ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 462, № 3, с. 356-359
= ГЕОФИЗИКА ^
УДК 534.11:550.34:550.21
НОВЫЕ ДАННЫЕ О ГЛУБИННОМ СТРОЕНИИ, ТЕКТОНИКЕ И ГЕОДИНАМИКЕ БОЛЬШОГО КАВКАЗА
© 2015 г. Е. А. Рогожин, А. В. Горбатиков, В. Б. Заалишвили, М. Ю. Степанова, Н. В. Андреева, Ю. В. Харазова
Представлено академиком РАН В.В. Адушкиным 04.02.2014 г. Поступило 24.02.2014 г.
Б01: 10.7868/80869565215150268
В 2009, 2012 и 2013 гг. составлены два геолого-геофизических профиля с использованием метода микросейсмического зондирования (ММЗ) вкрест простирания складчатого сооружения Большого Кавказа. ММЗ [8, 9] относится к группе пассивных методов сейсморазведки и может применяться при решении геолого-геофизических и структурных задач для различных классов геологических объектов в различных географических и климатических условиях [3]. ММЗ позволяет оценивать пространственное распределение скоростных вариаций на глубинном разрезе относительно сглаженной региональной скоростной модели. Методика проведения полевых измерений проста и сводится к накоплению спектра мощности микросейсмического сигнала в течение некоторого времени последовательно от точки к точке вдоль профиля одним или несколькими переносными датчиками. Одновременно регистрируется микросейсмический сигнал на опорной точке в пределах исследуемого полигона. Последующая коррекция на нее выполняется для устранения эффекта нестационарности зондирующего микросейсмического сигнала. В зависимости от поставленной задачи возможно проведение как профильной, так и площадной съемки.
В Осетинском секторе первый профиль по линии Ардон—Цхинвал пересекает зоны Терского прогиба Скифской плиты, моноклинали Пастбищного и Скалистого хребтов, кристаллического массива в пределах Бокового и Главного хребтов на северном крыле и в ядре мегантиклинория, а также Чиаурский флишевый синклинорий, Ра-ча-Лечхумскую шовную зону, Окрибо-Сачхер-скую окраину Дзирульского срединного массива (Грузинской глыбы) на южном крыле. Пересечение вдоль второго профиля по линии Туапсе-Ап-
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской Академии наук, Москва E-mail: avgor70@ifz.ru
шеронск охватывает с севера на юг тектонические зоны Абино-Гунайскую флишоидную, Сланцевого ядра и Лазоревскую флишевую. Профили прошли через зоны всех крупнейших разломов центрального сектора и северо-западной периклинали Большого Кавказа (три ветви Владикавказского, Пуйского, Адайком-Казбекского, Тибского — Главного Кавказского "надвига", Кахетино-Лечхум-ского, Ахтырского, Семигорского и др.), что дает возможность прояснить также морфологию и глубинную структуру этих дизъюнктивных нарушений.
Первый разрез позволил обнаружить в недрах существенно различное строение наиболее приподнятых частей кристаллического ядра и северной части Чиаурской флишевой зоны с одной стороны и относительно невысоких зон Северного и Южного склонов с другой (рис. 1). Под приподнятыми зонами Скалистого, Бокового, Главного хребтов и северной частью Чиаурского флишевого синклинория обнаружены два клинобразных в разрезе низкоскоростных тела (до —5 дБ относительно региональной скоростной модели (РСМ)), выделяющихся на глубинах от 9—10 до 45—50 км ниже уровня моря (н.у.м.). Северное тело подстилает консолидированные толщи, слагающие у поверхности блоки кристаллического ядра и при-осевую часть горно-складчатого сооружения Б. Кавказа (частично зону Главного хребта). Южное тело подстилает в недрах зону Главного надвига и смятые в интенсивные опрокинутые на юг складки мезозойской толщи севера Чиаурской флишевой зоны Южного склона. Низкоскоростные включения, по-видимому, сложены относительно более легким, трещиноватым риолит-гра-нитным материалом. По аналогии с районом Приэльбрусья (по данным сейсмотомографии) они могут иметь кислый и средний состав материала, нарушенного многочисленными трещинами, заполненными ювенильными газами. Присутствие низкоскоростных субвертикальных зон подтвежда-
НОВЫЕ ДАННЫЕ О ГЛУБИННОМ СТРОЕНИИ
357
ОС
РЛ
ЧФ
ГХ БХ
СХ ПХ
ТП
-10
-20
3 -30 м
яГ
§ -40
ю ^
4
Г
-50
-60 -
-70
20 30 40 50 10 20 30 Ргсстояние вдоль проекций профилей, км
с и
ели
д о
ей дБ н д
ч с
р ти
с
о р
о к с
от ой
ие но
иь
нл
еГ
нн
оо
- 6 н <3 Ор
-3
6
3
0
Рис. 1. Профиль ММЗ вдоль линии Ардон—Цхинвгл. Тектонические зоны: ОС — Окрибо-Сгчхерскгя, РЛ — Рача-Лечхумскгя, ЧФ — Чигурский флишевый синклинорий, ГХ — Глгвного хребтг, БХ — Бокового хребтг, СХ — Скалистого хребтг, ПХ — Пастбищного хребтг, ТП — Терского прогиба. Разломы: КЛ — Кгхетино-Лечхумский, Тб — Тибский, АК — Адгйком-Кгзбекский, Вл — Владикавказский.
ется независимыми мелкомасштабными сейсмото-мографическими исследованиями [7].
Высокоскоростное вещество представлено нормальными по составу гранито-гнейсами, гра-нодиоритами, диоритами, базальтами.
Локальные горизонтальные неоднородности низкоскоростных включений совпадают с известными из данных ГСЗ границами разделов: подошвы фундамента, Конрада, Мохо [4].
