Development of Methods for Integrated Morphometric Relief Analysis for Assessment of Tectonic Fragmentation of the Subsoil

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Assessment of the degree of tectonic fragmentation of the upper part of the lithosphere, according to the method of Yu.V. Nechaev [2010] is based on calculations of the specific length of lineaments. On the example of three different regions – the Northwestern Caucasus, the Voronezh anteclise, and the Malko-Petropavlovskaya zone of Kamchatka – we have tested the possibility of using other morphometric parameters: the specific lengths of “weak” zones, elongation lines and streams, as well as the Gaussian curvature of the relief. Their anomalies are confined to seismically active areas and areas of manifestation of hydrothermal-magmatic activity. It is shown that the most informative are 3D models of tectonic fragmentation, built taking into account the specific length of “weak” zones and watercourses.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. L. Sobisevich

Sсhmidt Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences

Email: agibalo@yandex.ru
Russian Federation, Bolshaya Gruzinskaya str., 10, bld. 1, Moscow, 123242

A. O. Agibalov

Sсhmidt Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences; Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: agibalo@yandex.ru

Faculty of Geology

Russian Federation, Bolshaya Gruzinskaya str., 10, bld. 1, Moscow, 123242; Leninskie Gory, Moscow, 119234

O. V. Bergal-Kuvikas

Institute of Volcanology and Seismology Far Eastern Branch Russian Academy of Sciences

Email: agibalo@yandex.ru
Russian Federation, bulvar Piipa, 9, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683006

V. A. Zaitsev

Lomonosov Moscow State University

Email: agibalo@yandex.ru

Faculty of Geology

Russian Federation, Leninskie Gory, Moscow, 119234

D. S. Zykov

Geological Institute Russian Academy of Sciences

Email: agibalo@yandex.ru
Russian Federation, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1, Moscow, 119017

V. M. Makeev

Sergeev Institute of Environmental Geoscience Russian Academy of Science

Email: agibalo@yandex.ru
Russian Federation, Ulansky lane, 13, bld. 2, Moscow, 101000

A. V. Poleshchuk

Geological Institute Russian Academy of Sciences

Email: agibalo@yandex.ru
Russian Federation, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1, Moscow, 119017

A. A. Sentsov

Sсhmidt Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences

Email: alekssencov@yandex.ru
Russian Federation, Bolshaya Gruzinskaya str., 10, bld. 1, Moscow, 123242

A. V. Shevchenko

Kabardino-Balkarian State University named after H.M. Berbekov

Email: agibalo@yandex.ru
Russian Federation, Chernyshevsky str., 143, Nalchik, 360004

