Комплексные геоморфологические и морфотектонические исследования с использованием данных дистанционного зондирования из космоса как основа повышения эффективности геологических работ

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Существующие в настоящее время достижения в исследованиях Земли из космоса (геодезия с программами SLR, DORIS, GPS, методики космической геологии, спутниковая альтиметрия и др.), разработки, связанные с созданием баз гипсометрических батиметрических данных и глобальных цифровых моделей рельефа (ЦМР) в рамках программ ETOPO1, ETOPO2, GEBCO 2014, Google Earth Pro, очевидные успехи в морфоструктурном и морфотектоническом изучении рудоносных территорий (Волчанская, 1981; Середин, 1987; Томсон и др., 1992; Гаврилов, 1993, 2017, 2022а; и др.), а также совершенствование геоинформационных технологий (ГИС) существенно повышают возможности и статус геоморфологии, выводя ее на качественно иной уровень. Несмотря на эти очевидные успехи и рост объемов и значения материалов дистанционного изучения Земли из космоса в РФ имеет место парадоксальная ситуация: вместо активного развития отмечается падение интереса геологов к результатам геоморфологических и космогеологических исследований и, как следствие, сокращение выпуска вузами специалистов соответствующего профиля. Достаточно отметить тот факт, что в 1970-1980 гг. публиковались многие сотни статей и десятки книг по проблемам космической геологии, линеаментной тектоники, кольцевых структур. В настоящее время, к сожалению, по этой тематике выходят лишь единичные работы, посвященные частным вопроса. Одна из возможных причин, по мнению автора, − существующие противоречия между материалами морфоструктурных, морфотектонических исследований, данными космической геологии и доминирующими в настоящее время моделями, работами на основе идей тектоники плит, в которых “неудобная” информация не востребована. Для Дальнего Востока (ДВ) это касается, например, линейно-узлового строения орогенных поясов, представленных цепями сводов; феномена кольцевых структур (КС), морфоструктур или морфоструктур центрального типа (МЦТ), соотносимых с проекциями инъективных дислокаций разных глубин заложения и длительности существования (плюмы, дипиры литосферной мантии, коровые магматические системы); унаследованно развивающихся региональных сетей глубинных разломов и других особенностей строения региона (Гаврилов, 2009). С другой стороны, такая ситуация связана с несовершенством существующих представлений, инструкций и методических указаний об использовании геоморфологической информации в ходе геолого-съемочных и тематических работ в комплексе с материалами дистанционного зондирования из космоса. Известно, что многие руководства и легенды к картам базируются на традиционных представлениях о двухмерности объектов исследований геоморфологов и изучении рельефа территорий как совокупности поверхности геологических тел. Задача предлагаемой статьи − показать необходимость пересмотра роли и возможностей комплексного использования современной геоморфологической, морфотектонической и космогеологической информации при решении геологических задач.

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ МЕТОДОЛОГИИ И МЕТОДИК ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ И МОРФОТЕКТОНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Согласно имеющимся дефинициям в учебниках и справочниках в качестве объектов геоморфологических исследований рассматриваются формы рельефа поверхности Земли или, в более точном определении, поверхности литосферы (ПЛ). На локальном и региональном уровнях в соответствии с методическими установками и руководствами, разработанными еще в 1970-е гг. (Бойцов и др., 1972) и уточненными в последующие годы (Спиридонов, 1985; Ласточкин, 1987; и др.), картографируются и изучаются плоскостные проекции, формы поверхности геологических тел, структур, представляющих собой продукты суммарного действия эндогенных и экзогенных факторов морфогенеза. Прямая задача геоморфологии – определение параметров, ранга, геометрии, строения, генезиса, динамики и особенностей развития форм рельефа на основе геологических данных. Обратная – использование данных о рельефе для изучения геологического субстрата, решения задач морфотектоники, геодинамики, историко-генетических исследований, минерагении и других разделов геологии. Очевидно, что разделять внешнюю “форму” и “содержание” объекта исследований геоморфологов и геологов методически некорректно. Поэтому принципиально важно отметить, что объект изучения общий, это − геологические тело, структура с конформной внешней поверхностью (рельефом) или геоморфоструктура (термин Г.И. Худякова, 1977).

Для новообразованных и молодых эндогенных форм рельефа различия между объектами геоморфологического и морфотектонического картографирования минимальны, но для длительно экспонированных на ПЛ структур, претерпевших ряд тектонических и экзогенных преобразований, − более чем значимы. Типичные примеры подобных различий − гайоты, геоморфологические характеристики которых не позволяет напрямую соотносить их с вулканическими постройками. Горные хребты суши и дна морей и океанов, которые в соответствии с морфотектоническими данными образованы цепями очаговых структур, различных по размерам, времени формирования и развивающихся сопряженно с зонами магмоконтролирующих разломов. Различен рельеф орогенных сводов на конструктивном и деструктивном этапах развития и т.д. В зависимости от ряда факторов (параметры, возраст, изменчивость, полицикличность процессов тектогенеза, магматизма, инверсии тектонического режима, действие экзогенных факторов морфогенеза и др.), облик экспонированных на поверхности литосферы геологических структур и тел может сильно меняться во времени.

Сложные соотношения геоморфологических форм и геологического содержания обусловливают необходимость проведения комплексных исследований при неоднократном решении прямой и обратной задач геоморфологии: рельеф – геологическая среда, геологическая среда – рельеф и т. д., до установления между формами рельефа и геологической основой всей совокупности имеющихся детерминированных связей при паритетных отношениях между геоморфологией и морфотектоникой (Гаврилов, 2017, 2022а и др.). По мнению автора, такой подход существенно расширяет возможности науки о рельефе планетных тел.

Современные исследования показывают, что в рельефе Земли и планет земного типа прямо или опосредованно отражаются: 1 – параметры, морфология, строение, генотип, иерархия, возраст, глубины формирования геологических тел и дислокаций; 2 – механизмы образования структурной основы неровностей и ровных участков ПЛ; 3 – масштабы и структурно-вещественные особенности магматизма, метаморфизма, дегазации и дефлюидизации мантии, явления плюмовой тектоники, мантийного диапиризма, очаговой геодинамики в целом; 4 – эндогенные и экзогенные геодинамические процессы (тектонические движения, формы и механизмы тектогенеза, вулканизм, сейсмические явления, сели, оползни и др.); 5 – влияние гравитационного и космогенных факторов морфогенеза (метеоритная бомбардировка, приливные гравитационные взаимодействия Земли с Луной, Солнцем и др.); 6 – физико-механические и химические свойства пород, обусловливающие морфолитодинамический эффект; 7 – климатические, ландшафтные условия и факторы морфогенеза; 8 – общие закономерности рельефообразования, связанные с планетарной и региональными тенденциями планации рельефа и отражающие баланс эндогенного и экзогенного энергомассопереноса; 9 – явления геоморфологической конвергенции, гомологии, цикличности тектогенеза, литогенеза и морфогенеза (Гаврилов, 2017).

Если при изучении процессов горообразования принять за основу доминирующие в настоящее время идеи неомобилизма и соответствующие тектонические построения, модели (Ханчук 2000; Геодинамика…, 2006; и др.), отдавая приоритет геологическим данным, то содержание геоморфологических исследований в рамках плоскостных моделей будет сведено к выявлению морфометрических, морфографических характеристик рельефа, выделяемых террейнов на ДВ, оценке их денудационного среза, решению ряда других вспомогательных задач. О независимой роли геоморфологических методов в расшифровке особенностей геологического строения территории, в оценке геодинамики и механизмов структуро- и рельефообразования говорить не приходится. В то же время проведение комплексных исследований с использованием на равноправной основе геологической информации и данных ЦМР (3D формате), включая результаты дешифрирования космических снимков и геофизические материалы, позволяет получить более объективную и адекватную картину строения верхних частей литосферы. На основе решения обратной задачи геоморфологии определяется тектоническая основа горных сооружений, выявляются коровые и глубинные элементы структурного плана, конформные рельефу, устанавливается их морфологические, генетические характеристики, иерархия и т.д. Синтез разнородной информации позволяет уменьшить роль субъективного фактора, оценить общность и изменчивость процессов текто- и морфогенеза в пространстве и времени, создавая предпосылки для геоморфологической верификации существующих моделей горообразования.

