ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2014, № 3, с. 144-153
УДК 662.831:551.24
СОВРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕРХНИХ УРОВНЕЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ АМУРСКОЙ ЛИТОСФЕРНОЙ ПЛИТЫ
© 2014 г. И. Ю. Рассказов1, Б. Г. Саксин1, В. А. Петров2, Б. Ф. Шевченко3,
В. И. Усиков1, Г. З. Гильманов3
Институт горного дела ДВО РАН, г. Хабаровск 2Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, г. Москва 3Институт тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина ДВО РАН, г. Хабаровск Поступила в редакцию 15.05.13 г.
Рассмотрена проблема изучения современной геодинамики верхних уровней земной коры в пределах Амурской литосферной плиты. Показано, что современные геодинамические процессы в лито-сферном слое фиксируются различными признаками, которые корреспондируют с соответствующими по масштабу геологическими объектами, охватывают разные объемы и выявляются комплексом методов изучения. Использовано разнообразие исходной информации по вертикальным и горизонтальным перемещениям земной поверхности для целей индикации новейших деформационных процессов. На примере наиболее изученного Забайкальского блока анализ современной природной геодинамики выполнен в рамках концепции тектонических потоков. По совокупности разномасштабных факторов уточнены существующие представления о напряженно-деформированном состоянии верхней части разреза в пределах Амурской плиты.
БО1: 10.7868/80002333714030089
ВВЕДЕНИЕ
Амурская литосферная плита (или геоблок), является тектоническим элементом Центрально-Азиатского орогенного пояса. Пояс сформировался в пограничной зоне, которая разделяет Се-веро-Азиатский и Сино-Корейский кратоны и представляет собой один из наиболее сложных структурных ансамблей Земли. Амурская плита является аккрекционным образованием разновозрастных орогенных поясов и докембрийских микроконтинентов, которые принадлежат как к Центрально-Азиатскому складчатому поясу (западная и центральная части плиты), так и к Тихоокеанскому подвижному поясу (восточная часть) [Диденко и др., 2010]. Считается, что в качестве единого тектонического элемента Амурская плита существует со средней юры (со времени закрытия Монголо-Охотского палеобассейна), хотя современная ее структура, окончательно была сформирована в неогене, что связывают с раскрытием глубоководной Япономорской впадины. Как самостоятельный тектонический элемент Амурская плита выделяется на всех геотектонических и неотектонических картах региона двух последних десятилетий [Карта..., 2005; Леви и др., 2007; Малышев, 2007; и др.]. На обширной территории Амурской плиты обнажаются фрагменты докембрийских континентальных блоков, пластины палеозойской и мезозойской коры, об-
разования варийских и каледонских (реже более древних) гранитоидных комплексов, а также вул-каногенно-осадочные породы разновозрастных вулканических поясов и мезо-кайнозойских тер-ригенных впадин [Диденко, 2010]. В западной половине рассматриваемой территории основную долю площади занимают выходы гранитоидных комплексов, а в восточной — морские и континентальные терригенные образования мезо-кай-нозойского возраста. С учетом разной истории геологического развития тех или иных частей Амурской плиты на ее территории выделяют следующие более мелкие тектонические элементы: микроконтиненты с докембрийским фундаментом; орогенные пояса каледонского, герцинско-го, позднегерцинско-индосинийского, киммерийского возрастов и более молодые наложенные структуры (вулканические пояса и терригенные впадины).
Современные геодинамические процессы в литосферном слое фиксируются разными признаками. Кроме формирования полей напряжений, они могут выражаться в виде линейной и рассеянной сейсмичности, либо в горизонтальных и вертикальных перемещениях пунктов наблюдений на земной поверхности, или в динамическом проявлении горного давления в подземных горных выработках, а также в возникновении разнообразных морфологических структур земной поверхности. Перечисленные признаки
Параметры главных напряжений и элементы залегания рудных тел месторождений Дальнего Востока, опасных и склонных к горным ударам
Месторождения Угол падения рудных тел, Азимут простирания рудных тел, град Параметры главных напряжений (в числителе - азимут направления действия, в знаменателе — величина напряжений)*
град ст3(вертикальное)
Николаевское 0-15 80-100 45° 135° 100°
2.5уН * 1.5уН уН
Южное 45-80 55 55° 162° 260°
1.8уН уН уН
Антей 75-85 15-25 230° 2.5уН 140° 1.5уН 110° уН
Хинганское 70-90 - 250° 2.7 у Н 160° уН 290° уН
Перевальное 70-90 290-320 83° 290° 188°
2.0уН уН уН
Восток-2 50-90 50-53 283° 192° 96°
2.5уН * 1.3уН уН
у — вес пород, кг/м3; Н - глубина от поверхности, м.
