ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2014, № 3, с. 77-91
УДК 551.24
ОСОБЕННОСТИ ПАЛЕО- И СОВРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
СЕВЕРНОГО ТЯНЬ-ШАНЯ
© 2014 г. Л. А. Сим1, Н. А. Сычева2, В. Н. Сычев2, А. В. Маринин1
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия
E-mail: sim@ifz.ru 2Научная станция РАН, г. Бишкек, Кыргызстан E-mail: nelya@gdirc.ru Поступила в редакцию 20.05.2013 г.
Исследование неотектонических напряжений Северного Тянь-Шаня произведено в пределах северных склонов Киргизского хребта, который обрамляет Чуйский предгорный прогиб. Целью исследований являлась реконструкция неотектонических напряжений по геологическим индикаторам и последующее сопоставление полученных результатов с данными о современном напряженном состоянии региона. Работа основана на анализе полевых данных, собранных в экспедициях 2009 и 2011. Впервые для Северного Тянь-Шаня восстановлены общие (усредненные) неотектонические напряжения, отличающиеся для поднятий и впадин — деформирование положительных структур в новейший этап происходит во взбросовом поле с горизонтальной меридиональной ориентацией оси сжатия и субвертикальной осью растяжения, а во впадинах — в сбросовом поле с вертикальной осью сжатия и субгоризонтальной осью растяжения, ориентированной на северо-северо-восток. По полевым данным выделены отдельные участки с разным видом тензора напряжений локальных стресс-состояний, определяемым коэффициентом Лоде-Надаи. Как неотектонический геодинамический режим во впадинах и поднятиях, так и изменчивость вида тензора напряжений согласуются с характеристиками современного напряженного состояния, восстановленного по сейсмологическим данным.
DOI: 10.7868/S0002333714030107
КРАТКИЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК
Предгорья Киргизского хребта и прогиб сложены кайнозойскими, а хребет — палеозойскими комплексами. Границами крупных неотектонических структур являются краевые надвиги, сформированные при субмеридиональном сжатии, обусловленном, согласно концепции тектоники плит, столкновением Индо-Австралийской и Евразийской литосферных плит [Чедия, 1986; Миколайчук, 2000; Абдрахматов и др., 2005; Зубо-вич и др., 2007; Буртман, 2012; и др.]. Неотектоническим и современным движениям Северного Тянь-Шаня посвящены многочисленные работы, обзор которых не является целью настоящей работы, в которой будут обсуждаться результаты тектонофизических исследований полевыми методами. Для последних важным являются данные о разрывных нарушения изученного района и возраст новейших структур. В конце триаса и юры территория будущего горного пояса Тянь-Шаня представляла линейно-дифференцированное тектоническое поднятие типа низкого нагорья или кряжа. В мелу, палеоцене и эоцене она развивалась в режиме молодой платформы. За это время сформировалась региональная мезозой-кайнозойская поверхность выравнивания, названная предоро-
генной. Новейшему горообразованию предшествовали излияния маломощных покровов эоце-новых базальтовых лав на Северном и Центральном Тянь-Шане. Они являются первыми признаками "новой тектоно-магматической активизации литосферы, которая в олигоцене проявится мощным горообразованием и охватит обширнейшие области Центральной Азии", а формирующийся горный пояс будет отнесен к категории внутриконтинентальных платформенных орогенов [Макаров, 2005, с. 34].
Известно, что при неотектонических построениях одновременно исследуются разновозрастные поверхности выравнивания, а также строение и мощности новейших отложений. Так, анализируя неотектоническое развитие Центрального Тянь-Шаня (ЦТШ) по данным о строении новейших впадин, было произведено объединение мо-лассы во впадинах в четыре серии, названные кок-турпакской, киргизской, нарынской и шарпыл-дагской, три нижние из которых, согласно стратиграфии Чуйской впадины, могут быть названы сулутерекской, нижнешамсинской и чуй-ской. Упомянутые выше базальты достоверно выделяются в коктурпакской серии в Чуйской и Ис-сыккульской впадинах [Бачманов и др., 2008].
Северная окраина Тянь-Шаньского орогена окончательно сформировалась в позднем плиоцене-плейстоцене с вовлечением хребтов, разделенных впадинами, в общие поднятия [Чедия, 1986; Миколайчук и др., 2003]. Предпалеогеновая или предорогенная поверхность выравнивания практически уничтожена современной эрозией и сохранилась лишь в отдельных точках на Северном Тянь-Шане. Наиболее полным и изученным разрезом новейших отложений этой части Тянь-Шаня являются кайнозойские породы Предкир-гизского прогиба (Чуйской впадины), обобщенное описание которых приведено в работе [Миколайчук и др., 2003]. Согласно указанным авторам во впадине на палеозойском фундаменте с несогласием залегают палеоцен-эоценовые отложения сулуктерекской свиты, на которых лежат отложения олигоцен-миоценового и миоцен-плиоценового возраста. В разрезе пород миоценового возраста выделяются породы шарпылдак-ской свиты, возраст которой разными исследователями определяется по-разному: либо поздним плиоценом, либо поздним плиоценом—ранним плейстоценом [Абдрахматов и др., 1994]. Их особенностью является согласное залегание на подстилающих отложениях в центральной части Чуй-ской, Джумгальской впадин, а вдоль южного обрамления эта свита срезает палеогеновые и неогеновые отложения, ложась непосредственно на палеозойские породы. Свита сложена во впадине аллювиальными и пролювиальными "грубооб-ломочными конгломератами, переходящими в верхней части разреза в фангломераты с гранитными валунами до 1—2 м в диаметре. Мощность свиты достигает 1300 м." [Миколайчук и др., 2003, с. 53], что дает основание для выделения поздне-плиоценового (раннеплейстоценового?) импульса неотектонических движений, сформировавшего окончательный облик современного рельефа.