К сожалению, представленные ранее теоретические аспекты трехмерного геоморфологического картографирования (Смирнов, 1982) не получили дальнейшего развития и практического применения. Намечаемый подход к синтезу геоморфологической, аэрокосмической и геолого-геофизической информации на уровне блок-диаграмм и более сложных 3D моделей разломных, очаговых систем разного ранга, орогенных сооружений и других объектов показывает необходимость создания картографических материалов, отражающих глубинную природу явлений тектогенеза, динамические, историко-генетические и другие аспекты объемного рельефообразования. Это предполагает создание на основе ЦМР и геологических карт, соответствующих компьютерных 3D программ разных уровней детальности (Бугаков и др., 2017), совершенствование известного объемного метода изучения тектонических движений, анализа объемов коррелятных, конформных отложений, комплексов и т.д. На начальном этапе продуктивно простое совмещение различных информационных слоев (Arcview GIS, Photoshop CS6 и др.). Например, вынос на гипсометрическую основу магматических образований и разломов, являющихся индикаторами эндогенной активности, с указанием размеров площадей, объемов эффузивных, интрузивных образований в очаговых морфоструктурах, или проведение оценки баланса масс горных пород при денудации и аккумуляции, транзите рыхлых отложений и др. В той или иной степени, это уже используется при создании моделей круговорота различных веществ в природе, при детальном изучении процессов вулканизма, седиментогенеза, тектонических реконструкциях, оценке денудационного среза и т.д.

Возникновению стереотипа об относительно невысокой значимости геоморфологических методов и информации о рельефе в расшифровке особенностей геологического строения и развития территорий, помимо начальных методологических установок, способствовал ряд представлений и факторов. Среди них можно отметить: положения об относительной кратковременности, быстрой изменчивости форм поверхности геологических тел с выделением геоморфологических этапов развития Земли и регионов (Герасимов, 1970); превалирование взглядов о наложенной, неотектонической природе явлений тектоморфогенеза, слабо связанных с геологическим субстратом (Уфимцев, 1984; Ласточкин, 1987; и др.); исторически сложившееся отнесение геоморфологии к кругу географических дисциплин, отдающих предпочтение описаниям форм рельефа; подготовка соответствующих специалистов на географических факультетах вузов и др. Как следствие, большинство существующих в настоящее время тектонических моделей строения и развития различных территорий очень ограниченно привлекают данные о рельефе. Для ДВ России к таким моделям, например, относятся геосинклинально-складчатая (Салун, 1978), линеаментно-блоковая (Красный, 1993), террейновая (Ханчук, 2000; Геодинамика …, 2006; и др.) и некоторые другие. При всей насыщенности геологической информацией они оставляют без внимания и не могут объяснить многие принципиальные особенности и закономерности геоморфологического строения региона. Это касается, например, радиально-концентрической зональности региональных полей высот (рис. 1), размещения и внутреннего строения орогенных поясов, геолого-геоморфологических характеристик, пространственной организации горных хребтов, впадин, особенностей распределения высотных уровней и других важных черт рельефа территории.

Рис. 1. Схема генерализованного рельефа и ряда мега-МЦТ восточной окраины Евразии. Составлена с учетом данных (Соловьев, 1978; Кулаков, 1986; Томсон и др., 1992).

1–2 – контуры площадей с высотами рельефа: 1 – от 200 до 1000 м, 2 – более 1000 м; 3–5 – каркасные системы разломов: 3 – кольцевые и дуговые, 4 – дуговые центральной опущенной части Восточно-Азиатского (Амурского) мегасвода, 5 – радиальные и сквозные трансрегиональные; 6 – береговая линия; 7 – римские цифры названия МЦТ: I – Корейская, II – Восточно-Азиатская (Амурская), III – Алданская, IV – Янская, V – Яно-Колымская; 8 – озеро Байкал; 9 – межгорные впадины с высотами рельефа менее 200 м.

Тектонические схемы территории юга ДВ, построенные на основе доминирующей в настоящее время концепции террейнов (Ханчук, 2000; Геодинамика…, 2006; и др.), иллюстрируют, в частности, почти полное отсутствие геоморфологической информации и детерминированных отношений между декларируемыми в этих построениях структурами и установленными в ходе многолетних геолого-геоморфологических (геоморфология + морфотектоника) исследований элементами морфоструктурного плана региона (Середин, 1987; Гаврилов, 1993, 2017; и др.). На опубликованных схемах, картах, в частности, выделяются Бурея-Цзямусы-Ханкайский супертеррейн, Сино-Корейский и Сибирский кратоны, Сергеевский и Южный Китаками-Абакума-Куросегава блоки. Показаны также пермо-триасовые аккреционные призмы, террейны юрского турбидитового бассейна и юрской аккреционной призмы, террейны раннемелового турбидитового бассейна, титон-готеривской аккреционной призмы, готерив-альбской островной дуги и аккреционной призмы, позднемеловой вулканической дуги, субдукционно-аккреционные комплексы Палеоохотской зоны субдукции и др. Считается, что все они возникли вследствие масштабных горизонтальных перемещений.

По существу, это пространственные системы известных в регионе структурно-формационных зон и областей, интерпретируемых как коллизионно-аккреционные коллажи террейнов, блоков и иных структурно-вещественных образований, роль которых в строении рельефа региона не определяется. Приведенный пример отражает общие черты таких тектонических моделей: узость предлагаемого подхода; оторванность от фактологической основы в виде крупных неровностей земной поверхности, коррелируемых с особенностями глубинного строения территорий и несущих информацию об орогенных, вулканоплутонических поясах; игнорирование данных о региональной сети длительно живущих магмоконтролирующих разрывных нарушений и системах магматических и горообразующих центров; не использование материалов о рифтогенных межгорных впадинах, а также о других характерных особенностях регионального морфоструктурного плана. Тем самым не учитывается тот факт, что явления эндогенного морфогенеза сопряжены с конкретными механизмами формирования тектонических дислокаций, процессами горообразования, рифтогенеза, магматизма и другими структурно-вещественными преобразованиями литосферы территории, происходившими не только в кайнозое, мезозое, но и на более древних этапах геологического развития.

В противовес неомобилистким построениям, геоморфологическую верификацию получили модели регионального тектоморфогенеза, базирующиеся на концепциях тектономагматической активизации (Сухов, 2000), плюмовой тектоники и очаговой геодинамики (Соловьев, 1978; Середин, 1987; Томсон и др., 1992; Романовский, 1999; Гаврилов, 1993, 2017; и др.), которые отражают приоритет глубинных факторов структурообразования и магматизма. Привлекая данные о энергонесущих структурах литосферы различных глубин заложения, они позволяют объяснить существование центров дискретной, но длительной (сотни млн лет) эндогенной активности недр в виде огромных надплюмовых мегасводов, очаговых орогенных сводовых поднятий меньшего порядка, устойчивой сети трансрегиональных и региональных магмоконтролирующих разломов и других принципиальных особенностей геологии региона. Например, в основе линейно-узлового строения орогенных поясов ДВ лежат протяженные цепи магматических сводов, тектономагматических поднятий, формирующие с зонами глубинных разломов единые системы и включающие плутонические, вулканоплутонические купола, вулканоструктуры, палеовулканы и другие очаговые образования (Середин, 1987; Гаврилов, 1993, 2017; Романовский, 1999; и др.)

В качестве геологических признаков мантийных плюмов А.Ф. Грачев (2000) предлагает рассматривать: 1) сводовые поднятия радиусом до 1000 км, 2) структуры тройных сочленений разломов и рифтов, 3) базальтовый магматизм трещинного типа, 4) высокий тепловой поток, 5) увеличенные мощности земной коры, 6) специфические геохимические и изотопные характеристики магматических пород и др. Очевидно, что применение для выявления плюмов геоморфологических методов, данных дистанционного зондирования из космоса и всей совокупности признаков (включая геофизические), разработанных для выделения МЦТ, СЦТ регионального и планетарного ранга, существенно увеличивают информационную основу идентификации глубинных инъективных дислокаций.

