УДК 551.243+550.837
ТЕКТОНИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ, НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ГЕОДИНАМИКА МЕЗОЗОЙСКО-КАЙНОЗОЙСКИХ РИФТОВЫХ
ВПАДИН ПРИБАЙКАЛЬЯ
© 2010 г. О. В. Лунина*, А. С. Гладков*, Н. Н. Неведрова**
*Институт земной коры СО РАН, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128 **Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, 630090, Новосибирск, просп. ак. Коптюга, 3
Поступила в редакцию 28.01.2008 г.
В статье обобщаются результаты геолого-структурных, тектоно- и геоэлектрических исследований суходольных впадин Байкальской рифтовой зоны и Западного Забайкалья, объединенных под общим названием Прибайкалье. Предложена классификация проявлений в кайнозойских осадках деформационных структур, происхождение которых связано с импульсными или криповыми тектоническими процессами. На основании этого показана эффективность картирования разломно-блокового строения территорий, перекрытых рыхлыми и слабосцементированными отложениями. Разломы, картируемые на земной поверхности во внутренних частях впадин, хорошо коррелируют с изменениями в глубинном строении осадочных слоев и поверхности кристаллического фундамента, проявляясь изгибами их кровли и подошвы, а также зонами более низких значений удельного электрического сопротивления. Установлено, что кинематика разрывов, активных в позднем кайнозое, подчиняется единым закономерностям, свидетельствующим об относительной стабильности регионального поля напряжений на всей территории Прибайкалья в течение позднеплиоцен-четвертичного времени при ведущей роли СЗ-ЮВ растяжения. На локальном уровне структура поля напряжений приповерхностной части земной коры имеет мозаичное строение, обусловленное вариациями ориентировок осей главных напряжений и схожим сочетанием разных типов напряженного состояния, среди которых превалирует растяжение. Обобщенная тектонофизическая модель мезозойско-кайнозойской рифтовой впадины определяется, прежде всего, наличием горных перемычек, ее ассиметричной морфоструктурой и разломно-блоковым строением осадочных слоев и приповерхностной части кристаллического фундамента. На основании полученных данных и анализа результатов других геологических дисциплин доказано, что вся история развития Прибайкалья с юры по настоящее время определяется чередованием длительных эпох растяжения (от 20 до 115 млн. лет) и относительно кратковременных этапов сжатия (от 5.3 до 3 млн. лет), а рифтовые впадины Байкальской рифтовой зоны и Западного Забайкалья являются следствием одних и тех же геодинамических процессов, протекающих с определенными особенностями, но закономерно, во времени.
ВВЕДЕНИЕ
До недавнего времени изучение тектонического строения впадин, заполненных слабосцемен-тированными и рыхлыми кайнозойскими осадками, считалось возможным только с помощью геофизических методов. При этом разрывные нарушения, выделенные таким путем, как правило, относились к предполагаемым дизъюнктивным структурам. Достоверно устанавливались лишь разломы, ограничивающие борта депрессий. В последние годы было показано, что отложения впадин даже в приповерхностной части чутко реагируют на тектонические подвижки кристаллического фундамента [6, 8, 16, 17, 28 и др.]. Об этом свидетельствуют деформации плиоцен-четвертичных пород различного состава, обнажающихся в естественных выходах. Возможность использования стандартных методик и разных видов структурного анализа для обработки данных о деформациях, замеренных в слабос-цементированных и рыхлых отложениях, откры-
ло перспективы для картирования активных разломов во внутренних частях впадин, определения их кинематики, реконструкции поля тектонических напряжений позднекайнозойского возраста, а также для выявления следов древних землетрясений без трудоемкой проходки канав.
В течение нескольких лет сотрудниками Института земной коры СО РАН проводились геолого-структурные и тектонофизические исследования в крупных суходольных впадинах Байкальской рифтовой зоны (Тункинской, Баргузинской, Кичерской, Верхнеангарской, Муяканской, Муйской и Чарской) и ближайших к ней депрессиях Западного Забайкалья (Гусиноозерской и Селенгино-Итанцинской) (рис. 1). Указанные территории мы, вслед за Н.А. Флоренсовым [29], для краткости, относим к Прибайкалью. По результатам выполненных работ для большинства изученных районов составлены и опубликованы карты разломно-блокового строения и напряженного состояния земной коры [15—19], сдела-
Рис. 1. Расположение районов детальных геолого-структурных и тектонофизических исследований в пределах Прибайкалья
Цифрами в кружках отмечены впадины, названия которых приводятся в тексте: 1 — Тункинская, 2 — Южно-Байкальская, 3 — Северо-Байкальская, 4 — Кичерская, 5 — Верхнеангарская, 6 — Муяканская, 7 — Муйская, 8 — Чарская, 9 — Баргузинская, 10 — Усть-Баргузинская, 11 — Итанцино-Селенгинская, 12 — Удинская, 13 — Верхнее-Оронгойская, 14 — Гусиноозерская, 15 — Боргойская
ны определенные выводы. Параллельно сотрудниками Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН проводились геоэлектрические исследования глубинного строения некоторых из перечисленных осадочных бассейнов [22, 34]. Цель настоящей статьи — обобщить полученные разными методами данные о тектоническом строении и напряженном состоянии земной коры межгорных впадин Прибайкалья для выявления общих и частных закономерностей структуры и особенностей геодинамического развития указанного региона в мезозойско-кайнозойское время.
