Ф. Уфимцев, 1994 Сейсмичность и структура Байкальского рифта



Скачать 142.22 Kb.
Дата04.05.2016
Размер142.22 Kb.

Уфимцев Г. Ф. Сейсмичность и структура Байкальского рифта // Отечественная геология. - 1994. - №1. - С. 44-49.
УД К 551.24 © Г. Ф. Уфимцев, 1994

Сейсмичность и структура Байкальского рифта

Г. Ф. УФИМЦЕВ (Институт земной коры СО РАН)



В Байкальском рифте наблюдается своеобразное противоречие между его современной геодинамикой, выраженной в характере сейсмического режима, и основными особенностями новейшей структуры. Эпицентры большинства землетрясений текущего столетия (эпоха инструментальных наблюдений) располагаются преимущественно в центральной и восточной частях Байкальской рифтовой долины и ее восточного горного обрамления [1 ]. Западная часть, где располагаются крупнейшие молодые разрывы системы Обручевского сброса [2 ] или практически асейсмична (Северный Байкал), или уровень современной сейсмической активности понижается здесь в сравнении с другими частями рифтовой долины.

Между тем в распределении следов молодых (позднеплейстоценовых — голоценовых) следов тектонических перемещений по зонам молодых разломов мы видим обратную картину. На западном побережье Байкала описаны многочисленные разрывы земной коры по сместителям Обручевского сброса, а также сопровождающие их крупнообъемные смещения рыхлых продуктов на склонах. Считается, что такого рода образования имеют сейсмогенную природу и фиксируют участки проявления доисторических землетрясений — это палеосейсмодислокации (4, 5, 8 ]. Пожалуй, самый наглядный их пример — система молодых разрывов участка Среднего Кедрового мыса на западном побережье Северного Байкала [10]. Чаще всего палеосейсмодислокации представляют собой подгорные системы — эскарп-микрограбен — сочетание крутого (до 50°) уступа высотой до 15 м, подрезающего основания базальных фасет сбросового борта рифта, и подгорного микрограбена шириной первые десятки метров, в днище которого часто располагаются продольные рвы глубиной до 2 м, соответствующие выходам на поверхность частных сместителей (рис. 1).

Такие системы, эскарп-микрограбен, подрезают тектогенные склоны борта рифта и нарушают устойчивость тектонически дезинтегрированных приповерхностных частей скальных массивов. Это обусловливает проявление скальных оползней, обрушений и обвалов, в которые могут вовлекаться большие объемы горных пород. У палеосейсмодислокации близ мыса Шартла {4, 5], представляющей собой сбросо-обвал [61, в обрушения в верхней части тектонического уступа был вовлечен дезинтегрированный скальный массив тыловой (нагорной) части Обручевского сброса объемом около 1 км3.

Следы молодых разрывов земной поверхности в виде подгорных систем эскарп-микрограбен прослеживаются практически непрерывно на западном асейсмичном борту рифта на Северном Байкале от мыса Рытый до мыса Мужинай [4 ]. На Южном Байкале они встречаются реже, но это, скорее, связано с условиями наблюдений. Здесь доступна для наблюдения лишь тыловая часть Обручевского сброса, в основном располагающегося в узкой полосе прибрежного мелководья и на крутом подводном склоне.

В иллюстрации противоречия между современной сейсмической активностью и распространением палеосейсмодислокации, пожалуй, более всего показателен пример Северного Байкала: сейсмичный крутой тектонический уступ западного борта рифта с многочисленными палеосейсмогенными формами и довольно высокая сейсмическая активность восточной части рифта и ее горного обрамления. Каким образом можно объяснить такое противоречие? Представляется необходимым изложить в связи с этим некоторые материалы. Забегая несколько вперед, укажем, что фактологическая часть и главные элементы предлагаемого объяснения отражены на рис. 2 — модели глубинной структуры Байкальского рифта.