Северные склоны Киргизского хребта являются северными же крыльями широтных линейно вытянутых Аксуйской и Иссыкатинской антиклиналей, сложенных различными по составу осадочными и магматическими палеозойскими породами; среди древних пород в верховьях р. Чонкурчак выделяется небольшая локальная Чонкурчакская впадина, выполнена красновет-ными породами киргизской свиты олигоцен— миоценового возраста.
Крупными разломами района исследований являются (с севера на юг) Иссык-Атинский, Чон-курчакский и Шамси-Тюндюкский, положение которых неоднозначно у разных авторов. Два первых разлома являются пологими надвигами в основании Кизгизского хребта [Макаров, 2005]. Согласно данным работы [Абдрахматов и др., 2005] Чонкурчакский и Шамси-Тюндюкский разломы сложно стыкуются в междуречье р.р. Ала-Арча и Аламедин. А.В. Миколайчук в этой части Киргиз-
ского хребта откартировал очень сложные структуры. Так, диагональные сдвиги СЗ и СВ простирания, являющиеся разломами второго порядка по отношению к краевым, образуют клиновидные блоки, в вершинах которых при движении масс с юга на север возникают локальные зоны сжатия за счет разнонаправленных сдвиговых перемещений по диагональным разломам. В этих обстановках локального сжатия возникают взбросы и надвиги более высокого порядка, при выходе которых на дневную поверхность происходит разрушение фронтальной части аллохтонов с образованием тектоногравитационных миксти-тов неоген-раннеплейстоценового возраста [Миколайчук, 2000]. Чонкурчакский надвиг ограничивает Чонкурчакскую впадину с юга, О.К. Чедия объединял в один разлом субширотный и северовосточный отрезки, считая их козырьковыми надвигами [Чедия, 1986]. Позже субширотная часть разлома выделена как надвиг, а северо-восточная выделена как самостоятельная структура — Ала-мединский взброс, который является левым сдвиго-взбросом [Абдрахматов и др., 2007].
Особый интерес представляют данные о современной активности разломов Северного Тянь-Шаня, которые обобщены в виде данных о сейсмодислокациях [Chediya et al., 2000; Абдрахматов и др., 2005; Корженков, 2006] и данных о скорости, кинематике и времени активности разломов на современном этапе [Трифонов и др., 2002; Макаров и др., 2005]. Сейсмодислокации разными исследователями зафиксированы на разных участках Иссык-Атинского, Шамсинско-Тюндюкского, Чонкурчакского и др. разломов [Chediya et al., 2000; Абдрахматов и др., 2005; Абдрахматов и др., 2007; Корженков, 2006]. При изучении палеосейсмодислокаций установлено явное совпадение по возрасту одного из сейсмических событий, отраженного как в зоне Чонкурчакского, так и в зоне Иссык-Атинского разломов. Это дало основание исследователям предположить, что в зоне наиболее активного Иссык-Атинского разлома происходят основные сейсмотектонические подвижки, а в зоне оперяющего Чонкурчакского разлома движения носят сейсмогравитационный или смешанный характер. Сейсмодислокации в Чонкурчакской впадине образуют "обратные уступы" в зонах надвигов; их спецификой является некоторый наклон плоскостей под гору и смещение вверх подгорной части, что противоречит надвиговой кинематике, установленной по геологическим данным. Авторы, рассматривая возможный механизм образования таких уступов, предупреждают, что их не следует привлекать к определению механизмов палеоземлетрясений [Абдрахматов и др., 2007]. Ниже одно из смещений, данных К.Е. Абдрахматовым и др. в их статье, будет сопоставлено с неотектоническими на-
пряжениями, восстановленными в Чонкурчак-ской впадине.
Согласно данным о современных разломах [Трифонов и др., 2002, с. 12] по Чонкурчакскому надвигу (угол наклона — около 30° Ю) скорость го-лоценового надвигания определена в 0.3 мм/год, а по надвигу Иссык-Ата (углы наклона 20°—50° Ю) — 0.5—0.7 мм/год, хотя геодезические измерения за 1973—1983 гг. дали скорость поперечного укорочения 3.6—10.9 мм/год. По Кеминскому взбросу на северном склоне Кунгей-Алатау средняя скорость позднечетвертичного вертикального смещения оценивается в 1.5 мм/год при левосторонней сдвиговой компоненте до 0.5 мм/год. Таким образом, новейшие разломы Северного Тянь-Шаня активны на современном этапе, многие из них являются сейсмогенерирующими и исследование палеона-пряжений, механизмов очагов землетрясений и данных GPS о современных перемещениях представляют значительный научный и практический интерес.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Реконструкция неотектонических напр
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.