использованием модуля 'psscale' следующим фрагментом кода (ниже пример для региона Кермадек, карта 2.5.1):

```python
gmt psscale -Dg131 / -50 + w14.8c / 0.4c + v + o0.3 / 0i + ml Rtkt_relief.nc -J -Cmyocean.cpt
-FONT_label = 8p, Helvetica, dimgray -FONT_ANNOT_PRIMARY = 5p, Helvetica, dimgray -
Baf + 1 «Топографическая цветовая шкала» -I0.2 -By + lm -O -K »$ ps Для случая
Среднеамериканского желоба батиметрическая карта была визуализирована с использованием
последовательности модулей GMT: модуль 'grdcut' для выборки нужного региона из
глобальной сетки earth_relief_01m.grd путем выбора координат -R263/278/7/17, а затем модуля
'grdimage' для визуализации самой сетки. Затем несколько вспомогательных модулей
использовались как для картографических целей (цветовая шкала, масштабная линейка, роза
ветров, отметки и линии сетки), так и для дополнительных элементов карты (логотип GMT) с
использованием доступных технологий [344].
```

Векторные слои береговой линии были получены из существующих датасетов GMT:
тектоника, батиметрия, геоморфология и геология. Для визуализации масштабной линейки на
картах использовались модули GMT psconvert, psscale, модуль GMT logo был использован для
добавления логотипа GMT под картами, модуль pstext GMT использовался для добавления
аннотаций на карты, модуль psxy – для построения геологических линеаментов и точек отбора
проб. Батиметрические данные представлены в виде планов и наклонных сеток с затененным
рельефом, чтобы выделить основные отчетливые формы рельефа дна, отображены с помощью
скрипта.

Картографическая функциональность GMT оценена путем технической визуализации
созданных карт, модели и графики, а также протестированы различные картографические
проекции. В этом исследовании, следуя различным картографическим методам построения карт
использовались проекции: Меркатора, псевдоцилиндрическая равновеликая Mollweide,
равновеликая псевдоцилиндрическая Eckert IV, азимутальная равноплощадная Ламберта,
наклонная проекция Меркатора, ортографическая азимутальная проекция, поликоническая
проекция, цилиндрическая равновеликая Галл-Петербурса, поперечная цилиндрическая Меркатора.
Коническая равновеликая проекция Альберса для карты с оцифрованными линиями профиля. В
результате проведен морфологический и морфометрический анализ батиметрических карт
желобов с использованием систематического промера для обоснования положения их
морфологии.
### 3.3.2 Сейсмическое картографирование

Механизмы FOCAL были картографированы с использованием модуля GMT 'psmeca', который считывает значения набора данных. из файла ASCII и генерирует код PostScript, отображающий механизмы фокусировки. Центроидный момент тензорных решений показан для землетрясений с малыми глубинами с Mw <10 по окраинам Филиппинского моря. с 1976 по 2010 гг. Землетрясения вдоль зоны субдукции тектонической плиты показаны с использованием данных от Global CMT Project с представленным фрагментом (Таблица 4).

<table><caption>Таблица 4 – Фрагмент таблицы землетрясений в р-не Минданао/Лусон в 1976/1977 гг</caption><thead><tr><td>Код местоположения</td><td>Дата</td><td>Центроидное время</td><td>Широта °с.ш.</td><td>Долгота °в.д.</td><td>Глубина</td><td>HD*</td><td>СНТ**</td></tr></thead><tbody><tr><td>021576а Филиппины</td><td>1976/2/15</td><td>1:54:30.3 GMT</td><td>13.12</td><td>126.02</td><td>15.6</td><td>4.2</td><td>7.2</td></tr><tr><td>060776а о.Лусон</td><td>1976/6/7</td><td>7:36:0.3 GMT</td><td>14.23</td><td>125.07</td><td>24.4</td><td>4.8</td><td>4.9</td></tr><tr><td>081676b о. Лейте</td><td>1976/8/16</td><td>16:11:58.7 GMT</td><td>7.07</td><td>123.75</td><td>33.0</td><td>21.7</td><td>51.4</td></tr><tr><td>081776а о. Лейте</td><td>1976/8/17</td><td>1:11:16.5 GMT</td><td>10.08</td><td>126.10</td><td>47.3</td><td>2.6</td><td>6.3</td></tr><tr><td>081776b Минданао</td><td>1976/8/17</td><td>4:19:39.8 GMT</td><td>7.14</td><td>123.01</td><td>15.0</td><td>8.7</td><td>12.5</td></tr><tr><td>092976а Минданао</td><td>1976/9/29</td><td>21:2:31.5 GMT</td><td>6.61</td><td>124.24</td><td>15.0</td><td>1.8</td><td>-1.2</td></tr><tr><td>110776b Минданао</td><td>1976/11/7</td><td>17:9:13.7 GMT</td><td>8.35</td><td>126.86</td><td>42.1</td><td>6.2</td><td>7.6</td></tr><tr><td>112276а Минданао</td><td>1976/11/22</td><td>4:22:20.7 GMT</td><td>7.03</td><td>123.58</td><td>60.0</td><td>3.0</td><td>-4.6</td></tr><tr><td>121476а о.Рюкю</td><td>1976/12/14</td><td>16:6:49.2 GMT</td><td>28.12</td><td>130.64</td><td>15.0</td><td>3.8</td><td>4.8</td></tr><tr><td>010177с о. Хонсю</td><td>1977/1/1</td><td>11:33:45.9 GMT</td><td>30.62</td><td>136.80</td><td>476.5</td><td>1.8</td><td>4.3</td></tr><tr><td>010777b Тайвань</td><td>1977/1/7</td><td>19:36:48.6 GMT</td><td>20.78</td><td>120.01</td><td>10.0</td><td>2.5</td><td>1.7</td></tr><tr><td>010877а о. Лусон</td><td>1977/1/8</td><td>6:41:10.9 GMT</td><td>15.77</td><td>122.73</td><td>13.3</td><td>1.6</td><td>6.8</td></tr><tr><td>011577а Филиппины</td><td>1977/1/15</td><td>10:49:8.8 GMT</td><td>12.80</td><td>126.06</td><td>32.9</td><td>2.2</td><td>3.0</td></tr><tr><td>011777а о. Бонин</td><td>1977/1/17</td><td>6:23:40.7 GMT</td><td>26.40</td><td>142.74</td><td>13.9</td><td>3.4</td><td>4.6</td></tr><tr><td>011977b Минданао</td><td>1977/1/19</td><td>13:54:9.8 GMT</td><td>5.01</td><td>126.56</td><td>50.1</td><td>4.8</td><td>5.3</td></tr><tr><td>012077а Минданао</td><td>1977/1/20</td><td>20:51:17.2 GMT</td><td>8.00</td><td>122.70</td><td>41.8</td><td>2.3</td><td>2.3</td></tr><tr><td>022777а Марианские о-ва</td><td>1977/2/27</td><td>GMT 18:34:15.0</td><td>18.21</td><td>145.30</td><td>592.6</td><td>2.1</td><td>6.5</td></tr><tr><td>022877b о. Минданао</td><td>1977/2/28</td><td>GMT 1:50:38.7 GMT</td><td>8.87</td><td>127.01</td><td>55.8</td><td>2.3</td><td>6.8</td></tr><tr><td>030277b о.Минданао,</td><td>1977/3/2</td><td>GMT 9:53:26.4 GMT</td><td>6.62</td><td>123.53</td><td>33.4</td><td>6.0</td><td>3.2</td></tr></tbody></table>

<footnote>* – Полупериод. ** – Время Гипоцентра Центроида</footnote>
Механизмы очагов отражают общепринятую теорию очаговых глубин землетрясений, показывая глубин от поверхности до очага землетрясения (гипоцентра). Датасет содержит значительные количество неглубоких землетрясений с глубиной очага в несколько десятков км (чаще всего <50), промежуточных землетрясений с глубиной очага от 70 до 200 км, а также несколько землетрясений с глубокой фокусировкой, достигающей глубин> 500 км. Очаги самых сильных землетрясений Филиппинского моря сосредоточены в коре и верхней мантии, то есть берут начало в мелководных частях недр Земли. Исходный набор данных решений механизма фокусировки взят из Global CMT каталога, ранее известного как Гарвардский каталог СМТ. Технические параметры устанавливаются следующим образом (Таблица 5): • Моментная величина (Mw) <10; • Магнитуда поверхностной волны (Ms): <10); • Величина объемной волны (МБ): <10; • Периодичность данных: 1976–2010 гг.

<table><caption>Таблица 5 – Тензор сейсмического момента и магнитуда землетрясений в р-не Минданао/Лусон в 1976/1977 гг.</caption><thead><tr><th>K*</th><th>Moment Tensor</th><th>Mw*<br>*</th><th>Mb*<br>*</th><th>Ms**<br>*</th><th>SM**<br>**</th><th>F P1<br>*****</th><th>F P2<br>*****</th></tr></thead><tbody><tr><td>021576A<br>Филиппины</td><td>Expo=25 -5.140 3.270 1.860 -<br>1.560 0.510 -4.690</td><td>6.5</td><td>6.1</td><td>6.1</td><td>6.47e+<br>+ 25</td><td>322/39/-73</td><td>121/53/-104</td></tr><tr><td>060776A<br>Лусон</td><td>Expo=25 -0.930 5.570 -4.630 -<br>1.810 2.820 -5.740</td><td>6.5</td><td>6.1</td><td>6.4</td><td>8.35e+<br>+ 25</td><td>249/67/180</td><td>339/90/23</td></tr><tr><td>081676B<br>Минданао</td><td>Expo=27.9330 0.240 -9.570<br>1.450 -3.340 4.330</td><td>8.0</td><td>6.4</td><td>7.9</td><td>1.09e+<br>+ 28</td><td>341/35/92</td><td>158/55/-89</td></tr><tr><td>081776A<br>Лейте</td><td>Expo=25 -1.250 0.390 0.860 -<br>0.500 0.070 -0.570</td><td>6.0</td><td>6.0</td><td>5.7</td><td>1.34e+<br>+ 25</td><td>340/39/67</td><td>131/55/-108</td></tr><tr><td>081776B<br>Минданао</td><td>Expo=26 -1.220 5.310 -4.100 -<br>1.920 1.330 2.110</td><td>7.1</td><td>6.2</td><td>6.8</td><td>5.71e+<br>+ 26</td><td>214/64/-172</td><td>120/83/-26</td></tr><tr><td>081776B<br>Минданао</td><td>Expo=24 -4.620 2.220 2.400 -<br>0.530 -1.810 1.870</td><td>5.7</td><td>6.0</td><td>5.4</td><td>4.78e+<br>+ 24</td><td>232/35/-76</td><td>34/56/-100</td></tr><tr><td>110776B<br>Минданао</td><td>Expo=26 1.540 0.230 -1.770<br>0.990 0.610 -0.170</td><td>6.8</td><td>6.0</td><td>6.8</td><td>2.03e+<br>+ 26</td><td>162/39/49</td><td>30/62/118</td></tr><tr><td>112276A<br>Минданао</td><td>Expo=23 2.030 4.260 -6.290<br>1.780 2.020 0.220</td><td>5.1</td><td>6.0</td><td>0.0</td><td>6.07e+<br>+ 23</td><td>136/59/14</td><td>38/78/148</td></tr><tr><td>121476A<br>Рюкю</td><td>Expo=25 -4.160 2.940 1.230 -<br>2.490 0.330 1.350</td><td>6.4</td><td>6.3</td><td>6.2</td><td>4.62e+<br>+ 25</td><td>230/33/-114</td><td>78/61/-75</td></tr><tr><td>010177C<br>Хонсю</td><td>Expo=24 -0.324 0.799 -0.475<br>1.014 -0.356 0.401</td><td>5.4</td><td>5.2</td><td>0.0</td><td>1.34e+<br>+ 24</td><td>33/32/-163</td><td>289/81/-59</td></tr></tbody></table>
<table><tr><td>010777В Тайвань</td><td>Expo=24 -3.009 -0.044 3.054 1.185 -2.128 -0.023</td><td>5.7</td><td>5.7</td><td>5.1</td><td>3.88e+24</td><td>194/29/-62</td><td>343/65/-105</td></tr><tr><td>010877А Лусон</td><td>Expo=23 6.364 2.443 -8.807 1.626 -1.176 2.219</td><td>5.2</td><td>5.3</td><td>0.0</td><td>8.16e+23</td><td>8/43/118</td><td>152/53/67</td></tr><tr><td>011577А Филиппины</td><td>Expo=24 -1.842 1.248 0.594 -0.737 0.570 -1.652</td><td>5.5</td><td>5.6</td><td>4.6</td><td>2.41e+24</td><td>311/34/-88</td><td>128/56/-91</td></tr><tr><td>011777А Бонин</td><td>Expo=24 4.813 0.539 -5.352 0.757 4.521 0.467</td><td>5.8</td><td>5.6</td><td>5.6</td><td>6.87e+24</td><td>164/25/71</td><td>5/66/99</td></tr><tr><td>011977В Минданао</td><td>Expo=25 1.646 -0.866 -0.781 -0.990 0.267 1.834</td><td>6.2</td><td>5.8</td><td>5.9</td><td>2.45e+25</td><td>161/40/130</td><td>293/61/62</td></tr><tr><td>012077А Минданао</td><td>Expo=24 0.044 1.453 -1.496 0.517 0.947 1.691</td><td>5.5</td><td>5.4</td><td>4.9</td><td>2.49e+24</td><td>111/65/3</td><td>20/87/155</td></tr><tr><td>022777А Марианские о-ва</td><td>Expo=24 -1.502 -0.378 1.880 -0.671 -0.473 -0.742</td><td>5.5</td><td>5.0</td><td>0.0</td><td>2.04e+24</td><td>136/48/-132</td><td>10/56/-53</td></tr><tr><td>022877В Минданао</td><td>Expo=24 2.750 -1.458 -1.292 0.444 -0.274 0.678</td><td>5.5</td><td>5.7</td><td>0.0</td><td>2.46e+24</td><td>313/39/92</td><td>130/51/88</td></tr><tr><td>030277В Минданао</td><td>Expo=25 3.195 -3.570 0.375 0.728 -1.526 2.261</td><td>6.4</td><td>6.1</td><td>6.1</td><td>4.34e+25</td><td>271/41/53</td><td>135/58/117</td></tr></table>

К* - Код местоположения. * Moment magnitude (Моментная величина, Mw); ** Body wave magnitude, Величина объемной волны (МБ); *** Surface wave magnitude (Величина поверхностной волны, Ms); **** SM: Scalar Moment, Скалярный момент; ***** Fault Plane (FP); ****** удар / падение / скольжение.

В то время как магнитуды - это широко понимаемое понятие, описывающее энергию землетрясения в логарифмической шкале, некоторые технические детали представлены в Таблице 4 и Таблице 5, используемых для отображения скоростей, задавая и интерпретируя величины. Представленная в 30-х г.г. шкала Рихтера является наиболее известной шкалой для измерения магнитуды землетрясений L-волн (Поверхностные волны), создающих самые сильные возмущения в верхних слоях Земли, которая вычисляется по следующей алгебраической формуле 3.3.2: $MC = \log10 (A = T) +1: 66 \log10 (D) +3: 30 (3,1)$,

где T - измеренный период волны, а D - расстояние в радианах. Напротив, землетрясения, происходящие глубоко под землей, не вызывают больших поверхностных волн. Следовательно, величина объемной волны (Mb) масштабируется на основе сейсмических волн. Величина объемной волны (мб) измеряется на основе максимальной амплитуды А посредством формулы 3.3.2: $Mb = \log10 (A = T) + Q (D; h) (3.2)$ где T - измеренный период волны, а Q - эмпирическая функция фокальной глубины h и расстояние D до эпицентра. Величина момента (MW) основана на надежных физических и математических разработках. путем преобразования
сейсмического момента с использованием формулы, откалиброванной для согласования с МС в
большей части ее диапазона. Остальные параметры принимаются по умолчанию.

Данные были обработаны модулями GMT 'psvelomeca' и GMT 'psmeca' и результаты
протестированы. В результате был выбран модуль GMT 'psmeca' (причина в совместимости с
GMT версии 5.4.5). Фокальные механизмы выводятся из решения тензора момента
землетрясений, где оценивается анализ наблюдаемых форм сейсмических волн.

Технически, тензор сейсмического момента (Гарвардский СМТ) был построен с
помощью модуля 'psmeca', используя следующий фрагмент кода GMT: gmt psmeca -R CMT.txt -
J -Sd0.5 / 8 / u -Gred -L0.1p -Fa / 5p / it -Fepurple -Fgmagenta -Ft -W0.1p -Fz -Белый -O -K >> $ ps
Масштаб (0,5) был настроен на масштаб радиуса «мяча», который пропорционален величине
землетрясений. Здесь '-Sd0.5/8/u' подразумевает масштаб, размер метки и размещение
аннотации под «мяч». Заполнение квадрантов определялось параметром -E; -L параметр
определяет рисунок контура «мяча» 0,1 пт. Затененные квадранты сжатия очагового механизма
отображены функцией -Gred. Параметр -Fa/5p/it использовался для отображения размера,
P_axis_symbol и T_axis_symbol, для вычисления и построения осей Р и Т с символами
( выбранный обратный треугольник (i) и треугольник (t)).

Фокальные механизмы, представленные как общепринятые в геофизических картах,
показывают изображение нижней половины фокальной сферы, если смотреть сверху на очаг
землетрясения эпицентра и соответствующие зоны сжатия и расширения. На основе датасета
включающего в себя Р-волны и продольные волны сжатия, графическая модель показывает
красные области "мячей" в виде движения вверх, то есть движения сжатия, а белые области -
движение вниз, расширение. Для определение геологической информации, такой как разрыв
земной поверхности, изображены две узловые плоскости, разлом и вспомогательные.
Например, вспомогательная плоскость пересекает линию разлома между кругом и центром
"мяча" с общим правилом, что чем ближе перекресток к центру, тем больше доминирует сдвиг.

Увеличение кривизны пересекающихся полушарий означает меньшую глубину падения.
Плотность узловой плоскости измеряется в градусах по окружности от севера до линии
пересечения узловой плоскости. На основе существующей классификации показаны различные
решения фокальной плоскости: 1) Нормальный разлом, простирающийся на север с падением
на восток и запад приблизительно 45° 2) Косой разлом, с правым или левым боковым и
обратным скольжением; 3) Косой сброс, преобладающий обратный сдвиг, с некоторым
правым/левым боковым; 4). косой разлом с преобладанием сдвигов, ориентация ок. N°40W/70°W (справа/слева) или N35°E/70°E (левый/правый боковой).

На карте землетрясений показаны основные гипоцентры и значения магнитуды по цвету и размеру кружков, соответственно. Карта построена на основе бюллетеня ISC-ЕНВ, наложена на карту Google Earth в виде файла на языке разметки Keyhole Zipped (KMZ), который является расширение файла метки, используемого Google Earth Pro. Географические координаты включают XYZ компоненты в десятичных градусах, определенные Всемирной геодезической системой 1984 года (WGS84). Интерпретация карты следующая. Размер круга показывает значения величины землетрясений, цвет показывает глубины гипоцентров, в км (от красного: 0 до темно-синего / черного: > 600). Датасет из нескольких источников, применяемый для сейсмического картографирования, включает компиляцию GEBCO, ETOPO1, Источники ETOPO5, CMT, EGM96, GVP и GSHGHD. Комбинированные исследования сейсмических и тектонических обстановок (механизм очагов землетрясений, скорость, геологические очертания), вулканическая активность и общая топография морского дна океана имеет важное значение для понимания сложных батиметрических и геоморфологических структур желобов в бассейне Филиппинского моря.

### 3.3.3. Сглаживание гистограмм растровых изображений

Интерполяция сеток для GEBCO и ETOPO1 была улучшена за счет использования модулей 'grdgradient' в 'grdhisteq' на примере желобов Хикуранги, Хьорт и Пайсегюр. Выравнивание гистограммы было выполнено модулем GMT 'grdhisteq' для улучшения визуализации различных диапазонов при сравнении двух сеток (ETOPO1 и GEBCO) в зависимости от частоты распределения данных. Были созданы четыре под-графика, чтобы найти сетку разделения значений файлов в патчах равной площади. Модуль grdhisteq выполняет выравнивание гистограмм растровых изображений. Используя 'grdhisteq', значения данных ASCII делят диапазон исходных растровых данных на сегменты ячеек. Аргумент -C16 определяет 16 ячеек. Результатирующий растр имеет равную область на изображениях. Используя модуль GMT 'makecpt', карта была отображена в соответствии с фактическими батиметрическими значениями с помощью следующего кода: gmt makecpt -Crainbow -T-9000/3000> t.cpt. Объяснения для участка с четырьмя картами выглядит следующим образом:

1. Вверху слева: исходная карта (вверху слева) визуализирует исходный растр (искусственная палитра spt) для выделения перепадов высот;

2. Вверху справа: выравниваемая растровая сетка;
3. Внизу слева: нормализованная растровая сетка, полученная с использованием аргумента -N, который обозначает выход по Гауссу, используется чтобы получать данные с плавным распределением Гаусса. При этом использовались стандартные баллы для нормализации сетки.

4. Нижний правый угол: квадратичное выравнивание.

Подграфик в правом нижнем углу представленных рисунков 3.3.7 и 3.3.8 показывает квадратичное выравнивание, построенное с использованием следующего фрагмента кода: gmt grdhisteq hpt_relief.nc -Gout.nc -Q. Здесь используется аргумент -Q для выравнивания квадратичной гистограммы, в отличие от линейной по умолчанию. Аргумент -T-9000/3000 означает диапазон топографических высот. Изображение было визуализировано с помощью модуля grdimage следующим фрагментом кода: $ gmt grdimage hpt_relief.nc -I + a45 + nt1 -Ct.cpt -JM3i -Y6i -K -P -Bpxg5f5a10 -Bpyg4f2a8 -Bsxg5 -Bsyg4 -BWSne> $ ps В этом коде аргумент -Ct.cpt передает cpt, созданный на предыдущем шаге, для визуализации; '-JM3i' аргументы объясняют проекцию Меркатора шириной 3 дюйма; '-Y6i' показывает карту с 6 дюймах от предыдущей по оси Y; Аргумент '-K' относится к продолжению кода. В аннотация была добавлена с помощью Unix 'echo' prog: echo 172 33. Original "jgmt pstext Rhpt_relie f: nc -J -F + jBL+f12p -TGwhite@10 Dj0:1i -O -K >> $ ps.
New Zealand region, Hikurangi, Puysegur and Hjort trenches:
Histogram equalization on topography grid
ETOPO1 DEM Global Relief Model 1 arc min resolution

<figure><img src="image_36.png" /><figcaption>Рис. 34.</figcaption></figure>

Модуль 'grdhisteq' GMT позволяет сглаживать растровую сетку со статистикой на основе функции кумулятивного распределения данных, т. е. пикселей в растре (Рис. 34). Это означает, что после применения модуля grdhisteq выходной растровый файл имеет относительные отметки в тех же пикселях растра, что и во входном файле (т.е. х, у). Однако значения изменены, чтобы отразить их местоположение в совокупном распределении со ссылкой на исходный входной файл. Это иллюстрируется принципом выравнивания топографических сеток модулем GMT 'grdhisteq', как показано для ЕТОРО1 и GEBCO, соответственно. Разницу в интенсивности сеток для GEBCO и растровые сетки ЕТОРО1 можно ясно увидеть на подграфике 4 в квадратичном выравнивании. Сетка была сглажиена перед использованием путем применения модуля 'blockmean' GMT: он интерполировал исходные значения в таблице по
алгоритму сглаживания. Также были протестированы два других модуля: 'blockmedian' и 'Blockmode' в качестве пре-процессов перед интерполяцией поверхности, чтобы избежать наложения в сетке.

Эффект от использования различных алгоритмов выравнивания гистограмм был исследован с использованием подзаголовков для данных на GEBCO и ETOPO1, охватывающих исследуемую территорию для трех желобов. Выравнивание сжатия для батиметрических сеток было проведено в сравнении для четырех сеток: исходной, уравненной, нормализованной, квадратичной согласно использованным алгоритмам. Результаты этого шага отображает визуальная сводка выравнивания сетки по различным алгоритмам GMT. Единая палитра по всем сеткам набора растровых данных была применена для лучшего сравнения. При этом видны различия между рассчитанными значениями при квадратичной коррекции на ETOPO1 и GEBCO из анализа выравнивания гистограмм. Примечательно, что существуют вариации в значениях сеток, полученных в зависимости от использованных методов: уравненные, нормализованные, квадратичные алгоритмы. Это означает, что метод заслуживает дальнейшего изучения и использования. На примерах выше показано влияние использования различных алгоритмов, меняющихся в зависимости от выравнивания сеток набора растровых данных.

### 3.3.4. Геологическое картографирование

Геологическое картографирование основано на использовании последовательности модулей GMT. Особое внимание при этом было уделено картографированию геологических линеаментов, разломов, желобов, протяженность, расположению больших магматических провинций (LIP), вулканических точек и землетрясений. Различная глубина землетрясений представлена разным цветом, а также зоны трещинноватости, офиолиты, магнитные аномалии и расширение тектонических плит.