Первое, на что мы должны обратить внимание, — это соответствие между новейшей



44

Рис. 1. Система эскарп-микрограбен в основании уступа Обручевского сброса на западном побережье Северного Байкала у бухты Малая Коса:

/ — поверхность базальной фасеты тектонического уступа; 2 — эскарп, подрезающий базальную фасету; 3 — микрограбен; 4 — поверхность предгорного пролювиального шлейфа; 5 — курум; б — трассы отдельных молодых сместителей

структурой Байкальской рифтовой зоны и формой свойственного ей выступа аномальной мантии (61. Последний, как известно 131, представляет собой субвертикальное дайкоподобное тело, под рифтовой зоной достигающее поверхности Мохоровичича и имеющее продолжение на юго-восток в фор-

ме субгоризонтального подкорового слоя-апофизы. Центральная часть рифтовой зоны — рифтовые долины и высокие глыбовые поднятия — располагается над выступом аномальной мантии. Наклонные горсты северо-западного крыла рифтовой зоны — плечи рифтов — являются геоморфологическим



45

Рис. 2. Гипотетический глубинный разрез Байкальского рифта, построенный с учетом материалов (1, 3]:



1 — кайнозойские отложения; 2 — волновод (делитель) в земной коре; 3 — аномальная мантия; 4 — глубинные разломы; 5 — область очагов землетрясений; 6 — тектонические нарушения; 7 — отражающие сейсмические границы; 8 — поверхность Мохоровичича; 9 — направление и относительная интенсивность перемещения литосферных тектонических пластин; 10 — поток вещества — энергии в аномальной мантии; горизонтальный масштаб соответствует вертикальному

выражением субвертикального ограничения выступа аномальной мантии, а переходу его в подкоровый слой соответствует краевой сводовый изгиб юго-восточного крыла рифтовой зоны. Именно в силу особенностей формы выступа аномальной мантии Байкальская рифтовая зона не обладает билатеральной симметрией, свойственной, например, рифтовым зонам Восточной Африки [б].

Следует обратить внимание и на то, что выступ аномальной мантии под Байкалом поднимается к подошве земной коры от краевой части крупного астенолита, свойственного тектоносфере Монголо-Сибирского кайнозойского орогенического пояса. Окраинная позиция выступа аномальной мантии и его форма, особенности структуры рифтовой зоны, ее положение в подошве сводообразного поднятия цоколя орогенического пояса — все эти обстоятельства не позволяют принять гипотезу о том, что растяжение земной коры в Байкальской рифтовой зоне осуществляется только благодаря ее гравитационному растеканию над выступом аномальной мантии. Аналогии с ситуацией в Восточной Африке здесь не уместны, поскольку мы видим различное строение тектоносферы орогенических поясов и различную их новейшую структуру. По-видимому, следует предполагать существование некоторого активного начала в рифтогенезе на юге Восточной Сибири, заключающегося, прежде всего, в сущест-

вовании потока вещества — энергии в выступе аномальной мантии сначала вверх и затем на восток и юго-восток по субгоризонтальной подкоровой апофизе, местами достигающей Монголо-Охотского разлома |3 ]. Благодаря этому слои земной коры (литосферные пластины) вовлекаются в смещения с переменной скоростью на юго-восток, и растяжение литосферы в центральной части рифтовой зоны компенсируется ее сжатием, сводовым короблением и умеренным тектоническим окучиванием верхних слоев в центральной части Монголо-Сибирского орогенического пояса. Здесь мы видим одностороннее смещение литосферных геоблоков, хорошо отраженное в новейшей структуре, и орогенического пояса в целом, и рифтовой зоны в частности.

Обратимся теперь к структурным особенностям Байкальского рифта. Он состоит из двух впадин с погружениями фундамента до 8 км [II], разделенных Ольханско-Святоносской междувпадинной перемычкой в виде сочетания горстов, активных и остаточных тектонических ступеней и малых впадин [7 ]. Такого же рода структурные ансамбли разделяют не только впадины, но и часто располагаются между последними и бортом рифтовой долины — это большие краевые ступени [6 ].

В строении западного борта Байкальского рифта главное значение имеет Обручевский


46

Рис. 3. Краевая ступень (на переднем плане) и поднятие Баргузинского хребта на восточном побережье Байкала в низовьях рек Езовки и Большой. Вид с озера



сброс. Главные сместители последнего выражены в рельефе высоким тектоническим уступом. Молодые перемещения по ним формируют приподошвенные системы — эскарп-микрограбен, подрезающие основание тектонического уступа. Другие частные сместители Обручевского сброса или перекрыты предгорными шлейфами, или оформляют пологонаклонные вершинные скаты в нагорной части борта рифта. Здесь существенную роль играют и промежуточные ступени — узкие пластинчатые блоки, обособляющиеся от плеча рифта и испытывающие погружения с сопутствующим денудационно-тектоническим разрушением [6 ]. Это, в свою очередь, определяет расширение рифтовой долины за счет окружающих горных поднятий — характерная черта так называемого остаточно-горстового механизма горообразования [9 ].

