Парагенез активных разломов и позднекайнозойское напряженное состояние земной коры центральной части Монголии

В пределах Хангай-Хэнтейской тектонической седловины в центральной части Монголии выполнены исследования активных разломов с применением дешифрирования космических снимков, анализа рельефа, геолого-структурных данных и реконструкции тектонических палеонапряжений. Показано, что активизация разломов на позднекайнозойском этапе происходила селективно и для района характерен кластерный тип локализации комплекса активных разломов. Кинематика разломов Хангай-Хэнтейской седловины и их морфолого-генетический тип связаны с простиранием наследуемой ими древней структурной неоднородности. Разломы широтного и ЗСЗ простирания являются левосторонними сдвигами при обязательном наличии взбросовой или надвиговой компоненты (Джаргалантгольский и Северо-Бурдский разломы). Разломы СЗ простирания являются взбросами или надвигами с левосторонней, а при отклонении к северу – правосторонней компонентой горизонтальных смещений (Тухмийннуур-Уртынгольский, Орхон-Сангийндалайнуурский и Ховрийнгол-Шарлийнгийнгольский разломы). Горизонтальная составляющая смещений, как правило, превышает вертикальную. Разрывные деформации в зонах разломов не конформны плиоценовому и, по большей части, плейстоценовому рельефу. С определенной долей осторожности можно заключить, что начало последнего этапа активизации сдвиговых и взбросовых движений по разломам относится к позднему плейстоцену. Разломы СВ простирания – сбросы, распространенные главным образом в пределах Хангайского поднятия. Их особенностями является более ранняя активизация в пределах позднего кайнозоя и отсутствие связи с крупными линейными структурами предыдущих тектонических этапов. Реконструкции стресс-тензоров последнего этапа деформаций в зонах активных разломов Хангай-Хэнтейской седловины по тектонической трещиноватости и смещениям по разрывам указывают на преобладание условий сжатия и сдвига с ССВ направлением оси максимального сжатия. В пределах Орхонского грабена реконструированы тензоры типа растяжения с ССЗ направлением оси минимального сжатия. Сделан вывод о том, что активизация разломов центральной части Монголии на плейстоцен-голоценовом этапе, а также современная сейсмичность контролируются в основном дополнительным горизонтальным сжатием в СВ направлении, связанным с процессом конвергенции Индостана и Евразии. Дополнительным фактором, позволяющим реализоваться сдвиговым деформациям в земной коре территории исследований и объясняющим дивергентные движения в Байкальском рифте, а также ЮВ движение Амурской плиты, является воздействие на подошву литосферы астеносферного потока в ЮВ направлении. Земная кора Восточного Хангая деформируется в условиях растяжения, которое связано с динамическим воздействием на литосферу локальной аномалии разуплотненного мантийного вещества. Граница между Амурской плитой и Монгольским блоком (по [Zonenshain, Savostin, 1979]) в тектонической структуре выражена фрагментарно и представляет собой краевую часть зоны деформаций, охватывающей Монгольский блок и прилегающие к нему поднятия Монгольского Алтая, Тувинского нагорья, Восточного Саяна. Вдоль границы на плейстоцен-голоценовом этапе реализуются деформации сжатия и транспрессии.

1. Arzhannikova A.V., Arzhannikov S.G., Jolivet M., Vassalo R., Chauvet A., 2011. Morphotectonic analysis of Pliocene-Quaternary deformations in the southeast of the Eastern Sayan. Geotectonics 45 (2), 142–156. http://dx.doi.org/10.1134/S001685211101002X.

2. Badarch G., Cunningham W.D., Windley B.F., 2002. A new terrane subdivision for Mongolia: Implications for the Phanerozoic crustal growth of Central Asia. Journal of Asian Earth Sciences 21 (1), 87–110. http://dx.doi.org/10.1016/S1367-9120(02)00017-2.