На тематические геологические карты были добавлены слои с геологическими объектами (линии и точки). Построение векторных элементов на карте было сделано командой '-W'. Каждый код сохраняется в первоначально созданный файл с помощью команды »ps. Первое упоминание этой команды идет с одной скобкой, например » $ps'. Затем все элементы, добавленные на карту, накладываются одинаково и добавляются в скрипт. В этом подходе есть определенные сходство со слоями ГИС и последовательность кодов во всем скрипте GMT. Исходные файлы с расширением gmt (например, ridge.gmt) представляют собой таблицы с данными атрибутов (координаты и значения) в собственном формате GMT. Модуль GMT psxy использовался для добавления аннотаций на карты, построения геологических линий и точек
отбора проб. Модули psbasemap и grdcontour GMT были использованы для отображения элементов базовой карты: контуров батиметрии, сеток, заголовков и подзаголовков.

### 3.3.5. Моделирование геоида

Модель геоида (Рис. 35) представляет собой сложную аппроксимацию поверхности Земли, рассчитанную по определенной математической функции, которая зависит от различных геофизических явлений, таких как приливы, послеледниковое поднятие суши, изменения уровня моря, полярный дрейф и других параметров. Геоид представляет собой математическую форму поверхности океана на Земле с единственным влиянием гравитации и вращении при отсутствии других влияний (например, ветров и приливов). Смоделированный геоид представляет собой сглаженную, но неровную поверхность с визуализированной формой в результате неравномерного распределения массы на поверхность Земли. Модель геоида была проанализирована для определения геофизических свойств области исследования.

<figure><img src="image_37.png" /><figcaption>Рис. 35.</figcaption></figure>

Последовательность модулей GMT (gmtset, grd2cpt, grdimage, pscoast, grdcontour, psbasemap, psscale, psimage, logo, pstext, psconvert) использовалась для отображения модели геоида для построения контуров суши и акваторий, геоида и батиметрии, сетевых сеток и основных картографических элементов, таких как заголовки, шкалы, аннотации. Каждый модуль GMT состоит из набора строк кода, которые, объединенные вместе как скрипт создают
и визуализируют карты. Моделирование геоида было выполнено с использованием следующего кода: gmt grdimage geoid.egm96.grd -I + a45 + nt1 -R120 / 134/20/33 - JD127 / 24/27/30 / 6i - Cgeoid.cpt -P -K> $ ps. Дополнительные картографические элементы добавлены на базовую карту модулями GMT: сетка, заголовок, береговая линия и модуль GMT pscoast.

Существуют различные существующие концепции гравитации и геоида, которые берут начало в различных численных приложениях и подходах к обработке перманентного земного прилива. Моделирование геоида и гравитации был построено с использованием последовательности нескольких модулей GMT (img2grd, grd2cpt, grdimage, pscoast, makecpt, grdcontour и psbasemap) на основе существующей методологии. В качестве исходных данных были использованы глобальные модели морской гравитации в открытом воздухе на основе CryoSat-2, Jason-1 от Института океанографии им. Скриппса: grav / grav_27.1.img и grav / curv_27.1.img доступные в репозитории topex.ucsd.edu.

Сетки геоидных данных, используемые для текущего исследования, основаны на на EGM96 и EGM-2008 с $n=m=360$ и системой отсчета WGS-84: geoid.egm96.grd. EGM96 имеет референцный эллипсоид, аналогичный WGS-84, но с более высоким пространственным разрешением и более точным геоидом. EGM-2008 основана на EGM96, но имеет лучшее пространственное разрешение (2.5 мин у EGM-2008 по сравнению с 15 минут у EGM96). Модель основана на полностью нормированных безразмерных коэффициентах сферических гармоник. Модель геопотенциала EGM96 представляет собой сферическую гармоническую модель гравитационного потенциала Земли, завершенную до степени и порядка 360 [Lemoine et al., 1998]. EGM96 содержит полностью нормализованные, безразмерные коэффициенты сферических гармоник и их стандартные отклонения для гравитационной модели от 2° до 360°. Эти коэффициенты согласуются со значениями масштабирования гравитационных моделей. Данные основаны на данных о поверхностной гравитации, охватывающих различные регионы земного шара, включая южное полушарие.

### 3.3.6. Моделирование аномалии поля силы тяжести в редукции свободного воздуха

Моделирование гравиметрии (Рис. 36) и геоида (Рис. 37) широко используется в геофизических исследованиях, геологическом прогнозировании, управление и мониторинге геологическими ресурсами. В данной работе моделирование выполнено скриптом GMT используя модуль GMT 'grdimage' и модуль 'img2grd' для преобразования данных.
<figure><img src="image_38.png" /><figcaption>ETOP01: detrened and extended</figcaption></figure>

<figure><img src="image_39.png" /><figcaption>Satellite derived vertical gravity gradient</figcaption></figure>

<figure><img src="image_40.png" /><figcaption>Free-air gravity anomaly</figcaption></figure>

<figure><img src="image_41.png" /><figcaption>ETOP01 bathymetry</figcaption></figure>

<figure><img src="image_42.png" /><figcaption>Geoid model EGM96</figcaption></figure>

<figure><img src="image_43.png" /></figure>

<figure><img src="image_44.png" /></figure>

2019 Oct 25 17:23:46

<figure><img src="image_45.png" /></figure>

<figure><img src="image_46.png" /><figcaption>Рис. 36.</figcaption></figure>

Сочетание модулей GMT и картографических функций позволяет правильно визуализировать тематические карты инструментами GMT. Основные элементы GMT при
моделировании аномалии поля силы тяжести в редукции свободного воздуха включают в себя выбор проекций карты, шрифтов, макет карты, добавление координатной сетки, нанесение элементов на карту. Гравиметрические данные, показывающие аномалии силы тяжести в редукции свободного воздуха, охватывающие исследуемую территорию 20 желобов, включают наземные и морские районы. Данные была взяты из датасетов на основе растровой сетки с 1-минутным пространственным разрешением, полученные со спутников CryoSat-2 и Jason-1 и подробно описанные [342]. Данные о гравитации представляют информацию об особенностях геолого-геофизических условий глубоководных желобов в виде аномалий силы тяжести в открытом воздухе и отражают вариации подповерхностной плотности. Карта гравитации была построена с использованием следующего кода GMT (здесь: желоб Рюкю): gmt grdimage gravRT.grd -I+a45+nt1 -R105/123/8/24 -JY114/12/6.5i -CgravRT.cpt -P -K > $ps.

<figure><img src="image_47.png" /><figcaption>Рис. 37.</figcaption></figure>

Здесь функция -R показывает выбранную область, JY114/12/6.5i и обозначает цилиндрическую проекцию Галла-Петербурга, а также общие размеры карты 6,5 дюймов; -I + a45 + nt1, параметры освещения и палитру, указанную в атрибуте -CgravRT.cpt. Выбранная цветовая палитра (gravRT.cpt) показывает переход от более низких значений силы тяжести (менее 20 мГал) к более высоким значениям (>90 мГал). Гравитационное моделирование было выполнено с использованием скрипта GMT. Гравиметрические и батиметрические данные были изучены для получения визуализации и лучшего понимания морфологической структуры морского дна
20 желобов Тихого океана. Гравитационная сетка EGM96 и EGM-2008 визуализирована на основе данных спутниковой альтиметрии [342].

### 3.3.7. 3D моделирование рельефа

Трехмерная сетка для визуализации и отображения топографических и батиметрических форм рельефа и образцов области желобов, путем разделения входной сеточной модели на более мелкие формы, сформированные после дискретизации геометрической модели местности. Целью построения 3D-рельефа (Рис. 38) было создание наложение, выделяющее морфологическую поверхность каждого желоба, визуализирующую крутизну континентального клона. Таким образом, в отличие от батиметрического

картографирования где данные были взяты из GEBCO, ETOPO1, использовалась сетка с более низким разрешением (ЕТОРО5). Это было сделано, чтобы избежать мелкомасштабных неоднородностей, возможно в случае данных с высоким разрешением, которые имеют тенденцию перегружать производные топографические атрибуты, делающие наложение 3D-сетки визуально сложным. Поэтому использование ETOPO5 позволило более плавно визуализировать полигоны трехмерной сетки путем удаления ненужных деталей при трехмерном построении.

3D моделирование состоит из следующих этапов: данные были изначально извлечены из сетки ETOPO5, используя следующий код (здесь: фрагмент для Вануату): gmt grdcut earth_relief_05m.grd -R160 / 170 / -25 / -10 -Gvv3d_relief.nc [306]. ETOPO5 был выбран для построения 3D-графика с целью уменьшения размера сетки и, следовательно, экономии места в памяти компьютера. Следующим этапом 3D-моделирования является расчет регулярной

<figure><img src="image_48.png" /><figcaption>Рис. 38.</figcaption></figure>
трехмерной сетки с использованием параметров модуля GMT 'grdview'. Размер сетки при этом был выбран таким образом, чтобы каждая точка оси желоба находилась в границах сетки. Например, координаты для желоба Витязь были выбраны следующими: 163°-173°-15°-0°, а для Вануату: 160°-170°-25°-10°. Параметры визуализации 3D-моделей можно резюмировать следующим образом. Размер сетки был повернут в азимутальном направлении 160/45° с сеткой от 160° до 173° для обеих сеток в широтном направлении от -25° до 0° и в вертикальном направлении от -9000 км до глубины 1000 км. По аргументу 'Z' сетка было увеличена (растянута вертикально) на 4 см как расстояние между 3D и 2D базовой картой, для лучшей интерпретации. 2D-сетка была разделена на простые многоугольники (mesh) с изогнутыми контурными линиями и цветовой палитрой. Затем на 3D-карту был наложен 2D-геоид.

Контур фонового геоида в 2D формате был построен с использованием модуля GMT 'grdcontour'. Данные поля геоида на 2D-карте были интерпретированы следующим кодом (здесь: Вануату): gmtdrdcontourearth_relie f_01m: grd JM6: 0c R160 = 170 =25 =10 p160 = 45 C500 Gd6c Wthinnest; dimgray Y5:5c P K> $ ps. Для визуального отображения геоморфологических форм поверхностей, аргумент '-Qsm' был выбран, чтобы указать 's' для графика поверхности, и 'm', чтобы линии сетки рисовались поверх поверхности. Для вертикальных компонент была выбрана опция '-N-9000+glightgray' для отображения плоскости на уровне -9000 м. Контурные линии даны с аннотациями через каждые пять (-C1 -A5). Поворот трехмерной сетки был выбран на определенный угол, наиболее соответствующий визуализации желобов, после нескольких проб под разными углами, в зависимости от наклонного вращения и глубины. Отступ был зафиксирован на уровне -7500 м. С помощью модификатора «+g» был выделен фронтальный фасад между трехмерной плоскостью и плоскостью данных. Аргумент - Wf0.1p, был использован для установки параметров отрисовки контура.

После сравнения данных и выбора оптимального разрешения азимут вращения был установлен как -p165/30° с расстоянием отступа от контура геоида на 4,5 см. Использую данную технологию в результате совмещения нескольких модулей GMT были построены и визуализированы трехмерные сеточные модели 20 желобов. Они показывают трехмерную модель, повернутую на 165/45° и перекрывающую контурную карту геоида. Было использовано несколько модулей GMT, например, модуль 'pscoast', используемый для картографирования береговых линий и contour, модуль 'psscale' использовался для отображения легенды, модуль 'pstext' был использован для добавления текстовых пояснений на карту.
Картографическая процедура включает добавление элементов на карту: нанесение отметок, выбор линий для сеток, добавление розы ветров и легенды, выбор правильной проекции. Топографические данные были собраны с помощью ЕТОРО5, охватывающие батиметрию и прибрежную топографию, в районе каждого желоба. Моделирование было выполнено с использованием модуля GMT 'grdview' с последующим последовательность модулей GMT: grdcut, grd2cpt, grdcontour, pscoast, grdview, logo, psconvert. Дополнительно использовались некоторые утилиты UNIX (rm, echo).

### 3.3.8. Автоматическая оцифровка профилей поперечного сечения

Поперечное профилирование (построение разрезов) является распространенным методом, используемым в геонауках для получения серии образцов на выбранном отрезке в районе исследования и для анализа вариативности изучаемых элементов по треку. В данной работе представлены примеры систематизированного поперечного сечения глубоководных желобов с целью создания матрицы высот по 20 желобам (Рис. 39). Автоматический метод цифрового профилирования GMT обладает яркими преимуществами благодаря алгоритмам машинного обучения в картографическом процессе, тем самым сводя к минимуму рутинное цифрование, субъективность в процессах оцифровки и несомненно увеличивая быстроту векторизации батиметрических данных.

<figure><img src="image_49.png" /><figcaption>Рис. 39.</figcaption></figure>
Пример автоматизации в картографических работах представлен в [Schenke and Lemenkova, 2008]. GMT предлагает более продвинутое решение в автоматизации цифрования поперечных сечений глубоководных желобов с помощью оцифровки на основе машинного обучения, в результате чего получается серия продольно-поперечных профилей желобов. Были протестированы два метода визуализации профиля по аргументам GMT: медиана '-Sm' и среднее '-Sa'. Из этих двух медиана была выбрана как наилучшая, представляющая эмпирический характер формы желоба, поскольку визуальное представление желоба находится в пределах актуального отражения подводной геоморфологии. Геоморфологическое моделирование заключалось в построении наборов ортогональных профилей разрезов перпендикулярно основной оси 20 желобов, а затем их параметры сравнивались для каждого.

Построение профилей поперечного сечения вдоль выбранных сегментов является общепринятой методикой геологических исследований. Примеры построения профилей геологического разреза и анализа данных можно увидеть в существующих работах [319]. В этом исследовании ортогональные поперечные сечения батиметрических профилей были построены автоматически с использованием представленного скрипта GMT по желобом. Поскольку объем представленной работы был достаточно большим (20 желобов Тихого океана) и включал большой массив данных (big data), автоматизация процесса была ключевым моментом в картографической методологии, что объясняет принятое решение выбора GMT. Для анализа геоморфологии желобов GMT был применен в этой диссертации. В этом методе наблюдаемые высоты Z вдоль поперечных разрезов считаются в таблицу с использованием модуля GMT 'grdtrack' вдоль выбранного сегмента. Записанные батиметрические измерения считаются во входную таблицу, по которой построен график форм профилей.

Технические характеристики профилирования следующие. Профили имеют длину 400 км, то есть от -200 до +200 км от оси желоба с шагом 20 км, отбором проб через каждые 2 км для обеспечения равномерности отбора проб желобов. Значения глубин были рассчитаны по каждому профилю, после чего были моделированы их средние и медианные значения. Средние значения отличается сглаживанием сплайнов как математическая функция, которая в меньшей степени отражает географические особенности явления объектов. Следует отметить, что неопределенности фактической морфологии варьируются по отношению к теоретической интерполяции фактической геоморфологии, что представлено на графиках.

Комбинация нескольких модулей GMT использовалась для картографирования геоморфологических профилей. Суммирование профилей производилось с использованием
модуля GMT grdtrack по среднему статистическому значению, используя код GMT, основанный на растровых данных в формате NetCDF. Второстепенные модули GMT, используемые для построения картографических элементов, включают 'psxy', 'gmtlogo', 'psconvert', а также Unix утилиту 'echo'. Например, в случае Филиппинской впадины целевая область включала о. Минданао, 2-й по величине остров на Филиппинах, расположенный в южной части архипелага. Площадь исследования здесь составляет 126,62°E 10,7°N 127,27°E 8,0°N. AOI для МТ расположенного в юго-западной части полумесяца и ограниченного с востока островом Гуам и с юга — желобом Яп, ограниченного квадратом 141.2°E 11.0°E 143.8°E 11.65°N, включая также бассейн Челленджер.

Утилита 'cat' Unix 'cat' использовалась для построения координат линии разрезы с начальной и конечной точками, построенных с использованием модуля 'psxy'. Сегмент желоба, координаты и глубины были сохранены, профили записаны в таблицу, а на следующем этапе было выполнено моделирование. Аннотации были добавлены с помощью утилиты Unix 'echo'. Преимущество GMT для автоматизированной оцифровки профилей заключается в повышении точности и скорости построения и моделирования геоморфологических особенностей структуры желоба. Для Центральноамериканского желоба профили поперечного сечения были сняты через ключевые точки морского дна по разрезу с координатами 268,4° з.д. 13,0° с.ш. 271,9° з.д. 11,6° с.ш., чтобы показать разнообразие углов крутизны.

### 3.3.9. Визуализация гистограмм

Статистическое моделирование данных в геологии (Рис. 40) является важным инструментом для анализа данных и широко используется в геопространственных прикладных исследованиях и описано в предыдущих работах: [315].

<figure><img src="image_50.png" /><figcaption>Histograms of the bathymetry, Manila Trench: northern (A) and southern (B) parts</figcaption></figure>

<figure><img src="image_51.png" /></figure>

Правильная интерпретация данных всегда включает тестирование нескольких алгоритмов, выбор подходящих подходов и статистических пакетов. GMT представляет возможность применения методов гистограмм, показывающих распределение данных
(глубин) вдоль профилей. В отличие от традиционного статистического анализа данных с
использованием для этой цели стандартных инструментов, таких как R и Python
MATLAB/Octave, SPSS [273], IBM Statistics Gretl [274], это исследование продемонстрировало
возможность ведения статистики непосредственно из GMT с использованием встроенных
статистических модулей.

Построение гистограмм и диаграмм было выполнено с использованием кода GMT с
помощью 'pshistogram' и 'psrose'. Он показывает гистограммы и диаграммы роз для
сравнительного анализа распределения глубин в южной и северной части ККЖ. Роза диаграмма
показывает частоту распределения ориентации склонов (С-Ю-3-В). После моделирования
оцифрованных профилей поперечных сечений было проведено сравнение данных по сегментам
желоба, либо сравнение двух соседних желобов. Алгоритм построения гистограммам
использовал последовательность модулей GMT: gmtset, psrose, pshistogram, pslegend, logo и
psconvert. Построение гистограммы продемонстрировало частоту распределения данных по
батиметрическим переменным.

### 3.3.10. Моделирование статистических трендов градиента профилей

Различные подходы к моделированию трендов представлены для визуализации
использования математических алгоритмов, встроенных в GMT (Рис. 41).
<figure><img src="image_52.png" /><figcaption>Рис. 41.</figcaption></figure>

Кривые трендов были смоделированы с помощью модуля `trend1d` следующим кодом: `gmt trend1d -Fxm stackRTn.txt -Np1> model.txt`. С использованием сгенерированной таблицы была проведена статистическая обработка данных: моделирование регрессии тренда для поперечных профилей. Последовательность кодов была применена к модели математической аппроксимации трендов градиента откосов профилей по 20 желобам. Например, основная линия LS, была построена с использованием объединения утилит GMT и Unix. Были использованы четыре типа математических моделей для анализа кривизны профилей и регрессионного анализа в GMT последующем формулам регрессионного анализа:

$$ \bullet \quad m2t = a + b t \quad (3.3) $$

$$ \bullet \quad m3t = a + b t + c t^2 \quad (3.4) $$

$$ \bullet \quad m5t = a + b t + c t^2 + d \cos2p t + e \sin2 p t $$

$$ \bullet \quad 3.3.12: e(t) = y(t) \quad m5t $$
Пример полученного графика трендовых регрессионных моделей для 20 желобов представлен на соответствующих графиках. Скрипты GMT, используемые для картографической визуализации и моделирования статистических трендов, основаны на кодах с использованием модуля `trend1d`.

### 3.3.11. Построение поверхностей

Данные включали ASCII гравитации и топографии в виде таблицы `xyz` (координаты и глубины) из доступных источников USGS. Диапазон данных был установлен на квадрат со следующими координатами (здесь для ЦЖ, с системой 0–360; вращение 0–90): долгота 263°/278°; широта 7°/17°. Согласно проверке гравиметрических данных (`gmt info grav_MAT.xyz`), диапазон данных выглядит следующим образом: общее количество баллов = 554115; минимальное значение -157,1 мГал в точке с координатами 263,0083° 7,0076°; максимальное значение 452,4 мГал в координатах 278,0083°W/17,0032°N. Палитра была скорректирована в соответствии с диапазоном данных: `gmt makecpt -Ccyclic.cpt -V -T- 160/455> surface.cpt`, где -T-160/455 показывает минимальные/максимальные данные.

Перед моделированием поверхности данные были интерполированы для поправки исходных данных со средними значениями из исходной таблицы ASCII `xyzg` сгенерированным блоком с разрешением 1*1 минуту. После этого данные были обработаны командой `gmt surface grav_MAT_BM.xyz -R263/278/7/17 -T0.25 -I30s -GSurface_MAT.nc -Vv`, которая смоделировала поверхность из таблицы `xyz`. Как топографическое моделирование поверхности, так и картографирование гравитационной поверхности основаны на моделировании числовых данных ASCII в формате `xyz` в формате `NetCDF`.

Было добавлено градиентное освещение для усиления поверхности с азимутом 45° с использованием `gmt 'grdgradient' модуль штриховки с азимутальным градиентом 45°. Выделены морфологические формы рельефа. Вывод растрового изображения производился с помощью кода GMT `gmt grdimage Surface_MAT.nc -Csurface.cpt -R263/278/7/17 -JM6i -P -ISurface_MAT.int -Xc -K> ps'. Данные были отображены циклической цветовой палитрой (cyclic.cpt). Дополнительные картографические элементы (насечки, легенда, масштабная линейка, грид сетки, роза ветров и т. д.) были добавлены модулями GMT. Карты были визуализированы из батиметрии и силы тяжести и интерполированы с разрешением 30 сек. Контуры силы тяжести (мГал) были получены с коэффициентом натяжения кривизны на 0,25. Окончательные данные были экспортированы в сетку `NetCDF` в виде сетки с пространственным разрешением в 30 секунд.
## 3.4 AWK

### 3.4.1 Преимущества AWK

AWK, предметно-ориентированный язык программирования, предназначенный для обработки семантики текстов и логического преобразования табличных данных, был использован в данной диссертации с целью преобразования таблиц. Язык программирования AWK был создан в Bell Labs в 1970-х годах. Доступная документация и информация на AWK широко использовалась в этом исследовании. Язык AWK подходит для сортировки многопольных записей в таблице благодаря специально разработанному синтаксису и встроенным алгоритмам обработки данных. Другие возможности AWK, которые использовались в настоящей работе, включают управление небольшими базами данных (20 желобов Тихого океана), создание отчетов на основе таблиц (батиметрия), проверку данных, создание индексов (профили), выполнение задач по подготовке документов, извлечение фрагментов данных для дальнейшей обработки, сортировку данных (возрастание глубин).

AWK также является скриптовым языком, управляющим данными, запускаемым с консольной строки. AWK – мощный инструмент для извлечения данных, интегрированный с командами операционной системы Unix. AWK состоит из набора кодов-действий, что можно использовать в работе с потоками табличных данных. AWK позволяет извлекать или преобразовывать текст, производить форматированные записи, что и использовалось в настоящей диссертации при обработке большого массива данных для сокращения и преобразования таблицы.

AWK использует строковый тип данных, обрабатывает ассоциативные массивы, индексированные ключевыми строками, и регулярные выражения. Исходя из вышеперечисленных свойств, AWK был выбран как мощный продвинутый инструмент для обработки таблиц, содержащих параметры топографии желобов.

Последовательное использование языка AWK было интегрировано с GMT для обработки геопространственных данных желобов Тихого океана и анализа с тематическим исследованием. Например, в рамках изучения Курило-Камчатского желоба практическая техническая цель была проанализировать и сравнить батиметрию в южной и северной частях Курило-Камчатского желоба с использованием оцифрованных профилей поперечного сечения [259]. Начальное отображение и геопространственный анализ был выполнен в GMT. GMT использовался для картографирования на основе ETOPO1 и автоматически оцифрованных профилей, перпендикулярно пересекающих желоб.
Обработанные геоданные были получены в численной форме в виде сложной многорядной таблицы для каждого сегмента желоба. Эти таблицы были созданы в GMT в его собственном формате и не могли быть обработаны напрямую в MATLAB/Octave. Поэтому таблицы были вначале экспортированы в AWK для автоматического форматирования (reshaping). Далее затем таблица была ре-структурирована, отсортирована и изменена скриптом AWK. Геометрическая модель каждого профиля выглядит следующим образом (Таблица 6): впадина желоба соответствует нулевому значения сегмента, то есть началу графика. Левая и правая части сегментов растягиваются до 200 и -200 м, соответственно, как показано на оси Х [259]. Направление каждого профиля - от СЗ до ЮВ, что идет от Охотского моря и Большой Курильской гряды и выходит в Тихий океан.

