2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.31897/PMI.2022.45 pmi-15744 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/15744 Геология Geology Remote sensing techniques in the study of structural and geotectonic features of Iturup Island (the Kuril Islands) Дистанционные методы исследования в изучении структурно-геологических особенностей строения о. Итуруп (Курильские острова) Talovina Irina V. Таловина И. В. Talovina Irina V. i.talovina@gmail.com 0000-0003-0350-4987 Санкт-Петербургский Горный университет (Россия) Saint Petersburg Mining University (Russia) Krikun Nikita S. Крикун Н. С. Krikun Nikita S. nskrikun@gmail.com 0000-0003-0350-4987 Санкт-Петербургский Горный Университет (Россия) Saint Petersburg Mining University (Russia) Yurchenko Yurii Yu. Юрченко Ю. Ю. Yurchenko Yurii Yu. Yuri_Yurchenko@vsegei.ru 0000-0002-9603-0129 Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П.Карпинского (Россия) A.P.Karpinsky Russian Geological Research Institute (Russia) Ageev Aleksei S. Агеев А. С. Ageev Aleksei S. ageevscience@gmail.com 0000-0002-9265-9771 Санкт-Петербургский Горный университет (Россия) Saint Petersburg Mining University (Russia) 13 07 2022 2022 254 158 172 18 02 2022 25 05 2022 13 07 2022 © 2022 И. В. Таловина, Н. С. Крикун, Ю. Ю. Юрченко, А. С. Агеев © 2022 Irina V. Talovina, Nikita S. Krikun, Yurii Yu. Yurchenko, Aleksei S. Ageev 2022 И. В. Таловина, Н. С. Крикун, Ю. Ю. Юрченко, А. С. Агеев Irina V. Talovina, Nikita S. Krikun, Yurii Yu. Yurchenko, Aleksei S. Ageev Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0) https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/15744

Представлены структурно-геологические особенности о. Итуруп – крупнейшего острова Большой Курильской гряды, являющейся уникальным природным объектом, который может считаться геологическим эталоном. Проведенный структурно-геологический анализ на основе комплексного исследования новых данных дистанционного зондирования Земли, карт аномальных геофизических полей и других геолого-геофизических материалов с использованием современных методов моделирования позволил впервые выделить или уточнить местоположение ранее выявленных разрывных нарушений, типизировать их и определить кинематику, а также установить более достоверную пространственную связь выявленных структур с магматизмом, с этапами геологического развития региона. Построенная схема плотностного распределения зон повышенной тектонической трещиноватости показывает значимую корреляцию между распределением полезных ископаемых и ослабленными участками земной коры и может быть использована в качестве альтернативного способа прогноза полезных ископаемых исследуемой территории, особенно в удаленных и труднодоступных участках. Представленный подход может быть распространен и на другие острова Большой Курильской гряды, тем самым приблизив геологов-исследователей к получению ответов на вопросы об особенностях структурно-геологического строения и эволюции островной дуги. При этом использование специализированных программных продуктов значительно ускоряет процесс интерпретации большого массива геолого-геофизических данных.

The article presents structural and geotectonic features of Iturup Island, the largest island in the Greater Kuril Ridge, a unique natural site, which can be considered as a geological reference. The structural and geotectonic analysis carried out on the basis of a comprehensive study of the new Earth remote sensing data, maps of anomalous geophysical geophysical fields, and other geological and geophysical materials using modern modelling methods made it possible for the first time to identify or clarify the location of previously discovered discontinuous faults, typify them and determine the kinematics, as well as to establish a more reliable spatial relationship of the identified structures with magmatism with the stages of the geological development of the region. The constructed diagram of the density distribution of the zones with increased tectonic fracturing shows a significant correlation between the distribution of minerals and weakened areas of the Earth's crust and can be used as an alternative method for predicting minerals in the study region, especially in remote and hard-to-reach areas. The presented approach can be extended to the other islands of the Greater Kuril Ridge, thereby bringing research geologists closer to obtaining the answers to questions about the features of the geotectonic structure and evolution of the island arc. The use of customized software products significantly speeds up the process of interpreting a large array of geological and geophysical data.

