takya.ru страница 1
скачать файл

Геологическая среда и сейсмический процесс. Материалы Всероссийской межрегиональной конференции, Иркутск, 2-5 сентября 1997г. - Иркутск: ИЗК СО РАН, 1997. - 229 с.

Сборник содержит разнообразные геолого-геофиэические. сейсмологические и другие материалы, представленные на Всероссийской межрегиональной конференции "Геологическая среда и сейсмический процесс", проходившей 2-5 сентября 1997 г. в Институте земной коры СО РАН, г. Иркутск. Цель организаторов этого форума - попытаться собрать вместе специалистов разного профиля для совместного решения вопросов, касающихся познания строения земной коры и мантии, закономерностей глубинных процессов и сейсмического режима нашей планеты, а также совершенствования методов обеспечения сейсмобезопасности регионов России, подверженных интенсивным сейсмическим воздействиям. Поскольку решение таких весьма сложных задач лежит на стыке многих разделов наук о Земле, необходим синтез знаний, накопленных специалистами различных отраслей науки и техники. Насколько это удалось, могут судить сами читатели, с точки же зрения Оргкомитета можно отметить - появилась возможность сделать еще один шаг в нужном направлении на пути решения указанных проблем за счет объединения усилий многих исследователей в России и продуктивного синтеза новых научных знаний.



I. СТРОЕНИЕ, СОСТАВ И НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СЕЙСМОГЕНЕРИРУЮЩЕЙ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ

БАЙКАЛЬСКАЯ ЗОНА ЖИВОЙ ТЕКТОНИКИ:

ГРАВИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ЛИТОСФЕРЫ И ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

А.М.Алакшин



ГГП "Иркутскгеофизика ", г. Иркутск

Построение гравитационных моделей литосферы базируется здесь на концепции изостатического распределения масс. Алгоритм вычислений предусматривает получение поправок за компенсацию как топографических масс. так и масс, обусловленных латеральной плотностной неоднородностью земной коры. Вычисление последней оснонано на формуле (А.М.Алакшин. 1984):



(1)

где gc - гравитационный эффект компенсационных масс (геолого-изо-статичсская поправка), gs - суммарная аномалия, представляющая собой изостатическую аномалию, освобожденную от влияния масс, не принимающих участия в изостатической модели, h - расстояние между центрами аномальных и компенсационных масс.

По формуле (1) рассчитаны коэффициенты квадратного фильтра со стороной 850 км для h = 35 км и п = 20.

Учет компенсационных масс позволяет вычислить гравитационный эффект аномальных масс коры, уравновешенных по заданной схеме (гео-лого-изостатическую аномалию - ggt ):



ggt (х,у,0) = gs(x,.y,0) - gc(x,y,0). (2) С другой стороны, по условию изостатической модели:

ggi(x.y.h) = -gc(x,y,0). (3) Сравнение выражений (2) и (3) дает возможность количественно оценить насколько отклоняются модельные суммарные аномалии от фактических.

Расчеты на теоретических моделях (прямоугольные призмы) показывают, что использование фильтра со стороной 850 км позволяет получать аномалии от объектов в верхней коре с горизонтальными размерами 100-300 км с точностью от долей до 5%, с размерами 500 км - до 10-15%.

Построение гравитационных моделей литосферы представляет возможность:

- оценки распределения масс в интервалах верхней коры (дo глубин 10-15 км), нижней коры и верхней мантии (интервал вариаций глубин подошвы коры), астеносферы (по отношению к литосфере):

- качественной оценки реологических свойств блоков верхней коры:

- оценки напряженного состояния, вызванного аномальным распределением масс (гравитационый фактор тектогенеза):

- оценки вещественпо-плотностных неоднородностей верхней части коры под KZ впадинами.

Отметим, что с нашей точки зрения, точность определения геофизических параметров литосферы при существующем уровне изученности региона глубинными геофизическими методами не дает возможности количественно оценить изостатическое состояние региона. Принятая модель распределения масс используется не для изучения изостазии, а как удобный инструмент для разделения гравитационного поля и построения гравитационных моделей литосферы.

В последние годы в глубинном строении Байкальского региона выявлены крупные неоднородности, учет которых требует разработки новых геодинамических моделей формирования БРЗ.