Концептуальная идея использования AWK заключается в цепочке алгоритмов обработки данных по GMT, преобразованной в AWK и в дальнейшем моделировании в Octave/MATLAB. Технический эксперимент по использованию AWK представлен для анализа морфологической вариативности ККЖ, расположенного в северо-западной части Тихого океана на основе анализа его профилей поперечного сечения. Географическая цель была визуализировать разницу в северной и южной частях желоба, разделенных проливом Буссоль. Для этого профили были автоматически оцифрованы по GMT. Таблица, созданная непосредственно GMT, не читалась в Octave, поэтому было применено преобразованы формы таблицы в AWK, где таблицы были форматированы. Дальнейшая обработка и построение таблиц производилось в Octave. В результате, использование AWK позволило изменить форму таблицы для региональных морфологических вариаций желоба в его южной и северной частях.

Последовательность экспериментальной обработки данных с помощью трех разных инструментов оказалась эффективным подходом, поскольку они использовались последовательно для каждого этапа анализа данных, со своей функциональностью: GMT - для картографии, анализа геопространственных данных и генерации серии профилей, AWK - для преобразования сложных таблиц, Octave, Python и R - для статистического анализа и построения графиков выбранных профилей.

### 3.4.2 Обработка данных

Батиметрическое картографирование (Рис. 42), моделирование, геопространственный анализ и построение профилей было осуществлено модулями GMT, используя скрипты.
Comparison of the topographic data resolution: selected southern fragment of the Japan Trench

<figure><img src="image_53.png" /><figcaption>Рис. 42.</figcaption></figure>

Карты были визуализированы с использованием растра ЕТОРО1. Профили были оцифрованы автоматически с использованием скрипта GMT. Увеличенный вид профилей показывает результаты моделирования, где нумерация начинается в направлении от юга до севера для обоих сегментов. Результаты включают сложенные профили со среднем значением (выделено красной линией на графике) и полосы погрешностей. Профили содержат координаты и глубины в каждой точке по профилю (точки через каждые 2 км). Построено 62 профиля для
северной части ККЖ и 52 профиля для южной. Эти данные хранились в виде двух таблиц в формате GMT, с фрагментом одной из них – в Таблице 5.

<table><caption>Таблица 6 – Фрагмент таблицы, полученной по результатам автоматизированного цифрования поперечного профиля № 1 ККЖ модулем „grdtrack1“ в GMT</caption><thead><tr><td>No</td><td>Координаты, в.д.°</td><td>Координаты, с.ш.°</td><td>Положение на профиле, м</td><td>Азимут,°</td><td>Глубина, м</td></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td>149.353224965</td><td>41.5059926426</td><td>-200.065204481</td><td>326.61376193</td><td>-5388.91250029</td></tr><tr><td>2</td><td>149.34000552</td><td>41.5210101811</td><td>-198.064782729</td><td>326.61376193</td><td>-5386.2095364</td></tr><tr><td>3</td><td>149.326779938</td><td>41.5360262051</td><td>-196.064356317</td><td>326.605000128</td><td>-5378.97817425</td></tr><tr><td>4</td><td>149.313548214</td><td>41.5510407131</td><td>-194.063925248</td><td>326.596231663</td><td>-5363.02735362</td></tr><tr><td>5</td><td>149.300310343</td><td>41.5660537036</td><td>-192.063489519</td><td>326.587456531</td><td>-5336.36810313</td></tr><tr><td>6</td><td>149.287066319</td><td>41.5810651752</td><td>-190.063049132</td><td>326.578674725</td><td>-5300.09852962</td></tr><tr><td>7</td><td>149.273816136</td><td>41.5960751262</td><td>-188.062604087</td><td>326.569886241</td><td>-5249.45260443</td></tr><tr><td>8</td><td>149.260559789</td><td>41.6110835552</td><td>-186.062154384</td><td>326.561091074</td><td>-5188.08489127</td></tr><tr><td>9</td><td>149.247297273</td><td>41.6260904606</td><td>-184.061700023</td><td>326.552289219</td><td>-5116.35098797</td></tr><tr><td>10</td><td>149.234028582</td><td>41.6410958411</td><td>-182.061241004</td><td>326.54348067</td><td>-5051.39489267</td></tr><tr><td>11</td><td>149.22075371</td><td>41.6560996949</td><td>-180.060777327</td><td>326.534665422</td><td>-5070.64221477</td></tr><tr><td>12</td><td>149.207472652</td><td>41.6711020207</td><td>-178.060308993</td><td>326.525843469</td><td>-5345.61405245</td></tr><tr><td>13</td><td>149.194185402</td><td>41.6861028169</td><td>-176.059836002</td><td>326.517014808</td><td>-5504.76112339</td></tr></tbody></table>

Вариативность морфологии желобов проанализирована на основе анализа геологических условий, воздействующих на их морфологию, используя имеющуюся литературу по геологии. Включены методы визуализации геопространственных данных по следующим шагам: выбор картографических проекций, выбор шрифтов и картографического оформления, галочки, масштабная линейка, легенда, аннотации, цветовые палитры и т.д. Поскольку таблицы, созданные GMT автоматически в процессе оцифровки (Таблица 6), были не совместимы с Octave и не могли быть использованы для построения графиков, на втором этапе было выполнено изменение формы таблиц в AWK (Таблица 7).

### 3.4.3 Форматирование таблиц

Второй шаг заключался в форматировании таблиц, автоматически созданных GMT на предыдущем шаге. Эти таблицы были изменены с использованием программирования AWK,
представленного в Приложении. С помощью алгоритма логических запросов в скрипте AWK, из исходных таблиц были выбраны лишь необходимые столбцы и строки. В результате, две таблицы были преобразованы в новые, как показано в Таблице 7 (фрагмент), где каждый столбец содержал значения глубины по профилям, которые теперь могли быть обработаны в Octave. На вкладке показан пример новой таблицы с формой, измененной в AWK. Таблица содержит данные о расположении и глубинах (м) для первых 15 строк. Часть исследования AWK следовала GMT, направленному на обработку таблиц. Таблица .csv была запущена непосредственно как файл, за которым следует набор временных файлов (tempfiles), созданных для хранения выбранных столбцов из исходных таблиц как часть конвейера из нескольких скриптов. Скрипт AWK использовался для изменения формы исходной таблицы, полученной непосредственно из GMT в результате автоматически оцифрованных профилей.

<table><caption>Таблица 7 – Фрагмент таблицы, форматированной с применением AWK: расположение и глубины (м) для первых 10 профилей ККЖ (в порядке нумерации по профилям П-1... до П-10)</caption><thead><tr><th>М*</th><th>П-1</th><th>П-2</th><th>П-3</th><th>П-4</th><th>П-5</th><th>П-6</th><th>П-7</th><th>П-8</th><th>П-9</th><th>П-10</th></tr></thead><tbody><tr><td>-200,07</td><td>-5388,91</td><td>-5066,99</td><td>-5096,23</td><td>-5007,00</td><td>-5095,57</td><td>-5089,61</td><td>-5111,86</td><td>-5105,17</td><td>-5230,93</td><td>-5387,38</td></tr><tr><td>-198,06</td><td>-5386,21</td><td>-5056,08</td><td>-5087,92</td><td>-4990,77</td><td>-5111,10</td><td>-5113,80</td><td>-5126,26</td><td>-5116,11</td><td>-5242,93</td><td>-5395,11</td></tr><tr><td>-196,06</td><td>-5378,98</td><td>-5056,92</td><td>-5076,23</td><td>-4991,77</td><td>-5127,27</td><td>-5143,67</td><td>-5136,49</td><td>-5127,79</td><td>-5263,13</td><td>-5400,87</td></tr><tr><td>-194,06</td><td>-5363,03</td><td>-5068,51</td><td>-5063,31</td><td>-4998,02</td><td>-5125,00</td><td>-5174,22</td><td>-5137,67</td><td>-5145,92</td><td>-5286,53</td><td>-5405,93</td></tr><tr><td>-192,06</td><td>-5336,37</td><td>-5084,85</td><td>-5052,82</td><td>-5000,48</td><td>-5102,27</td><td>-5197,73</td><td>-5131,90</td><td>-5174,00</td><td>-5300,04</td><td>-5412,8</td></tr><tr><td>-190,06</td><td>-5300,10</td><td>-5099,18</td><td>-5047,83</td><td>-5001,55</td><td>-5077,16</td><td>-5207,11</td><td>-5117,67</td><td>-5204,43</td><td>-5304,92</td><td>-5417,57</td></tr><tr><td>-188,06</td><td>-5249,45</td><td>-5109,15</td><td>-5047,52</td><td>-5005,99</td><td>-5057,1</td><td>-5203,18</td><td>-5092,88</td><td>-5222,58</td><td>-5303,37</td><td>-5410,98</td></tr><tr><td>-186,06</td><td>-5188,08</td><td>-5114,52</td><td>-5049,58</td><td>-5008,41</td><td>-5041,25</td><td>-5189,31</td><td>-5067,21</td><td>-5232,12</td><td>-5295,12</td><td>-5394,34</td></tr><tr><td>-184,06</td><td>-5116,35</td><td>-5117,15</td><td>-5039,51</td><td>-5017,05</td><td>-5031,61</td><td>-5169,68</td><td>-5049,59</td><td>-5232,31</td><td>-5281,90</td><td>-5380,40</td></tr><tr><td>-182,06</td><td>-5051,39</td><td>-5123,59</td><td>-5024,97</td><td>-5029,04</td><td>-5029,31</td><td>-5146,61</td><td>-5043,71</td><td>-5220,18</td><td>-5265,19</td><td>-5367,00</td></tr><tr><td>-180,06</td><td>-5070,64</td><td>-5133,68</td><td>-5020,50</td><td>-5038,68</td><td>-5034,43</td><td>-5125,47</td><td>-5044,13</td><td>-5190,62</td><td>-5245,44</td><td>-5364,20</td></tr><tr><td>-178,06</td><td>-5345,61</td><td>-5147,98</td><td>-5028,46</td><td>-5045,35</td><td>-5040,97</td><td>-5109,78</td><td>-5043,65</td><td>-5147,64</td><td>-5224,38</td><td>-5350,02</td></tr><tr><td>-176,06</td><td>-5504,76</td><td>-5156,31</td><td>-5042,72</td><td>-5048,10</td><td>-5047,01</td><td>-5102,00</td><td>-5033,99</td><td>-5108,91</td><td>-5201,76</td><td>-5320,17</td></tr><tr><td>-174,06</td><td>-5511,42</td><td>-5150,97</td><td>-5057,82</td><td>-5048,89</td><td>-5051,76</td><td>-5108,89</td><td>-5018,05</td><td>-5082,59</td><td>-5179,36</td><td>-5282,81</td></tr><tr><td>-172,06</td><td>-5475,67</td><td>-5137,74</td><td>-5073,48</td><td>-5057,95</td><td>-5052,26</td><td>-5132,15</td><td>-4991,71</td><td>-5070,96</td><td>-5155,37</td><td>-5246,77</td></tr></tbody></table>

М* – Местоположение на профиле
Затем эта таблица (Таблица 6) была преобразована скриптом AWK во вторую таблицу (Таблица 7), которая теперь имеет вид структуры с колонками, содержащими только необходимые данные: глубины (м) и длину профиля (от -200 до 200 м). Основной задачей переделки было отобрать необходимые данные из первоначальной большой таблицы, содержащей 12726 строк и 5 столбцов. Поэтому во время этой процедуры ненужные строки были удалены автоматически, и выбраны только необходимые столбцы. Шаги алгоритма AWK были выполнены последовательно как описано ниже пошагово. Изначально рабочий каталог был настроен для хранения всех файлов (временных и основных) в папке (cd/Users/pauline/Documents/Octave), которая затем контролировалась проверкой pwd. Входной файл (table2.csv) был считан в среду AWK в единицах (записях), обработанных встроенным синтаксисом правила AWK по одной записи в каждой строке. Каждая запись автоматически разбивалась на части, то есть поля таблицы, делающие более удобной для AWK работу с частями таблицы. Алгоритм работы с AWK:

1. На первом этапе была создана серия временных файлов, в которых были сохранены все предварительные результаты с помощью утилиты Unix: `mktemp`. Несколько видов задач повторялись неоднократно при работе с файлом таблицы, полученным из GMT: извлечение столбцов из исходного файла по одному, а затем сохраняя их как отдельные файлы. Поэтому некоторые строки были извлечены из таблицы, а остальные были отброшен на данном этапе.

2. Первоначальные таблицы GMT для двух участков профилей содержали 62 и 52 профиля для северного и южного сегментов желоба, соответственно. Поэтому, на этом шаге были выбраны только два необходимых столбца путем использования предопределенной переменной AWK FS (разделитель полей) в качестве пробела. Это означает, что как на входе, так и на выходе data (разделитель выходных полей как OFS) элементы были разделены одиночными пробелами.

3. Теперь был выбран только профиль №1 и сохранен как отдельная таблица с Х и Y (расположение и глубины).

4. Из исходной таблицы взят только столбец Y (поле №5). В этом столбце указаны глубины для всех профилей, например, для северного участка это 12726 рядов.

5. Профиль I был выбран последовательно из столбца Y. Это делается с помощью раздела файла между двумя регулярными выражениями (regex). Шаблоны в awk управляют
выполнением правил, когда шаблон совпадает с текущей входной записью. Эти таблицы теперь содержат информацию для глубин во всех точках профиля №7. Затем та же процедура была повторена для всех других профилей. Регулярное выражение, которое соответствует тексту таблицы ('/ -L0-07 /, / - L0-08 /'), помещается между косыми чертами, например, /регулярное выражение/. Следовательно, этот образец повторился для северного сегмента для профилей i номера: 1, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56, 62. Выходные данные хранятся в виде таблиц.

6. Далее в таблицу был добавлен единственный столбец У профиля i. Результат был сохранен. Внесение этих изменений в таблицу было выполнено с использованием шаблонов (см. скрипт AWK), но оставив остальную часть файла таблицы. Та же процедура была повторена для южного сегмента. Используя то же регулярное выражение, что и шаблон.

7. Теперь заголовок и конец таблицы были удалены из выходной таблицы с помощью выражения AWK, которое выводит только строки, которые не соответствуют регулярному выражению.

8. Вспомогательные файлы удалил rm.

9. Для исходной таблицы подсчитано количество строк. В этом случае исходная таблица состояла из 12726 строк.

10. Наконец, было подсчитано количество строк в выходной таблице. В этом случае за финальным столом было только 201 строка (против 12726 ранее).

Как можно заметить, представленный скрипт AWK состоит из выражений, которые являются основными строительными блоками шаблонов и логических действий по обработке полей в таблице в AWK. Выражение, выполняемое на каждом этапе скрипта, оценивается как значение, которое был выполнено и последовательно передано следующему выражению на следующем шаге скрипта (цепочка последовательности действий). Для временных файлов, ряд выражений присваивает новое значение табличным переменным с помощью оператора присваивания. Выражения AWK, используемые в скрипте, служили шаблоном для выбранных профилей по всей длине желоба. Такая автоматизация обеспечивает воспроизводимость этапов обработки таблиц для всех 20 желобов Тихого океана.

Форма итоговых выходных таблиц в результате была изменена, то есть столбцы стали строками. Азимут и абсолютные координаты были удалены из таблицы. В результате выходная таблица содержала 201 строку и 11 столбцов, и первоначальная длинная таблица была реформатирована. Новая структура таблицы следующая: столбец №1 содержит поперечный разрез протяженностью 400 км (-200: 200 км). В столбцах №2-11 указаны глубины профилей
поперечного сечения. Дополнительно использовались программы и утилиты Unix: mktemp для создания серии временных файлов и rm для предварительного удаления временных файлов. Итоговая таблица была обработана в языке Octave для визуализации поперечных профилей.

## 3.5 Октава / MATLAB

### 3.5.1 Преимущества Octave

GNU Octave - это интерактивный язык высокого уровня с открытым исходным кодом, предназначенный для численных вычислений и разработанный Дж. Б. Роулингс и Дж. Г. Экердт. Он совместим с коммерческим Matlab и фактически является его открытым (open source) аналогом. Octave подходит для решения множества научных задач: линейные и нелинейные уравнения, численная линейная алгебра, статистический анализ, численные эксперименты. Как упомянуто выше, существенное известное преимущество Octave - его совместимость с Matlab. Несмотря на то, что есть некоторые незначительные различия в их синтаксисе, Octave GNU известен как бесплатный аналог коммерческого лицензионного Matlab с открытым исходным кодом, который широко используется в обеих академических кругах и промышленности тысячами исследователей и инженеров по всему миру.

<figure><img src="image_54.png" /><figcaption>Рис. 43.</figcaption></figure>

Следовательно, скрипты Octave могут быть также использованы в среде Matlab с использованием синтаксиса и возможностей Matlab. Технически, как и Matlab, GNU Octave
имеет различные встроенные функции, работает с массивами данных, векторы, строки, логические значения, скаляры и матрицы, позволяет строить высококачественную графику, выполняет математические вычисления, работает с переменными и различными типами данных, как показано далее в этой диссертации при использовании Octave. Октава использовалась в этой работе для построения нескольких геоморфологических профилей после обработки таблиц в AWK.

Экспериментальная новизна использования Octave (Рис. 43) – интеграция этого статистического инструмента с пространственным изображением геоморфологических профилей желобов через AWK. Объединенные вместе для анализа геопространственных данных, эти инструменты позволили провести моделирование морфологии желобов на примере ККЖ. Поэтому основная цель данного подраздела представить разработанную техническую методологию для пакетной обработки пространственных данных с помощью цепочки пошагового рабочего процесса GMT-AWK-Octave. Этот технический алгоритм задач был использован для визуализации и анализа морфологической структуры желоба. Обычно аналогичные исследования ведутся в ГИС, но с применением скриптовых инструментов обработка данных существенно облегчается и оптимизируется за счет автоматизации. Профили разрезов, оцифрованные автоматически в Octave, отличаются точностью и быстротой построений по сравнению с ручным отрисовкой использованием ГИС (например, ArcGIS, MapInfo или QGIS).

### 3.5.2 Обработка данных

Поскольку общее количество профилей ККЖ превысило 100 (62 и 52 для северного и южные сегменты желоба), визуализировались только избранные профили для тестирования алгоритма. Для этого реструктурированные таблицы были импортированы в Octave для визуализации и построения выбранных профилей, как далее подробнее описано в этом разделе. Наконец, была проанализирована геоморфология и сравнены два сегмента.

Построение графиков выбранных профилей с помощью GNU Octave было основано на коде, приведенном в Приложении. После того, как таблицы были преобразованы в нужный формат с помощью манипуляций в AWK, они были обработаны скриптом Octave, в результате чего были визуализированы два графика, показывающих северный и южный сегменты желоба. Скрипт Octave был использован для визуализации и построения графиков и морфологического анализа выбранных профилей.
Отрезки желоба были визуализированы на графиках, построенных на основе таблиц, преобразованных AWK на предыдущем шаге. Профили подбирались с учетом качественной и количественной оценка данных. Количественная сопоставимость заключается в повторяемости отбора проб интервалов: каждый 7-й профиль в сегменте N и каждый 5-й профиль в сегменте S до профиля 40 и профиль 52. Качественный отбор был основан на анализе батиметрических форм: аналогичные профили были удалены, чтобы избежать повторяемости и сравнивались только вариативные профили.

Визуализация выбранных графиков морфологии желоба была выполнена путем построения с использованием доступной технической документации Octave. Результаты показывают выбранные графики профилей, построенных на основе таблицы, преобразованной с помощью AWK и визуализированной в GNU Octave с использованием скрипта из m-файла, на примере N-сегмента (северный отрезок). Сегмент S (южный отрезок) был повторен с использованием того же шаблона скрипта в соответствующей таблице и необходимых дополнительных поправок (номера профилей, глубины для сегмента S).

### 3.5.3 Анализ данных

Использование Octave обеспечило возможность сравнительного анализа геоморфологии выбранных профилей, пересекающих ККЖ, на основе визуализации V-образной формы ККЖ, которую можно заметить в серии изображений поперечных профилей. Графики Octave визуализируют вариации глубин и форм рельефа дна желоба в его северной и южной частях. Южная часть желоба имеет более глубокие диапазоны глубин и более крутой уклон, что вызвано интенсивной сейсмичностью и повышенной вулканической активностью.

Серия ортогональных батиметрических профилей, ориентированных на юго-восток (рис.2), показывает постепенные изменения в геоморфологии ККЖ по островам от Большой Курильской цепи к северу от пролива Буссоль: Симушир, Кетой, Ушишир, Расшуа, Матуа, и далее до северо-восточной оконечности Охотского и Берингово морей. Последовательная обработка данных в цепочке GMT/AWK/Octave, автоматическая оцифровка ортогональных профилей и графическое построение на основе различных алгоритмов анализа данных были протестированы в качестве экспериментальной части этого исследования, направленного на визуализацию морфологической структуры вдоль южного и северного сегментов ККЖ.

Скорость миграции желобов в основном контролируется скоростью нижней континентальной тектонической плиты [246], которая, в свою очередь, зависит от тектонического возраста плиты и реологии [144]. Более подробное изучение тектонического
влияния выходит за рамки и размер этой диссертации, которая направлена на изучение морфологии желобов путем развития технической методики пакетной обработки геоданных по GMT, AWK и Octave в виде методологического рабочего процесса. Для дальнейших исследований предлагается сравнительный анализ субдукции и скорости тектонических плит в северной и южной частях желоба, что может быть выполнено как отдельная работа, основанная на наличии точных геофизических и сейсмических данных.

Сочетание различных инструментов анализа данных, таких как скрипты GMT, AWK и Octave, используется для сортировки и изменения формы данных, построения графиков и карт, позволяющих создавать геопространственный анализ выбранных конкретных районов Тихого океана. Успешное применение языков программирования и статистических инструментов для анализа геопространственных данных были продемонстрированы в различных статьях. Однако до сих пор было дано лишь несколько примеров специально для языка AWK и его приложения, поскольку AWK традиционно ограничивается IT-доменами. Текущая работа способствует восполнению пробела в необходимости использования такого эффективного языка как AWK в геологии и морской геоморфологии и отсутствие практических примеров и полных кодов, которые могут быть использованы как техническое руководство.

Понимание сложной взаимосвязи и пространственной изменчивости геологических и геофизических факторов, влияющих на морфологию ККЖ имеет решающее значение для анализа вариативности его геоморфологических структур. Различные факторы способствуют вариативности геоморфологии и форм желоба: субдукция Тихоокеанской плиты на прилегающую Охотскую плиту, сейсмичность и расположение землетрясений. Особые геофизические условия, геологические параметры и процессы седиментации, вызванные активным вулканизмом и сейсмичностью в регионе, относятся к числу решающих факторов, влияющих на геоморфологию желоба. Геологические условия Камчатского края в целом примечательны горными цепями на прилегающей суше, зарегистрированной активной сейсмичностью и магматизмом, крутыми уклонами склон гор Хоккайдо, о. Сахалин и п-ва Камчатка, а также частыми землетрясениями и размываемой литологией. Эти факторы способствуют процессам активной седиментации, которые в свою очередь влияют на геоморфологию желоба. Большое количество осадков поступают в Охотское море, откуда переходят в юго-восточном направлении от Хоккайдо на северо-запад от п-ва Камчатка до соседнего ККЖ.
## 3.6 Quantum ГИС

Часть диссертационного проекта была выполнена в QGIS версии 3.6.1 Noosa. Подводная геоморфология была изучена посредством пространственного и статистического анализа профилей поперечных сечений, оцифрованных в выбранных желобах (Марианский и Филиппинский). Обработка данных в QGIS включала различные аспекты обработки данных: поиск данных из веб-ресурсов, загрузка, структурирование и послойная визуализация данных на платформе QGIS, оцифровка и пространственная обработка с использованием ГИС плагинов, геопространственный анализ, сбор данных и экспорт в таблицы csv, передача наборов данных в библиотеки R и Python, статистическая обработка, моделирование и визуализация графических графиков.

Плагины QGIS разделяют несколько сложных задач на более мелкие и более управляемые компоненты: чтение координат, оцифровка поперечных профилей. Рабочий процесс оцифровки в QGIS был ручным. Фрагмент карты и координаты показаны на Рис. 44: карта оцифрованных профилей (слева) и координаты для выбранного профиля (№21), Таблица (справа): (1) фрагмент в географической системе координат EPSG 4326 WGS84. (2), справа: фрагмент в декартовой системе координат. Методология картографирования в QGIS по Марианскому желобу включала следующие шаги:

* Пространственные данные были собраны в виде тематических слоев и загружены в проект QGIS, включая их атрибуты и параметры системы координат: батиметрия, геология, топография, тектоника, отложения мощности, угол наклона, класс аспекта, магматические вулканические зоны, офиолиты и т. д.

* Проект QGIS был спроецирован в систему координат Меркатора (UTM), квадрат N-55.

* 25 батиметрических профилей поперечного сечения были нарисованы вручную через желоб с помощью «Add Line Feature / Панель инструментов оцифровки». Каждый профиль имеет длину 1000 км, расстояние между каждыми двумя – 100 км. Оцифрована геометрия профилей по желобам, атрибуты (названия профилей, координаты).

* Алгоритм был скопирован и повторно введен для следующих 24 профилей.