 Ключевые слова Курильская островная дуга линеаментный анализ Итуруп тектоническая трещиноватость гидротермально-магматические системы сейсмотектоника Keywords Kuril island arc lineament analysis Iturup tectonic fracturing hydrothermal magmatic systems seismotectonics Геологическая карта СССР масштаба 1:200 000 (серия Курильская). Листы L-55-XXII, XXIII. Объяснительная записка. М.: Союзгеолфонд, 1980. 96 с. Geological Map of the USSR, scale 1:200,000 (Kuril series). Sheets L-55-XXII, XXIII. Explanatory note. Moscow: Soyuzgeolfond, 1980, p. 96 (in Russian). Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1 000 000 (новая серия): Лист L-(54), (55); K-(55) – Южно-Сахалинск. Объяснительная записка. СПб: Роскомнедра, ВСЕГЕИ, 1995. 146 c. State Geological Map of the Russian Federation. Scale 1:1,000,000 (new series): Sheet L-(54), (55); K-(55) – Yuzhno-Sakhalinsk. Explanatory note. Saint Petersburg: Roskomnedra, VSEGEI, 1995, p. 146 (in Russian). Государственная геолеогическая карта СССР масштаба 1:1 000 000. Лист К-55, L-55 (Южная группа Курильских островов). М.: Государственное научно-техническое изд-во литературы по геологии и охране недр, 1956. 29 c. State Geological Map of the USSR, scale 1:1,000,000. Sheet K-55, L-55 (Southern group of the Kuril Islands). Moscow: Gosudarstvennoe nauchno-tekhnicheskoe izd-vo literatury po geologii i okhrane nedr, 1956, p. 29 (in Russian). Геолого-геофизический атлас Курило-Камчатской островной системы / Под ред. К.Ф.Сергеева, М.Л.Красного. Л.: ВСЕГЕИ, 1987. 36 л. Geological and geophysical atlas of the Kuril-Kamchatka island system. Ed. by K.F.Sergeev, M.L.Krasny. Leningrad: VSEGEI, 1987, p. 36 (in Russian). Сергеев К.Ф. Тектоника Курильской островной системы. М.: Наука, 1976. 240 с. Sergeev K.F. Tectonics of the Kuril Island System. Moscow: Nauka, 1976, p. 240 (in Russian). Стрельцов М.И. Дислокации южной части Курильской островной дуги. М.: Наука, 1976. 132 с. Streltsov M.I. Dislocations in the southern part of the Kuril island arc. Moscow: Nauka, 1976, p. 132 (in Russian). Авдейко Г.П., Попруженко С.В., Палуева А.А. Тектоническое развитие и вулкано-тектоническое районирование Курило-Камчатской островодужной системы // Геотектоника. 2002. № 4. С. 64-80. Avdeiko G.P., Popruzhenko S.V., Palueva A.A. Tectonic development and volcano tectonic zoning of the Kuril-Kamchatka island arc system. Geotektonika. 2002. N 4, p. 64-80 (in Russian). Злобин Т.К., Полец А.Ю. Особенности пространственно-временного распределения очагов сильных землетрясений и типов сейсмодислокаций перед катастрофическими Симуширскими землетрясениями 2006-2007 гг. // Доклады Академии наук. 2013. Т. 450. № 4. С. 460-464. DOI: 10.7868/S0869565213160238 Zlobin T.K., Polets A.Yu. Properties of spatial and temporal distribution of the focuses of strong earthquakes and types of seismic dislocations before the catastrophic Simushir earthquakes of 2006-2007. Doklady Earth Sciences. 2013. Vol. 450. N 4, p. 460-464 (in Russian). DOI: 10.7868/S0869565213160238 Злобин Т.К., Полец А.Ю., Поплавская Л.Н., Сафонов Д.А.