Карта подошвы литосферы, построенная по геотемпературным данным, хорошо отражает, например, внешние контуры и основные особенности внутреннего строения Восточно-Азиатской мега-МЦТ (рис. 2; см. рис. 1), связанные с резко увеличенными мощностями литосферы в ее центральной части. При этом, несмотря на отчетливо проявленную радиально-концентрическую пространственную организацию аномальных валообразных поднятий литосферной мантии и зональное распределение мощности литосферы в целом, авторы монографии (Глубинное строение…, 2010), ориентируясь, вероятно, на данные GPS мониторинга и террейновые построения, видят в этой модели не отражение глубинной очаговой системы, а Амурскую плиту.

Рис. 2. Карта рельефа подошвы литосферы Восточно-Азиатского надплюмового мегасвода по геотемпературным данным (Глубинное строение…, 2010). Приводится с добавлениями и в интерпретации автора.

1 – каркасные дуговые и радиальные разломы мегасвода, установленные по геолого-геоморфологическим данным и материалам дистанционного зондирования из космоса; 2 – изопахиты (глубины в км); 3 – граница Северо-Евразийской плиты; 4 – внешние контуры мегасвода: а – обоснованные, б – предполагаемые; 5 ‒ разрывные нарушения; 6 – границы Амурской плиты (мегасвода по версии автора); 7 – линии сейсмических профилей.

Сравнительный анализ площадей различных по возрасту ареалов гранитоидов (в процентном отношении к общей площади рассматриваемого мегасвода) свидетельствует о том, что масштабы календонского и герцинского гранитообразования многократно превосходили параметры архейского и протерозойского кислого интрузивного магматизма. Известные в его пределах докембрийские массивы гранитоидов занимают ограниченные территории, однако свидетельствуют о чрезвычайно длительном, дискретном во времени и пространстве функционировании рассматриваемого глубинного центра эндогенной активности. Общая радиально-концентрическая зональность размещения палеозойских и мезозойских массивов гранитоидов мегасвода подчеркивается концентрацией более древних образований вокруг полосы впадин Сунляо, занимающих осевую часть мегасвода, в то время как мезозойский магматизм проявился преимущественно на периферии поднятия (рис. 3) (Гаврилов, 2017).

Рис. 3. Положение центров и аномалий экстенсивности мезозойского гранитоидного магматизма Восточно-Азиатского надплюмового мегасвода. Схема составлена на основе данных (Романовский и др., 2009), с дополнениями и в интерпретации автора.

1 – тектонические элементы (римские цифры в кружках) – платформы: I –Сибирская, II – Северо-Китайская, III – Янцзы; орогенные пояса: IV –Центрально-Азиатский, V – Монголо-Охотский, VI – Сихотэ-Алинский, VII – Циньлин-Дабэшаньский; 2 – осадочные бассейны: VIII – Сунляо, IX – Амуро-Зейский, X – Среднеамурский; 3 – ареалы и пояса гранитоидов: МЗ – Монголо-Забайкальский, А – Алданский, СД – Северо-Дахинганский, БЯ – Баджало-Ямалинский, НА – Нижнемурский, СХ – Северо- Хэбэйский, ЮП – Южно-Приморский, ДС – Джугджуро-Становой, Д – Дахинганский, СА – Сихотэ-Алинский, СК – Северо-Китайский, ЦД –Циньлин-Дабэшаньский, ЛШ – Ляодун-Шаньдунский; 4 – массивы гранитоидов: а – известково-щелочных, б – щелочных и субщелочных; 5 – крупные рудные месторождения и их порядковый номер; 6 – группы локальных интрузивов центрального типа; 7 – контуры очаговых систем различных глубин заложения.

Данные петролого-геохимических исследований и сведения по абсолютному возрасту пород – индикаторов (кимберлиты, лампроиты, ультракалиевые базальты) плюмового вулканизма и изотопам Nd, Pb, Sr позволяют сопоставлять эту мега-МЦТ с проекцией мантийного плюма, активно развивающегося по меньшей мере с раннего палеозоя (Сахно, 2001).

Аналогичные закономерности радиально-концентрической пространственной организации гранитоидных массивов отмечаются и в пределах Яно-Колымского мегасвода.

Параметры поднятия, масштабы позднемезозойского магматизма и особенности внутреннего строения можно объяснить лишь деятельностью глубинной очаговой системы центрального типа, соотносимой с плюмом. Морфологическая и геологическая асимметрия южной и северных частей мегасвода – следствие широко проявленных в позднем кайнозое на Востоке Азии деструктивных процессов теткогенеза, обусловивших формирование рифтогенных межгорных, предгорных впадин и котловин окраинных морей. Опускания фундамента некоторых впадин Яно-Колымской системы привело их затоплению водами Восточно-Сибирского моря.

На гравиметрических картах с основными орогенными системами юга ДВ связаны отрицательные аномалии силы тяжести (в редукции Буге), а с впадинами и депрессиями – положительные. Отмечаемые различия глубинного строения положительных и отрицательных морфоструктур региона, данные о наличии областей разуплотнения в литосфере под орогеными сводами свидетельствуют о наличии мантийных “корней” горных сооружений региона (Гаврилов, 2017, 2022а; Романовский,1999; и др.). В качестве ключевых объектов геолого-геоморфологических исследований горных территорий и областей денудации в целом рассматриваются водораздельные узлы-морфоструктуры (ВУМ), представляющие собой центры длительного и устойчивого роста положительных деформаций земной коры. Геоморфологическое и глубинное строение таких ВУМ, морфология, генезис и параметры связанных с ними конформных дислокаций, а также состав и возраст пород несут главную информацию о механизмах, факторах формирования и развития поднятий, горных сооружений. Паспортизация ВУМ на основе этого комплекса данных и космогеологических материалов позволяет осуществлять верификацию тектонических гипотез, моделей горообразования, решать многие другие вопросы. Если на территории Юга ДВ до 70% ВУМ сложено магматическими образованиями и связано с инъективными дислокациями корового и глубинного заложения (Гаврилов, 2017), то о каких коллизионных, коллизионно-аккреционных механизмах регионального орогенеза, декларируемых в моделях террейнового анализа (Ханчук, 2000; Геодинамика …, 2006; и др.), может идти речь?

Рис. 4. Схема распространенности гранитоидов мезозоя в пределах юга ДВ и Северо-Востока Азии (Романовский, 1999). Приведена с дополнениями и в интерпретации автора.

1–3 – распространенность гранитоидов на уровне дневной поверхности: 0-10 % (1), 10-25 % (2), более 25 % (3); 4 – дуговые, кольцевые каркасные разломы.

В отличие от неомобилистких построений, в которых детерминированные связи тектогенеза, рельефообразования и рудогенеза в районах удаленных от границ плит, террейнов неопределимы, важное достоинство предлагаемого подхода – наличие конкретных объектов исследований, представленных рудоконтролирующими, рудолокализующими очаговыми морфоструктурами и зонами разломов. Это обусловливает возможность изучения систем магматических центров и магмоподводящих каналов литосферы как общей энергетической основы явлений тектоморфогенеза и формирования эндогенных геохимических аномалий разного ранга. В ходе морфоструктурного и морфотектонического картографирования, районирования рудоносных территорий анализируются особенности строения и развития различных типов рельефообразующих дислокаций, но главное внимание уделяется именно этим двум основным классам объектов, которые создают условия для миграции и проникновения к поверхности расплавов, газов, флюидов и растворов. Они же являются основными формами структурирования среды при процессах тепломассопереноса в недрах, определяя энергетические, структурные, гидрогеологические, гипсометрические и другие предпосылки для создания аномальных концентраций мантийных и коровых групп рудных элементов верхних частях литосферы. Комплексный подход к применению геолого-геоморфологических данных о строении и развитии рельефа для решения задач металлогении реализуется в рамках таких направлений исследований, как рудная геоморфология, морфоструктурный анализ, морфотектоника и неотектоника рудных районов и областей. Данные о взаимосвязи рельефообразующих потоков вещества, энергии недр и явлений рудогенеза в очаговых и разломных системах составляют основу анализа факторов формирования различных типов (сиалический, фемический, сиало-фемический) рудной минерализации (Гаврилов, 1993, 2022а).