* Нумерация профилей идет последовательно с севера на юг от 1 до 25.

* Пересечения между линиями батиметрии были выполнены с помощью 'Vector / Analysis Tools / Lines Intersection'. Это привело к получению массива точек вдоль каждого профиля. Каждая точка имеет значение глубины и порядковый номер.
* Каждый профиль содержал 518 точек наблюдения, координаты XY, данные о глубине высот и тематических геологических данных (например, толщина слоя отложений), хранящиеся в таблице атрибутов. В общий набор данных составил 12590 точек.

* Плагин 'Lat Lon Tools', добавляющий согласованные проекции, был установлен для активации опции QGIS путем добавления значений XY в электронную таблицу.

* Координаты (широты и долготы) были добавлены в таблицу атрибутов каждой линии пересечения с помощью плагина Lat Lon Tools. Этот плагин был выбран в качестве вспомогательного инструмента оцифровки точек для получения датасета по батиметрии и координат точек. Таблицы атрибутов содержат данные в различных сегментах.

* Координаты были добавлены в таблицы атрибутов каждого соответствующего профиля с помощью функции плагина Lat Lon Tools / Conversion / Point layer to fields. Координаты (широта и долгота) начального слоя 25 (Y, X) были добавлены и скопированы в текстовые поля в новых слоях.

* Топография 25 профилей поперечного сечения была построена с помощью ProfileFromPoints, плагин QGIS. Данные топографии были нанесены по средней линии профилей поперечного сечения по отметке Z (глубина). Полученные профили показаны на Рис. 44.

* Информация об атрибутах была получена из каждого профиля и сохранена в таблице, содержащей координаты, глубину и геологическую информацию.

* Таблицы были экспортированы из QGIS (Export / Save Features As) в формат csv для каждого из 25 профилей соответственно. Данные csv считывались в R и Python для статистического анализа. с использованием библиотек Pandas и NumPy.

<figure><img src="image_55.png" /></figure>

<table><caption>Рис. 44.</caption><thead><tr><th>(1)</th><th>id</th><th>ELEV</th><th>Y</th><th>X</th></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td>-660.00000</td><td>11.0636409</td><td>142.301962</td><td>-26206.647</td></tr><tr><td>2</td><td>-660.00000</td><td>11.0639664</td><td>142.300652</td><td>-26206.701</td></tr><tr><td>3</td><td>-660.00000</td><td>11.06327071</td><td>142.3011271</td><td>-26206.752</td></tr><tr><td>4</td><td>-660.00000</td><td>11.78277489</td><td>142.2742979</td><td>-26206.804</td></tr><tr><td>5</td><td>-660.00000</td><td>11.79336919</td><td>142.272166</td><td>-26206.856</td></tr><tr><td>6</td><td>-660.00000</td><td>11.77764908</td><td>142.278106</td><td>-26206.908</td></tr><tr><td>7</td><td>-660.00000</td><td>11.774676826</td><td>142.277166</td><td>-26206.960</td></tr><tr><td>8</td><td>-660.00000</td><td>11.7782093</td><td>142.276272</td><td>-26206.102</td></tr><tr><td>9</td><td>-660.00000</td><td>11.79149316</td><td>142.27538761</td><td>-26206.144</td></tr><tr><td>10</td><td>-660.00000</td><td>11.7944607</td><td>142.277993</td><td>-26206.189</td></tr><tr><td>11</td><td>-660.00000</td><td>11.79828001</td><td>142.2779035</td><td>-26206.236</td></tr><tr><td>12</td><td>-660.00000</td><td>11.7928067</td><td>142.287916</td><td>-26206.289</td></tr><tr><td>13</td><td>-660.00000</td><td>11.70431762</td><td>142.286895</td><td>-26206.337</td></tr><tr><td>14</td><td>-660.00000</td><td>11.70611894</td><td>142.286199</td><td>-26206.385</td></tr><tr><td>15</td><td>-660.00000</td><td>11.7076049</td><td>142.285706</td><td>-26206.431</td></tr><tr><td>16</td><td>-660.00000</td><td>11.70966153</td><td>142.285616</td><td>-26206.478</td></tr></tbody></table>

Поперечные разрезы были оцифрованы в QGIS, их координаты и атрибуты значения сохранены в виде таблицы csv. Методология QGIS как пошаговая иллюстрация создания серии
из 25 батиметрических профилей, Марианского и Филиппинского желобов, показывает оцифровку профилей. QGIS проект при этом включает дополнительные данные: геология подстилающей поверхности, локальные морфологические условия, вариации литологии, процессы переноса осадконакопления. Геология и тектоника как атрибуты использовались для анализа их влияния на вариативность морфологии желобов. Перед статистическим анализом батиметрия разрезов на участках анализировалась визуально.

### 3.7 Статистические алгоритмы

Методология представленной диссертации включает в себя ряд разработанных математических алгоритмов для статистического анализа. Функциональность этих методов проверена с использованием статистических библиотек скриптовых языков R, Python, Octave. Для приложений были разработаны различные статистические методы обработки данных. Существующие технологии, предоставляемые R, Python и Matlab/Octave позволяют выполнять точные вычисления и статистический анализ геоданных и создавать датасеты.

Использование машинного обучения в анализе данных для морских геологических исследований в настоящее время являются одними из наиболее передовых и важных технических подходов. Использование алгоритмов машинного обучения на основе программирования обеспечивает точность, эффективность и объективность обработки больших массивов данных (20 желобов Тихого океана), которая всегда актуальна для морских геологических исследований. Эта позволяет обрабатывать большие данные, разделяя их на совместимые наборы данных для статистического анализа. К примеру, можно выбрать таблицы атрибутов по магматизму областей, для анализа возможности землетрясений, или батиметрические свойства и вариативность глубин по выбранным профилям. Статистический анализ геопространственных данных по гистограммам, графикам KDE, диаграммам, регрессионному анализу и других методов были представлены на языках R и Python.

### 3.8. Язык R для решения задач морской геоморфологии

#### 3.8.1. Преимущества R

Язык программирования R особенно привлекателен для решения задач морской геоморфологии и картографии [279] с точки зрения научных вычислений благодаря его логичному синтаксису и многофункциональным стандартным библиотекам. Используя статистические библиотеки R, была изучена неравномерность действия различных факторов, влияющих на морфологическое строение желобов на примере Марианского и Филиппинского и
опубликовано [269; 276]. Они включают в себя такие факторы, как толщина отложений, крутизна склона, угловой аспект, глубина основания и магматизм близлежащих территорий.

### 3.8.2. Алгоритмы обработки данных в R

Методы включают следующие основные библиотеки R: `{ggplot2}` для регрессионного анализа, построение кривых плотности распределения данных, диаграммы; `{ggalt}` для построения диаграмм для сравнения данных по тектоническим плитам, ранжированные точечные диаграммы для корреляционного анализа; `{vcd}` для мозаичных диаграмм, силуэтных участков для анализа композиционного сходства батиметрических профилей, ассоциативных участков; `{car}` для ANOVA. Методологическая схема статистического анализа батиметрических профилей включает четыре общих этапа статистического анализа подводной геоморфологии. Геопространственный анализ направлен на извлечения и анализа факторов развития морфологии строения желобов, тогда как кластерный анализ и корреляционные матрицы [271] извлекают группы и классы из общего облака точек наблюдения. Статистическая анализ, выполняемый с помощью скриптов R [130], состоит из отдельных написанных кодов и алгоритма для обработки данных. Представленные коды R используют статистические формулы и алгоритмы, используемые машинной обработкой обработки данных. Иллюстрации обработки данных в R приведены в Приложениях более подробно.

## 3.9 Язык Python для морской геологии

### 3.9.1 Преимущества Python

Использование Python, объектно-ориентированного языка программирования высокого уровня общего назначения, для анализа и обработки геоморфологических данных являются относительно новым подходом. Обычно Python применяется в области ИТ, компьютерный анализ данных, наука о данных, статистике. Активное использование Python автором представлено в следующем ряде работ по глубоководным желобам и демонстрирует, что может эффективно использоваться в морской геоморфологии, как показано данных работах. В настоящее время по сравнению с прочими языками программирования, Python становится все более популярным как в промышленности, так и в академических кругах [264; 267]. Различные важные преимущества Python, делают его особо популярным языком среди других. Преимущества Python можно кратко изложить следующим образом.

Полиморфизм, встроенный в синтаксис Python, позволяет легко перегрузить стандартные операторы, чтобы скорректировать свое поведение в контексте текущей задачи. Python является высокоуровневым и постоянно развивающимся языком, он имеет гибкие
алгоритмы обработки данных. Еще одна особенность Python - это возможность создавать
подклассы данных, содержащие качества своих классов верхнего уровня. Плагины ГИС не
могут выполнять анализ данных на таком уровне как Python с такой же эффективностью и
визуализацией, как используя библиотеки Python NumPy, SciPy, Matplotlib [275].

Синтаксис кодов Python включает работу с неизменяемыми объектами (строки и кортежи) и изменяемыми последовательностями элементов смешанных типов (списки). Кроме того, разделение кода в видимый интерфейс и запуск делает кодирование интуитивно понятным и быстрым. Важная особенность Python состоит в его объектно-ориентированном подходе: инкапсуляция длинных списков аргументов и передача их в объекты делает реализацию кода эффективной и не перегружает память компьютер, которая освобождается вскоре после удаления последней ссылки на нее. Способность Python к импорту, манипулированию и записи данных в файлы .csv является ключевой функцией, обеспечивающей эффективный анализ данных. В заключение, благодаря долгой истории развития языка, синтаксис в Python представляет собой отформатированный и структурированный стиль, удобный для чтения.

Ввиду этих преимуществ Python был выбран как усовершенствованный инструмент из-
за его мощной функциональности и эффективных решений для статистического анализа
данных. В представленной диссертации Python применяется для моделирования данных на
основе применения встроенных математических алгоритмов и статистических библиотек:
Matplotlib, NumPy, SciPy, StatsModel [272]. Эффективность обработки и визуализации данных
Python является ключевым фактором для применения его функциональности в данной работе
[298]. Подходы научной визуализации и методов анализа данных, опубликованные ранее
автором, представляют более подробное техническое описание использования Python.

Python обеспечивает подходящую основу для геопространственного анализа факторов,
влияющих на геоморфологию желобов в их отдельных частях. Основанная на Python часть
настоящей диссертации реализовала предложенный статистический подход с использованием
библиотек Python и встроенных алгоритмов SciPy, NumPy и Pandas. Прикладные методы Python
определяют изменчивость локальной морфологической структуры океанического желоба и
пространственную корреляцию между переменными (толщина отложений, степень градиента
разреза профилей, геопространственное положение сегментов желоба). Обработка больших
наборов данных с переменными численными значениями (морфологические, геологические,
тектонические и морфологические значения степени крутизны склона) обрабатывались Python
и его библиотеками для статистического анализа и построения графиков. Перспективы
приложения Python заключаются в его повторяемости кода. Коды Python, продемонстрированные в этой диссертации, полностью предоставлены для повторяемости методов в аналогичных тематических исследованиях. Т.о., предлагаемая методология может быть применима в аналогичных исследованиях по анализу геологических переменных в желобах в контексте анализа морской геоморфологии.

Существуют различные подходы к анализу больших наборов данных в геоморфологии, и многие из них основаны на использовании ГИС в разных контекстах: например, обработка данных морских биологических проб, батиметрическое картографирование, навигация, морская геология и т. д. Новизна использования Python в данной диссертации заключается в реализации мультидисциплинарного подхода, сочетающего программирование с морским геологическим анализом. Большинство современных инструментов ГИС не включают мощные функциональные возможности Python для статистического полного анализа больших массивов данных. Ввиду этого, данная диссертация способствует методологическому развитию технических средств в морской геологии путем интеграции ГИС и программирования на языках R, Python, Octave и скриптовой программы GMT. Ввиду междисциплинарности алгоритмов, методов и кодов Python, продемонстрированных в тематической части данной диссертации, представленная методика может эффективно применяться в других аспектах геологических данных, включая данные наблюдений с НИС.

### 3.9.2 Анализ данных

Профили были проанализированы путем моделирования на Python. Статистическое моделирование, направленное на анализ взаимосвязей между атрибутными факторами используют основные существующие статистические методы. Библиотеки Python включали Matplotlib, Numpy, SciPy в качестве основных. Статистический анализ проводился с использованием таблиц, содержащих атрибуты параметров. Топографические значения были выведены из таблицы с глубинами. Значения min/max и квартили были считаны в таблице.

Статистический анализ был основан на библиотеках Python, которые включают математические алгоритмы и общие подходы к обработке и анализу данных [130]. Анализ KDE проводился в библиотеке Seaborn, использующей математические алгоритмы. Объединение профилей позволяет сравнить геоморфологию желобов и увеличивает распознавание вариативности рельефа, глубины и высоты при построении отдельных профилей желобов по отдельности, что позволяет оценить диапазон распределения плотности данных на возвышенностях по желобам.
# ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ

## 4.1 Курило-Камчатский желоб (ККЖ)

Курило-Камчатский желоб (ККЖ): желоб каскадной формы. Вариативность геоморфологии ККТ заключаются в следующем. Южная часть достигает максимальных глубин -8.200 м, а северная – 7.800 м. Морфология желоба на севере окончания южного сегмента ККЖ при подходе к проливу Буссоль имеет У-образную форму. Клиновидная форма желоба выражена в его южной части на западном склоне.

<figure><img src="image_56.png" /><figcaption>Рис. 45.</figcaption></figure>

На участке вдоль северной части желоба (Рис. 45) определены особенности геоморфологической системы (подводные каньоны, клин желоба, подводные гребни и котловины). Клинообразная или У-образная морфология желоба в двух частях (южный и северный) отличается от внутреннего склона и в продольном направлении по оси желоба. Профили южного сегмента желоба, по сравнению с северным сегментом, расположены вблизи интенсивной вулканической зоны, вследствие чего в этой части присутствуют эрозионные рвы на глубине -3000 м.
Ортогональные батиметрические профили через южный и северный сегменты ККЖ идентифицируют две различных U- и V-образных морфологических особенностей с воздействием на доминирующие процессы: (1) в северном сегменте доминируют процессы отложения наносов, поступающие главным образом с полуострова Камчатка; (2) южный сегмент отличается процессами эрозии и интенсивным переносом наносов. Северная часть желоба показывает более глубокие значения и менее крутые склоны по сравнению с к южному сегменту, который относится к размывающим рвам и дрейфу подводных отложений. Южная часть имеет большие глубины согласно батиметрическое карте и более крутой уклон, что можно объяснить интенсивной сейсмичностью и вулканизмом. ККЖ образует V-образную долину в своем южном сегменте с шириной профиля около 3 км, и корытообразную форму (П-образную в перевернутой форме) в северном сегменте.

Ниже приводится сравнительная оценка батиметрии ККЖ для южного и северного сегментов, разделенных проливом Буссоль. Профилирование проводилось с использованием модулей GMT 'grdimage', 'grdtrack' и 'psxy' [266]. Моделирование состояло из собранных данных 10.706 наблюдений, образцов из 52 профилей в южной части и 12726 из 62 профилей в северном сегменте. Модули GMT psrose и pshistograms использовались для построения гистограмм и диаграмм, визуализирующих переменные глубин и направление склонов. Геология картографирована с использованием модулей GMT pscoast, grdcut, grdcontour. и psxy для построения линеаментов и геологических объектов (офиолиты, разломы, землетрясения, простирание желоба, магнитные аномалии, тектонические плиты, зоны разломов и вулканы).

Южный участок ККЖ. Результаты показывают, что южная часть имеет более глубокую батиметрию, а также различается по морфоструктуре от северной и имеет более крутые уклоны по сравнению с севером, что вызвано сейсмичностью, вулканизмом, геологическими и тектоническими условиями. Сравнение батиметрии ККЖ показало вариативность в северном и южном сегментах: южная часть достигает максимальных глубин -8200 м, северная – до -7800 м [308]. На это влияют геологические условия, поскольку магнитуда землетрясений и сейсмичность выше в юго-западной части региона. Подводные террасы и поймы наблюдались на глубине -4000 м, формируя рельеф сегмента, расположенного к югу от пролива Буссоль. Геопространственный анализ был использован для геологического картографирования на примере Камчатки, региона с повышенной сейсмичностью и частотностью землетрясений. Технически, сравнение двух сегментов желоба проводилось с помощью набора профилей поперечных сечений, построенных по GMT в автоматическом режиме для северной и южной
части желоба. Затем морфология обоих сегментов сравнивалась с целью определения
характеристик геоморфологии желоба.

Сводная интерпретация 52 профилей сечения СВ-ЮЗ через ККЖ в южной части и показывает следующие результаты. В южном районе (в непосредственной близости активных вулканических пятен), глубины уменьшаются с увеличением широты постепенно по мере продвижения на север. Морфология желоба на северном окончании южного сегмента ККЖ, непосредственно приближающегося к проливу Буссоль, находится на подъеме морского дна с U-образным простиранием. Кроме того, это указывает на субдукцию плиты вдоль северо-западной окраины желоба, выходящего в Охотское море. Вдоль южной части Большой Курильской гряды протянулась линейно система островов: Остров Итуруп, Уруп, Шикотан и небольшая цепь островов. Эти острова создают естественный барьер для обширного переноса наносов вниз по склону из южной части Охотского моря в желоб. В определенном смысле они «застревают» за цепочкой островов и еще больше ограничивают поступление отложений в центральную часть спуска желоба. Подводные террасы представлены вдоль южной части оси желоба. Характерная особенность состоит в том, что глубина южной части морского дна значительно варьируется, даже в пределах соседних выбранных профилей.

В южной части желоба на западном фланге простирается клиновидное тело желоба и откос перед внутренней стенкой желоба Охотского моря, примыкающий к островам Кунашир, Уруп и Итуруп от Курильской Большой цепи. Он показывает типичное и отчетливое морфологическое влияние близлежащей зоны субдукции. Встречаются участки подводных террас, перемежающихся с поймами, в южной части желоба на глубине -4.000 м, образуя характерные очертания на формах рельефа, расположенных на юге, примыкая к проливу Буссоль. Южная часть ККЖ у Курильской котловины создает условия для кратковременного переноса наносов с островов между наземными отложениями, о. Сахалин и Курил с опусканием морских отложений в желоб.

На южном участке система седиментации идет в поперечном направлении простирания желоба и привносит отложения с островов, расположенных на юге Охотского моря: Хоккайдо, Кунашир, Итуруп, Уруп и малые острова южной части Большой Курильской цепи. Южная часть желоба служит стоком для систем рассеивания наносов вдоль активных окраин Курильских островов. В продольном направлении принос осадков обеспечивается отложениями южных Курил. Деформация оси желобов вызвана непосредственно близостью очагов землетрясений, расположенных на юге Большой Курильской гряды.
Северный участок ККЖ Северная часть ККЖ (участок красной линии) отражается в его морфологических особенностях: комбинированные эффекты субдукции тектонической плиты, коллизии, процессы седиментации и близость больших магматических провинций в северной части Тихого океана в районе Берингова моря. В частности, они определяются скоростью конвергенции Тихоокеанской плиты, отложениями и топографией погружения морского дна. Зоны трещин ориентированы в северо-западном направлении от Тихоокеанской плиты в сторону желоба и влияют на отложение наносов. Отложения наносов, заполняющих желоб, контролируются скоростью конвергенции Тихоокеанской плиты к Охотской плите. Анализ и интерпретация 62 поперечных профилей СВ-ЮЗ через ККЖ в северном сегменте показывают следующие результаты [308]. Последовательность профилей, пересекающих северную часть желоба, показывает усеченные формы рельефа у стен каньона Большой Курильской гряды, возвышающиеся приблизительно на 1000 м над уровнем моря, в то время как южная часть цепи островов (о. Итуруп и Уруп) показывает ок. 400 м над уровнем моря. В районе северной части желоба выявлены особенности геоморфологической системы желоба, такие как подводные каньоны, клин желоба, подводные гребни и котловины. В продольной системе осадконакопления, параллельной желобу, приносятся отложения, размытые камчатской орогенной системой на восток, вдоль п-ова Камчатка. Затем массы этих осадков и отложений перемещаются в северо-восточную часть желоба.

Северная часть ККЖ принимает отложения, переносимые в юго-западном направлении от спусков склона Камчатки и северных островов. Отложения насыпи желоба происходят из вулканической дуги, образованной п-вом Камчатка и северным сегментом Курильских о-вов, и прилегающими вулканическими бассейнами. Осадки переносятся в северную часть желоба с Курил через комплекс подводных каньонов, направленный поперек оси ККЖ, заполняющих его терригенными отложениями. Линии ортогональных профилей Nr. 1 и 7, расположенные к северу от ККЖ в перпендикулярном направлении от Возвышенности Академии наук и показывает более крутые очертания, вызванные сейсмическими обстановками и осадочными отложениями, согласно закономерности аккумуляции осадков, в юго-восточной части Охотского моря. Увеличение количества профилей в направлении к северу показывает меньшую глубину промеров, что иллюстрирует предыдущее обсуждение изменений процессов седиментации северного и южного сегментов и рельефа разрезов. Далее по желобу к северо-востоку от о. Шикотан от Курил, профили № 42 и 49 принимают форму желоба неправильной формы размером ок. 8 км. Морфология дна желоба здесь характеризуется пологим уклоном и
глубиной не более -7400 м. На обоих профилях северной стенки желоба отмечена островная пологая поверхность Курильских о-вов. Линия профиля № 56 показывает в основном плоские и параллельные формы на более мелких глубинах, которые простираются примерно до -7200 м на морском дне. Линия профиля №62 показывает более мелкую глубину и пологую форму уклона после расширения желоба начиная с о. Парамушир в направлении на север. Стеки местных небольших холмов и выступов через желоб указывают на множественные процессы отложения наносов вдоль склона желоба в северной его части.

Сравнение южного и северного сегментов. Сравнение северной и южной частей желоба демонстрирует клиновидную или U-образную морфологию желоба в двух частях к югу и северу от пролива Буссоль, которая отличается не только от внутреннего склона, обращенного к Охотскому морю, и Большой Курильской гряды, но также и в продольном направлении по оси желоба. Это может можно объяснить реакцией морфоструктуры желоба на вариативность сейсмических и тектонических факторов в разных его честях. Кроме того, к ним добавляются океанологические факторы, такие как интенсивные придонные течения, способствующие осадконакоплению в русле желоба. Различные типы отложений отложения, заполняющие желоб в его северной и южной части, различаются по содержанию субстрата: осадки преимущественно вулканического происхождения находятся на юге по сравнению с северной частью, на которую могут повлиять различные сейсмические условия и сложные пути переноса наносов. Более крутые формы рельефа в целом наблюдаются в южной части желоба по сравнению с ее северным сегментом. И в южной, и в северной части желоба, донные отложения подвержены влиянию поперечной и продольной передачи наносов и осадков.

Результаты сравнительного анализа двух отдельных частей желоба, расположенных севернее и южнее от пролива Буссоль, показывают, что южная часть глубже, достигая глубины -8200 м, а северная часть имеет -7800 м в максимальных значениях. Анализ данных был проведен для изучения пространственного изменения геоморфологии желоба, включая взаимосвязь факторов, влияющих на ее изменение (геодезические, сейсмические, геологические и батиметрические). Вариации магнитуды и сейсмичности землетрясений в исследованном районе, расположенные выше в юго-западной части желоба, а также в меньшей степени расположение магнитных аномалий, простирающихся на северо-востоке, влияют на батиметрические характеристики, которые показывают более глубокие значения в южной части и вариативность форм рельефа. Профили поперечного сечения северного сегмента ККЖ
показывает более глубокие значения и менее крутые склоны по сравнению с южным сегментом, который относится к размывам рвов и выносу подводных отложений.

Напротив, южные профили вдоль желоба, по сравнению с северным сегментом, расположенным вблизи интенсивной вулканической области, демонстрирует эрозионные рвы на глубине -3.000 м, корректирующие Большие Курилы. Это отражает серию недавних землетрясений, произошедших у острова Шикотан в южной части ККЖ. Кроме того, аномальная металлогения Южного Курильского сегмента определяет глубинную геодинамику, которая обеспечила влияние потоков энергии флюидов от суб-субдукции и над-субдукции астеносферных зон. Профили в южном сегменте желоба в целом имеют более сложную морфоструктуру, отражающую картину процессов эрозии по верхнему склону и отложения наносов по сравнению с северным сегментом. Таким образом, ориентированные на сушу подводные гребни желоба, обращенные в сторону Большому Курильские гряды, образуют скошенный рельеф в сторону берегов Южных Курил. Южная часть желоба отражает воздействие эрозионных процессов в направлении с северо-востока на юго-запад, вызванных интенсивными землетрясениями, расположенные на юге Большой Курильской гряды.

