ГЕОТЕКТОНИКА, 2007, № 3, с. 69-96
УДК 551.243(571.54)
ВАРИАЦИИ ПОЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЙ ТУНКИНСКОГО РИФТА (ЮГО-ЗАПАДНОЕ ПРИБАЙКАЛЬЕ)
© 2007 г. О. В. Лунина, А. С. Гладков, С. И. Шерман
Институт земной коры СО РАН, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128 Поступила в редакцию 30.05.2005 г.
На основании детального изучения трещиноватости реконструированы поля напряжений и проанализированы особенности их распределения в пределах Тункинского рифта, расположенного на юго-западном фланге Байкальской рифтовой зоны. Показано, что вариации полей напряжений закономерны и обусловлены сложным морфоструктурным и разломно-блоковым строением изученной территории. Формирование рифта происходило в условиях косого, по отношению к его оси, СЗ-ЮВ регионального растяжения на фоне существования трех разнонаправленных тектонических границ древнего заложения (Саянской, Байкальской и Тувино-Монгольской). Это привело к развитию нескольких эшелонированных локальных бассейнов и приподнятых межвпадинных перемычек, наличию сдвиговой компоненты движений по разломам, мозаичному распределению полей напряжений разных типов, определяемых вариациями ориентировок их главных векторов. Раскрытию впадин способствовали поля напряжений более низкого иерархического ранга с субмеридиональной ориентировкой оси растяжения. Существенное усложнение поля напряжений происходит в западной части Тункинского рифта в районе Туранского и Мондинского бассейнов, где по мере приближения к озеру Хубсугул имеют место трансформирующие движения, играющие значительную роль в раскрытии серии рифтогенных впадин меридионального простирания на территории Монголии. Сделан вывод, что на протяжении всего развития с олигоцена Тункинский рифт не испытывал многоэтапных изменений напряженного состояния, за исключением фазы сжатия в позднем миоцене-раннем плиоцене, которая может быть связана с эффектом континентальной коллизии Евразийской и Индостанской плит. После этого Тункинский рифт продолжил тектоническое развитие в режиме растяжения со сдвигом.
ВВЕДЕНИЕ
Исследованию полей напряжений в последние годы придается большое значение. Они играют определяющую роль в контролировании многих геолого-геофизических процессов. Установлено [23, 35], что пять основных типов напряженного состояния верхней части литосферы Земли (сжатие, растяжение, сдвиг, растяжение со сдвигом и сжатие со сдвигом) определяют геодинамические режимы регионов, характер тектонических движений коры, условия формирования разрывов различных рангов, индивидуальные соотношения их параметров и особенности проявления сейсмичности. Проведенные в последние десятилетия исследования [5, 25, 32, 33, 35 и мн. др.] показали, что для относительно "однородных" по типу напряженного состояния регионов характерны вариации полей напряжений более низкого иерархического уровня. Это связано с существенным различием в длительности развития разломных структур и действия разных по масштабу напряжений. В формах геологического летоисчисления наиболее "короткоживущими" и изменчивыми являются локальные поля напряжений. Знания об их вариациях важны при тектонических и прогностических построениях, особенно для ре-
гионов, развивающихся в сложных геодинамических обстановках.
Тункинский рифт (рис. 1), распложенный на юго-западном фланге Байкальской рифтовой зоны, является одной из проблемных площадей. Здесь устанавливаются поля напряжений всех типов с разными ориентировками их главных осей как по геолого-структурным данным [7, 15, 22], так и по механизмам очагов землетрясений [3, 11]. Интерпретация таких разнотипных решений неоднозначная. Появление новых данных каждый раз способствует определенному пересмотру взглядов на происхождение и эволюцию Тункинского рифта. Его рассматривали как структуру, стабильно развивающуюся в условиях растяжения со сдвигом при доминирующей роли СЗ-ЮВ растяжения [22, 24], или как зону континентального трансформного разлома [34], обеспечивающего раскрытие Байкальского и Хубсугуль-ского рифтов. В последние годы наличие разнотипных полей напряжений в регионе объясняют многоэтапной эволюцией напряженного состояния юго-западного фланга Байкальской рифтовой зоны от транстенсионного и сдвигового режимов до транспрессионного [15]. В частности, для Тункинского рифта авторами упомянутой работы выделяется шесть типов полей напряжений,
<1
о
4 Е О н
Е ä
н О
Н
5 ä
A
о о
54° с.ш.
51°30' -
Рис. 1. Разломно-блоковое строение Нункинского рифта и его расположение в общей структуре Байкальской рифтовой зоны (карта составлена О.В. Луниной и A.C. Гладковым [8] с использованием полевых структурно-геологических наблюдений, данных морфотектонического анализа, карты государственной геологической съемки 1 : 200000, а также работ [4, 24])
1 - достоверные (а) и предполагаемые (•) региональные разломы; 2 - достоверные (а) и предполагаемые (•) локальные разломы; 3 - сбросы (а), сдвиги (•), взбросы (в); 4 - зоны повышенной дислоцированности пород; 5 - направление и угол падения разлома; 6 - впадины, заполненные кайнозойскими отложениями (а); выходы кристаллического фундамента (•).