Одним из наиболее значимых результатов изучения глубинного строения тектонически активных зон континентальной коры является обнаружение в верхней-средней коре слоя с аномальными реологическими свойствами. На формирование слоя повышенной пластичности, кровля которого (detachment) расположена приблизительно на глубинах 8-15 км. указывают наличие сейсмического волновода (ГСЗ), высокопроводяшего слоя (МТЗ), а также данные глубинных ОГЗ, согласно которым сейсмические особенности верхней и средней-нижней коры существенно отличаются. Это проявляется в наличии резко несогласных наклонных границ в верхней коре и преимущественным развитием субгоризонтальных отражающих площадок в средней и нижней коре.

Такое различие физических характеристик разных горизонтов коры многими исследователями связывается со скачкообразным изменением содержания флюидов но разрезу, что объясняется закрытием свободно-трещинного пространства пород на глубинах 6-15 км и образованием непроницаемой зоны.

Материалы гравитационного моделирования строения коры с использованием современных технических и программных средств позволяют сконструировать модели распределения масс в кристаллической коре под крупными рифтовыми впадинами БРЗ. Подход к получению гравитационных эффектов масс, освобожденных от влияния KZ осадков, близок к традиционным графическим процедурам снятия фона. При этом с одной стороны снимаются отрицательные эффекты осадочного выполнения впадин, с другой - непротиворечиво согласовываются аномалии разных бортов впадин, где обнажены породы фундамента (Байкальской, Тункинской, Кичерской, Верхнеангарской,. Муйской, Чарской).

В результате получены модельные гравитационные аномалии or кристаллической коры районов рифтовых впадин. Сопоставление их с элементами строення самих впадин (мощность водной толщи, гравита

ционное воздействие КZ, осадков) приводит к выводу о существовании резких вещественно-плотностных неоднородностей кристаллической коры районов, занимаемых KZ образованиями БРЗ.

Наиболее контрастные неоднородности кристаллической коры выявляются под Байкальской впадиной. Средняя часть озера (от дельты Селенги до п-ва Святой Hoc) отличается от северной и южной частей интенсивным положительным полем и, следовательно, большей основностью состава верхней коры. Кора районов Северо-Байкальской котловины и Кичерской суходольной впадины в верхней части имеет гранитоидный состав (часть крупного гранитного плутона PZ). Фундамент южной части Байкальской впадины может быть гетерогенен (PZ граниты, Rf-PZ1 осадочные отложения pr1 метаморфиты).

Учитывая выявленные неоднородности кристаллической коры, известные особенности строения литосферы, модель формирования впадин БРЗ можно представить следующим образом.

Земная кора районов, занимаемых сейчас озером Байкал, вследствие существенных отличий по вещественному составу по-разному реагировала на термическую активизацию. Большое влияние на изменение физических свойств пород нижней коры оказывает фазовый переход габбро-гранатовый гранулит-эклогит (А.Е.Рингвуд. 1981; Е.В.Артюшков, 1993). Погружение коры вследствие этого перехода, начавшееся 3-4 млн. лет назад, по мнению Е.В.Артюшкова (1993) и привело к образованию Байкальской впадины. В свою очередь, скорость перехода габбро-эклогит и барические границы зависят от температуры, содержания флюидов и химического состава пород. Можно предположить, что в низах коры района Среднего Байкала имелись условия для быстрого развития фазового перехода. Об этом свидетельствуют, в частности, рассмотренные выше особенности состава и сnроения коры: более основной состав ее верхней части и повышенная мощность.

Начальные этапы термической и флюидной активизации, следовательно могли по-разному проявиться в тектонических перестройках коры. В районе Среднего Байкала фазовый переход пород в нижней коре привел к се быстрому погружению, в других районах энергия термической активизации расходовалась в основном на формирование сводовых поднятий рельефа. Дальнейшее растяжение литосферы, как следствие перетока вещества астеносферы (по-видимому, флюидов) от края холодной Сибирской платформы в Е и ES направлениях могло быть наиболее интенсивным именно в Среднебайкальском районе, как уже затронутом преобразованиями в нижней коре.

