ГЕОТЕКТОНИКА, 2009, № 2, с. 78-93
УДК 551.24+528.481
СОВРЕМЕННАЯ ГЕОДИНАМИКА АЗИИ: КАРТА, ПРИНЦИПЫ СОСТАВЛЕНИЯ, ГЕОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
© 2009 г. К. Г. Леви, С. И. Шерман, В. А. Саньков
Институт земной коры СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, д. 128 Поступила в редакцию 12.04.2007 г.
Приводится новая "Карта современной геодинамики Азии", принципы и методы ее составления и характеристика использованного фактического материала. Впервые в базовую основу карты положены три определяющих современную геодинамику параметра: толщина литосферы, напряженное состояние и векторы современных движений ее верхней хрупкой части. В качестве других факторов современной геодинамики показаны активные разломы и вулканы, эпицентры землетрясений с М > 6.0.
ВВЕДЕНИЕ
Геодинамическое состояние верхней упругой части литосферы на современном этапе развития не является стабильным и простым. Ни одна из распространенных сегодня разнообразных по масштабам и принципам составления тектонических карт не позволяет конкретизировать нынешнюю тектоническую ситуацию, тем более на ее основе сделать важные для современного социума кратковремен-нь1 е прогнозы. Известные неотектонические карты и обзоры [6, 11, 15, 19-22, 24-26, 28, 29, 32, 33, 35, 46, 52, 67 и др.] казалось бы, достаточно полно представляют геодинамическую ситуацию для больших и малых по охвату площадей регионов, но геодинамическая информация на них носит, как правило, усредненный во времени характер. Продолжительная временная характеристика является неотъемлемой частью всех известных тектонических карт [14, 36 и др.]. Она важна для тектоники, отражает определяющие этапы геотектонического развития, без которых не мыслимы тектонические анализы и ретроспективные построения. Эти главные причины явились непререкаемыми основаниями для составления тектонических карт на базах по времени завершения геосинклинальных (складчатых) процессов. Великолепные примеры - Тектоническая карта Евразии под ред. акад. А.Л. Яншина или карты на базах типов формаций. Для базовой основы неотектонических карт, как правило, всегда использовались амплитуды вертикальных движений коры за мезо-кайнозойский или более короткие интервалы времени [23 и др.]. В конце 70-х -начале 80-х годов прошлого века зародился новый подход к анализу неотектоники регионов с учетом не только вертикальных, но и горизонтальных движений земной коры и времени начала проявления неотектонических движений [2]. Тогда же начал формироваться и новый подход к оценке геодинамической активности литосферы с учетом стати-
стического взаимодействия между параметрами геодинамической активности [16].
Одно из приоритетных научных направлений текущего времени - современная геодинамика и составляемые соответствующие карты - требуют существенных изменений в принципах их построения. Карты должны основываться на таких определяющих параметрах, преимущественно количественных, изменения которых можно фиксировать за относительно короткие интервалы времени и, следовательно, прогнозировать на не весьма отдаленное будущее. Закладывая в основу легенд карт современной геодинамики количественные или, в крайнем случае, полуколичественные критерии оценки факторов, мы вынуждены уточнить и их временны! е границы - интервалы времени, охватываемые современными геодинамическими процессами. Таким образом, карты современной геодинамики наряду с научной ценностью приобретают благодаря возможностям пространственно-временного прогноза и социальную значимость.
Геолого-структурные факторы современной активизации, базовые приоритеты, методы их оценки
Под современной тектонической активизацией следует понимать процессы, происходящие в настоящее, часто называемое реальным, время или происходившие в предшествовавшие столетия и о которых имеются достаточно достоверные геолого-геофизические или документальные исторические данные. Поскольку все наблюдаемые на поверхности геодинамические явления продуцируются в глубоких недрах планеты и, конечно же, реализуются последовательно в вышележащих оболочках, то естественно, говоря о современной геодинамике, необходимо определиться с какими объемами геологического пространства мы будем иметь дело. От этого зависят, в том числе, и энерге-
тические оценки тех или иных явлений. Поэтому к приоритетным факторам, определяющим современную геодинамику, мы относим толщину литосферы, ее напряженное состояние, современные движения слагающих ее блоков, трансрегиональные и региональные активные разломы, связанные с ними землетрясения и вулканическую деятельность. Именно эти процессы и структуры предопределяют современную, соизмеримую с жизнью нескольких поколений (100-150 лет), геодинамическую обстановку на земном шаре. Они и легли в основу составления карты современной геодинамики и ее легенды.
