УДК 551.243.4(235.216)
ПОДДВИГ ТАРИМА ПОД ТЯНЬ-ШАНЬ И ГЛУБИННАЯ СТРУКТУРА ЗОНЫ ИХ СОЧЛЕНЕНИЯ: ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРОФИЛЮ MANAS (КАШГАР-СОНКЁЛЬ)
© 2010 г. В. И. Макаров1, Д. В. Алексеев2, В. Ю. Баталев3, Е. А. Баталева3, И. В. Беляев4, В. Д. Брагин3, Н. Т. Дергунов4, Н. Н. Ефимова4, М. Г. Леонов2, Л. М. Мунирова5, А. Д. Павленкин6, С. В. Рёкер7, Ю. В. Рослов4, А. К. Рыбин3, Г. Г. Щелочков3
1 Институт геоэкологии РАН, Москва, 101000, Уланский пер., 13 2 Геологический институт РАН, Москва, 119017, Пыжевский пер., 7 3 Научная станция РАН, Киргизстан, 720049, Бишкек-49 4ФГУНППСевморгео МПР РФ, Санкт-Петербург, 198095, ул. Розенштейна, 36 5Сейсмическая станция "Пулково"ГС РАН, Санкт-Петербург, Пулковское шоссе, 65 6ВНИИОкеангеология МПР РФ, РАН, Санкт-Петербург, 190121, Английский пр., 1 7Ренсселаровский политехнический институт, США, Нью Йорк, Трой, 8ул., 110 Поступила в редакцию 18.05.2009 г.
Рассматриваются результаты сейсмического профилирования по системе MOB-ОГТ Центрального Тянь-Шаня, выполненного в меридиональной полосе 75—76° в.д. от озера Сонкёль в Киргизии до г. Кашгар в Китае. На основании данных обработки первичных сейсмических материалов МОВ-ОГТ, МОВЗ и сейсмотомографии построен комплексный сейсмический разрез, показывающий сложную гетерогенную структуру земной коры, отражающую ее субгоризонтальную расслоенность и наличие вертикальных и наклонных зон вещественной и структурной дифференциации. Из них главнейшей является зона крупного поддвига земной коры Таримского массива под Тянь-Шань.
ВВЕДЕНИЕ
В современных представлениях о структуре литосферы и земной коры Евразии и ее эволюции первостепенное значение придается процессам коллизии литосферных плит. При этом одними из принципиальнейших являются вопросы о дальности распространения деформаций от коллизионных швов внутрь континентальных массивов, о механизмах, обеспечивающих это дальнодействие, и о реальных структурах, создаваемых при этом на разных уровнях литосферы. В этом отношении достаточно представительной является обширнейшая область Высокой Азии, которая включает горные системы Гималаев, Куньлуня, Каракорума, Гиндукуша, Памира, Тянь-Шаня, Алтая, Тибетское нагорье и поднятые на различные высоты обширные междугорья (Афгано-Таджикская, Таримская и Джунгарская впадины). Грандиозные горообразующие деформации земной коры этой области считаются связанными с кайнозойской коллизией Индийской (Индо-Ав-стралийской) и Евразиатской литосферных плит. Эта идея в свое время была достаточно ярко выражена Э. Арганом [4] (рис. 1). В течение последних более трех десятилетий как бы исходной, наиболее цитируемой в связи с этим является статья П. Молнера и П. Таппоннье [55], которую дополняет работа П. Коббольда и П. Дейви [49].
К настоящему времени получено много данных и опубликовано немало вариантов интерпретации глубинных структур, в основу которых положены различные факты, подходы и методы. Источниками сведений о глубинном строении служили данные ГСЗ, региональная сейсмология, гравитационное, магнитное и тепловое поля. Во второй половине XX столетия глубинные исследования, сопряженные с систематическими геолого-съемочными и поисково-разведочными работами, в значительной мере были сосредоточены в Памиро-Тяньшанской области. При этом основная их часть осуществлена в пределах Памира, Западного и северных зон Центрального Тянь-Шаня (обычно называемых Северным Тянь-Шанем). Отметим уникальные материалы, полученные в 1974—1978 гг. по геотраверзам Ток-тогул—Ош—Сринагар и Коканд—Ишкашим в рамках Международного Памиро-Гималайского проекта [16]. Кроме указанной монографии, подготовленной узбекскими коллегами, важные данные о глубинном строении Средней Азии были опубликованы в трудах многих других исследователей, так или иначе отмеченных в [16, 17, 33 и др.]. Работами тех лет были установлены: многослойно-неоднородное по разрезу и блоковое в плане строение земной коры Памиро-Тяньшанской области, вещественно-структурная и скоростная латеральная и вертикальная ее неоднородность,
Рис. 1. Поперечный разрез литосферы области сближения Евразии (2) и Гондваны (1) через Центрально-Азиатский сегмент, по [4]
Сплошная черная закраска изображает "симу", белый цвет — "сиаль" континентальных блоков. Стрелки на линиях показывают направления движения одних объектов относительно других
наличие 3-х этажей, которые достаточно хорошо различаются по своим скоростным характеристикам, прерывистый и нередко условный характер границ между слоями и блоками коры, изменчивость скоростных характеристик и толщин слоев, их выклинивание, изменчивый характер границ между слоями (от резких до размытых), ряд других особенностей и закономерностей. Осреднен-ные скорости Ур и мощности указанных выше разноуровенных этажей земной коры, по данным тех исследований, характеризуются величинами соответственно 5.8—6.4 км/с и 13—20 км, 6.4—6.8 и 9—14, 6.8—7.4 и 15—20. Граничная скорость поверхности М изменяется в пределах 7.6—8.3 км/с с преобладанием 8.1—8.2 км/с [16].