Горизонтальное раздвижение литосферы, верхней коры или их совокупности, приведшие к образованию Байкальской впадины в ее современном виде, должны компенсироваться уменьшением мощности коры или внедрением мантийного вещества в кору. Мощность коры под Байкалом значительно превышает необходимую для изостатической компенсации масс волы, осадков и впадины рельефа. Однако, в районе Среднего Байкала тенденция к иэостазии проявлена в большей мере. Здесь зафиксированы мощности коры составляющие 38 км. Это не противоречит механизму

начального погружения, вызванного эклогитизацией пород нижней коры. так как сам этот процесс протекает без нарушения равновесия. Образование Байкальской впадины, таким образом, можно рассматривать как следствие сочетания двух процессов, вызванных термической активизацией верхней мантии: эклогитизации низов коры на начальном этапе в средней части озера, сводообразование и растяжение на последующих этапах. Локализация впадины у края Сибирской платформы обусловлена существованием в до-KZ время границы холодной и нагретой литосферы, совпадающей с краевым швом Сибирской платформы, который в PZ время явился преградой развития на запад гранитного магматизма. Ограничения впадины с юга и севера также определенным образом коррелируются с границами области палеозойского гранитного магматизма, а именно - здесь они уже не совпадают с краевой шовной зоной, а ответвляются от нее соответственно на SW и NE.

Трудно ответить на вопрос имел ли место в районе Байкальской впадины раскол литосферы на всю ее мощность. Приведенные соображения свидетельствуют о том, что наиболее благоприятные условия для этого существовали в районе Среднего Байкала. В настоящее время деформации растяжения сосредоточены, по-видимому, в верхней коре, что связано с существованием пластичного слоя, кровля которого находится на глубинах 11-15 км. Возможно, это определяет концентрацию очагов землетрясений преимущественно в верхней коре до этих глубин.

Следует отметить, что в соответствии с требованиями изостазии. после этапа активного растяжения процесс прогибания и осадконакопления должен смениться поднятием, особенно интенсивным в северной и южной частях озера.

Существенно отличным представляется механизм формирования крупных суходольных впадин Байкальской рифтовой зоны: Тункинской. Верхнеангарской, Муйской, Чарской. Большое внимание некоторыми исследователями в механизме формирования этих впадин придается сдвиговым дислокациям (С.И.Шерман. К.Г.Леви. 1977).

Рассмотрим соотношение вероятного ноля напряжений, существовавшего па северо-восточном фланге рифтовой зоны, с крупными латеральными вещественными неоднородностями коры, формирующими реологические границы. На период заложения суходольных впадин сдвиговые напряжения были сосредоточены на краях области максимальных растягивающих усилий. Ограничения последней, вероятно, проходили па широтах южной и северной границ озера Байкал и определялись локализацией аномальной области в верхней мантии. Максимальные сдвиговые напряжения были сосредоточены в широкой полосе, протягивающейся на NE фланге в субширотном направлении от северной оконечности Байкала.

Протяженные линейные зоны максимальных амплитуд аномалий различных простираний маркируют мощные по вертикали контакты наиболее контрастных по плотности и вещественному составу пород. Большинство крупных рифтовых впадин пространственно тяготеют к таким зонам. Не является исключением и озеро Байкал, хотя здесь градиенты связаны с

влиянием осадочного наполнения Байкальской впадины, а также частично обусловлены контактами кристаллических пород.

Муйская впадина приурочена к субширотному отрезку крупной контактной зоны Шуйского блока, сложенного плотными разновозрастными породами (преимущественно AR-PR), насыщенными телами базитов и гипербазнтов. Гранитоиды Ангаро-Витимского батолита (западнее Муйского блока) и массивов, расположенных восточнее блока, узким перешейком. перекрытым KZ осадками впадины, по-видимому, соединяются между собой. Весьма характерным для этого района является наличие субширотных простираний в кристаллических породах и интенсивных линейных гравитационных максимумов этого направления в обрамлениях впадины (преимущественные простирания слагающих блок пород - субмеридиональные и NW). Добавим, что только в районе Муйской впадины отчетливо встречаются такие направления неоднородностей кристаллического субстрата.

