УДК 550.837:551.24(477)
СЕЙСМИЧНОСТЬ ПЛАТФОРМЕННЫХ РЕГИОНОВ УКРАИНЫ В ОБЛАСТЯХ АНОМАЛИЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ
© 2013 г. А. Н. Кушнир, С. Н. Кулик , Т. К. Бурахович
Институт геофизики им. С.И. Субботина НАН Украины, г. Киев E-mail: antonn@ukr.net Поступила в редакцию 21.05.2012 г.
Впервые выделены регионы: а) Донбасс и восточная часть ДДВ; б) восточная окраина Ингулецко-Криворожской шовной зоны в районе Криворожско-Кременчугской разломной зоны; в) западная часть Приазовского мегаблока; г) западная граница УЩ и его склон; д) Северная Добруджа и При-добруджинский прогиб, в которых установлена взаимосвязь землетрясений платформенной части Украины с аномально проводящими структурами земной коры и верхней мантии. Построены 3D геоэлектрические модели земной коры и верхней мантии, которые характеризуются аномально низкими значениями электрического сопротивления. Очаги землетрясений платформенных территорий Украины локализованы на глубинах выше верхней кромки и в верхних частях коровых аномалий электропроводности.
Ключевые слова: Аномалии электропроводности, 3D геоэлектрическое моделирование, землетрясения, земная кора и верхняя мантия.
БО1: 10.7868/80002333713030083
ВВЕДЕНИЕ
Длительное время, вплоть до 70-х годов XX столетия, территории древних платформ и докем-брийских щитов считались почти полностью асейсмичными [Хаин, 2001; Копп, 2004]. Произошедшее в мире за последние годы бурное развитие инструментальных наблюдений показало, что древние платформы также подвержены современным деформациям, хотя и значительно более медленным, чем их края. Деформации такого рода проявляются выходом сейсмической энергии. Внутриплитовые землетрясения обычно имеют небольшую интенсивность, хотя могут достигать магнитуд М = 6.5—7.8 и быть не менее значительными, чем в рифтовых и межплитовых зонах.
Оказалось, что на древних платформах [Рейс-нер, 1993; Johnston et al., 1994; Triep, Sykes, 1996; Schulte, Mooney, 2005; Болт, 1981; Сафронов, Семо-ва, 1989; Ананьин, 1991] редко, но все же происходили катастрофические землетрясения с интенсивностью I0, достигающей 8—10 баллов: Се-веро-Американской (на Канадском щите), М = = 6.8, 16.11.1920 г.; Северо-Африканской, М = 7.1, 19.04.1935 г.; Индостанской, М = 6.5, 10.12.1967 г.; Австралийской, М = 6.8, 14.10.1968 г.; Южно-Китайской, М = 7.8, 16.08.1976 г.; Туранской плите (Туркмения), М = 7.0-7.3, 1976 г. и 1984 г.
Очаги землетрясений Восточно-Европейской платформы (ВЕП) проявились практически повсеместно [Сафронов, 2005], достигая М = 3.0-4.0,
реже 5.0—5.8. На территории Украины в пределах стабильных структур Украинского щита (УЩ), Во-лыно-Подольской плиты (ВПП) и Днепрово-До-нецкой впадины (ДДВ) известно проявление локальных землетрясений с большим разбросом М от 2.0—3.0 и в редких случаях до 4.2—5.3 [Трипольский и др., 2009].
Многие щиты характеризуются существованием в верхней коре слоя пониженных сейсмических скоростей в интервале глубин 4—17 км, в большинстве случаев волновод является областью концентрации эпицентров верхнекоровых землетрясений [Трипольский, Шаров, 2004].
Для большинства платформенных землетрясений характерно то, что они приурочены к зонам активизированных в неоген-четвертичное время разломов, разделяющих крупные единые литоло-го-стратиграфические комплексы пород [Сафронов, 2005]. Кроме того, землетрясения приурочены к рифтогенным зонам и местам пересечения активных коровых структур разных направлений.
Сейсмический процесс не может быть объяснен исключительно с позиций тектоники лито-сферных плит. Современные представления [Гусев, Гуфельд, 2006; Садовский, Писаренко, 1991] о прогнозе землетрясений базируются на том, что геологическая среда представляет собой открытую, диссипативную, пространственно-связную блоковую структуру. В сейсмоактивных и асей-смичных регионах плотность потока энергии сла-
бых землетрясений указывает на существование "накачки" среды дополнительной упругой энергией (масштаб которой меняется от локального до регионального). Существуют эффекты миграции источников слабых землетрясений вдоль разных структурных зон [Гуфельд, 2007].
В связи с этим резко усилилось внимание к исследованиям роли глубинных флюидов и процессов дегазации Земли [Летников, 2002], а в основе физико-химической модели сейсмичности лежат представления о реакции блочной геологической среды на воздействие восходящих потоков легких газов и экзотермических реакций водорода с другими газами [Гуфельд, 2007].
Очевидно, что в деформационные процессы вовлечены огромные массы среды — от верхней мантии до верхней коры, причем на развитие такой сейсмотектонической ситуации могут указывать данные по изменению электропроводности в недрах Земли.
Глубинные магнитотеллурические (МТЗ) и маг-нитовариационные (МВП) эксперименты, проведенные за последние 40—50 лет, позволили обнаружить зоны высокой электропроводности на всех континентах [Ки11к, 2004]. В подавляющем числе случаев аномалии представляют собой проводники, вытянутые на многие сотни, иногда, тысячи км, их ширина обычно не превышает первые десятки километров, глубина залегания кровли меняется от поверхности до 20—30 км, кроме того, высокая электропроводность наблюдается и на глубинах в верхней мантии. Происхождение аномалий высокой электропроводности может быть результатом геодинамических процессов на границах областей с различными их проявлениями [Азаров и др., 2005; Киссин, 2001].