Северная часть желоба, пострадавшая от многочисленных землетрясений на п-ве Камчатка, находится под влиянием большого количества накопленных наносов. В северном сегменте ККЖ отмечаются более мелкие глубины и пологие склоны в морфологии желоба. Напротив, южная часть представлена склонами с V-образной формой и более крутой морфологией, на которую влияют специфические геофизические условия южной части Курильских о-вов, характеризующиеся намагнитной аномалией зоны океанической коры. Местоположение стыка двух разных сегментов Курильских островов, южного и северного, соответствует субширотной магнитной аномалии. Северо-восточное направление магнитных аномалий зафиксировано на океаническом склоне желоба вплоть до его островного склона, тогда как южный отрезок оси желоба ориентирован параллельно. Ортогональные батиметрические профили южного и северного сегментов ККЖ идентифицируют два отличных U- и V-образных морфологических типа с преобладающими процессами: (1) в северном сегменте доминирующими процессами на полуострове Камчатка являются отложения наносов; (2) в южный части, расположенной недалеко от островов Хоккайдо, Итуруп и Уруп и второстепенного острова Большой Курильской цепи, они отличаются процессами размыва и интенсивным переносом наносов. Интенсивный вулканизм в различных части ККЖ объясняет высокую массу наносов, образованных постепенным накоплением вулканических отложений.
Сравнивая полученные два графика, сегментов желоба, расположенных к северу и югу от пролива Буссоль, показывают, что южная часть глубже, достигая глубины -8200 м, в то время как северная часть имеет максимальные значения -7800. Это можно объяснить тем, что северная часть испытывает воздействия от многочисленных землетрясений желоба, расположенных на п-ове Камчатка, что подвержено влиянию накопившихся крупннообломочных отложений. Более мелкие глубины и пологие склоны отмечены в морфологии северной части ККЖ. Результаты анализа набора данных сравнивались и было отмечено, что профили, расположенные в южной и северной частях, различаются глубиной и крутизной из-за влияния геологических условий и сейсмичности. В целом, профили в северной части желоба показывают более глубокие значения и менее крутые уклоны по сравнению с южным сегментом, который относится к размывающим рвам и дрейфу подводных отложений. С другой стороны, южная часть желоба имеет более глубокие батиметрические диапазоны и крутой уклон желоба по сравнению с северной частью. На это может повлиять интенсивная сейсмичность и вулканическая активность в этой конкретной области желоба. Кроме того, желоб образует V-образную долину в южном сегменте шириной около 3 км в профилях и более U-образной формы в северной части. Форма склонов и более крутая морфология южной части желоба зависит от специфических геофизических условий южной части Курильских островов и зон намагнитенных аномалий океанической коры.

V-образная долина участка желоба, граничащего с островами Итуруп и Уруп, идет в направлении с востока на север, от пролива Буссоль. После этого желоб простирается в северном сегменте вдоль о. Шикотан, Харимкотан, Онекотан, Парамушир и Шумшу и, наконец, достигает Камчатки. Вариации в южной и северной части желоба отражают различия в местных геологических условиях, поскольку желоб приурочен к зонам тектонической субдукции. Кроме геологических факторов, геоморфология желоба зависит от местных тектонических условий. Субдукция тектонических плит может быть одной из причин, которая повлияла как на движение ККЖ, так и на морфологию субдуцирующей Тихоокеанской плиты на глубине в северной и южной частях желоба, которые можно разделить по двум типам морфоструктур в его северной и южной частях. Изменения в физических свойствах и реологии тектонической плиты могут быть результатом ее деформации при изменении формы от почти горизонтальной до почти вертикального, изменении скорости субдукции плиты или их комбинация.

Различные геофизические факторы влияют на геоморфологическое строение желоба и вызывают вариации его морфологического строения, среди которых тектоника играет
основную роль в формировании желоба. В случае с ККЖ, это вызвано продолжающейся субдукцией большой Тихоокеанской плиты под малую Охотскую плиту [35]. Последняя является районом активных грабенов, расположенных южнее цепочки малых осадочных бассейнов в протяжении хребта Черского [21].

На дне глубоководной желоба обычно образуется продольный канал под воздействием турбидитовых течений. Это создает благоприятные условия для характерных движений песчаных отложений, образующие крупные вытянутые скопления осадков. Например, в случае Марианской впадины можно выделить два основных типа седиментации. Первый представлен пелагическими отложениями, накопленными в результате гравитационных сил, перемещающих взвешенное вещество из столба воды в более глубокие части. Второй тип представлен алеврито-глинистыми отложениями. В высоких широтах они могут быть смешаны с ледниковыми и моренными отложениями. Скорость такой территориальной седиментации может достигать 175-200 мм/1000 лет. Осадки на дне глубоких океанских желобов в основном накапливаются по горизонтали и представляют собой преобладающий тип песчано-алевритовых турбидитов с градационной стратификацией. Анализ осадконакопления внутри желоба, его тектоника и геология могут визуализировать корреляцию между глубоководными отложениями и изменениями морфоструктуры желоба. Использование наборов больших массивов данных в подводной геоморфологии актуально для количественной оценки корреляции между морфоструктурой дна желоба и глубоководными отложениями.

## 4.2 Алеутский желоб

Моделирование на основе GMT продемонстрировало следующие результаты. Топография в районе Алеутского желоба (АЖ) колеблется от -8.200 до -2.000 м (Рис. 46). Гравитационная модель геоида показывает, что большинство значений лежит в интервале от -10 до 20 мГал с самыми низкими значениями вдоль желоба.
<figure><img src="image_57.png" /><figcaption>Рис. 46.</figcaption></figure>

Построенные в автоматизированном режиме профили желоба расположены с
расстоянием между каждой парой 20 км, с интервалом 2 км вдоль профилей и имеют общую
протяженность 400 км, то есть по 200 км в обе стороны от желоба. Согласно моделированию
статистической гистограммы, наиболее частое значение глубин в исследуемой области желоба
– 4.800 с частотой 1.722.

Полученные профили поперечного сечения на выбранном участке желоба включают
сочетание батиметрической карты ЕТОРО1 с набором автоматически построенных профилей, а
также статистическую визуализацию медианных профилей. Были протестированы четыре
подхода к моделированию линейного тренда профиля желоба. Моделирование поверхности
было выполнено с использованием xyz-аппроксимации на основе данных ASCII. Результат
продемонстрировал распределение локальных батиметрических данных по поперечных
профилях АЖ. Визуализация подводной геоморфологии предоставила контекст для
дальнейшего геологического анализа относительно формы желоба, наличия террас, крутизны
склонов, расположение каньонов, а также их распределения и морфоструктуры желоба.
Батиметрия визуализировалась с помощью цветовой палитры. Исходные данные получены на основе данных спутниковых альтиметрических измерений и зондирования океана, предоставленных глобальными геопространственными источниками. ЕТОРО1 включает существующие батиметрические данные и использует интерполированные значения силы тяжести. Статистический анализ батиметрических данных показал, что глубины с диапазонами от -5600 до -5400 м отмечены в 1106 данных (8%); глубины с диапазонами -5400 до -5200 м имеют повторяемость 846 проб (7%); глубины с диапазонами -4900 и -5200 м имеют повторяемость 1.297 (11%). Самые глубокие значения зафиксированы как -4.900 и -4.700 при 1.722 пробах (13,2%). Более мелкие значения продемонстрировали мелководные участки с диапазоном глубин от -4500 до -3000 м с промерами менее 200 (всего менее 2,5%). Значения <-500 м, относятся к шельфовым районам вблизи Алеутских о-вов, регулирующих желоб.

Морфологический анализ показал, что северо-западная часть желоба со стороны цепи Алеутских о-вов имеет более крутой и короткий склон с расположенными рядом морских террас. Несколько моделей и карт иллюстрируют геологическое, геофизическое и геоморфологическое моделирование территории. Батиметрические данные ЕТОРО1 были оконтурены с интервалами 500 м с использованием GMT модуля „grdcontour“. Модуль GMT trend1d был применен для построения статистических трендов АЖ, используя 4 функциональных подхода математических аппроксимаций тренда уклона профиля желоба на основе Фурье преобразований и визуализации медианного и среднего профилей. В результате, данные моделирования поверхности были получены путем моделирования табличных значений xyz.

### 4.3 Центральноамериканский желоб

Результаты моделирования геопространственных данных ЦЖ показывают морфоструктуру рельефа в ЦЖ и поверхностные тренды, которые выявляют неровности в структуре [262]. Геоморфологическая структура ЦЖ имеет прямую и крутую форму склонов с более крутым выходом к океану передней дугой, что коррелирует с сейсмичностью (Рис. 47). Основные образцы наблюдений имеют значения глубин от -3000 до -6200 м при ширине дна 3-5 км. Полученные аномалии силы тяжести в редукции Фая характеризуют отклонения геоида от эллипсоида формы Земли и коррелирует с контурами плит. Промежуточные значения (20-30 мГал) обнаруживаются на откосах желоба, тогда как самые высокие значения зафиксированы в горных районах. Модель профилей поперечного сечения показана на батиметрической карте и
нанесенном ряде профилей: выступы желоба со стороны океана и более крутой склон на континентальной стороне.

<figure><img src="image_58.png" /><figcaption>Рис. 47.</figcaption></figure>

Террасы были менее четко очерчены, в связи с региональной спецификой геоморфологии ЦЖ, что представляет собой очень прямой крутой склон без значительных искривлений. Геоморфология ЦЖ формируется как результат сложного взаимодействия геохимической обстановки, литологии, седиментационных процессов, геологических ключевых факторов и тектонических механизмов в районе исследования. Эти факторы включают, среди прочего, тектонические и геодинамические факторы, сильное влияние вулканической активной зоны, геохимические содержание субстрата. Расположение батиметрических наблюдений в анализе тренда указывает на основные общие тенденции сходства характеристик дна в его морффоструктуре. Таким образом показано четкое разделение склона к океану с более крутым углом в районе простирания плиты Кокос, котловины, и долины желоба.
<figure><img src="image_59.png" /></figure>

<figure><img src="image_60.png" /><figcaption>Рис. 48.</figcaption></figure>

Моделирование геопространственных данных выявило характерные особенности геоморфологии и морфоструктуры желоба. В морфоструктуре желоба продемонстрирована ее относительно крутая и прямая форма, которая соответствует предыдущим результатам сейсмической съемки [338]. Проведенный пространственный анализ продемонстрировал, что основные точки промеров глубин ЦЖ расположены между -3000 и -6200 м. Распределение частотных данных батиметрических проб показывает заметные изменения в ЦЖ по профилям. Наблюдается увеличение частоты на глубинах -3000 до -4000 м, что вызвано специфическими геологическими свойствами Кокосовой плиты.

Самый глубокий диапазон данных батиметрии с 1.111 записями занимает 25% от общего пула выборок точек наблюдения. Средние значения выборок наблюдений имеют значение -2200, в то время как LMS показывает 7,5% значений на расстоянии от -4000 до -3500 м, а средние значения имеют значения от -3200 до -3300 м [262] (Рис. 48). Северо-западное распределение диаграммы показывает крутой склон на переднем крае желоба в сторону океана с относительно небольшим количеством образцов наблюдений из-за крутизны континентального склона с более плотными образцами на Кокосовой плите, где морфология отличается более мягким склоном. Модель геоида существенно отличается перемещениями в юго-восточном направлении по исследуемому району с четко выявляемой полосой вулканической цепочки Тихого океана.
Максимальные значения аномалии силы тяжести в редукции Фая свыше 20 мГал зафиксированы в юго-восточной части региона к югу от Никарагуа: полуостров Никоя и Коста-Рика. В районе Никарагуа в основном это значения 5-15 мГал. Залив Техуантепека имеет самые низкие обнаруженные значения аномалии силы тяжести в редукции Фая в диапазоне от -15 до -25 мГал [262]. Результаты показывают, что морская вертикальная гравитация на ЦЖ явно связана с тектоникой региона, что соотносится с контурами основных линий тектонических плит. Промежуточные значения (20-30 мГал) располагаются на откосах желоба, при этом обнаруживаются самые высокие значения в основном в горных районах. Полученные данные свидетельствуют о том, что морфоструктура ЦЖ имеет прямолинейную форму склонов с более крутым уклоном на внешнем фланге, направленном в сторону океана.

### 4.4 Перу-Чилийский желоб

Результаты автоматической оцифровки профилей Перу-Чилийского желоба (ПЧЖ), представленные в виде двух сегментов заключаются (Рис. 49) в следующем: геоморфология чилийских желобов имеет более глубокую батиметрию и более крутой уклон на плите Наска. Напротив, перуанский сегмент желоба демонстрирует более пологий рельеф со стороны океана (Рис. 50). Сравнение гистограмм по батиметрии в обоих сегментах показывает, что перуанский сегмент имеет меньшие глубины с максимальной зарегистрированной -6500 м, тогда как чилийский сегмент достигает глубин -7800 м. Частота записей глубин в чилийском сегменте представляет более унифицированное распределение данных для диапазона глубин от -6000 м до -7000 м по сравнению с перуанским сегментом со следующим количеством точек

выборки: 86, 88, 88, 72.

Рис. 49.

<figure><img src="image_61.png" /><figcaption>Cross-sectional profiles of the Peru-Chile Trench on two selected segments</figcaption></figure>
<figure><img src="image_62.png" /><figcaption>Рис. 50.</figcaption></figure>

Напротив, для того же диапазона глубин перуанская часть желоба насчитывает 56 и 84 пробы. Сравнение частотных данных для обоих сегментов показывает следующее: перуанский сегмент имеет большинство данных (23%) и 1.410 образцов в диапазоне от -4500 м до -4700 м, что показывает наиболее частые значения для перуанского сегмента желоба. Это показывает пик всех данных с очень крутой структурой их распределения. Остальные данные в соседнем диапазоне значительно ниже: 559 проб (от -4700 до -5000 м) и 807 (от -4200 до -4400 м) для перуанского сегмента. В то же время, чилийский сегмент имеет более равномерное распределение данных. Взглянем на те же данные глубин: 205 проб на глубину от -4700 до -5.000 м (против 559 для перуанского сегмента); 731 для -4.200 м до -4.400 м (против 807 для перуанского сегмента); 317 на дальность от -4.500 м до -4.700 м (против 1.410 в перуанском сегменте, что является наиболее частым). Напротив, наиболее частая глубина для перуанского сегмента ПЧЖ находится в диапазоне от -4.000 м до -4.200 м (827 зарегистрированных образцов) по сравнению с диапазоном от -4.500 м до -4.700 м для перуанского сегмента (1.410 записанных образцов). Это демонстрирует что перуанский сегмент ПЧЖ в целом более глубокий, а морфоструктура его строения круче с резкими откосами.
## 4.5 Желоб Кермадек

Полученные профили ЖК отображены в виде двух сегментов (красного и зеленого для желобов Кермадек и Тонга) на Рис. 51. Автоматическая оцифровка профилей поперечного сечения для ЖК показала, что ЖК имеет более пологую форму западного склона у границы с хребтом Тонга. Результаты сравнительного анализа также показывают, что ЖК имеет более крутой вид с 2641 промерами глубины в диапазоне от -6600 до -6800 м.

<figure><img src="image_63.png" /><figcaption>Рис. 51.</figcaption></figure>

Сравнение максимальных глубин значений (свыше -9.000 м) для ЖК в сумме дает 251 отборов проб, доказывая, что ЖК глубже, чем ЖК. Если сравнить вариации глубины морского дна в диапазоне от -6000 до -5000, можно отметить, что ЖК имеет больше значений в этом диапазоне (6.167 образцов). ЖК имеет более пологий склон и меньшую глубину. Это иллюстрирует тектонические и геологические локальные вариации, а также различные типы осадконакопления желобов Кермадек и Тонга, вызывающее вариации их морфоструктуры, несмотря на их близкое расположение. Литосфера океана имеет сложную структуру, различающуюся в разных частях желобов, расположенных в области перемещения тектонических плит. Типология и классификация морских отложений рассмотрены в
имеющихся работах, основанных на геопространственном анализе, направленном на описание
расположения и особенностей отложений в различных глубоководных желобах [175; 245; 61].
Связь субдукции, землетрясений, и влияния толщины морских отложений на деформацию
морфоструктуры желоба и верхней плиты обсуждается в существующих работах [195].

4.6 Желоб Тонга

Желоб Тонга (ЖТ) имеет меньшую глубину по сравнению с ЖК, несмотря на близкое
расположение (Рис. 52).

<figure><img src="image_64.png" /><figcaption>Рис. 52.</figcaption></figure>

Сравнение самых глубоких значений (свыше -9000 м) показывает для ЖТ 320 отборов
проб на данных глубинах. Сравнивая варианты глубин морского дна в диапазоне от -6000 до -
5000 м, можно отметить, что ЖТ имеет 4803 выборок. Автоматическая оцифровка профилей
поперечного сечения показали, что геоморфология ЖТ имеет более крутой уклон на западном
фланге. Результаты показывают большие значения глубин, неровность дна и крутой уклон
профилей для ЖТ по сравнению с ЖК.

4.7 Желоб Вануату (Новые Гебриды)

Результаты моделирования профилей поперечного сечения для желоба Вануату (ЖВ)
продемонстрировали, что ЖВ достигает значений -7000 м (Рис. 53). Форма гистограммы
различается двумя полосами: ЖВит имеет распределение данных в виде колокола с двумя
пиками при значениях глубин от -3500 до -3700 м, а второй — на диапазоне от -4800 до -5000 м,
то есть большинство значений находятся в общем диапазоне от -5000 до -3000 м. Здесь
отмечено 1605 отборов (517, 653 и 435). Из них первый пик имеет значения глубин от -3300 до -
4000 и 839 наблюдений (238, 304, 297) и далее на глубинах от -4500 до -5200 м. Окружающий
рельеф двух желобов варьируется: для ЖВит прилегающая абиссальная равнина имеет
выположенный рельеф, в то время как для ЖВан окружен более сложным подводным рельефом бассейна северного Фиджи (восточный фланг), так и западного побережья.

<figure><img src="image_65.png" /><figcaption>Рис. 53.</figcaption></figure>

Сильная корреляция осей желоба с границами двух тектонических структур (Тихоокеанская и Индо-Австралийская плиты) указывает, что происхождение морфологии желобов обусловлено геодинамическими факторами, которые приводят к образованию желобов, определяемой движениями плит. Местные геологические условия, протяженность тектонических плит, сложные геологические процессы и седиментация Жван и ЖВит объясняют различия в их морфоструктуре.

## 4.8 Желоб Витязь

Результаты моделирования ЖВит показывает глубины не превышающие -6.100 м. По сравнению с Жвит, ЖВан имеет более V-образную классическую форму для желоба с пологими формами на обоих склонах (западный и восточный). Сравнение средних значений двух желобов показывает, что выбранный участок ЖВит имеет меньшие глубины с максимальным 5.000 м, в то время как ЖВан имеют глубины с -6.000 м. Самые глубокие значения (свыше -5000 м) для
ЖВит отмечены для 413 промеров. Морфоструктура двух желобов существенно различается: ЖВит имеет более плоское широкое корытообразное дно, с более крутым уклоном на восточном фланге.

<figure><img src="image_66.png" /><figcaption>Рис. 54.</figcaption></figure>

Сравнительный анализ геофизических сеток выявил структурные характеристики двух океанических желобов, ЖВан и ЖВит (Рис. 54), и прилегающей океанической коры северной части бассейна Фиджи. Согласованность растров с данными аномалии силы тяжести в редукции Фая и вертикальным градиентом силы тяжести подтверждают, что сетки хорошо совпадают для 10 мГал, диапазон 3-10 мГал означает переходную зону гравитационной аномалии, в которой увеличивается когерентность. В интервале 10-20 мГал когерентность снижается до очень узкого интервала, и корреляция совпадает до 100 мГал. Согласованность гравитационного градиента добавляет новую информацию к интерпретации данных, охватывающих активные сходящиеся границы в Тихом океане. Распределение данных для ЖВан при этом более равномерно при небольшом увеличении глубиной (от -2200 до -800 м), для 1353 проб, что отмечено на соответствующих интервалах на гистограмме, а также на карте батиметрического моделирования данных (Рис. 55).
Корреляцию между геоморфологией океанского дна и расположением желобов можно
проиллюстрировать осадконакоплением, что в результате выражено к значительной
деформации изначальной формы желоба. В частности, толстый слой отложений, постепенно
заполняющий желоб, приводит к сложным морфологическим изменениям, таким как
выдавливание внешней части желоба или деформированного его краевой части оси.
Накопление погруженных наносов также влияет на литосферное отклонение вниз вдоль желоба
[151]. Эффективная упругая толщина в зонах субдукции тектонических плит, ограниченная
прочностью океанической литосферы, имеет важное значение для объяснения тектонических и
геодинамических процессов, воздействующих на формирование морфоструктуры желобов.

<figure><img src="image_67.png" /><figcaption>Рис. 55.</figcaption></figure>

4.9 Новобританский Желоб (Бугенвиль)

Новобританский желоб (НБЖ) имеет асимметричное U-образное поперечное сечение
профиля, с выраженным уклоном на запад в восточном направлении между 35° и 41°.
Увеличение глубины НБЖ имеет постепенный плавный характер: на отрезке 50 км достигая -2000 м на фланге со стороны Соломонова моря (Рис. 56). На графике поперечного сечения НБЖ заметно асимметричен и имеет наклон в сторону суши, дугообразный на востоке. НБЖ более мелкий по сравнению с ЖСК имея глубины в среднем <-7000 м [282].

Самые высокие значения выборки регистрируются в диапазоне глубин от -5000 до -5200 м, (272 образцов), за которыми постепенно следует диапазон глубин от -5200 до -5000, далее от -5000 до -4800 и от -4.800 до -4.600 м (кол-во образцов: 204, 189, 157). Глубины НБЖ постепенно увеличиваются в сегменте от -50 до 0 м на профиле в поперечного сечения желоба, и уменьшаются на диапазоне от -3.000 до -7.000 в западном направлении, достигая максимальных глубин при -7.000 м и среднего значения при -8.000 м [282]. Гистограмма имеет усеченный вид по правому флангу желоба с преобладающими значениями на малых глубинах и уменьшающимися <-5.000 м по сравнению нормальным распределением данных ЖСК.

<figure><img src="image_68.png" /><figcaption>Рис. 56.</figcaption></figure>
В математической аппроксимации градиентов для НБЖ и ЖСК применено 3 типа преобразования Фурье функций, моделирующих общий тренд кривых профилей (медиана) и остальные значений, построенные для обоих желобов. Аномалии силы тяжести в свободном воздухе в редукции Фая, полученные со спутникового высотомера имеют диапазон аномалий от -60,0 мГал и ниже над протяженностью желобов. НБЖ и ЖСК при этом четко отличимы по изолиниям аномалий по сравнению с остальными сегментами дна. Более низкие значения геоида (42-65 мГал) характерны для регионов северо-востока у Соломоновых о-вов. Тектоническая сложность района (линейные особенности, изолированные конструкции на дне и подводных горах) объясняют различия в батиметрии НБЖ.

## 4.10 Желоб Сан-Кристобаль

Желоб Сан-Кристобаль (ЖСК) симметричен и имеет V-образную форму для отрезка от -50 до -50 км на графике. ЖСК имеет градиент склона 33° на склоне, обращенном в сторону океана и 33,69° континентального склона, при этом характер рельефа более прямой на профиле со стороны океана. Подъем ЖСК имеет более резкий по профилю характер: на расстоянии 0-50 км глубины поднимаются от -8000 до -5200 м. Для участка разреза на расстоянии от -50 до 0 м (т. е. центральной оси желоба) глубины становятся больше, после чего уменьшаются от -3000 до -8000 м в западном направлении, то есть наклон становится круче. Морфоструктура объясняется контекстом исторических и современных геологических и осадочных процессов, которые в совокупности повлияли на формирование морфоструктуры желоба. На океанской стороне ЖСК выделены несколько отдельных мелких каньонов и борозд (Рис. 57).
<figure><img src="image_69.png" /><figcaption>Рис. 57.</figcaption></figure>

Статистическое сравнение двух желобов показывает, что ЖСК глубже согласно анализу батиметрических карт: глубины желоба достигают -9.000 м, в то время как НБТ имеет только 1 точку отбора проб глубже -8000 м. Наиболее частые значения для ЖСК находятся в диапазонах от -4600 до -4800 м (217 проб), от -4600 до -4400 (202 пробы) и от -4400 до -4200 (167 проб). Большинство образцов наблюдений для обоих желобов лежат в диапазоне от -4000 до -5000 м (Рис. 58). Геоид показывает плотность топографических структур и литосферы верхней мантии, что объясняет, что аномалии геоида могут быть высокими независимо от реальной топографии. Это объясняет аналогичный диапазон значений геоида для о. Папуа-Новая Гвинея (65-85 мГал) и региона моря Бисмарка.
<figure><img src="image_70.png" /><figcaption>Рис. 58.</figcaption></figure>

Многие факторы влияют на структуру, динамику и актуальную морфоструктуру океанических желобов. Сложность процессов, происходящих в зонах субдукции можно проиллюстрировать рециркуляцией океанической коры и осадков в мантию, что вызывает ее плавление и неоднородность, дуговый магматизм, дегазацию и формацию новой континентальной коры. На таких участках тектонической зоны формируется глубоководный желоб. Процессы субдукции и связанного с ней вулканизма являются основными путями, через которые геохимические компоненты циркулируют между корой, литосферой и мантией [23], в связи с чем связана большая часть землетрясений и вулканов в зоне субдукции.

