УДК 551.24.11
СКОРОСТЬ КОЛЛИЗИОННЫХ ДЕФОРМАЦИЙ КАМЧАТСКОГО
ПОЛУОСТРОВА (КАМЧАТКА)
© 2014 г. А. И. Кожурин1, Т. К. Пинегина2, В. В. Пономарева2, Е. А. Зеленин1, П. Г. Михайлюкова3
1 Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7 2 Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, 683006, Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, д. 9 3 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, географический факультет,
119234, Москва, Ленинские горы, д. 1 Поступила в редакцию 22.07.2013 г.
Приводятся детальные данные о скорости горизонтальных и вертикальных перемещений в голоцене по разлому в юго-восточной части Камчатского п-ова, располагающегося между сближающимися Алеутской и Камчатской островными дугами. Разлом представляет собой северное ограничение блока, внедряющегося в полуостров под давлением Командорского блока Алеутской дуги. Скорость правосторонних движений по разлому возрастала в голоцене, достигнув значения 18—19 мм в год в последние примерно 2000 лет, а к современности — порядка 20 мм в год. Сравнение этих значений с теми, которые следуют из амплитуд смещений более древних образований, также показывает ускорение горизонтальных движений по разлому к современности с начала четвертичного времени. Сопоставление полученных данных со скоростями движений пунктов GPS показывает, что на движение блока южного крыла разлома расходуется около половины скорости северо-западного дрейфа Командорского блока. Остальная часть движения Командорского блока поглощается в движениях, возможно, поддвиговой природы, в основании восточного континентального склона п-ова Камчатский.
Ключевые слова: активные разломы, скорость перемещений, коллизия Камчатки и Алеутской дуги.
Б01: 10.7868/80016853X14020064
ВВЕДЕНИЕ
На северо-западе Тихого океана по коллизионному сценарию развивается взаимодействие каждой пары соседних островных дуг — Изу-Бонин-ской и Японской [15, 46], Японской и Курильской [31—33], Камчатской и Алеутской [29]. Движущей силой сближения дуг (их окончаний) является тангенциальная компонента движения океанической плиты, которая появляется при не ортогональном поддвиге [22, 26]. В зависимости от направления движения океанической плиты, величина тангенциальной компоненты может быть близкой по величине на двух дугах, чаще — неравной, в предельном случае отсутствовать на одной дуге и поглощать все относительное движение на другой. Последнему варианту соответствует кинематическая ситуация в области смыкания Алеутской и Камчатской дуг: Тихоокеанская плита, практически по нормали погружаясь под Камчатку, движется параллельно самому западному, Командорскому, сегменту Алеут (рис. 1).
Одной из важных характеристик коллизионного процесса является скорость коллизионных
деформаций, то есть скорость латерального сокращения земной коры в зоне коллизии. Ее максимальная величина не может превышать тангенциальную компоненту скорости движения океанической плиты, а реальное значение показывает, какая часть общего относительного движения передается на сближение островных дуг и их деформацию в зоне коллизии.
Скорость движения Тихоокеанской плиты относительно Северо-Американской плиты вблизи северного окончания Курило-Камчатской зоны субдукции составляет примерно 8 см в год, с различиями в первые мм в год между моделями N0 УБЬ-1 и [24, 25] и значениями скоро-
стей по данным космической геодезии [23, 24, 44]. Инициированные этим движением перемещения в Командорском сегменте Алеутской дуги распределены по нескольким продольным право-сдвиговым разломам [12, 13, 16], вместе образующим так называемую диффузную трансформную зону [21], с уменьшением скорости перемещений по ним с удалением от Тихого океана [34]. Современная скорость перемещения западного сегмен-
та Алеутской дуги, Командорского блока, в сторону Камчатки составляет, по данным GPS измерений, примерно 55 мм в год [14, 20], то есть, около двух третей скорости перемещения Тихоокеанской плиты.
Полуостров Камчатский находится между Камчаткой и Алеутской дугой, за западным окончанием Алеутского трансформного разлома, и его деформации можно связать лишь с давлением со стороны Алеутской дуги. Проявлением коллизии считаются быстрые вертикальные движения и высокие скорости эксгумации доплиоценовых образований в восточной части полуострова [27], формирование плейстоценовых и голоценовых морских террас [11, 40—42] и движения по активным разломам [1, 28].
Вопрос о скорости коллизионной деформации полуострова и ее соотношении со скоростью северо-западного дрейфа Командорского блока Алеутской дуги в статье решается на основе изучения параметров (направление, средняя скорость) движений по субширотному разлому в юго-восточной части полуострова (рис. 2). Разлом, в тексте ниже называемый разломом 2-й Перевальный, представляет собой северное ограничение фронтальной части Командорского блока, либо отдельного блока перед Командорским. В первом случае разлом интерпретируется как ответвление разлома Беринга [27, 28] (рис. 2А, 2Б), во втором — как относительно независимая структура [8] (рис. 2В). Опубликованные оценки средней за голоцен скорости сдвига в центральной части разлома, основанные на единичных определениях радиоуглеродного возраста смещенных форм рельефа, имели разброс от 15 до 20 мм/год [6]. Определение скорости сдвига на западном окончании разлома, включающее теф-рохронологическое датирование смещенной речной террасы, дало значение в 4 мм/год [34].
