УДК 551.4.01

PACS 91.55. Bc continental neotectonics


ХАРАКТЕРИСТИКИ САМОПОДОБИЯ СЕТИ ВОДОТОКОВ И НЕОТЕКТОНИКА СЕВЕРНОГО СИХОТЭ-АЛИНЯ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ


© 2021 г. В.С. Захаров1*, Д.А. Симонов1, Г.З. Гильманова2, А.Н. Диденко2, 3


1 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, геологический факультет, г. Москва, Россия

2 Институт тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина ДВО РАН, г. Хабаровск, Россия

3 Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск, Россия


*e-mail: zakharov@geol.msu.ru


Поступила в редакцию 26.02.2021 г. ???; после доработки 12.04.2021 г.
Принята к публикации 13.04.2021 г.


Аннотация. Проведены морфоструктурный анализ рельефа и комплексный анализ самоподобия гидросети и сейсмичности Северного Сихотэ-Алиня и прилегающих территорий. Построены серии монобазисных и разностных поверхностей, позволившие проследить историю неотектонического развития изучаемого региона начиная с эоцена. Показано, что формирование рельефа в регионе происходило в несколько этапов, что отразилось на формировании рисунка гидросети. Наиболее интенсивные вертикальные движения наблюдались на ранних стадиях неотектонического этапа. В плейстоцене произошла стабилизация, и амплитуда вертикальных движений была незначительной. В это время формировался современный эрозионно-денудационный рельеф. Незначительная активизация вертикальных движений отмечалась в конце плейстоцена и голоцене.

Проведен анализ самоподобия модели сети водотоков региона, построенной на основе ЦМР. Рассмотрена модификация предложенного нами ранее комплексного параметра самоподобия гидросети PRNS: вместо параметра распределения водотоков по длине используется параметр в соотношении суммарных длин потоков каждого порядка Dh, имеющий аналогичный смысл и зависимость от тектонических движений. Модификация параметра PRNS позволила улучшить корреляцию с выявляемыми морфоструктурным методом новейшими движениями.

Проведено сопоставление результатов морфоструктурного и фрактального анализов, которое показало удовлетворительную корреляцию: максимумы параметра PRNS в целом совпадают с областями наибольшего приращения рельефа, а минимумы – с областями наименьшего приращения рельефа или с областями наиболее значительной эрозии. Показано, что характеристики самоподобия гидросети главным образом отражают вертикальные движения, происходящие на завершающих этапах неотектонического развития.

Проведен анализ самоподобия поля эпицентров землетрясений региона. Установлено, что повышенные значения фрактальной размерности поля эпицентров землетрясений De связаны с градиентными зонами параметра самоподобия гидросети PRNS. Последний, как показано, отражает вертикальные движения на завершающих этапах неотектонического развития.


Ключевые слова: сеть водотоков, самоподобие, неотектоника, фрактальный анализ, морфоструктурный анализ, Северный Сихотэ-Алинь, Буреинский массив.



DOI: https://doi.org/10.21455/GPB2021.2-4


Цитирование: Захаров В.С., Симонов Д.А., Гильманова Г.З., Диденко А.Н. Характеристики самоподобия сети водотоков и неотектоника Северного Сихотэ-Алиня и сопредельных территорий // Геофизические процессы и биосфера. 2021. Т. 20, № 2. С. 62–74. https://doi.org/10.21455/GPB2021.2-4


Финансирование


Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема № АААА-А16-116033010118-7) и государственного задания Института тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина ДВО РАН № 121021000095-1 (тектоника).


Литература


Воеводин Вл.В., Жуматий С.А., Соболев С.И. и др. Практика суперкомпьютера «Ломоносов» // Открытые системы. СУБД. 2012. № 7. С. 36–39.

Геодинамика, магматизм и металлогения востока России. В 2 кн. / Под ред. А.И. Ханчука. Владивосток: Дальнаука, 2006. 981 с.

Горкуша С.В., Онухов Ф.С., Корчагин Ф.Г. Сейсмичность и неотектоника юга Дальнего Востока России // Тихоокеанская геология. 1999. Т. 18, № 5. С. 61–68.

Диденко А.Н., Захаров В.С., Гильманова Г.З., Меркулова Т.В., Архипов М.В. Формализованный анализ коровой сейсмичности Сихотэ-Алиньского орогена и прилегающих территорий // Тихоокеанская геология. 2017. Т. 36, № 2. С. 58–69.

Захаров В.С., Симонов Д.А., Брянцева Г.В., Косевич Н.И. Характеристики самоподобия системы водотоков Керченского полуострова и их сопоставление с результатами структурно-геоморфологического анализа // Геофизические процессы и биосфера. 2019. T. 18, № 1. С. 50–60. https://doi.org/10.21455/GPB2019.1-5

Захаров В.С., Симонов Д.А., Гильманова Г.З., Диденко А.Н. Фрактальная геометрия речной сети и неотектоника Южного Сихотэ-Алиня // Тихоокеанская геология. 2020. Т. 39, № 6. С. 26–42. https://doi.org/10.30911/0207-4028-2020-39-6-26-42

История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока. Кн. 1. Проблемы экзогенного рельефообразования. М.: Наука, 1976. 435 с.