МЕСТО СОВРЕМЕННЫХ ГЕОМОРФОЛОГИИ И МОРФОТЕКТОНИКИ В ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Как показывают опыт и результаты работ в различных регионах, современные геоморфологические и морфотектонические методы исследований, включающие использование материалов космических съемок, – необходимые составляющие геологического картографирования не только суши, но и дна морей и океанов. Уже на начальных этапах, в камеральных условиях можно получать первичные сведения о характере рельефа, структурном плане, тектонической, магматической активности, сети разрывных нарушений территорий суши и дна акваторий, а также другую геологическую информацию. Морфометрические и морфографические методы анализа рельефа и космической геологии давно и широко апробированы при изучении горных и платформенных областей суши (Волчанская, 1981; Кац и др., 1986; Середин, 1987; Томсон и др., 1992; Гаврилов, 1993, 2017, 2022а; и др.) и для решения задач морской геологии (Gavrilov, 2015, 2018 и др.).

С учетом специфики морских геологических работ, геоморфологические и геофизические данные о строении и развитии подводного рельефа − основа индикации структурных элементов земной коры, проявлений вулканизма, характера и масштаба осадкообразования, определения структурной позиции рудной минерализации и т.д. Особенно эффективна роль геоморфологических методов при выделении, идентификации и изучении зон разломов, очаговых систем, выраженных МЦТ, которые создают необходимые энергетические и геохимические условия для реализации процессов подводного рудогенеза (Кулаков и др., 1990; Gavrilov, 2018, 2022а, б и др.). Новые перспективы для изучения геологии дна морей и океанов связаны с визуализацией цифровых 3D моделей рельефа, создаваемых на основе глобальной базы батиметрических данных GEBCO 2014 (http://Ocean3dproects…), материалов альтиметрии и дистанционного зондирования Земли из космоса в рамках программы Google Earth Pro. В частности, хорошие результаты дает применение методик морфоструктурного анализа и космогеологического дешифрирования при работе с визуализированными 3D моделями рельефа подводных возвышенностей разного типа, ранга и выступов акустического фундамента, которые отличаются относительно небольшим чехлом рыхлых отложений.

В ходе ранее проведенных мелкомасштабных исследований на дне Тихого океана было выделено более 150 кольцевых геоморфологических аномалий, соотносимых с МЦТ разных размеров и глубин заложения. Последующая их выборочная заверка на основе геолого-геофизических материалов позволила оценить эти закономерно организованные комплексы кольцевых форм рельефа как очаговые образования разного генотипа и ранга: от отдельных вулканических построек (их упорядоченных группировок центрального и линейного типов) до мегасводовых поднятий, сопряженных с мантийными плюмами (Gavrilov, 2015, 2018).

Одна из интересных особенностей строения дна Тихого океана заключается в том, что в пределах северной, более глубоководной части мегавпадины сосредоточены многие подводные возвышенности, связанные с остаточными позднемезозойскими тектоническими поднятиями, выступами фундамента океанического дна. Особое место среди них занимает реликтовый Западно-Тихоокеанский надплюмовый мегасвод (R − 1800–2000 км), в котором, помимо подводных возвышенностей и вулканических хребтов, присутствуют наложенные впадины с глубинами 6500 и более метров. По версии автора (Gavrilov, 2015), геометрический центр мегасвода расположен в узле сочленения Северо-Западного (Императорского), Гавайского подводных хребтов, трассирующих зоны магмоконтролирующих разломов и таких мощных зон трансрегиональных разрывных нарушений, как Мендосино и Сервейор, имеющих северо-восточное простирание. Помимо этих хребтов, в строении мегаподнятия участвуют: подводная возвышенность Шатского, Срединно-Тихоокеанские (возвышенности Маркус-Неккер, Маркус-Уэйк и др.) горы, горы Картографов, поднятие Хесс, подводный хребет Лилиуокалани. Для мегасвода характерно закономерное сочетание секторальных блоковых поднятий, глубоководных впадин и подводных возвышенностей, гор, представленных группировками палеовулканов, гайотов, (рис. 5). Радиально-концентрическое строение Западно-Тихоокеанской очаговой мега-МЦТ подчеркивает плановый рисунок аномалий магнитного поля, круговой контур крупной гравитационной аномалии в редукции Буге (рис. 6). В ядре свода сконцентрированы основные ареалы пород мелового возраста, экспонированных на дне Тихого океана (Гаврилов, 2022а; Gavrilov, 2015; и др.). Наличие в пределах южного сегмента мегасвода (подводные возвышенности Маркус-Уэйк, Маркус-Неккер и Магеллановы горы) вулканических комплексов, сформированных, с перерывами, в хронологическом диапазоне поздняя юра – поздний миоцен (Мельников, 2005; Геология.., 2020; и др.), вариации возраста вулканических построек Императорского и Гавайского подводных хребтов от 80 до 5 млн лет (Norton, 2000) и другие данные отражают длительный полицикличный характер его развития. Параметры поднятия, аномально высокая концентрация палеовулканических построек разного возраста, масштабы, длительность проявления магматических процессов, увеличенные (до 18 км) мощности земной коры в пределах подводных гор указывают на его плюмовую природу.

Рис. 5. Схема размещения подводных гор и рудоносных гайотов в северо-западной части Тихого океана (Школьник и др., 1996), отражающая существование надплюмового мегасвода. Составлена с дополнениями и в интерпретации автора (Gavrilov, 2015).

1 − подводные горы и хребты; 2 − валообразные поднятия в основании вулканических гор; 3 − подводные поднятия (Шатского, Гесса и другие); 4 – краевые валы и океанические склоны глубоководных желобов; 5 − океанические котловины; 6 − радиальные и дуговые каркасные линеаменты надплюмового мегасвода северо-западной части Тихого океана; 7 − подводные горы и гайоты с батиметрическим положением вершин не более 2000 м; 8 − границы рудоносных провинций: I – Срединно-Тихоокеанской, II − Восточно-Марианской, III – Огасавара-Гейш, IV − Императорско-Гавайской, V − Лайн; 9 – контур распространения фосфатизированных базальтов внутри ареала карбонатных и брекчированных фосфоритов Срединно-Тихоокеанской провинции; 10 − области практического отсутствия рудоносных гайотов.

Рис. 6. Карта гравитационных аномалий Тихого океана (Pacific gravity map, 2006.; https:// Ocean gravity map.gif.)

Черными линиями намечены предполагаемые проекции Северо-Западного, Калифорнийского и центральной части Восточно-Тихоокеанского надплюмовых мегасводов.

К другим морфологическим типам очаговых МЦТ дна морей и Тихого океана, связанных с глубинными очаговыми системами, относятся глубоководные котловины и впадины центрального типа (Меланезийская, Западно-Каролинская, Самоа и др.). Один из примеров − Восточно-Марианская котловина, кольцевая форма которой подчеркивается цепью обрамляющих ее с востока подводных вулканических, вулканотектонических поднятий и хребтов (рис. 7). В отличие от мегасводов, имеющих длительную и сложную историю геологического развития, связанную, как правило, с чередованием тектонических режимов и явлениями полицикличного магматизма, глубоководные котловины возникают на этапах деструктивного тектогенеза в условиях повышенной проницаемости литосферы. На начальном этапе их развития инициирующую роль мог играть механизм синсдвигового раздвига.

Рис. 7. Морфоструктурная схема Восточно-Марианской глубоководной котловины и обрамляющих ее подводных горных сооружений. 1 – островная суша; 2 – изобаты; 3‒4 – разломы, установленные по геоморфологическим и космогеологическим данным: 3 – диаметральные; 4 – дуговые и кольцевые.

МЦТ подводных поднятий, горных областей представлены кольцевыми системами, группировками палеовулканов, образующих постройки радиусом первые сотни км. На представленной визуализированной ЦМР (рис. 8) хорошо выражены различные по размерам и внутреннему строению очаговые образования различных размеров и порядков, включая линейные группировки палеовулканических форм, трассирующих зоны магмоконтролирующих разрывных нарушений. Прямолинейные и дуговые цепи страто- и щитовых палеовулканов – основные элементы строения подводных хребтов, вулканотектонических поднятий и островных дуг. Серии примеров различных морфологических и генетических типов МЦТ дна Тихого океана можно найти в работах (Кулаков и др., 1990; Гаврилов, 2017, 2022а; Gavrilov, 2015, 2018; и др.).