Глубоководный вулканизм, воздействующий на формирование желобов, в свою очередь, является результатом ряда процессов, включая обезвоживание, таяние и миграцию расплавов. Наиболее глубокие из известных землетрясений происходят в субдуцированной литосфере на
глубинах 660–700 км, но их причина до сих пор не объяснена. Кроме того, движение и скорости литосферных плит на поверхность океанского дна в значительной степени контролируется силами плавучести плит, которые вызывают субдукцию. В результате разнообразия и сложности этих процессов, зоны субдукции можно рассматривать как естественные лаборатории, посредством которых, в определенной аппроксимации, может быть изучена и смоделирована динамика мантии Земли. Эти факторы объясняют вариативность морфоструктуры глубоководных желобов Тихого океана.

## 4.11 Филиппинский желоб

ФЖ имеет классическую симметричную колоколообразную форму распределения

данных глубин, показывающих распределение по глубинам с заметным резким увеличением частоты передачи данных на интервале от -5.000 до -6.000 м ниже уровня моря вместе взятых 1.117 выборок (22% и 15% выборки данных, т.е. 37%) [263]. Это свидетельствует о резком постепенном уменьшении глубин. Желоб имеет V-образную форму в самых глубоких частях. На Рис. 59 показаны вертикальные и поперечные сечения, перпендикулярные сегменту ФЖ. Сравнение двух графиков ясно показывает изменение углов склона желоба, крутизны и перепад высот с западного и восточного флангов желобов. 3D-модель показывает выбранный сегмент ФЖ, где край характеризуется крутым уклоном и примыкает к о. Минданао, к северу от отложений наносов и к северо-западу из-за тектонической эрозии.

<figure><img src="image_71.png" /><figcaption>Рис. 59.</figcaption></figure>

Сравнивая Марианский и Филиппинский желоба, морфоструктура МарЖ изменяется более заметно к западу от оси желоба. Западно-Марианский хребет расположен севернее оси желоба на расстоянии 0-50 км, в то время как северная часть хребта Кэролайн пересекает
южные разрезы профилей желоба на расстоянии около 180-200 км. Выделяющийся параллельный желобу пояс подводных гор, визуализирован на 3D графике в районе 148°-149° в.д. Группа подводных гор к востоку от Каролинской плиты, протяженностью в юго-восточном направлении с узкими подножиями подводных гор и неглубокими вершинами появляется на востоке от архипелага на оси желоба на 130°-135° в.д. Однако в районе погружения плиты 127°-129° в.д. подводные горы отсутствуют, и дно имеет более однородный характер рельефа. Начиная с 16° с.ш.-126° в.д., можно отметить гребень вблизи оси желоба. Морская гравитационная аномалия в редукции Фая в бассейне Филиппинского моря показывает более высокие значения (> 80 мГал) структуры гравитационного поля проявляющиеся в вулканических районах и в районе Филиппинского архипелага. Аномалии со значениями >60 мГал очевидны в области желобов, что согласуется с предыдущими результатами [342].

Результаты сопоставлены с существующими 2D и 3D геофизическими и геологическими картами, визуализацией желобов или разрывов плиты в бассейне Филиппинского моря [85; 29; 22; 45], для выделения геологических, геофизических условий и геоморфологических особенностей подводных желобов в районе Филиппинского моря. Сравнительный анализ Марианской и Каролинской плит, расположенных на окраинах моря, ориентирован на моделирование и картографирование двух выдающихся океанических желобов, расположенных на окраинах бассейна: Марианский и Филиппинский для сравнения вариативности их морфоструктур.

Два участка в южных частях желобов пересечены серией поперечных сечений профилей. Сегмент ФЖ расположен к югу от Минданао, сегмент МарЖ - в районе глубоководной точки Челленджер. Образцы, полученные путем автоматических разрезов, были проанализированы и сопоставлены для обоих желобов. Статистический анализ показал вариативность глубин по образцам в обоих желобах. ФЖ имеет классическую симметричную колоколообразную форму. Гистограммы, показывают распределение глубин с заметным резким увеличением частот данных на интервале от -5000 до -6000 м (37% объема данных). Поперечные сечения сегмента имеют асимметричный вид. Западная часть разрезов имеет плавное постепенное уменьшение глубин на -75-40 км с уклоном в 31°. Анализ геоморфологии ФЖ с помощью Python и R показал корреляцию между изменениями в крутизне склонов и геологических переменных. Вариации крутизны склона коррелируют с толщиной наносов на дне желоба. Вариации рельефа объясняются сочетанием следующих факторов: геологическое строение, тектонические и геодинамические процессы, увеличение глубин, вызванное динамикой тектонических плит.
<figure><img src="image_72.png" /><figcaption>Рис. 60.</figcaption></figure>

Полученные результаты различными статистическими подходами, выполняемыми с использованием библиотек R и Python, были проанализированы и интегрированы для более детального представления о характере морфологического строения ФЖ (Рис. 60). Профили поперечного сечения дают представление об изменениях морфоструктуры ФЖ вдоль архипелага. Значения экстремальных глубин в наборе данных примечательны следующими поперечными профилями и их максимальными глубинами: №12 (-9700 м), № 13 (-9.600 м), №14 (-9400 м), №18 (-9450 м). В центральной части ФЖ его морфологическая картина может быть охарактеризована как имеющая крутой склон (профили № 12 и 13) до очень крутых склонов (№ 14 и 18). Другие профили не имеют глубин свыше 9000 м.

Графики содержат два визуализированных типа распределения данных глубин: а именно по семи типам геологической среды и двум тектоническим плитам: Сунда и Филиппинская. Распределение образцов поперек двух тектонических плит неравномерно. Филиппинская плита включает больше образцов, расположенных в Филиппинском море к востоку от ФЖ. Максимальную выборку можно увидеть на профилях №21, 22 и 23 в южной части разреза с 765, 651 и 652 отобранных проб. Это объясняется сложным рельефом дна в западной части Филиппинского моря. Профили №1-4 демонстрируют значительно меньшую плотность выборок наблюдения, не превышающую 200 (Рис. 61). Эта часть разреза расположен в северной части ФЖ и характеризуется пологими формами рельефа дна.
<figure><img src="image_73.png" /><figcaption>Рис. 61.</figcaption></figure>

Докембрийские (щитовые) породы (П) присутствуют только в профилях № 5, 7, 24 и 19 и отсутствуют в выборочных наборах других профилей. Распределение данных южного направления характеризуется литологическими типами основных-ультраосновных плутонических пород (Pb), где данные записаны для профилей Nr. 12, 18-19, 21, 23-25, то есть в южной части Филиппинского архипелага (Рис. 62). Метаморфические породы (М) отмечены поперек профилей 23-25, 4, 6, 15-16, то есть их распределение более равномерное по исследуемой территории. В этой диссертации данные со сложной литологией мезозоя, юры и
Мелового происхождения (С) и метаморфические породы (М) имеют сравнимую пространственную неоднородность с наблюдениями, что фиксирует 80 выборочных точек. Напротив, основные вулканические породы Кайнозойских вулканических образовании (Vb) имеют значительно более высокие значения, достигая максимальных значений на профилях №18, 17 и 15, имеющие значения 120, 131 и 141 в зарегистрированных образцах.

<figure><img src="image_74.png" /><figcaption>Рис. 62.</figcaption></figure>

Смешанные осадочно-консолидированные породы кайнозойской формации (Smi) имели самые высокие обнаруженные значения на профиле №14 со 106 записанными точками, за которым следует профиль №8 (95 зарегистрированных образцов). Наконец, аллювиальные отложения четвертичного периода имеют самую высокую плотность данных, зафиксированную на профилях №16 (58 проб), №13 и №15 (27 и 21 проба соответственно), то есть центральная часть Филиппин на пересечении архипелага в районе шельфа. Распределение точек выборки по ФЖ имеет четыре отдельные группы с повышенными значениями, вызванными крутой структурой геоморфологии: в первую группу входят профили №. 5, 6 и 7 (северная часть дальше Манильского желоба). Вторая группа - это группа профилей №13, 14 и 15: центральный разрез ФЖ движется на запад в сторону желоба Негрос. Третья часть включает два профиля № 17 и 18. Наконец, четвертая часть включает профили № 21, 22, 23, 24 (Рис. 63), то есть южная
часть, куда смещаются трансекты после пересечение малых желобов: желоба Сулу и желоба Котабато на блоке Зондской плиты.

<figure><img src="image_75.png" /><figcaption>Рис. 63.</figcaption></figure>

Противоположное распределение имеет характер для Зондской плиты: профили 1-4 (север Сунда) имеют повышенные значения, затем идет 2-я группа профилей (8-12), затем 3-я группа (профили 16-17 и 19-20) и профиль № 25 с максимальным значением для Зондской плиты (Сунда) (Рис. 64). Толщина осадконакопления ровная относительно распределения для всех профилей, где указано, что седиментация в ФЖ не слишком высока для заполнения оси желоба. Однако исключение составляют профили № 2 и 3 с отчетливым увеличением объема осадков, вызванными геологическими условиями седиментации в ФЖ [249]. ЮВ часть желоба (профили 17-21) имеет отчетливо более крутую форму склона, что вызвано сложной взаимосвязью тектонических плит и геологических условий.

Подобранная модель матрицы показывает переменные, представляющие корреляцию между элементами системы морфоструктуры желобов: отметка по топографическим и батиметрическим выборкам (макс/мин, средние значения глубины и высоты), толщину отложений, количество проб через тектонические плиты (Зондская плита и Филиппинская Плита), элементы откоса поперек желоба (градиент касательная кривой, аспект уклона), типы геологии (литология пород) [277]. Абсолютные координаты были исключены как фактор, чтобы устранить влияние местоположения. Всего было протестировано 15 переменных по
классам атрибутов: геология: 7, геоморфология: 2, седиментация: 1, тектоника: 2 и батиметрия: 3.

<figure><img src="image_76.png" /><figcaption>Рис. 64.</figcaption></figure>

Фасетный график, визуализирующий факторы воздействия, представлен на Рис. 64. Влияние изменений наклона градуса проверено путем вычисления касательной угла для профилей (Рис. 65). Группировка профилей по уклонам проводилась разделением диапазона на 5 классов: сильный, очень крутой, крутой, экстремальный, умеренный.

<figure><img src="image_77.png" /><figcaption>Рис. 65.</figcaption></figure>
наряду с геологическими факторами (толщина отложений) и литологией вносят свой вклад в формирование морфоструктуры ФЖ.

## 4.12 Манильский желоб

Результаты геоморфологического моделирования и картографирования Манильского желоба (МанЖ) показывают пространственную вариативность в разных частях желоба. Проведена характеристика геологии морского дна путем анализа положения желоба и тектонических плит, а также площадей распространения подводных вулканов. Сопоставление профилей разрезов демонстрирует различия морфоструктуры в южной и северной частях желоба. Выявлено, что южная часть имеет более крутой уклон в сторону океана, тогда как северная часть круче на континентальной части склона (Рис. 66). Подводные террасы расположены в северной части желоба на глубине -2000 м.

<figure><img src="image_78.png" /><figcaption>Рис. 66.</figcaption></figure>

Глубина и геоморфология склона варьируются в диапазоне от -3500 до -4500 м: они минимальные для северной его часть с 526 пробами (18,2%) для глубин от -4000 до -4200 м [305]. Гистограмма для северной части имеет бимодальное распределение с двумя отчетливыми пиками. Южная часть показывает 142 значения для минимальных глубин вдоль профилей - от 3500 до -3400 м (Рис. 67). Статистическое сравнение данных подтвердило, что северная часть желоба глубже южной. Функциональность GMT при этом позволила интегрировать и
интерпретировать данные из нескольких источников и подходы машинной обработки данных в области подводной геоморфологии: автоматически оцифрованные профили, геологическое картирование, 2D и 3D батиметрическое моделирование, статистический анализ, математическая аппроксимация для моделирования тренда склонов желоба.

<figure><img src="image_79.png" /><figcaption>Рис. 67.</figcaption></figure>

Два разных сегмента желоба были проанализированы с целью выявления их пространственных изменений для площади, покрывающей МанЖ и корректировка острова Лусон (северные Филиппины). Второй сегмент, простирающийся в юго-восточном направлении показывает более крутые склоны на стороне желоба, обращенной к океану, и более глубокие батиметрические отметки глубин. Напротив, северный сегмент демонстрирует более мягкие формы склона, но более крутой градиент со стороны от о. Лусон. Данные высокого разрешения, такие как сетка SRTM, использовались для картографирования батиметрии и топографии, покрывающих область исследования, а также растровая сетка с 1-минутным разрешением по гравиметрическим данным (Jason-1, CryoSat).

Статистические результаты показывают различия в диапазонах глубин МанЖ вдоль о. Лусон. Глубина и геоморфология склона существенно различаются в диапазоне глубин от -3500
до -4500: минимальные значения характерны для северной части желоба, где находится 526 точек наблюдения (18,2%) и регистрируются для глубин от -4000 до -4200 м. Гистограмма распределения данных северной части имеет четкое бимодальное распределение с двумя пиками. Одна вершина показаны районы, пересекающие склоны о. Лусон. Напротив, южная часть демонстрирует 142 значения для минимальных глубин согласно батиметрической карте со значениями от -3500 до -3400 м. Второй пик также показывает районы о. Лусон. Сравнительный анализ статистических данных показывает, что северная часть желоба более глубокая относительно южной.

<figure><img src="image_80.png" /><figcaption>Рис. 68.</figcaption></figure>

Южная часть желоба имеет более крутой уклон в направлении от океанской части. Наоборот, северный сегмент характеризуется более крутым склоном в континентальной части. Можно также отметить подводные террасы на северном сегменте желоба на глубинах –2000 м. Как общий тренд, модель северной части показывает более крутой уклон в сторону океана. Однако постепенно наклонная терраса на южной части желоба видна на фрагменте 50-100 разреза с доминантными глубинами от -1100 до -1300 м., следовательно, сравнение двух участков желоба, расположенных на северной и юго-восточной частях желоба, показывают, что
северный сегмент имеет меньшие значения глубин по сравнению с южным, но более крутой склон на стороне о. Лусон.

Геофизическое моделирование, основанного на данных аномалий силы тяжести в редукции Фая (Рис. 68), показывает точки высокой плотности распространяются непрерывно с севера на юг Тайваня вертикально на юг до о. Лусон, Филиппины, от -50 мГал до -200 мГал. Большинство значений в районе Южно-Китайского моря находится в диапазоне от 10 до 30 мГал, тогда как значения свыше 60 мГал могут быть отмечены в островных районах и южных Филиппинах. Результаты геоморфологического моделирования и картографирования МанЖ выявили основные тектонические условия, в которых столкновение плит вызывает нестабильность геологических условий, влияющих на формирование морфоструктуры МанЖ: повторяющиеся землетрясения, подводный вулканизм и повышенную сейсмичность.

Топографическая изоляция и сложное сочетание водных масс, отличных от других океанических сегментов, определяют трудности изучения глубоководной флоры и фауны в зонах обитания с глубоководных желобов (на глубинах 6000–11000 м). В связи с этим, исследования по морской биологии в настоящее время ограничены батиальной (200-3000 м) и абиссальной глубинами (3000-6000 м) [207]. Специфика бентоса заключается в морфоструктуре глубоководных желобов: несмотря на то, что они составляют 1-2% от общей площади, глубоководная зона составляет 45% вертикального градиента глубины [217].

Следовательно, биологические сообщества МанЖ представляют собой пространственно изолированные среды, состоящие из более мелких участков. Они представляют собой кластеры глубоких мест обитаний, которые включают черты континентального склона, абиссальные равнины и особые морфоструктуру желоба, влияющие на биологические аспекты. Глубоководная фауна МанЖ выживает на грани двух крайностей, вызванных гидростатическим давлением и удаленностью из поверхностных источников пищи [215]. Взаимосвязь факторов, влияющих на глубоководные экосистемы рассматривает различные аспекты биогеохимии: влияние поставка питательных веществ в глубоководную среду обитания экосистем, углеродный цикл на дне желоба под высоким гидростатическим давлением.

### 4.13 Желоб Рюкю

Статистические результаты по моделированию желоба Рюкю (ЖР) показывают определенные различия в диапазонах глубин на разных его сегментах вдоль островной дуги Рюкю. Глубина и геометрия склона сильно различаются: максимальная значения от -5500 до -5700 м примечательны для северной части желоба, где отмечены 334 точек наблюдений. С
небольшой разницей, южная часть демонстрирует сопоставимые значения (329 образцов) для того же диапазона глубин. Однако более значительные различия видны для глубин свыше -6000 м. Здесь южная часть желоба имеет лишь несколько значений (9 образцов) с глубинами свыше -6800 м, в то время как северная часть показывает 41, 59 и 23 измерения с максимальными значениями, достигающими -7460 м [292]. Диапазон от -3000 до -5000 м, включающий от умеренных до небольших глубин в сопоставимых для обеих частей желоба, значения не превышают 68 проб для северной части и 42 пробы для южной, соответственно.

В преддуговом бассейне глубиной более 2000 м и менее 1000 м под уровнем моря показано больше данных проб в северной части желоба, чем в южной. Напротив, широкая терраса с глубиной менее 25 м показывает больше проб (161) в южной части желоба. Сравнение между двумя пространственно разными сегментами желоба показывают, что северная часть желоба имеет более глубокие отметки глубин по сравнению с южными. Это также можно отметить на Рис. 69, где самые глубокие значения центральной части видны в глубоководной зоне, простирающейся в сторону моря от разлома Мияко (Рис. 69).

Рис. 69.

Усредненный профиль южной части желоба демонстрирует более пологую форму склона с подводными террасами, в то время как в северной части склона отсутствуют четкая ступенчатая форма террас. В то же время, глубина склона преддуги

увеличивается в северном сегменте желоба. Эти изменения в геоморфологии склона также подчеркиваются контуром повышенных значений аномалий силы тяжести в открытом воздухе в редукции Фая в виде полигона треугольной формы, расположенного на 126° в.д. 24° с.ш.

<figure><img src="image_81.png" /></figure>

<figure><img src="image_82.png" /><figcaption>Cross-sectional profiles of the Ryukyu Trench on two selected segments</figcaption></figure>

<figure><img src="image_83.png" /></figure>
Геометрическая аппроксимация кривых тренда склона профиля желоба показывает моделирование кривых тренда для общих морфологических разрезов и градиентов уклонов с использованием различных математических приближения и в частности, сходство между отрезками при применении линейной модели (Рис. 70). Однако различия в геоморфологических вариациях становятся более заметными при полиномиальной функции. Модель геоида показывает неровность его поверхности в юго-западной части области к востоку от Тайваня. Большая часть территории имеет диапазон значений геоида от 25 до 35 мГал.

<figure><img src="image_84.png" /><figcaption>Рис. 70.</figcaption></figure>

В повышенные значения (свыше 35 до 85 мГал) можно увидеть в юго-восточной части в районе Филиппинского моря, в то время как более низкие значения (15-25 мГал), граничащие с континентальным шельфом, простираются вдоль Восточно-Китайского моря и самые низкие
(<15 мГал) в основном занимают прилегающие участки суши. Были предприняты различные исследования для анализа сложности системы глубоководных желобов и выявления возможных факторов воздействия на их образование [42; 256; 257; 15; 16]. Анализ морфологии тихоокеанских желобов и вариативность их морфоструктуры и изменчивости крутизны их склонов указывает на важность рассмотрения геологических факторов.

Сложные тектонические и морфологические особенности желоба рассмотрены с использованием подхода автоматической оцифровки профилей поперечного сечения желоба Рюкю с локальными геологическими условиями в областях четырех тектонических плит (Рис. 71). Результаты продемонстрировали зависимость между морфоструктурой желоба Рюкю и геологическими факторами (сейсмическая и вулканическая активность, толщина слоя осадконакопления).

<figure><img src="image_85.png" /><figcaption>Рис. 71.</figcaption></figure>

## 4.14 Желоб Палау

Результаты анализа данных продемонстрировали пространственную морфологическую неравномерность желоба Палау (Жпал) (Рис. 72). Информация и концептуальная основа толщины отложений Мирового океана, опубликованная в существующих работах [166] была
использована в этом исследовании. Ранжирование геологических данных включает этап морфологического анализа, где степени градиентов склонов определяются пространственным моделированием. Следовательно, анализа морфологической вариативности форм требует дополнительной задачи в процессе анализа форм профилей глубоководных желобов.

Распределение данных для ЖПал имеет примечательную закономерность: количество глубин в диапазоне от -5000 м до -4000 м отчетливо выделяется по сравнению с диапазонами на других глубинах (737 проб на ЖПал). Такая же ситуация наблюдается для диапазона глубин от -5000 до -6000 м, где ЖПал насчитывает 152 образца. В целом, ЖПал имеет пологий уклон как к суше, так и к океану (Рис. 73). Топографические профили оси ЖПал имеют U-образную форму и пологий склон в направлении к суше и океану. Контуры аномалий силы тяжести в открытом воздухе в редукции Фая в целом коррелируют с изолиниями.

<figure><img src="image_86.png" /><figcaption>Рис. 72.</figcaption></figure>
Значения аномалий силы тяжести на открытом воздухе в редукции Фая достигают положительных значений 100–500 мГал, в основном над площадью Филиппинских о-вов и небольших островов архипелага. Аномалии поля силы тяжести над бассейном Филиппинского моря обычно колеблются от -20 до до 20 мГал. Характеристики гравитационного поля отражают корреляцию между аномалией и неровностью поверхности геоида, для гравитации аномалии, которая визуализирует пониженные изолинии в желобах Яп и Палау.

<figure><img src="image_87.png" /><figcaption>Рис. 73.</figcaption></figure>

### 4.15 Желоб Яп

Согласно статистическому анализу, наибольшие значения желоба Яп (ЖЯ) составляют от -4000 м до -4200 м (278 выборок) с 19% и 17% от общего набора данных, соответственно. Распределение данных для ЖЯ (605 выборок) следующее: диапазон глубин от -5000 м до -6000 м: в ЖЯ зарегистрировано 53 образца (Рис. 74). В целом, ЖЯ имеет более крутые склоны и большие глубины наблюдений, а также более глубокие значения в диапазоне от -7000 м до -6000 м: 68 проб, в то время как соседний желоб Палау имеет только 34 точки для того же диапазона глубин [261]. В целом, ЖЯ имеет более крутые склоны и большие величины глубин наблюдений. ЖЯ также характеризуется наличием тонкого осадочного чехла на дне желоба по его оси, что доказывает взаимосвязь между внешними факторами (геология, геоморфология, геофизика, тектоника, седиментация), влияющими на морфоструктуру и динамику желоба.
Топографические профили оси ЖЯ имеют очень четкую V-образную форму, что указывает на практически полное отсутствие осадков на дне желоба либо очень тонкий осадочным покров.

Для ЖЯ характерны более крутые склоны и большие диапазоны отметок глубин. Топографические профили оси ЖЯ имеют резкую V-образную форму. Сравнивая ЖЯ с соседним желобом Палау можно отметить, что ЖЯ достигает -7000 м на средней кривой профилей, в то время как ЖПал – только -6200 м. Во-вторых, ЖЯ имеет более крутой уклон склона, направленный в сторону океана по сравнению с ЖПал. Ранее отмечалось [237], что обширное разрушение склонов происходит на склоне ЖПал, направленном к суше, из которого большое количество материала попадает в ось желоба. Следовательно, если поверхностные осадки или породы обрушатся на ось желоба, V-образное дно будет постепенно скрыто под слоем осадков, и в конце концов формируется расположенное дно желоба, при противоположных процессах тектонической эрозии. Привнесенные осадки поступают в желоб при частичном обрушении склонов.

<figure><img src="image_88.png" /><figcaption>Рис. 74.</figcaption></figure>
В связи с этим важно отметить сравнение наклонов градиента, что может способствовать объяснению различий морфоструктуры между двумя желобами: внутренние уклоны на ЖЯ более крутые, в то время как ЖПал имеет более пологий уклон с скоплением наносов на внутренней стороне склона желоба. Моделированные профили батиметрии желобов ЖПал (А) и ЖЯ (В) показывают различия в их структуре. Среднее падение градуса наклона в сторону суши составляет около 29° для ЖЯ на западном фланге и 41° на восточном фланге, а для ЖПал это 17° к западу и 18° к востоку соответственно. В целом ЖЯ имеет крутые очертания склона, морские террасы не выделяются.