3. Bayasgalan A., Jackson J., Ritz J.-F., Carretier S., 1999. Field examples of strike-slip fault terminations in Mongolia and their tectonic significance. Tectonics 18 (3), 394–411. http://dx.doi.org/10.1029/1999TC900007.

4. Calais E., Vergnolle M., San'kov V., Lukhnev A., Miroshnitchenko A., Amarjargal Sh., Déverchère J., 2003. GPS measurements of crustal deformation in the Baikal-Mongolia area (1994–2002): Implications for current kinematics of Asia. Journal of Geophysical Research 108 (B10), 2501. http://dx.doi.org/10.1029/2002JB002373.

5. Cunningham W.D., 2001. Cenozoic normal faulting and regional doming in the southern Hangay region, Central Mongolia: implications for the origin of the Baikal rift province. Tectonophysics 331 (4), 389–411. http://dx.doi.org/10.1016/S0040-1951(00)00228-6.

6. Cunningham D., 2013. Mountain building processes in intracontinental oblique deformation belts: Lessons from the Gobi Corridor, Central Asia. Journal of Structural Geology 46, 255–282. http://dx.doi.org/10.1016/j.jsg.2012. 08.010.

7. Cunningham W.D., Windley B.F., Dorjnamjaa D., Badamgarov J., Saandar M., 1996. Late Cenozoic transpression in southwestern Mongolia and the Gobi Altai – Tien Shan connection. Earth and Planetary Science Letters 140 (1–4), 67–81. http://dx.doi.org/10.1016/0012-821X(96)00048-9.

8. De Grave J., Buslov M.M., Van Den Haute P., 2007. Distant effects of India-Eurasia convergence and Mesozoic intracontinental deformation in Central Asia: Constraints from apatite fission-track thermochronology. Journal of Asian Earth Sciences 29 (2–3), 188–204. http://dx.doi.org/10.1016/j.jseaes.2006.03.001.

9. Delvaux D., 1993. The TENSOR program for reconstruction: examples from East African and the Baikal rift systems. Terra Abstracts (Abstr. suppl. Terra Nova) 5 (1), 216.

10. Delvaux D., 2012. Release of program Win-Tensor 4.0 for tectonic stress inversion: statistical expression of stress parameters. Geophysical Research Abstracts 14, EGU2012-5899 (EGU General Assembly). Available from: http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2012/EGU2012-5899.pdf.

11. Delvaux D., Moyes R., Stapel G., Petit C., Levi K., Miroshnichenko A., Ruzhich V., San’kov V., 1997. Paleostress reconstruction and geodynamics of the Baikal region, Central Asia, Part 2. Cenozoic rifting. Tectonophysics 282 (1), 1–38. http://dx.doi.org/10.1016/S0040-1951(97)00210-2.

12. Devyatkin E.V., 1981. Cenozoic of Inner Asia (Stratigraphy, Geochronology, Correlation). Nauka, Moscow, 196 p. (in Russian) [Девяткин Е.В. Кайнозой Внутренней Азии (стратиграфия, геохронология, корреляция). М.: Наука, 1981. 196 с.].

13. Dugarmaa T., Shlupp A. (Eds.), 2000. One century of seismicity of Mongolia. RCAG MAS, Ulaanbaatar.

14. Dzhurik V.I., Dugarmaa T. (Eds.), 2004. Complex Geophysical and Seismological Investigations in Mongolia. Research Centre of Astronomy and Geophysics of the Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar; Institute of the Earth's Crust SB RAS, Irkutsk, 314 p.

15. Geological map of Mongolia, 1998. Scale 1:1000000. Ulaanbaatar.

16. Gol'din S.V., Kuchai O.A., 2007. Seismic strain in the Altai-Sayan active seismic area and elements of collisional geodynamics. Russian Geology and Geophysics 48 (7), 536–557. http://dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2007.06.005.

17. Grachev A.F. (Ed.), 2000. Neotectonics, Geodynamics and Seismicity of Northern Eurasia. Probel Publishing House, Moscow, 487 p. (in Russian) [Новейшая тектоника, геодинамика и сейсмичность Северной Евразии / Ред. А.Ф. Грачев. М.: Пробел, 2000. 487 с.].

