УДК 550.348.436(571)
ПЛОТНОСТЬ РАЗЛОМОВ, ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И РЕЛЬЕФ ГРАНИЦ РАССЛОЕНИЯ В ЗЕМНОЙ КОРЕ (НА ПРИМЕРЕ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ
МАГАДАНСКОЙ ОБЛАСТИ) © 2011 г. Н. К. Гайдай1, Л. Ю. Калинина2
1 Северо-Восточный комплексный научно-исследовательский институт ДВО РАН 685000 Магадан, ул. Портовая, 16, e-mail: nataly_mag@rambler.ru
2 Северо-Восточный государственный университет 685000Магадан, ул. Портовая, 13, e-mail: lada_kalinina@mail.ru Поступила в редакцию 06.10.2010 г.
В работе проведена количественная оценка связи землетрясений с тектонической раздробленностью земной коры на основании корреляционного анализа плотности разломов с показателями сейсмической активности (удельным количеством и удельной энергией землетрясений) для Средне-Ямского сейсмического узла и прилегающей территории. В пределах районов, характеризующихся корой континентального типа с развитым гранитным слоем, максимальный уровень сейсмической активности и максимальная вероятность возникновения землетрясений энергетического класса К > 12 соответствует участкам со средними значениями плотности разломов. В пределах районов, характеризующихся земной корой с сокращенной мощностью гранитного слоя, наиболее вероятны землетрясения энергетического класса К > 12 на участках с пониженными значениями плотности разломов. Выполнена оценка связи степени раздробленности земной коры с рельефом границ расслоения в земной коре, установленной методами новой интерпретационной гравиметрии. Зоны с минимальными значениями степени раздробленности тяготеют к участкам с повышенным значением глубины поверхности кристаллического фундамента.
ВВЕДЕНИЕ
В работах Ю.Я. Ващилова и Л.Ю. Калининой [2008, 2009] представлены результаты исследования связи пространственного распределения эпицентров землетрясений с разрывными нарушениями. Корреляционный анализ плотности разломов с показателями сейсмической активности позволил выявить принципиальные различия в структурном положении эпицентров землетрясений на суше Магаданской области и на Примагаданском шельфе. На суше максимальная сейсмическая активность соответствует участкам со средними значениями плотности разломов (тектонической раздробленности земной коры), в то время как на шельфе Охотского моря землетрясения энергетического класса К > 12 приурочены к участкам с пониженными значениями плотности разломов.
Для подтверждения и уточнения полученных выводов количественное исследование связи землетрясений с разломами проведено для участка, находящегося на границе геоблоков с континентальной и континентально-океанической земной корой. Также проведено исследование связи степени раздробленности земной коры (рассчитанной по плотности разломов, картируемых на поверхности) с рельефами квазигоризонтальных границ расслоения в земной коре, установленными методами
новой интерпретационной гравиметрии [Ващилов, 2005].
Плотность разломов и землетрясения Средне-Ямского сейсмического узла и прилегающей территории.
Для количественного исследования пространственной связи землетрясений с разломами был выбран район в центральной части Магаданской области, ограниченный координатами 58° —62° с.ш. и 150° — 156° в.д. Рассматриваемая территория находится в зоне сочленения разломов северо-западного, широтного и северо-восточного простирания. Кроме того, район исследования включает зону перехода земной коры материкового типа (с развитым гранитным слоем) к коре переходного между континентом и океаном типа (с сокращенной мощностью гранитного слоя).
В качестве характеристики тектонической раздробленности земной коры использовалась плотность (удельная длина) разломов, характеризующая распределение интенсивности тектонической раздробленности земной коры по площади. Значение плотности разломов т определялось как удельная длина разломов, попавших в квадрат палетки:
m
=
(1)
i = 1
Т
где ¡1 — длина разлома; т — общее число разломов в квадрате палетки; Б — площадь квадрата палетки, для которого вычисляется значение плотности разломов.
В качестве показателей сейсмической активности рассматривались удельное количество землетрясений и удельная энергия землетрясений 5Е, определяемые по формулам:
N
5И = -, 5 Е = 1 V Е,, (2)
Б Б^ "
, = 1
где N Е1 — число и энергия землетрясений, эпицентры которых расположены в пределах участков с определенными значениями плотности разломов, Б — площадь данных участков. Энергия землетрясений рассчитывалась на основании определения энергетического класса землетрясений по формуле
К = 1§ Е, где Е — энергия, выраженная в Джоулях, К — энергетический класс землетрясения [Раутиан, 1964].