## 4.16 Марианский желоб

Геоморфология океанского дна Марианского желоба (МарЖ) и бассейна Филиппинского моря была исследована на основе карты GEBCO высокого разрешения, а также и сетки топографических данных ETOPO1, гравиметрических данных в формате NetCDF, геологические векторные слоев и смоделированных профилей (Рис. 75). Результаты включают смоделированные профили, визуализированные гистограммы профилей и представленную статистику по топографии и интерполяции. Форма гистограммы различается по двум желобам, отражающим их геоморфологию. Гистограммы для МарЖ продемонстрировал бимодальный пик на глубинах -5000-3000 м с выборками менее 10%. В этом интервале 1-й пик покрывает глубины от -4500 до -5000 м, а 2-й - от -3800 до -3000 м. Постепенное уменьшение выборки данных с глубинами свыше -5.000 м свидетельствует о равномерном распределении данных для диапазона глубин от -5000 до -6500 при частоте 4-2%, что составляет 285 точек. Глубины от -6200 до -10800 м имеют частоту менее 2%. Более мелкие участки с глубинами в диапазоне между -3000 м и -1500 м имеют частоту менее 4%, что составляет 400 точек проб.

Градиентные откосы желобов имеют заметно симметричную V-образную форму в самой глубинной части. Продемонстрированная автоматическая оцифровка перпендикулярных поперечных сечений МарЖ и ФЖ показывает, что МарЖ имеет более крутой уклон на северном фланге со стороны архипелага. Крутизна склона на левом фланге составляет 33,10° в 0-15 км. Сегмент 15-25 км имеет крутизну 45°, сегмент 25-40 км - 30,75°, сегмент 40-50 км - 28°. На правом фланге желоба крутизна его градиента меняется следующим образом. Сегмент на дистанции 0-28 км имеет крутизну 40,5° от отвеса, 28-37 км от точки старта имеет 43,33° крутизны. Затем он постепенно становится пологим до 30,43° до 50 км. Сегмент на 50-90 км заключается в дугообразном постепенном повышении абсолютных значений глубин, которое стабилизируется через 100 км на уровне менее -4.000 м.
Левый фланг желоба окружен неровным подводным рельефом по сравнению с его правым флангом с более сложным подводным рельефом и ФЖ, который представляет более точный и крутой по форме склон. Результаты морфологического моделирования профилей МарЖ показали, что доминантные глубины желоба составляют -3000 – -5000 м. Максимальные глубины при этом достигают до -10000 в текущем датасете: профили 20, 21, 22 пересекают в основном плиту Филиппинского моря. Уменьшение глубины зафиксировано в профилях № 23, 24, 25, пересекающих Каролинскую плиту. Профили № 23 и 24 имеют самый большой диапазон данных глубин. И наоборот, батиметрические профили от 1 до 16 имеют постепенное уменьшение глубин, что можно отметить в месте выборки точек. Незначительное увеличение глубины зафиксировано для профилей № 4-8. Вариативность батиметрии можно объяснить изменением геологических условий. Тем не менее, толщина осадконакопления заметно изменяется как внутри желоба по профилям, так и между тектоническими плитами.
<figure><img src="image_89.png" /><figcaption>Рис. 75.</figcaption></figure>

Поскольку тектонические условия не идентичны вдоль желоба, был проведен сравнительный анализ вариаций данных по тектоническим плитам. Большинство образцов профилей пересекает Тихоокеанскую плиту и плиту Филиппинского моря, далее следует Марианская плита, в то время как на Каролинскую плиту покрывает лишь несколько пунктов. Распределение плотности точек промеров позволяет сравнить перекрытие и максимальную пригодность кривых плотности профилей и распределения по глубинам по тектоническим плитам. Основной тренд градиента желоба на Тихоокеанской плите имеет общую нисходящую линию. В Филиппинской плите отмечен минимальные значения глубин на профилях № 14-21.
Точки, расположенные на Марианской плите, имеют самую высокую плотность значений распределения глубин, за чем следуют Филиппинская плита, Тихоокеанская и Каролинская.

<figure><img src="image_90.png" /><figcaption>Рис. 76.</figcaption></figure>

Из двух составных графиков по группам можно сравнить углы уклона и глубину распределения данных по тектоническим плитам, а также закономерности этих категорий по плитам. При средней глубине значение от -5000 до -3000, ширина доверительных интервалов увеличивается на профилях с 12 по 15 и с 19 по 22, что указывает на большую амплитуду глубин вариации в этой части МарЖ (Рис. 76). На глубину профиля влияют региональные геологические условия, вызванные расположением на разных тектонических плитех. С другой стороны, профили с 22 по 25, пересекающие Каролинскую плиту демонстрируют, что абсолютная глубина в этой области уменьшается, по сравнению с профилями, пересекающими Филиппинскую и Тихоокеанскую плиты.

Анализ распределения данных аномалии силы тяжести в открытом воздухе в редукции Фая в районе плиты Филиппинского моря показывает более высокие значения (свыше 80 мГал) структуры гравитационных полей возле вулканических областей и Филиппинского архипелага. Геометрические различия между морфоструктурой желобов объясняются контекстом геологического исторического развития и фактическими осадочными процессами, влияющими на ее формирование. Данное исследование представлено сравнительным анализом морффоструктуры глубоководных желобов в контексте варьирующих геофизических и геологических условий в районе бассейна Филиппинского моря.
<figure><img src="image_91.png" /></figure>

<figure><img src="image_92.png" /><figcaption>Рис. 77.</figcaption></figure>

Батиметрические вариации распределения данных представлены на Рис. 77. По профилям они варьировались от -10600 м (максимальная глубина в этом наборе данных) до -3.150 м (самая мелководная точка в датасете). Максимальные глубины отмечены в профилях № 20, 21, 19, 14, тогда как минимальные глубины составляют первую группу, т.е. профили №24, 23, 22 и 10 (Рис. 77). Самая глубокая часть желоба расположена в юго-западном и центральном сегментах, где желоб пересекает Филиппинскую и Тихоокеанскую плиты. Умеренные глубины коррелируют с Марианской плитой и большей частью плиты Филиппинского моря. Диапазоны глубин в целом больше в южной части желоба, чем в северной его части. Центральная часть МарЖ варьируется по глубине: увеличивающиеся глубины в южном направлении, где глубины больше, чем в северном сегменте. Сравнивая профили № 3, 4, 9, 12 с профилями № 18, 16, 15, 13, глубины увеличиваются, достигая максимальных значений в следующей группе (№20, 21, 19, 14).

Вариации крутизны на различных участках желоба, крутизна склона и глубины анализировались библиотеками Matplotlib, Seaborn и Bokeh. Самая крутая часть желоб расположена на северо-западном, центральном и юго-западном участках (профили № 3, 7, 9, 23, 24), где желоб пересекает Филиппинскую и Тихоокеанскую плиты. Этот участок имеет самые большие глубины и резкие перепады глубин. Максимальный градиент глубины находится на профиле № 21 (-10600 м). Средний умеренный угол наклона (профили № 1, 11, 4, 5, 10) коррелирует с участками пересечения желоба Марианской плиты. Профили 19, 20, 21 и 22 имеют равномерную форму, которая резко уменьшалась после образца 200. Группы профилей
23, 24 и 25 имеют схожие формы: первая половина профилей относительно ровная, в то время как южная часть показывает увеличение глубин.

Отдельные сегменты Марианского желоба имеют сбалансированные перепады глубин от -7.600 м (профиль № 11), -7.750 м (профиль №4), -7.800 м (профиль №5), -7.750 м (профиль №10), до -6.200 м. (профиль № 1). Диапазоны глубин показаны на Рис. 77. Профили с наименьшим уклоном градусов (21, 22, 18, 20) расположены в южном сегменте, где желоб пересекает плиту Кэролайн. Осадконакопление существенно отличается вдоль желоба по разным сегментам, что связано с комплексом осадочных процессов и механизмов. Среди прочего, вызванные привносом осадков с донными течениями, оползневыми процессами, биохимическими факторами, близостью сейсмических зон, областями магматического вулканизма. Кроме того, из-за «эффекта воронки» скорость отложения наносов в желобе выше, а толщина больше, чем в на дне открытого бассейна Филиппинского моря.

Алгоритм k-средних был применен для ранжирования профилей по группам. Были протестированы несколько кластеров (от 2 до 7), и выявлено пять как оптимальное при минимальном перекрытии групп. Корреляционная матрица показывает пересечение комбинации факторов. Сравнение би-фактора показывает попарную корреляцию факторов, воздействующих на морфоструктуру желоба. Сравнительный анализ позволил наблюдать влияние на переменные как на би-факторы. В ответ на уменьшение осадконакопления толщина уклона идет параллельно и расположение областей активного вулканизма отражено в циклическом повторении кривой для градиента наклона. Магматические вулканические области имеют корреляцию с углом наклона и аспектом. На геоморфологию желоба отчетливо влияют такие факторы как угол наклона, тектонические факторы, мощность отложений, аспект градиента, вулканические магматические области и географическое положение.

Анализ крутизны углов профилей поперечного сечения вдоль желоба показал, что профили поперечного сечения образуют кластерные группы с близкими характеристиками морфоструктуры [271]. В результате профили желоба были разделена на 5 групп. 1-я группа: профили 21, 22, 18 и 20, 'сильный уклон' tg=0,05°. 2-й группа: профили: 15, 19, 16, 17, 14, 2, класс «очень сильный уклон», угол tg=0,057° до 0,058°. 3-я группа, «значительный уклон», профили: 1, 11, 4, 5, 10 и 13, средний уклон tg=0,060°-0,070°. 4-я группа, «крутой уклон», профили: 25, 12, 6, 8, 3, tg=0,070°-0,075°. 5 группа, с наибольшей крутизной, профили: 9, 7, 23, 24, со средним наклоном tg до 0,079°. Хотя крутизна связана с погружением плиты в этой области, характер расширения уклона может быть связан с другими факторами, например,
топография, вулканизм и местоположение. Группировка данных создана с помощью библиотек {tidyverse} и {ggsignif}, использованных для упорядочивания и нормирования угла крутизны.

Далее были сгруппированы 5 классов склонов: сильный, очень крутой, экстремальный, склон, значительный. Они показывают крутизну желоба по результатам кластерного анализа [271]. Общий тренд имеет размах 0,03 (примерно 0,05-0,08) крутизны профилей. Повторная классификация уклона градиента поперек желоба и статистическая нормализация играет решающую роль в анализе крутизны склона желоба. Профили № 23 и 24 имеют наибольшую крутизну склона, расположенного на Филиппинской плите. 2 больших класса склонов наблюдались: 1-й ниже среднего (профили 1, 2, 11, 14-19, 21-22) и 2-й выше среднего (все остальные). Крутизна желоба варьируется под воздействием факторов магматических вулканических областей: профили №20, 22, 23, 24. с большим количеством точек наблюдений вулканических извержений (свыше 180), которые коррелируют с крутизной склона. 5 классов крутизны склона выбраны в связи с различной морфоструктурой в разных сегментах желоба. Круглые столбчатые диаграммы включены для визуализации распределения глубины и значений угла наклона с помощью скриптов R.

KDE по Марианской плите имеет самые высокие значения для распределения по глубинам МарЖ, за которым следует Филиппинская плита, затем Тихоокеанская и Каролинская, соответственно. KDE показан на комбинированном графике, позволяющем сравнить перекрытие кривых плотности для профилей и распределения по глубине по тектоническим плитам. Филиппинская плита имеет минимальный пик по профилям № 14-21. Наивысшее значение для плиты Кэролайн имеет профиль № 23, в то время как максимальный уровень для Марианской плиты имеет профиль № 7. Плита Филиппинского моря имеет минимальное значение для профилей №14-21. Наивысшее значение для плиты Кэролайн имеет профиль №23, а максимальный уровень для Марианской плиты - профиль №7.

Основные концепции статистического анализа включают численное отражение моделей взаимосвязи различных факторов (геологическое строение, батиметрические узоры, расположение и субдукция тектонических плит, спрединг, трансформный разлом, глубины), влияющих на геоморфологию желоба. Сравнение свойств разрезов океанической коры и офиолитов, толщины и глубины отложений по профилям позволили лучше понять связи между геопространственными факторами, влияющими на геоморфологию желоба. Тектонический плиты, геометрия (угол склона в tg°), толщина отложений, геология (вулканические районы, землетрясения), тектонические факторы играют решающую роль в геоморфологии желоба.
Марианский желоб — важная составляющая активных континентальных окраин в западной части Тихого океана. Его склоны с материковой и океанической сторон имеют сложные ступени различной формы и размера, вызванные активными тектоническими и процессами осадконакопления. Крутизна склонов желоба в среднем 4–5°. Тектонические плиты имеют более крутые склоны со средними уклонами от 10 до 15°, но их отдельные части могут быть ограничены более крутыми склонами, что объясняется системой гравитационных потоков подводных каньонов и долин.

<figure><img src="image_93.png" /><figcaption>Рис. 78.</figcaption></figure>

Распределение геологического материала на прилегающих абиссальных равнинах
способствует формированию геоморфологических особенностей строения дна океана в желобе.
Степень и амплитуда наклона влияют на толщину отложений, аспект имеет меньший эффект.
Были оценены количественные сходства в распределении данных с помощью корреляционных
матриц и кластерного анализа. Большие градиенты изменчивости наблюдаются внутри и между
северной и южной частями желоба, и кривой ее формы, направленной к линиям трансформации
около Магеллана, подводные гор (г. Маркус-Уэйк). В геоморфологии желоба преобладают следующие факторы: близость подводных вулканических районов, расположение Филиппинской и Марианской тектонических плит, толщина осадконакопления. Средняя часть желоба (профили от 14 до 17), имеет очень крутые уклоны, примерно равные пропорции толщины осадков. Вариации толщины наносов по профилям имеют косвенное зависимость от угла склона, что создает условия для скопления наносов. Если некий сегмент желоба расположен вблизи активной вулканической области, скорости седиментации увеличиваются.

<figure><img src="image_94.png" /><figcaption>Рис. 79.</figcaption></figure>

Профили № 1, 24, 25, 23 отличаются высокой мощностью наносов на Филиппинской плите, профили № 2, 4, 6, 8 имеют самые высокие значения для Марианской впадины, профили № 3, 5, 8, 6 имеют самые высокие значения толщины осадконакопления для Тихоокеанской плиты. Профили, расположенные на Каролинской плите, имеют наименьшие значения (лишь несколько точек).

## 4.17 Желоб Идзу-Бонин

Поперечные профили желоба Идзу-Бонин (ЖИБ) отображены как два сегмента ЖИБ (Рис. 78). Результаты моделирования показали, что южный его сегмент более глубокий и имеет
более выраженную V-образную форму с крутым уклоном на обоих склонах. Северная же часть желоба имеет асимметричную форму склона с заметной подводной террасой в западной части и выпрямленной формой со стороны океана (Рис. 79). Кроме того, южный сегмент ЖИБ имеет на графике различимый хребет Бонин. Сравнение обоих сегментов ЖИБ со стороны океана указывает на схожую морфоструктуру, а также подводные горы в северной части ЖИБ, заметные на 3D-модели ЖИБ. Статистический анализ обоих сегментов показывает следующие результаты. Для северного сегмента, наиболее наглядный диапазон глубин; от -5000 до -6000 м где зарегистрировано 1037 записанных образцов (304, 407, 248 и 78), в то время как южный сегмент показывает всего 931 образец (523, 304, 77 и 27) [304].

<figure><img src="image_95.png" /><figcaption>Рис. 80.</figcaption></figure>

Кроме того, гистограмма для южного сегмента имеет четкое бимодальное распределение с двумя пиками: 523 образца с 20% показывают наиболее частые значения глубины для южного сегмента в диапазоне от -5.800 до -6.000 м (Рис. 80). Второй пик занимает почти 10% данных, что соотносится с расположением хребта Бонин и включает данные по глубинам от -4.200 до -3.800 м. Для северного сегмента желоба наиболее повторяющиеся точки (407 значений, 13,5%) отобраны по глубинам от -5.600 до -5.800 м, далее по глубинам в диапазоне от -5.800 до -6.000
м (304 образца с 10%). В северном сегменте распределение данных имеет больше точек, расположенных на мелких глубинах (146), что указывает на дугу Идзу-Бонин, в то время как для южного сегмента в этом батиметрическом диапазоне нет данных. Это указывает на то, что южный сегмент имеет V-образный профиль поперечного сечения желоба.

### 4.18 Японский желоб

Поскольку основной батиметрической переменной рельефа желоба является глубина, датасет GEBCO в виде DEM был использован для расчета, сравнения и описательного статистического анализа двух сегментов ЯЖ. Следовательно, сравнительный анализ двух частей серии профилей поперечного сечения выявил более крутой склон в северной части желоба на континентальной части склона под фронтальным клином Северо-Американской тектонической плиты.

Южная часть ЯЖ показывает более пологий склон на острове Хонсю. Расположение профилей, пересекающих два сегмента ЯЖ с юго-запада на северо-восток, показаны на карте. Было построено 12 профилей для южного сегмента и 14 профилей для северного. Геоморфологическое строение центральных профилей, и увеличение высоты в северном направлении видно в северной части. Результаты интерпретировались на основе гипотезы что геологические условия и сейсмичность района влияют на неровность рельефа желоба и общие геоморфологические формы при изучении батиметрических закономерностей и вариаций по профилям поперечного сечения ЯЖ, что показано на

<figure><img src="image_96.png" /><figcaption>Рис. 81.</figcaption></figure>
геологической карте с высоким уровнем сейсмичности, повторяющимися землетрясениями и вулканизмом вдоль желоба.

Следовательно, западная часть желоба (склон о. Хонсю) имеет более крутые склоны по сравнению со склонами, направленными к океану для обоих сегментов, что также можно увидеть на 3D модели, представленной на Рис. 81. Статистический анализ наиболее частых значений глубин для северной части показывает диапазон от -5300- до -5500м (683 точки). Что касается южной части, то наиболее частые глубины лежат в интервале от -5500 до -5800 м (531 точки). Более того, сравнивая самые глубокие значения батиметрии, можно заметить, что южная часть чуть глубже: самые глубокие записи до -8000 м (8 проб). Всего 139 точек расположены на глубинах от -7000 до -8000 м в южной части желоба.

<figure><img src="image_97.png" /><figcaption>Рис. 82.</figcaption></figure>

В северной части желоба такой же диапазон глубин содержит 124 записи: 12, 59 и 53 в самой глубокой части профиля (Рис. 82).
<figure><img src="image_98.png" /><figcaption>Рис. 83.</figcaption></figure>

Кроме того, значения, расположенные на глубинах от -4000 до -5000 м, чаще встречаются для южной части желоба: всего 134 точки, а северная часть желоба не превышает 100 значений: 91 пробы [287] (Рис. 83). Подводя итог, можно заключить, что южная часть желоба более мелкая чем северная (Рис. 84). Она показывает более глубокие значения, и наиболее частое значение глубже, чем у северного сегмента. Анализ представленной модели геоида и гравитационные аномалий силы тяжести атмосферного воздуха в редукции Фая отражают изменения плотности Земли в области через ЯЖ и в его окрестностях.
<figure><img src="image_99.png" /><figcaption>Рис. 84.</figcaption></figure>

Исследованная область ЯЖ имеет значения геоида 0-20 мГал. Наибольшие значения на высотах геоида зарегистрированы на о. Хонсю (>40 мГал). Остальная площадь имеет значения в диапазоне 20-40 мГал, что показывает умеренную неравномерность геоида. На карте гравитации показаны вариации плотности Земли в районе исследования и уменьшение силы тяжести топографической поверхности к геоиду в районе исследования. Карта аномалий силы тяжести в редукции Фая определяются по высоте, показывающей значения ниже -30 мГал в области ЯЖ. Район Японского моря имеет значения высот до 40 мГал. Некоторые районы Японских о-вов (Хонсю и Хоккайдо) превышают 100 мГал, что указывает на аномалии гравитации.
## 4.19 Желоб Пюйсегюр

Желоб Пюйсегюр (Рис. 85) имеет асимметричную V-образную форму с крутым уклоном на восточном склоне и пологий склон на западном, соответственно. Прилегающий район имеет пологий склон на сторона океана для Хикуранги и крутой склон на восточном фланге для Пюйсегюра, окруженный сложным подводным рельефом вдоль дуги Маккуори. Пюйсегюр имеет бимодальный тип распределения данных с двумя четко выраженными вершинами.

Первый пик имеет три заметных диапазона с кластерами на диапазонах от -4.200 до -4.400 м (373 образца, частота данных 18%), от -4.000 до -4.200 (182 образца, частота данных 9,6%) и от -4.400 м до -4.600 м (216 образцов, частота данных 11,5%). Вторая вершина покрывает диапазон с глубинами от -2.200 до -3.000 м с частотой данных ниже 7,5% [286]. Пик соответствует дуге Маккуори,

граничащей со склоном желоба. Небольшой желоб Хьорт линейно продолжает Пюйсегюр. Ввиду его относительно небольших размеров и простирания от Пюйсегюр, оба желоба рассматривались в этой работе в одной секции. Желоб имеет классическую симметричную форму с постепенно сужающимися склонами на его западном и восточном флангах. Желоб имеет классическую колоколообразную форму с четким пиком данных на глубинах -3.200 до -3.400 м. (364 образца, 30% данных). Рельеф желоба Хьорт представляет собой наиболее неровную местность по сравнению с другими желобами с максимальной глубиной свыше -6.000 м.

<figure><img src="image_100.png" /><figcaption>Рис. 85.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_101.png" /><figcaption>Рис. 86.</figcaption></figure>

Резкое уменьшение значений выборки с обеих сторон соответствует крутому склону желоба на западном его фланге от плато Хьорт. Абиссальная равнина простирается к востоку от Пюйсегюр, с небольшими выступами. Его морфоструктура особенно хорошо выражена вдоль дуги Маккуори, между 51,5° и 54° с четко выраженными гребнями, напоминающими вытянутые подводные горы на северо-западе от Пюйсегюр, перемежающимися небольшими впадинами. В средней части желоба глубины резко увеличиваются от -5.400 (216 точек) до - 6.200 м (9 точек). Распределение данных имеет четкий бимодальный вид для Пюйсегюр с пиками в диапазонах от -4.200 до -4.400 (373 образца) и от -3.200 до -3.000 м (140 образцов). Гистограмма желоба Хьорт также имеет классическую колоколообразную форму с одним пиком в распределении данных на глубинах от -3.300 до -3.500 м (364 точки).

## 4.20 Желоб Хикуранги

Результаты проведенного моделирования желоба Хикуранги (ЖХ) выявили, что он имеет более корытообразную форму в поперечном сечении, в то время как желоба Пюйсегюр и Хьорт имеют классическую V-образную форму. Хотя в данном исследовании он служит переменной ландшафта для изучения геоморфологической формы рельефа, вариации морфоструктуры склонов были сопоставлены для желобов, и были отмечены следующие результаты: ЖХ имеет корытообразную форму с плоским широким дном, также имеет более крутой уклон на склоне Северного острова. Гистограммы для профилей пересечения желобов Хикуранги, Пюйсегюр и Хьорт визуализированы на (Рис. 86). Описательная статистика по батиметрии в трех желобах и интерполяции подходов показывает следующие результаты.
Форма гистограммы различается по всем трем желобам, отражающим их морфоструктуру. Распределение данных для ЖХ демонстрирует практически одинаковую картину для глубин -600 м до -2600 м с выборками менее 60 для каждого кластера (большинство данных при этом обнаружено на 30-40 выборках для желоба, но не более 4%). Отчетливо видно возрастающее увеличение данных с глубинами ниже 500 м, то есть наклон в сторону о. Северного, частота от 5% до 12%, (Рис. 87).

<figure><img src="image_102.png" /><figcaption>Рис. 87.</figcaption></figure>

Асимметричность склона в морфоструктуре желоба и распределение подводных гор вблизи желобов Пюйсегюр, Хьорт и ЖХ отражают взаимодействие между сложными тектоническими процессами, такими как субдукция тектонических плит и вариация напряжения между расходящимися хребтами и трансформацией рельефа. В северо-западном районе от точки Пюйсегюр, батиметрические данные полос обзора GEBCO позволяют увидеть довольно сложный подводный рельеф: линейно выраженную геоморфологию хребта, серию мелких удлиненных подводных гор, небольшие впадины и плоские участки морского дна.
Согласно анализу распределения данных для ЖХ, батиметрия имеет более выровненные
картины на глубинах в диапазоне от -2.500 до -600 м. Отличительные пики имеют данные,
расположенные на мелководных участках (-500 м), где максимальные значения обнаружены
для диапазона от -400 до -300 м (258 выборок). Как правило, сильная корреляция осей желобов
заметна с границами трех литосферных плит (Антарктическая, Тихоокеанская и Индо-
Австралийская), что подтверждает воздействие на геоморфологию желоба со стороны
субдукции тектонических плит, геологических линеаментов и протяженности Зоны
разрушения, что в конечном конце приводит к формированию оси желоба за счет движений
плит. Региональные геологические условия, линейное распространение тектонических плит,
сложные тектонические процессы и седиментация желобов могут объяснить различия в
морфоструктуре желобов Хикуранги, Пюйсегюр и Хьорт как подводных форм рельефа.