Как видно на любых мелкомасштабных геологических картах, перемычки между впадинами сложены PZ гранитами. По данным гравиметрии именно в районах перемычек отмечаются максимальные мощности гранитных тел (15-20 км). Эти крупнейшие гранитные массивы являются однородными по вещественному составу и относительно слабо тектонически дислоцированными на глубине (по сравнению с окружающими блоками).

Близкие к отмеченным соотношения контуров впадин с неоднородностями докайнозойского субстрата наблюдаются для Чарской и Тункинской впадин.

Таким образом, заложение впадин на NE фланге рифтовой зоны происходило в линейной области сдвиговых напряжений. Ось разрядки напряжений (левосторонние смещения) трассируется по зонам наиболее мощных контактов различных по реологическим свойствам горных массивов, простирание которых совпадает с направлением напряжений. Сдвиговые дислокации, затронувшие верхний хрупкий слой коры (11-15 км), положили начало образованию впадин в тех блоках, которые отличались гетерогенностью по составу, наличием множества контрастных границ и раздробленностью, т.е. в целом меньшей вязкостью.

Расчеты геостатического давления от нагрузок рельефа и аномальных масс верхней коры дают возможность перейти к оценки напряженного состояния верхней коры (локальные гравитационные тектонические напряжения). Для Байкальского региона максимальные напряжения в нашей модели достигают 15-30 Мпа, в исключительных случаях - более 40 Мпа.

Анализ этих материалов приводит к некоторым заключениям.

1. Образованные в докайнозое и в результате KZ рифтогенеза аномальные массы верхней коры создают напряжения противоположенные напряжениям растяжения рифтогенного типа на глубинах кровли пластичного слоя (10-20 км). При этом самая верхняя часть коры может испытывать растяжение вследствие вращения блоков.

2. Это может свидетельствовать о превышении сил растяжения над локальными напряжениями, обусловленными гравитационными силами. Таким образом, гравитационные силы на данный момент играют роль

сдерживающего фактора в процессе рифтинга. Некоторые участки БРЗ (район дельты Селенги, Кичерская впадина, некоторые другие районы) находятся в переходном периоде от процессов рифтинга к проявлениям гравитационной геодинамики (термин из работы А.Н.Обухова. 1994). Особенно это применимо к северу Байкала, где напряжения могут достигать несколько более 40 Мпа. Если предположить, что напряженное состояние этого участка находится в неустойчивом равновесии (т.е. сумма локальных гравитационных напряжений и внешних напряжений растяжения приближается к нулю), то относительно длительное сейсмическое затишье находит объяснение. Если напряжения растяжения будут уменьшаться, то дальнейшее развитие должно пойти по сценарию гравитационен геодинамики, т.e. преобладание напряжений сжатия и формирование надвигов на КZ толщи.

3. Намечается определенная тенденция, выраженная в том. что очаговые зоны сильных землетрясений "избегают" участков максимальных напряжений от вариаций геостатического давления, что можно объяснить компенсацией сил растяжения и гравитационных. Следует иметь в виду. ч то точность определения эпицентров и. особенно, гипоцентров землетрясении недостаточна, чтобы это предположение стало выводом.



РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕТОДОМ ГСЗ В КРАЕВЫХ ПРОГИБАХ ЮГА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ

В.В.Анненков, М.А.Дубровин. Л.К.Елисеева ГГП "Иркутскгеофизика ". г.Иркутск

За последние десять лет ГГП "Иркутскгеофизика" выполнен большой объем наблюдений ГСЗ (более 5000 ф.н.) с широким спектром задач в краевых прогибах - Присаянье и Прибайкалье с использованием профильно-площадных систем наблюдений.

Решение проблем, связанных с поиском полезных ископаемых, изучением сейсмической активности и тектоники невозможно без детального изучения земной коры. и ГСЗ - универсальный метод, имеющий возможность использовать волны различной поляризации и различных типов и позволяющий изучать земную кору практически от дневной поверхности до самых низов.

Поверхность Мохоровичича - один из опорных горизонтов, залегающий на уровне - 40 км. Выделяются участки с пониженным уровнем залегания (45 и более км) и повышенным (до -37 км).

Величина граничной скорости по поверхности Мохоровичича изменяется в широких пределах - от 7.8 до 8.6 км/с. В бассейне р.р.Чикан, Орлинга отмечается чередование пониженных (8.0 км/с) и повышенных (до 8.6 км/с) значений. В Присаянье выделены участки со значениями около 7.8 км/с. характерными для Байкальской рифтовой зоны и прилегающих к ней территорий.