Промежуточные ступени в процессе погружения и структурной деградации испытавают тектонические перекосы с запрокидыванием их поверхностей в сторону горного обрамления рифта. Величина перекоса обычно коррелируется со степенью погружения ступеней. Это позволяет считать, что сбросы, ограничивающие промежуточные ступени, выполаживаются на глубине и являются листрическими. В пользу этого говорит и то, что перекосы блоков возобновляются в днище рифта после разрушения промежуточных ступеней [6 ].

Частные сместители зоны Обручевского сброса имеют две особенности. Во-первых, они часто залегают согласно с кристаллизационной сланцеватостью метаморфических комплексов. Во-вторых, они делят широкую (5—8 км) зону Обручевского сброса на узкие пластинчатые блоки. При смещениях по листрическим сбросам эти пластины в финале могут образовывать субгоризонтальные пакеты, сложенные довольно сильно раздробленным (тектонически дезинтегрированным) материалом.

Восточный борт Байкальского рифта имеет следующие особенности. Крылья кайнозойских впадин здесь обладают меньшей крутизной, нежели в зоне Обручевского сброса. Это позволяет предполагать ступенчатый характер перемещений блоков фундамента. Другая особенность восточного борта Байкальской рифтовой долины заключается в том, что в ее краевой части, между впадинами и горными поднятиями располагается переменной ширины (10—12 км) полоса краевых ступеней в виде систем невысоких горстов и тектонических ступеней переменной высоты (рис. 3).

Поднятие Баргузинского хребта непосредственно контактирует с Северо-Байкальской впадиной лишь вблизи Чивыркуйского залива, и здесь на борту рифта располагается крутой и высокий сбросовый уступ (рис. 4).

Севернее же между впадиной и подняти-




47

Рис. 4. Тектонический уступ на восточном борту Баргузинского рифта южнее бухты Сосновка. Вид с озера



ем всегда располагаются краевые ступени, и борт рифта оформлен эшелонированной системой косоориентированных непротяженных сбросов.

Блоки, составляющие краевые ступени у восточного борта Байкальского рифта, испытали, по-видимому, сложную тектоническую эволюцию с периодическими инверсиями тектонических перемещений. Геоморфологические следствия этого — сопряженность бухтовых берегов, возникших при озерных ингрессиях в устья крупных долин при тектонических опусканиях, и высоких локальных озерных террас (до 100 м и более), свидетельствующих о молодых тектонических воздыманиях краевых ступеней.

На восточном побережье Байкала мы видим ограниченное число блоков с наклоном их поверхности в сторону гор, которые могут рассматриваться в качестве свидетельств молодых перемещений по листрическим сбросам. Такая ситуация более или менее определенно существует в районе мыса Понгонье на Северном Байкале, а на других участках его побережья блоки краевых ступеней или наклонены в сторону озера, или имеют субгоризонтальные вершинные уровни. Все это говорит о том, что молодые сбросы восточного крыла Байкальского рифта не выполаживаются с глубиной.

Характерным элементом структуры земной коры Байкальской рифтовой зоны является волновод — в среднем 5-километровой мощности слой с инверсией скростей прохождения сейсмических волн 0,2—0,3 км/с [4 ]. Обычно он залегает на глубинах 12—17 км, а в районе Муйского рифта на глубинах 16—22 км. По результатам магнитотеллурического зондирования волновод характеризуется высокими значениями геоэлектрического сопротивления. Дефицит плотностей в этом слое (понижение скорости прохождения сейсмических волн), его насыщенность флюидом (высокое геоэлектрическое сопротивление) позволяют рассматривать волновод как основной делитель в тектонически расслоенной литосфере рифтовой зоны. Может быть, даже вернее говорить о рассредоточенном делителе (мощностью 5 км), рассекающем земную кору рифтовой зоны на две основные тектонические пластины, верхняя из которых имеет среднюю мощность 12 км (см. рис. 2).

Если это суждение верно, то можно высказать и другое предположение. На западном борту Байкальского рифта выполаживающиеся на глубине пластинчатые блоки зоны Обручевского сброса могут как бы входить в этот субгоризонтальный тектонический раздел (делитель) верхней чести земной коры. Представляется, что это наиболее оптимальный вариант соотношения

листрических сбросов с субгоризонтальным делителем, когда в условиях горизонтального поперечного растяжения литосферы последний насыщается тектонически дезинтегрированным материалом из зоны субвертикального глубинного разлома (см. рис. 2). Другие варианты соотношения листрических сбросов с коровым делителем — при этом необходимо учитывать, что перемещения по тыловым (нагорным) сместителям являются более поздними во времени — приводят к созданию весьма сложных, можно сказать, нелогичных'или тяжеловесных моделей. Практическое отсутствие листрических сбросов на восточном борту Байкальского рифта позволяет предполагать торцовое сочленение субгоризонтального делителя со сбросами, рассекающими верхнюю тектоническую пластину земной коры рифтовой зоны (см. рис. 2).

