УДК 550.34 (571.53/55)
ПАЛЕОЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ПРИБАЙКАЛЬЯ: МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДАТИРОВАНИЯ
© 2010 г. О. П. Смекалин, А. В. Чипизубов, В. С. Имаев
Институт земной коры СО РАН, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128 Поступила в редакцию 10.01.2008 г.
За полувековую историю сейсмогеологических исследований в Прибайкалье и сопредельных территориях выявлены более 70 дислокаций сейсмического или предположительно сейсмического происхождения, связанных с сейсмогенными подвижками в зонах активных разломов. Некоторые из них детально изучались с применением проходки траншей, заложенных вкрест простираний этих дислокаций (получивших название тренчинга в англоязычной литературе и укоренившиеся как специальный термин, используемый в отечественной литературе, при описании палеоземлетрясе-ний), и методов абсолютного и относительного датирования. В статье приведены основные результаты определения возрастов палеоземлетрясений Прибайкалья, а также дан краткий обзор современных методов датирования сейсмогенных дислокаций.
ВВЕДЕНИЕ
Определение возраста доисторических землетрясений является одной из приоритетных задач палеосейсмологии [24, 68, 79]. В настоящее время для датирования сильных землетрясений прошлого возможно применение около 25 видов данных: от сведений из исторических летописей до содержащихся в осадках изотопных материалов. В классификации методов четвертичного датирования применительно к палеосейсмологии, предложенной С. Колманом и впоследствии модифицированной Дж. МакКалпином [51, 68], все виды анализа возраста разделены на шесть типов (табл. 1). Получаемый в результате применения того или иного метода возраст может быть представлен одним или несколькими из четырех типов возрастов. Теоретические основы применения методов датирования в палеосейсмологической практике и результаты их использования широко известны по работам таких ученых, как Andrews D.J., Hanks TC., Buckham R.C., Anderson R.E., Carver G.A., Lajoie K.R., Wallace R.E., McCalpin J.P. и др.
Не все из приведенных в таблице методов в равной степени используются с целью датирования сейсмодислокаций или палеоземлетрясений. Ниже в историческом аспекте приведен обзор основных из используемых в Прибайкалье методов датирования и представлены результаты по определению абсолютных возрастов палеоземлетрясе-ний Южного Прибайкалья.
В первые десятилетия использования палеосей-смогеологического метода [23, 30] возраст палео-землетрясения тесно увязывался с возрастом сформированной им палеосейсмогенной структуры или временем ее последнего обновления, если речь шла о многоактной структуре. В.П. Солоненко [24] выделял пять методов датирования палеосейсмоген-
ных деформаций: геологический, инженерно-геологический, историко-археологический, дендро-хронологический и радиоуглеродный. До конца 80-х годов XX столетия в Прибайкалье для изучения сейсмогенных деформаций не применялись работы, связанные с их вскрытием. Это вносило определенные ограничения в использование целого ряда методов датирования деформаций. Основным источником данных, используемых с целью оценки возраста, были морфология деформаций, их пространственно-генетическое соотношение со структурами иного генезиса и связь с геолого-тектоническим строением, геодинамическими и географо-климатическими особенностями территории. Получаемые оценки возраста соответствовали относительному или корреляционному типам.
МЕТОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ И КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ВОЗРАСТОВ
В отечественных публикациях 60—70-х годов прошлого столетия возраст сейсмогенных дислокаций оценивался по степени их сохранности. В основе исходного материала использовались результаты полевых наземных исследований, аэровизуального наблюдения и дешифрирования кос-мо- и аэроснимков. В некоторых случаях для расчетов использовались значения скоростей денудации, определяемых экспериментально для современных климатических условий. Никакой речи не шло о калибровке значений возрастов в зависимости от изменения тех же климатических условий. Приближенные значения возрастов, даже в приводимых диапазонах в сотни лет, часто оказывались неверными для тех структур, для которых впоследствии было проведено определение абсолютных возрастов. Это является закономер-
Таблица 1. Классификация методов возрастного датирования, применяемых в палеосейсмологии по Дж. Мак-Кэлпину [68]
Типы методов Методы Типы результатов
Абсолютный возраст Калиброванный возраст Относительный возраст Корреляционный возраст
Календарный Исторические сводки ▲ - - -
Дендрохронологический ▲ - - -
Сезонно-слоистый ■ - - -
Изотопный Радиоуглеродный (14С) ▲ О - -
K-Ar и 39Ar-40Ar ■ О - -
Урановая серия ▲ О - -
Космогенные изотопы 210Pb, 36Cl и др. ■ О - -
Радиоактивный Люминесцентный ▲ ▲ О -
Электронно-резонансный ■ ■ О -
Химико-биологический Аминокислотный О ■ ■ О
Обсидиан- и тефра-гидратный О ■ ■ О
Лихенометрический О ▲ ▲ О
Почвенно-химический О ■ ■ О
Химический О ■ ■ О
Геоморфологический Развитие почвенных горизонтов - О ■ ■
Выветривание пород и минералов - О ■ ■
Морфометрия - О ▲ ▲
Скорость осадконакопления - О ■ ■
Соотношение геоморфологических элементов - О ▲ ▲
Корреляционный Литостратиграфический - - О ▲
Тефрохронологический - - О ▲
Палеомагнитный - - О ■
Палеонтологический - - О ▲
Археологический - - О ▲
Стабильные изотопы - - О ■
Примечание к таблице: ▲ — адаптированные к датированию палеоземлетрясений в голоцене и наиболее часто используемые методы; ■ — наиболее подходящие методы для получения соответствующего результата; О — менее подходящие методы; прочерк — нет данных.
