Особенности изучения открытых закарстованных территорий с использованием данных дистанционного зондирования Земли

Территории, в геологическом разрезе которых развиты растворимые породы: карбонаты, сульфаты, каменная соль, обладают специфическим рельефом, который, в свою очередь, является выражением карстового процесса на поверхности. В контексте быстроты и доступности для мониторинга карстового процесса весьма успешно используются методы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Космические снимки среднего и высокого пространственного разрешения, а также данные гиперспектральной и радиолокационной съемки позволяют проводить детальный анализ обширных территорий и выявлять дистанционные признаки (индикаторы) карстового процесса [2-7], такие как специфические формы рельефа – понижения, блюдца, воронки; особенности гидрографической сети – исчезающие реки, суходолы; вариации в состоянии растительности – аномалии фитомассы на участках высокой концентрации карстовых форм; и спектральные аномалии почвенного и растительного покрова [1].
На открытых участках дешифрирование морфологии карстовых форм (воронок, полей) зачастую является прямой задачей, и в случае с четко выраженными в рельефе формами не составляет труда и сопровождается минимальными ошибками. Целью исследования является систематизация и анализ комплекса дистанционных признаков развития сульфатного и карбонатно-сульфатного карста по данным космической съемки, с выделением специфики их проявления на открытых территориях. В качестве исследуемых рассмотрены: северо-восток города Дзержинска (Нижегородской области) и Нижнесылвинский район сульфатного и карбонатно-сульфатного карста (г. Кунгур, Пермский край).
В целом, для сульфатного и карбонатно-сульфатного карста, развивающегося с высокой скоростью, характерны следующие основные диагностические формы рельефа:
• Карстовые воронки – отрицательные формы рельефа от нескольких метров до десятков метров в диаметре, имеющие в плане округлую, овальную или неправильную форму. Их пространственное расположение часто не является хаотичным, а вытянуто вдоль зон повышенной трещиноватости пород, что хорошо прослеживается на снимках при использовании методов линеаментного анализа.
• Карстовые котловины – обширные замкнутые понижения сложной формы, часто являющиеся результатом слияния множества отдельных воронок.
• Слепые долины и поноры: элементы гидрографической сети, где водотоки внезапно прерываются и «теряются» в подземных полостях, что является ярким индикатором активного карстообразования.
Именно анализ специфического рельефа составляет основу дешифрирования карстовых процессов по данным ДЗЗ. Однако существует ряд косвенных признаков, которые позволяют повысить качество результатов анализа данных ДЗЗ в карстологических целях. Так, спектральный анализ космических снимков, позволяет выделить участки, незаметные в видимом диапазоне спектра, но прослеживающиеся на изображениях с использованием спектральных представлений из-за специфических геоботанических (зарастание бортов карстовых воронок влаголюбивой кустарниковой растительностью) или геологических признаков (обнажений скальных пород в бортах воронок и эрозионно-карстовых логов). Следует также отметить, что участки развития трещин бортового отпора в силу снижения влажности могут отличаться относительно скудным растительным покровом и заметно выделяться на спектральных представлениях по ориентированным вдоль склона полосам отличным от фона.
Таким образом, изучения открытых закарстованных территорий с использованием данных дистанционного зондирования Земли является весьма перспективным инструментом в карстологическом мониторинге с целью их оптимального освоения.