Особенности современной глубинной сейсмотектоники литосферы Южных Курил (района о-ва Итуруп) по механизмам очагов землетрясений // Вестник ДВО РАН. 2011. № 3. С. 35-40. Zlobin T.K., Polets A.Yu., Poplavskaya L.N., Safonov D.A. Features of modern deep seismotectonics of the lithosphere of the southern Kuril Islands (area of Iturup Island) on the basis of earthquakes focal mechanisms. Vestnik of Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences. 2011. N 3, p. 35-40 (in Russian). Nakamura K. Volcanoes as possible indicators of tectonic stress orientation principle and proposal // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 1977. Vol. 2. P. 1-16. DOI: 10.1016/0377-0273(77)90012-9 Nakamura K. Volcanoes as possible indicators of tectonic stress orientation principle and proposal. Journal of Volcanology and Geothermal Research. 1977. Vol. 2, p. 1-16. DOI: 10.1016/0377-0273(77)90012-9 Трифонов В.Г. Неотектоника подвижных поясов. М.: ГЕОС, 2017. 180 с. Trifonov V.G. Neotectonics of Mobile Belts. Moscow: GEOS, 2017, p. 180 (in Russian). Bolshakova N.V., Fedorova K.S. The possibilities of using a qualitative interpretation of the potential fields for creating a zonal-block model of the northern flank of the Okhotsk sea region // 17th Conference and Exhibition Engineering and Mining Geophysics, April 2021. Vol. 2021. P. 1-7. DOI: 10.3997/2214-4609.202152157 Bolshakova N.V., Fedorova K.S. The possibilities of using a qualitative interpretation of the potential fields for creating a zonal-block model of the northern flank of the Okhotsk sea region. 17th Conference and Exhibition Engineering and Mining Geophysics, April 2021. Vol. 2021, p. 1-7. DOI: 10.3997/2214-4609.202152157 Агеев А.С., Илалова Р.К., Таловина И.В., Дурягина А.М. Связь между пространственным распределением тектонических дислокаций Байкало-Становой сдвиговой зоны и источниками минеральных вод региона // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 5. С. 173-180. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-05-0-173-180 Ageev A.S., Ilalova R.K., Talovina I.V., Duryagina A.M. A link between spatial distribution of the active tectonic dislocation and groundwater water resources in the Baikal-Stanovaya shear zone. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2019. N 5, p. 173-180 (in Russian). DOI: 10.25018/0236-1493-2019-05-0-173-180 Злобин Т.К., Полец А.Ю. Очаговые зоны катастрофических Симуширских землетрясений 15 ноября 2006 г. (Мw = 8.3) и 13 января 2007 г. (Мw = 8.1) и глубинное строение земной коры Средних Курил // Тихоокеанская геология. 2009. Т. 28. № 5. C. 54-63. Zlobin T.K., Polets A.Yu. Catastrophic Simushir earthquakes of November 15, 2006 (Mw = 8.3) and of January 13, 2007 (Mw = 8.1), and deep structure of the Middle Kurils Earth’s crust. Russian Journal of Pacific Geology. 2009. Vol. 28. N 5, p. 54-63 (in Russian). Калинин, Д.Ф., Егоров А.С., Большакова Н.В. Потенциальная нефтегазоносность Западно-Камчатского побережья и ее связь со структурно-тектоническим строением Охотоморского региона по геофизическим данным // Вестник Камчатской региональной организации «Учебно-научный центр». Серия: «Науки о Земле». 2022. № 1. Вып. 53. С. 59-75. DOI: 10.31431/1816-5524-2022-1-53-59-75 Kalinin, D.F., Egorov A.S., Bolshakova N.V. Oil And Gas Potential of the West Kamchatka Coast and its Relation to the Structural and Tectonic Structure of the Sea of Okhotsk Region Based on Geophysical Data. Vestnik Kamchatskoy regionalnoy organizatsii “Uchebno-nauchnyy tsentr”. Seriya: “Nauki o Zemle”. 