В последние годы снимки из космоса приобретают все большее значение как источник весьма ценной информации о геологическом строении земной коры. Дешифрирование космоснимков позволяет выявлять тектонические элементы, которые не всегда обнаруживаются при наземной съемке: погребенные структуры, неотектонические поднятия и прогибы, кольцевые структуры различного генезиса, разломные линеаменты разного масштаба и др. Космофотоматериалы используются для составления обзорных и тектонических карт, для уточнения геологических и ряда специальных карт (гидрогеологических, геоморфологических, полезных ископаемых и т. д.). Особенный интерес представляют космофотоматериалы для решения вопросов нефтегазовой геологии.

В связи с этим появилась необходимость в разработке теории и научного обоснования методики геологической интерпретации космоснимков, которая определит круг геологических задач, решаемых по данным космических исследований, и даст оценку результатам обработки космофотоматериалов.

В настоящее время имеются различные представления о индикаторах геологических структур на земной поверхности, а эти представления определяют методический подход к геологической интерпретации космоснимков.

Большинство исследователей [2, 3, 7] сходятся во мнении, что на космоснимках можно получить лишь отображение земной поверхности, на которой фиксируются элементы новейшей тектоники. Проявление строения глубинных недр на снимках поверхности, т. е. так называемая “рентгеноскопичность”, объясняется унаследованным развитием новейшего тектонического плана в соответствии с тектоническими структурами древнего заложения. При этом предполагается, что для отображения глубинной структуры на космоснимках большое значение имеют две особенности: большая их обзорность и генерализация изображения за счет уменьшения разрешающей способности снимков из космоса.

Последнее утверждение не представляется очевидным. Указанные особенности космоснимков могут лишь способствовать интеграции изображения весьма протяженных или фрагментарно выраженных зон разломов и других структур верхнего плана земной коры, но они не могут дать представления о глубинной ее тектонике, если таковая никак не проявляется на земной поверхности.

В настоящее время наиболее распространен так называемый ландшафтный подход к геологическому дешифрованию космоснимков, основанный на признании установленного еще в процессе применения аэрофотоснимков положения, что рисунок и тон фотоизображения определяются всей совокупностью компонентов ландшафта [8]. При таком подходе к дешифрированию тектоническая структура Земли выступает опосредованно через геоморфологические, гидрографические, геоботанические и другие индикаторы геологических объектов. При этом главной задачей методических разработок являются поиски надежных индикаторов для обнаружения таких объектов.

С позиций ландшафтного подхода к дешифрированию в ряде работ [1, 6] утверждается, что выраженные в рельефе зоны новейших поднятий по сравнению с областями опусканий вследствие неравномерного освещения имеют на космоснимках более темный тон изображения в результате обилия теней на участках сильно расчлененного рельефа земной поверхности.

В ответ на это можно возразить тем, что в обобщенном мелкомасштабном изображении темный тон затененных склонов должен компенсироваться осветленным тоном участков ярко освещенных склонов долин. Кроме того, в ряде случаев в слабо расчлененных платформенных областях наблюдается отображение в плотности фототона па космоснимках тектонических структур, не выраженных в рельефе земной поверхности (например, погребенный Оренбургский свод).

Иногда темный цвет возвышенностей на космоснимках объясняется преобладанием сомкнутых темно-хвойных древостоев, а осветленный тон низменностей - развитием болот и разреженных сосново-березовых лесов.

В связи с этим исключительный интерес представляют опубликованные данные интегральных коэффициентов яркости различных объектов на земной поверхности, приведенные в работе [14]. Оказывается, что многие геоботанические, геоморфологические, литологические и другие, ландшафтные критерии не могут играть решающей роли, так как они не обнаруживают большой контрастности спектрально-отражательных параметров. Так, например, лес хвойный (0,04) и лиственный (летом - 0,05) различаются лишь на 0,01 условной величины оптической яркости и не могут заметно влиять на изменение фототона. Так же мало различаются между собой песок белый и суглинок (всего на 0,03).

Значительные колебания оптической яркости устанавливаются в зависимости от степени увлажнения объектов, коэффициент яркости которых изменяется в 2 -3 раза: песок сухой - 0,2, мокрый - 0,1; суглинистая почва сухая 0,15, мокрая - 0,06; дорога песчаная сухая - 0,2, мокрая - 0,07; шоссе сухое - 0,32, мокрое - 0,11.

