научная статья по теме ОБЪЕМНОЕ СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКОЕ ТЕЧЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ МАСС В ЛИТОСФЕРЕ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ОБЪЕМНОЕ СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКОЕ ТЕЧЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ МАСС В ЛИТОСФЕРЕ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ»

УДК 550.34.042+551.243

ОБЪЕМНОЕ СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКОЕ ТЕЧЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ МАСС В ЛИТОСФЕРЕ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ

© 2015 г. А. В. Ключевский, В. М. Демьянович

Институт земной коры СО РАН 664033 Иркутск-33, Лермонтова, 128, e-mail: akluchev@crust.irk.ru Поступила в редакцию 29.05.2012 г.

Исследование смещений горных пород в литосфере Байкальской рифтовой зоны (БРЗ), выполненное по данным о динамических параметрах очагов землетрясений с энергетическим классом KP > 7 за 1968—1994 гг., позволило установить основные закономерности объемного сейсмотектонического течения геологических масс в регионе. Показано, что основной вклад в суммарные абсолютные смещения горных пород вносят многочисленные слабые землетрясения, а максимальные перемещения геологического материала происходят в зонах продолжительных афтершоковых и роевых серий толчков. На северо-восточном фланге БРЗ в пространстве литосферы реализовано около половины сейсмотектонических смещений среды, а суммарные перемещения геологического материала, формируемые землетрясениями на юго-западе и в центральной части региона, примерно одинаковы. При слабых толчках с энергетическим классом KP = 7 суммарные относительные смещения среды формируются преимущественно сбросами, а при KP = 10 суммарные смещения от толчков-сбросов значительно меньше, чем от толчков-взбросов и сдвигов. Полученные образы объемного сейсмотектонического течения геологических масс в литосфере БРЗ указывают на хорошее соответствие отрицательных вертикальных перемещений горных пород рифтовым впадинам, а положительные движения геологического материала совпадают с межвпадинными горными перемычками. Такие локальные особенности сейсмотектонического течения геологического материала отражают закономерности неоднородного объемного деформирования литосферы БРЗ и обусловлены перераспределением напряжений внутри литосферы региона между тремя структурами рифтогенеза, когда области сжатия чередуются с областями растяжения.

DOI: 10.7868/S0203030615010046

ВВЕДЕНИЕ

Изучение структуры и характера деформирования литосферы крупных регионов имеет фундаментальную и прикладную ценность [International handbook..., 2002]. Особую важность имеют обобщающие геолого-геофизические исследования, целью которых является установление фундаментальных закономерностей структурирования и эволюции деформации литосферы континентов и крупных регионов. Анализ большого геологического полевого материала показал, что основной формой структурно-тектонической жизни литосферы является объемная (3D) деформация тектонического течения [Лукьянов, 1991; Леонов, 2008]. На примере физических и математических моделей подтверждено, что объемное течение может захватывать различные горизонты литосферы, и что вертикальные и горизонтальные потоки горных масс образуют единую геодинамическую систему [Гончаров и др., 2005]. В современной геофизике прогрессируют тенденции углубленного специфицированного изучения структуры и динамики деформирования литосферы отдельных регионов, в частности

рифтовых зон Земли, что, несомненно, актуально для понимания природы источников деформирования и сейсмичности литосферы Байкальской рифтовой зоны (БРЗ), расположенной в центре Азиатского континента вдали от мировой рифтовой системы [Ключевский, 2005, 2008; ЮуисИеу-8кп, 2014]. В настоящее время при анализе реальных механизмов пространственных деформаций литосферы БРЗ, проявляющихся в виде системы структурных форм и их сочетаний, представляется естественной замена идеализированной модели "сплошной среды" на модель, в которой геологическая среда образована совокупностью структурных элементов, объединенных в единую систему. Помимо исследования деформаций и перемещений, происходящих на каждом из масштабных уровней среды, в рамках данной модели появляется возможность анализировать процессы взаимодействия и соотношение деформаций, а также изучать механизмы формирования пара-генезисов структурных форм. Разнообразие структурных уровней среды создает набор переходных релаксационных механизмов, взаимодействием которых определяется характер объемной

деформации системы. В частности, релаксация напряжений может осуществляться на последнем уровне хрупким разрушением материала с образованием трещин, разрывов и разрывных зон и перемещениями блоков литосферы по этим нарушениям, т.е. землетрясениями. Трещины, разрывы и разломные зоны являются важнейшими составляющими элементами деструкции литосферы: они определяют и создают многие морфологические особенности рельефа поверхности, контролируют движение флюидов и оказывают влияние на сейсмотектонические и рудообразующие процессы, на механические свойства горных пород, и формируют деформационную и прочностную анизотропию среды [Летников, Ключевский, 2014].

