научная статья по теме ОСОБЕННОСТИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ НАД ВУЛКАНИЧЕСКИМИ ПОСТРОЙКАМИ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА Геофизика

Текст научной статьи на тему «ОСОБЕННОСТИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ НАД ВУЛКАНИЧЕСКИМИ ПОСТРОЙКАМИ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА»

ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2015, № 5, с. 50-56

УДК 551.21

ОСОБЕННОСТИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ НАД ВУЛКАНИЧЕСКИМИ ПОСТРОЙКАМИ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА © 2015 г. В. Б. Заалишвили, Н. И. Невская, Л. Н. Невский, А. Г. Шемпелев

Центр геофизических исследований Владикавказского научного центра РАН и Правительства Республик Северная Осетия-Алания 362002 Владикавказ, ул. Маркова, 93а, e-mail: vzaal@mail.ru Поступила в редакцию 26.12.2013 г.

В работе рассмотрены результаты проведенных на Центральном Кавказе площадных гравиметрических и аэромагнитных съемок масштабов 1 : 200000—1 : 50000, а также глубинных исследований по региональным профилям методами обменных волн землетрясений и магнитотеллурических зондирований. В результате исследований для вулкана Эльбрус получены локальные аномалии физических полей, по которым предполагаются положения магматического очага и магматической камеры. Для горы Казбек в физических полях не находится признаков ныне живущего вулкана.

DOI: 10.7868/S0203030615050090

ВВЕДЕНИЕ

Территория центральной части Северного Кавказа характеризуется обширным перечнем природно-техногенных опасностей. Одними из главных природных опасностей, как правило, сопровождаемых большими экономическими и социальными потерями, являются сильные землетрясения, прогноз которых все еще малоуспешен. Не менее тяжелыми последствиями могут сопровождаться неожиданные извержения вулканов. Регион, особенно его горная часть, характеризуется достаточно значительными экзогенными процессами: оползни, сели, лавины, камнепады, сход ледников, наводнения и т.д. Здесь расположены заброшенные горнодобывающие предприятия и их инфраструктура (рудники, шахты с подземными полостями, заброшенные сооружения, провалы поверхности и т.д.), формирующие техногенные опасности.

При этом многие опасные процессы взаимодействуют между собой. Так, по мнению ряда авторов, трагический сход ледника Колка 20 сентября 2002 г. был обусловлен или нагревом подледниковой части горных пород, сопровождающимся бурным таянием льда и последующим гидравлическим ударом, или выделением газов из фумарол, попавших под ледник, и газодинамическим взрывом. Указанные явления, наличие которых имеет гипотетический характер, исключить нельзя, даже не связанные с активностью Казбека. Хорошо известно, что вулканическое тепло в условиях слабой теплопроводности горных пород сохраняется долгое время [Федотов и др., 2011; Шемпелев, Невский, 2013].

Гора Эльбрус, как с российского севера, так и с грузинского юга, окружена большим числом го-

родов и поселений. В пределах территории Республики Северная Осетия-Алания, на склонах горы Казбек, также высокая плотность населения. Впрочем, много поселений расположено и с южной, грузинской стороны. Все это вызывает большой интерес к объектам со значительной потенциальной опасностью.

Эльбрус, высочайшая вершина Главного Кавказского хребта, имеет классическую конусообразную форму, правда, с двумя вершинными кратерами, и относится к стратовулканам центрального типа. Лавы, лавобрекчии дацитового состава и туфы, преимущественного риолитового состава, слагают позднеплейстоцен-голоценовую его постройку. Последнее извержение Эльбруса относится к началу новой эры. Имеется много признаков того, что Эльбрус — живущий вулкан [Современные ..., 2005].

Вулканическая активность в пределах Казбек-ской вулканической области протекала на протяжении последних 500 тыс. лет. В позднем плиоцене и плейстоцене, по мнению некоторых геологов, происходили мощные эксплозивные извержения кислой магмы, приуроченные к субширотной зоне Главного хребта. Крупные вулканические конусы при таких извержениях не образовывались, и выбрасываемый материал быстро сносился водными потоками. В дальнейшем магматический очаг, сформированный в результате декомпрессии в верхней коре, прекратил свое существование. Только в восточной части продолжалось извержение Казбека. Позже последовал мощнейший взрыв (или взрывы), уничтоживший конус вулкана. Затем в центре взрывной кальдеры вырос современный экструзивный конус Казбека, а вокруг него образовались небольшие голоценовые лавовые потоки [Коро-

Рис. 1. Карта остаточных аномалий силы тяжести Центрального Кавказа. Составители: Г.В. Литовко, А.Г. Шемпелев, Л.А. Ломова, Д.Н. Забирченко, 2008 г.

42° Е

44° N

Масштаб 1 : 1000000

новский, Демина, 2003]. Состав пород Казбека варьирует от андезибазальтов до дацитов при доминирующей роли вулканитов андезитового ряда [Катастрофические ..., 2002].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

На Центральном Кавказе выполнен довольно большой объем площадных гравиметрических и аэромагнитных съемок масштабов 1 : 200000— 1: 50000, а также глубинных исследований по региональным профилям методами обменных волн землетрясений (МОВЗ) и магнитотеллурических зондирований (МТЗ).

