Preview

Геодинамика и тектонофизика

Расширенный поиск

ПЕРВЫЙ ОПЫТ ДИАГНОСТИКИ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ ФОРМИРОВАНИЯ СКЛАДЧАТОЙ СТРУКТУРЫ С ПОМОЩЬЮ ФАКТОРНОГО АНАЛИЗА ЕЕ ПАРАМЕТРОВ (БОЛЬШОЙ КАВКАЗ)

https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-4-0329

Полный текст:

Аннотация

В статье поставлена задача выявления реально действовавших в природе геодинамических механизмов формирования крупных блоков земной коры. Особенностью подхода является использование статистического анализа данных, получаемых с помощью методов тектонофизики и структурной геологии. Материалом для исследования послужили 24 детальных структурных профиля Большого Кавказа общей длиной около500 км. Общая мощность мезокайнозойского осадочного чехла, смятого в интенсивные складки в олигоцене и раннем миоцене, составляет 10–15 км. При использовании метода «геометрии складчатых доменов» для трех стадий развития (1 – доскладчатая, 2 – постскладчатая, 3 – современная посторогенная) была реконструирована структура, сбалансированная по величинам деформации и объемам осадков. Для этого в профилях были выделены 505 «структурных доменов», которые после восстановления их доскладчатого состояния были объединены в 78 «структурных ячеек». В операциях реконструкции использовались замеры ряда струк­турных признаков в складках, образующих «складчатые домены». Для всех «структурных ячеек» были определены шесть параметров: величина сокращения, доскладчатая, постскладчатая и современная глубина кровли фундамента, расчетное положение размытой кровли чехла (амплитуда орогенного поднятия) и разница глубин фундамента между стадиями 1 и 3. Величина сокращения для 78 «ячеек» составила в среднем около 50 %, с разбросом от 2–10 до 67 %. Современная глубина кровли фундамента имела среднее значение –13 км (от –2.2 до –31.7 км); амплитуды поднятия и размыва кровли чехла для крупных блоков составили от 9 до19 км. Были выявлены устойчивые сочетания этих значений по площади, формирующие определенные структуры. Определено, что кровля фундамента на стадии 3 (современной) в целом стремится сохранить глубину, приобретенную на стадии 1 (доскладчатой), что можно связывать с действием изостазии. Был определен ряд высоких значений парных корреляций, имеющих генетический смысл. Для обобщения парных корреляций использовался факторный анализ, который выявил два фактора, связанных с геодинамическими механизмами формирования структур, более крупных, чем «ячейки», – земной коры и верхней мантии. Фактор F1 (процесс «сокращения», вес 60 %) зависит от величины сокращения и отвечает за амплитуду поднятия, F2 (процесс «изостазии», вес 27 %) связан с исходной мощностью чехла, отвечает за устойчивость положения глубины кровли фундамента. «Изостазия» предполагает существенные изменения плотности пород коры и мантии, в том числе с приобретением больших объемов пород коры мантийных плотностей. В таком виде фактор «изостазия» в геодинамических моделях ранее не учитывался.

Об авторах

Ф. Л. Яковлев
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
Россия

Яковлев Федор Леонидович, докт. геол.-мин. наук, в.н.с.

123242, ГСП-5, Москва Д-242, ул. Большая Грузинская, 10



Е. С. Горбатов
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
Россия

Горбатов Евгений Сергеевич, канд. геол.-мин. наук, с.н.с. 

123242, ГСП-5, Москва Д-242, ул. Большая Грузинская, 10



Список литературы

1. Belonin M.D., Golubeva V.A., Skublov G.T., 1982. Factorial Analysis in Geology. Nedra, Moscow, 269 p. (in Russian) [Белонин М.Д., Голубева В.А., Скублов Г.Т. Факторный анализ в геологии. М.: Недра, 1982. 269 с.]

2. Cloetingh S., Burov E., Francois T., 2013. Thermo-mechanical controls on intra-plate deformation and the role of plume-folding interactions in continental topography. Gondwana Research 24 (3–4), 815–837. https://doi.org/10.1016/j.gr.2012.11.012.