Рис. 8. Одна из МЦТ (R = 200 − 250 км) областей поднятий дна Тихого океана (горы Маркус-Неккер). Данные визуализации ЦМР 3D моделирования (GEBCO 2014, Google Earth Pro).

Есть все основания констатировать, что широкое применение комплексных геоморфологических и космогеологических данных для индикации и идентификации структурных элементов литосферы Земли во многом способствовало широкому распространению идей плюмовой тектоники, развитию учения о кольцевых структурах, формированию концепции очагового тектоморфогенеза. Именно благодаря таким исследованиям намечается, в частности, перспективное направление исследований, связанное с изучением МЦТ, очаговых структур и в целом явлений очаговой геодинамики в пределах дна морей и океанов.

Не менее велика значимость геоморфологических, морфотектонических и космогеологических методов при выделении и определении трансрегиональных, региональных и локальных систем линеаментов, отражающих сети разрывных нарушений исследуемых территорий (Волчанская, 1981; Кац и др., 1986; Кулаков, 1986; Гаврилов, 1993, 2017; и др.). На основе дешифрирования КС выявляются разломы, скрытые под чехлом рыхлых отложений платформенных равнин и межгорных впадин, дна акваторий и речных долин, устанавливаются пространственные, иерархические отношения различных групп блоковых дислокаций, региональных сетей разломов, оценивается роль протяженных сквозных линеаментов как тектонических реперов, решаются многие другие задачи. Примерами трансрегиональных разломов-линеаментов могут служить глубинные дислокации, которые обеспечили заложение и развитие Катазиатского вулканоплутонического пояса, орогенных поясов Востока Азии, глубоководных желобов и других линейных структурных элементов зон перехода континент – Тихий океан. На востоке Тихоокеанской мегавпадины выделяется целая система субпараллельных мощных зон разломов планетарного ранга: Мендосино, Меррей, Молокаи и др.

В пределах территории ДВ хорошо известны Центрально-, Западно-Сихотэ-Алинские, Южно-Тукурингрский и другие длительно живущие региональные разломы. Опыт проведенных работ в различных регионах и тектонических областях привел к возникновению таких направлений исследований, как линеаментная тектоника, металлогения сквозных рудоконцентрирующих структур, линеаментов (Волчанская, 1981; Кац и др., 1986; и др.).

Давно известно, что геоморфологические материалы широко используются при проведении валунных, шлиховых, литохимических поисков рудных объектов. Морфометрические, морфографические, морфоструктурные, морфотектонические, историко-генетические методы анализа рельефа находят применение при прогнозировании и поиске россыпных, элювиальных, осадочных и вулканогенно-осадочных и других генотипов месторождений. Появление материалов дистанционного зондирования из космоса способствовало совершенствованию известных и разработке новых методик морфоструктурных и морфотектонических исследований рудных районов, поясов и областей. Были выдвинуты концепции морфоструктурно-металлогенического анализа, ринговой металлогении, рудоконцентрирующих структур (Волчанская, 1981; Брюханов и др., 1987; Томсон и др., 1992; Гаврилов, 1993; и др.). Разработаны схемы соотношения морфоструктурных и металлогенических таксонов районирования, обоснованы положения о паспортизации рудно-магматических очаговых систем с применением комплекса геоморфологических, геологических, геофизических и космогеологических данных, установлено явление металлогенической асимметрии очаговых рудоносных структур и т.д. Успешно применяется комплекс геоморфологических и космогеологических методов для поиска и выделения структур, потенциально перспективных на алмазы (Серокуров и др., 2009), залежи углеводородов (Данилова, 2022; Смирнова, 1997; и др.).

Сложно переоценить роль совместного применения методов и материалов геоморфологии, морфотектоники и дистанционного зондирования из космоса при сравнительном изучении рельефа и геологии планет солнечной системы земного типа. Получение новых данных о строении Луны, Марса, Венеры, Меркурия открывает возможности выявления общих и частных закономерностей строения поверхностей, внешних оболочек планет и их спутников, явлений текто- и морфогенеза, вулканизма; позволяет проводить реконструкции древних этапов развития Земли, сопоставлять особенности формирования и развития кольцевых эндогенных структур и астроблем, зон разрывных нарушений и других типов дислокаций, а также решать многие другие задачи (Кац и др., 1986; Лукашов, 1996; и др. ). Все это звенья единого процесса развития планетарных геолого-геоморфологических и космогеологических исследований.

Очевидно, что изучение рельефа – важнейшая составляющая изучения ландшафтных систем и палеогеографических обстановок. Они имеют большое значение при создании палеотектонических построений, при реконструкциях положений областей денудации и аккумуляции, масштабов, физико-географических условий осадконакопления, горообразования, определения цикличности геологических процессов, при прогнозе и поиске осадочных, вулканогенно-осадочных и других месторождений. Геоморфологическая информация востребована при исследовании явлений эндогенной и экзогенной геодинамики, при решении многочисленных вопросов четвертичной, динамической, инженерной геологии, сейсмики, при изучении береговых процессов, оценке денудационного среза рудных тел, зон и т.д.

К числу необходимых мероприятий в ходе геолого-съемочных и поисковых работ относятся: морфометрический и морфографический анализ рельефа; изучение аэрофотоснимков и материалов космических съемок; оценка геодинамики рельефообразующих процессов, включая признаки неотектонических, сейсмических, вулканических, экзогенных экстремальных явлений; индикация структурных элементов литосферы; определение историко-генетических особенностей эндогенного и экзогенного морфогенеза на разных этапах геологической эволюции и др. Спектр возможных картографических материалов, которые подготавливают на основе геоморфологического и морфотектонического изучения рельефа, включает, помимо общих (морфогенетических) геоморфологических карт, следующие разновидности: морфоструктурные, морфотектонические, неотектонические, инженерно-геоморфологические, палеогеоморфологические, палеогеографические, динамики рельефообразующих процессов, прогнозные, прогнозно-поисковые схемы для экзогенных и эндогенных месторождений полезных ископаемых, залежей углеводородного сырья и др. В качестве частных построений рассматриваются различные морфометрические, морфографические карты, карты линеаментов, МЦТ, остаточного рельефа, береговых процессов, а также продольные, поперечные профили, разрезы и иные построения.

Все это требует от научных сотрудников и работников геологической службы должной квалификации и специализации, которые могут быть получены лишь в ходе соответствующей профессиональной подготовки. В то же время в штате геологических партий, экспедиций и научно-производственных организаций практически исчезли должности геоморфологов. Вследствие этого сократился выпуск вузами страны соответствующих специалистов, резко упали тиражи научной литературы по данной тематике. Достаточно отметить, что тираж единственного в РФ специализированного журнала “Геоморфология” упал в 2022 г. до 22 экз., а новой версии – “Геоморфология и палеогеография” в 2023 г. до 13 экз. На территории ДВ не только давно прекращен выпуск геоморфологов, но и крайне малочисленны научные подразделения, специалисты, занимающиеся геолого-геоморфологическими, космогеологическими исследованиями. В ряде учебных и научно-производственных организаций Санкт-Петербурга и Москвы, на уровне кафедр и отделов стали тематически объединять геоморфологию и четвертичную геологию, геоморфологию и палеогеографию, что совершено не соответствует современному уровню развития науки о рельефе нашей планеты. Очевидно, что многие формы рельефа (как объемные образования) имеют глубинную природу, развиваясь унаследованно десятки и сотни миллионов лет. Морфологический ландшафт многих территорий представляет сложное сочетание гетерогенных и гетерохронных элементов морфоструктурного плана разного порядка. Считать, что все они были сформированы в течение четвертичного периода за 2 млн лет, просто некорректно. Виноваты в сложившейся ситуации и сами геоморфологи, которые вследствие реформирования геологических организаций страны и резкого сокращения финансирования, объемов геолого-съемочных и поисковых работ стали заниматься, в основном, исследованиями по географической тематике. Например, в качестве предметной области Ассоциации геоморфологов России указана лишь география. Невольно возникает образ птицы с одним крылом. Как можно изучать рельеф в отрыве от геологического структурно-вещественного субстрата и эндогенных процессов морфогенеза? Очевидно, что подобная, искусственно навязанная однобокость ограничивает возможности отечественной геоморфологии и не способствует широкому применению результатов изучения рельефа в практику геологических исследований и работ.

