ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2004, № 11, с. 5-25
УДК [550.311:551.24] (235.21)
РОЛЬ ЛОКАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ ТЕКТОГЕНЕЗА В ДЕФОРМИРОВАНИИ СЛОИСТЫХ ПОРОД ТАДЖИКСКОЙ ДЕПРЕССИИ
© 2004 г. А. А. Лукк1, В. И. Шевченко1
1Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва Поступила в редакцию 08.06.2004 г.
В земной коре Таджикской депрессии на территории Гармского геодинамического полигона Института физики Земли АН СССР по фокальным механизмам очагов землетрясений и геологическим данным ранее установлены напряжения субгоризонтального сжатия, ориентированные вкрест простирания тектонических структур, формирование которых, как полагают многие исследователи, обусловлено конвергенцией Евразиатской и Индийской литосферных плит. Авторами был предложен дополнительный, локальный механизм деформирования толщи слоистых пород депрессии. В настоящей статье, в развитие имеющихся представлений, рассматриваются результаты реконструкции сейсмотектонической деформации, выполненной на базе фокальных механизмов землетрясений (М > 1) на глубинах 25-35 км в осевой части депрессии. Эти результаты свидетельствуют о дивергентном субгоризонтальном раздвижении материала слоистых пород депрессии на указанных глубинах. Такое раздвижение на дневной поверхности подтверждено повторными геодезическими измерениями на достаточно протяженном временном интервале. В качестве возможной причины подобного раздвижения предлагается увеличение объема слоистых пород, связанное с привносом в них дополнительного минерального материала глубинными флюидами из низов коры, а возможно, и из верхов мантии. Обусловленные этими причинами напряжения субгоризонтального распора воспринимаются как напряжения субгоризонтального сжатия.
1. ВВЕДЕНИЕ
Таджикская депрессия (рис. 1, III) располагается между двумя крупнейшими горными сооружениями - Памиром на юге и Тянь-Шанем на севере. Она выполнена мощной толщей неметаморфизо-ванных осадочных отложений мезозойского и кайнозойского возраста, представленных конгломератами, красноцветными песчаниками, глинистыми сланцами, известняками, гипсами. Мощность этой толщи в наиболее прогнутой части Таджикской депрессии - в Люлихарвинской синклинали (111а) - достигает 10-12 км. Ниже располагаются не менее мощные слабо метаморфизованные осадочные и вулканогенные породы венда (?) и палеозоя. В смежных поднятиях - Южно-Гиссарском (II), Кабудкрымском (11а) на Южном Тянь-Шане и Курговатском (IV) (в его осевой части) на Северном Памире - вскрываются метаморфические породы архея и нижнего протерозоя с интрузивными телами гранитоидов. Южная часть Южно-Гиссарского и Кабудкрымского поднятий перекрыта маломощным чехлом относительно полого залегающих отложений мезозоя-кайнозоя.
В рамках концепции тектоники литосферных плит считается, что деформирование слоистых пород Таджикской депрессии, в том числе и современное, вызвано коллизией Евразиатской и Индийской плит, которые в настоящее время
сближаются со скоростью около 40-60 мм/год [Bilham et al., 1997; Larson et al., 1999; Banerjee et al., 2002]. Эта коллизия в той или иной степени определяет некоторые существенные черты сейсмичности, тектонического и сейсмотектонического деформирования обсуждаемой территории. Тем не менее имеются геологические, геодезические и сейсмологические данные, свидетельствующие о том, что локальные, не связанные с конвергенцией плит тектонические процессы в земной коре Таджикской депрессии играют существенную роль в геодинамике рассматриваемого региона.
Авторы на протяжении ряда лет в процессе полевых геологических и инструментальных сейсмологических наблюдений детально изучали (в составе Комплексной сейсмологической экспедиции ИФЗ АН СССР) тектоническое строение и сейсмотектоническую обстановку в зоне сочленения Памира и Тянь-Шаня на территории Гармского геодинамического полигона [Гусева и др., 1983 а; б; 1987; Лукк и др., 1980; Лукк, Шевченко, 1986; 1989а; б; 1990; Лукк, Юнга, 1988а; Lukk, Shevchenko, 1988; Shevchenko, Lukk, 1992; Lukk et al., 1995]. Одновременно на полигоне проводились геодезические измерения [Буланже и др., 1979, 1980; Гусева и др., 1979; 1983а; б; 1993 а; б; Нерсесов и др., 1979; Белокопытов и др., 1990; Be-lokopytov et al., 1992].
Г II
.......