3. Dotduyev S.I., 1987. Nappe structure of the Greater Caucasus Range. Geotectonics 20, 420–430.

4. Giorgobiani T.V., Zakaraya D.P., 1989. The Folded Structure of the North-Western Caucasus and the Mechanism of Its Formation. Metsniereba, Tbilissi, Georgia, 60 p. (in Russian) [Гиоргобиани Т.В., Закарая Д.П. Складчатая структура Северо-Западного Кавказа и механизм ее формирования. Тбилиси: Мецниереба, 1989. 60 с.]

5. Goncharov M.A., 1979. Density Inversion in Earth's Crust and Folding Formation. Nedra, Moscow, 246 p. (in Russian) [Гончаров М.А. Инверсия плотности в земной коре и складкообразование. М.: Недра, 1979. 246 с.].

6. Gorbatov E.S., Yakovlev F.L., 2016. The study of geodynamic development of a structure of Greater Caucasus by me¬thods of multidimensional statistics. In: The scientific conference of young scientists and graduate students of IPE RAS. Theses of reports and program of the Conference (Moscow, April 25–26, 2016). IPE RAS, Moscow, p. 27 (in Russian) [Горбатов Е.С. Яковлев Ф.Л. Изучение геодинамического развития сооружения Большого Кавказа методами многомерной статистики // Научная конференция молодых ученых и аспирантов ИФЗ РАН: Тезисы докладов и программа конференции (Москва, 25–26 апреля 2016 г.). М.: ИФЗ РАН, 2016. С. 27]. Available from: http://yak.ifz.ru/pdf-lib-yak/gorbatov-yak-16.pdf.

7. Gzovsky M.V., 1963. The Main Issues of Tectonophysics and Tectonics of Baydzhansaysky Anticlinorium. Parts III and IV. Publishing House of the USSR Academy of Sciences, Moscow, 544 p. (in Russian) [Гзовский М.В. Основные вопросы тектонофизики и тектоника Байджансайского антиклинория. Ч. III, IV. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 544 с.].

8. Kastelic V., Carafa M.M.C., 2012. Fault slip rates for the active External Dinarides thrust-and-fold belt. Tectonics 31 (3), TC3019. https://doi.org/10.1029/2011TC003022.

9. Lawley D.N., Maxwell A.E., 1963. Factor Analysis as a Statistical Method. Butterworths, London, 117 p. [Русский перевод: Лоули Д., Максвелл А. Факторный анализ как статистический метод. М.: Мир, 1967. 144 с.].

10. Leonov Yu.G. (Ed.), 2007. The Greater Caucasus in the Alpine Epoch. GEOS, Moscow, 368 p. (in Russian) [Большой Кавказ в альпийскую эпоху / Ред. Ю.Г. Леонов. М.: ГЕОС, 2007. 368 с.]

11. Marinin A.V., Rastsvetaev L.M., 2008. Tectonic structures of the North-West Caucasus. In: Yu.L. Rebetsky (Ed.), Tectonophysics and actual problem of Earth sciences. 40th anniversary of the foundation of Tectonophysics Laboratory. Institute of Physics of the Earth of RAS, Moscow, p. 191–224 (in Russian) [Маринин А.В., Расцветаев Л.М. Структурные парагенезы Северо-Западного Кавказа // Тектонофизика и актуальные вопросы наук о Земле. К 40-летию создания М.В. Гзовским лаборатории тектонофизики в ИФЗ РАН / Ред. Ю.Л. Ребецкий. М.: ИФЗ РАН, 2008. С. 191–224].

12. Milanovsky E.E., 1968. Neotectonics of the Caucasus. Nedra, Moscow, 483 p. (in Russian) [Милановский Е.Е. Новейшая тектоника Кавказа. М.: Недра, 1968. 483 с.].