Но эти материалы характеризуют область Па-миро-Тяньшанского сближения (Пенджабского синтаксиса и Западного Тянь-Шаня), которая принципиально отличается от расположенной восточнее области сочленения Центрального и Восточного (Китайского) Тянь-Шаня с Тарим-ским платформенным массивом. Последняя оставалась изученной очень слабо. На основе общих построений и структурно-геологических данных, касавшихся, в основном, позднекайно-зойской орогенной структуры, были высказаны предположения о взбросо-надвиговом характере сочленения этих частей Тянь-Шаня с Таримом, которое сопровождалось левосдвиговой компонентой [19, 20, 49, 55]. Сдвиговая составляющая предполагалась, исходя из общих структурных закономерностей, в том числе кулисности строения и взаимного расположения больших и малых структурных форм. В дальнейшем, опять же на основании косвенных данных, было уточнено, что здесь имеет место не взбросо-надвиговая крупномасштабная дислокация, а поддвиг Та-римской платформы под Тянь-Шань. Глубинная структура земной коры юга Центрального Тянь-Шаня представлялась, исходя только из аналогии с Северным Тянь-Шанем при квазисимметричном дивергентном строении орогена [20, 24, 33].
В течение последних 15—20 лет в изучении геологического и глубинного строения и геодинамики этой ключевой области произошел значительный прогресс, отраженный большим и все нарастающим числом научных публикаций. Отметим при этом существенный вклад различного рода геофизических и сейсмологических исследований. В этом отношении весьма результативны работы китайских специалистов, связанные с открытием, разведкой и освоением Таримской нефтеносной провинции [42], а также специальные глубинные исследования, выполненные ими в основном по территории Тибета в рамках национальных проектов и в кооперации с зарубежными учеными (см., например, [58]). Отметим также сейсмологические и сейсмотомографические исследования литосферы Северного и Центрального Тянь-Шаня с прилегающими территориями, выполненные в последнее десятилетие Л.П.Вин-ником [6, 7, 62, 63], С. Рёкером [54, 57, 63], Т.М. Сабитовой [29, 30, 57] и В.И. Шациловым [26, 27, 37, 38] со своими коллегами.
В 2007—2008 гг. совместными усилиями российских, американских (США), киргизских и китайских организаций и специалистов в рамках международной программы "Геодинамика Тянь-Шаня" осуществлен комплекс совместных и скоординированных работ по активному сейсмическому зондированию по профилю MANAS (Middle AsiaN Active Seismic profiling). Он проходит от озера Сонкёль в Киргизии до района г. Кашгар в Китае в коридоре меридианов 75—76.5° в.д. и по широте охватывает диапазон 39—42° с.ш. (рис. 2). Его целью было изучение глубинного строения земной коры и верхов мантии малоизвестных в этом отношении южной части Центрального Тянь-Шаня и зоны его сочленения с Таримской платформой. В организации и проведении работ на киргизской части Тянь-Шаня участвовали Научная станция РАН в г. Бишкек, Университет Южной Каролины, Калифорнийский университет в Риверсайде и Ренсселаровский политехни-
ческий институт в г. Трой, США, ФГУНПП Се-верморгео МПР РФ, ВНИИ Океангеология МПР РФ и РАН, Институт геоэкологии и Геологический институт РАН, Агентство по геологии и минеральным ресурсам Республики Киргизстан. Они были поддержаны Агентством по науке и инновациям РФ (Роснаука), Российским фондом фундаментальных исследований (РФФИ), Национальным научным фондом (NSF) США. Работы по китайской части профиля выполнили Институт геологии Китайской академии геологических наук и разведочная компания SINOPEC при поддержке Геологической службы КНР (проект "Глубинные структуры зон сопряжения бассейнов и горных сооружений"), NSF США, Национального фонда естественных наук КНР, Министерства науки и технологий КНР, Открытого фонда лаборатории Гео-открытий, Министерства образования и Китайского университета наук о Земле. Первичные данные сейсмического профилирования по системе МОВ-ОГТ были доступны всем участникам работ для дальнейшей обработки и интерпретаций по всему профилю.
В этой статье представлены основные результаты работ, полученные по всему профилю российскими специалистами с участием американских коллег. Она восполняет их отсутствие в материалах 4-го Международного симпозиума "Геодинамика внутриконтинентальных орогенов и геоэкологические проблемы" (г. Бишкек, 15—20 июня 2008 г.), на котором состоялась их первая презентация. Частично они были освещены годом позже [40]. В материалах указанного симпозиума опубликованы первые результаты обработки первичных данных по китайской части профиля [52].
ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ЧЕРТЫ СТРУКТУРЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ, УСТАНОВЛЕННЫЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩИМИ ИССЛЕДОВАНИЯМИ
Здесь представлены сведения о достаточно известных элементах разновозрастных структур верхней коры, через посредство которых возможно выполнять и в какой-то мере контролировать вещественно-структурную и геодинамическую интерпретации полученных в ходе эксперимента сейсмических данных. Это — результаты предшествующих длительных и весьма обстоятельных систематических исследований, об
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.