ным следствием невозможности сколько-нибудь точного определения возраста, если за точку отсчета берутся динамически развивающиеся формы рельефа или такие формы, развитие которых прекратилось задолго до их деформирования в результате сейсмической подвижки. И хотя полученные подобным образом временные оценки нельзя использовать в сейсмопрогностических целях, они необходимы для определения уровня современной сейсмической активности неотектонических структур. С помощью данных об относи-
тельном возрасте, определенном для большинства сейсмодислокаций, открытых в 60—70-х годах, в Байкальской рифтовой зоне установлено четыре вспышки сейсмической активности [24]. Определение возраста по степени сохранности или молодости структуры следует относить к геоморфологическому типу методов, а получаемые возраста — к корреляционным.
Среди морфологических методов датирования наиболее широкое развитие получила морфомет-рия (Progressive landform modification). Благодаря сво-
ей универсальности, доступности и простоте этот метод стал одним из основных в палеосейсмологи-ческих исследованиях. Различные модификации данного метода, кроме получения относительных и корреляционных возрастов, решают и многие другие задачи, стоящие перед палеосейсмологией. Среди последних можно назвать: определение суммарных и разовых амплитуд смещения; выделение на протяжении всего комплекса сейсмодислока-ции участков (отрезков ее длины), характеризующихся одновременным вскрытием; установление самого факта импульсности подвижки и определение ее кинематики и некоторые другие более частные задачи. Среди последних можно назвать, например, выделение этапов активизации роста уступа в случае вспарывания разрыва при нескольких разновозрастных подвижках не строго по одной линии [40].
Для районов с преимущественным развитием рыхлых аллювиальных и эоловых отложений, часто не содержащих органического материала, который может быть датирован, морфометрия зачастую остается единственным способом получения приблизительной оценки возрастов тектонических уступов.
В основе морфометрического метода оценки возраста дислокации лежат представления об изменении во времени первоначального облика сформировавшихся при землетрясении отдельных форм рельефа. С помощью детальных исследований для похожих структурных элементов (уступов, рвов и пр.) с известным временем их возникновения определяются эмпирические параметры скорости изменения крутизны уступов, степени заполнения трещин раскрытия, заполнения осадками подпруженных котловин и т.д., которые могут быть применены в сходных геолого-географических условиях для палеосейсмогенных структур.
За рубежом морфологические методы датирования сейсмодислокаций начали активно развиваться с началом палеосейсмологических исследований. В 1960—1961 годах Н. Каллинг и А. Шайдеггер первыми опубликовали материалы по аналитическим моделям эрозии применительно к склонам уступов в целом. Морфологические методы количественной оценки возраста сбросовых уступов были описаны многими исследователями [49, 52, 61, 63, 67 и др.].
Р. Букнем и Р. Андерсон описали метод датирования для получения относительного возраста, основанный на сравнении разновозрастных уступов. Они вывели статистическое соотношение между логарифмом высоты уступа и максимальным наклоном уступа. Ими было установлено, что линия регрессии, связывающая максимальный уклон уступа и логарифм его высоты, будет ниже для более древнего уступа, чем линия регрессии для более молодого уступа. Расчеты, сделанные Р. Букнемом и Р. Андерсоном, подтвер-
ждают тот факт, что при одинаковой высоте уступов наиболее молодым из них будет тот, чья поверхность круче.
Д. Нэшем [66] предложена диффузионная модель деградации сбросовых уступов. Метод датирования сбросовых уступов, основанный на уравнении диффузии, является одним из наиболее простых и доступных методов получения численных значений возраста дислокации. Основные погрешности датирования этим методом (как и другими морфологическими методами) связаны с ошибками измерений, различием в литологии и возможной неоднократной повторяемостью раз-рывообразования.
Кроме диффузионного, в аналитической мор-фометрии нашел применение метод, использующий линейный дискриминантный анализ. Этот метод датирования уступов основан на морфологических различиях между уступами разного возраста, то есть рассматривается случай, когда возраст является единственной разницей между двумя уступами и морфологические различия о
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.