Моноклиналь Северного и складчатые зоны Южного склонов в отличие от осевой части ме-гантиклинория подстилаются на всю мощность земной коры высокоскоростным материалом (до 4—6 дБ от РСМ). Горизонты с пониженной скоростью отмечаются здесь лишь в разрезах юрских отложений Окрибо-Сачхерской и маломощных осадочных толщ северной окраины Дзирульского срединного массива.
Узкими карманами, заполненными низкоскоростным веществом, сопровождаются в недрах зоны крупнейших разломов. Причем их строение в приповерхностных и глубоких горизонтах коры иногда существенно различается. Так, южная ветвь Владикавказского активного разлома вблизи поверхности (до глубин 7 км н.у.м.) имеет вид листрического взбросо-надвига, погружающегося в северном направлении до границы фундамента, а в глубоких горизонтах (до 25—30 км н.у.м.) она
представлена оформленной контрастной структурой субвертикального залегания. Главный "надвиг" выражен в приповерхностных горизонтах широкой низкоскоростной мульдой, а ниже от 3 до 10 км н.у.м. в виде почти вертикальной границы обрезает с юга консолидированное тело палеозойского кристаллического фундамента. Далее в недрах до глубины ~25 км н.у.м. разлом подстилается узким карманом, заполненным низкоскоростным материалом почти вертикального залегания. На глубине разлом обрамляет с севера южное клиновидное низкоскоростное тело (рис. 1).
Интересна структура района Рача-Лечхумской шовной зоны в подножье Южного склона. Здесь на профиле до глубин около 15 км н.у.м. наблюдается узкий вертикальный низкоскоростной карман, разделяющий высокоскоростную кору южной части Чиаурской флишевой зоны с севера и Окрибо-Сачхерскую окраину Грузинской глыбы с юга (с относительно низкими скоростями). Вдоль поверхности кристаллического палеозойского фундамента под разрезом альпийского комплекса южного края Чиаурской зоны проявляется узкое низкоскоростное включение (мощностью ~3 км), полого погружающееся в северном направлении (под углом 5°—15°). Этот пологий срыв чехла с поверхности фундамента
358
Ю
0
-10
-20
3 -30 w
се1
! -40 £
-50 -60 -70
ЛФ
РОГОЖИН и др.
1§ £
Я Ч
ч £
о ¡^
р
о
и
ч
о д
о
о
и
-3 И
-6
20 30 40 50 60 70 80 Расстояние вдоль проекций профилей, км
90
ти
с
о р
о к с
й о н ь л
нн
оо
-6 т е
Ор
Рис. 2. Профиль ММЗ вдоль линии Туапсе—Апшеронск. Тектонические зоны: ЛФ — Лазаревская флишевая, СЯ — Сланцевого ядра, АГ — Абино-Гунайская флишоидная, ЗК — Западно-Кубанский прогиб. Разломы: ГН — Главный "надвиг", Ах — Ахтырский.
6
3
0
Грузинской глыбы ранее уже был обнаружен в сейсмотомографической модели зоны Рачинско-го землетрясения 1991 г. [1].
Профиль в северо-западной части складчатого сооружения Большого Кавказа показал иную картину глубинного строения (рис. 2). Здесь под основными мезозойскими складчатыми зонами мегантиклинория, сложенными глинисто-сланцевой формацией ядра, флишевыми терригенно-карбонатными толщами Лазоревской зоны Южного склона и терригенными флишоидными отложениями Абино-Гунайской зоны Северного склона, а также в южной части Западно-Кубанского передового прогиба на всю мощность коры залегают сравнительно высокоскоростные образования (2—4 дБ от РСМ). Относительно низкоскоростные узкие включения близвертикального залегания подстилают зоны Ахтырского разлома на севере и Главного Кавказского "надвига" на юге (до -3..-5дБ от РСМ).
Собранный материал позволяет сделать ряд выводов.
Согласно результатам ММЗ консолидированный кристаллический фундамент в осевой части центрального сектора Большого Кавказа (в зонах Бокового, Главного хребтов и северной части Флишевой зоны) с глубины 10 км подстилается двумя обширными объемами вещества с относительно низкими скоростями сейсмических волн.
Согласно МТЗ это вещество имеет высокое электросопротивление [5]. Эти включения прослеживаются, сокращаясь по ширине, до раздела Мохо и, видимо, глубже.
На поверхности над низкоскоростными телами широко распространены новейшие и современные вулканические проявления: лавы, игнимбриты, туфы риолитового и риолит-дацитового состава. Здесь наблюдаются и наибольшие высоты рельефа. В то же время они существенно не влияют на распределение разных типов альпийских складчатых деформаций [6]. Вероятно, эти тела в коре можно интерпретировать как глубинные диапиры в терминологии В.В. Белоусова[2].
Под зонами северного и южного склонов центрального сектора мегантиклинория земная кора характеризуется относительно более высокой скоростью сейсмических волн по сравнению с осевыми зонами. На Северо-Западном Кавказе низкоскоростные включения под осевой частью складчатого сооружения отсутствуют.
Узкими вертикальными или наклонными карманами, заполненными низкоскоростным веществом, сопровождаются в недрах зоны крупнейших разломов. Их строение в приповерхностных и глубоких горизонтах коры иногда существенно различается.
НОВЫЕ ДАННЫЕ О ГЛУБИННОМ СТРОЕНИИ
359
Полевые работы выполнены при финансовой поддержке РФФИ (проекты 05-13-10066, 05-12-10059-к).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Арефьев С.С., Рогожин Е.А., Быкова В.В., Дорбат К. // Физика Земли. 2006. № 1. С. 30-44.
2. Белоусов В
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.