Геоморфологические методы выявления новейшей тектоники по радиолокационной цифровой модели рельефа местности при поисках полезных ископаемых

Неотектонические движения  как вертикальные, так и горизонтальные  выявляют геодинамически активные зоны, изменяющие структурные и морфологические характеристики орогенов и платформенных областей и отражают их развитие в новейшую геологическую эпоху (начиная от верхнего эоцена или олигоцена до современного этапа голоцена, ≈ 35-40 млн.лет), Эти тектонические изменения могут приводить к реструктуризации месторождений, так как являются важным фактором в формировании структурных ловушек и создании систем для миграции флюидов. По этой причине реконструкции смещений в новейшей геодинамической обстановке приобретают особое значение для поисков и оценки перспективных на полезные ископаемые площадей. Вертикальные поднятия способствуют эрозионным процессам и проявлениям рудных тел, а горизонтальные сдвиговые деформации - формированию тектонических контактов и локализации минерализации.
Для подобных реконструкций часто применяется метод морфоструктурного анализа, разработанный В.В. Философовым (Философов В.П., 1975), основанный на геоморфологических характеристиках рельефа местности, которые обусловлены тектоническими процессами. Алгоритм метода включает расчет разностей разноуровневых эрозионных базисных поверхностей, составленных по данным рельефа местности, что дает возможность для анализа вертикальной составляющей новейших тектонических движений. Основой для построения базисных поверхностей являются точки пересечения тальвегов водотоков разноуровневых порядков с высотными отметками рельефа (базисные поверхности строятся по точкам тальвегов для каждого из порядков водотоков по значениям высотной отметки). Базисные поверхности отражают изменения базиса эрозии за определенные промежутки времени: более низкие порядков соответствую изменениям за короткие промежутки времени, высокого порядка – за более длительные. Так, например, базисные поверхности 1-го и 2-го порядков отражают изменения за небольшой временной промежуток (четвертичный период), высших порядков – алгебраическую сумму движений за длительный временной промежуток неотектонического этапа (миоцен-олигоцен-четвертичный период).
Карты разностей базисных поверхностей смежных порядков служат для количественной оценки вертикальных движений земной коры, которые можно рассматривать как динамическое развитие в определенный геологический период: разности 1-2 порядков – голоцен, 2-3 порядков – неоплейстоцен, 3-4 порядков – эоплейстоцен-верхний плиоцен, 4-5 порядков – средний-нижний плиоцен, 5-6 порядков – верхний-средний миоцен, 6-7 порядков –нижний миоцен – верхний олигоцен. По картам разностей базисных поверхностей выявляется корреляция расположения известных рудных объектов по отношению к выделяемым тектоническим блокам поднятий и опусканий: практически все известные проявления полезных ископаемых приурочены к границам локальных поднятий, либо в градиентных зонах поднятий и опусканий, и очень редко – в области самих поднятий (Глух А.К. и др, 2013).
Метод морфоструктурного анализа успешно применялся в работах по изучению новейшей тектоники (Корчуганова Н.И., 2001; Гильманова Г.З., 2023) и связанных с ней процессов, в том числе рудоносности и металлогении; исследования показали, что морфометрические признаки могут быть надежными индикаторами тектонической активности. Однако, этот метод дает возможность определить только вертикальные амплитуды, что является недостаточным при геодинамических исследованиях, в особенности в аспекте изучения рудообразования, так как при этом не учитывается горизонтальная составляющая новейших движений.
Авторами предлагается индикаторный метод выявления горизонтальных смещений в среде ArcGIS (модуль Гидрология) по цифровой модели рельефа местности Copernicus DEM GLO-90, которая создана методами интерферометрии радиолокационных данных с синтезированной апертурой спутниковой миссии TanDEM (Copernicus DEM…, 2022). Метод основан на концепции, что точки слияния водотоков различных порядков (например, 3 и 4 по классификации Стралера) - это чувствительные геоморфологические узлы, где любое горизонтальное смещение поверхности может проявиться в виде асимметрии, изменения углов слияния, и относительного смещения русел (водотоков). Водотоки, в особенности порядков выше 3-го, устойчиво закрепляются в рельефе, но реагируют на вертикальные и горизонтальные деформации рельефа, и потому их конфигурационные изменения могут отражать латеральное перемещение блоков земной коры, а также поднятие и оседание крупных геоблоков.
Для оценки горизонтальных сдвиговых деформаций намиразработан следующий алгоритм, где исходными данными для вычисления и анализа горизонтальных неотектонических смещений служат эрозионные базисные поверхности рельефа:
1. Расчет разноуровневых базисных поверхностей, по цифровой модели рельефа.
