Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Глава 6. Тектонодинамическая модель
По мнению этих исследователей, растяжение земной коры, спродуцированное протекающими в Байкальской рифтовой зоне процессами, захватывает не только область самой рифтовой зоны, а внедряется и прослеживается далеко на восток в пределы Алданского щита в виде системы "эмбриональных" и "зарождающихся " впадин. Следы такого растяжения прослеживаются от левобережья р. Олёкмы (общепризнанные границы дистального окончания Байкальской рифтовой зоны, устанавливаемые здесь по комплексу геолого-геофизических данных) вплоть до верховьев р. Алдан, где в предшествующие годы иркутскими сейсмогеологами отмечался ряд небольших по размеру впадин (при ширине 2-3 км и длине 10-30 км). К ним отнесены Ханийская, Иманграканская, Кудулинская, Верхнеалданская и др. впадины. Характерной чертой этих, морфологически отчетливо выраженных в рельефе впадин, является отсутствие в них кайнозойских осадков, что собственно подтверждает молодость их образования (сколько-нибудь мощные толщи кайнозойских осадков просто не успели еще образоваться). Сейсмотектонический потенциал данных структур оценивается весьма высоко, и сопоставим с активностью впадин Байкальской рифтовой системы [Николаев и др., 1978].
Вслед за этой точкой зрения в научной литературе появились работы, в которых указывалось, что вся территория Южной Якутии затронута процессами рифтогенеза, а сами "рифтоподобные" впадины протягиваются через весь Алданский щит еще дальше, вплоть до Удской губы Охотского моря [Кусков, Васютина, 1979; Васютина, Кусков, 1981]. Используя материалы дешифрирования космоснимков на территорию Южной Якутии, эти авторы выделили рифтогенные впадины (грабен-долины), прослеженные ими вплоть до Токинского Становика на востоке Алданского щита, причем в ряде случаев вновь образуемые рифтогенные структуры были наложены на мезозойские впадины и наследовали структурный план мезозойской активизации [Васютина, Кусков, 1979].
Существуют также более экзотические публикации, в которых через территорию Южной Якутии прослеживается связь байкальских рифтов с мировой рифтовой системой и выделяется единая Верхояно-Бирманская рифтовая система - зона Вебирс. Следует отметить, что В.П. Солоненко с коллегами [Сейсмотектоника..., 1982] подвергли резкой критике эти построения за недоказательность и некорректное использование фактических материалов. Вместе с тем, данные о напряженно-деформированном состоянии земной коры, полученные по решениям фокальных механизмов очагов сильных землетрясений, показывают, что для Южной Якутии характерны процессы сжатия в отличие от условий растяжения, фиксируемого в пределах Байкальской рифтовой зоны [Геодинамика…, 1985; Козьмин, 1988; Имаев и др., 2000; Имаева и др., 2007; 2008; Мельникова, 2008].
В качестве восточного ограничения рифтовой зоны многими исследователями сейчас принимается Амуро-Олёкминский линеамент северо-западного простирания [Уфимцев, 1976], который служит препятствием для развития рифтовых процессов далее на восток. Байкальская рифтовая зона на всем своем протяжении, вплоть до бассейна р. Олёкма, как известно, характеризуется аномальным состоянием верхней мантии с низкими скоростями продольных сейсмических волн (7.6-7.8 км/сек) [Недра…, 1981]. По гравиметрическим и данным глубинных сейсмических зондирований к востоку от бассейна р. Олёкма для верхней мантии свойственны обычные для Сибирской платформы скорости продольных волн около 8.0-8.2 км/сек [Зорин, 1971; Недра.., 1981]. Мощность земной коры здесь значительно больше (до 55-60 км), чем в пределах Байкальской рифтовой зоны (38-42 км) [Суворов, Корнилова, 1986]. Устанавливаемое утолщение земной коры происходит примерно параллельно простиранию Олёкмо-Становой сейсмической зоны и может быть связано со сжатием и общим скучиванием материала коры в данном районе.