Сравнительный анализ геофизических условий желобов выявил их структурные
характеристики в прилегающей океанической коре южной Антарктики. Визуализированная
данные по аномалиям силы тяжести свободного падения в редукции Фая и геологических
параметров добавляют новую информацию к интерпретации данных, охватывающих активные
конвергентные окраины, в частности, зону тройного сочленения Маккуори в ЮЗ части Тихого
океана, Антарктика. Ввиду расположения в зоне тройного сочленения Маккуори, ЖХ
представляет собой особый сегмент океанского дна, отличающийся по морфоструктуре и
геологическим условиям от соседних Пюйсегюр и Хьорт, где наблюдается постепенное
уменьшение глубин по склону о. Северного. Детальное картографирование дна в разрезах
указанных желобов в увеличенных фрагментах подчеркнули активные процессы на дне,
которые создали уникальную и отличительную морфологию, характерную для самых южных
желобов Мирового океана, граничащих с Антарктикой: Южно-Сандвичев желоб в море Скоша
[312]. Сравнительный анализ подводной геоморфологии ЖХ и Пюйсегюр, а также малого
желоба Хьорт (продолжение Пюйсегюр), расположенных у побережья Новой Зеландии на юго-
западе Тихого океана, позволяет сделать следующие выводы.

Результаты сравнения медианных значений трех желобов показывают, что Хикуранги
имеет меньшие глубины с максимальной не более -2500 м, в то время как Пюйсегюр достигает
до глубин -6000 м. Желоб Пюйсегюр простирается от Южного о. до зоны тройного сочленения
и зоны разлома Маккуори. ЖХ продолжает Пюйсегюр на юг от о. Маккуори и характеризуется
фронтальной субдукционной эрозией, многочисленными подводными горами, растяжением
верхней тектонической плиты. Небольшой желоб Хьорт характеризуется наклонной формой, в
связи с расположением в зоне субдукции. Уникальная тектоническая обстановка этого региона состоит из двух зон субдукции: северной (окраина Хикуранги) и южной (окраина Пюйсегюр), связанных наклонной континентальной коллизией по Альпийскому разлому о. Южного. Как следствие, это вызывает вариации в морфоструктуре желобов. Субдукция Пюйсегюр / Хикуранги выражено наклонная (правая), направлена на юг. Субдукция Хикуранги направлена на северо-запад, т. е. о. Южный Новой Зеландии оказывается ровно в центре между «ножницами субдукции».

В данной части работы также выполнено сглаживание гистограмм топографических сеток (уравненных, нормированных, квадратичных) модулем grdhisteq. Автоматизированный разрез был выполнен с использованием модуля grdtrack. ЖХ имеет классическую симметричную форму поперечного профиля со сравнительными уклонами на западных и восточных склонах, а также отличается корытообразным плоским широким дном, более крутым градиентом склона Северного острова. Пюйсегюр имеет асимметричную V-образную форму с крутым уклоном на восточном склоны и более пологим склоном на западе. Сравнение медиан желобов показывает, что выбранный сегмент ЖХ имеет меньшую глубину с максимальной не превышающей -2500 м, в то время как Пюйсегюр достигает до глубин -6000 м. Желоб Хикуранги имеет более глубокие значения свыше -6000 м с более крутым уклоном по сравнению с желобом Пюйсегюр.

Прилегающая местность имеет пологий спуск со стороны океана для ЖХ и крутой склон с восточной стороны фланга для желоба Пюйсегюр. Распределение данных для ЖХ демонстрирует практически одинаковую картину распределения глубин от -600 до 2600 м с выборками менее 60 для каждого кластера. Пюйсегюр имеет бимодальный тип распределения данных с двумя пиками. 1-й пик имеет 3 заметных диапазона значений от -4200 до -4400 м (373 отсчета, частота данных 18%), диапазон - от 4000 до -4200 м. 2-й пик охватывает глубины от -2200 до -3000 м, частота менее 7,5%. Пик соответствует простиранию желоба до арки Маккуори, граничащей со склоном желоба. Явление субдукции тектонических плит объясняет асимметрию желобов, а также морфологическую структуру ЖХ и Пюйсегюр, которые зависят от геологических процессов и факторов и изменяются согласно вариативности региональных условий, что и показано на представленных смоделированных профилях.
## 4.21 Классификация морфоструктур глубоководных желобов

Глубоководные океанические желоба представляют собой важную часть океанической литосферы: крупнейшие по протяженности, линейные углубленные элементы рельефа поверхности морского дна Земли, отличающиеся своей глубиной, непрерывностью и уникальной морфологией. Желоба преимущественно расположены вдоль окраин океанов. В основном, они развиты вблизи островных дуг и орогенов, образующихся над зонами субдукции. Например, максимально длинный Перу-Чилийской желоб имеет длину 4.500 км и достигает глубин 7–8 км под уровнем моря.

Желоба, расположенные на западе Тихого океана, как правило, глубже, чем на восточных его границах. При этом, наибольшие глубины желобов достигают до 10–11 км, обнаруженные в желобах Марианском и Тонга-Кермадек. В настоящей работе были определены следующие типы формы морфологических профилей, и желоба классифицированы на семь типов: U-образные (в плане), V-образные (в плане), асимметричные левосторонние, серповидные, извилистые гребневидные, каскадные, округло-дугообразные, асимметричные правосторонние. Для каждого геоморфологического типа характерны подтипы крутизны, определены: сильные, очень сильные, экстремальные, крутые, очень крутые склоны. Кроме того, склоны долин желобов классифицируются как очень высокие, высокие, средние, низкие, в зависимости от степени кривизны. Следовательно, классы размеров и классы склонов долин анализируются в контексте физической среды, а также тектонических и геологических условий участка желоба. Форма изгиба погружающейся литосферной плиты также оказывает влияние на тектоническую нагрузку на оси желоба, прочность, а также на разломные эффекты погружения тектонической плиты, что отражается в разнообразии форм формы желоба.

Основным фактором, определяющим максимальную глубину желоба, является тектоника. В частности, существенным является возраст субдуцированной океанической литосферы, поскольку он определяет глубину океанической коры, входящей в желоб. Примечательный контраст между глубинами желобов на востоке и западе Тихого океана во многом объясняется именно систематическим различием в возрасте морского дна в этих регионах. Кроме того, возраст плиты (относительно молодые или старые плиты), как правило, является преобладающим фактором в контроле формы поперечного сечения желоба, независимо от осевого осадка нагрузки. Геоморфология желоба и ширина профилей поперечного сечения в основном контролируются упругой мощностью, уменьшенной
тектоническим нарушением вблизи оси желоба. В свою очередь, на них незначительно влияет
начальная толщина исследуемой тектонической плиты.

Уменьшение плиты вызывает значительные углубление и сужение желобов. Как
отмечено во вступительной главе диссертации, на поперечных разрезах желоба обычно имеют
ширину 50–100 км. В поперечном сечении они образуют асимметричную V-образную форму с
наиболее крутым уклоном 8–20° на стороне, наклоненной в сторону океана (противоположной
континентальной). Наполнение желобов наносами и отложениями также значительно
различается, что также демонстрируется в данной работе, начиная с практически отсутствия
осадков, как в Тонга и Кермадек, до почти заполненных желобах, как в Алеутском и особенно,
Каскадия [289]. Это объясняется привносом осадков, регулярно поступающих из прилегающих
континентальных областей. Глубина желоба также уменьшается за счет субдукции и
распространения асейсмических хребтов.

Изгиб литосферной плиты приводит к появлению возвышенностей и холмообразных
форм рельефа в топографии, представленной в субдуцирующей тектонической плитой на
обращенной к океану стороне островной дуги. Региональные повышения в рисунке батиметрии
дна расположены как правило на расстоянии 100–200 км от оси желоба с амплитудой в
несколько сотен метров. Наличие гряд и холмистых форм в рельефе является следствием
наклона погружающейся плиты вниз.

В данной диссертации проведено систематическое отображение форм морфоструктуры
20 желобов Тихого океана, основанное на подробном анализе с разнообразным диапазоном
характеристик (геология, тектоника и геофизические условия). Глубоководные желоба
являются одними из самых загадочных и малоизученных морфологических структур на
поверхности дна Мирового океана. В то же время, именно в глубоководных желобах геофизики
могут наблюдать, как разрезы океанического дна древней земной коры подвергаются
субдукции и моделировать процессы, происходящие в мантии Земли, для анализа оценки ее
взаимодействия с океанической корой. В связи с этим, важность исследования глубоководных
желобов в развитии наук о Земле очевидна. В Атлантическом, Тихом и Индийском океанах
выявлены и до некоторой степени изучены около трех десятков глубоководных желобов. Их
глубина в целом превышает -6.000 м. Семь наиболее глубоких впадин Земли расположены в
Тихом океане: Марианский (11.034 м), Японский (10.554 м), Курило-Камчатский (10.542 м),
Палау (10.540 м), Яп (8.946 м), Тонга (10.882 м) и Кермадек (10.047 м).
**Филиппинский желоб (ФЖ):** желоб неправильной формы V-образной формы (в плане). Поперечные сечения выбранного сегмента имеют сильно асимметричный вид, обусловленный расположенными на западе Филиппинскими островами (Минданао). Следовательно, западная часть разрезов имеет плавное постепенное уменьшение глубины равномерно от -75-40 км по левому флангу с уклоном 31°. 2-й отрезок протяженностью от 40 до 10 км. левого сечения с уклоном 40,60°. Последний и короткий отрезок слева (10-0 км) имеет крутизну 28°. Правый фланг профиля имеет следующие изменения крутизны. Сегмент 0-20 км имеет уклон 44°, далее следует участок 20-35 км (41,70°) и 35-50 км (25,0°). Протяженный участок по правому флангу (50-200 км) имеет однородную геоморфологию и почти не имеет существенных вариаций и доминирующий глубины около -6,000 под уровнем моря. Самый глубокий участок ФЖ (10-0 км на профиль от осевой линии) имеет более пологий уклон с крутизной 28° против 44° на правом фланг для того же сегмента. Поперечные сечения ФЖ имеют асимметричный профиль, обусловленный о. Минданао. В самых глубоких его частях ФЖ имеет V-образную форму Поперечный разрез был проведен перпендикулярно сегменту ФЖ. На нижнем графике показан средний сложенный профиль поперечного сечения (красная линия) и интервал полос погрешностей измерений. Вариативность углов уклона желоба, крутизны и перепада высот с западного и восточного флангов вызваны тектоническими причинами.

**Желоб Кермадек (ЖК):** вытянутый желоб по перевернутой гребневидной форме. Профили оцифрованы перпендикулярны оси желоба. Широта возле каждого профиля указывает на положение осевого дна. ЖК имеет плавную форму западного склона и резкую форму на восточном фланге с глубинами от -6600 до -6800 м согласно анализу 2641 промеров глубины. Сравнивая самые глубокие значения (свыше -9000 м) для ЖК, согласно анализу 251 образцов, очевидно, что ЖТ глубже, чем ЖК. Для глубин в диапазоне от -6000 до -5000 м больше значений в этом диапазоне: 6167 выборок. ЖК имеет пологий склон и небольшую глубину. Это иллюстрирует тектонические и геологические локальные вариации, а также вариативность процессов осадконакопления в ЖК, вызывающая вариации их морфоструктуры, несмотря на их близкое расположение.

**Желоб Палау (ЖлП):** левосторонний желоб неправильной V-образной формы. Батиметрические профили оси желоба имеют острые небольшие хребты неправильной V-образной формы, за исключением его северной части. Такая форма указывает на практически полное отсутствие либо очень тонкий слой осадков на дне желоба по его оси. Северная часть протяженностью около 25 км к северу от 7°38'N имеет U-образное форму, которая постепенно
расширяется к северу, становясь чашеобразной. Среднее падение уклона к суше составляет около 12°, в некоторых случаях имеют место более крутые уступы высотой от 10 до 50 м. Локальные повышения в рельефе выделяются на нижнем склоне в сторону суши. к оси ЖлП. Это может быть обваленный блок без глубоководных террас, в которых происходил процесс осадконакопления. Если происходит накопление поверхностных отложений вдоль оси желоба, его V-образное дно будет погребено с образованием положенной котловины, если продолжающиеся процессы субдукция или тектонической эрозии не окажу противоположного эффекта. В ЖлП процессы обрушения склонов, происходят часто, поскольку углы падения нижнего откоса в сторону берега превышают предел разрушения откоса в желобе Палау.

Манильский желоб (МнТ) имеет извилистую форму. Это относительно молодой, неглубокий и узкий желоб, сформированный вдоль погружающейся плиты (ок. 15–36 млн лет), имеет плавный рельеф и небольшую ширину. Вдоль оси желоба батиметрия глубже и уже на южном и центральном участках, чем на северном участке. Глубина и геоморфология склона МнТ меняются существенно в диапазоне глубин от -3500 до -4500: минимальные значения заметны для северной части желоба, в которой зафиксировано 526 точек наблюдения (18,2%) для глубин от -4000 до -4200 м. Южная часть желоба имеет более крутой уклон в сегменте, обращенном к океану. Северная часть круче в части континентального склона. Подводные террасы можно отметить на северном сегменте желоба на глубине -2000 м. Модель северной части имеет более крутой склон в сторону океана. На фрагменте видна постепенно наклонная терраса на южном сегменте. Глубины от -1.100 до -1.300 м отмечены на сегменте длиной 50-100 м из разреза. Два сегмента желоба, расположенные на его северной и юго-восточной частях различаются: северный сегмент имеет меньшие значения глубин по сравнению с южным, но более крутой склон со стороны о. Лусон.

Алеутский желоб (АЖ) имеет удлиненную корытообразную форму. Северо-западная часть АЖ со стороны цепи островов имеет более крутой и короткий уклон с расположенным рядом морских террас. Средний уклон его северной стороны колеблется от 3° до 4°, в то время как на его более мелкой южной стороне - 1° или 2°.

Марианский желоб (МрЖ): V-образный (в плане), широкий по оси. Преобладают крутые (7-9°) склоны и плоские участки дна. Градиентные уклоны заметно симметричны и образуют V-образную форму в самых глубоких местах. Перпендикулярные поперечные сечения разрезов имеют следующие характеристики: более крутой уклон на северном фланге вдоль архипелага. Рельеф вокруг левого склона неровный и сложный по сравнению с правым
флангом. Он отличается аккуратной и крутой формой. Основные образцы глубины от -3000 до -5000 м. Крутизна склона по левому флангу: 33,10° на сегменте 0-15 км от центральной оси желоба. Участок 15-25 км имеет крутизну 45°, отрезок 25-40 км - 30,75°, участок 40-50 км – 28°.

Крутизна градиента правого фланга различается следующим образом: участок на расстоянии 0-28 км имеет крутизну склона 40,5°, следующий сегмент 28-37 км – 43,33°, понижаясь до 30,43° на отрезке до 50 км. На отрезке 50-90 км: постепенное постепенное увеличение глубин, которое стабилизируется после 100 км <-4000 м. Рельеф, окружающий левый фланг склона имеет неровный подводный рельеф по сравнению с правым флангом с более сложным подводным рельефом. Основные глубины образцов находятся в диапазоне от -3000 до -5000 м. Со стороны островной цепи желоб имеет более крутой и укороченный склон с расположенным рядом морских террас. Средние уклоны его северной стороны колеблются от 3° до 4°, а уклоны более мелкой южной стороны - 1° или 2°.

**Желоб Тонга (ЖТ):** У-образный (в плане). ЖТ имеет меньшую глубину по сравнению с желобом Кермадек. Самые глубокие отметки ЖТ свыше -9000 метров насчитаны в 320 пробах. Вариации глубин дна находятся в диапазоне от -6000 до -5000 м, на 4803 точках ЖТ. Профили поперечного сечения показали, что геоморфология ЖТ имеет более крутой уклон профилей на западном фланге. Дно ЖТ характеризуется неровным рельефом.

**Центральноамериканский желоб (ЦЖ)** имеет симметричную форму. Морфологическое строение желоба имеет прямую форму склонов с выражено более крутой передней дугой к стороне океана. Геометрия ЦЖ имеет относительно крутую и прямую форму, что коррелирует с сейсмичностью. Основные выборки глубинных наблюдений имеют значения от -3000 до -6200 м. Дно желоба имеет среднюю ширину 3-5 км. Модель профилей поперечного сечения представлена картой серии измерений и выше нанесенная серия профилей. На графике видны различия в склоне желоба, обращенных к океану и более крутой склон на материковой стороне. Однако в других областях, в частности, террасы менее четко очерчены. По сравнению с другими желобами Тихого океана, геоморфология ЦЖ представляет выпрямленные крутые склоны без значительной кривизны форм. Пространственный анализ, выполненный с помощью GMT, показал, что основные точки глубинных наблюдений ЦЖ расположены между -3000 и -6200 м. Самый глубокий диапазон данных батиметрии с 1.111 записями составляет 25% от общего пула точек промеров. Средние значения выборок наблюдений имеют значение -2200, в то время как медианные значения имеют значения -3200 до -3300 м.
Перу-Чилийский желоб (ПЧЖ) имеет асимметричную форму и структурно состоит из двух частей. Чилийский сегмент отличается большими глубинами и крутым уклоном на плите Наска, в то время как Перуанский сегмент желоба демонстрирует более пологий рельеф со стороны океана. В качестве сравнения наиболее повторяющихся данных для обоих сегментов можно привести следующие: перуанский сегмент имеет большинство данных (23%), 1410 образцов на глубинах от -4500 м до -4700 м. Он показывает пик всех данных с очень крутая картиной в распределении. Остальные данные в соседнем диапазоне намного ниже: 559 выборок на глубинах от -4700 до -5000 м и 807 выборок на глубинах от -4200 до -4400 м для перуанского сегмента. В чилийском сегменте более равномерное распределение данных. Кроме того, диапазон данных составляет 205 проб для чилийского сегмента на глубинах -4700 до -5000 м (против 559 для перуанского сегмента); и 731 для чилийского сегмента на глубинах от -4200 м до -4400 м (против 807 на перуанском участке); 317 для чилийского сегмента на глубинах от -4500 м до -4700 м (против 1410 в перуанском сегменте). Наиболее частая глубина для перуанского сегмента ПЧЖ - это диапазон от -4000 м до -4200 м (827 проб) против диапазона -4500 м до -4700 м для перуанского сегмента (1410 выборок). Перуанский сегмент в целом глубже и круче и характеризуется крутыми спусками.

Новобританский желоб (НБЖ) имеет асимметричный U-образный профиль с характерным, уклоном на запад в 35°, на восток в 41°. Увеличение глубин на НБЖ более полого: на отрезке 50 км желоб достигает высоты 2000 м над уровнем моря (от -7000 до -5000) вдоль берегов Соломонова моря. В поперечном сечении на графике НБЖ его профиль заметно асимметричен на склоне, направленном к суше и имеет форму дуги на востоке. НБЖ более мелкий по сравнению с ЖСК: его медианные значения не превышают -7000 м. Самый частые значения расположены в диапазоне от -5000 до -5200 м (272 пробы), за которыми следуют диапазоны от -5200 до -5000. От -5000 до -4800 и от -4800 до -4,600 м (количество проб: 204, 189, 157). Глубина до дна НБЖ постепенно углубляется в сегменте от -50 до 0 м в поперечном сечении, уменьшаясь с -3000 до -7000 в западном направлении, с максимальными глубинами до -7000 м и средним значением -8000 м.

Желоб Сан-Кристобаль (ЖСК) имеет симметричный, V-образный профиль, уклон 33° к океану и 33,69° к суше, с увеличивающимся рельефом, менее извилистым со стороны океана. ЖСК симметричен с точной формой 'V' для сегмента - От 50 до -50 км на графике. Увеличение ЖСК резкое по профилю для расстоянии 0-50 км, где глубины поднимаются от -8000 до -5 200 м. Для отрезка разрезов от -50 до 0 м в поперечном сечении глубины промеров уменьшаясь от -
3,000 до -8,000 в западном направлении, что есть, наклон круче на этой стороне желоба. Геоморфология объясняется контекстом исторического развития тектоники региона и актуальных осадочных процессов, которые в конечном итоге повлияли на формирование и структуру желоба. ЖСК глубже по сравнению с НБЖ согласно данным, достигающим свыше -9000 м, в то время как НБЖ имеет только 1 образец точки глубже -8000 м. Наиболее частые значения для ЖСК лежат в диапазоне от -4600 до -4800 м (217 образцов), в диапазоне от -4,600 до -4,400 (202 выборки) и в диапазоне -4,400 до -4,200 (167 выборок). Большинство образцов наблюдений для обоих желобов лежат в диапазоне от -4000 до -5,000 м.

**Желоб Хикуранги (ЖХ)** характеризуется в поперечном сечении дугообразной корытообразной формой, более типичной для трогов. Вариации морфоструктуры были сопоставлены с уклонами желоба и были отмечены следующие результаты: ЖХ имеет корытообразную плоскую широкую долину днища, более крутой уклон на склоне Северного ова. Распространение данных для ЖХ демонстрирует равномерное распределение глубин в диапазоне от -600 м до 2600 м с выборками <60 для каждого отрезка, где большинство данных обнаруживается примерно на уровне приблизительно 30-40 проб, 4%. Заметный пик данных расположен на мелководных участках (глубины менее 500 м), где максимальные значения обнаруживаются в интервале от -400 до -300 м (258 проб): на склоне Северного острова повторяемость достигала от 5% до 12%. Кривизна желобов и распространение подводных гор возле Пюисегюр, Хьорта и Хикуранги отражают взаимодействие между сложными тектоническими и геодинамическими процессами и вариации напряженности между расширениями гряд и трансформными разломами. Заметна корреляция структуры желобов с границами литосферных плит (Антарктическая, Тихоокеанская, Индо-Австралийская), что подтверждает сопоставимость геоморфологии желоба от направлением линеаментов тектонических плит, поскольку геодинамические движения, геологические очертания и протяженность зон трещин в конечном конце приводят к формированию оси желобов. Местные геологические условия, линейное продолжение тектонических плит, сложные геодинамические процессы и процессы осадконакопления могут объяснить вариативность их морфоструктуры и форм рельефа.

**Желоб Яп (ЖЯ)**: имеет V-образный в плане профиль. Общая картина для ЖЯ: крутые склоны и глубокая батиметрия. Профили оси ЖЯ имеют острую V-образную форму. Желоб достигает -7000 м по средней кривой профилей, тогда как, к примеру, соседний желоб Палау-всего -6200 м. Во-вторых, ЖЯ имеет более крутой склон в сторону океана, что видно на серии
профилей. Ранее указывалось [237], что обширное разрушение откоса происходит на склоне желоба Палау, направленном к суше, от которого массы пород поступают на ось желоба. Поскольку поверхностные отложения и породы постепенно осыпаются на ось желоба, V-образное дно испытывает процессы постепенного заглубления, образуя плоский бассейн. К процессам обратного воздействия относится субдукция и тектоническая эрозия, часто вызывающая отложение подводных наносов. Углы нижнего берегового откоса частично превышают предел провала откоса желоба. Внутренние склоны на ЖЯ более крутые со средним падением склона к суше около 29° для юго-западного сегмента и 41° для восточного. Распределение данных для ЖЯ (605 выборок) представлено следующим образом: диапазон глубин от -5000 до -6000 м: 53 образца. ЖЯ имеет крутые склоны и большинство глубин в диапазоне от -7000 м до -6000 м (68 проб).

**Желоб Пюйсегюр (ПсгЖ)** имеет острый правосторонний V-образный асимметричный характер профиля. ПсгЖ. Асимметрия выражается в крутом восточном склоне и и более пологом спуске на западном склоне. Результаты сравнения медиан значений показывает, что выбранный участок имеет меньшие глубины с максимальной не более - 2500 м, при этом глубины ПсгЖ достигают до 6000 м. Тип распределения данных имеет бимодальный характер с двумя пиками. Первый пик имеет три заметных диапазона интервалов гистограммы: от -4.200 до -4.400 м (рассмотрены 373 выборки, частота данных 18%), диапазон от -4.000 до -4.200 (182 выборки, частота данных 9,6%) и от -4.400 м до -4.600 м (216 выборок, частота данных 11,5%). Второй пик, соответствующий дуге Маккуори, граничащей со склоном желоба охватывает глубины от -2.200 до -3.000 м с частотой данных ниже 7,5%.

**Японский желоб (ЯЖ):** желоб неправильной формы, различающейся по сегментам: V-образной формы в северном сегменте и удлиненный левосторонней формы в южном. Сравнительный анализ двух частей желоба в виде серии поперечных профилей выявили более крутой склон в северной части желоба на части континентального склона, где проходит фронтальный клин Североамериканской плиты. Южная часть ЯЖ показывает более пологий склон вдоль о. Хонсю. Общее направление профилей вдоль отрезков полос, пересекающих два сегмента ЯЖ, с юго-запада на северо-восток. Было построено 12 профилей для южного сегмента и 14 профилей для северного. Сложное геоморфологическое строение центральных профилей, и увеличение высоты в направлении Ю-С можно наблюдать в северной части желоба. Особые геологические условия и сейсмичность района обуславливают асимметрию и кривизну желоба. При этом общая морфоструктура желоба визуализирована на примере серии