Możliwości zastosowania wyników interpretacji zdjęć radarowych do analizy tektonicznej Karpat
Abstract
Dla obszaru Karpat wykorzystano do interpretacji fotolineamentów rosyjskie zdjęcia radarowe wykonane przy zastosowaniu systemu bocznego wybierania — TOROS. Do interpretacji wykorzystano 126 diapozytywów czarno-białych w skali 1 : 100 000, a wyniki interpretacji przeniesiono na podkład topograficzny. Do analizy statystycznej zostały wykorzystane tylko lineamenty odpowiadające strefom nieciągłości. Dla otrzymanego zbioru ponad 17 000 fotolineamentów wykonano szereg przetworzeń. Wykonano mapy gęstości fotolineamentów przy zastosowaniu filtru kołowego o promieniu 3 km. Otrzymano obraz izolinii gęstości fotolineamentów pokazujący główne strefy występowania struktur tektonicznych na terenie Karpat. Szczególne zagęszczenia fotolineamentów widoczne jest we wschodniej części Karpat, gdzie odpowiadają przebiegowi struktur fałdowych np. w strefie fałdu Brzanka-Liwocz. W zachodniej części Karpat największą gęstość fotolineamentów zarejestrowano w niektórych odcinkach nasunięcia jednostki magurskiej na swoje przedpole. Lineamenty radarowe grupują się w trzech kierunkach: ok. 15o, 75o i 155o i są to szerokie maksima.
Wykonana mapa gęstości fotolineamentów dla azymutu 75o ± 5o pokazała, że zdecydowana większość ich wystęuje w wschodniej części obszaru Karpat na terenie jednostki skolskiej i północnej części jednostki śląskiej. Kierunek fotolineamentów 15o ±5o (subpołudnikowy) przeważa również we wschodniej części obszaru Karpat i jest on charakterystyczny dla wschodniej części jednostki śląskiej i południowej części jednostki dukielskie, gdzie osiąga największe wartości częstotliwości występowania. Elementy liniowe występujące na zdjęciach radarowych mogą być tu interpretowane jako uskoki zrzutowo-przesuwcze związane ze strukturami fałdowymi na terenie Centralnej Depresji Karpackiej. W pozostałej części Karpat kierunek ten jest mniej widoczny. Trzeci kierunek fotolineamentów 155oą5o jest charakterystyczny dla zachodniej części Karpat polskich. Przy czym wyróżniają się tu obszary związane ze strefą nasunięcia magurskiego. Azymuty obserwowanych fotolineamentów reprezentują kierunek poprzeczny do przebiegu tego nasunięcia i wskazują na dominacje uskoków przesuwczych, z których część można zidentyfikować z uskokami znaczonymi na mapach geologicznych.
Wykonano również przetwarzanie polegające na generowaniu map gęstości fotolineamentów grupujących się w dwóch wybranych kierunkach 85o;155o. Otrzymano mapę gęstości tych dwóch kierunków, które dominują w zachodniej części Karpat.