НЕКОТОРЫЕ РЕГИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Необходимость изменения отношения к синтезу геоморфологической, морфотектонической и космогеологической информации легко проиллюстрировать на ряде примеров региональных и локальных исследований. Подводная возвышенность Маркус-Уэйк, расположенная в южном сегменте Западно-Тихоокеанского мегасвода, была детально изучена сотрудниками ФГУГП ГНЦ “Южморгеология” в ходе работ по оценке залежей минерального сырья в виде кобальтоносных марганцевых корок и конкреций (Мельников, 2005). Несмотря на то, что рудная минерализация концентрировалась вокруг гайотов, в качестве главных рудоконтролирующих структур рассматривались зоны разрывных нарушений и блоковые дислокации. В результате комплексного анализа батиметрических данных и визуализированной ЦМР в пределах этой возвышенности (интервал широт 18-24°) автором была выделена кольцевая очаговая морфоструктура (R – 300 км) (рис. 9). Основой для ее выделения послужило упорядоченное (с элементами трансляционной симметрии) размещение гайотов и связанных с ними вулканических центров во внешнем и внутреннем концентрах, что соответствует одному из универсальных типов инфраструктур очаговых систем (Гаврилов, 1993). Параметры, строение и данные о дискретном, но унаследованном проявления в этом районе базитового магматизма на протяжении 150 млн лет (поздняя юра − поздний миоцен) позволяют связывать ее развитие с пульсационной, но унаследованной деятельностью мантийного диапира. Радиально-концентрический характер размещения и локализации участков скопления рудной минерализации в пределах поднятия однозначно свидетельствуют об определяющей рудоконтролирующей роль выделенной МЦТ.

Рис. 9. Схема МЦТ (R – 300 км) в пределах подводной возвышенности Маркус-Уэйк. Построена на основе батиметрических данных (Мельников, 2005) и анализа визуализированной ЦМР (Google Earth Pro)

1 – гайоты; 2 – изобаты; 3 – каркасные дуговые и кольцевые разломы; 4 – римские цифры – названия палеовулканов и гайотов (здесь не приводятся).

Применение визуализированных ЦМР дало новую информацию о деталях строения некоторых подводных вулканических поднятий дна Японского моря. Впервые были получены данные о качественных и количественных характеристиках структурных элементов подводных возвышенностей Богорова, Тояма и прилегающих участках дна Центральной котловины.

Установлено, что исследуемые возвышенности представляют собой комплексы палеовулканических построек центрального типа, образующих с разрывными нарушениями и узлами их пересечений единые тектономагматические системы. Определены параметры, морфологические характеристики, особенности внутреннего строения (типы инфраструктур) палеовулканических структур, выявлены пространственные и иерархические (два ранга) системы разрывных нарушений и очаговых образований. Крупные концентрические группировки палеовулканов идентифицированы с проекциями мантийных диапиров. Эти материалы позволяют с новых позиций оценить адекватность существующих моделей формирования и развития окраинно-континентальной впадины Японского моря (Гаврилов, 2022б).

Необходимость нового подхода к изучению рельефа и применению космогеологической информации можно продемонстрировать и на примере такого относительно хорошо изученного региона, как Нижнее Приамурье. Информация, представленная на геоморфологической карте листов N (53) 54 (Геологическая карта…, 1981) в соответствии с установленной легендой (Бойцов и др., 1972), может быть интересна лишь для специалистов по ландшафтным исследованиям и четвертичной геологии, так как рельеф рассматривается как поверхность, соотносимая с внешними ограничениями геологических тел. Вот один из фрагментов легенды: 1 – тектоногенный рельеф (склоны возвышенностей, обусловленные новейшими, плиоцен-раннечетвертичными пликативными дислокациями); 2 – вулканогенный рельеф (лавовые покровы миоценового возраста); 3–9 – выработанный рельеф: 3 – склоны неоген-четвертичного возраста, образовавшиеся при препарировке пластовых тел; … 8 – поверхности выравнивания; 9 – экзарационные и денудационо-экзарационные склоны троговых долин и водораздельных гребней позднечетвертичного возраста; 10–17 аккумулятивный рельеф: 10 – аллювиальные равнины и террасы раннечетвертичного-современного возраста …. и т.д.

Столь же характерны оценки возраста рельефа. Поскольку объектами выступают поверхности геологических тел, их возраст редко выходит за рамки четвертичного периода. В этом кроется очередной парадокс. Строго говоря, с учетом высокой интенсивности экзогенных процессов возраст геоморфологических поверхностей всегда современный, в крайнем случае, голоценовый, реже плейстоценовый. Поэтому во многих случаях без особых доказательств им просто приписывают время образования аккумулятивных геологических тел (террас, вулканических покровов и др.). Мало информативны и схемы геоморфологического районирования, построенные в соответствии с методическими указаниями ВСЕГЕИ (Бойцов и др., 1972). На них показаны районы развития эрозионно-денудационного (высокогорье, среднегорье и т.д.), денудационно-вулканогенного, денудационно-аккумулятивного, аккумулятивного рельефа. Во всех случаях на них содержится минимум данных о структурной и структурно-вещественной основе элементов морфологического ландшафта. При таком подходе отсутствуют предпосылки для индикации гетерохронных элементов структурного и морфоструктурного плана, не определимы механизмы и факторы тектоморфогенеза, не возможен анализ явлений унаследованности, наложенности тектонических форм рельефа, установление их возраста и др. Все это препятствует полноценному использованию данных о рельефе территорий и материалов дистанционного зондирования из космоса для решения задач тектоники, историко-генетических реконструкций, оценки металлогенического потенциала территорий, анализа морфоструктурной позиции, закономерностей локализации эндогенной рудной минерализации. В лучшем случае такие карты можно использовать для поиска россыпей, месторождений сырья для производства строительных материалов в виде глин, песка, щебня и др. Даже рекомендуемое для геологических производственных организаций дешифрирование КС не даст необходимых результатов, если нет сопутствующих морфоструктурных и морфотектонических построений.

В то же время, комплекс исследований, проведенных в Нижнем Приамурье на основе синтеза геоморфологической, морфотектонической и космогеологической информации, позволил оценить и систематизировать данные о кольцевых и линейных аномалиях рельефа, фототона, соотносимых соответственно с очаговыми структурами и с зонами разрывных нарушений территории (Гаврилов, 1993, 2017). С учетом явления конвергенции определялись дешифровочные, геоморфологические и ландшафтные признаки для индикации очаговых и блоковых структур, накапливались данные о их паспортизации в рамках решения прямой и обратной задач геоморфологии. Для выявления элементов геологического строения использовались рисунки долин водотоков, водоразделов, гипсометрических уступов, перегибов склонов, а также сведения об уклонах, гипсометрических градиентах рельефа, пространственных комбинациях морфометрических аномалий, анализировалось геологическое строение ВУМ, их геофизические характеристики и др. Информационные слои с геоморфологическими и космогеологическими аномалиями совмещались со слоями наземных геологических и геофизических материалов, полученных в результате геолого-съемочных работ.

Представленная морфоструктурная схема Нижнего Приамурья (рис. 10) содержит информацию о главных генотипах рельефообразующих структур (блоки, очаговые формы, разломы), о гипсометрических, морфометрических, морфографических характеристиках, составе, происхождении конформных структурно-вещественных комплексах определенного возраста, пространственной организации очаговых структур и др. С учетом имеющихся геологических и геофизических данных о ВУМ это позволило определить возможные механизмы горообразования, установить пространственно-иерархические соотношения элементов морфоструктурного плана и позиции известных рудопроявлений, месторождений относительно очаговых систем и зон разломов.

Рис. 10. Морфоструктурная схема территории Нижнего Приамурья (Гаврилов, 1993).