В статье излагаются новые данные, позволившие получить точные значения средней скорости вертикальных и горизонтальных движений по разлому 2-й Перевальный. Работы выполнены в двух точках на линии разлома. В прибрежной зоне измерены и датированы вертикальные и горизонтальные смещения позднеголоценовых морских террас, а в пройденной через разломный уступ канаве — деформации голоценовых рыхлых отложений. В центральной части разлома измерены и датированы максимальные из наблюдаемых сдвиговых смещений элементов эрозионного рельефа.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗЛОМА 2-Й ПЕРЕВАЛЬНЫЙ
Активность разлома 2-й Перевальный и его правосдвиговая кинематика были установлены
Рис. 1. А — области коллизионного взаимодействия островных дуг на северо-западе Тихого океана: 1 — Изу-Бо-нинской и Японской, 2 — Японской и Курило-Камчат-ской, 3 — Курило-Камчатской и Алеутской (батиметрия и рельеф — SRTM30_PLUS [17]). Б — принципиальная схема появления тангенциальной и нормальной компонент в движении океанической плиты относительно островных дуг (вверху) и их соотношения для смыкания Камчатки и Алеутской островной дуги (внизу): 1 — направление движения Тихоокеанской плиты (а), ортогональная и тангенциальная компоненты движения плиты относительно островных дуг (б) и направление перемещения части островной дуги к области коллизии (в); 2 — выходы зон поддвига, относительная величина треугольников показывает увеличение (уменьшение) под-двиговой (нормальной) компоненты, 3 — область коллизии. Прямоугольник (точечная линия) — положение рис. 2. ПК — п-ов Камчатский, ТП — Тихоокеанская плита
давно [6, 7]. Появившиеся позднее представления о взбросовых движениях по разлому на всей его длине (на суше) [28] или только вдоль его запад-
п-ов Камчатский
ной части [27] не были подтверждены фактическими данными и следовали из общих соображений, например, из простирания разлома под углом к подводному правосдвиговому разлому Беринга (см. рис. 2).
На суше разлом отчетливо делится на две приблизительно равные по длине части, западную и восточную, с примерно двухкилометровым перерывом между ними. Для обеих частей южным крылом является восточная часть единого поднятия субширотного отрезка хребта Камчатского Мыса (рис. 3). Строение северных крыльев различается. В северном крыле западной части разлома находится депрессия, выполненная позднеплио-цен-эоплейстоценовыми отложениями ольховской свиты [2, 4]. Депрессия раскрывается в центральную впадину полуострова, занятую озерами Нерпичье и Култушное. Восточная часть разлома ограничивает с юга широкую относительно короткую впадину с долиной р. 2-я Перевальная между субмеридиональным (массив г. Командная) и субширотным (массив г. Африка) отрезками хребта Камчатского Мыса. Внутри впадины находятся несколько поднятий, сложенных меловыми образованиями смагинской и пикежской свит [4]. Их плоские вершины, представляющие, очевидно, фрагменты одной (двух?) плейстоценовых морских террас, постепенно снижаются в сторону моря с общим наклоном примерно в 3° (рис. 3, врезка Б). Северный борт впадины, вероятно, также ограничен разломом — вблизи побережья, на линии северного ограничения впадины, находится уступ высотой около 100 м, к северу и югу от которого развита одна и та же позднеплейстоценовая терраса. Терраса сформировалась приблизительно 120 тыс. лет во время морской изотопной стадии MIS 5e [40, 41] (см. рис. 3). Признаков перемещений по разлому в голоцене не обнаружено.
Рис. 2. Модели коллизионного взаимодействия Алеутской и Камчатской островных дуг: А — по [28], Б — по [1], В — по [8], с изменениями 1 — активные разломы основные (а), (б) — взбросовое или надвиговое (треугольники), сдвиговое (стрелки) и сбросовое (штрихи) направление движений по разломам (незалитые символы соответствуют предполагаемому направлению движений), край погруженной части Тихоокеанской плиты (в); 2 — фронтальная часть единого Командорского блока (а) (на А и Б) и блоки западной (основной) части п-ова Камчатский (б) и его юго-восточной части (в) (на В); 3 — векторы смещений пунктов GPS (на В), по [20]: западная стрелка — пункт в пос. Крутоберегово, восточная — пункт в пос. Беринга. Подводные разломы Командорского сегмента Алеутской дуги на В показаны по [13]. Буквы в кружках — названия разломов: Б — Беринга, П — Пикеж, С — Стеллера, А — Алеутский (по оси глубоководного желоба). Черная стрелка на А, Б и В указывает на разлом 2-й Перевальный. Прямоугольник на В — положение рис. 3
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
1. Методика изучения и интерпретации деформированных разломом отложений
Методика изучения деформированных разломом отложений изложена во многих статьях
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.