Толщина литосферы. Поскольку литосфера является полем для проявления тектонических процессов, а, в свою очередь, многие тектонические параметры зависят от толщины деформируемого слоя, то возникла необходимость вычисления толщины литосферы. Придерживаясь гипотезы, что литосфера является результатом остывания первичной Земли, ее толщина в этом случае может рассматриваться как производная от геологического времени и вариаций плотности глубинного теплового потока. Наличие тенденций к связи геолого-геофизических характеристик с тектоническим возрастом литосферы - важный прогностический аспект количественного анализа неотектонических движений и сопутствующих им процессов [12]. Рассматривая различного рода зависимости тех или иных параметров от возраста земной коры, можно установить характер изменения величин относительно параметров условно невозмущенной текто-носферы (под невозмущенной тектоносферой мы понимаем некое статистически осредненное состояние всех ее параметров, принимаемых в дальнейшем в качестве фоновых), а их сравнение с реально наблюдаемыми полями, в свою очередь, позволяет выявить аномалии, вызванные наложением на такой условный "фон" возмущений, обусловленных общей активизацией тектоносферы. Учитывая последнее, целесообразно рассмотреть влияние на уже упоминавшиеся выше параметры той характеристики, которая в первом приближении могла бы отражать поведение глубинных процессов, ответственных за кайнозойскую активизацию тектоносферы или ее основных составных частей. Такой величиной является плотность теплового потока д, которая выступает в качестве относительной характеристики энергии глубинных процессов. В ходе тектонической активизации, определяемой по характеру формирования новейших структур на поверхности Земли, обнаруживается пространственная связь аномалий теплового потока, проявления наиболее интенсивных тектонических движений, магматизма (как интрузивного, так и эффузивного) и сейсмической активности, которые в ряде случаев носят и генетический характер. Поэтому представляется, что плотность теплового потока д может с успехом использоваться не только для ре-
шения прямых геофизических задач, связанных с изучением динамики глубинных процессов, но и при решении вопросов, связанных с выяснением природы тектонических движений.
Обратимся к сравнению величины L, характеризующей толщину литосферы, оцененную сейсмологическими методами, и плотности теплового потока q. Первая теоретическая попытка аппроксимации толщины литосферы посредством величины q принадлежит Д. Чэпмэну и Г. Пол-лаку [49] - для глобальных реконструкций, вторая - В. Чермаку [37] - для реконструкций толщины литосферы под территорией бывшего СССР, третья - К.Г. Леви и С.В. Лысак [58] - для реконструкций толщины литосферы под континентами, но на существенно большем объеме материала и, наконец, четвертая - Л.Э. Левину [13] - для глобальных реконструкций толщины литосферы. В результате работ К.Г. Леви и С.В. Лысак [58] было установлено, что наилучшим образом эмпирическая зависимость L от q описывается уравнением (рис. 1):
L = 261.1 e-0015q, км, (1)
при r = -0.87 и n = 125. Однако позже, к 1990 г., объем информации об L и q увеличился и возникла необходимость вычисления нового уравнения, уточняющего первое. Повторные оценки подтвердили наличие зависимости между этими параметрами. Уравнение связи между толщиной "сейсмической" литосферы и тепловым потоком имеет вид [59]:
L = 320.4 e-°'017q, км. (2)
Отсюда, главный вывод заключается в том, что толщина литосферы наитеснейшим образом связана с плотностью теплового потока, несмотря на то, что земная кора реагирует на него очень слабо. Уравнение (2) и использовано при составлении одной из базовых составляющих описываемой карты.
Активные разломы. Термин введен в геологическую практику В.Г. Трифоновым [33]. Активные разломы, их выявление и картирование являются неотъемлемой частью современной геодинамики. Именно они играют роль ослабленных границ, по которым осуществляется перемещение тектонических блоков. По глубине проникновения разломы существенно отличаются друг от друга. Между длиной и глубиной проникновения активных разломов в диапазоне глубин 0-40 км устанавливается статистически значимая связь [30, 39]. Анализ соотношения характерных размеров тектонических блоков и глубиной их заложения [12] позволяет определить глубины проникновения разломов вплоть до подошвы литосферы. В табл. 1 приведены среднегеометрические размеры тектонических блоков сформированных как в пределах кратонических областей, так и в современных подвижных поясах.
о о о о о
ЧО <П (П ю
Рис. 1. Схема толщины континентальной литосферы
Таблица 1
Кратонические области Подвижные пояса
Геофизические слои Среднегеометричес- Глубина заложения Среднегеометричес- Глубина заложения
кие размеры блоков тектонических кие размеры блоков тектонических
Ь, км блоков Н, км Ь, км блоков Н, км
Метаморфогенно-оса- 56.2 ± 28.1 3.9 ± 2.2 16.7 ± 10 7.7 ± 2.3
дочный
Метаморфогенно-оса- 49.7 ± 37.2 14.2 ± 4.1 25.2 ± 12.8 24.2 ± 6.5
дочный и гранитный
Земная кора в целом 83.8 ± 33.7 42.2 ± 4.7 44.0 ± 13.5 43.7 ± 11.0
Земная кора и слои ли- 606.7 ± 235.0 112.2 ± 23.7 110.0 ± 31.9 92.6 ± 38.9
тосферной мантии 1475.8 ± 350.4 162.4 ± 42.6 - -
2557 ± 328.6 178.8 ± 4
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.