Badano również obrazu zmienności kierunków fotolineamentów na terenie Karpat poprzez analizę rozkładu fotolineamentów na arkuszach map w skali 1 : 100 000. Na podstawie róży kierunków stwierdzono, że dla arkuszy w zachodniej części Karpat po Bochnię i Rabkę dominującym kierunkiem fotolineamentów jest azymut około 155o i towarzyszy mu drugorzędny kierunek o azymutach w zakresie około 150–250. Dla środkowej części Karpat dwie grupy azymutów osiągają wyrównane proporcje dominant 25o–35o i 155o–165o, a jedynie na arkuszach Gorlice i Jasło dominują fotolineamenty o kierunku 25o–35o. Na wschód od Krosna ujawniają się nowe kierunki, jeden zbliżony do południkowego oraz drobne maksimum 700, które na arkuszach przy wschodniej granicy mają już bardzo wyraźnie zarysowaną dominantę występującą razem z kierunkiem subpołudnikowym 5o–10o. Na arkuszu Przemyśl wyraźnie widoczna jest para kierunków 15o i 70o. Na diagramach obrazujących azymuty fotolineamentów w NE części obszaru Karpat zaznacza się tendencja do zwiększania się udziału kierunków w przedziale 100–150, „kosztem” drugiego, komplementarnego 70–75o. Wyniki analizy kierunków przebiegu fotolineamentów radarowych prowadzą do wniosku, że są one odzwierciedleniem struktur geologicznych. Porównanie wyników analizy lineamentów z wnioskami z badań tektonicznych przeprowadzonych przez rożnych autorów w Karpatach upoważnia do potraktowania fotolineamentów radarowych, jako odzwierciedlenie struktur nieciągłych – uskoków i stref spękań. Ten rodzaj lineamentów zinterpretowanych na zdjęciach radarowych układa się ukośnie do przebiegu struktur fałdowych przeważnie w systemach dwóch kierunków krzyżujących się pod kątem 50– 60o. Symetryczność tych linii i ich stosunek do przebiegu fałdów pozwala je interpretować jako system ścięć komplementarnych. Kierunek lineamentów o przebiegu prostoliniowym usytuowany prostopadle lub lekko ukośnie do kierunku struktury fałdowej jest w większości intersekcyjnym obrazem nieciągłości o charakterze uskoków i stref spękań o upadzie zbliżonym do pionowego. Na zdjęciach można również zaobserwować nieciągłości o płaszczyznach dużo mniej stromych. Rysują się one jako lineamenty o przebiegu mniej regularnym wyraźnie zależnym od morfologii. Jednoznaczna identyfikacja lineamentów jako linii nieciągłości pozwala na zastosowanie do ich badania niektórych elementów analizy tektonicznej.
APPLICATION OF RADAR IMAGES INTERPRETATION FOR TECTONIC ANALYSIS OF THE CARPATHIANS
Summary
Side looking airborne radar (SLAR), Russian images TOROS has been applied for the lineament interpretation of the Carpathians. 126 B&W diapositives were used for interpretation at the scale 1 : 100,000. The results of photointerpretation were transferred at the topographical base maps. Only the lineaments corresponding to the discontinuities zones were selected for statistical analysis, only. Totally, 17,000 lineaments have been analysed. The maps of lineaments density were performed, using wheeled filter, 3-km radius. The picture of the lineament density isolines has been obtained, showing main tectonic structures in the Carpathians area. The bigger lineaments density is observed in the eastern part of the Carpathians. It corresponds to the course of the fold structures in this area, for example within Brzanka–Liwocz fold zone. The biggest lineaments density in the Western Carpathians were registered in some sections of the Magura Unit Nappe. The radar lineaments are grouping in three directions: 15o, 75o, 155o. The map of lineament density for azimuth 75o± 5o showed that majority of such lineaments occur in the eastern part of the Carpathians within the Skolska Unit, and northern section of Silesian Unit. The lineament direction 15o± 5o predominate in the eastern part of the Carpathians, too. It is characteristic for eastern section of Silesian Unit and southern section of Dukla Unit. The lineaments interpreted at the radar images could be interpreted as oblique slip faults connected with the fold structures the Central Carpathians Depression area. This direction is less visible in the other parts of the Carpathians. Third lineaments direction 155o± 5o is characteristic for western part of the Polish Carpathians. The areas related to the Magura Nappe are distinguished here. The azimuths of the above mentioned lineaments represent transverse direction to course of this overthrust and indicate dominance of the strike-slip faults. Some it could be identified as faults marked at the geological maps. The lineaments density maps grouped in two selected directions 85o and 155owere also generated. These two directions dominate in the western part of the Carpathians. The analysis of lineaments distribution at the map sheets in the 1 : 100,000 scale was performed, too. This analysis showed that azimuth 155o is dominant in the western part of the Carpathians upon Bochnia and Rabka. It is accompanied by a secondary direction 15o–25o. In the middle part of the Carpathians two predominant directions occur, 25o–35o and 155o–165o. East from Krosno new directions appear close to meridional and 70o (as small maximum). In the NWpart of the Carpathians,there is a marked trend to entrance directions 10o–15o at the cost of second, complementary direction 70o–75o. The analysis of lineament interpreted at the radar images, show that they reflect the geological structures. The comparison of lineaments with results of tectonic studies in the Carpathians indicates its discontinuous character, mainly faults and fracture zones. They are oblique tothe course of the fold structures, mostly in systems of two crossing directions at an angle 50o –60o. They could be interpreted as a system of complementary shears. Lineaments direction, perpendicular or lightly oblique to the course of fold structures, represent mostly the intersection view of faults and fractures dipped vertically or nearly vertically. It is possible to observe at the radar images faults dipping more gently. They could be identified as lineaments of the less regular course, closely related to morphology. Unequivocal identification of lineaments as a discontinuities enable to apply some elements of tectonic analysis for their investigation.