Совсем другой подход в своих работах допускает Л.П. Зоненшайн с соавторами [Зоненшайн, Савостин, 1979; Зоненшайн, Кузьмин, Натапов, 1990], которые исходя из имеющихся в их распоряжении геолого-геофизических данных связывают преобладание условий сжатия земной коры в пределах Южной Якутии с тем, что она располагается к востоку от полюса вращения крупных Евразиатской и Амурской литосферных плит. К западу от полюса вращения, находящегося на левобережье р. Олёкма, плиты расходятся, в силу чего здесь возникла Байкальская рифтовая зона, а к востоку они (эти плиты) движутся навстречу друг другу. В качестве причин возникновения Байкальской рифтовой зоны вышеуказанные авторы склонны считать процессы растекания линзы аномальной мантии, приуроченной к подошве земной коры, в силу чего в земной коре возникают горизонтальные напряжения растяжения, которые реализуются в поверхностных условиях в виде сбросов и способствуют формированию грабенов Байкальской рифтовой зоны [Зорин и др.,1990].
П. Молнар и П. Таппонье для объяснения природы образования Байкальской рифтовой зоны применили впервые модель горизонтального перемещения массы мелких блоков (микроплит), появившихся в результате вдавливания в пределы Евразиатской плиты Индийского субконтинента, выступающего в роли клина - "индентора" [Molnar, Tapponier, 1975]. При возникшем горизонтальном северо-восточном сжатии структуры Байкала являются аналогами трещин растяжения, ориентированных вдоль простирания структур.
С.И. Шерман и К.Г. Леви [1978] в свою очередь полагают, что полюс вращения Евразийской плиты, с которым связано образование Байкальской рифтовой зоны, располагается на крайнем севере Сибири в районе Путоранского свода. При такой интерпретации в Южной Якутии следует ожидать развития левосторонних сдвигов, аналогов трансформных разломов, смещающих фланги рифтовых впадин. В публикациях по сейсмотектонике и динамике формирования сейсмогенных структур Южной Якутии большинство авторов склонно объяснять высокую активность этой территории с позиций тектоники плит, их мнения расходятся лишь в определении возможного парагенезиса активных разломов. Так, по модели Л.П. Зоненшайна и Л.А. Савостина [1979] среди разрывных нарушений Олёкмо-Становой сейсмической зоны можно ожидать возникновения согласных с ее простиранием взбросов и надвигов. Такая же динамическая обстановка вытекает из работ Л. Жоливье с соавторами [Jolivet et al., 1990].
В действительности же, как это показано в данной работе, наряду с субширотными взбросами и надвигами, здесь широко распространены синхронные с ними крупные продольные и диагональные сдвиги субширотной, северо-восточной и северо-западной ориентировки. Согласно С.И. Шерману и К.Г. Леви [1978] в пределах рассматриваемой территории субширотные разломы идентифицируются с трансформными сдвигами с левосторонним типом смещения. Близкую кинематическую обстановку для этих районов предлагают в своей работе Ж. Кимура и К. Тамаки [Kimura, Tamaki, 1990], которые для объяснения современной геодинамики впадины оз. Байкал используют модель развития структуры растяжения, заложенной между двумя крупными левыми сдвигами (один из которых совпадает с простиранием Станового краевого шва). Эта модель близка к пониманию происхождения оз. Байкал как впадины "pull-apart" [Рундквист и др., 2001; Гатинский и др., 2003].
Л.М. Парфенов с соавторами [Парфенов и др., 1986] предположили, что сейсмоактивными в пределах Южной Якутии являются правосторонние сдвиги субширотного простирания, а также субпараллельные им взбросы и надвиги, ограничивающие неотектонические поднятия. Олёкмо-Становая сейсмическая зона, по его построениям, располагается на восточном продолжении Байкальского рифта, но не связана с ним. Байкальская рифтовая зона является автономной, ее формирование может быть связано с внедрением мантийного диапира.
В геодинамической схеме, предложенной В.В. Николаевым для исследуемой территории, подчеркивается преобладание горизонтальных (раздвиговых и сдвиговых) подвижек, выделяется несколько крупных блоков, испытывающих разнонаправленные движения. Наиболее интенсивные левосторонние движения устанавливаются при этом в зоне Монголо-Охотского линеамента, что вызвано смещением Монголо-Аргунско-Буреинского геоблока к востоку, в сторону Охотского моря. В этот процесс вовлекается и Забайкалье, которое смещается в восток-юго-восточном направлении, определяя основной рисунок, ориентировку и динамику развития Байкальской рифтовой зоны [Николаев, 1988].
