научная статья по теме ОСОБЕННОСТИ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ И СОВРЕМЕННОЙ ТЕКТОНИКИ БОЛЬШОГО КАВКАЗА В ОСЕТИНСКОМ СЕКТОРЕ ПО КОМПЛЕКСУ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ОСОБЕННОСТИ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ И СОВРЕМЕННОЙ ТЕКТОНИКИ БОЛЬШОГО КАВКАЗА В ОСЕТИНСКОМ СЕКТОРЕ ПО КОМПЛЕКСУ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ»

ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2015, № 1, с. 28-39

УДК 550.34,550.21,534.11

ОСОБЕННОСТИ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ И СОВРЕМЕННОЙ ТЕКТОНИКИ БОЛЬШОГО КАВКАЗА В ОСЕТИНСКОМ СЕКТОРЕ ПО КОМПЛЕКСУ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ

© 2015 г. А. В. Горбатиков1, Е. А. Рогожин1, М. Ю. Степанова1, Ю. В. Харазова1, Н. В. Андреева1, Ф. В. Передерин1, В. Б. Заалишвили2, Д. А. Мельков2, Б. В. Дзеранов2,

Б. А. Дзебоев2, А. Ф. Габараев2

1Институт физики земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва 2Центр геофизических исследований ВНЦРАН и РСО-А, г. Владикавказ E-mail: avgor70@mail.ru Поступила в редакцию 15.01.2014 г.

С помощью технологии микросейсмического зондирования (ММЗ) вдоль профиля в Осетинском секторе Большого Кавказа установлено наличие двух характерных по свойствам и морфологии глубинных объемов под горной системой. А именно, наличие субвертикального низкоскоростного объема и субвертикального высокоскоростного объема. Низкоскоростной объем расположен в основном под северным крылом и осевой частью мегантиклинория Большого Кавказа, а высокоскоростной — под южным. Практически под всей структурой глыбовой части северного крыла низкоскоростной объем имеет выдержанную горизонтальную кровлю на глубине ~10 км, которая нарушается кажущимся крутым выходом к поверхности в южном направлении, начиная ориентировочно с "Главного надвига". Под южным крылом на разрезе также читается граница кровли на глубине ~10 км, хотя менее отчетливо. Корень низкоскоростной области уходит на глубины ~50—60 км, сужаясь в сечении. Заметна довольно отчетливая приуроченность слабой региональной сейсмичности к высокоскоростной области. В диапазоне глубин 10—25 км слабая сейсмичность резко спадает в направлении на север при переходе в низкоскоростную область. По независимым данным МТЗ электрическое сопротивление низкоскоростной области заметно превышает сопротивление вмещающих пород. Для низкоскоростной области предлагается модель среды, заполненной изолированными трещинами с минера-лизованым флюидом. Согласно целому ряду признаков выделенная низкоскоростная область имеет тенденцию к всплыванию, в частности, имеется высокая латеральная корреляция между наиболее поднятой частью горного рельефа, морфологии и возрастами пород и положением области.

DOI: 10.7868/S000233371501007X

ВВЕДЕНИЕ

При изучении мегантиклинория Большого Кавказа прежде всего обращают внимание на его ассиметрию, выраженную в наличии относительно широкого северного крыла, обладающего простым строением, и более узкого и сложного южного крыла, складчатые структуры которого надвинуты к югу [Короновский, 1976]. Что касается представлений об альпийской структуре Большого Кавказа и обстановке ее формирования, то они достаточно противоречивы. Ряд исследователей утверждает, что ширина подвижного пояса сохраняется при его деформациях, а деформации при этом связывают с процессами адвекции [Шолпо и др., 1993] и разуплотненнием пород [Шевченко, 1985]. Другие версии объясняют деформации горизонтального сжатия общим сокращением коры региона. При этом масштабы и способы сокращения оцениваются по-разному. Так, Г.И. Баранов и др. высказывали предположение, что Большой Кавказ состоит из мощных (до 15—20 км) по-

лого наклоненных к северу покровов, верхний из которых сложен древними породами кристаллического цоколя Главного хребта и контактирует с подстилающими породами по линии "главного надвига" [Баранов и др., 1990]. С другой стороны, М.Л. Сомин заключает, что осевые зоны Центрального Кавказа на альпийском этапе обнаруживают признаки лишь умеренного сокращения коры, сопутствовавшего возникновению преимущественно "вертикального" тектонического стиля в ее верхней части. Свидетельства тектонического сдваивания коры или субдукции в это время здесь не выявляются [Сомин, 2000]. Принимая во внимание, что большой объем накопленных к настоящему времени геолого-морфологических данных пока не привел к выработке единой тектонической концепции, можно надеяться, что перспективный путь к ней лежит через проведение глубинных исследований геофизическими методами.

К настоящему времени разнообразный комплекс геофизических работ уже выполнен в цен-

тральной части Большого Кавказа. В 60-е годы ХХ века были проведены крупномасштабные исследования методом ГСЗ по ряду профилей, секущих Большой Кавказ в поперечном направлении [Краснопевцева и др., 1970; Краснопевцева, 1978]. Полученные материалы в дальнейшем подвергались переобработке и переинтерпретации [Пав-ленкова, 2012]. Вдоль ряда профилей в различных секторах Кавказа выполнялись комплексные работы ФГУГП "Кавказгеолсъемка" (см., например, [Арбузкин и др., 2002; Шемпелев, 2008]) с применением методов МТЗ и МОВЗ. Производились также площадные и профильные измерения магнитного и гравитационного полей.

