ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2014, № 6, с. 3-16
УДК 551.24,551.243,550.342
Светлой памяти учителя, Ю.Д. Буланже, посвящается
ИССЛЕДОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В КОПЕТДАГСКОМ РЕГИОНЕ
© 2014 г. С. Ф. Изюмов1, Ю. О. Кузьмин2
Институт сейсмологии АН Туркменистана, г. Ашхабад 2Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва E-mail: kuzmin@ifz.ru Поступила в редакцию 05.08.2013 г.
Рассмотрены уникальные по длительности ряды геодезических наблюдений за современными геодинамическими процессами в Копетдагском регионе. Региональные системы наблюдений за современными вертикальными движениями охватывают период в 75 лет, зональные и локальные системы нивелирных наблюдений с повышенной пространственно-временной детальностью (расстояние между реперами менее 1 км, частота повторений от 1 раза в месяц до двух раз в год) функционируют 50 лет.
Показано, что за последние 40—50 лет региональное поле напряжений во фронтальной части Главного Копетдагского надвига и зоне коллизии Туранской и Иранской плит находится в квазистатическом состоянии. Среднегодовая трендовая скорость относительных деформаций, измеренная по комплексу уникальных по длительности рядов геодезических наблюдений, имеет величину (3—5) х х 10-8 в год, что составляет всего 1-2 амплитуды земноприливных деформаций. Локальные деформации в разломной зоне достигают величин скоростей на 1.5—2 порядка выше, чем в блоковой части. Обнаружено, что участки земной поверхности в пределах осевой части прогиба испытывают систематическое поднятие, что указывает на принципиальное отклонение от унаследованной схемы развития разломно-блоковых структур региона. Показано, что эти аномальные поднятия могут быть обусловлены вариациями слабой сейсмичности в зоне Северо-Ашхабадского разлома.
Б01: 10.7868/80002333714060015
ВВЕДЕНИЕ
Исследования современных геодинамических (геодеформационных) процессов в Копетдагском регионе были начаты в 1964 году в рамках Программы "Изучение современных движений земной коры на стационарных полигонах". Эта программа была предложена 50 лет назад выдающимся отечественным геофизиком Ю.Д. Буланже на Генеральной ассамблее Международного геодезического и геофизического союза. Исследованиями по этой программе предусматривалась организация сети стационарных полигонов в наиболее гео-динамически (сейсмически) активных регионах мира.
Исследования на стационарных полигонах, которые впоследствии получили название геодинамических, существенно отличаются от изучения региональных характеристик современных движений земной коры (СДЗК). Работы по СДЗК основаны на анализе результатов повторного нивелирования вдоль линий государственной геодезической сети. Расстояния между пунктами на-
блюдений и частота опроса там достигает 25—50 км и 1 раз в 25—30 лет соответственно. Работы на геодинамических полигонах отличаются тем, что имеют ограниченный пространственный размер. Это позволяет проводить повторные геодезические и геофизические наблюдения с повышенной пространственно-временной детальностью, доходящей до расстояний между реперами в 0.5—1.5 км и интервалом повторений от 1 месяца до 1 года.
Для изучения современных геодинамических процессов в Копетдагском регионе был организован Ашхабадский геодинамический полигон. Он был развернут в пределах Центрального Копетда-га и, в первую очередь, охватывал очаговую область Ашхабадского катастрофического землетрясения 6 октября 1948 года.
Ниже представлено описание тектонической позиции полигона, его структурного построения и регламента наблюдений, а также анализ полученных результатов многолетних (полувековых) наблюдений. При этом основное внимание было уделено исследованию соотношения между регио-
50°
54°
58°
62°
40°
36°
40°
36°
50°
54°
58°
62°
Рис. 1. Основные тектонические линии Туркмено-Хорасанской складчатой системы (по [Калугин, 1957]):
1 — Передовая цепь Копет-Дага; 2 — Главный Копет-дагский антиклинорий; 3 — виргации западного погружения Копет-Дага; 4 — Большой Балхан и Куба-Даг; 5 — Бадхыз и Карабиль; 6 — Ала-Даг; 7 — Беналуд; 8 — Джагайский хребет; 9 — Эльбурс; 10 — Большой Кавказ; 11 — Паропамиз.
нальными и локальными деформационными процессами. Изучение аномальных движений земной поверхности в период подготовки и реализации сейсмических событий региона не рассматривалось, поскольку этой проблеме будет посвящена специальная работа.
ТЕКТОНИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ АШХАБАДСКОГО ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО ПОЛИГОНА
Ашхабадский геодинамический полигон расположен на территории, включающей в себя северный борт Копетдагского антиклинория, Пред-копетдагский предгорный прогиб и южный борт Туранской плиты.
Копетдагский мегаантиклинорий является, в свою очередь, частью обширной Туркмено-Хора-санский сейсмотектонической зоны. Эта зона, представляющая собой систему горных хребтов и межгорных впадин, отделяющих северную часть Иранской плиты от южной части Туранской плиты. Она является частью Альпийско-Азиатского складчатого пояса. Тектоника Туркмено-Хорасан-ской складчатой системы подробно описана в ряде работ [Резанов, 1959; Калугин, 1977; Трифонов, 1983; Вгипе^ 2009]. Коротко это можно описать так: Туркмено-Хорасанские горы представляют собой эшелонированную систему мегаантиклинориев, которые довольно круто изогнуты, и выпуклость этой дуги направлена на север (рис. 1).