Средняя скорость продольных волн в (Vp) земной коре составляет 6.45 км/с. В пределах рассматриваемой территории Vр увеличивается к

западу до 6.5 и более км/с. Пониженные значения (около 6.3 км/с) отмечены в Присаянье.

Земная кора в целом характеризуется слоистым строением. Как в Присаянье,. так и в Прибайкалье выделен ряд внутрикоровых преломляющих и отражающих горизонтов. В бассейне р.Ия по скоростным разрезам выделен волновод.

Наиболее изучена кровля кристаллической коры (поверхность фундамента - Ф).

Величина граничной скорости по Ф составляет в среднем 6.1 км/с. В то же время выделяются участки с пониженными (менее 6.0 км/с) и повышенными (6.2-6.3. а иногда и до 6.8 км/с) значениями.

Структура поверхности фундамента изучена по материалам ГСЗ с привлечением (на отдельных участках) данных МОГТ и глубокого бурения.

В зоне сочленения Сибирской плиты и Саяно-Байкальского орогени-ческого пояса кристаллическая кора имеет отчетливо выраженные черты перикратонных прогибов, осложненных в предгорной полосе грабенами. В грабенах фиксируются нс только ограничивающие их продольные разломы. но и серия внутренних разновеликих блокового вида структур, указывающих на повышенную глыбовую делимость. Отмечены существенные различия и строении Присаянского и Прибайкальского прогибов.

В Присаянье наиболее масштабно выражен Тагуло-Икейский грабен, ограниченный с юго-запада известным Присаянским разломом, а с северо-востока выделенной по материалам ГСЗ Бирюсино-Кирейской зоной разломов, для которых характерны значительные амплитуды смещений (500-1000 м). При этом, глубина залегания поверхности фундамента возрастает с юго-востока на северо-запад , достигая 7.0 -7.5 км в бассейне р.Бирюса.

Прибайкальский прогиб является резко асимметричной структурой с широким северо-западным бортом и очень узким (либо совсем не наблюдаемым) юго-восточным. Кроме того, отмечается разнообразный характер строения прогиба на отдельных участках. В северо-восточной части развит грабен, ограниченный с северо-запада Чая-Пеледуйским разломом, а с юго-востока широкой зоной разлома, совпадающей с выделенным геологической съемкой Передовым разломом, амплитуда смещений по которым составляет 500-700 м. В бассейне р.Киренги наблюдается сравнительно плавное погружение поверхности фундамента в сторону горного обрамления. Глубина залегания Ф достигает 3.0-4.0 км.

За пределами предгорных грабенов, непосредственно на платформенной плите по поверхности кристаллической коры выявлена серия структурных ступеней, многообразных структур замкнутого контура, полуантиклиналей и структурных террас.

В осадочном чехле платформы выявлен характер распределения средней скорости и выделены преломляющие поверхности в чехле.

Величина средней скорости в осадочном чехле (Vср), характерная для внутриплатформенных районов, составляет 4.8-4.9 км/с. В направлении к нагорью Vср возрастает до 5.2-5.3 км/с. увеличиваясь до 5.4, а на отдельных участках до 5.5 км/с. Во внугриплатформенных областях увеличение ско-

для принятой нами модели равна 4,5 км ниже уровня моря. Отклонение от этой отметки следует рассматривать как возможное отражение внутримантийных процессов.

Положительные формы рельефа СПМ охватывают Байкальскую рифтовую зону, Забайкалье и верховье р.Витим. Обобщенная граница этот поднятия в целом совпадает с контуром проекции на земную поверхность низкоскоростной и электропроводной неоднородности мантии, которые характеризуют Саяно-Байкальскую астенолинзу. Области развития мощной (150-250 км) холодной литосферы отвечает наиболее глубокое положение СПМ, до 6 км.