Одной из последних обобщающих работ, в которой была предпринята попытка рассмотреть всю совокупность сейсмогенерирующих структур зоны взаимодействия восточного фланга БРЗ и Олёкмо-Станового сейсмического пояса, является публикация московских сейсмогеологов из Института Физики Земли РАН [Овсюченко и др., 2010]. В этой публикации показано, что согласно полученным результатам, из двух альтернативных геодинамических моделей, более соответствующей собранным новым фактическим данным является модель, базирующаяся на представлении о независимом подставлении по простиранию структур одной подвижной системы структурами другой. При этом между ними наблюдается достаточно резкая граница, проходящая по Олёкминской системе трансформных разломов близмеридионального простирания.
Авторы монографии имели возможность убедиться, что структурные черты БРЗ не прослеживаются в Олёкмо-Становой орогенной системе. Морфокинематика активных разломов при этом меняется кардинально. Основное восток-северо-восточное простирание разрывных нарушений, свойственное БРЗ, сменяется близширотным в Олёкмо-Становой системе. Левосторонние сбросо-сдвиги, образующие рифтовую зону, замещаются к востоку левосторонними и правосторонними взбросо-сдвигами. Локальные молодые впадины в БРЗ имеют грабеновое строение, а в Олёкмо-Становой системе – рамповое или полурамповое. Межвпадинные перемычки и поднятия в БРЗ подставляют друг друга по простиранию кулисообразно, а в Олёкмо-Становой системе – образуют протяженные линейные цепочки. Кроме всего сказанного, в Олёкмо-Становой орогенной системе заметно снижается сейсмический потенциал (максимальная магнитуда ожидаемых землетрясений).
Принципиально различаются также типичные фокальные механизмы очагов сильнейших сейсмических событий. Сама Олёкминская зона разломов характеризуется в основном правосторонними взбросо-сдвиговыми смещениями по отдельным нарушениям. При этом обычно опущено западное крыло разломов. В результате проведенных палеосейсмогеологических исследований удалось доказать, что в течение голоцена в переходной зоне между БРЗ и Олёкмо-Становой орогенной системой неоднократно происходили катастрофические землетрясения. Период повторяемости этих сейсмических событий составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч лет.
Таким образом, даже краткое рассмотрение представлений о современной геодинамике этой территории показывает, что пока не существует единой общепринятой модели развития здесь сейсмотектонического процесса. Комплексный анализ имеющихся в настоящее время в нашем распоряжении геологических, неотектонических, геофизических, геодезических и сейсмологических данных не позволяет согласиться ни с одним из ранее высказанных представлений о природе Олёкмо-Становой сейсмической зоны.
Сейсмогеодинамика. Протяженная (свыше 3 тыс. км) зона деструкции земной коры между Байкалом и Охотским морем, маркируемая проявлениями сейсмичности за более чем 100-летний период наблюдений на юге Сибири и Дальнем Востоке, несомненно, обусловлена современным транспрессионным (сжатие со скольжением) сближением Амурской и Евразийской плит в восток-северо-восточном направлении. Источником такого взаимодействия может являться столкновение Индийского субконтинента с окраинными структурами Евразии, под влиянием которого произошла коллизия и формирование отдельных микроплит и блоков различного размера на территории Китая и Монголии [Tapponier, Molnar 1979; Plate tectonic map…, 1984], в том числе в пределах Забайкалья и Приамурья. Это убедительно фиксируется эпицентрами землетрясений, приуроченных к границам блоков.