Гравитационное поле Центрального Кавказа представляет собой сложную картину, напряженность которого меняется в пределах 200 мГал. Одной из особенностей поля силы тяжести является наличие для районов Приэльбрусья и Чегемского нагорья самых минимальных значений в Больше-кавказском регионе (рис. 1). Северные склоны Главного хребта характеризуются относительно повышенными значениями гравитационного поля. Сложное геологическое строение верхней части

земной коры Центрального Кавказа обусловило большое количество положительных и отрицательных аномалий гравитационного поля более высоких порядков, хотя они и не находят своего отражения на прилагаемом рисунке, так как изо-аномалы проведены через 5 мГал. Предкавказье характеризуется несколько пониженными значениями линейно-мозаичного поля силы тяжести.

Гравитационное поле в целом отражает региональный рельеф фундамента и, в определенной мере, его внутреннюю структуру. Для Осетинской впадины характерны значительная глубина залегания палеозойских толщ (до 10—12 км) и, соответственно, отрицательные значения гравитационного поля [Заалишвили и др., 2009б; Шемпелев, 2008; Шемпелев, Невский, 2008]. Относительными максимумами поля силы тяжести характеризуются район Казбека (территория верховий рек Ардон и Терек), зона Передового хребта и Кавминводский выступ. Локальные гравитационные аномалии ориентированы в северо-западном направлении [Никольский и др., 1975] и расположены к простиранию структур современного тектонического плана под углом, возрастающим с запада на восток.

52

ЗААЛИШВИЛИ и др.

Это явление характерно также для ряда магнитных аномалий и линеаментов, выделяемых на космоснимках.

В региональном плане гравитационное поле определяется, прежде всего, глубинным строением земной коры. Главный Кавказский надвиг, как южная граница зоны Главного хребта, фиксируется повышенными градиентами поля силы тяжести. Учитывая зону сопряжения крупных гравиметрических аномалий разного знака над структурой Главного Кавказского хребта и ряд наблюдающихся соответственно других геолого-геофизических признаков, предполагается наличие крупного поперечного глубинного разлома — Ардонского. Ширина его зоны по комплексу данных достигает 10—20 км, азимут простирания СВ 6°—14°. Ардон-ский разлом делит рассматриваемую территорию на два блока — Эльбрусский и Казбекский, значительно отличающихся по геолого-геофизическим характеристикам [Шемпелев, 1982].

Природа регионального гравитационного минимума Эльбрусского блока связывается со значительным погружением поверхности Мохоровичича (до 55—60 км) и резким увеличением мощности условного "гранитного" слоя, включающего осадочный чехол. Вулкан Эльбрус характеризуется дополнительно локальным минимумом поля силы тяжести. Ему отвечает объект грубо сферической формы (диаметр 10—15 км) с экстремально низкой плотностью (2.1—2.3) х 103 кг/м3, залегающий на глубине первых километров [Шемпелев, 1982]. Гравитационными аномалиями меньшей интенсивности отмечаются области развития молодого вулканизма Чегемского нагорья и "эльджуртинских" гранитов в долине р. Баксан (плотность 2.57 х х 103кг/м3). По данным магнитотеллурических зондирований вдоль Приэльбрусского профиля [Заалишвили и др., 2009а; Шемпелев и др., 2011], локальная аномалия электропроводимости на глубинах условного базальтового слоя связана, вероятно, с участком плавления горных пород, который является магматическим очагом вулкана Эльбрус. А локальный минимум электрических сопротивлений над ней вблизи дневной поверхности может отвечать магматической камере вулкана. Форма и ориентировочные их размеры подчеркиваются границами обмена PS-волн по МОВЗ на глубинах 3—5 и 12—15 км [Шемпелев и др., 2011].

Положительные значения поля силы тяжести Казбекского блока определяются слоем земной коры, согласно расчетам, с избыточной плотностью 0.15 х 103 кг/м3, верхняя и нижняя границы которого находятся на глубинах порядка 0.5 и 4.5 км. Слой может соответствовать толще глубоководных нижнеюрских осадков с продуктами основного магматизма (дайки, интрузии, силлы Казбекского диабазового пояса), залегающей на кристаллическом фундаменте. Вершины гор Теп-

ли и Казбека не сопровождаются локальными гравитационными аномалиями. Поэтому предполагать здесь наличие каких-либо крупных "очаговых" объектов, в частности, разуплотненных по аналогии с Эльбрусским вулканом, по гравиметрическим данным, нет оснований. Электроразведкой также не выявлено низкоомных зон или участков земной коры, которые могли бы отождествляться с современными подводящими каналами, очагами или камерами вулканических аппаратов, что наблюдается, например, у вулкана Эльбрус.

Центральный Кавказ является в региональном плане областью отрицательных значений магнитного поля (рис. 2). Причем, отрицательное, преимущественно, мозаичное магнитное поле Главного хребта осложнено положительными локальными аномалиями с амплитудой до (7—10) х 102 нТл, а в районах развития молодого вулканизма (горы Эльбрус, Казбек и Тепли, Чегемское нагорье и площадь в верховьях реки Терек) локальными знакопеременными аномалиями до (10—12) х 102 нТл. Зона Передового хребта характеризуется линейными, преимущественно, положительными аномалиями магнитного поля. Территория распространения байосских вулканитов Южного склона Большого Кавказа

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»