Wykonana mapa gęstości fotolineamentów dla azymutu 75o ± 5o pokazała, że zdecydowana większość ich wystęuje w wschodniej części obszaru Karpat na terenie jednostki skolskiej i północnej części jednostki śląskiej. Kierunek fotolineamentów 15o ±5o (subpołudnikowy) przeważa również we wschodniej części obszaru Karpat i jest on charakterystyczny dla wschodniej części jednostki śląskiej i południowej części jednostki dukielskie, gdzie osiąga największe wartości częstotliwości występowania. Elementy liniowe występujące na zdjęciach radarowych mogą być tu interpretowane jako uskoki zrzutowo-przesuwcze związane ze strukturami fałdowymi na terenie Centralnej Depresji Karpackiej. W pozostałej części Karpat kierunek ten jest mniej widoczny. Trzeci kierunek fotolineamentów 155oą5o jest charakterystyczny dla zachodniej części Karpat polskich. Przy czym wyróżniają się tu obszary związane ze strefą nasunięcia magurskiego. Azymuty obserwowanych fotolineamentów reprezentują kierunek poprzeczny do przebiegu tego nasunięcia i wskazują na dominacje uskoków przesuwczych, z których część można zidentyfikować z uskokami znaczonymi na mapach geologicznych.
Wykonano również przetwarzanie polegające na generowaniu map gęstości fotolineamentów grupujących się w dwóch wybranych kierunkach 85o;155o. Otrzymano mapę gęstości tych dwóch kierunków, które dominują w zachodniej części Karpat.
Badano również obrazu zmienności kierunków fotolineamentów na terenie Karpat poprzez analizę rozkładu fotolineamentów na arkuszach map w skali 1 : 100 000. Na podstawie róży kierunków stwierdzono, że dla arkuszy w zachodniej części Karpat po Bochnię i Rabkę dominującym kierunkiem fotolineamentów jest azymut około 155o i towarzyszy mu drugorzędny kierunek o azymutach w zakresie około 150–250. Dla środkowej części Karpat dwie grupy azymutów osiągają wyrównane proporcje dominant 25o–35o i 155o–165o, a jedynie na arkuszach Gorlice i Jasło dominują fotolineamenty o kierunku 25o–35o. Na wschód od Krosna ujawniają się nowe kierunki, jeden zbliżony do południkowego oraz drobne maksimum 700, które na arkuszach przy wschodniej granicy mają już bardzo wyraźnie zarysowaną dominantę występującą razem z kierunkiem subpołudnikowym 5o–10o. Na arkuszu Przemyśl wyraźnie widoczna jest para kierunków 15o i 70o. Na diagramach obrazujących azymuty fotolineamentów w NE części obszaru Karpat zaznacza się tendencja do zwiększania się udziału kierunków w przedziale 100–150, „kosztem” drugiego, komplementarnego 70–75o. Wyniki analizy kierunków przebiegu fotolineamentów radarowych prowadzą do wniosku, że są one odzwierciedleniem struktur geologicznych. Porównanie wyników analizy lineamentów z wnioskami z badań tektonicznych przeprowadzonych przez rożnych autorów w Karpatach upoważnia do potraktowania fotolineamentów radarowych, jako odzwierciedlenie struktur nieciągłych – uskoków i stref spękań. Ten rodzaj lineamentów zinterpretowanych na zdjęciach radarowych układa się ukośnie do przebiegu struktur fałdowych przeważnie w systemach dwóch kierunków krzyżujących się pod kątem 50– 60o. Symetryczność tych linii i ich stosunek do przebiegu fałdów pozwala je interpretować jako system ścięć komplementarnych. Kierunek lineamentów o przebiegu prostoliniowym usytuowany prostopadle lub lekko ukośnie do kierunku struktury fałdowej jest w większości intersekcyjnym obrazem nieciągłości o charakterze uskoków i stref spękań o upadzie zbliżonym do pionowego. Na zdjęciach można również zaobserwować nieciągłości o płaszczyznach dużo mniej stromych. Rysują się one jako lineamenty o przebiegu mniej regularnym wyraźnie zależnym od morfologii. Jednoznaczna identyfikacja lineamentów jako linii nieciągłości pozwala na zastosowanie do ich badania niektórych elementów analizy tektonicznej.
