Инфракрасная революция в геологии [1986 Дариус Дж.

Революция в технике дистанционных измерений, начало которой было положено применением многоканальных спектрографов на спутниках, предназначенных для изучения природных ресурсов (таких, как "Лэндсат"), охватила и обычную аэрофотосъемку. Компьютер открывает перед геологом возможности, какими обычно располагает спектроскопист, позволяя составлять геологические карты больших районов. Сложность состоит в том, чтобы правильно определить, какая комбинация цветов (цветовых отношений) однозначно соответствует данному типу породы, и таким образом выделять при аэрофотосъемке области, визуально неразличимые с борта самолета или спутника.

Здесь представлена геологическая карта богатого горнопромышленного района в Восточно-Тинтикских горах в шт. Юта (США), полученная с помощью сканирующего ИК-спектрографа, установленного на борту самолета. Полученные спектрографом данные преобразовывались в цифровую форму и вводились в компьютер, который восстанавливал изображение в условных цветах. Геологическая разведка с помощью аэрофотосъемки проводилась и в узких полосах видимого спектра, однако приведенное здесь изображение, полученное целиком в ИК-диапазоне, остается непревзойденным.

Выбор диапазона в средней ИК-области (8-14 мкм) был продиктован высокой прозрачностью атмосферы в этом "окне" (если исключить полосу поглощения озона на 9,6 мкм), а также тем, что на эту область приходится много спектральных линий кремния и кислорода. Как известно, кислород и кремний - самые распространенные элементы в земной коре, а двуокись кремния SiО₂ преобладает в составе большинства изверженных и осадочных пород (60% по массе). Чистый кварц состоит исключительно из SiО₂.

Восточно-Тинтикские горы оказались хорошим полигоном для отработки метода ИК-аэросъемки. Палеозойские осадочные породы, испещренные разломами и складками за 500 млн. лет своего существования, местами покрыты третичными породами вулканического происхождения, возраст которых раз в десять меньше. Содержание кремния в них колеблется в зависимости от того, являются они кварценосными или нет. На литологической карте (на врезке) богатые кварцем породы обозначены оранжевым цветом, а бедные - фиолетовым. В старых осадочных породах может преобладать либо кремний (кварциты и песчаники, малиновый цвет), либо кальций (известняки и доломиты, зеленый цвет).

2 ноября 1975 г. Самолет С-130 НАСА, высота 5,5 км над Восточно-Тинтикскими горами, шт. Юта, США. А. Кале, Л. Роуан. Многоканальный сканирующий спектрограф 'Бендикс'; компьютерная обработка и восстановление изображения Г. Пали, Лаборатория реактивного движения, Пасадена, Калифорния; НАСА [115, 141, 142]

Эта литологическая карта раскрашена в соответствии с содержанием в породах основных соединений. Главный вопрос теперь состоит в том, насколько естественно подобраны, условные цвета на ИК-фотографии, приведенной на следующей странице. Сравним эти два изображения с учетом следующих моментов: богатые кварцем породы в основном выглядят красноватыми, а бедные - зеленоватыми или голубоватыми. Зеленой также оказывается растительность на плодородных аллювиальных почвах.

Наиболее важные детали на фотографии отмечены буквами. Области А, В, Р, J и М богаты силикатами - они действительно переданы красным цветом. Области К, N, О и Р, бедные кремнием (или, если это такие силикаты, как латит или монцонит, то бедные кварцем), всегда оказываются бирюзовыми или зелеными. Хорошо выделяются районы разработок G и Я. Фиолетовые участки (I) - это глина. Оранжевым цветом (О) в правой части снимка переданы горнодобывающие и перерабатывающие предприятия, а также пруды. Черным отмечены участки, которые оказались слишком холодными или слишком нагретыми для того, чтобы их можно было исследовать в выбранном ИК-диапазоне.

Приведенный снимок Восточно-Тинтикских гор знаменует большое достижение в области обработки изображений. Для его получения использовались только три из шести каналов спектрографа, однако, прежде чем добиться окончательного варианта, пришлось испробовать огромное количество цветовых комбинаций. Были разработаны специальные методы усиления контраста и подбора цветового баланса, сослужившие хорошую службу в дальнейшем.