^ Ш
10
и
12
13
14
15
Рис. 1. Тектоническая схема территории Гармского полигона Института физики Земли АН СССР. Составлена по результатам полевых наблюдений В.И. Шевченко и с использованием материалов Б.П. Бархатова (1963), И.Е. Губина (1960), А.В. Бурмакина и др. (1962), Н.Г. Власова (1961), А.Х. Кафарского и др. (1965), А.Н. Кима и др. (1975), Н.Г. Машталера (1965), З.З. Муфтиева (1962), В.М. Стебловой и др. (1990), Э.С. Чернера и др. (1974; 1978): 1 - аллювиальные отложения основных речных долин; 2 - границы Таджикской депрессии; 3 - надвиги и ретронадвиг; 4 - Дар-вазский сдвиг; 5 - крупные разрывные дислокации неясной природы; 6 - второстепенные разрывные дислокации; 7 -юрские-миоценовые отложения; 8 - палеозойские-триасовые отложения и вулканогены Таджикской депрессии; 9 -рифейские(?), палеозойские отложения и вулканогены Зеравшанского синклинория; 10 - вендские(?), палеозойские, триасовые отложения и вулканогены и палеозойские гранитоиды Дарваз-Сарыкольского синклинория; 11 - палеозойские отложения и гранитоды Южно-Гиссарского поднятия; 12 - вендские-палеозойские отложения и вулканогены и палеозойские гранитоиды Курговатского поднятия; 13 - метаморфические породы архея и палеозойские гранитоиды Кабудкрымского массива Южного Тянь-Шаня; метаморфические породы и гранитоиды нижнего протерозоя(?) Курговатского поднятия Северного Памира; рифейские(?), палеозойские отложения и вулканогены и палеогеновые гранитоиды Ванч-Язгулемского поднятия; 14 - линии геологических и сейсмологического профилей; 15 - стационарные сейсмологические станции Комплексной сейсмологической экспедиции Института физики Земли (КСЭ ИФЗ) АН СССР. Цифры в кружках - основные структурные элементы региона: I - Зеравшанский синклинорий; II - Южно-Гиссарское поднятие; 11а - Кабудкрымский массив; III - Таджикская депрессия, Ша - Люлихарвинская синклиналь; IV - Курговатское поднятие; V - Дарваз-Сарыкольский синклинорий; VI - Ванч-Язгулемское поднятие. Цифры в квадратиках - некоторые основные надвиги: Даштихирсанский (1), Дагана-Миндалюльский (2), Сурхобский (3), Юстин-ский (4), Яфучский (5), Аскалонский (6), Петровский (7), Хингоуский (8), Гундаринский (9) и Дарвазский сдвиг (12).
Результаты совместной интерпретации геологических и сейсмологических данных показали, что определяющую роль в сейсмотектоническом деформировании земной коры Таджикской деп-
рессии играют напряжения субгоризонтального сжатия. Под его воздействием верхняя часть земной коры рассматриваемого региона расслаивается на три основные тектонические пластины.
Послойные срывы - чешуйчатые надвиги переменной крутизны, которые являются определяющим типом тектонических деформаций в рассматриваемом регионе, разделяют эти пластины. Первый сверху срыв располагается на уровне верхнеюрских гипсо- и соленосных отложений, второй - несколько ниже кровли кристаллического основания. Третий выделяется только по сейсмологическим данным на глубинах до 30-40 км. Две верхние пластины образуют в общем синклинальную структуру, отвечающую прогибу Таджикской депрессии. Надвиги на северном крыле депрессии северовергентные, на южном - южно-вергентные. Нижняя тектоническая пластина начинается под Кабудкрымским поднятием Южного Тянь-Шаня и уходит наклонно на глубину до 30-40 км под хр. Петра Первого в Таджикской депрессии. Наклоны срывов-надвигов и разделяемых ими тектонических пластин наибольшие на крыльях депрессии и уменьшаются с приближением к ее осевой части до почти субгоризонтальной ориентировки. Ведущая роль чешуйчатых надвигов в тектонической структуре рассматриваемого региона свидетельствует о том, что формирование этой структуры определяется напряжениями субгоризонтального, вкрест простирания Таджикской депрессии сжатия. В процессе перемещения надвиговые пластины могут сминаться в складки.
Важным элементом тектонической структуры рассматриваемой территории является Дарваз-ский (Дарваз-Каракульский, Каракульско-Момук-ский, Северо-Памирский) близвертикальный разлом, расположенный на южном крыле Таджикской депрессии. Согласно распространенной точке зрения, Дарвазский разлом отделяет Таджикскую депрессию от поднятого блока Памира и представляет собой северное ограничение Памирской микроплиты, тыльная часть которой соприкасается с Джеламским выступом Индийской лито-сферной плиты. Одни исследователи считают его на интересующем нас участке субвертикальным взбросом или сдвигом, другие - наклоненным в юго-восточном направлении надвигом. Его рисуют в виде единой линии или серии связанных друг с другом локальных отрезков. Наши наблюдения вполне согласуются с данными о том, что этот разлом имеет субвертикальную ориентировку. В направлении на северо-восток, после пересечения долины р. Зидадара, он распадается на несколько не соединяющихся друг с другом отрезков и далее не прослеживается. К юго-западу Дарвазский разлом разветвляется на несколько субпараллельных ветвей.
Многими исследователями аналогичный близвертикальный разлом (Гиссаро-Кокшаальский) предполагается на контакте северного борта Таджикской депрессии со структурами Южного Тянь-Шаня. Авторы не обнаружили геологических и
сейсмологических подтверждений его существования.
2. О СВЯЗИ МЕЖДУ ТЕКТОНИЧЕСКИМИ ДИСЛОКАЦИЯМИ И СЕЙСМИЧНОСТЬЮ
Связь между разрывными нарушениями и сейсмичностью признается в той или иной форме большинством исследователей. При этом обычно считается (или подразумевается), что относительно узкие линейные полосы эпицентров землетрясений отвечают круто наклоненным или близвер-тикальным плоскостям соответствующих разрывных нарушений, секущих всю земную кору и даже уходящих в мантию. Подобная трактовка идет от традиционных представлений о характере сочленения по таким разломам тектонических блоков земной коры, принимавшихся при выделении зон ВОЗ на территории бывшего СССР (например, [Бабаев, Мирзоев, 1976; Бунэ, Горшков, 1980
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.