18. Jolivet M., Ritz J.-F., Vassallo R., Larroque C., Braucher R., Todbileg M., Chauvet A., Sue C., Arnaud N., De Vicente R., Arzhanikova A., Arzhanikov S., 2007. Mongolian summits: an uplifted, flat, old but still preserved erosion surface. Geology 35 (10), 871–874. http://dx.doi.org/10.1130/G23758A.1.

19. Karagianni I., Papazachos C.B., Scordilis E.M., Karakaisis G.F., 2015. Reviewing the active stress field in Central Asia by using a modified stress tensor approach. Journal of Seismology 19 (2), 541–565. http://dx.doi.org/10.1007/ s10950-015-9481-4.

20. Levi K.G., 2007. Map of Neotectonics of the North-Eastern Sector of Asia. Scale 1:7500000. IEC SB RAS, Irkutsk (in Russian) [Леви К.Г. Карта неотектоники северо-восточного сектора Азии. Масштаб 1:7500000. Иркутск: ИЗК СО РАН, 2007].

21. Lukhnev A.V., San'kov V.A., Miroshnichenko A.I., Ashurkov S.V., Calais E., 2010. GPS rotation and strain rates in the Baikal–Mongolia region. Russian Geology and Geophysics 51 (7), 785–793. http://dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2010. 06.006.

22. Mats V.D., Perepelova T.I., 2011. A new perspective on evolution of the Baikal rift. Geosciences frontiers 2 (3), 349–365. http://dx.doi.org/10.1016/j.gsf.2011.06.002.

23. Molnar P., Tapponier P., 1975. Cenozoic tectonics of Asia: Effects of a continental collision. Science 189 (4201), 419–426. http://dx.doi.org/10.1126/science.189.4201.419.

24. Mordvinova V.V., Deschamps A., Dugarmaa T., Déverchère J., Ulziibat M., Sankov V.A., Artem’ev A.A., Perrot J., 2007. Velocity structure of the lithosphere on the 2003 Mongolian-Baikal transect from SV waves. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 43 (2), 119–129. http://dx.doi.org/10.1134/S1069351307020036.

25. Nikolaeva T.V., Shuvalov V.F., 1969. The main stages of sedimentation and relief development in Central Mongolia in the Mesozoic and Cenozoic. Vestnik Leningradskogo gosudarstvennogo universiteta (Bulletin of Leningrad State University) 18 (3), 17–21 (in Russian) [Николаева Т.В., Шувалов В.Ф. Основные этапы осадконакопления и развития рельефа Центральной Монголии в мезозое и кайнозое // Вестник Ленинградского государственного университета. 1969. № 18. Bып. 3. С. 17–21].

26. Parfeevets A.V., San’kov V.A., 2006. Geodynamic conditions of evolution of the Tunka Branch in the Baikal Rift System. Geotectonics 40 (5), 377–398. http://dx.doi.org/10.1134/S0016852106050050.

27. Parfeevets A.V., San’kov V.A., 2010. Late Cenozoic fields of the tectonic stresses in Western and Central Mongolia. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 46 (5), 367–378. http://dx.doi.org/10.1134/S1069351310050010.

28. Parfeevets A.V., Sankov V.A., 2012. Late Cenozoic tectonic stress fields of the Mongolian microplate. Comptes Rendus Geoscience 344 (3–4), 227–238. http://dx.doi.org/10.1016/j.crte.2011.09.009.

29. Petit C., Déverchère J., Calais E., San'kov V., Fairhead D., 2002. Deep structure and mechanical behavior of the lithosphere in the Hangai-Hövsgöl region, Mongolia: new constraints from gravity modeling. Earth and Planetary Science Letters 197 (3–4), 133–149. http://dx.doi.org/10.1016/S0012-821X(02)00470-3.