13. Milanovsky E.E., Khain V.E., 1963. Geological Structure of Caucasus. MSU Publishing House, Moscow, 357 p. (in Russian) [Милановский Е.Е., Хаин В.Е. Геологическое строение Кавказа. М.: Изд-во МГУ, 1963. 357 с.].

14. Mosar J., Kangarli T., Bochud M., Brunet M.-F., Glasmacher U.A., Rast A., Sosson M., 2010. Cenozoic – Recent tectonics and uplift in the Greater Caucasus: a perspective from Azerbaijan. In: M. Sosson, N. Kaymakci, R.A. Stephenson, F. Bergerat, V. Starostenko (Eds.), Sedimentary Basin Tectonics from the Black Sea and Caucasus to the Arabian platform. Geological Society, London, Special Publications, vol. 340, p. 261–280. https://doi.org/10.1144/SP340.12.

15. Prokopiev A.V., Fridovsky V.Yu., Gayduk V.V., 2004. Faults (Morphology, Geometry and Kinematics). Textbook. Yakutian Filial of SB RAS Publishing House, Yakutsk, 148 p. (in Russian) [Прокопьев А.В., Фридовский В.Ю., Гайдук В.В. Разломы (морфология, геометрия и кинематика): Учебное пособие. Якутск: ЯФ Изд-ва СО РАН, 2004. 148 с.].

16. Rebetsky Yu.L., Marinin A.V., 2006. Preseismic stress field before the Sumatra-Andaman earthquake of 26.12.2004: a model of metastable state of rocks. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 47 (11), 1173–1185.

17. Rogozhin Ye.A., Yakovlev F.L., 1983. A quantitative estimate of the morphology of folding in the Tfan Zone of the Grea¬ter Caucasus. Geotektonika (Geotectonics) (3), 87–98 (in Russian) [Рогожин Е.А., Яковлев Ф.Л. Опыт количественной оценки морфологии складчатости Тфанской зоны Большого Кавказа // Геотектоника. 1983. № 3. С. 87–98].

18. Saintot A., Angelier J., 2002. Tectonic paleostress fields and structural evolution of the NW-Caucasus fold-and-thrust belt from Late Cretaceous to Quaternary. Tectonophysics 357 (1–4), 1–31. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(02)00360-8.

19. Saintot A., Stephenson R., Brunet M.-F., Sébrier M., Yakovlev F., Ershov A., Chalot-Prat F., McCann T., 2006. The Mesozoic–Cenozoic Tectonic Evolution of the Greater Caucasus. In: D.G. Gee, R.A. Stephenson (Eds.), European lithosphere dynamics. Geological Society, London, Memoirs, vol. 32, p. 277–289. https://doi.org/10.1144/GSL.MEM.2006.032.01.16.

20. Seminskii K.Zh., 2008. Hierarchy in the zone-block lithospheric structure of Central and Eastern Asia. Russian Geology and Geophysics 49 (10), 771–779. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2007.11.017.

21. Sherman S.I., 1984. The physical experiment in the tectonics and the similarity theory. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) (3), 8–18 (in Russian) [Шерман С.И. Физический эксперимент в тектонике и теория подобия // Геология и геофизика. 1984. № 3. С. 8–18].

22. Sherman S.I., Lysak S.V., Gorbunova E.A., 2012. A tectonophysical model of the Baikal seismic zone: Testing and implications for medium-term earthquake prediction. Russian Geology and Geophysics 53 (4), 392–405. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2012.03.003.

23. Sholpo V.N., 1978. The Alpine Geodynamics of the Greater Caucasus. Nedra, Moscow, 176 p. (in Russian) [Шолпо В.Н. Альпийская геодинамика Большого Кавказа. М.: Недра, 1978. 176 с.].

24. Sholpo V.N., Rogozhin E.A., Goncharov M.A., 1993. The Folding of the Great Caucasus. Nedra, Moscow, 192 p. (in Russian) [Шолпо В.Н., Рогожин Е.А., Гончаров М.А. Складчатость Большого Кавказа. М.: Наука, 1993. 192 с.].

25. Sim L.A., 1982. Determination of the regional field from the data on local stresses on separate sites. Izvestiya vuzov. Geologiya i Razvedka (Geology and Exploration) (4), 35–40 (in Russian) [Сим Л.А. Определение регионального поля по данным о локальных напряжениях на отдельных участках // Известия вузов. Геология и разведка. 1982. № 4. С. 35–40].

26. Somin M.L., 2011. Pre-Jurassic basement of the Greater Caucasus: brief overview. Turkish Journal of Earth Sciences 20 (5), 545–610. https://doi.org/10.3906/yer-1008-6.

27. Sukharev G.M., Taranukha Yu.K., 1979. Mineral deposits of the Caucasus. Nedra, Moscow, 176 p. (in Russian) [Сухарев Г.М., Тарануха Ю.К. Полезные ископаемые Кавказа. М.: Недра, 1979. 176 с.].

28. Timoshkina E.P., Mikhailov V.O., Leonov Y.G., 2010. Formation of the Orogen-Foredeep System: A Geodynamic Model and Comparison with the Data of the Northern Forecaucasus. Geotectonics 44 (5). 371–387. https://doi.org/10.1134/S0016852110050018.

29. Trifonov V.G., Sokolov S.Yu., 2014. Late Cenozoic tectonic uplift producing mountain building in comparison with mant¬le structure in the Alpine-Himalayan belt. International Journal of Geosciences 5 (5), 497–518. https://doi.org/10.4236/ijg.2014.55047.

30. Yakovlev F.L., 1987. A study of the kinematic of linear folding (on the example of the South-Eastern Caucasus). Geotektonika (Geotectonics) (4), 31–48 (in Russian) [Яковлев Ф.Л. Исследование кинематики линейной складчатости (на примере Юго-Восточного Кавказа) // Геотектоника. 1987. № 4. С. 31–48].

31. Yakovlev F.L., 1997. The recognition of linear folding mechanisms based on quantitative attributes of its morphology (on the Greater Caucasus example). Preprint. UIPE RAS, Moscow, 76 p. (in Russian) [Яковлев Ф.Л. Диагностика механизмов образования линейной складчатости по количественным критериям ее морфологии (на примере Большого Кавказа). Препринт. М.: ОИФЗ РАН, 1997. 76 с.]. Available from: http://yak.ifz.ru/pdf-lib-yak/yak-book-97.pdf.

32. Yakovlev F.L., 2008a. Multirank strain analysis of linear folded structures. Doklady Earth Sciences 422 (7), 1056–1061. https://doi.org/10.1134/S1028334X08070118.

33. Yakovlev F.L., 2008b. Vladimir Vladimirovich Belousov and the problem of folding formation. Geofizicheskiye Issledovaniya (Geophysical Researches) 9 (1), 56–75 (in Russian) [Яковлев Ф.Л. Владимир Владимирович Белоусов и проблема происхождения складчатости // Геофизические исследования. 2008. Т. 9. № 1. С. 56–75].

34. Yakovlev F.L., 2008c. The study of post-folding mountain building – first results and approaches to mechanisms diagnostics on the North-West Caucasus example. In: Common and regional problems of tectonics and geodynamic. The materials of XLI Tectonic meeting. GEOS, Moscow, vol. 2, p. 510–515 (in Russian) [Яковлев Ф.Л. Исследование постскладчатого горообразования – первые результаты и подходы к диагностике механизмов на примере Северо-Западного Кавказа // Общие и региональные проблемы тектоники и геодинамики: Материалы XLI Тектонического совещания. М.: ГЕОС, 2008c. Т. 2. С. 510–515].

35. Yakovlev F.L., 2009. Reconstruction of linear fold structures with the use of volume balancing. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 45 (11), 1025–1036. https://doi.org/10.1134/S1069351309110111.

36. Yakovlev F.L., 2012a. Identification of geodynamic setting and of folding formation mechanisms using of strain ellipsoid concept for multi-scale structures of Greater Caucasus. Tectonophysics 581, 93–113. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2012.06.004.