Самой северной является дуга Главного Ко-петдагского антиклинория, южнее расположена дуга, состоящая из антиклинориев Беналуд— Ала-Даг—Эльбурс (с востока на запад), затем дуга Джагайского хребта. Основные простирания
орографических элементов (горных хребтов и межгорных впадин) этих антиклинориев примерно таковы: западнее центральной части дуги — юго-западное простирание, в центральной части дуги — субширотное простирание, восточнее центральной части дуги — юго-восточное простирание.
С севера по касательной к Главному Копетдаг-скому антиклинорию простирается Передовая цепь Копет-Дага. Между Туранской плитой и Ко-пет-Дагом расположен Предкопетдагский прогиб. Основная часть Туркмено-Хорасанских гор расположена на территории Ирана, только северная часть Передового хребта Копет-Дага и Западный Копет-Даг находятся на территории Туркменистана.
Туркмено-Хорасанские горы, в целом, относятся к альпийской складчатости. Причем Аладаг-Бена-лудский антиклинорий считается раннеальпий-ским, а Копетдагский антиклинорий — позднеаль-пийским [Полетаев, 1985; Горшков, 1987].
В высокогорном Копет-Даге, целиком находящемся на территории Ирана, наблюдаются высотные отметки порядка 3000 м. Передовой хребет Копетдага гораздо ниже Центрального Копетдагского хребта. В Западном Копетдаге высотные отметки достигают 770 м над уровнем моря, несколько выше они в центральной части. Здесь находится гора Ули-Тепе высотой 1564 м и гора Маркау (около Ашхабада) высотой 1280 м [Резанов, 1959].
Породы, складывающие Туркмено-Хорасан-ские горы, разнятся по своему возрасту: Эльбурс, Аладаг и Биналуд сложены, в основном, юрскими и палеозойскими породами. В ядрах антиклиналей Эльбурса и Биналуда вскрываются допалеозой-ские и нижнепалеозойские породы. В то же время Копет-Даг, в основном, сложен меловой системой, и выходы более древних пород здесь незначительны [Резанов, 1959].
Понижение максимальных высот горных вершин с юга на север, большая мощность юрских отложений в Аладаг-Беналуде (до 6000 м), большая мощность нижнемеловых отложений (до 5000 м) в Иранском Копет-Даге, большая мощность верхнемеловых отложений в Туркменской части Копетдагского хребта, означают то, что формирование геосинклинали началось на юге, а затем этот процесс с течением времени перемещался к северу [Горшков, 1987].
По анализу морфологии и расположению разрывов и складок Копет-Дага было установлено, что складчатое сооружение сформировалось под действием горизонтального сжатия в северо-се-веро-восточном, почти меридиональном направлении [Каляев, 1946; Расцветаев, 1972; 1998; Вег-Ъейап, 1976; Калугин, 1977; Трифонов, 1983; Полетаев, 1986; Горшков, 1987]. На рис. 2 показана сейсмотектоническая схема региона с указанием
направления регионального поля тектонических напряжений.
От прогиба Копет-Даг отделен Передовым (Копетдагским, Главным Копетдагским) разломом. Передовой разлом является сквозькоровым и прослеживается даже в верхах мантии. На западе Передовой разлом стыкуется с Балханским (Предбалханским) разломом. Т. о. Передовой разлом Копетдага является частью Копетдаг-Балхан-ского глубинного разлома [Трифонов, 1983], протягивающегося от Бадхыза до Каспийского моря более чем на 500 км. Южнее Л.М. Расцветаевым [Расцветаев, 1966; 1998] намечается еще одна зона глубинных нарушений — Кучано-Челекенская. Обе эти зоны объединяются в Южно-Туркменскую шовную систему, продолжающуюся далее через Большой Кавказ и Крым, и отделяющую Евразийскую плиту от Альпийско-Гималайского складчатого пояса.
Передовой Копетдагский разлом земной коры имеет длительную историю развития, которое тесно связано с эволюцией этого сегмента земной коры. О добайкальском этапе развития зоны Передового разлома данных нет, но в этот период уже существовали Каспийская и Урало-Оманская поперечные тектонические зоны, которые в дальнейшем ограничили развитие этого разлома. Заложение и начало развития Передового разлома приурочены к началу байкальского этапа (1000— 800 млн лет назад) и связаны с развитием геосинклинали Тетис. На каледонском этапе развития Передовой разлом отделял южные (Иранские) участки сегмента, характеризующиеся платформенным этапом развития, и северные (Туранские), характеризующиеся зарождением геосинклинального режима. На герцинском этапе развития Передовой разлом отделяет горно-складчатую Туранскую страну (на севере) и Иранскую платформу (на юге). На киммерийском этапе развития территория Пред-копетдагского прогиба и Передового разлома испытывают погружение и связанное с ним накопление мощной осадочной толщи. На альпийском этапе развития происходит образование Туркме-но-Хорасанских гор и опускание Туранской плиты. В этот период Передовой разлом отделяет развивающееся горноскладчатое сооружение на юге от платформы на севере [Полетаев, 1985].
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.