ЭЛЕМЕНТЫ ТЕКТОНИКИ ЮГА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ И СВЯЗЬ С НИМИ ЗОН ВОЗМОЖНЫХ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

А.С.Бары шов, Л. И.Скрип ни ВостСибНИИГГиМС. г Иркутск

Сейсмотектоника как научное направление заключает в себе два аспекта, В первом аспекте рассматриваются сейсмические проявления современных тектонических процессов и сейсмогенные структуры. Во втором -тектонические структуры и эволюция их развития, предопределяющие место и геологическое время проявления сейсмической активности. Как известно, основу оценки сейсмической опасности любой конкретной территории составляют сейсмологические и геолого-структурные данные, характеризующие в совокупности условия и особенности проявления землетрясений. Эти направления самостоятельны и дополняют друг друга при оценке сейсмической опасности отдельных регионов. Геолого-структурные данные практически необходимы для установления как природы тектонической активности, так и мест ее возможного проявления.

К настоящему времени накоплен обширный фактический материал по сейсмичности юга Восточной Сибири. Исследования показали, что плотность эпицентров землетрясений по площади неравномерна, распределение очагов землетрясений по глубине неоднородно, а наиболее высоким уровнем плотности, повторяемости и балльности землетрясений характеризуется Байкальская рифтовая зона (БРЗ).

Достигнут существенный прогресс в раскрытии пространственных закономерностей размещения активных сейсмических областей в современных структурах литосферы и верхней мантии. Многие исследователи считают, что тектономагматическая активизация и, как следствие, сейсмическая, определенным образом связаны с астеносферой. В глобальном масштабе отмечается, что активные области и континентальные рифты часто формируются на границах крупных тектонических структур. Новые данные по глубинному строению юга Сибирской платформы не позволяют авторам согласиться с теми исследователями, которые по отсутствию сильных и слабых землетрясений в пределах "стабильной" части платформы говорят о ее практической асейсмичности, а ее сейсмическую опасность ставят в

зависимость в основном от транзитных сотрясений из очаговых зон землетрясений расположенных в Саяно-Байкальско-Становом орогеническом поясе Понятие "стабильных" и "активных" в сейсмическом отношении регионов является не безусловным, ибо отнесение их к тем или другим основывается на зафиксированных человечеством землетрясениях в течение последних нескольких сотен лет. а перевод территорий из асейсмических в сейсмические происходит на Земле повсеместно на протяжении лишь одной человеческой жизни. Но нашим исследованиям к числу главных отличительных признаков стабильных и активных регионов следует отнести, прежде всего, их положение относительно длительно развивающихся геоструктур (блоков земной коры), геологическая летопись которых расшифровывается структурным и литологическим анализом. Методологически установление связи землетрясений с тектоническими геоструктурами проводилось путем пространственного сопоставления их эпицентров и структурных

элементов.

Посредством составления комплекта палеотектонических и структурных карт на венд-нижнепалеозойский, среднепалеозойский и современный периоды, прослежена эволюция развития юга Сибирской платформы;

выделены блоки архейских и протерозойских пород, системы корово-мантийных и коровых разломов, зоны высокоамплитудных вертикальных перемещений; доказано квазистабильное пространственное положение Ангаро-Непско-Ботуобинской и Байкитской антеклиз от венда до современного периода. В ходе длительной геологической истории развития южный Сибирский регион испытал значительные палеоструктурные перестройки, которые были связаны с инверсионными процессами, что привело к образованию довольно сложной современной структуры.

Пространственно сейсмические события происходят по границам Ангаро-Непско-Ботуобинского блока кристаллических пород архея и протерозоя, а высокая плотность эпицентров землетрясений соотносится с системой впадин и прогибов его обрамляющих.

В тектоническом отношении БРЗ пространственно располагается в зоне сочленения Сибирской платформы с Саяно-Байкальской складчатой областью, которая па разных уровнях глубинности имеет свои характеристики. Общий контур территории с повышенной сейсмичностью вписывается в границы Саяно-Байкальской астенолинзы, поверхность которой в Забайкалье находится на глубинах ~80 км. На уровне подошвы литосферы зона сочленения выражается весьма резким воздыманием подлитосферной мантии (от -250 до -100 км) от собственно тела платформы к Саяно-Байкальской складчатой области. Зона перехода от кратона к складчатой области сравнительно узкая, около 100-175 км, а горизонтальный градиент мощности литосферы достигает 0,6-0,35 км/км. Регионы с мощной (> 250 км), относительно монолитной, холодной, деплетированной литосферой имеют иную, чем астенолинзы. реакцию на протекающие глубинные процессы. На уровне подошвы земной коры зона сочленения не имеет единообразного выражения. В Саянской ветви она выражается высокими градиентами отметок подошвы коры с общим погружением под Восточные Саяны. а в Байкальской ветви - цепью сводовых поднятий. Земная кора БРЗ по