30. Petit C., Déverchère J., Houdry F., Sankov V.A., Melnikova V.I., Delvaux D., 1996. Present-day stress field changes along the Baikal rift and tectonic implication. Tectonics 15 (6), 1171–1191. http://dx.doi.org/10.1029/96TC00624.

31. Rasskazov S.V., Chuvashova I.S., Yasnygina T.A., Fefelov N.N., Saranina E.V., 2012. Potassiс and Potassic–sodic Volcanic series in the Cenozoic of Asia. Geo Academic publishing house, Novosibirsk, 351 p. (in Russian) [Рассказов С.В., Чувашова И.С., Ясныгина Т.А., Фефелов Н.Н., Саранина Е.В. Калиевая и калинатровая вулканические серии в кайнозое Азии. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2012. 351 с.].

32. Ritz J.-F., Bourlès D., Brown E.T., Carretier S., Chéry J., Enhtuvshin B., Galsan P., Finkel R.C., Hanks T.C., Kendrick K.J., Philip H., Raisbeck G., Schlupp A., Schwartz D.P., Yiou F., 2003. Late Pleistocene to Holocene slip rates for the Gurvan Bulag thrust fault (Gobi-Altay, Mongolia) estimated with 10Be dates. Journal of Geophysical Research 108 (B3), 2162. http://dx.doi.org/10.1029/2001JB000553.

33. Rizza M., Ritz J.-F., Prentice C., Vassallo R., Braucher R., Larroque C., Arzhannikova A., Arzhannikov S., Mahan S., Massault M., Michelot J.-L., Todbileg M., and ASTER Team, 2015. Earthquake geology of the Bulnay fault (Mongolia). Bulletin of the Seismological Society of America 105 (1), 72–93. http://dx.doi.org/10.1785/0120140119.

34. San'kov V.A., Lukhnev A.V., Radziminovich N.A., Mel'nikova V.I., Miroshnichenko A.I., Ashurkov S.V., Calais E., Déverchére J., 2005. A Quantitative estimate of modern deformations of the Earth's crust in the Mongolian block (based on GPS-geodesy and seismotectonic data). Doklady Earth Sciences 403A (6), 946–949.

35. San'kov V.A., Miroshnichenko A.I., Levi K.G., Lukhnev A., Melnikov A.I., Delvaux D., 1997. Cenozoic stress field evolution in the Baikal rift zone. Bulletin du Centre de Recherches Elf Exploration Production 21 (2), 435–455.

36. San'kov V.A., Microshnichenko A.I., Parfeevets A.V., Arzhannikova A.V., Lukhnev A.V., 2004. Late cenozoic state of stress in the Earth's crust of the Khubsugul region (Northern Mongolia): Field and experimental evidence. Geotectonics 38 (2), 142–152.

37. San'kov V.A., Parfeevets A.V., 2005. Late cenozoic stressed state of active fault zones in western Mongolia and Tuva. Doklady Earth Sciences 403A (6), 852–855.

38. San’kov V.A., Parfeevets A.V., Lukhnev A.V., Miroshnichenko A.I., Ashurkov S.V., 2011. Late Cenozoic geodynamics and mechanical coupling of crustal and upper mantle deformations in the Mongolia-Siberia mobile area. Geotectonics 45 (5), 378–393. http://dx.doi.org/10.1134/S0016852111050049.

39. San’kov V.A., Parfeevets A.V., Miroshnichenko A.I., Sankov A.V., 2014. Seismogenerating structures of the peripheral zone of the India-Eurasia collision (Mongolia). In: Geodynamic evolution of the lithosphere of the Central Asian mobile belt (from ocean to continent). Issue 12. Institute of Earth's Crust, Irkutsk, p. 254–255 (in Russian) [Саньков В.А., Парфеевец А.В., Мирошниченко А.И., Саньков А.В. Сейсмогенерирующие структуры периферийной части зоны Индо-Евразийской коллизии (территория Монголии) // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Вып. 12. Иркутск: ИЗК СО РАН, 2014. С. 254–255].