Отсюда можно видеть, что увлажнение понижает отражательную способность наблюдаемых объектов. Поэтому предполагаемое при ландшафтном методе осветление фототона низменностей вследствие развития болот и разреженных сосново-березовых лесов не может соответствовать действительности. На самом деле, на космоснимках мелкого и среднего масштаба озера, болота и заболоченные участки фиксируются (Западная Сибирь, Северное Приуралье и др.) самым темным фототоном. Особенно хорошо это видно на спектрозональных снимках, снятых в красном и ближнем инфракрасном диапазонах спектра, поскольку красные лучи поглощаются водой.

Как установлено многими наблюдениями, увлажненные участки земной поверхности после выпадения дождя или таяния снега, а также нижние террасы (поймы) речных долин отображаются на космоснимках более темным тоном. Просветление фототона на космоснимках отвечает увеличению мощности рыхлых молодых отложений молодых наложенных впадин, отображая их меньшую увлажненность, а также местоположению сухих русл рек и высохших водоемов аридной зоны.

Приведенные данные показывают, насколько большое значение имеет увлажнение земной поверхности для фототона на космоснимках. Многими исследователями [1, 2, 3] отмечается, что наилучшее отображение на снимках из космоса получают геологические структуры, связанные с новейшей тектонической активизацией. Последнее положение очень важно потому, что новейшие тектонические деформации влияют на формирование современного плана размещения месторождений нефти и газа [4].

В связи со сказанным большое значение приобретает поведение пород земной коры под действием новейших тектонических движений.

В процессе новейших тектонических деформаций участки поднятий и опусканий оказываются в различных динамических обстановках и соответственно характеризуются условиями растяжения или сжатия земной коры.

На участках тектонических поднятий при восходящих неотектонических движениях создаются условия растяжения верхних зон земной коры. Кроме того, здесь, особенно при денудации земной поверхности, уменьшается нагрузка вышележащих отложений [10]. В результате происходит образование большого числа мельчайших (и более крупных) трещин и увеличивается общая проницаемость осадочного чехла, благодаря чему создаются условия для интенсивной миграции флюидов, главным образом водных струй из недр Земли к ее поверхности. Разуплотнение горных пород и образование вакуума горного давления приводят к стягиванию флюидов и увеличению влажности пород и земной поверхности на участках тектонических поднятий. Подробно это изложено в специальной статье [11].

Таким образом, новейшая и современная тектоническая динамика земной коры, ее поднятия и опускания контролируют характер трещиноватости пород осадочного чехла. Повышение проницаемости земной коры в зонах динамического растяжения способствует усилению циркуляции подземных вод. Это приводит к увлажнению участков новейших поднятий и активных разломов, что определяет увеличение плотности фототона на космоснимках.

Однако не всегда новейшие поднятия сопровождаются большим увлажнением и потемнением фототона, а впадины - его просветлением. Возможны обратные соотношения, как это видно на примере гряды Чернышева в Северном Приуралье. Все дело в том, отвечают ли эти участки миграции глубинных вод в верхние горизонты чехла или же они являются зонами поглощения поверхностных вод, что особенно характерно для дренированных структур и некоторых объектов аридных областей. То же явление растяжения земной коры и образования зон увеличенной проницаемости, служащих каналами для циркуляции подземных вод, лежит в основе индикации тектонических разрывов, наиболее уверенно выявляемых на снимках из космоса.

При раздвиговых разрывах в условиях растяжения в результате разобщения стенок и понижения бокового давления вблизи разлома происходит раскрытие большого числа трещин и образование проницаемой зоны, открытой для вертикальной миграции флюидов.

Таким образом, индикаторы тектонических разрывов на космоснимках отражают прежде всего характер динамических напряжений, связанных с интенсивностью и направленностью новейших (и современных) тектонических деформаций.

Эти разломы, четко выраженные на космоснимках, обычно не обнаруживаются при геологическом картировании и по гравимагиитным данным, согласно которым лучше всего фиксируются разломы, обусловленные сжатием и значительным относительным перемещением (надвиганием) фрагментов земной коры [12]. Поскольку съемкой из космоса и геолого-геофизическими работами выявляются разные особенности строения земной коры, исследования Земли из космоса не могут заменить геолого-геофизическое картирование; эти методы должны дополнять друг друга.