References

  1. Агибалов А.О., Бергаль-Кувикас О.В., Зайцев В.А., Макеев В.М., Сенцов А.А. Взаимосвязь морфометрических параметров рельефа, характеризующих трещиноватость верхней части литосферы, и проявлений вулканизма Малко-Петропавловской зоны // Геофизические процессы и биосфера. 2023. Т. 22. С. 122–133.
  2. Агибалов А.О., Зайцев В.А., Мануилова Е.А., Сенцов А.А. Выделение сейсмически активных участков Воронежской антеклизы геоморфологическими и тектонофизическими методами // Вестник МГУ. Серия 4: Геология. 2022. № 2. С. 3–10.
  3. Агибалов А.О., Зайцев В.А., Сенцов А.А. Новые возможности геоморфологических и тектонофизических методов для анализа сейсмичности на примере Северо-Западного Кавказа и Воронежской антеклизы // Наука и технологические разработки. 2021. Т. 100. № 3. С. 40–52.
  4. Богатиков О.А., Нечаев Ю.В., Собисевич А.Л. Использование космических технологий для мониторинга геологических структур вулкана Эльбрус // ДАН. 2002. Т. 387. № 3. С. 1–6.
  5. Горбатиков А.В., Рогожин Е.А., Степанова М.Ю., Харазова Ю.В., Андреева Н.В., Передерин Ф.В., Заалишвили В.Б., Мельков Д.А., Дзеранов Б.В., Дзебоев Б.А., Габараев А.Ф. Особенности глубинного строения и современной тектоники Большого Кавказа в Осетинском секторе по комплексу геофизических данных // Физика Земли. 2015. № 1. С. 28–39.
  6. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200 000. Южно-Камчатская серия. Лист N-57-XXVII. СПб.: ВСЕГЕИ, 2000а.
  7. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200 000. Южно-Камчатская серия. Лист N-57-XXI. СПб.: ВСЕГЕИ, 2000б.
  8. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200 000. Издание второе. Хангарская серия. Лист N-57-XVI. СПб.: ВСЕГЕИ, 2013.
  9. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200 000. Издание второе. Хангарская серия. Лист N-57-XX. СПб.: ВСЕГЕИ, 2016.
  10. Дамшевич А. Возможности использования цифровой модели рельефа для изучения влияния морфометрических показателей на влажность почв // Земля Беларуси. 2017. № 1. С. 42–45.
  11. Златопольский А.А. Методика измерения ориентационных характеристик данных дистанционного зондирования (технология LESSA) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. М.: ИКИ РАН, 2008. Т. 1. С. 102–112.
  12. Златопольский А.А. Новые возможности технологии LESSA и анализ цифровой модели рельефа. Методический аспект // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 3. С. 38–46.
  13. Ефременко М.А. Современные геодинамически активные зоны Воронежского кристаллического массива по геологическим, геофизическим и сейсмологическим данным / Автореф. дис. ... канд. геол.-мин. наук. М.: Геофизическая служба РАН, 2011. 24 с.
  14. Каталог землетрясений Камчатки и Командорских островов (1962 г. – настоящее время) Единой информационной системы сейсмологических данных КФ ФИЦ ЕГС РАН. URL: https://sdis.emsd.ru/info/earthquakes/catalogue.php (04.04.2023).
  15. Костенко Н.П. Геоморфология. М.: МГУ, 1999. 379 с.
  16. Литосфера Воронежского кристаллического массива по петрофизическим и геофизическим данным. Воронеж: Научная книга, 2012. 326 с.
  17. Мануилова Е.А. Новейшие структуры Западно-Сибирской плиты и их связь с нефтегазоносностью / Дис. ... канд. геол.-мин. наук. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 2022. 169 с.
  18. Милюков В.К., Миронов А.П., Овсюченко А.Н., Горбатиков А.В., Стеблов Г.М., Корженков А.М., Дробышев В.Н., Хубаев Х.М., Агибалов А.О., Сенцов А.А., Dogan U., Ergintav S. Современные тектонические движения Западного Кавказа и Предкавказья по ГНСС наблюдениям // Геотектоника. 2022. № 1. С. 51–67.
  19. Надежка Л.И., Пивоваров С.П., Ефременко М.А., Семенов А.Е. О землетрясениях на территории Воронежского кристаллического массива // Вестник Воронежского университета. Серия Геология. 2010. Вып. 1. С. 233–242.
  20. Николаев П.Н. Методика тектонодинамическоro анализа / Под ред. Н.И. Николаева. М.: Недра, 1992. 295 с.
  21. Нечаев Ю.В. Линеаменты и тектоническая раздробленность: дистанционное изучение внутреннего строения литосферы / Под ред. акад. А.О. Глико. М.: ИФЗ РАН, 2010. 215 с.
  22. Панина Л.В. Новейшие структуры и рельеф Земли. М.: Перо, 2019. 115 с.
  23. Рогожин Е.А., Овсюченко А.Н, Лутиков А.И., Собисевич А.Л., Собисевич Л.Е., Горбатиков А.В. Эндогенные опасности Большого Кавказа. М.: ИФЗ РАН, 2014. 256 с.
  24. Сейсмологический каталог Единой Геофизической Службы РАН. URL: http://www.ceme.gsras.ru/cgi-bin/new/catalog.pl (07.03.2023)
  25. Симонов Ю.Г. Объяснительная морфометрия рельефа. М.: ГЕОС, 1999. 250 с.
  26. Спиридонов А.И. Геоморфологическое картографирование. М.: Недра, 1975. 184 с.
  27. Таскин В.В., Сидоров М.Д. Трехмерная модель тектонической раздробленности земной коры, созданная с использованием космической видеоинформации // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 2. С. 243–252.
  28. Трегуб А.И. Карта новейшей тектоники территории Воронежского кристаллического массива // Вестник ВГУ. Серия Геология. 2006. № 1. С. 5–16.
  29. Уломов В.И., Медведева Н.С. Специализированный каталог землетрясений Северной Евразии. URL: seismos-u.ifz.ru/documents/Earthquake-CatalogСКЗ.pdf (07.07.2022)
  30. Хубаева О.Р., Бергаль-Кувикас О.В., Сидоров М.Д. Идентификация разрывных нарушений северной части острова Парамушир (Курильские острова, Россия) и их взаимосвязь с гидротермально-магматическими системами: 3D моделирование тектонической раздробленности // Геотектоника. 2020. № 6. С. 77–90.
  31. Цифровая модель рельефа. URL: http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/ (22.11.2022)
  32. Электронная база данных топографических карт. URL: http://www.etomesto.ru/map-genshtab/ (02.01.2023)
  33. Zelenin E.A, Bachmanov D.M., Garipova S.T., Trifonov V.G., Kozhurin A.I. The Active Faults of Eurasia Database (AFEAD): the ontology and design behind the continental-scale dataset // Earth System Science Data. 2022. V. 14. P. 4489–4503.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Diagram of the ”weak" zones of the North-Western Caucasus. 1 – “weak” zones; 2 – contours of the coastline; 3 – profile line; 4-7 – epicenters of earthquakes with a magnitude of surface waves (MS): 4 – <2; 5 – 2-4; 6 – 4-6; 7 – 6-7.2.

Download (2MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The profile of the relief of the Northwestern Caucasus along the A-B line (I) and vertical sections of the tectonic fragmentation field, estimated by the specific length of the “weak” zones (II, isoline pitch 0.03 km−1), the curvature of the relief (III, isoline pitch 3 m−3), the specific length of the lines elongation (IV, isoline pitch 3 km−1) and watercourses (V, isoline pitch 0.1 km−1). SP — Stavropol uplift, according to [Milyukov et al., 2022].

Download (631KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Diagram of the “weak” zones of the Voronezh anteclise. 1 – “weak” zones; 2 – anteclise boundaries; 3 – profile line.

Download (2MB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The relief profile of the Voronezh anteclise along the A–B line (I) and vertical sections of the tectonic fragmentation field, estimated by the specific length of the “weak” zones (II, contour step 0.01 km−1), the curvature of the relief (III, contour step 6 m), the specific length of the elongation lines (IV, isoline pitch 0.1 km−1) and watercourses (V, isoline pitch 0.1 km−1).

Download (1MB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Diagram of the “weak” zones of the Malko-Petropavlovsk dislocation zone. 1 – “weak” zones, 2 – volcanic structures, 3 – hot springs; I – vertical section of the tectonic fragmentation model based on the specific length of the “weak” zones, II – vertical section of the tectonic fragmentation model based on the specific length of watercourses.

Download (2MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences