Тектонофизическая характеристика зоны ангарского разлома



Скачать 328.81 Kb.
Дата04.05.2016
Размер328.81 Kb.

Семинский К. Ж., Гладков А. С., Лунина О. В. ТЕКТОНОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗОНЫ АНГАРСКОГО РАЗЛОМА (юг Сибирской платформы) // Геология и геофизика. - 2001. - Т. 42, № 8. - С. 1260—1270.
Геология и геофизика, 2001, т. 42, № 8, с. 1260—1270 УДК5511.243

ТЕКТОНИКА

ТЕКТОНОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗОНЫ АНГАРСКОГО РАЗЛОМА (юг Сибирской платформы)

К. Ж. Семинский, А. С. Гладков, О. В. Лунина

Институт земной коры СО РАН, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128, Россия

Разрывная структура зоны Ангарского разлома, протягивающегося по наиболее густонаселенным регионам Сибири из Байкальского рифта в глубь платформы, исследовалась на базе геолого-структурных данных. Сеть из 243 станций массового замера трещин и разломов послужила основой для составления схемы разломно-блоковой структуры окрестностей Иркутского водохранилища и собственно г. Иркутска. Тектонофизический анализ позволил установить, что дизъюнктив на поверхности выражен широкой зоной, в которой породы платформенного чехла разбиты на плитообразные блоки 3-, 4- и 5-угольной формы, ограниченные разрывными нарушениями. Формирование приповерхностной структуры происходило в течение трех главных этапов разнотипных движений в зоне Ангарского разлома, которые являлись отражением деструктивных процессов, происходивших в смежных с платформой сегментах Саяно-Байкальского подвижного пояса. Последний этап активизации дизъюнктива проявлен не только в виде интенсивных перемещений в границах рифта, но и смещениями по отдельным составляющим его зону разрывам на платформенной территории (район Иркутска), что является веским основанием для проведения работ по переоценке существующих нормативов на строительство зданий и сооружений в Приангарье.



Разломы, трещины, блоки, тектоническая активность, тектонофизический анализ, Байкальский рифт. Сибирская платформа.

TECTONOPHYSICS OF THE ANGARA FAULT ZONE

(southern Siberian Platform}

K. Zh. Seminsky, A. S. Gladkov, and 0. V. Lunina

The Angara fault zone that extends from the Baikal Rift into the Siberian Platform through the most densely populated regions of Siberia has been investigated using geological and structural data. A database including 243 sites of mass measurements of faults and joints has been compiled for the region of the Irkutsk reservoir and the city of Irkutsk. A tectonophysical analysis showed that the Angara fault is expressed on the surface as a broad zone in which the sedimentary cover is cut into triangular, quadrangular, and pentagonal plate-shaped fault blocks. The shallow crust structure in the region formed in three major stages of tectonic activity of various styles in response to deformation in the neighboring Sayan-Baikal mobile belt. During the latest stage of activity, intense motions occurred on the Angara fault within the rift as well as along its subsidiary fractures on the craton (region of Irkutsk). Therefore, the existing construction engineering standards call for reassessment.

Faults, joints, blocks, tectonic activity, tectonophysical analysis, Baikal Rift, Siberian Platform

ВВЕДЕНИЕ

Разломная зона, протягивающаяся по долине Ангары от ее истока в глубь Сибирской платформы (рис. 1 ,Л), в последнее время все больше и больше привлекает внимание исследователей в связи с появлением данных [1 ] о ее сейсмической активности, в том числе и в пределах платформенной территории. Зона находится в регионе интенсивного народно-хозяйственного освоения, где располагается серия крупных промышленных центров (Иркутск, Ангарск, Усолье-Сибирское и др.), а также южная часть Братского и все Иркутское водохранилище, что усиливает техногенную нагрузку на геологическую среду и может способствовать нежелательной активизации дизъюнктива в современную эпоху. Кроме чисто практических целей, изучение зоны Ангарского разлома имеет научное значение в связи с необходимостью исследования характера проявления активных тектонических нарушений на платформах, где они в последнее время выделяются многими специалистами [2, 3 ].

Прежде всего, следует отличать рассматриваемую разломную зону от хорошо изученного Ангарского надвига [4, 5], также располагающегося в пределах изучаемой площади, но не вдоль, а поперек долины Ангары в месте ее истока из оз. Байкал. Пространственные взаимоотношения тектонических нарушений показаны на рис. 1,А, Б, а кинематические будут рассмотрены в основной части статьи. Здесь лишь необходимо отметить, что Ангарский надвиг на всем своем протяжении

© К. Ж. Семинский, А. С. Гладков, О. В. Лунина, 2001

1260

Рис. 1. Разломно-блоковая структура зоны Ангарского разлома.



А положение зоны Ангарского разлома в геологической структуре юга Сибирской платформы по [9]. 1—5 — разновозрастные горные породы (1 — KZ, 2 — MZ, 3 — PZ, 4 — PR, 5 — AR); 6 — ось зоны Ангарского разлома; 7 — разломы, не выходящие (а) и выходящие (б) на поверхность; 8 — район исследований. Б схема разломно-блоковой структуры района исследований. 1 — станции массового замера разломов и трещин; 2 — схематическое положение пяти главных систем трещин (на круговой диаграмме), составляющих основу трещинной сети в пределах каждого из выделенных блоков; 3 — ось зоны Ангарского разлома; 4 — разрывы и их номера; 5 — разрывы северо-западного простирания; б — отдельные сместители Ангарского надвига; 7 — плотина Иркутской ГЭС; 8 — границы населенных пунктов; 9 — гидросеть. В роза-диаграмма простираний разрывов со схемы Б. I—VII — пояснения в тексте.

выражен классически (зоны дробления, тектонического рассланцевания и т. п. на контакте докембрия и юры с соответствующими парагенезисами разрывов 2-го порядка), что было подтверждено на большом фактическом материале в том числе и нашими последними работами [6 ]. В отличие от этого, зона описываемого в данной статье Ангарского разлома ввиду слабой обнаженности пород платформенного чехла практически не изучена в структурно-геологическом отношении, что восполняется в рамках проведенного исследования.

1261


С другой стороны, дизъюнктив соответствующим образом выделяется во многих природных полях, что позволяет считать его разломной зоной в широком понимании данного термина [7 ]. Так, в фундаменте Сибирской платформы ее существование (в числе других) обосновывается результатами изучения земной коры комплексом геофизических методов (аэромагнитных, гравиметрических, сейсморазведочных и сейсмологических) [8]. В поверхностном рельефе зона Ангарского разлома проявляется настолько отчетливо, что некоторые исследователи [9, 10] протягивают ее в виде достаточно широкой полосы сгущения отдельных сместителей до г. Свирска и далее, а другие [1 ] находят признаки ее присутствия в Байкальской и даже Гусиноозерской впадинах. В материалах геологической съемки масштаба 1 : 50 000 зона обозначена двумя непрерывными ломаными линиями по правому и левому берегам Иркутского водохранилища и Ангары,

История докайнозойских движений по зоне Ангарского разлома практически не изучена, тогда как характер кайнозойских перемещений, так или иначе рассматривался всеми исследователями дизъюнктива. В. В. Ламакин (анализ геоморфологических данных) считает их сбросовыми [II], К. Г. Леви с коллегами (анализ геоморфологических, сейсмологических и GPS-геодезических данных) — правосторонними взбросо-сдвиговыми [1, 10], а В. В. Ружич (анализ данных мониторинга современных движений по одному из частных сместителей у оз. Байкал) предполагает наличие, наряду с последними, и левосторонних сбрососдвиговых перемещений [12]. Современная активность разломной зоны в границах Байкальского рифта признается многими специалистами, причем есть мнения, что сейсмогенерирующие свойства дизъюнктива распространяются в глубь платформы до Иркутска [1 ] и даже до г. Усолье-Сибирское [13].

Причиной столь противоречивых оценок в значительной мере является то, что результаты изучения дизъюнктива до настоящего времени опирались главным образом на геоморфологические исследования зоны его влияния и анализ общей геодинамической ситуации в регионе. В связи с этим целью нашего исследования было установить характер приповерхностной разрывной структуры зоны влияния Ангарского разлома, динамические обстановки ее формирования, а также степень активности в современную эпоху тектогенеза на основе тектонофизического анализа геолого-структурных данных, полученных в окрестностях Иркутского водохранилища и собственно Иркутска (см. рис. 1, Б).

МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ КАРТЫ РАЗЛОМНО-БЛОКОВОЙ СТРУКТУРЫ ИЗУЧАЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ

Основой структурных построений стала созданная в результате проведения многолетних полевых работ сеть из 243 станций массового замера трещиноватости (см. рис. 1,Б), которая охватила большинство встречающихся на изучаемой территории разновидностей горных пород. Большая часть станций располагается в естественных коренных выходах по долинам рек и берегам Иркутского водохранилища. Кроме того, в пределах населенных пунктов для структурных наблюдений использовались обнажения, вскрытые при строительстве зданий и сооружений (котлованы), прокладке теплотрасс, кабелей и т. п. (канавы, траншеи), археологических раскопах (шурфы, канавы), а также некоторые материалы документации скважин, пробуренных в связи со строительством нового моста через Ангару в Иркутске. Параллельно проводились геоморфологические и гидрогеологические наблюдения, включая точечное опробование на содержание гелия.

Методика наблюдений, проводимых на каждой станции массового замера трещиноватости, описана нами ранее [14]. Общее количество измерений разрывных структур составило более 20000 штук, среди которых большая часть принадлежит трещинам и около 360 замеров — более крупным тектоническим нарушениям (зоны дробления, трещиноватости, тектонического рассланцевания, трещины со штрихами и т. п.). Кроме того, большое внимание уделялось документации мелких складок, псевдобудин, сланцеватости и других проявлений микротектоники, так как они составляют существенную часть деформаций докайнозойских пород изучаемого региона.

Таким образом, несмотря на слабую естественную обнаженность изучаемой территории для сбора геолого-структурных данных, в результате проведения полевых работ была получена максимально возможная информация о разрывах, которые в разное время могли проявиться в результате движений в зоне Ангарского разлома. Созданная при этом сеть станций позволила провести исследования разрывной тектоники региона в масштабе 1:100 000, опираясь главным образом на структурно-геологические данные.

Главной задачей обработки собранного материала стало выявление разрывной структуры зоны Ангарского разлома. Так как из всех структурных форм наиболее представительную информацию удалось собрать по трещиноватости, она и была использована в первую очередь для выявления участков (блоков) земной коры со сходной историей деформаций. С этой целью был разработан алгоритм сопоставления массовых замеров трещин с различных точек наблюдения. Как известно, одним из промежуточных шагов при построении диаграмм трещиноватости является создание

1262




Рис. 2. Парагенезис разрывов 2-го порядка в правосдвиговой зоне скалывания, формирующейся над разломом в фундаменте.

Y — сколы магистрального сместителя (сдвиги); R и R' сколы Риделя (сдвиги); п сколы сбросового типа; t сколы взбросового (надвигового) типа. В верхней части рисунка показано положение осей сжатия и растяжения вместе с вектором движения по разломной зоне.

матрицы значений плотности полюсов трещин путем осреднения данных с помощью заданного окна. Эти матрицы, характеризующие трещиноватость в точках наблюдения, использовались для сравнения трещинных сетей с помощью кластер-анализа. Все операции процесса автоматизированы: исходные матрицы получены с помощью программного комплекса „Структура" (разработан в лаборатории тектонофизики ИЗК СО РАН), а анализ проводился с использованием методов, предлагаемых стандартным пакетом программ „STATISTICA". Критерием для выделения наиболее значимых групп матриц на дендрограмме послужило подобие по пяти системам трещин, так как именно такое количество направлений разрывов обычно определяет структуру трещинной сети в пределах коренного выхода.

Площадное распределение диаграмм, попадающих в одну группу по результатам кластерного анализа, показало, что коренные выходы с аналогичной структурой трещинной сети сближены в пространстве и, таким образом, принадлежат к блокам со сходной историей развития. Характерно, что зачастую в их пределах оказались коренные выходы, сложенные как юрскими, так и четвертичными образованиями. Это, во-первых, подтвердило сделанное при визуальных наблюдениях заключение о проявлении (активном или пассивном) разрывной структуры юрских песчаников в вышележащих суглинках и глинах, и, во-вторых, позволило при интерпретации данных кластер-анализа во многих случаях использовать результаты массовых замеров трещин в четвертичных породах наравне с аналогичными наблюдениями в юрских и докембрийских образованиях.

Линейные границы участков со сходной структурой трещинных сетей интерпретировались как разломы, ограничивающие блоки, субстрат которых претерпел в целом аналогичное воздействие со стороны эндогенных и экзогенных процессов. Справедливость подобной операции была проверена в ходе целенаправленной обработки структурно-геологических и геоморфологических наблюдений, которые проводились как с помощью стандартных приемов выявления разломных сместителей, так и путем использования специальных тектонофизических методик [15—20]. Все они применялись на базе метода спецкартирования [14], который позволил после обработки массовых замеров „немых" трещин выделить для каждого коренного выхода трещинные парагенезисы (основу которых составляли тройки-системы трещин) и в конечном итоге получить необходимую информацию о „породивших" их разломах: местоположении и границах разломных зон, динамических обстановках формирования и особенностях внутренней организации. При этом, учитывая двухъярусное строение (фундамент—чехол) платформенного региона, в интерпретации полученных данных использовалась известная схема парагенезиса структур 2-го порядка (рис. 2), формирующихся в зоне скалывающих напряжений над сместителями 1-го порядка в фундаменте [19]. Эти работы позволили подтвердить разломную природу большинства границ, выделенных при анализе трещинных сетей, уточнить их элементы залегания и форму в плане.

В результате такого комплексного анализа была составлена схема разломно-блоковой структуры изучаемого региона (см.рис. 1,Б). Она не является кондиционной, так как требует заверки в коренных выходах положения ряда разломов и особенно мест их сочленения, что в условиях слабой обнаженности связано с проведением дорогостоящих горных работ. Однако схема уже в таком варианте позволяет установить главные особенности структурообразования в зоне Ангарского разлома. Следовательно, новый методический подход к построению карт разломно-блоковой структуры может быть рекомендован для применения в других регионах, в том числе для слабо обнаженных платформенных участков земной коры.



ПРОЯВЛЕНИЕ РАЗЛОМНЫХ СТРУКТУР В ДОКАЙНОЗОЙСКИХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ

В соответствии с современными представлениями [2, 3, 21, 22] краевые части платформ в значительной степени охватываются деструктивными процессами, происходящими в смежных подвижных поясах. Согласно нашим предыдущим исследованиям [23 ], главную роль в формировании разломной структуры изучаемого региона играли силы тангенциального сжатия, действовавшие сначала (поздний мезозой) со стороны Байкальской, а затем (мезокайнозой) со стороны Саянской ветвей подвижного пояса (см. рис. 1,А). В условиях вертикальной расслоенности осадочного чехла

1263

они привели к формированию плитообразных блоков, ограниченных по горизонтали сдвигами, а по вертикали послойными срывами или надвигами.



Эта структурная ситуация отражается и на общей схеме (см.рис. 1,5), где выделенный предыдущими исследователями (см. введение) Ангарский разлом не выражен в виде единого магистрального сместителя по крайней мере по берегам водохранилища и Ангары. Это зона развития разломов 2-го порядка двух типов: прямолинейных субвертикальных сегментов северо-западного простирания (№ 2, 14, 37, 38 и др.) и субгоризонтальных сместителей, которые обнажаются по левому берегу, имеют в плане изогнутую форму и генерализованное северо-западное простирание (№ 5, 11, 13, 20). Описанные ниже результаты тектонофизических исследований показывают, что первые сформировались в результате субмеридионального сжатия, а вторые — при сжатии в направлении ЮЗ—СВ.

Сместителям первого типа соответствует луч II на розе-диаграмме простираний разломов изучаемой площади (см. рис. 1,В). Наиболее отчетливо в классических структурно-геологических признаках они проявлены в истоке Ангары, где обнажаются докембрийские метаморфические толщи фундамента платформы. Так, самый протяженный сместитель данной ориентировки (см. рис. 1,5, № 38) представлен в ряде изученных точек наблюдения серией субпараллельных крутопадающих нарушений (зоны дробления и милонитизации мощностью в первые метры) с простиранием 320—330°. Отметим, что столь же отчетливо сместители описанного типа удалось задокументировать за пределами площади исследований (район г. Усолье-Сибирское) в карбонатных отложениях кембрийского яруса платформенного чехла [24 ], где небольшими ложбинами и распадками северозападного направления подчеркиваются зоны дробления мощностью до 2 м.

Эти структурные данные, подтверждая мнение предыдущих исследователей о позднепротерозойском возрасте заложения зоны Ангарского разлома [9], не позволяют определить особенности развития составляющих ее отдельных сместителей в домезозойское время. Более определенно можно судить о их роли в позднемезозойский период становления Ангарского надвига под действием субмеридионального сжатия. Описанные выше северо-западные нарушения в истоке Ангары образуют динамопары с частными надвиговыми сместителями (см. рис. 1,В, луч I) [4, 5, 15]. На диаграммах трещиноватости максимумы, соответствующие обоим разрывным направлениям, соизмеримы по интенсивности и размерам и составляют основу троек-систем трещин, анализ которых в рамках спецкартирования с использованием методов М. В. Гзовского [16] и П. Н. Николаева [17] подтверждает надвиговый характер движений по субширотным пологим системам трещин и пра-восдвиговый (иногда со значительной взбросовой компонентой) — по субвертикальным северо-западным.

Необходимо отметить наличие еще одной группы вертикальных сместителей северо-западного направления (см. рис. 1,Б, № 23, 40 и др.; см. рис.1,В, луч III), ориентировка которых отличается примерно на 10—15° от разрывов, охарактеризованных выше. Данные нарушения подчеркиваются на изучаемой территории изгибами долины Ангары и в коренных выходах часто выражаются зонами (мощностью примерно 1 м) интенсивного развития трещин с субгоризонтальными штрихами скольжения. В соответствии с полученными решениями о поле „породивших" их напряжений, такие разрывы отражают существование правосдвиговых R-сколов к правосдвиговым движениям по зоне сдвига 1-го порядка (см. рис. 2).

Система северо-восточных субвертикальных разломов (луч VI на рис. 1,В) является третьим направлением разрывов, которые могут в виде левых сдвигов активизироваться под действием субмеридионального сжатия, как это, например, описано ниже для Университетского разлома (№ 7 на рис. 1,Б). Кроме показанных на рис. 3,А разломов (№ 1, 7, 12, 35 и др.), в пределах рассматриваемого региона следует ожидать присутствия большого количества более мелких тектонических нарушений данного типа, подчеркиваемых в настоящее время долинами многих правых притоков Ангары.

Описанный парагенезис разрывов 2-го порядка свидетельствует, что изучаемый дизъюнктив при субмеридиональном сжатии проявился в породах докайнозойского возраста как правосдвиговая зона (согласно [25], это ранняя стадия развития разлома). Ее разрывная структура представлена разломами R- и R'-типов и в отдельных местах — разрывами северо-западной ориентировки (Y-тип). Ширина зоны их распространения из-за отсутствия обнажении горных пород за пределами изучаемого участка не может быть определена точно, но заведомо превосходит толщину осадочного чехла. Из известного по эксперименту [26 ] соотношения ширины зоны влияния разлома и глубины залегания инициирующего сместителя (≈1:1) следует, что в течение рассматриваемого этапа тектогенеза перемещения, даже на уровне фундамента, происходили в достаточно широкой зоне.

Изогнутые в плане пологие сместители северо-западного направления, в противоположность описанным субвертикальным разломам, отчетливо выражаются в коренных выходах как различные по мощности (0,05—2,5 м) зоны рассланцевания. По ним происходили срыв и скольжение частей литологического разреза во время следующего этапа тектогенеза, эпицентром которого была

1264




Рис. 3. Распределение плотности разрывов зоны Ангарского разлома.

1 — положение станций массового замера; 2 — ось зоны Ангарского разлома; 3 — разрывы; 4 — разрывы северо-западного простирания; 5 — изолинии плотности разрывов; 6 — участки максимальной нарушенности со значением плотности разрывов, большим 6; 7 — эпицентры землетрясений, происшедших в светлое (а) и темное (б) время суток по [29]; 8 — плотина Иркутской ГЭС; 9 — границы населенных пунктов; 10 — гидросеть.

Саянская ветвь подвижного пояса. Зона Ангарского разлома, как уже существующая в чехле структурная неоднородность, инициировала в соответствии с известными в структурной геологии представлениями [27 ] „выкручивание" и выход на поверхность наиболее крупных срывов. Парагенезис разрывов, обеспечивающих сокращение земной коры в направлении ЮЗ—СВ, дополняли субмеридиональные (№ 8, 19, 27) и субширотные (№ 4, 9, 26 и др.) близвертикальные сдвиги, образующие на розе-диаграмме лучи IV и VII, а также обычно характерные для зон сжатия земной коры [21] поперечные сдвиги, которым соответствует луч V (см. рис. 1,-В). Аналогичные функции по трансформации перемещений между смежными надвиговыми сместителями могли выполнять и сформировавшиеся на предыдущем этапе тектогенеза разломы близкой пространственной ориентировки, образующие на диаграмме луч VI (см. рис. 1,5).

В итоге этих двух этапов тектогенеза осадочный субстрат в зоне Ангарского разлома был разбит на блоки различно ориентированными разрывами. Карта их плотности (рис. 3) имеет свойственный

1265

разломным зонам вид [14, 25] и свидетельствует о неравномерном распределении параметра, характеризующемся наличием максимумов, которые располагаются по простиранию дизъюнктива примерно на одинаковых расстояниях друг от друга. Несмотря на то, что распределение отражает „интегральную" плотность разрывных структур, эта особенность расположения максимумов, по-видимому, является следствием пространственной неравномерности разрушения в целом, установленной ранее для разломных зон, образующихся в „идеальных" условиях эксперимента [25 ].



Итак, анализ структуры докайнозойских образований изучаемого региона позволил подтвердить существование зоны Ангарского разлома и установить, что, несмотря на формирование отдельных крупных сместителей в домезозойский этап развития, характер проявления ее разрывной структуры у поверхности практически целиком определяется двумя описанными выше этапами постюрского тектогенеза. После их завершения осадочный чехол в достаточно широкой зоне оказался неравномерно нарушен разрывами, принадлежащими к структурным парагенезисам правого сдвига и сжатия. Вместо магистрального сместителя, который мог бы сформироваться при более продолжительном тектоническом воздействии в районе левого берега водохранилища, здесь образовались его отдельные сегменты, имеющие в зависимости от ориентировки внешнего давления характер правых сдвигов или надвигов.

ПРОЯВЛЕНИЕ РАЗЛОМНЫХ СТРУКТУР В КАЙНОЗОЙСКИХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ

Отчетливая выраженность многих из показанных на рис. 1,Б разрывных структур уступами в рельефе, наличие сравнительно большого (для платформенной территории) числа трещин со штрихами скольжения, не увязывающихся с планом деформаций в мезозойских отложениях (например, субвертикальные штрихи на крутых плоскостях северо-западного простирания), а также нередкое совпадение трещинных сетей в контактирующих породах мезозоя и кайнозоя указывают на возможность активизации движений в зоне Ангарского разлома в кайнозойское время. В границах Байкальского рифта это не удивительно, но для разломов, например, окрестностей Иркутска наличие такой активности в структурно-геологических признаках, судя по цитированным публикациям, достоверно не установлено. В связи с этим в четвертичных суглинках, глинах и галечниках Иркутска было организовано около 30 станций массового замера трещин с целью установления их морфологии, системности и особенностей происхождения.

Результаты обработки „немых" трещин свидетельствуют, во-первых, об их отчетливой принадлежности к преобладающим по распространенности извилистым отрывам или прямолинейным сколам, а, во-вторых, о наличии в каждом обнажении множества разрывных систем (в среднем 7—9), среди которых часто встречаются и наклонные. Эти наблюдения являются косвенными признаками образования трещинных сетей под действием направленной нагрузки, вызванной кайнозойскими движениями в зоне Ангарского разлома.

Справедливость данного предположения подтвердили результаты углубленного анализа трещинных сетей на тех станциях массового замера, где в четвертичных отложениях задокументированы мелкие складки и разрывы со смещениями. Так, при изучении суглинков и галечников верхнеплей-стоцен-голоценового возраста в археологических шурфах (см. рис. 1 ,Б, район сочленения разломов № 7 и 40), кроме продуктов инженерно-геологических процессов, установлены сбросовые смещения (до б см) отдельных слоев по крупным сколам (рис. 4), а также довольно протяженные складки (длиной до 10 м). Как показал тектонофизический анализ, выявленные на довольно большой



Рис. 4. Фотографии сколовых разрывов, смещающих темные маркирующие слои в верхнеплейстоценовых суглинках Иркутска.

1266

площади (0,25 км2) структурные формы, скорее всего, сформировались в четвертичном чехле над сочленяющимися в этом месте сместителями Глазковского и Университетского разломов (см. рис. 1 ,Б, соответственно № 40 и 7), подвижки по которым активизировались в постплейстоценовое время в сдвиговом поле напряжений 1-го порядка с субмеридиональной осью растяжения и субширотной осью сжатия. При этом сбросы с аз. прост. 280—305° и субмеридиональная складка обусловлены левосдвиговыми смещениями в зоне Глазковского разлома (аз. пад. 255° ∠80°), а сбросы с аз. прост. 320—350° — правосдвиговыми перемещениями по R-сколам (аз. пад. 175° ∠90°) в зоне Университетского разлома (в соответствии с полями напряжений 2-го порядка по типу рис. 2).



Установленный характер кайнозойской динамической обстановки подтвердился в пределах рассматриваемого участка и для противоположного берега Ангары, где обнажаются юрские песчаники с прослоями углей, перекрытые слабосцементированными галечниками и серыми плотными суглинками четвертичного возраста. Как видно из рис. 5,Л, Б, основные системы трещин в докайнозойских и кайнозойских породах практически совпадают, что свидетельствует об их деформации в сходных динамических обстановках. При этом степень трещиноватости четвертичных отложений значительно ниже, чем юрских, но все же является сравнительно высокой по отношению к коренным выходам аналогичных пород в окрестностях Иркутска. Кроме того, среди извилистых трещин в суглинке встречаются и сколы, а среди трещин в галечниках помимо разрывов, огибающих гальку, зафиксированы секущие и даже смещающие(!) ее на небольшие расстояния: аз. пад. 215° ∠50° — 3 мм (сброс); аз. пад. 200° ∠45° — 1 мм (сброс); аз. пад. 115° ∠20° — 1 мм (взброс); аз. пад. 70° ∠40° — 2 мм (левый сбрососдвиг); аз. пад. 65° ∠30° — 3 мм (левый взбрососдвиг).

Факт существования смещенных галек в рыхлых отложениях требует проведения более детального изучения, поскольку не является однозначным свидетельством высокоскоростных движений, а может объясняться также перемещением частей уже трещиноватой гальки при более молодых





Рис. 5. Результаты тектонофизической обработки геолого-структурных данных по одной из станций массового замера трещиноватости, располагающейся вблизи сместителя Университетского разлома в Иркутске.



А, Б диаграммы трещиноватости в юрских (Л) и четвертичных (Б) породах (по 100 замеров; уровни изолиний 0,5—1,5...4,5 %).

В диаграмма систем разрывов 2-го порядка, образующихся в четвертичных породах в одном поле напряжений с показанной двусторонними стрелками ориентировкой осей сжатия и растяжения (обозначения см. на рис. 2;

номера соответствуют главной и сопряженной (в скобках) с ней системам трещин).

1267


деформациях горной породы. Несмотря на разнотипность зафиксированных перемещений, они могли произойти в одном поле напряжений вместе со смещениями по главным системам субвертикальных трещин (см. рис. 5,Б), характер которых определялся с использованием ряда тектонофизических методик [14—17, 20]. Выявленные таким образом разрывы составляют структурный парагенезис, возникающий в четвертичном чехле при правосдвиговых перемещениях по находящемуся в фундаменте Университетскому разлому, элементы залегания которого на правом берегу определяются как аз. пад. 170° ∠80° (см. рис. 5,В).

Кроме этого, наличие разлома подтверждается простиранием субширотного распадка, левый борт которого, как бы подчеркивая правосдвиговый тип смещения по разрыву, выдается в долину Ангары по отношению к правому, а также самым высоким для изучаемой площади содержанием гелия в приуроченном к распадку крупном роднике (водно-гелиевая съемка проводилась доцентом кафедры гидрогеологии ИрГТУ, к.г.-м.н. М. А.Тугариной). Университетский разлом в четвертичное время являлся правым сдвигом, тогда как разрывы сопряженного „ангарского" направления, по-видимому, характеризовались левосдвиговыми движениями. Эти разрывные системы, судя по диаграмме трещиноватости в песчаниках (см. рис. 5,А), унаследованы от предыдущих этапов тектогенеза, когда по ним происходили противоположные по типу перемещения, что подтверждается результатами анализа трещинных сетей в располагающихся рядом коренных выходах.

На описываемом участке в пойме Ангары (о. Конный) при бурении скважин в створе строящегося здесь моста устанавливается существование еще одного разрыва. Находящиеся рядом друг с другом скважины характеризуются самоизливом подземных вод, а составленные при их документации стратиграфические разрезы свидетельствуют о смещении юрских пластов в вертикальном направлении на первые метры, а вышележащих предположительно голоценовых галечников — на первые десятки сантиметров.

Таким образом, разрывная структура четвертичных отложений, располагающихся в осевой части зоны Ангарского разлома, в своей основе имеет тектоническое происхождение и связана с кайнозойскими подвижками по сформированным ранее субвертикальным разрывам. Залегающие вблизи их сместителей породы четвертичного возраста в результате этого были нарушены системами трещин, пространственные взаимоотношения которых позволяют идентифицировать парагенезис структур 2-го порядка, формирующийся обычно у разломных сместителей в результате действия скалывающих напряжений.

Применение аналогичного подхода к анализу трещинных сетей на всех станциях массового замера в совокупности с геоморфологическими (в том числе выраженность разломов уступами в рельефе) и гидрогеологическими (в том числе наличие высокого содержания гелия в родниках) признаками позволило подтвердить существование выявленных ранее для данной территории (см. рис. 1,Б) разрывных структур. Полученные материалы детализируют их пространственное положение и морфологию, а главное, свидетельствуют, что подвижки в зоне Ангарского разлома по крайней мере в окрестностях Иркутска, в постплейстоценовое время имели левосдвиговый характер. При этом составляющие ее внутреннюю структуру северо-западные и северо-восточные (а также близкие к ним по простиранию) тектонические нарушения активизировались соответственно как левые и правые сдвиги, часто с небольшой сбросовой компонентой.

Кайнозойская активизация разрывной структуры зоны Ангарского разлома, установленная на основе тектонофизического анализа четвертичных трещинных сетей, обусловлена рифтообразованием в Байкальской ветви граничащего с платформой подвижного пояса. Причины кардинального отличия нашей оценки знака сдвиговых смещений по наиболее крупным северо-западным разрывам от оценки, полученной для современного этапа предыдущими исследователями [1, 10], могут быть различны. Возможно, в трещиноватости четвертичных пород Иркутска зафиксировался один из кайнозойских периодов активизации разломной зоны, которым могли быть свойственны разные знаки подвижек в связи с временными флуктуациями в ориентировке осей регионального поля напряжений, особенно характерными для участка существенного изменения простирания рифтовых структур. Зафиксированные подвижки могут отражать и структурное состояние, свойственное в настоящее время удаленным от рифта пограничным территориям, где ориентировка, в частности, оси растяжения имеет не северо-западное, а субмеридиональное положение (как это, например, устанавливается по механизмам очагов землетрясений для региона Тункинских Гольцов [28 ]).

