Зонно-блоковая структура литосферы представляет собой иерархически организованную систему стабильных блоков и ограничивающих их подвижных зон, которые отличаются высокой дислоцированностью геологического субстрата (рис. 1). В настоящее время представления о каждом из двух главных элементов структуры литосферы (блоки и зоны) у разных специалистов отличаются друг от друга. Наибольшие разногласия имеют место при определении межблоковых зон, которые в литературе обозначаются различными терминами (деформационная, деструктивная, контактная, мобильная, разломная и др.), что связано с многообразием их проявлений в разных условиях деформации. Очевидно, одним из эффективных подходов к исследованию зонно-блоковой структуры литосферы является разномасштабное геолого-геофизическое изучение тектонотипов межблоковых зон, что позволит выделить наиболее общие закономерности их строения, развития и взаимоотношений друг с другом.

Главные задачи проведенного исследования: 1) выявить зонно-блоковую структуру земной коры юга Восточной Сибири на основе тектонофизического анализа результатов геолого-геофизических работ, проведенных в четырех разных масштабах на трансекте длиной 500 км (Шертой – Красный Чикой), который пересекает краевую часть Сибирского блока, Байкальский рифт и Забайкальский блок (рис. 2); 2) уточнить особенности строения центральной части Байкальского рифта – тектонотипа межблоковой зоны растяжения – путем применения на трансекте Шертой – Красный Чикой новых видов исследования (например, эманационная съемка) и реализации ранее использованных методов в более крупном масштабе (например, магнитотеллурические зондирования); 3) исследовать проявление разноранговых межблоковых зон в различных геолого-геофизических полях и установить общие особенности их строения для верхней части земной коры, а также закономерности иерархических и пространственных взаимоотношений друг с другом.

Кроме Байкальской межблоковой зоны глобального уровня (рис. 2, 15, 16), объектами исследования на трансекте Шертой – Красный Чикой при проведении анализа в трансрегиональном масштабе являлись разломные системы (рис. 6, 11, 14), а в региональном и локальном масштабах – разноранговые разломные зоны (рис. 4, 5), активные на позднекайнозойском этапе тектогенеза. В комплекс геолого-геофизических работ были включены такие методы, которые позволяют по разным признакам выделять разрывные структуры, так как сгущения последних представляют межблоковые зоны земной коры. Это структурно-геологические методы изучения разрывов, морфотектонический анализ рельефа (в т.ч. дешифрирование космоснимков), электроразведка методами естественного электрического поля и электропрофилирования, магнитотеллурические зондирования, эманационная съемка, гидрогеологические исследования водопроявлений. В ходе комплексной интерпретации авторских материалов использовались опубликованные данные предыдущих исследований Прибайкалья, являющегося одним из наиболее изученных геодинамически активных регионов России.

Интерпретация полученных данных с единых тектонофизических позиций позволила решить три поставленные задачи и получить в рамках каждой из них результаты, представленные ниже.

1. Уточнены принципиальные особенности геологического строения земной коры вдоль трансекта Шертой – Красный Чикой, выявлена картина тектонической делимости, и установлено ее соответствие тектонофизическим представлениям о иерархически организованной зонно-блоковой структуре литосферы (рис. 2, 6, 11, 14, 16). В приповерхностной части разреза и до глубины 30 км отчетливо проявлено деление земной коры на относительно слабонарушенные блоки, которые контактируют по широким субортогональным зонам, отличающимся повышенной дислоцированностью и флюидонасыщенностью. В первом приближении блоки имеют форму плит, занимающих субгоризонтальное положение в стабильных регионах юга Восточной Сибири (например, южная часть Сибирской плиты) и субвертикальное – в областях кайнозойской активизации (например, Байкальский рифт). В рамках такой модели для зонно-блоковой структуры юга Восточной Сибири установлена строгая иерархическая соподчиненность, которая проявляется в пространственных взаимоотношениях межблоковых зон (замкнутость сети зон, вложенный характер блоков) и количественно охарактеризована на глобальном, трансрегиональном и трех региональных уровнях (табл. 1, рис. 2, 22). Среднегеометрические размеры зон, пересеченных трансектом, рассчитаны с учетом глубины их проникновения в земную кору, и показано, что масштабный инвариант 2.2, установленный ранее для площадных оценок, справедлив и при анализе объемов межблоковых структур. При детальном рассмотрении межблоковые структуры обычно расширяются к поверхности и в тектонически активных зонах 1-го порядка могут превышать поперечные размеры смежных слабонарушенных блоков, соответствующих им по уровню иерархии (рис. 6, 11, 14, 16). Подобная ситуация, характерная для активно развивающегося Байкальского рифта, определяет особенности его строения с позиций представлений о зонно-блоковой делимости литосферы.