На древних платформах и щитах места концентрации эпицентров землетрясений часто выстраиваются вдоль зон осевых частей региональных аномалий электропроводности [Кулик, Куш-нир, 2007], и в этих случаях предполагается, что они имеют общую природу происхождения, объясняющую их положение в пространстве.
ВНУТРИПЛИТОВЫЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И АНОМАЛИИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ПЛАТФОРМЕННОЙ ТЕРРИТОРИИ УКРАИНЫ
Основное количество сейсмических событий на платформенной части Украины (рис. 1) приурочено к ее западным регионам, где сосредоточены Черновицко-Коростенская, Яворовская, Волынская и Коростенская аномалии электропроводности.
Центральные и восточные мегаблоки УЩ и его северный склон с ДДВ и Донбассом характеризуются в земной коре аномалиями высокой
электропроводности: Кировоградской, Приазовской и Донбасской, с которыми связано небольшое количество сейсмических событий. Однако вряд ли это можно использовать как доказательство низкой современной геодинамической активности, так как недостаточная плотность имеющейся здесь сети сейсмических станций не позволяет регистрировать слабые локальные землетрясения, происходящие в этом регионе, т.е. неизвестно реальное количество реализованных землетрясений восточных регионов.
В пограничных районах ВЕП расположены Карпатская, Ренийская, Тарханкутская и другие аномалии Крымского региона. Эти аномалии электропроводности хорошо коррелируют с зонами очагов местных землетрясений, произошедших на территории юго-западной Украины. Тарханкутская аномалия, кроме того, достаточно неплохо соответствует сейсмическим событиям, произошедшим в акватории Черного моря и на территории Крыма.
Западная часть УЩ и ВПП
Сейсмические события на территории западной части Украины проявились с силой сотрясений выше 5 баллов, по оценкам, приведенным в [Кутас и др., 2006], их магнитуда соответствовала полосе значений 4.2—5.3. Эпицентры землетрясений (1984, 1989 и 2000 гг. с М = 2.5-3.5 и 2003 г. с М = 1.0) территориально совпадают с Подольской глубинной разломной зоной, а также с пересекающим ее Жмеринским разломом. Житомирский, Могилев-Подольский и Хмельницко-Шепетов-ский сейсмоопасные участки пространственно коррелируют с Черновицко-Коростенской аномалией повышенной электропроводности.
По результатам 3D геоэлектрического моделирования [Бурахович, Кулик, 2009] в земной коре на юге ВПП и западе УЩ в интервале глубин от 6-15 до 30 км выявлена большая по площади и сложная по своему строению Черновицко-Коро-стенская аномалия электропроводности (рис. 1). Северная часть аномалии с удельным электрическим сопротивлением р = 5 Ом м располагается в пределах Росинского и Подольского блоков УЩ. Западная часть (р = 20 Ом м) выходит за границы УЩ и простирается в двух направлениях - на юг и на юго-восток вдоль Подольского глубинного регионального разлома.
В этом же интервале глубин в зоне контакта Бугского мегаблока и Голованевской шовной зоны выделена субмеридиональная проводящая зона с р = 10 Ом м. Она трассируется вдоль Тальнов-ского регионального разлома - западного ограничения Голованевской шовной зоны.
В мантии УЩ также наблюдается существенно неоднородное распределение геоэлектрических параметров (рис. 1). В юго-западной части УЩ об-
Рис. 1. Схема аномалий электропроводности и эпицентров землетрясений: 1 — контуры аномалий электропроводности (цифры на схеме соответствуют глубине залегания верхней кромки в км) [ВигакИоуусИ е! а1., 2001; Бурахович, Кулик, 2007]; 2 — аномалий электропроводности: КО — Коростенская; КИ — Кировоградская; ПР — Приазовская; ВО — Волынская; ЧК — Черновицко-Коростенская; ЯВ — Яворовская; РН — Ренийская; ДО — Донбасская; ТР — Тарханкут-ская; КР — Крымская (Степного Крыма, Горного Крыма и Керченская); КА — Карпатская; 3 — тектонические структуры: К — Карпаты; ВПП — Волыно-Подольская плита; Украинский кристаллический щит (геоблоки: В — Волынский; ПД — Подольский; Р — Росинский; БЗ — Бугский; ГШЗ- Голованевская шовная зона; ИН — Ингульский; ИКШЗ — Ин-гулецкко-Криворожская шовная зона; СПД — Среднеприднепровский; ОПШЗ — Орехово-Павлоградская шовная зона; ПР — Приазовский); ДДВ — Днепрово-Донецкая впадина; ДБ — Донбасс; ПЧВ —Причерноморская впадина; 4 — эпицентры землетрясений [Сафронов, 2004]; 5 — аномалии электропроводности верхней мантии.
о О
26° -------------
30° Р—"о *\40
+ /Г:-;;'-
38° +
50
КА
48°
ВПП *
наружен проводник с верхней кромкой на глубине 70 км с удельным сопротивлением 25 Ом м. Его границы проходят: северная по 50° с.ш., восточная — между 31° и 32° в.д., южная — неустановленная, южнее 48° с.ш. и западная — по 26° в.д. На западе проводник погружается до глубины 90—100 км и гальванически связан с аномалией в верхней
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.