Морфоструктура Онежского полуострова и дна прилегающей акватории Белого моря на основе статистических моделей рельефа (стр. 1 из 2)

Морфоструктура Онежского полуострова и дна прилегающей акватории Белого моря на основе статистических моделей рельефа и морфографического анализа

А. И. Трегуб, Воронежский государственный университет

Онежский полуостров и прилегающие акватории Белого моря характеризуются достаточно сложной тектоникой, но не отличаются высокой степенью изученности [1]. Вместе с тем, этот регион интересен перспективами обнаружения трубок взрыва и связанными с этим возможностями открытия месторождений алмазов. Сложные ландшафтно-климатические условия региона предопределяют важнейшую роль дистанционных методов его изучения, в том числе морфоструктурного анализа, основанного на использовании современных компьютерных технологий и методов математической статистики. Морфоструктурный анализ Онежского полуострова и прилегающих акваторий включал две составляющие – морфометрические и морфографические исследования. Морфометрия современного рельефа изучена на основе статистических моделей рельефа, которые базируются на представлении высоты земной поверхности как случайной величины [2]. Первые попытки такого анализа выполнены при проведении Космофотогеологического картирования в масштабе 1 : 1 000 000 (КФГК-500) Онежской площади и в связи с поисковыми работами на бокситы [3]. В качестве исходных материалов использованы топографическая и батиметрическая карты масштаба 1 : 500 000. Выборка замеров, выполненных по равномерной представительной сети (25 замеров) в пределах окон осреднения квадратной формы площадью 25 км2, позволила получить основные числовые характеристики распределения высот: математическое ожидание, дисперсию и коэффициент асимметрии. Для каждого из названных параметров составлены картографические модели. Карта математических ожиданий характеризует средние высоты рельефа, позволяет получить генерализованное представление о нем, выделить важнейшие морфологические элементы морфоструктуры.

Карта дисперсий оценивает среднюю величину разброса высот рельефа вокруг средних значений, позволяет охарактеризовать степень вертикального расчленения поверхности, или ее потенциальную энергию. Величина этой энергии рассматривается как показатель интенсивности суммарных вертикальных тектонических движений, действовавших с начала образования рельефа [4].

Карта асимметрии распределения высот характеризует отношение в пределах выборки количества высот больших, чем среднее значение, к количеству высот меньших, чем среднее значение. Такая карта дает представление об общей тенденции развития рельефа, его месте в пределах геоморфологического цикла. Показатель асимметрии может иметь положительное, отрицательное или нулевое значение. В последнем случае рельеф находится на вершине геоморфологического цикла в стадии динамического равновесия между фазой расчленения и выравнивания. Если в рельефе преобладают высоты большие, чем среднее значение выборки, то это свидетельствует о том, что поверхность испытывает нарастающее вертикальное расчленение, увеличение запасов потенциальной энергии, связанное с активизацией тектонических поднятий. При преобладании высот меньших, чем среднее значение в выборке, можно говорить о фазе выравнивания рельефа, уменьшения его потенциальной энергии, что может быть связано с ослаблением поднятий и инверсией тектонического режима.

Таким образом, морфометрический анализ, основанный на использовании статистических моделей рельефа, позволяет получить важнейшие параметры морфоструктуры: ее морфологические очертания (карта математических ожиданий, или средних высот); распределение по площади запасов потенциальной энергии рельефа, или суммарной интенсивности вертикальных тектонических движений (карта дисперсий высот); состояние морфоструктуры, или тенденции в развитии вертикальных тектонических движений (карта показателей асимметрии распределения высот).

Главной морфологической особенностью территории, проявляющейся на карте средних высот, является ее разделение на три крупные морфоструктурные единицы, оси которых ориентированы в северо-западном направлении – СЗ 315° (рис. 1А). При этом центральное положение занимает полоса надводных и подводных поднятий, объединяемых при неотектоническом районировании в Онежский мегавал [5], или Онежскую зону поднятий [1; 6]. Его ширина, как и ширина смежных прогибов, составляет около 60– 70 км. Внутренняя структура мегавала неоднородна и образована относительно изометричными в плане поднятиями, разделенными линейными прогибами шириной 10–15 км. Оси прогибов ориентированы в направлении СВ 35°. В пределах исследованной территории мегавал образован тремя поднятиями. Его северо-западная часть сопоставляется с архипелагом Соловецких островов и прилегающей подводной частью, примерно ограниченной глубиной 80 м с северо-востока и глубиной 50 м с юго-запада. Центральная часть мегавала представлена Мяндозерским поднятием, ограниченным с северо-востока изобатой 90 м, а с юго-запада – 20 м. Третья, юго-восточная часть мегавала образована Солозерским поднятием. Необходимо отметить, что оси трех названных поднятий смещены друг относительно друга вдоль прогибов, разделяющих поднятия. Ось Соловецкого поднятия смещена в юго-западном направлении примерно на 25 км относительно оси Мяндозерской структуры, а ось последней сдвинута в том же направлении на величину около 20 км относительно оси Солозерского поднятия. Эти же закономерности прослеживаются и в прилегающих прогибах, которые при общем северо-западном простирании также фрагментированы на отдельные мульды, оси которых смещены относительно друг друга. Так, с юго-запада к Онежскому мегавалу примыкает прогиб Онежской губы (Онежский прогиб в неотектонической структуре по В. И. Макарову [1; 6]). Он характеризуется уплощенным днищем шириной около 60 км и глубиной до 50–60 м. В пределах исследованной территории по простиранию прогиба выделяются три мульды (см. рис. 1) шириной (по изобате 20 м) от 10 до 20 км. Оси мульд смещены друг относительно друга подобно поднятиям Онежского мегавала на величину примерно 20 км.