2022. N 1. Iss. 53, p. 59-75 (in Russian). DOI: 10.31431/1816-5524-2022-1-53-59-75 Авдейко Г.П., Арешев Е.Г., Богданов Н.А. и др. Тектоническая карта Охотоморского региона. М.: Институт литосферы окраинных и внутренних морей РАН, 2000. Avdeiko G.P., Areshev E.G., Bogdanov N.A. et al. Tectonic map of Sea of Okhotsk Region. Moscow: Institute of the Lithosphere of Marginal Seas, Russian Academy of Sciences, 2000 (in Russian). GravedeJ., ZhimulevF.I., GlorieS. etal. Late Palaeogene emplacement and late Neogenee-Quaternary exhumation of the Kuril island-arc root (Kunashir island) constrained by multi-method thermochronometry // Geoscience Frontiers. 2015. Vol. 7. Iss. 2. P. 211-220. DOI: 10.1016/j.gsf.2015.05.002 Grave de J., Zhimulev F.I., Glorie S. et al. Late Palaeogene emplacement and late Neogene-Quaternary exhumation of the Kuril island-arc root (Kunashir island) constrained by multi-method thermochronometry. Geoscience Frontiers. 2015. Vol. 7. Iss. 2, p. 211-220. DOI: 10.1016/j.gsf.2015.05.002 Schellart W.P., Jessell M.W., Lister G.S. Asymmetric deformation in the backarc region of the Kuril arc, northwest Pacific: new insights from analogue modeling // Tectonics. 2003. Vol. 22. Iss. 5. P. 1-18. 1047. DOI: 10.1029/2002TC001473 Schellart W.P., Jessell M.W., Lister G.S. Asymmetric deformation in the backarc region of the Kuril arc, northwest Pacific: new insights from analogue modeling. Tectonics. 2003. Vol. 22. Iss. 5, p. 1-18. 1047. DOI: 10.1029/2002TC001473 Martynov Yu.A., Khanchuk A.I., Kimura J.-I. et al. Geochemistry and petrogenesis of volcanic rocks in the Kuril Island Arc // Petrology. 2010. Vol. 18. P. 489-513. DOI: 10.1134/S0869591110050048 Martynov Yu.A., Khanchuk A.I., Kimura J.-I. et al. Geochemistry and petrogenesis of volcanic rocks in the Kuril Island Arc. Petrology. 2010. Vol. 18, p. 489-513. DOI: 10.1134/S0869591110050048 Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1 :200 000; Издание второе. Серия Курильская. Листы L-55-XXII, XXVIII, XXXIV (Курильск), L-55-XXIII, XXIX (Рейдово), L-55-XXXIII (влк. Тятя), K-55-II, 55-XXXII (Южно-Курильск). СПб: Изд-во Санкт-Петербургской картографической фабрики ВСЕГЕИ, 2002. 298 c. State Geological Map of the Russian Federation, scale 1:200,000; Second edition. Kuril series. Sheets L-55-XXII, XXVIII, XXXIV (Kurilsk), L-55-XXIII, XXIX (Reidovo), L-55-XXXIII (Tyatya volcano), K-55-II, 55-XXXII (Yuzhno-Kurilsk). Saint Peterburg: Izd-vo Sankt-Peterburgskoi kartograficheskoi fabriki VSEGEI, 2002, p. 298 (in Russian). Пискунов Б.Н. Природа базальтоидов Большой и Малой Курильских гряд // Литосфера. 2004. № 3. С. 97-109. Piskunov B.N. The nature of basaltoides External and Internal Kuril Ridges. Lithosphere. 2004. N 3, p. 97-109 (in Russian). Кузьмин Ю.О., Никонов А.И., Шаповалова Е.С. Особенности структурного дешифрирования линеаментов с учетом современной геодинамики разломов // Георесурсы, геоэнергетика, геополитика. 2016. № 13. С. 1-21. DOI: 10.29222/ipng.2078-5712.2016-13.art13 Kuzmin Yu.O., Nikonov A.I., Shapovalova E.S. Peculiarities of decoding lineament systems taking with considering the recent geodynamics of faults. Georesources, geoenergetics, geopolitics. 