APPLICATION OF RADAR IMAGES INTERPRETATION FOR TECTONIC ANALYSIS OF THE CARPATHIANS
Summary
Side looking airborne radar (SLAR), Russian images TOROS has been applied for the lineament interpretation of the Carpathians. 126 B&W diapositives were used for interpretation at the scale 1 : 100,000. The results of photointerpretation were transferred at the topographical base maps. Only the lineaments corresponding to the discontinuities zones were selected for statistical analysis, only. Totally, 17,000 lineaments have been analysed. The maps of lineaments density were performed, using wheeled filter, 3-km radius. The picture of the lineament density isolines has been obtained, showing main tectonic structures in the Carpathians area. The bigger lineaments density is observed in the eastern part of the Carpathians. It corresponds to the course of the fold structures in this area, for example within Brzanka–Liwocz fold zone. The biggest lineaments density in the Western Carpathians were registered in some sections of the Magura Unit Nappe. The radar lineaments are grouping in three directions: 15o, 75o, 155o. The map of lineament density for azimuth 75o± 5o showed that majority of such lineaments occur in the eastern part of the Carpathians within the Skolska Unit, and northern section of Silesian Unit. The lineament direction 15o± 5o predominate in the eastern part of the Carpathians, too. It is characteristic for eastern section of Silesian Unit and southern section of Dukla Unit. The lineaments interpreted at the radar images could be interpreted as oblique slip faults connected with the fold structures the Central Carpathians Depression area. This direction is less visible in the other parts of the Carpathians. Third lineaments direction 155o± 5o is characteristic for western part of the Polish Carpathians. The areas related to the Magura Nappe are distinguished here. The azimuths of the above mentioned lineaments represent transverse direction to course of this overthrust and indicate dominance of the strike-slip faults. Some it could be identified as faults marked at the geological maps. The lineaments density maps grouped in two selected directions 85o and 155owere also generated. These two directions dominate in the western part of the Carpathians. The analysis of lineaments distribution at the map sheets in the 1 : 100,000 scale was performed, too. This analysis showed that azimuth 155o is dominant in the western part of the Carpathians upon Bochnia and Rabka. It is accompanied by a secondary direction 15o–25o. In the middle part of the Carpathians two predominant directions occur, 25o–35o and 155o–165o. East from Krosno new directions appear close to meridional and 70o (as small maximum). In the NWpart of the Carpathians,there is a marked trend to entrance directions 10o–15o at the cost of second, complementary direction 70o–75o. The analysis of lineament interpreted at the radar images, show that they reflect the geological structures. The comparison of lineaments with results of tectonic studies in the Carpathians indicates its discontinuous character, mainly faults and fracture zones. They are oblique tothe course of the fold structures, mostly in systems of two crossing directions at an angle 50o –60o. They could be interpreted as a system of complementary shears. Lineaments direction, perpendicular or lightly oblique to the course of fold structures, represent mostly the intersection view of faults and fractures dipped vertically or nearly vertically. It is possible to observe at the radar images faults dipping more gently. They could be identified as lineaments of the less regular course, closely related to morphology. Unequivocal identification of lineaments as a discontinuities enable to apply some elements of tectonic analysis for their investigation.