Исследование геологического строения Семипалатинского Прииртышья на основе данных дистанционного зондирования.

Изучаемая территория находится в пределах Зайсанской складчатой области, которая является зоной сочленения Казахстанской и Сибирской литосферных плит. При исследовании ставились задачи уточнения: 1) геологических границ (контуров геологических тел) 2) разломных зон; 3) литологического состава пород. Фактологической основой являются данные дистанционного зондирования: 1) цифровая модель рельефа SRTM, разогнанная до разрешения 60 м., 2) Космический снимок LANDSAT 8, 3) космические снимки ASTER L1T. Кроме данных дистанционного зондирования в работе были использованы геологические карты и карты месторождений полезных ископаемых масштаба 1:500 000 и 1:200 000.
Для уточнения структурного строения территории, выявления разломных зон и зон трещиноватости анализировалась цифровая модель рельефа SRTM. Согласно (Буслов, 2003) большая часть территории расположена в пределах Чарской сутурной зоны и только на юго-западе захватывает фрагмент Тарбагатайского террейна Казахстанского континента, который отделяется от Чарской зоны Калбо-Чингизским глубинным разломом. На теневой модели рельефа, а также на схеме азимутов падения склонов хорошо просматриваются главные структурные элементы – региональные разломы северо-западного простирания: Калбо-Чингизский, Жананский, Байгузин-Булакский, Горностаевский, а также Мукурская зона разломов. Горностаевский разлом фиксирует древнюю шовную зону, вдоль которой на поверхность выведены пластины и протрузии серпентинизированных ультрабазитов додевонского возраста и блоки верхнедевонских пород, представленных базальтами и известняками. В рельефе это фиксируется в виде горного хребта Аркалык. Второстепенное значение имеют поперечные разломы северо-восточного и субширотного простираний. Это направление хорошо проявляется на схеме азимутов падения склонов.
Уточнение литологического состава пород территории проводилось с использованием снимков LANDSAT 8 и ASTER L1T. Обработка космических снимков проводилась в программном пакете ENVI. На первом этапе на основе снимков LANDSAT были построены маски растительности, водных объектов и облаков, с целью исключить эти территории из дальнейшего анализа. Далее была проведена процедура трансформации снимка методом анализа главных компонент (PCA). В результате трансформации получен файл с шестью каналами. В результате комбинации этих каналов для создания псевдо RGB изображений получена дополнительная информация, не видимая на исходном изображении LANDSAT.
Следующий шаг - выделение эталонных полигонов для распознавания образов на основе управляемой классификации (метод максимального правдоподобия). Для этого использовались данные полевых наблюдений и геологические карты. Затем проводился статистический анализ спектральных характеристик выделенных эталонных полигонов. Анализировались гистограммы распределения спектральных характеристик, и, при наличии бимодального распределения дальше анализировалось пространственное распределение этих полигонов. Если эталонный полигон пространственно разделялся на два, то он разбивался на части. Кроме анализа гистограмм распределения проводился анализ спектральных характеристик полигонов в многомерном пространстве. Многомерный анализ показал, что спектральные характеристики эффузивных пород ордовика легко отделяются от всех остальных эталонов. Также легко и однозначно выделяются карбонатные породы. А вот спектральные характеристики, как и состав отложений нижнего карбона существенно различаются между собой, следовательно, для этих геологических выделов нельзя выбрать один эталонный полигон, а необходимо выделять несколько. Интрузивные породы различаются в спектральном домене по петрографическому составу и возрасту. Так граниты контрастно выделяются среди других интрузивных образований. При этом даже эталоны, взятые в пределах одного интрузивного комплекса, могут достаточно явно отличаться друг от друга,
Спектральный анализ позволяет решить проблемы несоответствия разных геологических карт между собой. Так на геологической карте масштаба 1 : 500 000 (1976 г.) и карте 1:200 000 Бегаева И.В. (2003 г) интрузивный комплекс показан как габброидный, в то время как на геологической карте 1:200 000 Ченгиз-Саурской серии (1960 г) этот же комплекс показан как гранитный с небольшими включениями габброидных интрузий. Спектральный анализ показал, что породы это комплекса по своим спектральным характеристикам ближе к габброидным породам, а не к гранитоидам. Причем по спектральным характеристикам этот комплекс достаточно однородный и четко выделяется при управляемой классификации и при обработке методом главных компонент. Поскольку породы этого состава являются рудоконтролирующим фактором для поиска медно-никелевой минерализации, то такое уточнение является важным для дальнейших исследований в полевых условиях.
По тепловым каналам космических снимков ASTER L1T были построены индексные изображения (ссылка), отражающие распространение на данной территории карбонатных, кварцевых и мафических пород. Индекс карбонатности позволил уточнить литологический состав пород нижнего карбона, распространенных на данной территории, поскольку на геологических картах эта информация в большинстве случаев отсутствует.
Полученные результаты позволяют утверждать, что проведенные исследования, ориентированные на обработку данных дистанционного зондирования Земли из космоса, позволили уточнить геологическое строение территории и выявить участки перспективные для дальнейших исследований с целью поиска полезных ископаемых.