Д. г. н. Никулин С. Л., Данищук Ю. В.

ГВУЗ «Национальный горный университет», Украина

Прогнозирование сейсмоопасности с применением линеаментного анализа космических снимков

В настоящее время данные дистанционного зондирования Земли являются наиболее достоверными источниками информации для проектов глобального изучения Земли. Они позволяют вести картографирование поверхности Земли быстрее и экономичней.

Дистанционное зондирование – получение информации об объекте по данным измерений, сделанных на расстоянии от объекта, то есть без прямого контакта с объектом.

Для дистанционного зондирования используют следующие диапазоны волн: ультрафиолетовый (0,27-0,4 мкм), видимый (0,4-0,78 мкм), инфракрасный (ближний 0,7-0,9 мкм; тепловой 3,5-5,0 и 8,0-14 мкм), микроволновой (0,30-10 см). В видимом и инфракрасном диапазонах съемки проводят фотографическими, телевизионными и сканерными методами, в которых используют естественное отражение или вторичное тепловое излучение объектов, обусловленное солнечной радиацией. Эти методы называют пассивными. Активные, – радарные – методы применяют в микроволновой области излучения, создаваемого искусственным источником направленного действия. [1]

Одним из наиболее перспективных направлений обработки космических данных является линеаментный анализ. Он основан на выделении на космических снимках прямолинейных объектов – линеаментов, – и их последующем анализе.
Линеаменты – это прямолинейные зоны, которые являются отражением линейных неоднородностей земной коры и литосферы разного ранга, протяженности, глубины и возраста заложения. Линеаменты группируются в системы определённых фиксированных направлений, чаще всего 0°, 45°, 90° и 135°.
Картирование линеаментов является одной из главных и наиболее успешно решаемых задач морфоструктурного анализа и включает минимум три взаимосвязанных методических подхода – изучение геометрических свойств рельефа, геолого-геоморфологическое картирование, дешифрирование и интерпретация данных других методов геологических исследований.
Линеаменты существуют повсеместно, но в сейсмически-активных зонах они постоянно находятся в активном, «раскрытом» состоянии, что связано с прохождением через них постоянного газо-флюидного потока из глубин недр [2,3]. 
Эпицентры землетрясений обычно приурочены к относительно узким линеаментным зонам и тяготеют к участкам сочленения крупных линеаментов, которые могут быть выделены на космических снимках. С приближением землетрясений происходит активизация линеаментов, которая выражается в увеличении ширины и «раскрытии» линеаментов. Это приводит к выделению на космических снимках значительно большего, чем ранее, их числа. Это явление лежит в основе метода прогнозирования землетрясений на основе линеаментного анализа. [5]

В соответствии с современными представлениями о сейсмических процессах, эпицентры землетрясений не рассеяны хаотично, а приурочены линеаментным зонам и, особенно, участкам их сочленений. Таким образом, имеется возможность выполнить прогнозирование сейсмоопасности путём изучения плотности (концентрации) линеаментов на исследуемой территории.

С использованием геоинформационной системы РАПИД 3.2, разработанной на кафедре геоинформационных систем ГВУЗ «НГУ», был выполнен прогноз землетрясений на ряде сейсмически-опасных участков, в частности, на территории Северной Турции. Изучаемая сейсмоопасная территория, занимает площадь более 150000 км². В качестве исходного использовался снимок одного из каналов спутника TERRA MODIS с пространственным разрешением 250 м, сделанный в апреле 2006 года. Выбор снимка обусловлен следующим: именно на снимке такого разрешения в зоны повышенной концентрации линеаментов попадают эпицентры большинства землетрясений, произошедших в период с 1996 по апрель 2006 года [4], т.е. связь линеаментной тектоники и сейсмоопасности наиболее тесна.

б

.

Рис. 1. Космический снимок Северной Турции (а) и линеаменты, выделенные при его 6-тикратном разрежении (б)

С 2007 по 2012 год на территории Северной Турции произошло 11 землетрясений с магнитудой выше 2. При этом 80% эпицентров землетрясений попали в зоны повышенных значений прогнозной карты (построенной, как указывалось выше, по данным снимка 2006 года). Это свидетельствует о больших прогнозирующих возможностях подхода, основанного на линеаментном анализе космоснимков, и высокой достоверности получаемых результатов.

Рис. 2 Прогнозная карта сейсмоактивности территории Северной Турции. Отражена плотность осей линеаментных зон.

Литература:

1. Кронберг П. Дистанционное изучение Земли: Основы и методы дистанционных исследований в геологии - Пер. с нем. М. - Мир, 1988. 343 с.

2. Бондур В. Г., Зверев А. Т. Метод прогнозирования землетрясений на основе линеаментного анализа космических изображений / Докл. РАН – 2005. - Т. 402. – № 1. – С. 98-105

3. Бондур В. Г., Зверев А. Т. Механизмы формирования линеаментов, регистрируемых на космических изображениях при мониторинге сейсмоопасных территорий. // Исследования Земли из космоса. – 2007, №1. – C. 47-56.

4. Б. С. Бусыгин, С. Л. Никулин. Генерализация высокоточных космоснимков для повышения эффективности решения геологических задач методами линеаментного анализа // Юбилейный сборник НГУ. – 2008 г. – 7 с.

5. S.L. Nikulin, S.I. Kostrytska, Y.V. Danischuk. Application of lineament analysis to predict earthquakes in seismically dangerous areas. //Widening our horizons. Vol. 1. - 2013 – p.114.