Рассматривая кайнозойскую активность зоны Ангарского разлома, необходимо кратко охарактеризовать распределение землетрясений на изучаемой территории (см. рис. 3). С. И. Голенецкий [29 ] считал, что большинство сейсмических событий, происшедших в светлое время суток, связано с проведением промышленных взрывов. Оставшаяся часть землетрясений обусловлена проявлением в краевой части платформы слабой тектонической активности, производной интенсивного процесса деструкции в Байкальском рифте. Эпицентры таких землетрясений (вместе с эпицентрами, располагающимися в водохранилище) имеют место в зоне Ангарского разлома в основном на расстоянии не далее 50 км от истока Ангары и, судя по рис. 3, приурочены к участкам максимальной плотности

1268


разрывов. При этом в происхождении землетрясений района залива Курма существенную роль могли играть нагрузки, обусловленные влиянием водохранилища, которое здесь начинает проявляться в полной мере. Все это свидетельствует о тенденции к снижению современной активности движений в зоне Ангарского разлома по мере ее выхода из границ Байкальского рифта в глубь платформы.

Таким образом, позднекайнозойский этап активизации разрывной структуры зоны Ангарского разлома характеризуется разнотипными подвижками по северо-западным сместителям, связанными со спецификой развития Байкальского рифта. В начальную фазу рифтогенеза на фоне преобладания восходящих тектонических движений при сводообразовании в зоне Ангарского разлома, по-видимому, проявлялись сбросовые подвижки, отражением которых стали субвертикальные штрихи скольжения на плоскостях трещин северо-западной ориентировки, а также аналогично простирающиеся крутые уступы в рельефе. По мере того, как восходящие движения в области рифтообразования стали уступать место горизонтальным, перемещения по субвертикальным разрывам зоны Ангарского разлома становились сдвиговыми. Сместители (разрывы 1-го порядка) не проявляются прямо в четвертичных породах, но практически все рядом располагающиеся разрывные и складчатые деформации укладываются в парагенезис структур 2-го порядка, который всегда имеет место в осадочном чехле над разломами. В соответствии с парагенетическим анализом подвижки по северо-восточным разломам в постплейстоценовое время носили правосдвиговый, а по северо-западным сместителям зоны Ангарского разлома — левосдвиговый характер с небольшой сбросовой компонентой, что вместе с действием эрозионных процессов способствовало формированию грабено-образной формы долины Ангары, Движения происходили в сдвиговом поле напряжений с субмеридиональной осью растяжения и субширотной осью сжатия, которое, судя по структурно-геологическим признакам, определяло характер активизации движений в зоне Ангарского разлома на современном этапе тектогенеза, по крайней мере, для региона Иркутска.



ВЫВОДЫ

Зона Ангарского разлома, как и другие разломы аналогичного типа [8, 9], существует в фундаменте Сибирской платформы с протерозоя и затем не раз активизировалась в связи с процессами структурообразования в Саяно-Байкальском подвижном поясе. Тектонофизический анализ геолого-структурных признаков проявления этих движений в горных породах окрестностей Иркутского водохранилища и собственно Иркутска позволяют сделать следующие основные выводы.

1. Современная разрывная структура зоны Ангарского разлома стала итогом, как минимум, трех главных этапов тектогенеза, в результате которых осадочные породы в ее пределах деформировались с разной интенсивностью в условиях правого сдвига (позднемезозойский этап), сжатия (мезокайнозойский этап), растяжения и левого сдвига (позднекайнозойский этап).

2. Каждый из этапов выразился в формировании (и (или) активизации) в зоне Ангарского разлома определенного парагенезиса разрывов 2-го порядка, включающего различно ориентированные субвертикальные (сдвиги и реже сбросы) и субгоризонтальные (надвиги и послойные срывы) тектонические нарушения, но ни один из этапов не завершился образованием на поверхности единого магистрального сместителя 1-го порядка.

3. В настоящее время зона Ангарского разлома характеризуется достаточно сложным для платформенных дизъюнктивов внутренним строением и состоит из плитообразных 3-, 4- и 5-угольных в плане блоков, которые в связи с рифтообразованием испытывают сдвиговые перемещения по разрывам, интенсивные на юго-востоке (в пределах Байкальского рифта) и более слабые — на северо-западе (район Иркутска).

Зона Ангарского разлома может являться тектонотипом для дизъюнктивов краевых частей платформ, испытывающих неоднократную активизацию в связи с интенсивными тектоническими процессами в смежных подвижных поясах. Поэтому некоторые из установленных закономерностей имеют обобщающий характер и могут быть использованы для исследования внутреннего строения других разломов подобного типа. Практическая значимость исследования определяется тем, что полученные материалы могут служить основой будущих работ по переоценке (с целью увеличения) существующего в СНиП [30] исходного сейсмического балла для строительства в Иркутске, необходимость которой в связи с представленной выше характеристикой отдельных сместителей зоны Ангарского разлома становиться очевидной.

Авторы благодарны зав. лабораторией тектонофизики ИЗК СО РАН, профессору С. И. Шерману за советы и помощь в проведении исследований, а также к.г.-м.н. А. В. Черемных за участие в сборе полевого фактического материала. Исследования осуществлялись при финансовой поддержке РФФИ (грант № 00-15-98574).

ЛИТЕРАТУРА

1. Levi К. G., Miroshnichenko A. I., San'kov V. A. et al. Active faults of the Baikal depression // Bull. Centre Rech. Elf Explor. Prod., 1997, v. 21, № 2, p. 399—434.

