоцентрів землетрусів [42].

Геолого-геоморфологічні профілі

Важливим інструментом досліджень характеру переміщення блоків (зсувів, насувів, скидів і підкидів) є геолого-геоморфологічні профілі, побудовані на підставі даних свердловин. На них видно характер виклинювання порід.

Лінеаментний аналіз

Виділення глибинних розломів виконують за допомогою матеріалів ДЗЗ. Виник так званий лінеаментний аналіз. Поняття “лінеамент” увів у науку американський геолог Вільям Хоббс ще у 1911 р., під яким він розумів елементарну лінію різкої зміни параметрів географічного, геологічного та геофізичного середовищ. Лінеаменти на космознімках (лат. lineamentum – лінія) – це лінійні елементи зображення, які відповідають на місцевості прямолінійним чи злегка вигнутим об’єктам земної кори, які відображають її різномасштабні, різночасові та різноглибинні неоднорідності [25]. Лінеаменти можуть прямо відповідати розломам або бути непрямим відбиттям похованого розлому і на поверхні не проявлятися. Вони також можуть бути поверхневим “слідом” похованих геологічних контактів, границь і лінійних утворень іншого роду, що не належать до категорії розривних. На космознімках лінеаменти зображають у вигляді добре витриманих за простяганням границь ландшафтних зон, схилових уступів, ланцюжків озер та інших знижень, льодовикових трогових долин, ліній розподілу різних типів ґрунтів або рослинності.

За співвідношенням з раніше з’ясованими розривами геологічної структури лінеаменти поділяють на:

1. ті, які збігаються з розломами різного рангу;
2. ті, що продовжують відомі розломи;
3. автономні (незалежні від відомих раніше розривів), що січуть утворення, генезис яких потребує уточнення.

Поєднання лінеаментних систем утворює певний графічний рисунок: паралельний, перехресний Х-подібний, зчленований Y і T-подібний, ромбовидний, кільцеподібний.

За генезисом вирізняють:

1. лінеаменти географічного середовища: оро(топо-), бати-, фото-, космолінеаменти;
2. лінеаменти геологічної структури: гео-, тектоно-, метало-, гідролінеаменти;
3. лінеаменти геофізичних та інших полів: магніто-, граві-, сейсмо-, термолінеаменти [25].

За протяжністю лінеаменти поділяють на локальні, регіональні, трансрегіональні та глобальні (рис. 2.2.7). Трансрегіональні лінеаменти, які перетинають континенти та їхні частини, часто відповідають зонам глобальних і регіональних розломів. Саме за великими лінеаментами виявлені такі регіональні глибинні розломи: Сан-Андреас (протягається вздовж західного узбережжя Північної Америки на 1300 км), Східно-Африканський, Північно-Анатолійський, Йорданський та ін.

Рис. 2.2.7. Лінеаменти Опілля, виділені на 3d-моделі рельєфу [5].

Масштаб 1:200 000.
Умовні позначення: 1 – лінеаменти 1-го порядку, що відповідають тектонічним лініям; оролінеаменти: 2 – 2-го порядку, 3 – 3-го порядку.
Цифри 1-6 на рисунку – номери лінеаментних вузлів

За кутом нахилу до площини екватора серед найбільших лінеаментів виділено п’ять груп.

• Меридіональні лінеаменти утворюють від екватора до полюса рівномірну систему лінійних структур, розташованих у 600-800 км одна від одної і не відхиляються більше, ніж на 15° від меридіонального напряму.
• Широтні – майже паралельні до площини екватора з відхиленням до 10° приурочені головно до північного сходу Азії і розташовані на відстані 800-1000 км один від одного.
• Діагональні – структури північно-західного (315°), північно-східного (45°) і дугоподібного простягання.

Діагональні північно-західні лінеаменти найбільше характерні для заходу України [23].