К северо-востоку от Онежского мегавала располагается прогиб Двинской губы (Кандалакшский прогиб в неотектонической структуре по В. И. Макарову [1; 6]). На изученной территории в нем выделяется две части. Северо-западная часть шириной около 70 км (по изобате 120 м) имеет относительную амплитуду примерно 140 м. Юго-восточная часть прогиба отличается уплощенным днищем и средними глубинами на уровне 80–100 м. Ось северо-западной части прогиба смещена относительно оси юго-восточной его части в юго-западном направлении примерно на 25 км.

На карте дисперсии высот (рис. 1Б) наибольшими значениями потенциальной энергии рельефа обладает Солозерское поднятие. Дисперсия высот здесь находится в пределах от 1406, 75 до 2500 (или по величине стандартного отклонения от 37, 5 до 50 м/км2). На Мяндозерском поднятии она существенно меньше (изменяется по стандартному отклонению от 25 до 30 м/км2). На Соловецком поднятии стандартное отклонение не превышает 20 м/км2. Для разделяющих поднятия прогибов эта величина меньше 10 м/км2.

Для подводного рельефа прогиба Двинской губы энергия рельефа в северо-западной части изменяется от 12, 5 до 25 м/км2. На юго-восточной части она не превышает 12 м/км2. Прогиб Онежской губы в поле энергии рельефа однороден. Величина стандартного отклонения высот здесь менее 10 м/км2.

На карте асимметрии распределения высот (см. рис. 1Б) для юго-западной части Соловецкого поднятия Онежского мегавала значения коэффициента близки к нулю и изменяются от –0, 25 до +0, 25; для его северо-восточной части они имеют положительные значения (от +0, 50 до +0, 75). На Мяндозерском поднятии коэффициент асимметрии распределения высот отрицателен (от –1, 00 до –0, 75). Такие же значения установлены для Солозерского поднятия. В разделяющем поднятия прогибе показатель асимметрии распределения высот имеет положительные значения в интервале от +0, 25 до +0, 50. В прилегающих к валу прогибах показатель асимметрии распределения высот близок к нулевым значениям.

Таким образом, по морфометрическим показателям суммарные за новейший этап развития вертикальные движения для Онежского мегавала характеризуются наибольшими величинами поднятий в пределах Солозерской морфоструктуры, которая характеризуется тенденцией умеренного роста запасов потенциальной энергии рельефа. Мяндозерское поднятие с той же тенденцией роста потенциальной энергии обладает меньшими ее запасами (т. е. меньшими суммарными новейшими поднятиями). Наименее поднятая Соловецкая морфоструктура неоднородна по режиму движений. Северо-восточная ее часть испытывает умеренные погружения, а юго-западная находится в состоянии динамического равновесия, при котором имеющиеся небольшие запасы потенциальной энергии рельефа сохраняют свою величину постоянной. Для разделяющих поднятия Онежского мегавала прогибов характерен режим умеренных и слабых погружений.

Северо-западная часть прогиба Двинской губы на фоне умеренных погружений характеризуется динамическим равновесием в состоянии потенциальной энергии, а его юго-восточная часть испытывает стабильные слабые погружения, равно как и весь прогиб Онежской губы.

Главной особенностью приведенного варианта морфометрического анализа является то, что он позволяет выделить пликативную составляющую морфоструктуры и оценить только вертикальную компоненту тектонических движений. Эту часть информации о морфоструктуре региона можно в существенной степени восполнить с помощью морфографического анализа, основанного на изучении планового распределения элементов и форм рельефа земной поверхности, на выделении в нем структурных линий, отвечающих ребрам рельефа [7]. В настоящей работе к структурным линиям относятся линии перегибов поверхности средних высот рельефа, линейные зоны с большими значениями градиентов изменения средних высот, границы резкого изменения дисперсии высот или показателей асимметрии их распределения.