2. Расчет водотоков и их порядков для каждого уровня базисных поверхностей.
3. Выборка водотоков 3-го и 4-го порядков в отдельные файлы из линейных объектов водотоков, полученных по каждому из уровней базисных поверхностей.
4. Расчет точек пересечения (узлов слияния) водотоков 3го и 4го порядков между собой, для каждого из уровней базисных поверхностей.
5. Вычисление параметров ближайшего соседства (расстояние и угол направления) для всех точек слияния водотоков, полученных по каждому уровню базисных поверхностей, в порядке от большего к меньшему. В результате для каждой из базисных поверхностей, начиная от 1-го порядка, получится набор точек с атрибутивной информацией расстояний и углов смещений геоморфологических узлов.
6. Перевести наборы точек каждого уровня базисных поверхностей в метрическую проекцию и изменить тип геометрии точки, если необходимо.
7. Для каждого набора точек провести интерполяцию по значениям расстояний NEAR_DIST и угла смещения ANGLE. Результат расчета угла направления включает диапазон (-180…+180градусов, где значение -180 соответствует направлению на север.
Для территории исследований (Центральные Кызылкумы, Узбекиатан) по цифровой модели рельефа были получены базисные поверхности до 7-го порядка; имеющие прямую корреляцию с антиклиналями (поднимающиеся блоки) и синклиналями (опускающиеся блоки). Соответствующие этим же базисным поверхностям карты горизонтальных смещений указывают на интенсивность тектонических процессов, связанных с локальными и региональными зонами сдвиговых деформаций. При таких условиях формируются благоприятные зоны для миграции и аккумуляции гидротермальных флюидов, образуя структурные ловушки, зоны трансгрессии и дилатации, благоприятные для осаждения минералов
Предлагаемый метод оценки горизонтальных смещений был использован для изучения геодинамических особенностей рудных участков на территории Центральных Кызылкумов, где расположены крупные золоторудные объекты Узбекистана. Совмещенный анализ вертикальных и горизонтальных смещений для территории выявил следующие закономерности новейших тектонических движений для локализации рудных объектов:
 При исследовании рудоносности территории наиболее информативными оказываются карты разностей базисных поверхностей средних и старших порядков (2-3, 3-4, 4-5, 5-6), отражающие амплитуды вертикальных движений - поднятия и опускания блоков фундамента наиболее активных неотектонических этапов (миоцен-плиоцен- плейстоцен).
 Суммарные вертикальные амплитуды неотектонических движений указанных этапов для известных рудных объектов имеют значения от -34 до +312 метров при диапазоне всей изучаемой территории от -1230 до +3627 метров; это означает локализованную тектоническую активность с умеренной стабилизацией поднятий и опусканий (градиентная зона вертикальных деформаций). Такие условия способствуют плавному оголению рудных тел и формированию морфоструктурных узлов (Ранцман, Е. Я., 2004).
 Суммарные горизонтальные амплитуды неотектонических движений эа указанные этапы для рудных объектов составляют от 470 до 2866 метров при диапазоне для всей территории от 257 до 13970 метров. Это показывает выраженную латеральную активность; в комплексе с градиентными зонами вертикальных неотектонических деформаций такие характеристики позволяют предполагать поднадвиговые структурные ловушки.
 Медианные направления горизонтальных смещений за указанный этап для рудных объектов имеют диапазон от 72ͦ до 247ͦ (среднее значение 167ͦ - субмеридиональное направление), при диапазоне для всей территории от 0,7ͦ до 344ͦ ,(0ͦ соответствует направлению на север). Наиболее выраженная медианная субмеридиональная кинематика горизонтальных смещений соответствует региональным активным (глубинным) разломам (Тектоническая карта…, 2004).
В целом, индикаторный метод показал высокую чувствительность к горизонтальным деформациям, что подходит для предварительного прогноза при поисках рудных объектов по тектоническим критериям. Анализ территории Центральных Кызылкумов по предложенной методике выявил системные смещения точек слияния водотоков в субмеридиональном и северо-западном направлениях, что согласуется с известными разломами и зонами растяжения. Кроме того, векторные поля смещений позволяют выявлять локальные зоны напряжений, совпадающие с участками повышенной минерализации. Эти зоны выражены системными изменениями направлений горизонтальных смещений, в совокупности образующих кольцеобразные структурные контуры. Проведенные исследования показывают, что использование данного подхода открывает возможность выявления погребенных разломов, которые не фиксируются традиционными методами в пределах перекрытых территорий. Это, в свою очередь, существенно повышает достоверность прогнозных построений, позволяя уточнять тектоническое строение и перспективы рудоносности даже в областях с ограниченной обнаженностью.