значениям скоростей упругих волн и мощности практически не отличается от земной коры Сибирской платформы и Забайкалья. Особенностью риф-товой зоны является лишь повышенная изменчивость мощности земной коры в диапазоне 30-55 км. На уровне фундаментa платформы зона сочленения не имеет какою-либо определенного сквозного отражения. По южному фасу платформы лишь дискретно прослеживается система впадин и выступов. Установленная связь БРЗ, которая является наиболее сейсмически активной, с высокоградиентной областью воздымания поверхности астеносферы может быть перенесена в пространстве на территории платформы с аналогичным глубинным строением. По нашим построениям к собственно платформенным зонам возможных очагов землетрясений относятся две. Первая зона пространственно располагается но восточной границе архей-протерозойского блока пород, где выклиниваются Саяно-Байкальская и Вилюйская антеклизы и трассируется по линии: Киренск-Витим-Ленск-Мирпып-Всрхонья р.Мархн. Вторая зона пространственно располагается по западной границе блока, где выклинивается Присаяно-Тунгусская астенолинза и трассируется через пункты: Братск-Ика-Ербогачен-верховья р.Вилюй. Сейсмический потенциал этих зон еще не проявился.



ВОЗМОЖНАЯ ПРИРОДА ДИНАМИЧЕСКИХ И СТРУКТУРНО-ВЕЩЕСТВЕННЫХ РАЗЛИЧИЙ МЕЖДУ ЛИТОСФЕРОЙ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ И САЯНО-БАЙКАЛЬСКОГО СКЛАДЧАТОГО ПОЯСА

А. И. Киселев, А.М.Алакшин *, А.М.Попов, А.И.Сезько Институт земной коры СО РАН, *ГГП "Иркутскгеофизика", г.Иркутск

Сибирская платформа представляет собой систему архейских крайонов и интракратонных мобильных поясов, стабилизация которых завершилась в конце позднего архея. В дальнейшем платформа функционировала как единый мегакратон, вокруг которого шло образование более молодой континентальной литосферы, отраженное в структурно-вещественных комплексах окраинного Саяно-Байкальского складчатого пояса (СБСП) аккреционно-коллизионной природы. Начиная с нижнего протерозоя между этими крупными доменами существует отчетливая граница (шовная зона), отделяющая толстую стабильную кратонную литосферу древней платформы от тонкой и мобильной литосферы СБСП. Различие в специфике геологических процессов в архее и протерозое нашло отражение в структурно-вещественной анизотропии литосферы по обе стороны шовной зоны, которая влияла па дальнейший ход геологического развития, в том числе па заложение и развитие Байкальской рифтовой зоны с ее сейсмическим потенциалом.

Области архейской стабилизации и виде кратонов являются наиболее жесткими долгоживущими структурами, корневые части которых погружены и мантии на 200 км и более. По составу и термальному состоянию архейские кратоны, как комплементарные корово-мантийные системы, не имеют аналогов в последующей геологической истории. Литосферная

мантия кратонов имеет гарцбургитовый индикаторный состав и характеризуется предельной степенью базальт-коматиитового истощения относительно лерцолитовой мантии под протерозойскими и фанерозойскими сооружениями. Последняя представлена перидотитовыми ксенолитами в базальтах с "океаническим" трендом развития. Эти породы могли образоваться в различных геотектонических обстановках, но на относительно небольшой глубине при различной степени плавления древней океанической мантии, которая причленялась к архейским ядрам.

Флюидно-магматическое истощение примитивной горячей мантии предполагается в качестве ведущего механизма стабилизации литосферы в архее. Плавление и дегазация мантии осуществлялись в широком глубинном интервале на восходящих ветвях конвективных ячей и в пределах плюмов. Выплавление базальтов и коматиитов и их перемещение в верхние структурные этажи приводило к увеличению Mg'/Fe отношения в мантийном рестите, повышению его плавучести, увеличению температуры солидуса на 300-400°С и возрастанию сопротивления сдвигу.

