ГЕОТЕКТОНИКА, 2008, № 5, с. 37-48
УДК 551.24:550.83(571.6)
ВЯЗКИЙ СЛОЙ НА ГРАНИЦЕ КОРА-МАНТИЯ НА ДАЛЬНЕМ ВОСТОКЕ
© 2008 г. А. М. Петрищевский
Институт комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН 679016, г. Биробиджан, ул. Шолом Алейхема, 4 Поступила в редакцию 2.05.2007 г.
Анализируются геофизические признаки, пространственные параметры и особенности распространения вязкого подкорового слоя в Дальневосточном регионе России. В тектонических структурах разного возраста и географического расположения (Приамурье, Северо-Восточный регион, Камчатка) одинаково отчетливо проявлена связь зон и слоев пониженной вязкости с юрско-меловыми гранитоидными ареалами, меловыми, раннекайнозойскими и современными вулканическими поясами, что свидетельствует о продолжительном времени существования вязких слоев (до 100-120 млн. лет), перманентно подпитываемых мантийными энерго-массопотоками в зонах глубинных разломов и структурах центрального типа плюмовой природы. Широкое распространение зон пониженной вязкости в нижнем слое коры и подкоровом слое мантии обеспечивало в прошлом и обеспечивает в настоящее время условия для разнонаправленных горизонтальных перемещений вышележащих тектонических пластин и быстрых разрядок упругих напряжений в земной коре, вызывающих землетрясения.
Признаки значительной неоднородности переходного слоя "кора-мантия" обнаружились еще на первых этапах целенаправленных региональных исследований тектоносферы Дальнего Востока [2, 6, 14, 45, 46] и продолжают накапливаться в нарастающем темпе [9, 21, 24-26, 29, 31, 37 и др.]. Результаты геофизических исследований последнего десятилетия свидетельствуют о том, что существование слоя пониженной вязкости в основании земной коры, а нередко - и на более высоких горизонтах является глобальной закономерностью строения тектоносферы Земли, одинаково проявляющейся в разных регионах Евразиатского континента [3, 10, 11, 26, 64]. Стало очевидным, что строение верхней части тектоносферы (земная кора - литосферная мантия - астеносфера) является значительно более сложным, чем это представлялось ранее.
Главными геофизическими признаками слоев пониженной вязкости, предположительно обусловленной повышенной флюидонасыщенно-стью пород [3, 32, 44], являются зоны поглощения и уменьшения скорости сейсмических волн ("волноводы") и аномально низкого электрического сопротивления, однако редкая сеть сейсмических и магнитотеллурических зондирований не позволяет надежно прокоррелировать и параметризовать эти слои в 3-мерном геологическом пространстве. На обширных территориях Северо-Востока России существуют только 2 сейсмических профиля [7, 27] и разрозненные точечные магнитотеллурические зондирования (МТЗ) [10]. На Камчатском полуострове короткие сейсмические профили рассредоточены по обе стороны Срединно-Камчатского хребта и обнаруживают резкое различие типов земной коры в Восточных и Западных районах Камчатки [2, 6, 19, 20]. Боль-
ший объем сейсмических наблюдений выполнен на территориях Забайкалья и Приамурья, однако и там основная часть данных МОВЗ и ГСЗ относится к периоду 25-летней давности [8, 14, 45], когда еще не было эффективных технических средств для детальной расшифровки скоростных свойств нижней части земной коры и подкорового слоя верхней мантии.
В последние годы, благодаря разработке гравитационного метода оценки жесткости тектонических сред [36, 37], появилась возможность увязки разрозненных данных ГСЗ, МОВЗ и МТЗ и построения 3Б-моделей слоев повышенной вязкости: подкорового и астеносферного, диагностируемых зонами минимальных значений градиентов плотности сферических источников гравитационных аномалий (ц2), эквивалентных плотностным неод-нородностям "компактного" класса. Физической предпосылкой такой возможности является отсутствие внутри вязких слоев источников контрастных гравитационных аномалий вследствие размягчения, подплавления и "расползания" тектонических масс. В предлагаемой вниманию статье анализируется структурно-вещественная неоднородность нижнего слоя земной коры и подкорового слоя верхней мантии в тектонических структурах разного возраста, происхождения и географического положения в Дальневосточном регионе России.
ЮЖНАЯ ЯКУТИЯ И ПРИАМУРЬЕ
Существование слоя пониженной вязкости в нижней части земной коры и подкоровом слое верхней мантии в этих районах связано с кайнозойскими рифтогенными [13, 14] и плюмовыми [40] процессами, сопровождающимися аномалиями
теплового потока и высокой сейсмичностью земной коры, внутри которой сосредоточена подавляющая часть эпицентров землетрясений [22, 57]. В верхнем Приамурье и Южной Якутии, по данным магнитотеллурических зондирований [25, 42], вязкий слой мощностью от 15 до 35 км регистрируется вблизи границы Мохоровичича: в нижнем слое коры и в подкоровом слое верхней мантии, где коррелируется с минимумами градиентов плотности (рис. 1, 1г). С зонами минимальных значений ^-параметра на глубинах 20-50 км пространственно совпадают проявления юрско-мелового гранитоидного ("становые" граниты) и вулкано-плутонического (эффузивы Умлекано-Огоджин-ского вулканического пояса и гранитоиды Талдан-ского комплекса) магматизма на поверхности Земли, что является признаком длительного (80100 млн. лет) существования слоя пониженной вязкости в основании земной коры. Об этом же свидетельствуют проявления плиоцен-четвертичных базальтов в верхних частях разрезов позднемезо-зойско-кайнозойских депрессий и мезозойских вулканических структур [13].
