Принципы дешифрирования четвертичных отложений

Принципы дешифрирования четвертичных отложений.

Еще до появления аэрофотосъемки геологами при геологическом картировании использовались различные признаки в строении природных ландшафтов, подчеркивающие отдельные особенности геологического строения. Давно установлена тесная связь четвертичных отложений со строением рельефа земной поверхности и в практической работе используется геоморфологический метод их изучения и картирования,

Наряду с геоморфологическими методами положительно зарекомендовали себя и геоботанические методы при изучении вещественного состава горных пород и гидрогеологических исследованиях. В инструкциях по геологической съемке подчеркивается необходимость учета особенностей строения рельефа, растительности, а также почвенного покрова при выборе точек геологических наблюдений.

Применение материалов аэрофотосъемки существенно облегчает выявление и использование природных индикаторов геологических объектов. Прежде всего облегчается картирование различных морфогенетических типов и форм рельефа, а соответственно и связанных с ними литолого-генетических типов четвертичных отложений. В области древних покровных оледенений геоморфологическое дешифрирование особенно эффективно при условии хорошей сохранности и отчетливого выражения форм ледникового рельефа, т. е. в районе последнего оледенения. Однако и здесь, не говоря уже о районах более древних оледенений, связь между формами рельефа и слагающими их отложениями не повсеместно имеет достаточно четкое выражение и не везде может служить единственной основой для получения ответов на многие вопросы о четвертичных отложениях, интересующие их исследователей. По этим причинам при дешифрировании четвертичных отложений, т. е, при определении их генезиса, вещественного состава и мощности, используется не только геоморфологическое строение, а совокупность всех признаков, основанных на существующих взаимосвязях между различными элементами строения природных ландшафтов и геологическим строением. На аэроснимках эта связь наглядно проявляется в особенностях внешнего облика ландшафтов, фиксируемого на момент фотографирования.

Для того чтобы получить с аэроснимка сведения об интересующих объектах, необходимо предварительно установить:

а) по каким так называемым прямым признакам мы можем эти объекты непосредственно опознать на аэроснимке и

б) какие непосредственно изображающиеся на аэроснимке другие элементы строения территории могут быть использованы в качестве их показателей индикаторов, т.е. каковы косвенные признаки дешифрирования изучаемых объектов.

При этом сами индикаторы, как правило, опознаются на аэроснимках и характеризуются также по сумме прямых и косвенных признаков дешифрирования.

В строении ландшафта, а соответственно и в рисунке фотоизображения находит суммарное выражение весь геологический разрез, иногда вплоть до пород кристаллическою фундамента. Благодаря различиям в условиях просачивания поверхностных и циркуляции грунтовых вод, и растворимости пород и пр., определяемым влиянием подстилающих пород, рыхлым отложениям одного вещественного состава и генезиса, одной мощности и одинаковых климатических условиях в ряде случаев соответствуют различные фотоизображении. Примером могут служить лессы: если они подстилаются песками или галечниками, на поверхности появляются в большом количество равномерно расположенные округлые темные пятна западин; подстилание лессов кристаллическими породами сказывается я неравномерно расположенной пятнистости, соответствующей западинам, обычно с неправильной угловатой формой отдельных пятен. Изменения в рисунок фотоизображения вносятся и современными тектоническими движениями, вызывающими перестройку природных территориальных комплексов, начиная от низших их рангов.

По тем же причинам внешне сходными по рисунку фотоизображения могут быть различные по составу и генезису отложения, То есть во всех случаях геологического дешифрирования необходим тщательный анализ местных условий, как геологических, так и физико-географических, которые могут вызывать те пли иные особенности в строении ландшафта изучаемого района, а соответственно определять и специфику дешифрирования четвертичного покрова в его пределах.

Прямые признаки дешифрирования четвертичных отложений.

Опознавание объектов непосредственно по их фотоизображению обычно ведется по таким прямим признакам дешифрировании: форма и размеры фотоизображения объекта, его тон (цвет), собственные и падающие тени, т. е. конфигурация затененных частей объектов и теней, падающих от объектов.

К числу прямых признаков в некоторых случаях относят особенности взаимного расположения объектов или элементов объекта в плане (структура рисунка фотоизображения объекта) и характер границ между объектами, а при дешифрировании четвертичных отложении в качестве прямых признаков иногда можно рассматривать форму и размеры, тон (цвет), структуру рисунка фотоизображения поверхности и границы.

