Бурский Анатолий Зиновьевич, зав. отделом Информационных систем; Кулешова Людмила Владимировна, зав. сектором Компьютерной картографии; ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга, Санкт-Петербург, тел.: 714-59-41
Статья посвящена одной из стадий исследований по разработке новых методов и совершенствованию существующих критериев поиска глубоководных полиметаллических сульфидов (ГПС) в осевой зоне (0°-40°с.ш.) Срединно-Атлантического хребта (САХ).
Выявление особенностей поверхности днища и бортов рифтовой долины (РД) — важный этап в исследовании процесса спрединга (расширения океанического дна) и формирования представлений о его модели на конкретном участке осевой зоны САХ. В качестве картографической основы использованы цифровые модели батиметрических карт масштабов 1:50000 и 1:100000, полученных по результатам глубоководного многолучевого эхолотирования. При анализе рельефа РД использован комплекс программных продуктов семейства ArcGIS компании ESRI.
На выработку методических приемов проведения анализа оказали влияние работы А.Н. Ласточкина [1-4]. Предлагаемая им методика элементаризации рельефа позволяет наиболее объективно подготавливать его модель для анализа. Логическая последовательность исследования заключается в следующей генерализованной схеме: морфометрия геоморфология морфодинамический анализ.
Методика исследований
Приведем краткое описание последовательности операций на примере рудопроявления Ашадзе (12°58?с.ш.):
- Создание цифровой модели (ЦМ) батиметрической карты участка: оцифровка изолиний, заполнение атрибутивных таблиц (рис. 1);
- Построение TIN-поверхности с использованием поля «Значение изобат» атрибутивной таблицы. TIN-поверхность может быть представлена в виде полигонов, нерегулярной сети треугольников, узлов (рис. 2);
- Создание темы «Уклоны» на базе TIN-поверхности (рис. 3). Для построения этой темы пользователем может быть выбран диапазон углов наклона для площадок, на которые разделятся днище и борта РД. Как показывает опыт, детализация (уменьшение шага диапазона углов наклона) не приводит к выявлению дополнительных черт строения земной поверхности (ЗП) рифтовой долины. Полученное покрытие (тема) представляет собой грид. Для сглаживания углов и генерализации объектов использовались ГИС-инструменты расчета статистик по окрестности.
- Создание элементарных поверхностей проводится в несколько приемов. Используя инструмент построения изолиний и задав необходимый интервал между контурами, получаем их карту. Построение топологии дает возможность перейти к карте полигональных объектов, пространственное положение которых удобнее для проведения аналитических операций. Полученное покрытие и представляет собой карту элементарных поверхностей, выделяемых по интервалу углов наклона (уклонов) этих площадок (рис. 4). Объекты карты рассматриваются как аналоги элементарных поверхностей, выделяемых А.Н. Ласточкиным [3].
- Построение структурных линий является важным моментом подготовки модели рельефа для анализа. Для более точного их проведения удобно использовать 3D модель рельефа. Прорисовываются структурные линии: выпуклого и вогнутого перегибов; килевые и гребневые. Эту операцию удобно проводить при одновременной визуализации Вида и 3D сцены. Для уточнения положения структурных линий были использованы профили и линии «Тока». Рассмотрение серии линий профилей на 3D модели позволяет более четко обосновать выделение границ днища и бортов РД, а также охарактеризовать особенности их строения (рис. 5).
Теперь модель рельефа рифтовой долины подготовлена к анализу, в процессе которого выделяются ступени и уступы (рис. 6), дается характеристика расчлененности бортов, особенностей строения днища. Легко описывается изменение строения профиля РД и хорошо видна асимметрия её бортов.
Рис. 1. Батиметрическая карта участка рифтовой долины САХ (рудное поле Ашадзе) и ее 3D модель.
Рис. 2. TIN-поверхность участка рифтовой долины САХ и ее 3D модель.
Рис. 3. Карта уклонов и ее 3D модель.
Рис. 4. Карта элементарных поверхностей со структурными линиями и ее 3D модель.
Рис. 5. Характеристика рельефа с использованием профилей.
Рис. 6. Основные структурные элементы рифтовой долины.
Описание рельефа РД рудного поля «Ашадзе»
Узкое днище рифтовой долины хорошо выделяется на всем исследуемом участке длиной около 30 км. Оно расположено на глубине 4600–4800 метров. Довольно крутые борта РД имеют целую серию ступеней и уступов. Ширина днища составляет от 300 до 1300 метров. В районе местонахождения рудного поля «Ашадзе» днище по направлению на юг резко сужается. Западный борт РД четко подразделяется на две части: северную и южную. Северная площадь менее расчленена. Она представлена довольно крутыми уступами с углами наклона 10-20° и 20-40° и одной ступенью, находящейся приблизительно в средней части борта и резко наклоненной на юг.
На южной части западного борта достаточно четко выражены шесть ступеней. Три нижние ступени представляют собой вытянутые вдоль склона холмовидные поднятия с хорошо выраженными гребневыми и килевыми линиями. Верхние три ступени имеют уплощенную форму. Все ступени хорошо отделены от уступов структурными линиями вогнутого и выпуклого перегибов.
Разделение борта долины на северную и южную части хорошо подчеркнуто линией выпуклого перегиба 1-го порядка, отделяющей борт долины от рифтовых гор. В месте прохождения линии (предполагаемое нарушение, разграничивающее блоки РД), разделяющей северную и южную части борта, линия выпуклого перегиба прерывается и изменяет свое высотное положение.
Рудное поле «Ашадзе» расположено на западном борту долины, близко к его основанию, на не очень широкой ступеньке склона. Эта часть склона менее всего расчленена. До верхней структурной линии выпуклого перегиба имеется два крутых уступа, разделяющих ступени. В 2005 г. участниками экспедиции ПМГРЭ и ВНИИОкеангеология (экспедиция на и/с Логачев) на этой ступени было обнаружено новое рудопроявление.
Заключение
Подводя итоги этой стадии анализа морфологических особенностей строения рельефа рифтовой долины с использованием компьютерных технологий, можно отметить, что применяемая методика позволяет раскрыть специфику протекания спрединговых процессов и получить дополнительные критерии для поисков гидротермальных полей. Возможность получения морфометрической характеристики (своеобразного морфометрического паспорта) участков РД, где обнаружены проявления и рудные поля глубоководных полиметаллических сульфидов, дает в руки исследователя материал для выявления поисковых признаков, исходя из морфоструктуры РД. Это полностью подтверждает выводы А.В. Ильина о значении структурно-геоморфологического районирования рифтовой зоны срединно-океанических хребтов для выявления специфики гидротермальной деятельности в этих зонах.
На следующей стадии исследований предполагается получить сравнительную морфологическую характеристику рельефа серии участков рифтовой долины.
Литература
1. Ласточкин А.Н. Морфодинамический анализ. Л.: Недра, 1987. 256 с.
2. Ласточкин А.Н. Рельеф земной поверхности. Л.: Недра, 1991. 340 с.
3. Ласточкин А.Н. Системно-морфологическое обоснование наук о Земле (геотопология, структурная география и общая теория геосистем). СПб.: Изд-во НИИХ СпбГУ, 2002. 762 с.
4. Зинченко А.Г., Ласточкин А.Н. Методика геоморфологического картографирования шельфа и континентального склона Российской Федерации (применительно к задачам Госгеокарты – 1000). ЗАО «Геоинформмарк». М., 2001. 38 с.