Составные террейны Забайкалья и Алдано-Станового блока представляют собой коллаж микроконтинентов с раннедокембрийской корой, причленение которых к Сибирскому кратону началось в протерозое и завершилось в позднем мезозое, когда прекратил свое существование Монголо-Охотский океанический бассейн [Гусев, Хаин 1995]. Рифейские, палеозойские и раннемезозойские офиолиты, комплексы активных и пассивных континентальных окраин устанавливаются в различных сегментах Монголо-Охотской структуры, к северу от которой располагаются сооружения Байкало-Витимского и Алдано-Станового супертеррейнов, а к югу – структуры Монголо-Охотского пояса. В нашем случае, пространственное размещение эпицентров землетрясений отчетливо обосновывает выделение в буферной зоне упомянутых плит двух блоков: Забайкальского и Алдано-Станового. Указанный факт находит отражение в структуре рельефа исследуемой территории, развитии здесь системы активных разрывных нарушений (сдвигов, взбросов и надвигов), утолщении земной коры и возникновении крупных горных сооружений, представляющих значительную область скучивания земной коры под влиянием сжатия.
Важнейшими сейсмотектоническими элементами рассматриваемого региона являются Жуинско-Джелтулакский и Становой краевые швы шарьяжно-сдвиговой природы, а также переходные зоны (Каларская и Амгинская), представляющие собой самостоятельный элемент структуры земной коры. Они выражены линейными участками со сложным структурно-вещественным комплексом и характеризуются тектоническими смещениями блоков по системам пластических надвигов и сдвигов пластин. Современная разломно-блоковая структура зоны контакта северо-восточного фланга БРЗ (Кодаро-Удоканский блок) и западного сегмента Олёкмо-Становой сейсмотектонической зоны (Алдано-Становой блок) входит в данную систему сложного взаимодействия основных краевых швов и переходных зон тектонического меланжа, где расположены основные эпицентральные поля и произошел целый ряд катастрофических землетрясений.
Сопоставление результатов сейсмотектонического анализа территории [Николаев и др., 1979; Имаев и др., 2000; Имаева и др., 2007; 2008; Мельникова, 2008], с данными измерений на геодезических полигонах в Южной Якутии [Бочаров, Замараев, 1991] и материалами космического позиционирования (GPS-наблюдения) [Sankov et.al., 2000], выполненными в последние годы, подтверждает наличие этой контактной зоны и объясняет в ней механизм блокового взаимодействия, что позволило представить следующую модель современной сейсмогеодинамики исследуемого района.
Алдано-Становой блок, зажатый между Забайкальским блоком, Евразийской и Амурской плитами, испытывает давление со стороны Забайкальского блока. Последний в связи с раскрытием Байкальского рифта смещается к юго-востоку со скоростью 0.5-0.7 см/год [Calais et al., 1998] и способствует перемещению Алдано-Станового блока на восток к Охотскому морю. Это не противоречит результатам триангуляционных измерений на геодинамических полигонах в районе Станового хребта, где средние скорости горизонтальных смещений реперов в восточном направлении достигают 0.3 см/год [Бочаров, Замараев 1991]. При этом в зоне контакта Забайкальского и Алдано-Станового блоков в условиях сжатия возникли определенные парагенезисы активных разломов: в осевой зоне –Чаро-Темулякитские взбросо-сдвиги, с запада – северо-восточного простирания Кодаро-Удоканские правые взбросо и сбросо-сдвиги, с востока – северо-западного и субширотного направления Западно-Становые левые сдвиги и взбросо-сдвиги. Эти разломно-блоковые структуры геометрически сопряжены между собой по кинематическому типу обратной Y-структуры (рис. 6.1).
В соответствии с ориентировкой поля тектонических напряжений (меридиональное растяжение, широтное сжатие), по северо-восточным и северо-западным разломам фиксируются сдвиго-взбросовые подвижки, а по разломам субширотного плана должны наблюдаться сбросовые смещения. Подобный тип смещений способствует появлению на внешних флангах данной структуры областей сжатия, а внутри неё - областей растяжения. Указанные соотношения находят отражение в морфоструктурных элементах современного рельефа в бассейне среднего течения р. Олёкмы и подтверждаются решениями фокальных механизмов Олёкминских землетрясений и группы Чаруода-Олдонгсинских событий. При этом вдоль долины р. Олёкмы также формируется система взбросов и надвигов противоположной вергентности к фронтальным структурам Забайкальского блока.