40. Sankov V., Parfeevets A., 2014. Faults paragenesis and paleostress state in the zone of actively propagating continental strike-slip on the example of North Khangai fault (Northern Mongolia). Geophysical Research Abstracts 16, EGU2014-13207-1 (EGU General Assembly 2014). Available from: http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2014/EGU2014-13207-1.pdf.

41. Smekalin O.P., Imaev V.S., Chipizubov A.V., 2013. Paleoseismic studies of the Hustai Fault zone (Northern Mongolia). Russian Geology and Geophysics 54 (7), 724–733. http://dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2013.06.007.

42. Solonenko V.P., Florensov N.A. (Eds.), 1985. Earthquakes and Fundamentals of Seismic Risk Zoning of Mongolia. Nauka, Moscow, 224 p. (in Russian) [Землетрясения и основы сейсмического районирования Монголии / Ред. В.П. Солоненко, Н.А. Флоренсов. М.: Наука, 1985. 224 с.].

43. Tiberi C., Deschamps A., Déverchère J., Petit C., Perrot J., Appriou D., Mordvinova V., Dugaarma T., Ulzibaat M., Artemiev A., 2008. Asthenospheric imprints on the lithosphere in Central Mongolia and southern Siberia from a joint inversion of gravity and seismology (MOBAL experiment). Geophysical Journal International 175 (3), 1283–1297. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-246X.2008.03947.x.

44. Trifonov V.G., Makarov V.I., 1988. Active faults. In: P.N. Kropotkin (Ed.), Neotectonics and modern geodynamics of mobile belts. Nauka, Moscow, p. 239–272 (in Russian) [Трифонов В.Г., Макаров В.И. Активные разломы // Неотектоника и современная геодинамика подвижных поясов / Ред. П.Н. Кропоткин. М.: Наука, 1988. С. 239–272].

45. Trifonov V.G., Soboleva O.V., Trifonov S.V., Vostrikov G.A., 2002. Modern Geodynamics of Alpine-Himalayan Collision Belt. GEOS, Moscow, 225 p. (in Russian) [Трифонов В.Г., Соболева О.В., Трифонов P.В., Востриков Г.А. Современная геодинамика Альпийско-Гималайcкого коллизионного пояcа. М.: ГЕОC, 2002. 225 c.].

46. Walker R.T., Molor E., Fox M., Bayasgalan A., 2008. Active tectonics of an apparently aseismic region: distributed active strike-slip faulting in the Hangay Mountains of Central Mongolia. Geophysical Journal International 174 (3), 1121–1137. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-246X.2008.03874.x.

47. Walker R.T., Nissen E., Molor E., Bayasgalan A., 2007. Reinterpretation of the active faulting in Central Mongolia. Geology 35 (8), 759–762. http://dx.doi.org/10.1130/G23716A.1.

48. Yanshin A.L. (Ed.), 1975. Mesozoic and Cenozoic tectonics and magmatism of Mongolia. Nauka, Moscow, 308 p. (in Russian) [Мезозойская и кайнозойская тектоника и магматизм Монголии / Ред. А.Л. Яншин. М.: Наука, 1975. 308 с.].

49. Zonenshain L.P., Savostin L.A., 1979. Introduction to Geodynamics. Nedra, Moscow, 311 p. (in Russian) [Зоненшайн Л.П., Савостин Л.А. Введение в геодинамику. М.: Недра, 1979. 311 с.].

50. Zorin Yu.A., Mordvinova V.V., Turutanov E.Kh., Belichenko V.G., Artemyev A.A., Kosarev G.L., Gao S.S., 2002. Low seismic velocity layers in the Earth’s crust beneath Eastern Siberia (Russia) and Central Mongolia: receiver function data and their possible geological implication. Tectonophysics 359 (3–4), 307–327. http://dx.doi.org/10.1016/S0040-1951(02)00531-0.