2. Байкальская межблоковая зона относится к глобальному уровню иерархии в зонно-блоковой структуре Азии и развивается в режиме растяжения при контактировании Сибирского и Забайкальского блоков литосферы (рис. 16). Вдоль трассы трансекта она имеет ширину примерно 200 км и на трансрегиональном уровне иерархии состоит из Обручевской, Черско-Баргузинской и Джида-Витимской разломных систем (рис. 6, 11, 14). Первые две из них огра­ничивают с запада и востока опущенный блок Байкальской впадины и, таким образом, составляют главный участок растяжения литосферы. Второй участок представлен Джида-Витимской разломной системой, отделен от первого высокоподнятым Хамар-Дабанским блоком и в геоморфологическом отношении в пределах трансекта выражен Иволгино-Удинской впадиной (рис. 11, 16). Здесь, вследствие локализации деформации в районе Южно-Байкальской впадины, деструктивный процесс проявляется в меньшей степени, хотя индикаторы современной активности – сейсмичность, тепловой поток, газовые эманации и др. – создают в Джида-Витимской зоне явно выраженные макси­мумы, которые отличают ее от смежной территории Забайкальского блока (рис. 15). Каждая из трех трансрегиональ­ных разломных систем имеет ширину примерно 50 км и состоит из региональных межблоковых зон, интенсивно развивающихся в пределах байкальского участка растяжения земной коры (рис. 6, 11, 14). По типу внутреннего строения они представляют зоны крупных разломов: Прихребтового, Приморского и Морского – в Обручевской системе, а также Бортового и Дельтового – в Черско-Баргузинской системе. Прихребтовая и Бортовая разломные зоны, занимая в системах периферийное положение, выполаживаются в направлении оси рифта с глубин примерно 20 км, что придает характерный «чашеобразный» профиль участку наиболее интенсивных деформаций в Прибайка­лье (рис. 16). Высокая степень деструкции на фоне общего растяжения коры приводит к насыщению этого участка флюидами за счет проникновения метеорных вод и глубинных растворов в региональные разломные зоны и, частич­но, в смежные блоки, которые также принадлежат к внутренней структуре Обручевской и Черско-Баргузинской разломных систем. Находящийся между ними блок Байкальской впадины в этом отношении не является исключением, так как нарушен в центре зоной регионального уровня, где вследствие локализации растяжения процесс флюидизации проявлен наиболее интенсивно (рис. 8, 16). Зона аномально низких сопротивлений имеет ширину ≈7–10 км и не обнаруживает тенденции к резкому сужению в низах коры, что позволяет на данном этапе исследований считать ее главным каналом для миграции глубинных флюидов к поверхности.

3. Опыт, приобретенный в ходе исследований по трансекту Шертой – Красный Чикой, показал, что использовавшийся комплекс методов характеризуется высокой информативностью при выделении и анализе внутреннего строения разноранговых межблоковых зон, экспрессностью полевых измерений и возможностью применения в разнообразных условиях юга Восточной Сибири. Он включает методы, которые дополняют друг друга, что позволяет исследовать необходимый набор свойств межблоковых зон. В общем случае зоны выделяются по сравнению с пространствами блоков понижениями в рельефе, аномалиями условий водообмена, положительными и сложными по форме газовыми аномалиями, а также низкими значениями удельного электрического сопротивления как вблизи поверхности, так и на глубине (рис. 3–6, 8, 11–16). Сложность интерпретации комплексных данных заключается в том, что отдельными методами выявляются разные особенности межблоковых зон, которые в зависимости от условий формирования и развития отличаются по степени неоднородности внутреннего строения. На данном этапе исследований границы межблоковых зон могут в первом приближении успешно определяться по усредненному положению разнотипных аномалий, которые при их численном выражении отделяются от фона уровнем среднего арифметического без использования величины среднеквадратичного отклонения.

В дальнейшем необходимо провести детальные исследования, которые позволят установить для каждого из полей специфику проявления межблоковых зон, отличающихся: 1) кинематическим типом, рангом и степенью активности; 2) свойствами заполнителя зон и вмещающего их субстрата; 3) особенностями влияния внешних факторов (например, планетарного характера). Сопоставление результатов работ подобного типа позволит уточнить предложенные в статье обобщенные модели проявления межблоковых зон в отдельных геолого-геофизических полях (рис. 17, 20, 21). Это повысит эффективность применения методического комплекса для выделения межблоковых зон в регионах, характеризующихся недостаточной обнаженностью горных пород.

Публикуемая ниже серия из пяти статей отражает содержание докладов, представленных на
состоявшейся 8–12 октября 2012 г. в Москве 3й Всероссийской (с участием иностранных докладчиков)тектонофизической конференции «Тектонофизика и актуальные вопросы наук о
Земле». В статьях излагаются различные методические приемы исследований, используемые в
современной тектонофизике. Возможно, они дадут повод для развития дискуссий по современным методам тектонофизических исследований

Комплексный подход, объединяющий кинематический и структурно-парагенетический методы полевой тектонофизики, позволяет строить непрерывную временную развертку напряженно-деформированных состояний (НДС) и деформационных режимов (ДР) изучаемых районов от литификации осадков до завершающего орогенического процесса. Определение непрерывной последовательности НДС и ДР позволяет контролировать уже известные геодинамические построения и корректировать геодинамические модели. Примером может служить тектонофизическое изучение альпийского структурного этажа Западного Горного Крыма (ЗГК) и докембрийских комплексов Украинского щита (УЩ).

Данные, полученные в ЗГК, позволяют внести коррективы в модель геодинамического развития Горного Крыма. В частности, траектории главных нормальных напряжений (рис. 4 и 5) как в сдвиговом, так и во взбросовом или сбросовом режимах, указывают на реверсный характер движений Восточно- и Западно-Черноморской микроплит при общем нажиме их на Крымский полуостров с юго-востока, юга и юго-запада (рис. 7). В докембрийских комплексах центральной части УЩ (рис. 8) установлены 13 этапов деформации региона между ≥2.7 и 1.6 млрд лет назад. До рубежа 2.05–2.10 млрд лет назад регион развивался в режиме транстенсии и транспрессии, при котором Западная (гнейсово-гранулитовая) и Восточная (гранит-зеленокаменная) архейские микроплиты УЩ в неоархее расходились, а в палеопротерозое сближались и расходились под острым углом. Предполагается, что Западную и Восточную микроплиты в архее разделяла океаническая или субокеаническая литосфера (рис. 12, 13). В период 2.3–2.4 млрд лет назад плиты сблизились полностью, образовав зону коллизии. Один из возможных механизмов закрытия океанического окна – поддвиг верхних горизонтов субокеанической литосферы под корово-мантийные пластины по пологим поверхностям срыва (несубдукционный вариант), одной из которых является раздел Мохо.

На рубеже 2.05–2.10 млрд лет назад начался раздвиг Западной и Восточной микроплит УЩ, который устанавливается тектонофизическими данными по полям субширотного растяжения земной коры. Во время раздвига 2.05–2.10 млрд лет назад эманации и растворы получили возможность подъема в верхнюю кору, стимулируя процессы палингенеза (новоукраинские и кировоградские граниты), а при повторном раздвиге 1.75 млрд лет назад в верхнюю кору интрудировала магма основного и кислого состава (плутон габбро-анортозитов и рапакиви). Зона раздвига совпала с бывшим коллизионным швом и стала местом формирования межрегиональной шовной зоны Херсон – Смоленск, протягивающейся субмеридионально через всю Восточно-Европейскую платформу.

В статье представлены новые данные о геоэлектрическом строении трех наиболее крупных межгорных впадин Горного Алтая: Чуйской, Курайской и Уймонской. Для построения геоэлектрических моделей на территории впадин были выполнены измерения комплексом электромагнитных методов, включающим электромагнитные зондирования становлением поля, вертикальные электрические зондирования и электротомографию. Количественная интерпретация электромагнитных данных выполнена в программных комплексах моделирования и инверсии, опирается на обширный геологический материал, параметрические измерения на известных разрезах. Результаты обоснованы совместным анализом данных, полученных электромагнитными и геологическими методами, а также подтверждены на основе многомерного моделирования.

В статье изложены новые результаты полевых работ и интерпретации материалов тектонофизических исследований, проведенных по поперечным пересечениям в бассейнах рек Быстрица Надворнянская, Прут, Пистынка (правый приток р. Прут), Белый и Черный Черемош, Серет. Проанализированы поля напряжений, реконструированные по разным группам трещин и зеркалам скольжения во флишевых и молассовых отложениях Скибового и Бориславско-Покутского покровов.

Комплексное применение структурно-парагенетического и кинематического методов позволило определить де­формационные режимы с указанием их последовательности и средних значений азимутов ориентации главных осей региональных полей палеонапряжений (σ1, σ2, σ3), существовавших здесь в течение всего альпийского этапа развития Украинских Карпат.

Реконструированы поля палеонапряжений юго-восточной части Скибового покрова Украинских Карпат и Бориславско-Покутского покрова Предкарпатского передового прогиба. Выявлено сходство и различие напряженно-де­формированного состояния, особенности полей палеонапряжений, соотношение различных групп трещин (кососекущих и нормальносекущих относительно слоев пород) и зеркал скольжения.

На примере хорошо изученных районов Туранской платформы проанализирована роль конседиментационных и постседиментационных тектонических движений в формировании дислокаций осадочного чехла. На фоне длительного (десятки и сотни миллионов лет) спокойного эволюционного развития территории выделяются короткие интервалы, продолжительностью в первые миллионы лет (обычно в объеме одного – двух стратиграфических ярусов), когда происходит резкая активизация тектонических движений, сопровождающаяся воздыманием территории, регрессией моря, размывом накопившихся ранее отложений и проявлением деформационных процессов.

Выполненные палеотектонические реконструкции показали, что именно в эти «революционные» этапы происходит заложение крупных тектонических элементов и осложняющих их локальных поднятий. Детально исследованы предъюрский, предмеловой (преднеокомский), преддатский и предсреднемиоценовый региональные перерывы в осадконакоплении. Показано, что только за время этих четырех перерывов в седиментации и сопровождавших их эрозионно-денудационных процессов региональные структуры набирали от 50 до 80 % современной амплитуды по подошве чехла, а наиболее значимыми являются преддатский и предсреднемиоценовый размывы.

Локальные поднятия развивались так же импульсивно и преимущественно за счет постседиментационных движений. В качестве примера приведены разрезы по детально изученным антиклиналям (рис. 1–3), на которых хорошо видно нарастание величины эрозионного срезания накопившихся ранее отложений к сводам поднятий без конседиментационного уменьшения их мощности. В эти промежутки геологической истории, несмотря на их малую продолжительность, складчатые дислокации набирают до 65–90 % современной амплитуды. Между периодами активизации отмечаются длительные паузы относительного тектонического покоя с постепенным замедлением, вплоть до полного прекращения роста антиклиналей.

По аналогичному сценарию формируются дислокации и в других регионах, например в Азовском море (рис. 4), Днепровско-Донецкой впадине, Донбассе и т.д.

Наглядной иллюстрацией импульсивности тектонических процессов могут быть события, произошедшие недавно на Таманском полуострове. Здесь в 2011 г. в течение одного – двух месяцев в прибрежной полосе Азовского моря произошло резкое воздымание морского дна с появлением новообразованной суши (рис. 5–8). Амплитуда вертикаль­ных движений составила не менее 5 м. Образование структуры обусловлено кратковременным возобновлением роста антиклинали мыса Каменный. После кратковременной активизации движений наступила пауза тектонического покоя, и к настоящему времени большая часть поднятия уничтожена морской эрозией.

Причиной импульсивности тектонических движений может быть тангенциальный стресс, которому периодически подвергаются литосферные плиты. Горизонтальные тектонические движения и возникающие при этом напряжения способны приводить к формированию как межплитных, так и внутриплитных деформаций.

Наиболее информативными геологическими индикаторами тектонических напряжений являются разрывные нарушения разного масштаба, мелкие структурные формы: дайки, минерализованные жилы, трещины скола и отрыва, борозды скольжения на плоскостях любого генезиса, сланцеватость, кливаж, стилолитовые швы, шарниры и осевые плоскости складок и флексур и т.д. Эти индикаторы анализируются различными полевыми тектонофизическими методами, разработанными в разных странах. В статье кратко рассмотрена история развития наиболее широко используемых тектонофизических методов реконструкций палеотектонических напряжений в разномасштабных геологических структурах, перечислены результаты региональных тектонофизических исследований. Эти исследования были направлены на картирование палеотектонических напряжений и решение вопросов о возможных механизмах формирования структур преимущественно на территории России и стран СНГ. Особое внимание уделено использованию результатов изучения тектонических напряжений в решении практических задач.

 

Представлена информация о симпозиуме памяти академиков РАН Н.А. Логачева и Е.Е. Милановского «Континентальный рифтогенез, сопутствующие процессы», состоявшемся 20–23 августа 2013 г. Симпозиум организован Институтом земной коры СО РАН и геологическим факультетом Иркутского государственного университета (г. Иркутск) с участием геологического факультета Московского государственного университета. Освещена тематика конференции.