Район исследования охватывает юго-восточную часть мезозойской Верхояно-Чукотской складчатой области [Геологическая карта ..., 1998, 1999]. Северную часть территории занимают структуры Яно-Ко-лымской складчатой системы, где развита континентальная земная кора мощностью 35—40 км. Распространенные здесь мощные осадочные толщи объединяются в верхоянский комплекс и составляют единый верхнепалеозойско-мезозой-ский структурный этаж. С юга структуры Яно-Ко-лымской системы окаймляются фрагментами структур Кони-Тайгоносской складчатой системы [Некрасов, 1976], в пределах которой развиты мезозойские вулканогенно-терригенные отложения [Геологическая карта ..., 1998, 1999]. Структуры Ко-ни-Тайгоносской системы принадлежат земной коре промежуточного континентально-океанического типа и представляют, по существу, переход к поздне-мезозойско-кайнозойской Корякско-Камчатской складчатой области. Юго-восточный фланг Яно-Колымской системы на сочленении с Кони-Тайго-носской системой в значительной мере перекрыт покровами Охотско-Чукотского вулканогенного пояса [Белый, 1994].
Большинство структурных элементов ограничено зонами разрывных тектонических нарушений. Наиболее крупные разломы ограничивают основные структуры территории, более мелкие разбивают их на блоки меньшего размера. На рассматриваемой территории выделяются четыре генеральные системы разломов: северо-западной ориентировки, свойственной структурам Яно-Колымской системы; северо-восточной и широтной ориентировки, связанные с заложением и развитием Охотско-Чукотского
вулканогенного пояса; меридиональные разломы, выраженные неявно, в виде протяженных ороген-ных и вулканических прогибов и грабенов или поясов интрузий [Кузнецов, 1994].
Сейсмическая активность территории рассматривалась за период с 1970 по 2006 гг. Для этого использовались каталоги землетрясений Магаданской опытно-методической сейсмологической партии Геофизической службы РАН, а также каталог землетрясений, предоставленный профессором Мичиганского университета (США) К. Маккей (Ph.D. Kevin G. Mackey, Michigan State University). За рассматриваемый период на исследуемой территории зарегистрировано более 3500 землетрясений различных энергетических классов. Однако часть землетрясений малых энергетических классов являются промышленными взрывами, для другой части координаты эпицентров определены с большими погрешностями [Важенин и др., 1997]. Поэтому при количественном анализе связи землетрясений с разломами учитывались только землетрясения энергетического класса К> 8.
Центральная часть рассматриваемой территории относится к Средне-Ямскому сейсмическому узлу, который располагается в зоне сочленения активных разломов северо-западного, широтного и северо-восточного простираний [Ващилов, 1979]. По данным ТА. Андреева и А.П. Шищенко [1992], в пределах узла возможно возникновение землетрясений с Kmax = = 16. Сейсмические толчки в этом узле могут вызвать сотрясения территории г. Магадана и его окрестностей в 3—4 балла (по 12-балльной шкале MSK-64), а при возникновении землетрясений энергетического класса К > 13 на территории Магадана возможны сотрясения в 5—8 баллов [Андреев, Шищенко, 1992].
На севере рассматриваемой территории располагается часть Купкинского сейсмического узла [Югова и др., 1992], большая часть которого находится за границами рассматриваемого участка. В пределах Купкинского узла возможно возникновение землетрясений с Kmax = 16 [Андреев и др., 1992].
Для исследования пространственной связи землетрясений с разрывными нарушениями для рассматриваемой территории построена схема изолиний плотности разломов, проявленных на поверхности, и пространственного распределения эпицентров землетрясений (рис. 1). В качестве основы использовалась схема разломов, выделенных по структурно-формационной карте Охотско-Чукот-ского вулканогенного пояса масштаба 1 : 1500 000, составленной В.Ф. Белым, под ред. Н.А. Шило [Структурно-формационная карта ..., 1977]. При подсчетах плотности разломов учитывались все раз-
150
152
8 12 16 20 24 28 32 36 40(т ■ 102)
1
154
0 □
50
156 100 км
- ---.
6
Рис. 1. Схема изолиний плотности разломов, проявленных на поверхности, и пространственного распределения эпицентров землетрясений Средне-Ямского сейсмического узла и прилегающей территорий.
_2 _1
1 — изолинии плотности разломов (10 2 км 1); 2—4 — землетрясения энергетического класса: 2 — 8 < К< 10, 3 — 10 < < К < 12, 4 — К > 12; 5 — граница областей с различным распределением эпицентров землетрясений относительно поля тектонической раздробленности земной коры; 6 — сейсмические узлы: 1 — Средне-Ямский, 2 — Купкинский. Тоновая шкала плотности разломов соответствует т ■ 102.
ломы, вынесенные на карту. Значения плотности разломов т рассчитывались по формуле (1) в центре окна 15 х 15 км, полученные значения для исследуемого региона равны 0 < т < 0.4 км-1. Тоновая раскраска схемы изолиний на рис. 1 и соответствующая шкала в условных обозначениях отображают в 100 раз увеличенную плотность разломов (т • 100 км-1).
На схеме можно выделить две области с различным распределением эпицентров землетрясений относительно элементов разрывной тектоники. Граница между этими областями примерно соответствует изолинии 8 субширотного простирания (см. рис. 1).
Северная область, в основном, соответствует структурам Яно-Колымской складчатой системы и внешней зоне Охотско-Чукотского вулканогенного пояса, где развита земная кора континентального типа. Большая часть северной области хара
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.