В свете высказанных положений намечается новый подход к геологическому дешифрированию, основанный на признании ведущей роли в формировании фототона и рисунка на космоснимках новейшей тектонической активизации и связанных с ней процессов увлажнения земной поверхности. Согласно этому подходу, предполагается, что на снимках из космоса отражается лишь новейшая или, вернее, современная динамика земной коры, которая может развиваться унаследованно или автономно по отношению к более древнему тектоническому плану. С этих позиций ландшафт также является отображением новейшей тектонической динамики.

При геологическом дешифрировании особую роль приобретают снимки в разных диапазонах спектра, отображающие различные элементы природного объекта и снижающие влияние ландшафтной составляющей. Как указывается в работе [5], на снимках в красном и ближнем инфракрасном диапазонах растительность отображается светлыми тонами, вследствие чего как бы снимается влияние растительного покрова и на первый план выступают элементы тектоники. На них хорошо фиксируется увлажнение грунтов, что также может характеризовать “живую”, тектонику.

Кроме того, маскирующая роль ландшафтных компонентов снижается на мелкомасштабных космофотоснимках, поэтому на них отчетливее выступают крупные геоструктурные комплексы [9, 13]. Очевидно, что здесь дело не только в низкой разрешающей способности космоснимков, большей их обзорности и генерализации, но и в принципиально иной картине изображения, новой, ранее неизвестной информации.

Главный вывод настоящей статьи заключается в том, что на космоснимках отображается не статическая структура земной коры, запечатленная в ландшафте, а проявление в ней новейшей и современной динамики тектонических движений.

Такой подход к интерпретации космофотоматериалов, основанный на признании ведущей роли новейшей динамики земной коры может быть назван геодинамическим.

1. Астахов В.И., Ероменко В.Я. Новейший структурный план и рельеф Западной Сибири по данным телевизионной космической съемки. - В кн.: Исследование природной среды космическими средствами. Геология и геоморфология, т. V. М., 1976, с. 242-245.
2. Брюханов В.Н., Еремин В.К., Можаев Б.И. Космические съемки в геологии. - Сов. геология, 1977, № 11, с. 86-94.
3. Геологическое изучение Земли из космоса/В.Г. Трифонов, В.И. Макаров, О.С. Деревянко и др. М., Наука, 1978.
4. Горелов С.К., Розанов Л.Н. Влияние неотектонических движений и морфоструктурных условий на размещение нефти и газа. - Геоморфология, 1977, № 3,с. 21-34.
5. Книжников Ю.Ф., Кровцова В.И. Тематическое дешифрирование многозональных космических снимков. - Исследование Земли из космоса, 1980, № 1, с. 88-94.
6. Комплекс дистанционных методов при геологическом картировании таежных районов (на примере Приенисейской Сибири)/В.И. Астахов, Л.М. Герасимов, В.Я. Ероменко и др. Л., Недра, 1978.
7. Макаров В.И., Соловьева Л.И. Перекрестный структурный план земной коры и проблема проявления ее глубинных элементов на поверхности (на примере Тянь-Шаня и Туранской плиты). - В кн.: Исследование природной среды космическими средствами. Геология и геоморфология, т. V. М., 1976, с. 18-41.
8. Применение материалов космических съемок при геологических исследованиях плит древних и молодых платформ / Б.Н. Можаев, В.И. Астахов, С.М. Богорадский и др. - Обзор. Общая и регион. геол., геол. картирование. М., ВИНИТИ, 1978.
9. Ревзон А.Л. Морфосистемный подход к анализу материалов космофотосъемки для решения задач гидрогеологии и инженерной геологии в аридных районах. - Изв. Всесоюз. геогр. об-ва, 1978, т. 110, с. 214-218.
10. Розанов Л.Н. Физико-механические условия образования тектонических структур платформенного типа. Л., Недра, 1965.
11. Розанов Л.Н. О геологической природе фототона на космоснимках. - Сов. геология, 1980, № 7, с. 100-106.
12. Розанов Л.Н. Особенности отображения тектонических разломов на снимках из космоса. - Исследования Земли из космоса, 1980, № 3, с. 98-100.
13. Садов А.В., Ревзон А.Л. Аэрокосмические методы в гидрогеологии и инженерной геологии. М., Недра, 1979.
14. Федоров Б.Ф., Пермяков В.Д. Космическое фотографирование. М., Недра,1978.