37. Yakovlev F.L., 2012b. Methods for detecting formation mechanisms and determining a final strain value for different scales of folded structures. Comptes Rendus Geoscience 344 (3–4), 125–137. https://doi.org/10.1016/j.crte.2012.02.005.

38. Yakovlev F.L., 2012c. Reconstruction of the balanced structure of the eastern part of alpine Greater Caucasus using data from quantitative analysis of linear folding – case study. Bulletin of Kamchatka Regional Association “Educational-Scientific Center”. Earth Sciences. (1), 191–214 (in Russian) [Яковлев Ф.Л. Опыт построения сбалансированной структуры восточной части альпийского Большого Кавказа по данным количественных исследований линейной складчатости // Вестник КРАУНЦ, серия Науки о Земле. 2012. № 1. С. 191–214.

39. Yakovlev F.L., 2015a. Multirank Strain Analysis of Linear Folding on the Example of the Alpine Greater Caucasus. Doctoral thesis. IPE RAS, Moscow, 472 p. (in Russian) [Яковлев Ф.Л. Многоранговый деформационный анализ линейной складчатости на примере альпийского Большого Кавказа: Дис. … докт. геол.-мин. наук. М.: ИФЗ РАН, 2015. 472 с.]. Available from: http://yak.ifz.ru/pdf-lib-yak/Yakovlev-doct_diss_2015-russ-full.pdf.

40. Yakovlev F.L., 2015b. About the evidence of influence of an isostasy on formation of folded and mountain building structure of Greater Caucasus. In: Tectonics and geodynamics of a continental and oceanic lithosphere: general and regional aspects. Materials of XLVII Tectonic meeting. GEOS, Moscow, vol. 2, p. 314–318 (in Russian) [Яковлев Ф.Л. О свидетельствах влияния изостазии на формирование складчатой и орогенной структуры Большого Кавказа // Тектоника и геодинамика континентальной и океанической литосферы: общие и региональные аспекты: Материалы XLVII Тектонического совещания. М.: ГЕОС, 2015b. Т. 2. С. 314–318].

41. Yakovlev F.L., 2017. Reconstruction of Folded and Faulted Structures in Zones of the Linear Folding Using Structural Cross-Sections. IPE RAS, Moscow, 60 p. (in Russian) [Яковлев Ф.Л. Реконструкция складчато-разрывных структур в зонах линейной складчатости по структурным разрезам. М.: ИФЗ РАН, 2017. 60 с.]. Available from: http://yak.ifz.ru/pdf-lib-yak/Реконструкция-складчатости-Яковлев-2017.pdf.

42. Yakovlev F.L., Voitenko V.N., 2005. Application of the deformation tensor conception for the estimation of deformations in different-scale folded structures. In: Proceedings of VII International Interdisciplinar symposium and International Geoscience Programme (IGCP–476) “Regularity of structure and evolution of geospheres” (Vladivostok, September 20–25, 2005). Pacific Oceanological Institute of FEB RAS, Vladivostok, p. 66–69.


Для цитирования:


Яковлев Ф.Л., Горбатов Е.С. ПЕРВЫЙ ОПЫТ ДИАГНОСТИКИ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ ФОРМИРОВАНИЯ СКЛАДЧАТОЙ СТРУКТУРЫ С ПОМОЩЬЮ ФАКТОРНОГО АНАЛИЗА ЕЕ ПАРАМЕТРОВ (БОЛЬШОЙ КАВКАЗ). Геодинамика и тектонофизика. 2017;8(4):999-1019. https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-4-0329

For citation:


Yakovlev F.L., Gorbatov E.S. THE FIRST EXPERIENCE IN DIAGNOSING THE GEODYNAMIC MECHANISMS OF FOLDING BY THE FACTOR ANALYSIS OF FOLDED STRUCTURE PARAMETERS (GREATER CAUCASUS). Geodynamics & Tectonophysics. 2017;8(4):999-1019. (In Russ.) https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-4-0329

Просмотров: 151


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2078-502X (Online)