КРАТКИЙ ОБЗОР ИЗУЧЕННОСТИ ВПАДИН
Первые заметки русских и иностранных путешественников, касающиеся территории, в пределах которой расположены рассматриваемые в настоящей работе впадины, появились еще в конце XVIII — начале XIX вв., а уже вторая половина XIX в. ознаменовалась первым серьезным прорывом в изучении геологии Прибайкалья и Забайкалья.
Крупнейшими учеными тогда были П.А. Кропоткин, И.Д. Черский, А.Л. Чекановский. Результаты их трудов, а также других исследователей того времени, были позже обобщены В.А. Обручевым в пятитомном издании [23]. Основная идея всех его работ заключалась в том, что в позднемезо-зойской и кайнозойской тектонике Прибайкалья ведущая роль принадлежит разломам сбросового типа.
Обстоятельный обзор предшественников сделал Н.А. Флоренсов [29], монография которого стала актуальнейшей во времена, когда шло интенсивное комплексное изучение Южного Прибайкалья как научными, так и производственными организациями. В ней всесторонне охарактеризованы мезозойские и кайнозойские впадины Прибайкалья, определены их наиболее типичные черты и свойственные им закономерности, высказаны интересные идеи и предположения, касающиеся структуры, развития и происхождения депрессий. Свои построения Н.А. Флоренсов
строил на основе геосинклинальной теории, и, соответственно, структурной основой рельефа считал не тектонические блоки и глыбы, а пологие складкообразные выпуклые и вогнутые изгибы (своды и прогибы), которые на первых стадиях формировались при господствующем растяжении, а на заключительных этапах осложнялись надвигами в приповерхностных частях земной коры. Это заключение, он, прежде всего, относил к мезозойским впадинам. Вместе с тем Н.А. Фло-ренсов подчеркивал, что в строении депрессий отмечается влияние разломов, причем в кайнозойских структурах их роль более значительна. Схема рифта или рампа, по его мнению, не применима к Забайкальским структурам. Даже впадины "байкальского типа" вместе со своим горным обрамлением он не относил к классическим рифтам, а называл их своеобразными структурными комплексами, близкими, но не подобными, мезозойским бассейнам. В конце своей монографии Н.А. Флоренсов высказал предположение о том, что в мезозое и кайнозое в Прибайкалье господствовали не сжимающие, а растягивающие усилия [29, стр. 194]. Важным, на наш взгляд, заключением было то, что дислокации различного типа в рассматриваемом регионе имеют общий глубинный источник [29].
Неоценимый вклад в исследования Прибайкалья внес В.П. Солоненко, во главе которого были выполнены первые большие работы по сейсмогеологии и сейсмическому районированию [27]. Интересна и востребована книга С.М. Замараева с коллегами, охарактеризовавшими соотношение древней и кайнозойской структур Байкальской рифтовой зоны [9]. Большое значение имеют труды С.И. Шермана с соавторами [32, 33], касающиеся, прежде всего, изучения разломов и напряженного состояния земной коры различных районов Байкальской рифтовой зоны. Для Забайкалья обобщения по дизъюнктивной тектонике вместе с описанием мезозойских депрессий в конце 70-х годов сделаны А.Н. Булгатовым [1] и К.Б. Булнаевым [3].
Важнейшую роль в исследовании происхождения и развития Байкальской рифтовой зоны играют работы Н.А. Логачева и Ю.А. Зорина. Они показали двухстадийное развитие зоны растяжения, связанное с внедрением астеносферного выступа, которое привело к формированию изоста-тического сводового поднятия [46]. Стадии "медленного" и "быстрого" рифтинга разделялись относительно кратковременной фазой сжатия на рубеже 5—7 млн. лет назад [14]. Напротив, авторы монографии [21], характеризуя кайнозой Байкальской впадины, склоняются к гипотезе пассивного рифтогенеза в Байкальской рифтовой зоне (в связи с коллизией Индостана и Евразии).
Кайнозойские и мезозойские впадины Прибайкалья, по большому счету, после работы Н.А. Флоренсова рассматривались независимо друг от друга. Более того, в какой-то период вре-
мени (80-90-е годы прошлого столетия) научный интерес к Забайкальским впадинам как будто был потерян на фоне растущего внимания к активной Байкальской рифтовой зоне. Однако в начале XXI века произошел очередной прорыв в исследованиях Западного Забайкалья. Многие ученые [2, 4, 12, 13, 20, 30, 31, 35, 36] пришли к выводу о том, что позднемезозойские депрессии имеют рифто-вую природу. Об этом свидетельствуют соответствующие структурные и вещественные характеристики, а именно их строение по типу грабенов, наличие сбросов и продольных поясов даек, а также преимущественно основной и щелочной магматизм. Таким образом, согласно современным представлениям территория, протянувшаяся в северо-восточном направлении на 1000 км от верховьев реки Селенг
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.