Для дешифрирования горных пород особенно существенна связь вещественного состава породы с формой ее залегания, что находит выражение как в геологическом разрезе, так и в современном рельефе. Это положение является исходным для выделения и опознавания по аэроснимкам отдельных литолого-генетических типов четвертичных отложений по прямым признакам.

По характерным формам залегания и размерам геологических тел дешифрируются некоторые отложения аллювиального, эолового, морского, водноледникового и другого генезиса (прирусловых валов, стариц, прибереговых валов, озов и пр.). По обнажениям на склонах и в стенках карьеров иногда возможно непосредственное определение мощностей отложений. Однако чаще удается получать о ней лишь приближенное представление по «просвечиванию» или выходам на дневную поверхность подстилающих коренных пород.

Тон фотоизображения обнажающихся отложений минерального состава в сухом состоянии на черно-белых аэроснимках светлый до белого (пески, суглинки), органогенных – темный до черного (торф). При увлажнении однородной поверхности тон ее фотоизображении тем темнее, чем выше влажность. При наличии отложении разного состава более светлым тоном отличаются водопроницаемые отложения, более темным – влагоемкие. Различия в тоне фотоизображения широко используются при дешифрировании многих горных пород.

На цветных и спектрозональных аэроснимках различия в спектрально-отражательных свойствах отложений передаются цветовыми оттенками. На таких аэроснимках удается определять больше разновидностей отложений, чем на черно-белых.

Для некоторых литолого-генетических типов отложений характерной является структура рисунка фотоизображения их поверхности, обусловленная или физическими свойствами этих отложений (рисунок темных округлых пятен западин на лессовидных породах, темная полосчатость потяжин на делювиальных суглинках склонов) или изменениями их вещественного состава (светлая округлая пятнистость, свойственная донноморенным отложениям, пятнистость галечниковых отложений из-за наличия глинистых карманов). Последние, в спою очередь, вызывают соответствующие изменении в характере увлажнения поверхности, в ее микрорельефе и пр. По расположению в плане элементов строения речных и морских террас можно судить и об изменении состава слагающих их отложений.

Иногда по характеру границ между отложениями можно судить об изменении их генезиса и вещественного состава: темная окантовка, обусловленная выклиниванием вод по периферии пролювиальных шлейфов, свидетельствует о наличии отложений тяжелого механического состава у подножья склона, а ее отсутствие свидетельствует о грубозернистых отложениях. Для песчаных отложений свойственна более резкая, чем для суглинистых, смена тонов фотоизображения, обусловленная изменением их влажности.

Геологическое дешифрирование обычно ведется с использованием стереоскопического эффекта и сопровождается инструментальным или глазомерным определенном плановых, высотных и угловых размеров объектов по их фотоизображению.

Ландшафтные индикаторы четвертичных отложений и признаки их дешифрирования.

Известны многочисленные примеры использования отдельных компонентов ландшафта (рельефа, растительности, почв, различных объектов хозяйственной деятельности и др.) для суждения по аэроснимкам о характере четвертичного покрова, При этом наибольшее количество достоверных сведении о нем получают лишь с привлечением всей суммы этих признаков, включая и прямые признаки дешифрирования. Поскольку сами компоненты ландшафта находятся во взаимной связи и их распределение на земной поверхности подчинено определенным закономерностям, очевидно, что лучший эффект будет получен при анализе аэроснимков, основанном на этих известных закономерностях строения ландшафта. Метод изучения природных объектов по аэроснимкам, т. е. их обнаружения, характеристики и интерпретации всех взятых с аэроснимка сведении в целях решения поставленной задачи, при котором эти объекты рассматриваются в тесной генетической связи с окружающей средой, носит название ландшафтного метода дешифрирования.

Работы ландшафтоведов Московского университета, возглавляемые Н. А. Солнцевым, показали, что ведущими компонентами ландшафта являются геолого-геоморфологипческие. Они определяют основные черты природного ландшафта. При аэтом геологическое строение территории, включая сюда литологию и условия залегания горных пород, различные физико-геологические явления и процессы и пp., образует внутреннюю структуру ландшафта. Последняя взаимосвязана с остальными компонентами (рельефом, гидрографической сетью, почвами, растительностью), которые, сочетаясь определенным образом, создают внешнюю структуру ландшафта, т. е. различные природные территориальные комплексы.

Главными морфологическими частями ландшафта являются фации, урочища и географические местности. Под фацией понимается «такой природный территориальный комплекс, на всем протяжении которого сохраняются одинаковая литология поверхностных пород, одинаковый характер рельефа и увлажнения, один микроклимат, одна почвенная разность и одни биоценоз» (Анненская и др., 1964WA, стр. 1а). т. е. проявляется закон взаимообусловленности компонентов ландшафта определенного ряда, образующих данную фацию. Обычно фация занимает частично или целиком микроформу иди элемент мезорельефа.