Рис. 6.1. Сейсмотектоническая схема северо-восточного фланга БРЗ и сопряженной системы сейсмогенерирующих структур Западно-Станового блока.
Крупные глубинные региональные разломы, активизированные в кайнозое: 1 – сбросы; 2 – взбросы, надвиги; 3 – сдвиги (Хн-К – Хани-Кудулинский, Тнг – Тунгурчинский, Ч-Т – Чаро-Темулякитский, О-Н – Олёкмо-Нюкженский, Им − Имангрский); 4 – диаграммы фокальных механизмов землетрясений с М=4.7–7.0 в проекции нижней полусферы (темными и светлыми точками обозначены выходы осей сжатия и растяжения); 5 – впадины: а – кайнозойские: Ч – Чарская, Т – Токкинская; б – мезозойская: Чул – Чульманская; 6 − границы зон взаимодействия структур; 7 – горизонтальная проекция главных осей сейсмотектонических деформаций (темные расходящиеся стрелки – удлинение, светлые – укорочения): I – режим растяжения; II, III – переход от сдвига к растяжению; IV – переход от сдвига к сжатию (рассчитаны по методике С.Л. Юнги [Юнга, 1990]. Эпицентральные поля: А – Чарское, Б – Олдонгсинское (Чаруодинское), В – Олёкминское, Г – Южно-Якутское
С юга на Алдано-Становой блок оказывает воздействие Амурская плита, которая смещается к восток-северо-востоку со скоростью 1.0-1.3 см/год [Apel et al., 2006] и поддерживает его движение в восточном направлении. В итоге, рассматриваемые структуры одновременно смещаются к востоку, но за счет меньшей скорости движения Алдано-Становой блок отстает от Амурской плиты, что способствует развитию на их границе левых сдвигов. Это согласуется с данными геоморфологических исследований в пределах Тукурингро-Джагдинской зоны, где Южно-Тукурингрский разлом трассируется вдоль полосы контрастного сочленения Верхне-Урканской впадины и поднятия хр. Тукурингра. Здесь названный разлом смещает влево (к западу) молодые (плейстоцен-голоцен) пойменные отложения в верховьях небольших северных притоков р. Уркан (правого притока р. Зеи). Максимальная амплитуда таких смещений достигает 0.8 км. В этом случае средняя скорость горизонтальных движений по типу левого сдвига, если считать, что смещение происходило с начала верхнего плейстоцена (130 тыс. лет), будет составлять 0.5-0.6 см/год [Николаев и др., 1979]. Кроме того, подвижки типа левого сдвига подтверждаются параметрами фокальных механизмов сильных землетрясений (левые сдвиги, надвиги, взбросы), отмеченных в Тукурингра-Джагдинской зоне в 1972-1989 годах.
В целом, напряженно-деформированное состояние земной коры зоны сопряжения северо-восточного фланга БРЗ (Кодаро-Удоканский блок) и Западно-Станового блока, выявленное по механизмам сильных землетрясений основных эпицентральных полей, характеризуется суперпозицией сжимающих и растягивающих усилий. Сдвиговые сейсмотектонические деформации (по сейсмологическим данным) в зависимости от структурно-тектонического плана сочетаются с компонентами удлинения (к западу от среднего течения р. Олёкмы) или укорочения (к востоку) земной поверхности.
В итоге, установленные закономерности в проявлении сейсмичности, характере полей тектонических напряжений и развитии определенных парагенезисов разломов, возникших на границах блоков зоны сопряжения северо-восточного фланга БРЗ (Кодаро-Удоканский блок) и Алдано-Станового блока определяют современный морфотектонический план и отражают динамические условия взаимодействия двух крупных террейнов – Забайкальского и Западно-Станового, которые сближаются в субширотном направлении с разными скоростями. Наибольшая концентрация землетрясений в виде сейсмических зон и эпицентральных полей наблюдается во фронтальных частях этой контактной области, возникшей между названными блоками, вдоль системы правосторонних сдвигов и сдвиго-сбросов северо-восточного фланга БРЗ и левосторонних сдвигов и взбросо-сдвигов Западно-Станового блока.