2016. N 13, p. 1-21. DOI: 10.29222/ipng.2078-5712.2016-13.art13 Hobbs W.H. Lineaments of the Atlantic border region // Geological Society of America Bulletin. 1904. Vol. 15. № 1. P. 483-506. DOI: 10.1130/GSAB-15-483 Hobbs W.H. Lineaments of the Atlantic border region. Geological Society of America Bulletin. 1904. Vol. 15. N 1, p. 483-506. DOI: 10.1130/GSAB-15-483 Кац Я.Г., Полетаев А.И., Румянцева Э.Ф. Основы линеаментной тектоники. М.: Недра, 1986. 140 с. Kats Ya.G., Poletaev A.I., Rumyantseva E.F. Fundamentals of lineament tectonics. Moscow: Nedra, 1986, p. 140 (in Russian). Короновский Н.В., Брянцева Г.В., Гончаров М.А. и др. Линеаменты, планетарная трещиноватость и регматическая сеть: суть явлений и терминология // Геотектоника. 2014. № 2. С. 75-88. DOI: 10.7868/S0016853X14020052 Koronovskii N.V., Bryantseva G.V., Goncharov M.A. et al. Lineaments, planetary jointing, and the regmatic system: main points of the phenomena and terminology. Geotectonics. 2014. N 2, p. 75-88 (in Russian). DOI: 10.7868/S0016853X14020052 Егоров А.С. Глубинное строение и геодинамика литосферы Северной Евразии: По результатам геолого-геофизического моделирования вдоль геотраверсов России: Автореф. дис. ... д-ра геол.-минерал. наук. СПб: Санкт-Петербургский горный университет, 2000. 51 с. Egorov A.S. Deep structure and geodynamics of the lithosphere in Northern Eurasia: after geological and geophysical modeling along the geotraverses in Russia: Avtoref. dis. ... d-ra geol.-mineral. nauk. St. Petersburg: Sankt-Peterburgskii gornyi universitet, 2000, p. 51 (in Russian). Таскин В.В. Краткий обзор зарубежного опыта применения линеаментного анализа в геологии // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. T. S 32. № 12. С. 138-144. Taskin V.V. Short overview of foreign experience of lineament analysis exploitation in a sphere of geology. Mining informational and analytical bulletin. 2017. Vol. S 32. N 12, p. 138-144 (in Russian). Хубаева О.Р., Бергаль-Кувикас О.В., Сидоров М.Д. Идентификация разрывных нарушений северной части о. Парамушир (Курильские острова, Россия) и их взаимосвязь с гидротермально-магматическими системами: 3d моделирование тектонической раздробленности // Геотектоника. 2020. № 6. С. 77-90. DOI: 10.31857/S0016853X20060077 Khubaeva O.R., Bergal-Kuvikas O.V., Sidorov M.D. Identification of ruptures and their interaction with hydrothermal-magmatic systems on Northern Paramushir Isl. (Kuril Islands, Russia): 3d modeling of tectonic fragmentation. Geotectonics. 2020. N 6, p. 77-90 (in Russian). DOI: 10.31857/S0016853X20060077 Adiri Z., El Harti A., Jellouli A. et al. Comparison of Landsat-8, ASTER and Sentinel 1 satellite remote sensing data in automatic lineaments extraction: A case study of Sidi Flah-Bouskour inlier, Moroccan Anti Atlas // Advances in Space Research. 2017. Vol. 60. Iss. 11. P. 2355-2367. DOI: 10.1016/j.asr.2017.09.006 Adiri Z., El Harti A., Jellouli A. et al. Comparison of Landsat-8, ASTER and Sentinel 1 satellite remote sensing data in automatic lineaments extraction: A case study of Sidi Flah-Bouskour inlier, Moroccan Anti Atlas. Advances in Space Research. 