Тектонічні розломи на космознімках

Автоматично виділяє лінеаменти на цифрових моделях рельєфу (ЦМР) і космозображеннях програма LESSA. Аналіз базується на розподілі й орієнтації дрібних лінійних елементів рисунка (штрихів). Після ряду операцій будують протяжні лінії, визначають їхні напрями та густоту. У ЦМР виокремлюють осі долин і хребтів, в аналізі беруть участь тільки елементи рельєфу, що дозволяє виключити лінії іншого походження. На заключному етапі порівнюють отримані дані з матеріалами геолого-структурних досліджень [54].

Тектонічні розломи на космознімках виділяють за прямими та непрямими ознаками. Прямими ознаками виділення є такі геологічні ознаки:

1. порушення суцільності геологічної структури, а також зміщення в плані фотомаркувальних пластів, контактів порід, дайок, і їхнє зрізання чи зникнення вздовж якої-небудь прямої лінії;
2. порушення умов залягання пластів, тобто слабко помітна чи різка зміна їхнього простягання вздовж однієї лінії, поворот голів пластів тощо;
3. прямолінійний контакт між різновіковими і різнодислокованими породами, який виражений у різких відмінах рисунка фотозображення товщ, які контактують по розлому;
4. наявність зон зминання, брекчіювання, розсланцювання, лінійні прояви магматизму та вулканізму.

До непрямих ознак виділення розломів належать геоморфологічні, гідрогеологічні та геоботанічні.

Геоморфологічні ознаки:

1. тектонічні прямолінійні уступи чи тектонічні підніжжя схилів, вздовж яких проходить прямолінійна границя міжкорінними та пухкими породами, тектонічні долини і котловини, оточені крутими схилами;
2. вузькі прямолінійні (чи слабко вигнуті) пасма і гребені, утворені дайковими чи жильними тілами, що заповнюють пустоти розривів; іноді простежують за фототоном – як вузькі світлі чи темні смуги;
3. прямолінійні улоговини чи ерозійні борозни, поперечні до нахилу схилу; різко виражені в рельєфі сідловини на вододілах, витягнуті в одну лінію;
4. спрямлені ділянки річкових русел, долин, тимчасових водотоків або повторюваність спрямлення водних потоків під певним кутом; коліноподібні вигини русел рік; прямолінійна направленість протилежних бічних приток, які становлять єдиний напрям; наявність серії перекатів у річковому руслі;
5. горизонтальне зміщення озер і боліт вздовж прямої лінії; лінійне розташування озерних впадин, заболочених ділянок, карстових лійок; спрямлення лінії морських та озерних берегів, болотних котловин;
6. прямолінійні різкі границі між різними формами рельєфу чи природними ландшафтами.

Гідрогеологічні та геоботанічні непрямі ознаки розривів:

1. лінійне розташування джерел у поєднанні з розвинутою в місцях виходу вологолюбною рослинністю;
2. чіткіші прояви смуг підземного стоку, які в зоні порушення порід вздовж розлому більш обводнені і виявляють на знімках темнішими фототоном;
3. приуроченість до ліній розломів густішої і вологолюбної рослинності, що пов’язане з більшою зволоженістю та ліпшими умовами ґрунтотворення на цих ділянках [25].

На підставі інтерпретації космознімків визначають такі характеристики розривних порушень: розміри, напрям та амплітуда горизонтального, а там, де це можливо, і вертикального зміщення, морфологія, генезис, відносний вік того чи іншого розлому. За результатами інтерпретації дистанційної інформації виділяють дві категорії розривів: ті, що дешифровані на знімках і відображені на геологічних картах; і ті, які віддешифровані на знімках і не зазначені на геологічних картах. Це пояснюють тим, що той самий розлом за протяжністю на різних своїх ділянках виражений неоднаково [47].

Інші методи

• Польовими методами, оглянувши відслонення порід, дають характеристики локальних розломів і тріщин.
• Після промірів систем тріщин будують рози-діаграми (у програмах Microsoft Exel чи Stereonett). Викреслюють також рози-діаграми напрямів простягання тальвегів долинних форм, виявляють узгодження тектонічної тріщинуватості регіону і долинної мережі.
• Для відображення характеру геологічних структур та їхніх співвідношень із рельєфом використовують програму сім’ї ГІС, зокрема, Move.