Цифрами в кружках и буквами на карте обозначены: изолированные локальные впадины: 1 - Мондинская, 2 - Хойтогольская, 3 - Нуранская, 4 - Нункинская, 5 - Норская, 6 - Быстринская; межвпадинные перемычки: A - Харадабанская, Б - Нуранская, В - Ниловская, Г - Еловская, Д - Зуркузунская
^
X Ё
X >
и
101°00' 101°20' 101°40' 102°00' 102°20' 102°40' 103°00' 103°20' в.д.
Рис. 2. Схема расположения точек наблюдения и их номера
1 - точки наблюдения в рыхлых неоген-четвертичных отложениях (а) и докайнозойских коренных породах (б); 2 - основные региональные разломы
которые сменяли один другой с олигоцена до современного этапа.
Нами предпринята попытка провести анализ распределения полей напряжений относительно различных структурных элементов Тункинского рифта, особенностей его разломно-блокового строения и расположения в общей структуре Байкальской рифтовой зоны. Под структурными элементами рифта понимаются различные его составные части, такие, как локальные впадины, заполненные кайнозойскими осадками, приподнятые межвпадинные перемычки (отроги) и плечи рифта, которые представляют собой хребты, обрамляющие рифтовые бассейны. Главная цель анализа - выявить такие закономерности в пространственном распределении полей напряжений разных типов и изменениях ориентировки их осей, которые позволят ответить на вопрос, действительно ли с олигоцена напряженное состояние в Тункинском рифте менялось несколько раз или его вариации являются локальными и определяются структурными факторами. В настоящей работе для изучения полей напряжений использовалась тектоническая трещиноватость, встречающаяся повсеместно в выходах скальных пород и рыхлых отложениях.
ГЕОЛОГО-СТРУКТУРНАЯ ОБСТАНОВКА
Тункинский рифт простирается в субширотном направлении более чем на 200 км от оз. Байкал до оз. Хубсугул (см. рис. 1). Он наложен на высокометаморфизованные консолидированные структурно-вещественные комплексы верхнего архея и протерозоя, а его впадины заполнены олигоцен-четвертичными осадочными отложениями [31]. Местами обнажаются щелочные базальты неогенового и четвертичного возраста [16]. Ложе рифта на севере сочленяется с подня-
тием Тункинских гольцов, достигающих абсолютных высот 3000-3200 м, а на юге сравнительно плавно переходит в склон хребта Хамар-Дабан с отметками до 2400-2600 м. Рифтовую долину составляют локальные впадины (Быстринская, Торская, Тункинская, Туранская, Хойтогольская, Мондинская) и межвпадинные перемычки (Зур-кузунская, Еловская, Ниловская, Туранская, Ха-радабанская), разделяющие их. Последние занимают промежуточный относительно поднятия плечей и днища впадин ярус с абсолютными отметками 1400-1600 м.
Разломно-блоковое строение Тункинского рифта и прилегающей территории определяется разрывными нарушениями четырех направлений: субширотного, северо-восточного, северо-западного и субмеридионального (см. рис. 1). Среди них крупнейшими дизъюнктивами являются Тункинский и Южно-Тункинский разломы, ограничивающие северный и южный борта рифта. Первый, имеющий в плане дугообразную форму, ярко выражен в рельефе и представляет собой левосторонний сдвиго-сброс [24]. На восточном окончании он сближается с зоной Главного Саянского взбросо-сдвига. Южно-Тункинский разлом морфологически проявлен значительно хуже, но прослеживается по геолого-структурным наблюдениями в виде эшелонированных широтных сегментов. Наши данные свидетельствуют о преимущественно сбросовых, сдвиговых и комбинированных (сдвиго-сбросовых, сбросо-сдвиговых) смещениях по Южно-Тункинскому разлому [7, 24]. Вместе с тем, существует мнение, что Мондин-ский сегмент разлома на современном этапе развития представляет собой взбросо-сдвиг [1].
Внутри рифтовой долины главную роль играют северо-восточные и субширотные разрывные нарушения. В межвпадинных перемычках наряду с ними хорошо проявлены разломы северо-запад-
Рис. 3. Диаграммы трещииоватости и ориентировок векторов главных нормальных напряжений для локальных впадин Тункинского рифта
Используется проекция верхней полусферы, размер окна - 10. Изолинии плотности максимумов проведены с 1.5% с шагом 1%. Стрелками внутри диаграмм показаны направления преимущественных разбросов в максимумах трещино-ватости, указывающие на сопряженность систем трещин по методике П.Н. Николаева [13]. Пары сопряженных систем трещин обозначены римскими цифрами. Под каждой диаграммой в соответствии с таблицей 1 приведены номер по порядку (в скобках), номер точки наблюдения и количество замеров (п). На диаграммах ориентировок векторов главных нормальных напряжений: 1 - ось сжатия, 2 - промежуточная ось, 3 - ось растяжения
ного простирания, а в горном обрамлении они доминируют. Субширотные разрывы имеют широкое распространение на всей территории, в то время как меридиональные по сравнению со всеми остальными наименее развиты. Поскольку все эти дизъюнктивы (см. рис. 1) отчетливо проявле-
ны в рельефе и/или в тектонических деформациях отложений плейстоцен-голоценового возраста [7, 8], их можно считать активн
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.