По данным сейсмических зондирований (МОВЗ), в тех же диапазонах глубин регистрируются зоны поглощения и уменьшения скорости сейсмических волн мощностью 18-20 км [21, 28, 31], которые, так же, как и зоны аномальной электрической проводимости, характеризуются ячеистой, не выдержанной по простиранию структурой. В сейсмических разрезах (см. рис. 1, в) кровля вязкого слоя совпадает с границей Мохоровичича, а подошва столь же контрастно очерчивается протяженными границами обмена волн в верхней мантии. В разрезе 4-4 (см. рис. 1) положение вязкого слоя коррелируется с зоной частичного плавления, предполагаемой по результатам теплофизического моделирования [60].
По совокупности магнитотеллуричеких и гравиметрических данных (см. разрезы 3-3, Д-Е и Ж-З на рис. 1) земная кора Алдано-Станового архейско-протерозойского композитного террейна характеризуется резким сокращением мощности (до 25-30 км) и отчетливыми признаками глубинной переработки позднемезозойскими и кайнозойскими тектоно-магматическими процессами. С магматическими проявлениями во времени тесно связаны многочисленные и разнонаправленные надвиги и шарьяжи, наблюдаемые на границах Алданского щита, Ста-новика, Монголо-Охотской складчато-надвиговой системы и Амурского супертеррейна [13, 58]. По результатам интерпретации гравитационных аномалий [34, 41], горизонтальные амплитуды надвигов достигают 300 км (в среднем 150 км), а суммарная вертикальная мощность аллохтонов составляет 1015 км. Такие перемещения, безусловно, связаны с зонами пониженной вязкости в нижнем слое земной коры - реликтами существовавшей в позднем мезозое обширной зоны магмогенерации, кристаллизовавшейся позднее в Становом гранитоидном и Ум-лекано-Огоджинском вулканическом поясах. Структурное положение, формы гранитоидных тел [13] и глубинные разрезы земной коры (см. рис. 1, в,
г) указывают на то, что "становые" граниты не являются продуктом автономной и трансструктурной "гранитизации" [51], а, вероятнее всего, образовались в результате цикличного компрессионно-раз-двигового выдавливания магматических расплавов в верхние горизонты коры из среднекорового вязкого слоя. Выжимание магм к поверхности происходило, по-видимому, синхронно с горизонтальными перемещениями более жестких верхнекоровых тектонических масс. При этом массивы становых гранитоидов унаследовали северо-западную ориентировку позднеархейско-протерозойских структур рассланцевания и трещиноватости Алдано-Стано-вого террейна в зоне растяжения, образованной двойным сдвигом (Становым на севере и Южно-Ту-курингринским на юге) и контролирующей взаимное субширотное пространственное положение массивов. Похожие процессы детально описаны В.П. Уткиным в зоне Центрально-Сихотэ-Алин-ского сдвига [62]. Таким образом, время консолидации Алдано-Станового композитного террейна может быть значительно более поздним (мезозойским), чем это считается по приповерхностным геологическим наблюдениям (поздний протерозой -ранний палеозой [18]).
Дальнейшие, не прекратившиеся до настоящего времени, тектоно-магматические активизаци-онные процессы на юго-восточных окраинах Се-веро-Азиатского кратона проявились в зоне очаговой концентрически-зональной структуры -Алдано-Зейского плюма [42]. В позднем мезозое и кайнозое подкоровый вязкий слой обеспечивал условия для концентрически-зонального перераспределения жестких коровых блоков и пластин в надкупольной зоне плюма и их дифференцированных вертикальных подвижек. Тектоно-магма-тическая структура центрального типа находит отображение в верхнекоровых срезах ^-параметра (см. рис. 1, а), разрезе электрических сопротивлений (А-Б на рис. 1, б), магнитных аномалиях и ориентировках векторов сжатия, измеренных в полях сильных землетрясений [42]. Вертикальные разрезы ^-параметра (3-3 и 4-4 на рис. 1, б) и современные движения земной поверхности [30] указывают на то, что центральная часть плюма не столь давно была инверсирована (сброшена) и продолжает прогибаться, поэтому периферическому расположению жестких и, соответственно, более сейсмичных коровых масс вокруг погруженного и менее вязкого центра плюма соответствует концентрически-зональное поле сейсмичности Олекмо-Становой сейсмической зоны (см. рис. 1, а).
Сравнение контуров плюма в разных глубинных срезах (см. рис. 1, а) приводит к выводу, что нижнекоровые кристаллические пластины Амурского террейна были пододвинуты под (или инъецированы в) Северо-Азиатский кратон, что согласуется с геологическими данными [33, 54] о доминирующем северо-восточном векторе позднепалеозойских и раннемезозойских тектонических напряжений, сопровождающих "косую
Рис. 1. Сей
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.