Изучение объемного сейсмотектонического течения геологических масс в литосфере БРЗ по данным очаговой сейсмологии базируется на идентификации сейсмотектонических перемещений горных пород через динамические параметры очагов землетрясений [Ключевский, 2008]. При решении этой проблемы имеются сложности, обусловленные тем, что классические законы деформирования упругой сплошной среды отличаются от законов сейсмотектонического течения неоднородной дискретной блоковой массы, где остаточные деформации и основные перемещения горных пород происходят локально на границах блоков, формируя поток блоков литосферы различных размеров. Обширный список работ по лабораторным наблюдениям за разрушениями образцов горных пород, как основе теоретических построений сейсмологических методов реконструкции напряжений и деформаций, а также методам реконструкции главных осей тензоров тектонических напряжений и деформаций по совокупностям сколовых трещин приведен в монографиях [Гзовский, 1963; Физика..., 1975; Яро-шевский, 1981; Чернышев, 1983; Соболев, 1993; Соболев, Пономарев, 2003; Семинский, 2003]. В регионах, где землетрясения имеют различные фокальные механизмы в одном объеме среды, результирующее сейсмотектоническое смещение рассматривается как суперпозиция соответствующих компонент, а деформации литосферы характеризуются средним тензором сейсмотектонических деформаций [Ризниченко, 1985; Лукк, Юнга, 1988; Юнга, 1990]. Остаточные деформации, возникающие в результате сейсмических событий различных масштабов, являясь атрибутом и свойством дискретной нарушенной среды, отличаются от упругопластических деформаций континуума и требуют своих способов определения, описания и идентификации. Подвижки при землетрясениях часто рассматриваются как приращения разломов, так как изменения в сдвиговых деформациях ассоциируются с отдельными разрывами длиной L, и средними смещениями d, в виде 10-4 > d/L,. > 10-5 [Wells, Coppersmith, 1994].

Размеры и форма очагов землетрясений используются для исследования деформационно-прочностной анизотропии очаговой среды и литосферы БРЗ [Ключевский, 2005, 2008]. Применение методов очаговой сейсмологии для идентификации напряженно-деформированного состояния горных пород в зоне Белино-Бусийнгольского разлома на юго-западном фланге БРЗ показало [Демьянович и др., 2008], что разломные зоны представляют собой сложные геодинамические объекты, требующие проведения детальных исследований ориентированных на понимание пространственной структуры объемных сейсмотектонических течений и деформаций горных пород. В рамках решения фундаментальных проблем объемного сейсмотектонического течения и деформаций геологической среды в настоящей работе осуществлено развитие этих исследований на обширную территорию БРЗ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА

Первичные фактические материалы для работы взяты из отчетов "Бюллетень землетрясений Прибайкалья" и "Каталог землетрясений Прибайкалья", в которых собраны основные сведения о землетрясениях Байкальского региона. Эти отчеты подготовлены сотрудниками группы сводной обработки сейсмических наблюдений Байкальского филиала ГС СО РАН. На рис. 1 приведена карта эпицентров землетрясений Байкальского региона (ф = 48°—60° с.ш., X = 96°—122° в.д.), на которой представлены сейсмические события за 1968—1994 гг., имеющие определение динамических параметров очагов землетрясений. На рис. 1 видно, что эпицентры землетрясений концентрируются в виде полос преимущественно северо-восточной и субширотной ориентировки, совпадающих с зонами основных разломов. Локальные группы повышенной плотности эпицентров землетрясений формируются, как правило, в результате афтершоковой и роевой деятельности. Сопредельные территории, окружающие рифтовую зону, по сейсмичности существенно отличаются от БРЗ, и на карте эпицентров землетрясений четко выделяется высокосейсмичная рифтовая зона, ограниченная почти асейсмичной Сибирской платформой и слабосейсмичным Забайкальем [Golenetsky, 1990]. На вставке (рис. 1а) показаны графики годовых чисел N землетрясений, у которых определены динамические параметры очагов в Байкальском регионе и трех входящих в него районах — на юго-западном (район 1, ф = 48.0°—54.0° с.ш., X = = 96.0°—104.0° в.д.) и северо-восточном (район 3, ф = 54.0°—60.0° с.ш., X = 109.0°—122.0° в.д.) флангах и в центральной части БРЗ (район 2, ф = 51.0°— 54.0° с.ш., X = 104.0°—113.0° в.д.). На вставке рис. 1б представлены графики годовых чисел N землетрясений шести участков Байкальского региона, кото-

Рис. 1. Карта эпицентров землетрясений Байкальского региона с Кр > 7, имеющих определение динамических параметров очагов в 1968—1994 гг.

На вставках представлены графики годовых чисел N землетрясений, у которых определены динамические параметры очагов в Байкальском регионе и трех районах (а), шести участках (б).

1 — границы и номера районов, 2 — разломы, 3 — контуры впадин и озер, 4 — энергетический класс по шкале ТГ. Рау-тиан, 5 — масштабная линейка.

рые формируются делением районов примерно пополам по долготе Х12 = 100.0°, Х34 = 108.0° и Х56 = = 116.0°, а отсчет номеров участков ведется с юго-запада на северо-восток. На графиках рис. 1а, б наблюдаются изменения годовой скорости потока землетрясений N различной амплитуды, а наиболее значительные максимумы выделяются в 1979 и 1991—1992 гг., и обусловлены Анга

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геофизика»