2017. Vol. 60. Iss. 11, p. 2355-2367. DOI: 10.1016/j.asr.2017.09.006 Aminov Javhar, Xi Chen, Anming Bao et al. Comparison of Multi-Resolution Optical Landsat-8, Sentinel-2 and Radar Sentinel-1 Data for Automatic Lineament Extraction: A Case Study of Alichur Area, SE Pamir // Remote Sensing. 2019. Vol. 11 (778). 29 p. DOI: 10.3390/rs11070778 Aminov Javhar, Xi Chen, Anming Bao et al. Comparison of Multi-Resolution Optical Landsat-8, Sentinel-2 and Radar Sentinel-1 Data for Automatic Lineament Extraction: A Case Study of Alichur Area, SE Pamir. Remote Sensing. 2019. Vol. 11 (778), p. 29. DOI: 10.3390/rs11070778 Senchina N.P., Ermolin E., Ingerov O. Integration of ground audio-magnetotelluric (AMT) and airborne magnetic surveys for exploration of gold-bearing quartz veins // Conference Proceedings, 3rd EAGE International GeoBaikal Conference 2014 – Exploration and Field Development in East Siberia, August 2014. Vol. 2014. P. 1-5. DOI: 10.3997/2214-4609.20141753 Senchina N.P., Ermolin E., Ingerov O. Integration of ground audio-magnetotelluric (AMT) and airborne magnetic surveys for exploration of gold-bearing quartz veins. Conference Proceedings, 3rd EAGE International GeoBaikal Conference 2014 – Exploration and Field Development in East Siberia, August 2014. Vol. 2014, p. 1-5. DOI: 10.3997/2214-4609.20141753 Егоров А.С., Винокуров И.Ю., Телегин А.Н. Научно-методические приемы повышения геологической и прогнозно-поисковой эффективности государственного геологического картирования российского арктического шельфа // Записки Горного института. 2018. Т. 233. С. 447-458. DOI: 10.31897/PMI.2018.5.447 Egorov A.S., Vinokurov I.Yu., Telegin A.N. Scientific and Methodical Approaches to Increase Prospecting Efficiency of the Russian Arctic Shelf State Geological Mapping. Journal of Mining Institute. 2018. Vol. 233, p. 447-458. DOI: 10.31897/PMI.2018.5.447 Авдейко Г.П., Палуева А.А., Хлебородова О.А. Геодинамические условия вулканизма и магмообразования Курило-Камчатской островодужной системы // Петрология. 2006. Т. 14. № 3. С. 249-267. Avdeiko G.P., Palueva A.A., Khleborodova O.A. Geodynamic conditions of volcanism and magma formation in the Kuril-Kamchatka Island-Arc System. Petrology. 2006. Vol. 14. N 3, p. 230-246 (in Russian). Прытков А.С., Василенко Н.Ф. Фролов Д.И. Современная геодинамика Курильской зоны субдукции // Тихоокеанская геология. 2017. Т. 36. № 1. С. 23-28. Prytkov A.S., Vasilenko N.F., Frolov D.I. Recent geodynamics of the Kuril Subduction Zone. Russian Journal of Pacific Geology. 2017. Vol. 11. N 1, p. 19-24 (in Russian). Litvinenko V.S., Sergeev I.B. Innovations as a Factor in the Development of the Natural Resources Sector // Studies on Russian Economic Development. 2019. Vol. 30. P. 637-645. DOI: 10.1134/S107570071906011X Litvinenko V.S., Sergeev I.B. Innovations as a Factor in the Development of the Natural Resources Sector. Studies on Russian Economic Development. 2019. Vol. 30, p. 637-645. DOI: 10.1134 / S107570071906011X Piip V.B., Rodnikov A.G. The Sea of Okhotsk crust from deep seismic sounding data // Russian Journal of Earth Sciences. 2004. Vol. 6. № 1. Р. 1-14. Piip V.B., Rodnikov A.G. The Sea of Okhotsk crust from deep seismic sounding data. Russian Journal of Earth Sciences. 2004. Vol. 6. N 1, p. 1-14.