Университет Северной Аризоны лидаром снял более 10 км пещер Гранд-Каньона, ошибка менее 0,5%

Исследователи Университета Северной Аризоны (NAU) с помощью мобильного лидара закартировали более 10 км действующих водотоков в пещерах под Северным ободом национального парка Гранд-Каньон, сообщается в статье в Scientific Reports. nature.comScientific Reportsnature.comОткрыть источник ↗ Работой руководил аспирант Блейс ЛаСала вместе с профессором дистанционного зондирования Темуленом Санки. Пещеры расположены в известняках редволл (миссисипский период) и муав (кембрий). Одна из них, пещера Roaring Springs, связана с источником Roaring Springs, который давно снабжает парк питьевой водой.

Лидарная съёмка пещер

Вместе с сотрудниками парка и волонтёрами команда отсканировала пещеры Roaring Springs Cave, Muav West Cave и Redwall East Cave. Ручной сканер работает на ближнем инфракрасном лазерном свете и записывает до 300 000 точек в секунду. За 25 дней участники задокументировали 10,2 км ходов и получили трёхмерные данные с сантиметровым разрешением. Пещеры уходят более чем на 1 км от входов и на 400 м вглубь.

Авторы сообщают, что суммарная накопленная ошибка составила менее 0,5%. В пещере Muav West лидарная карта на 98% совпала с традиционной съёмкой, которая за то же время охватила примерно вдвое меньшее расстояние.

Структура и пути подземных вод

Парк использует красящие индикаторы, чтобы устанавливать пути течения к своим источникам. Такие измерения «от точки к точке» трудно распространить на тысячи квадратных километров. В прежних опытах краситель, запущенный в поверхностные воронки, достигал источников примерно в 20 км за срок от недели.

Трёхмерные модели показывают, что геологические структуры, вскрытые в пещерах, выдержаны на протяжении километров ходов. Авторы делают вывод, что вода использует системы трещин и направление падения пластов. По их словам, это указывает на то, что нынешние пути течения на Северном ободе отчасти определены региональными разломами и подъёмом территории. nature.comScientific Reportsnature.comОткрыть источник ↗ В пещере Redwall East над активным водотоком расположены пузырьковые следы и другие образования. Исследователи предполагают, что сегодняшний поток может использовать пути, прорезанные более древним водоносным горизонтом.

Авторы описывают карстовые водоносные горизонты как уязвимые для загрязнения и сложные для моделирования: сети каналов и трещин, определяющие течение, сложны и недоступны для наблюдения. По их словам, структурные данные, полученные лидаром, позволяют выявлять картины течения, недоступные традиционным методам.

Новый грант национального парка Гранд-Каньон предусматривает расширение картирования на весь парк. ЛаСала и Санки планируют сочетать воздушный лидар и спутниковые данные, чтобы отметить воронки по обе стороны каньона.