История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока. Кн. 2. Проблемы эндогенного рельефообразования. М.: Наука, 1976. 324 с.

Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы. М.; Ижевск: Ин-т комп. исслед., 2002. 656 с.

Мельник М.А., Поздняков А.В. Фрактальный анализ эрозионно-расчлененного рельефа: Методологические подходы // Вестн. Том. гос. ун-та. 2007. № 301. С. 201–205.

Мельник М.А., Поздняков А.В. Фракталы в эрозионном расчленении поверхности и автоколебания в динамике геоморфосистем // Геоморфология. 2008. Т. 3. С. 86–95. https://doi.org/10.15356/0435-4281-2008-3-86-95

Садовский М.А., Писаренко В.Ф. Сейсмический процесс в блоковой среде. М.: Наука, 1991. 96 с.

Сафонов Д.А., Нагорных Т.В., Коваленко Н.С. Сейсмичность региона Приамурье и Приморье / Ред. А.С. Прытков. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2019. 104 с.

Сидорчук А.Ю. Фрактальная геометрия речных сетей // Геоморфология. 2014. № 1. С. 3–14. https://doi.org/10.15356/0435-4281-2014-1-3-14

Симонов Д.А., Брянцева Г.В. Морфоструктурный анализ при неотектонических реконструкциях Керченского полуострова // Бюл. МОИП. Отд. геол. 2018. Т. 93, вып. 3. С. 12–25.

Симонов Д.А., Захаров В.С., Брянцева Г.В. Комплексный структурно-геоморфологический, структурно-морфологический и фрактальный анализ вертикальных новейших движений Керченского полуострова // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2019. № 5. С. 19–29.

Симонов Д.А., Захаров В.С., Гильманова Г.З., Диденко А.Н. Новейшие вертикальные движения Южного Сихотэ-Алиня и характеристики самоподобия гидросети региона // Вестн. Моск. гос. ун-та. Сер. 4. Геология. 2020. № 3. С. 25–36.

Уфимцев Г.Ф. Тектонический анализ рельефа (на примере Востока СССР). Новосибирск: Наука, 1984. 182 с.

Федер Е. Фракталы. М.: Мир, 1991. 260 с.

Философов В.П. Основы морфометрического метода поисков тектонических структур. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1975. 232 с.

Худяков Г.И. Геоморфотектоника юга Дальнего Востока. М.: Наука, 1977. 256 с.

Чупикова С.А., Прудников С.Г., Андронаке И.К. Морфометрические особенности структуры речных бассейнов Ойна-Харальского рудного узла (Тува) // Геосферные исследования. 2020. № 2. С. 90–100. https://doi.org/10.17223/25421379/15/8

Jenson S.K., Domingue J.O. Extracting topographic structure from digital elevation data for geographic information system analysis // Photogram. Engin. and Remote Sens. 1988. V. 54, N 11. P. 1593–1600.

Dombradi E., Timar G., Bada G., Cloetingh S., Horvath F. Fractal dimension estimations of drainage network in the Carpathian–Pannonian system // Global and Planetary Change. 2007. V. 58. P. 197–213. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2007.02.011

Donadio C., Magdaleno F., Mazzarella A., Kondolf G.M. Fractal dimension of the hydrographic pattern of three large rivers in the Mediterranean morphoclimatic system: Geomorphologic interpretation of Russian (USA), Ebro (Spain) and Volturno (Italy) fluvial geometry // Pure Appl. Geophys. 2014. V. 172. P. 1975–1984. https://doi.org/10.1007/s00024-014-0910-z

Fac-Beneda J. Fractal structure of the Kashubian hydrographic system // J. Hydrology. 2013. V. 488. P. 48–54. http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2013.02.033

Pelletier J.D. Self-organization and scaling relationships of evolving river networks // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. B4. P. 7359–7375.

Strahler A.N. Quantitative analysis of watershed geomorphology // Transact. Amer. Geophys. Union. 1957. V. 38, N 6. P. 913–920.

Turcotte D.L. Fractals and chaos in geology and geophysics. 2nd ed. Cambridge: Camb. Univ. Press, 1997. 398 p.

Zakharov V.S., Didenko A.N., Gil’manova G.Z., Merkulova T.V. Characteristics of self-similarity of seismicity and the fault network of the Sikhote-Alin orogenic belt and the adjacent areas // Geodynamics & Tectonophysics. 2019. V. 10 (2). P. 541–669. https://doi.org/10.5800/GT-2019-10-2-0425


Сведения об авторах


ЗАХАРОВ Владимир Сергеевич – Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, геологический факультет. Россия, 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1. E-mail: zakharov@geol.msu.ru

СИМОНОВ Дмитрий Андреевич – Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, геологический факультет. Россия, 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1. E-mail: dsim_0@mail.ru

ГИЛЬМАНОВА Гульшат Забировна – Институт тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина ДВО РАН. Россия, 680000, г. Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, д. 65. E-mail: gigulya@yandex.ru


ДИДЕНКО Алексей Николаевич – Институт тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина ДВО РАН. Россия, 680000, г. Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, д. 65; Тихоокеанский государственный университет. Россия, 680035, г. Хабаровск, ул. Тихоокеанская, д. 136. E-mail: alexei_didenko@mail.ru