1–2 – осадочные и вулканогенно-осадочные комплексы разного возраста: 1 – палеозойского, 2 – мезозойского; 3–4 – магматические образования позднего мела: 3 – гранитоиды, 4 – эффузивы среднего и кислого состава; 5 – гранитоиды раннего палеогена; 6 – базальтоиды разного возраста (а – эоцена, б – миоцена); 7 – позднекайнозойские рыхлые отложения впадин; 8 – разломы, установленные по данным: а – дешифрирования КС и, б – геологическим; 9–11 – внешние контуры МЦТ разного типа и ранга: 9 – региональных поднятий (а – сводовых, б – тектономагматических), 10 – субрегиональных (а – интрузивно-купольных, б – вулканотектонических депрессий), 11 – локальных вулканических форм (а – положительных, б – отрицательных); 12 – предполагаемые дуговые граничные разломы локальных форм (а – отрицательных, б – прочих); 13 – геологические границы; 14 – римские цифры в кружках – названия основных МЦТ: I – Пильдо-Лимурийская, II – Эвурская, III – Ульбанская, IV – Усть-Амурская, V – Мевачанская, VI – Чаятынская, VII – Джапинская, VIII – Мынская, IX – Пуэрская, X – Омальская, XI – Удыльско-Кизинская.

В результате средне- и крупномасштабных исследований установлено, что, в отличие от Пильдо-Лимурийского орогенного свода, специфика металлогении Усть-Амурского тектономагматического поднятия, занимающего северный сегмент Сихотэ-Алинского вулканоплутонического пояса, определяется проявлением здесь в среднем и позднем кайнозое рифтогенно-деструктивных процессов. Именно они привели к формированию грабенов (Акшинский, Николаевский и др.), межгорных впадин и возникновению центров базальтоидного и контрастного вулканизма эоцен-миоценового возраста при развитии кальдер с дацит-риолитовыми комплексами. Интенсивность деструктивных процессов отразилась на мощности литосферы в пределах впадин, окружающих Усть-Амурское тектономагматическое поднятие, которое соотносится с одноименным рудным районом (Гаврилов, 1993).

Показательно, что малоглубинные золотосеребряные месторождения олигоценового возраста (Бухтянка и Белая Гора) связаны с центрами контрастного вулканизма. Согласно полученным автором данным, Белогорское месторождение приурочено к Коль-Тывленской вулканоструктуре центрального типа (R − 9 км), которая расположена на северной границе Больше-Искинской вулканотектонической депрессии (R − 20–25 км), в узле пересечения крупных зон широтных и меридиональных разломов. Основная рудная минерализация сосредоточена в штокверке Белогорского некка, расположенного в кальдере палеовулканической постройки и сложенного окварцованными, пропилитизированными дацитами и риодацитами.

Отдельные зоны, линзы рудоносных брекчий и более сложные по морфологии тела окварцованных и аргиллизированных пород с рассеянно-вкрапленной и прожилково-вкрапленной минерализацией связаны с эруптивными каналами и флюидно-эксплозивными структурами, группирующимися в кальдере палеовулкана. Коль-Тывленская постройка эволюционировала несколько десятков миллионов лет от эоценового базальтового щитового вулкана, в кальдере которого проявился кислый вулканизм, до системы небольших моногенных аппаратов (по бортам кальдеры), сложенных базальтоидами миоценового возраста. По аналогии с морфоструктурной позицией месторождения Белая Гора, Бухтянское рудное поле локализовано в кальдере Амуро-Акчинской вулканической постройки, характеризующейся аналогичными особенностями развития. За пределами Усть-Амурского поднятия расположены рудные объекты позднемелового и палеоценового возраста, которые сопряжены с вулканотектоническими структурами, вулканоплутоническими и плутоническими куполами, возникшими на конструктивном (орогенном) этапе развития территории (Гаврилов, 1993).

Концентрация рудных объектов в пределах очаговых морфоструктур характерна для многих других районов ДВ. Одним из примеров могут служить выделяемые по геолого-геоморфологическим и геофизическим признакам орогенные сводово-блоковые поднятия центральной части Сихотэ-Алинского рудного пояса, которые в зависимости от параметров сопоставляются с металлогеническими районами или областями. Именно магматические и тектономагматические МЦТ содержат в центральных частях основную массу рудопроявлений и месторождений касситерит-силикатно-сульфидной формации (Середин, 1987). Характерные для ядер сводов крупные массивы гранитоидов, выступы биотитизированных пород складчатого фундамента, приуроченность к ним региональных отрицательных гравитационных аномалий (в редукции Буге), петрохимические особенности магматизма (Сахно, 2001) и другие признаки позволяют определять эти морфоструктуры как длительно развивающие горообразующие центры, имеющие мантийную природу. Важнейшая роль МЦТ, соотносимых с очаговыми системами разных глубин заложения, в контроле и в размещении оруденения установлена в Казахстане, в Северной Америке, Австралии и целом ряде других районов мира (Волчанская, 1981; Брюханов и др., 1987; Середин, 1987; Томсон и др., 1992; и др.).

Парадоксально, но в региональных геологических исследованиях и в практической геологии все это находит лишь ограниченное применение. Имеет место явная недооценка информативности рельефа и эффективности комплекса геоморфологических, морфотектонических и космогеологических методов при решении многих геологических задач. Например, согласно существующим инструкциям ВСЕГЕИ в комплекте госгеолкарты-200 должна быть представлена лишь геоморфологическая схема М 1:500 000. Она составляется на основе морфогенетической легенды, которая была разработана еще в 1970 гг. (Бойцов и др., 1972) в рамках плоскостной концепции геоморфологических исследований. Как уже отмечалось, такие картографические модели несут минимум информации о геологических телах, структурах территорий, не позволяя выявлять скрытые элементы геологического строения, оценивать морфоструктурную позицию рудных объектов и их денудационный срез, решать многие другие задачи на стыке геологии и геоморфологии. В рамках такого подхода столь же формально могут оцениваться и результаты дешифрирования КС, которые могут не заверяться геологическими работами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Недооценка комплексного применения геоморфологической, морфотектонической и космогеологической информации при геологических исследованиях и проведении геолого-съемочных, прогнозно-поисковых работ существенно удорожает их и снижает эффективность.
2. С одной стороны, такое положение, вероятно, обусловлено накоплением противоречий между данными морфоструктурных, морфотектонических исследований, космической геологии и доминирующими в настоящее время неомобисткими моделями тектогенеза, отражая идеологические коллизии между плюмовой тектоникой и тектоникой плит. С другой, связано с несовершенством существующих инструкций и методических указаний об использовании геоморфологической информации в ходе геолого-съемочных и тематических работ, которые были созданы еще 1970 гг. Руководства и легенды к картам базируются на представлениях о двухмерности объектов исследований геоморфологов, что, по мнению автора, не позволяет в полной мере использовать информационный потенциал рельефа.
3. Необходим и принципиально важен переход к изучению форм рельефа и конформных геологических структур, тел в их единстве, как трехмерных, объемных образований. Это дает возможность на новом уровне оценить связи морфоструктурного плана с глубинным строением территорий, установить особое рельефообразующее значение очаговых систем и зон разломов, играющих роль главных энергонесущих элементов литосферы, выявить взаимосвязи тектонических, магматических и метаморфических рельефообразующих явлений на различных уровнях организации геологических сред. В основе такого подхода лежит синтез геоморфологии и морфотектоники, паритет терминов “морфоструктура” и “геоморфоструктура”.
4. Целесообразность и эффективность такого комплексного подхода к решению различных геологических задач определяются: а) высокой информативностью рельефа при индикации структурных элементов и геодинамических режимов литосферы; б) возможностью верификации тектонических моделей, в частности, горообразования; в) созданием предпосылок для обобщения разнородных данных о рельефе, геологической, геофизической информации и материалов дистанционного зондирования из космоса; г) результативностью применения обобщенных данных при историко-генетических реконструкциях, оценке палеогеографических особенностей геологического развития территорий; д) экономией времени и средств при определении структурных, гипсометрических, энергетических, палеогидрологических, палеоландшафтных и других факторов формирования и условий сохранности месторождений различных рудных формаций.
5. Современную геоморфологию в комплексе с морфотектоникой, методами дистанционного зондирования из космоса и компьютеризации необходимо рассматривать как одну из базовых дисциплин для геологического картографирования суши, дна морей, океанов, сравнительно планетологических исследований, проведения работ, нацеленных на прогноз, поиск месторождений различных полезных ископаемых, а также решение других задач.
6. Дальнейший прогресс наук о рельефе планеты (геоморфология + морфотектоника) связан с необходимостью подготовки геоморфологов как на географических, так и на геологических факультетах вузов с учебными курсами эндогенной, структурной, поисковой, инженерной, морской геоморфологии, палеогеографии, морфоструктурного анализа, морфотектоники, неотектоники, динамической, космической геологии, сравнительной планетологии и другими дисциплинами, позволяющими максимально широко применять информацию о рельефе на современном уровне для решения различных геологических проблем.