Важным результатом дегазации и плавления явилось перемещение из литосферной мантии в кору литофильных элементов, в том числе U. Th и К - генераторов тепла. Потеряв радиоактивную составляющую из общего баланса глубинного теплового потока, корни кратонов охладились и самоизолировались от конвективного обращения.

Деплетированный перидотитовый материал в силу плавучести сам по себе не мог участвовать в образовании глубоко опущенных в мантию корней архейских кратонов и был перемещен туда в условиях мощного тангенциального сжатия. Периодически возникающие условия сжатия сопровождались утолщением литосферы и агрегацией континентобразующих масс в крупные пангеяподобные протоконтиненты. При этом архейские кратоны служили ядрами, вокруг которых шло нарастание менее мощной и мобильной континентальной литосферы, выраженное в виде аккреционно-коллизионных поясов со всеми атрибутами плейт-тектонического развития.

Сохранность кратонов с относительно жесткой и холодной литосферой предполагает существование архейских океанов, которые по аналогии с современностью являлись главными областями разгрузки тепловой энергии недр. Выделение протерозойских офиолитовых комплексов на юге Сибири ведет к допущению зарождения Палеоазиатского океана и начала развития ЦАСП в докембрии. Эволюция пояса связана с ростом и причленением к Сибирскому кратону протерозойских ювенильных коровых террейнов. а также фрагментов островных дуг, океанической коры и аккреционных клиньев.

Изменение тектонического стиля в раннем протерозое нашло отражение в мощности и составе литосферной мантии под окружающим кратен складчатым поясом. Глубоко опушенные в мантию и обладающие высокой резистивностью, корни кратона обеспечивали дивергенцию мантийного потока из-под платформы в сторону ЦАСП. Реальность такого потока находит отражение в анизотропии сейсмических волн по профилю, охватывающему часть СП и пересекающему Байкальский рифт (Gao et al., 1994).



В зоне сочленения СП с мобильным поясом могло иметь место сгруживание сиалических масс и периодическое переутолщение литосферы во время аккреционно-коллизионных событий с последующей термальной и механической релаксацией, сопровождаемой частичным механическим разрушением (деламинацией). Деламинация на границе системы кратон-ороген, а также приток мантийного вещества из-под кратона обеспечивали перманентное существование потенциальной тектонической активности в шовной зоне, которая в кайнозое была реализована в виде Байкальского рифта при изменении поля напряжений внутренних частей Азии. Повышенная мобильность высоко нагретого вещества мантии к югу от кратона должна поддерживать высокую температуру в области рифта путем адвекции Во время аккреционно-коллизионных событий древняя шовная зона функционировала в стрессовом режиме, который на разных этапах мог проявляться в виде надвиго-сдвиговых деформаций в докембрии, косой коллизии в палеозое (Федоровский и др., 1995) или транстенсии в кайнозое на начальной стадии развития рифта.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 97-05-96407.
скачать файл



Смотрите также:
Геологическая среда и сейсмический процесс
251.1kb.
1. Внешняя среда и ее влияние на деятельность организации 4
95.49kb.
Информационно-образовательная среда оу №49
17.17kb.
Географическая среда и ее роль в жизни человечества
21.45kb.
Формирование общепрофессиональных и профессиональных компетенций выпускников
1869.91kb.
Vii всероссийская открытая геологическая олимпиада «Земля и человек» (далее Олимпиада) проводится в рамках реализации концепции геологического образования в России
202.34kb.
Правильное питание основывается на пище с добавками
117.47kb.
Создание и поддержка любого сайта, будь то персональный корпоративный или информационный сайт это сложный управленческий процесс, в котором необходимо участие нескольких специалистов или подразделений фирмы
82.98kb.
В процесс г заключительная часть
235.17kb.
Екатерина фурман идея интеграциИ в ес и СНГ
500.73kb.
Процесс подготовки внедрения предмета «Основы религиозных культур и светской этики» в учебный процесс общеобразовательных школ вызывает немалый интерес в обществе
346.39kb.
Эмоции в русской истории и культуре
61.28kb.