1269

2. Общие вопросы тектоники. Тектоника России. Материалы XXXIII Тектонического совещания. М., ГЕОС, 2000. 648 с.

3. Тектоника неогея: общие и региональные аспекты. Материалы XXXIV Тектонического совещания. М., ГЕОС, 2001, т. 1, 400 с., т. 2, 358 с.

4. Данилович В. Н. Тектоника юго-восточной окраины Прибайкальской юры. Иркутск, Ирк. обл. изд-во, 1941, 81 с.

5. Данилович В. Н. О локальных покровных структурах на юге Восточной Сибири // Проблемы тектоники. М., Госгеолтехтопиздат, 1961, с. 174—189.

6. Гладков А. С., Черемных А. В., Лунина О. В. Деформации юрских отложений южной окраины Иркутского амфитеатра // Геология и геофизика, 2000, т. 41, № 2, с. 220—226.

7. Разломообразование в литосфере / С. И. Шерман, К. Ж. Семинский, С. А. Борняков и др. Новосибирск, Наука, 1991 (Зоны сдвига), 262 с.; 1992 (Зоны растяжения), 240 с.; 1994 (Зоны сжатия), 264 с.

8. Савинский К. А., Мордовская Т. В. Основные разломы фундамента Сибирской платформы // Глубинные разломы юга Восточной Сибири и их металлогеническое значение. М., Наука, 1971, с. 103—109.

9. Карта разломов юга Восточной Сибири. Масштаб 1 : 1 500 000 / Ред. П. М. Хренов. 1988.

10. San'kov V. A., Miroshnichenko A. I., Levi K. G. et al. Cenozoic stress field evolution in the Baikal Rift zone // Bull. Centre Rech. Elf Explor. Prod., 1997, v. 21, № 2, p. 435—455.

11. Ламакин В. В. Неотектоника Байкальской впадины. М., Наука, 1968, 247 с.

12. Ружич В. В. Сейсмотектоническая деструкция в земной коре Байкальской рифтовой зоны. Новосибирск, Изд-во СО РАН, 1997, 63 с.

13. Рященко Т. Г., Макаров С. А. Палеогеографическая реконструкция возраста сейсмогенных деформаций // География и природные ресурсы, 1996, № 1, с. 102—107.

14. Семинский К. Ж. Принципы и этапы спецкартирования разломно-блоковой структуры на основе изучения трещиноватости // Геология и геофизика, 1994, т. 35, № 9, с. 112—130.

15. Данилович В. Н. Метод поясов в исследовании трещиноватости, связанной с разрывными смещениями. Иркутск, ИПИ, 1961, 47 с.

16. Гзовский М. В. Основы тектонофизики. М., Наука, 1975, 536 с.

17. Николаев П. Н. Методика статистического анализа трещин и реконструкция полей тектонических напряжений // Изв. вузов. Геология и разведка, 1977, № 12, с. 103—116.

18. Парфенов В. Д., Парфенова С. И. К вопросу о реконструкции осей палеотектонических напряжений в горных породах // Докл. АН СССР, 1980, т. 251, № 4, с. 238—241.

19. Hancock P. L. Brittle microtectonics: Principles and practice // J. Struct. GeoL, 1985, v. 7, p. 437—457.

20. Гладков А. С., Семинский К. Ж. Нетрадиционный анализ поясов трещиноватости при картировании субгоризонтальных разломных структур (на примере окрестностей Иркутска) // Геология и геофизика, 1999, т. 40, № 2, с. 213—220.

21. Structural geology of fold and thrust belts / Ed. S. Mitra, G. W. Fisher. The Johns Hopkins Press Ltd., London, 1992, 254 p.

22. Архипов Ю. В., Высоцкий К. А., Калинин А. Т. О деформациях платформенного чехла Волго-Уральской области // Геотектоника, 1996, № 5, с. 55—65.

23. Семинский К. Ж., Гладков А. С. Особенности деформаций земной коры на периферии Байкальской зоны деструкции // Геология и геофизика, 1997, т. 38, № 9, с. 1512—1519.

24. Гладков А. С. Разрывные нарушения и разломно-блоковое строение осадочного чехла южной окраины Сибирской платформы // Тектоника неогея: общие и региональные аспекты. Т. 1. М., ГЕОС, 2001, с. 145—147.

25. Семинский К. Ж. Общие закономерности динамики структурообразования в крупных сдвиговых зонах // Геология и геофизика, 1990, № 4, с. 14—23.

26. Шерман С. И., Борняков С. А., Буддо В. Ю. Области динамического влияния разломов (результаты моделирования). Новосибирск, Наука, 1983, 112 с.

27. Спенсер Э. У. Введение в структурную геологию (Пер. с англ.) Л., Недра, 1981, 367 с.

28. Современная динамика литосферы континентов. Подвижные пояса / Под ред. Н. А. Логачева, В. С. Хромовских. М., Недра, 1995, 560 с.

29. Голенецкий С. И. О сейсмичности района Иркутского водохранилища // Проблемы оценки и прогноза устойчивости геологической среды г. Иркутска. Иркутск, Изд-во ИрГТУ, 1997, с. 47—50.



30. СНиП II-7-81. Строительство в сейсмических районах // Госстрой СССР. М., Стройиздат, 1982, 48 с.

Рекомендована к печати 19 декабря 2000 г. Поступила в редакцию

Н. А. Берзиным 14 июня 2000 г.

1270


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

    Главная страница