ИСТОЧНИК ФИНАНСИРОВАНИЯ

Работа выполнена в рамках госбюджетной темы, регистрационный номер: 124022100082-4.

Об авторах

А. А. Гаврилов

Автор, ответственный за переписку.
Email: gavrilov@poi.dvo.ru
Россия, Владивосток

Список литературы

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

2. Рис. 1. Схема генерализованного рельефа и ряда мега-МЦТ восточной окраины Евразии. Составлена с учетом данных (Соловьев, 1978; Кулаков, 1986; Томсон и др., 1992). 1–2 – контуры площадей с высотами рельефа: 1 – от 200 до 1000 м, 2 – более 1000 м; 3–5 – каркасные системы разломов: 3 – кольцевые и дуговые, 4 – дуговые центральной опущенной части Восточно-Азиатского (Амурского) мегасвода, 5 – радиальные и сквозные трансрегиональные; 6 – береговая линия; 7 – римские цифры названия МЦТ: I – Корейская, II – Восточно-Азиатская (Амурская), III – Алданская, IV – Янская, V – Яно-Колымская; 8 – озеро Байкал; 9 – межгорные впадины с высотами рельефа менее 200 м.

Скачать (582KB)

Метаданные

3. Рис. 2. Карта рельефа подошвы литосферы Восточно-Азиатского надплюмового мегасвода по геотемпературным данным (Глубинное строение…, 2010). Приводится с добавлениями и в интерпретации автора. 1 – каркасные дуговые и радиальные разломы мегасвода, установленные по геолого-геоморфологическим данным и материалам дистанционного зондирования из космоса; 2 – изопахиты (глубины в км); 3 – граница Северо-Евразийской плиты; 4 – внешние контуры мегасвода: а – обоснованные, б – предполагаемые; 5 ‒ разрывные нарушения; 6 – границы Амурской плиты (мегасвода по версии автора); 7 – линии сейсмических профилей.

Скачать (1MB)

Метаданные

4. Рис. 3. Положение центров и аномалий экстенсивности мезозойского гранитоидного магматизма Восточно-Азиатского надплюмового мегасвода. Схема составлена на основе данных (Романовский и др., 2009), с дополнениями и в интерпретации автора. 1 – тектонические элементы (римские цифры в кружках) – платформы: I –Сибирская, II – Северо-Китайская, III – Янцзы; орогенные пояса: IV –Центрально-Азиатский, V – Монголо-Охотский, VI – Сихотэ-Алинский, VII – Циньлин-Дабэшаньский; 2 – осадочные бассейны: VIII – Сунляо, IX – Амуро-Зейский, X – Среднеамурский; 3 – ареалы и пояса гранитоидов: МЗ – Монголо-Забайкальский, А – Алданский, СД – Северо-Дахинганский, БЯ – Баджало-Ямалинский, НА – Нижнемурский, СХ – Северо- Хэбэйский, ЮП – Южно-Приморский, ДС – Джугджуро-Становой, Д – Дахинганский, СА – Сихотэ-Алинский, СК – Северо-Китайский, ЦД –Циньлин-Дабэшаньский, ЛШ – Ляодун-Шаньдунский; 4 – массивы гранитоидов: а – известково-щелочных, б – щелочных и субщелочных; 5 – крупные рудные месторождения и их порядковый номер; 6 – группы локальных интрузивов центрального типа; 7 – контуры очаговых систем различных глубин заложения.

Скачать (864KB)

Метаданные

5. Рис. 4. Схема распространенности гранитоидов мезозоя в пределах юга ДВ и Северо-Востока Азии (Романовский, 1999). Приведена с дополнениями и в интерпретации автора. 1–3 – распространенность гранитоидов на уровне дневной поверхности: 0-10 % (1), 10-25 % (2), более 25 % (3); 4 – дуговые, кольцевые каркасные разломы.

Скачать (735KB)

Метаданные

6. Рис. 5. Схема размещения подводных гор и рудоносных гайотов в северо-западной части Тихого океана (Школьник и др., 1996), отражающая существование надплюмового мегасвода. Составлена с дополнениями и в интерпретации автора (Gavrilov, 2015). 1 − подводные горы и хребты; 2 − валообразные поднятия в основании вулканических гор; 3 − подводные поднятия (Шатского, Гесса и другие); 4 – краевые валы и океанические склоны глубоководных желобов; 5 − океанические котловины; 6 − радиальные и дуговые каркасные линеаменты надплюмового мегасвода северо-западной части Тихого океана; 7 − подводные горы и гайоты с батиметрическим положением вершин не более 2000 м; 8 − границы рудоносных провинций: I – Срединно-Тихоокеанской, II − Восточно-Марианской, III – Огасавара-Гейш, IV − Императорско-Гавайской, V − Лайн; 9 – контур распространения фосфатизированных базальтов внутри ареала карбонатных и брекчированных фосфоритов Срединно-Тихоокеанской провинции; 10 − области практического отсутствия рудоносных гайотов.

Скачать (805KB)

Метаданные

7. Рис. 6. Карта гравитационных аномалий Тихого океана (Pacific gravity map, 2006.; https:// Ocean gravity map.gif.) Черными линиями намечены предполагаемые проекции Северо-Западного, Калифорнийского и центральной части Восточно-Тихоокеанского надплюмовых мегасводов.

Скачать (530KB)

Метаданные

8. Рис. 7. Морфоструктурная схема Восточно-Марианской глубоководной котловины и обрамляющих ее подводных горных сооружений. 1 – островная суша; 2 – изобаты; 3‒4 – разломы, установленные по геоморфологическим и космогеологическим данным: 3 – диаметральные; 4 – дуговые и кольцевые.

Скачать (449KB)

Метаданные

9. Рис. 8. Одна из МЦТ (R = 200 − 250 км) областей поднятий дна Тихого океана (горы Маркус-Неккер). Данные визуализации ЦМР 3D моделирования (GEBCO 2014, Google Earth Pro).

Скачать (592KB)

Метаданные

10. Рис. 9. Схема МЦТ (R – 300 км) в пределах подводной возвышенности Маркус-Уэйк. Построена на основе батиметрических данных (Мельников, 2005) и анализа визуализированной ЦМР (Google Earth Pro) 1 – гайоты; 2 – изобаты; 3 – каркасные дуговые и кольцевые разломы; 4 – римские цифры – названия палеовулканов и гайотов (здесь не приводятся).

Скачать (466KB)

Метаданные

11. Рис. 10. Морфоструктурная схема территории Нижнего Приамурья (Гаврилов, 1993). 1–2 – осадочные и вулканогенно-осадочные комплексы разного возраста: 1 – палеозойского, 2 – мезозойского; 3–4 – магматические образования позднего мела: 3 – гранитоиды, 4 – эффузивы среднего и кислого состава; 5 – гранитоиды раннего палеогена; 6 – базальтоиды разного возраста (а – эоцена, б – миоцена); 7 – позднекайнозойские рыхлые отложения впадин; 8 – разломы, установленные по данным: а – дешифрирования КС и, б – геологическим; 9–11 – внешние контуры МЦТ разного типа и ранга: 9 – региональных поднятий (а – сводовых, б – тектономагматических), 10 – субрегиональных (а – интрузивно-купольных, б – вулканотектонических депрессий), 11 – локальных вулканических форм (а – положительных, б – отрицательных); 12 – предполагаемые дуговые граничные разломы локальных форм (а – отрицательных, б – прочих); 13 – геологические границы; 14 – римские цифры в кружках – названия основных МЦТ: I – Пильдо-Лимурийская, II – Эвурская, III – Ульбанская, IV – Усть-Амурская, V – Мевачанская, VI – Чаятынская, VII – Джапинская, VIII – Мынская, IX – Пуэрская, X – Омальская, XI – Удыльско-Кизинская.

Скачать (920KB)

Метаданные