ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2004, № 10, с. 81-94
УДК 551.24(4/5)
БЛОКОВОЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ СЕВЕРНОЙ ЕВРАЗИИ
© 2004 г. Е. А. Рогожин
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва Поступила в редакцию 26.04.2004 г.
Приводятся данные о размерах и форме блоков разных рангов по данным Карты линеаментов и блоков на территории Северной Евразии, составленной на основе дешифрирования космических снимков. Подчеркивается специфический характер плотности линеаментной сети, преобладающих простираний линеаментов и размерности блоков земной коры в пределах разных тектонических подразделений - разновозрастных подвижных горно-складчатых систем, предгорных и межгорных прогибов, древних и молодых платформ. Делается вывод, что в распределении блоков коры на территории Восточно-Европейской платформы присутствует фрактальная закономерность. То есть устанавливается самоподобие блоков по размерам в широком диапазоне значений их площади. Делаются заключения о структурном контроле, осуществляемом иерархически соподчиненной системой блоков в геолого-геофизической среде, за проявлениями сейсмичности в разных регионах.
ВВЕДЕНИЕ
Широко известен тот интерес, который Михаил Александрович Садовский уделял изучению блоковой структуры литосферы. Предложенные им совместно с единомышленниками дискретные иерархические модели геофизической среды позволили объяснить природу быстрых (сейсмических) и медленных (криповых) тектонических движений с точки зрения эффективной диссипации эндогенной энергии Земли в системе самоподобных иерархических структур [Садовский и др., 1987; Садовский, Писаренко, 1989]. Большое значение в выявлении иерархически соподчиненных структур играли сейсмологические данные. Согласно сейсмостатистическим зависимостям очаг землетрясения разной магнитуды может быть охарактеризован определенными размерами -длиной, шириной, а также величиной сейсмоген-ной подвижки. Это открывает большие возможности для проведения анализа размеров геологических структур, вовлеченных в сейсмический процесс.
В то же время размеры собственно геологических объектов - блоков, разломов, складок с этой точки зрения практически не оценивались в силу трудоемкости и сложности такого анализа. Сама по себе делимость литосферы на блоки разного размера не вызывает сомнений [Красный, 1984; Sherman, Gladkov, 1999]. Более того, М.А. Садовскому и В.Ф. Писаренко по литературным данным удалось установить ряд характерных линейных размеров сторон блоков коры: 3200 км, 1200 км, 500 км, 230 км, 120 км, 70 км, 40 км, 20 км [Садовский, Писаренко, 1989]. В последние десятилетия 20-го века широко стали использоваться материалы дистанционных зондирований для получения геологической информации. Достаточно взгля-
нуть на любой космический снимок или аэрофото, чтобы убедиться, что вся поверхность иссечена прямыми или криволинейными линиями разной протяженности - линеаментами, обрамляющими полигональные фигуры той или иной площади [Дешифрирование..., 1982; Кольцевые..., 1987; Космогеологическая карта., 1979; Космогеоло-гия СССР., 1987; Космотектоническая карта., 1984]. Однако систематически замерить размеры сторон или площадь этих фигур в больших количествах достаточно трудно, особенно, если принять во внимание их часто сложную форму, и изменчивость на разномасштабных материалах дистанционных зондирований.
В статье рассматриваются новые возможности изучения блокового состава коры и литосферы, которые открываются в процессе интерпретации данных дистанционных зондирований. Представленные материалы собраны в Институте физики Земли РАН в последнее десятилетие XX века.
ТЕРМИНЫ И МЕТОДОЛОГИЯ
Понятие "линеамент" появилось впервые в работах Э. Зюсса еще в XIX веке. Р.А. Зондер в 1938 г., изучая роль и значение линеаментов и их систем в разных регионах Земли, предложил понимать под линеаментами линии длительно существующих разломов земной коры. Однако, понятие "линеамент" по-настоящему прочно вошло в обиход геологов только с того времени, когда они начали изучать Землю с помощью космических средств.
На космических снимках отражаются линеа-менты разных рангов - от отдельных образований небольшой протяженности до крупных, секущих без заметного смещения различные струк-
52° 60° 68° 76°
44°
36°
48°
60° 72° 84° 96° 108° 120° 132°
Рис. 1. Карта линеаментов и блоков Северной Евразии (составлена Ю.В. Нечаевым и К.Ю. Панкратовой [2001] по дистанционным данным). Тонкими линиями показаны линеаменты; толстые линии - очаговые зоны сильнейших землетрясений (см. табл. 2).