Урочища - это «природные территориальные комплексы, представляющие закономерно построенную систему генетически, динамически и территориально связанных фаций или их групп; обычно урочища формируются на основе какой-либо одной мезоформы рельефа» (там же, стр. 17).

В основе типологической классификации фаций лежит общность строения взаимосвязанных экологических в пределах генетически однородных элементов и форм рельефа и слагающих их пород.

Закономерное сочетание урочищ образует местности, определенные типы которых формируются в пределах рельефа, однородного и по морфологии, и по генезису. Закономерное сочетание взаимообусловленных местностей образует ландшафт. Типологическая классификация местностей и ландшафтов характеризует пространственные взаимосвязи между природно-территориальными комплексами. Согласно такому представлению о ландшафте в качестве индикаторов любых природных объектов могут использоваться при дешифрировании:

а) взаимосвязанные с изучаемым объектом компоненты ландшафта (рельеф, гидрографическая сеть и микроэрозионное расчленение, геологическое строение, почвы, растительность, элементы хозяйственного освоении территории), а также

б) природные территориальные комплексы (ландшафты, местности, урочища и фации), для которых характерны эти взаимообусловленные компоненты.

Значение отдельных ландшафтных индикаторов может быть различным в зависимости, как от задач дешифрирования, так и от природных и технических условий выполнения аэрофотосъемки. Соответственно и использоваться могут не псе индикаторы, а только часть из них, и при этом анализироваться с разной степенью детальности. Так, например, при дешифрировании, проводимом в целях среднемасштабного картирования четвертичных отложений, в качество геоботанических и почвенных индикаторов в основном привлекаются пространственное распределение растительных сообществ 1и почвенных сочетаний или комплексов, а также общеизвестные их взаимосвязи с характером отложений. При крупномасштабном картировании, геологопоисковых работах или инженерных изысканиях индикационная роль этих компонентой, особенно растительности, значительно возрастает, В ряде случаенв возникает необходимость в определении даже видового состава растительных сообществ и типов почв.

Во всех случаях геологического дешифрирования выделение природных территориальных комплексов того или иного ранга особенно существенно для правильного определении границ тех геологических образований, индикаторами которых являются эти комплексы.

Дешифрирование компонентов ландшафта обычно ведется в рамках отдельных природных территориальных комплексов путем тщательного анализа рисунка фотоизображения с учетом известных из литературы или установленных в процессе специальных исследований закономерностей строения этих комплексов.

Для основных типов ландшафта в пределах характерных для них урочищ экологические ряды взаимообусловленных компонентов известны из специальной литературы и широко используются при дешифрировании.

Рельеф

Рельеф является основным индикатором при геологическом дешифрировании. Опознавание аккумулятивного рельефа дает непосредственные сведения о генезисе, составе и границах распространения отложений, слагающих его формы. По денудационному рельефу можно судить о генезисе и границах распространения связанных с ним рыхлых отложении, а состав определяется по типу подстилающих коренных пород наряду с другими индикаторами.

В качестве индикаторов используются как отдельные формы рельефа, так и его типы. Связью форм мезорельефа и типов рельефа с составом слагающих их отложений широко пользуются при геологическом дешифрировании. Значение микрорельефа дли дешифрирования вещественного состава, а иногда и генезиса пород велико, но изучен он еще слабо,

Преимуществом материалов аэрофотосъемки является то. что по смонтированным аэроснимкам (накидным монтажам. фотосхемам, фотопланам) можно одним взглядом охватить на обширной площади основные особенности рельефа, опознать отдельные его формы и типы, установить взаимную связь в их расположении и тем самым выявить закономерности строении рельефа, что облегчает и определенно его генезиса.

Выражение в современном рельефе земной поверхности всех элементов геоморфологического строения может быть самым различным: от значительных превышений, когда они непосредственно видим под стереоскопом, до долей метра. В последнем случае они, как правило, находят четкое выражение в ландшафте через специфическое строение приуроченных к ним других компонентой (гидрографическая сеть, почвенно-растительный покров, сельскохозяйственные угодья и некоторые другие объекты деятельности человека). Все они отображаются на аэроснимках и определяют характерный рисунок фотоизображения природных территориальных комплексов и соответствующих им геоморфологических категории рельефа.