должны соотноситься с соответствующими по масштабу геологическими объектами: слой и блок — для литосферы и коры; блоки, вулкано-плутонические пояса, осадочно-вулканогенные впадины и тектонические потоки — в верхней части земной коры; отдельные геологические тела, блоки (соответствующей размерности) и структуры, а также их комбинации — в местах массового ведения горных работ. В этой связи при комплексном анализе данных необходим учет принципа определенной иерархической соподчинен-ности геодинамических факторов и геологических тел.
СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА НА ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ
Проведенный нами анализ распределения уда-роопасных месторождений относительно приповерхностного регионального поля напряжений [Леви и др., 2007; Рассказов и др., 2011] показал, что имеются существенные несовпадения между оценками напряженного состояния геологической среды по данным изучения поверхности и натурных измерений напряжений в массивах горных пород на глубине. Так согласно карте [Леви и др., 2007] описываемая территория преимущественно характеризуется режимом сжатия (а1 > а2 > а3). В приграничной зоне плиты выделяются три локальные линейно вытянутые площади с иным современным тектоническим режимом: область растя-
жения (ст3 > ст1 > ст2), соответствующая ныне развивающейся Байкальской рифтовой структуре; область сдвига (а1 > а3 > ст2), расположенная в Центральной Монголии; область сжатия со сдвигом (а1 > а2 = а3), простирающаяся в юго-восточном направлении от Алданского нагорья до Буре-инского массива. Все изученные удароопасные месторождения Амурского геоблока (за исключением месторождения Хинганское) по этим данным располагаются в области, которая характеризуется режимом сжатия. Однако натурные геомеханические исследования в подземных горных выработках (глубины 400—700 м) показали, что на большинстве удароопасных месторождениях геоблока массив вмещающих горных пород находится в состоянии сжатия со сдвигом (стх > сту = стг, таблица). Это несоответствие обусловлено тем, что детальность упомянутой региональной геодинамической карты является недостаточной для прогнозной оценки напряженного состояния и удароопасности массивов разрабатываемых месторождений. Кроме этого, при простом сопоставлении не учтена разная масштабность исследуемых объектов и их трехмерность (в частности мощность литосферы и земной коры). Анализ литературных источников последнего десятилетия [Геодинамические..., 1989; Смирнов, 2007; Мазукабзов и др., 2011; Усиков, 2011а] показал, что во внутренних частях литосферных плит механизм формирования современного напряженно-деформированного со-
стояния верхних уровней земной коры тесно увязывается с их расслоенностью, которая обусловлена тектоническим транспортом вещества в горизонтальном направлении. По приведенным в работе [Мазукабзов, 2011] данным в пределах Забайкальского блока раннемезозойские аккреционно-коллизионные события и последовавшее разрушение позднемезозойского орогена происходит на фоне двух типов внутриконтиненталь-ного растяжения — "холодного" и "горячего". "Холодный" тип растяжения соответствует традиционному стилю рифтогенеза с формированием узких линейных впадин в условиях хрупких деформаций верхней и средней коры. В случае же сильного прогрева утолщенной континентальной коры происходит "растекание" средних и нижних частей коры, в то время как в верхней коре реализуются хрупкие деформации. В работе [Мазукабзов, 2011] обосновывается, что при формировании рифтовых впадин региона, деформации растяжения верхних частей земной коры характеризовались трендом северо-запад — юго-восток, а верхние части тектоно-стратиграфических разрезов смещались относительно нижних на юго-восток. Это обстоятельство, а также ориентировка векторов сжатия в очагах землетрясений свидетельствуют о том, что главные усилия сжатия современного периода поступают со стороны Сибирской платформы. Как показали последние обобщения геологических, палеомагнитных материалов и данных GPS-измерений по Сибирской платформе и ее южному обрамлению, устойчивое вращение этой жесткой структуры (домена) происходило по часовой стрелке, начиная с позднего палеозоя, и продолжается по настоящее время [Малышев и др., 2007]. По мнению авторов, это вращение определяет характер напряженно-деформированного состояния как на границах Амурского геоблока, так и в его внутренних частях, поскольку оно связано с процессами глобального масштаба. Весь изученный отрезок времени полюс вращения Сибирской платформы практически не изменяет своего положения, что свидетельствует о его постоянстве.
В настоящее время наиболее возвышенные и расчлененные горные системы региона сосредоточены по периферии Амурского геоблока, особенно вдоль западной, северной и восточной его границ. В этих же местах фиксируются самые интенсивные сейсмические события, а на карте изопахит литосферы [Малышев и др., 2007] выделяются области пониженной мощности литосферы. Сказанное определяет актуальность исследований, нацеленных на уточнение современного естественного напряженно-деформированного состояния верхних частей земной коры, а также на получение новых знаний о механизме его формирования и тенденциях изменения.
На протяжении последних двух десятилетий при проектировании и эксплуатации рудников
достаточно эффективно используется метод геодинамического районирования месторождений [Батугина, Петухов, 1988]. В его основе лежит положение 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.