К настоящему времени силами Геофизической Службы РАН развита достаточно плотная региональная сеть сейсмологических наблюдений, позволяющая регистрировать на всей территории Кавказа землетрясения с магнитудой не ниже М= 1.5 [Маловичко и др., 2011]. На ее базе получены высокоточные каталоги слабых землетрясений в регионе.

С развитием постоянных и временных сейсмологических сетей появилась возможность проводить исследования глубинного строения с применением томографических методов. Так на основании каталога ISC (международный сейсмологический центр) получена томографическая модель для всего Кавказского региона [Koulakov et al., 2012]. На базе регистрации афтершоков Рачинского землетрясения 1991 г. временными сейсмологическими сетями были получены более подробные локальные томографические модели [Арефьев и др., 2006; Тихоцкий и др., 2011].

Как правило, результаты отдельных геофизических методов комплексируются [Арбузкин и др., 2002; Шемпелев, 2008]. Проведение тех или иных комплексов геофизических глубинных исследований обычно преследует цель найти доводы в пользу определенной тектонической модели региона. Так организация высокочувствительных сейсмологических наблюдений на дне Каспийского моря вблизи побережья Дагестана позволила зафиксировать наличие слабой мантийной сейсмичности, на основании чего были предложены варианты тектонических интерпретаций обнаруженного сейсмологического феномена [Ковачев и др., 2009]. В работе [Koulakov et al., 2012], интерпретируя свои результаты для диапазона глубин от 0 до ~400 км, авторы находят подтверждения тектонической модели [Burov, Diament, 1995], которая предусматривает в зоне коллизии плит утолщение коры и эклогити-зацию более глубокого базальтового слоя с последующей разнонаправленной адвекцией тяжелых и легких фаз [Sobolev et al., 2006]. Локальная тектоническая модель, выбранная для интерпретации результатов локальной томографии в зоне Рачинского землетрясения [Тихоцкий и др.,

2011], ограничивается констатацией горизонтального срыва осадочного чехла по поверхности фундамента в очаговой зоне.

Появление новых геофизических методов позволяет получать качественно новые данные о глубинных геофизических полях и глубинной структуре. В частности, разработка метода микросейсмического зондирования (ММЗ) в Институте физики Земли РАН позволила в период 2009—2013 гг. произвести измерения и построить глубинный разрез вдоль цепочки продолжающих друг друга профилей, пересекающих наиболее приподнятые участки Большого Кавказа в Осетинском секторе.

Как известно, по простиранию Кавказ распадается на несколько сегментов, отличающихся по ширине, высоте рельефа и гипсометрическому положению кровли доальпийского фундамента [Мила-новский, 1996]. Наибольшей шириной и высотой рельефа характеризуется Центральный сегмент, лежащий в полосе Транскавказского поперечного поднятия. Составной измерительный профиль по ММЗ был заложен в восточной части Центрального сегмента и проходил вдоль Транскавказской магистрали примерно от г. Ардон Республики Северная Осетия-Алания до г. Цхинвал Южной Осетии (рис. 1). Особенность постановки работ заключалась в том, что геофизические измерения производились с привязкой к точкам геолого-геоморфологических наблюдений на местности. Это позволило осуществить детальное сопоставление рельефа и геолого-геоморфологических особенностей с глубинным строением, и создало основу для нового взгляда на тектонические процессы в регионе.

Настоящая статья направлена на описание хода работ по построению глубинного разреза Большого Кавказа методом микросейсмического зондирования вдоль профиля, пересекающего его в Осетинском секторе. Полученные результаты сопоставляются с особенностями рельефа вдоль измерительного профиля, а также с результатами более ранних независимых геофизических исследований. На основе комплексного анализа разреза ММЗ с уже имевшимися данными предлагаются новые схемы интерпретации известных ранее результатов.

МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ

Метод микросейсмического зондирования (ММЗ) [Горбатиков и др., 2008; Горбатиков, Цуканов, 2011] относится к группе пассивных методов сейсморазведки и может применяться при решении геолого-геофизических и структурных задач для различных классов геологических объектов в различных географических и климатических условиях. К настоящему времени накоплен значительный опыт использования ММЗ в научно-исследовательских и промышленных проектах на террито-

Рис. 1. (а) — Схема рельефа и расположение профиля ММЗ (кривая черного цвета) в районе исследований. Белый пунктир — изолинии поля аномалий скорости поперечных волн (в %) на глубине 50 км по [Кои1акоу е! а1., 2012]. Белыми стрелками указаны горизонтальные движения поверхности в соответствующих пунктах по GPS-измерениям [Шевченко и др., 1999];

(б) — скоростные модели: 1 — для Центрального блока Большого Кавказа по профилю Степное—Бакуриани из [Крас-нопевцева, 1978]; 2 — средняя для Гагро-Джавской и Окрибо-Сачхерской зон в пределах 75 км западнее ММЗ профиля (в зоне Рачинского землетрясения) по [Тихоцкий и др., 2011]; 3 — сглаженная скоростная модель Ур, использованная при расчетах ММЗ.

рии России, стран СНГ и за рубежом [ОогЪаИкоу е! а1., 2013; Горбатиков и др., 2008; 2009; 2010; Рогожин и др., 2009].

Распространенными в мире методами, родственными ММЗ, являются: (1) модификации метода поверх

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геофизика»