турно-тектонические области. Часть из них отождествляется с известными по крупномасштабным работам трещинами отдельности, разломами различного порядка и глубины заложения. Природа линеаментов, секущих несколько геоструктурных областей и не имеющих признаков вертикального или горизонтального смещения, часто совершенно не ясна. Однако повсеместное их распространение и выдержанность ориентировки на больших расстояниях указывают на связь крупных линеаментов с какими-то глубинными структурами земной коры. Вероятно многие линеаменты являются прямым отражением крупных геологических разрывов фундамента на поверхности. В других случаях это как бы суммарный, интегральный образ развитых на поверхности земли линейных зон геологической неоднородности разного генезиса, возраста и глубинного уровня. К примеру, это могут быть различные неотектонические образования, обусловленные экзогенными рельефообразующими факторами или унаследованные от более древних эпох, но активные в новейшее время разрывы, флексурно-разрывные зоны, зоны повышенной
трещиноватости и иные зоны деформаций и проницаемости литосферы. Все эти неоднородности проявлены на земной поверхности линиями с закономерной ориентировкой и приуроченностью к протяженным разнообразным формам и элементам геологической структуры и ландшафта.
В последнее время появились геолого-геофизические и геохимические данные, которые уже прямо показывают, что многие из линеаментов являются проявлениями глубинных структур, а вовсе не поверхностных [Космогеол огия..., 1987]. Поэтому возникло представление о линеа-ментах как о структурах, отражающих тектонические особенности поверхности фундамента или еще более глубоких горизонтов коры.
Результатом дешифрирования космических снимков обычно является карта линеаментов. В лаборатории сейсмотектоники Института физики Земли РАН была составлена такая карта (рис. 1) для всей территории Северной Евразии [Нечаев, Панкратова 2001; Атлас карт..., 2000], ограниченной с юга параллелью 36° северной широты; западная граница приурочена к акваториям Бал-
тийского и Черного морей, а восточная проходит по окраине азиатского континента. Проведено дешифрирование как мелкомасштабных космических изображений, полученных с использованием спутников серии "Метеор" (СССР), так и крупномасштабных космических снимков (1 : 500000 - 1 : : 1000000), полученных российскими (Ресурс) и американскими (Landsat: ERTS-1 и ERTS-2) космическими аппаратами. При составлении карты использованы также изданные карты, отражающие результаты дешифрирования космических снимков [Космогеологическая карта., 1979; Ко-смотектоническая карта., 1984; МНР. Национальный., 1990; Atlas of active faults., 1989; Atlas of landsat., 1990; Lithospheric., 1989; The album., 1982].
Важнейшим элементом структуры земной коры является ее раздробленность - рассеченность разломами и трещинами различных направлений, протяженности и глубины проникновения. Сеть разломов разных рангов и конфигурации охватывает земную кору практически повсеместно, имея при этом в различных регионах земной суши различную плотность, ориентировку и протяженность. Уже давно геологи выяснили, что сеть разломов и трещин образует на земной поверхности многопорядковую иерархическую систему. Естественно, что космические снимки применяются для выявления этой сети, для чего на снимках выделяются линеаменты.
При дешифрировании авторы карты выявляли на каждом снимке путем анализа структурных и текстурных характеристик изображения все прямо- и криволинейные природные элементы на земной поверхности. Выделялись отдельные части линеаментов, размером не менее 3 мм в масштабе изображения; общая протяженность самого линеамента не должна быть менее 3 см. Линеаменты привязывались к картографической основе и системе географических координат, в результате чего и составлена прилагаемая карта (рис. 1). На нее вынесены основные линеаменты, характеризующие, по всей видимости, наиболее активные современные разломы или зоны повышенной раздробленности коры различных рангов от трансрегиональных до локальных.
Исследуемая территория покрыта космическими съемками неравномерно. В связи с этим для различных регионов дешифрирование осуществлялось по разномасштабным космическим снимкам. Сведение разномасштабных результатов дешифрирования в единую карту отражает эту неоднородность. Для смягчения данной неоднородности при дешифрировании использовались фотоизображения масштаба не мельче 1 : 1000000 с последующей коррекцией.
ЛИНЕАМЕНТЫ И БЛОКИ СЕВЕРНОЙ ЕВРАЗИИ
Картина распределения линеаментов на карте выглядит неодинаково в пределах крупных тектонических подразделений, что, по-видимому, отражает структурную специфику блочного строения. Остановимся подробнее на этих особенностях линеаментно-блочной структуры в пределах древних и молодых платформ, а также подвижных горно-складчатых сооружений.
Линеаментная сеть Восточно-Европейской платформы (ВЕП) имеет ярко выраженные особенности. Вся территория (за исключением, пожалуй, Кольско-Карельского региона) покрыта сетью линеаментов, не отличающихся особой плотностью и характеризуется явным преобладанием систем северо-западного и северо-восточного простирания. Соответственно и ограниченные лине-аментами блоки в основном имеют довольно большие размеры (в среднем 50 х 70 км2 и крупнее) и неправильную форму, близкую к квадрату, ромбу или параллелограмму. Наблюдаются протяженные линеаменты, пересекающие всю территорию ВЕП. Хорошо проявлены основные структуры платформы: авлакогены, выступы фундамента, щиты, Прикаспийский перикратон-ный про
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.