Общая характеристика распределения эпицентров землетрясений эпохи инструментальных наблюдений дана выше. Измерения глубин гипоцентров дают следующую картину [ Г ]. Максимумы общих распределений очагов землетрясений располагаются на глубинах порядка 10 км, т. е. непосредственно над кровлей делителя-волновода. Это обстоятельство позволяет рассматривать зону торцового сочленения делителя с верхнекоровыми сбросами как зону генерации и постоянного высвобождения сейсмической энергии.

По-видимому, два основных фактора определяют постоянство во времени сейсмического режима в земной коре восточной части Байкальского рифта и его горного обрамления. Это перемещение на юго-восток верхней литосферной пластины по кровле волновода-делителя и торцовый характер сочленения делителя со сбросами верхней тектонической пластины (см. рис. 2).

Ситуация на западном борту Байкальского рифта — современный относительный сейсмический покой и распространение следов молодых тектонических перемещений предположительно сейсмогенной природы — более сложна для объяснения. Возможны два решения. Во-первых, мы можем предполагать, что молодые деформации земной поверхности на уступе Обручевского сброса являются преимущественно результатами тектонического крипа по частным сместителям этого разлома. Если учесть, что тектоническая подрезка уступа Обручевского сброса подгорными системами эскарп-микрограбен представляет собой обычное явление, например, на Северном Байкале, то такое решение вполне правомерно. Однако необходимо учесть и то обстоятельство, что на уступе Обручевского сброса наблюдаются формы типа сбросо-обвалов, и гигантские


48

обрушения при их образовании логичнее объяснять проявлением сильных сейсмических ускорений.

Другое объяснение вышеуказанной ситуации: молодые дислокации земной поверхности в зоне Обручевского сброса представляют собой следы проявления сильных и катастрофических землетрясений прошлого. В этом случае мы должны предположить, что на западном борту Байкальского рифта происходит накопление сейсмической энергии и периодическое ее высвобождение посредством редких, но сильных землетрясений в каких-то особых, отличных от ситуации в восточной части рифта условиях. Сейчас мы может лишь, не вдаваясь в излишние рассуждения, поставить вопрос: какие же эти условия?

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (93—05—9500).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Голенецкий С. И. Проблема изучения сейсмичности Байкальского рифта /Геодинамика внутрикон-тинентальных горных областей. Новосибирск, 1990. С. 228—235.

2. Лимакин в. В. Обручевский сброс в Байкальской впадине /Вопросы геологии Азии. М., 1955. Т. 2. С. 448—478.

3. Недра Байкала (по сейсмическим данным) / Под ред. Н. Н. Пузырева. — Новосибирск: Наука, 1981.

4. Сейсмотектоники и сейсмичность рифтовой зоны Прибайкалья / Под ред. В. П. Солоненко. — М.:

Наука, 1968.

5. Солоненко В. П. Определение эпицентральных зон землетрясений по геологическим признакам /Изв. АН СССР. Сер. геол. 1962. № 11. С. 58—75.

6. Уфимцев Г. Ф. Морфотектоника Байкальской рифтовой зоны. — Новосибирск: Наука, 1992.

7. Флорснсов Н. А. Мезозойские и кайнозойские впадины Прибайкалья. — М.: Изд-во АН СССР, 1960.

8. Флорснсов Н. А. О неотектонике и сейсмичности Монголо-Байкальской горной области /Теология и геофизика. 1960. № 1. С. 74—90.

9. Флоренсов Н. 'А. К проблеме механизма горообразования во внутренней Азии /Геотектоника. 1965. № 4. С. 3—14.



10. Флоренсов Н. А., Галкин В. И. Живые сбросы на западном побережье Байкала /Изв. Вост. — Сиб. отд. Геогр. об-ва СССР. 1967. Т. 65. С. 73—83.

11. Hutchinson D. R., Golmshtok A. J., Zonenshain K. D., Moore T. C., Scholz C. A., Klitgord K. D. Depositional and tectonic framework of the rift basins of Lake Baikal from multichannel seismic data / Geology. 1992. Vol. 20. P. 589—592.


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница