Район впадины Дерюгина (рис. 1) в тектоническом отношении рассматривается как часть Охотоморской эпимезозойской плиты, в строении которой выделяются гетерогенный фундамент, преимущественно докайнозойского возраста (нижний структурный этаж), и осадочный чехол, представленный в основном палеоген-неоген-четвертичными отложениями и на отдельных участках без видимого перерыва - нормально-осадочными образованиями верхнего мела (верхний структурный этаж).

Акустический фундамент (АФ) сложен алеврито-глинисто-кремнистыми метаморфизованными образованиями верхнемелового–палеогенового возраста (западная часть района), амфиболитами, гнейсами, кристаллическими сланцами, слабометаморфизованными песчаниками, алевролитами, аргиллитами (часто кремнистыми), а также интрузивными и эффузивными породами основного, среднего и, реже, кислого состава (восточная часть района). В целом акустический фундамент датируется мезозоем–палеозоем.

Тектоническое районирование осадочного чехла по вещественным (литофизическим) признакам (рис. 2) выполнено в форме карт литофизических комплексов в рамках четырех региональных сейсмостратиграфических комплексов (РССК I–IV-структурных ярусов), соответствующих следующим временным интервалам: доолигоценовый К2–P1–2 (РССК I), олигоцен-нижнемиоценовый P3–N11 (РССК II), нижне-среднемиоценовый N11–2 (РССК III) и верхнемиоцен-плиоценовый N13-N2 (РССК IV). Поскольку РССК включают в себя разные вещественно-фациальные ассоциации, то для их дифференциации введены следующие литофизические комплексы (ЛК): 1 – алеврито-глинисто-песчаный терригенный с углями, 2 – песчано-алеврито-глинистый терригенный, 3 – алеврито-глинисто-кремнистый и 4 – песчано-алеврито-глинистый вулканогенный [Sergeyev, 2006].

В рассматриваемом районе (рис. 2) отложения доолигоценового РССК I устанавливаются на ограниченных площадях в северной, северо-западной и юго-западной его частях, где они представлены алеврито-глинисто-песчаным терригенным с углями и алеврито-глинисто-кремнистым ЛК. Остальные РССК (II, III и IV) сложены в основном песчано-алеврито-глинистым терригенным и алеврито-глинисто-кремнистым литофизическими комплексами, и лишь в крайней юго-западной части района вдоль восточного побережья Сахалина прослеживаются узкие полосы, представленные алеврито-глинисто-песчаным с углями литофизическим комплексом. Песчано-алеврито-глинистый вулканогенный ЛК в районе впадины Дерюгина отсутствует.

Тектоническое районирование осадочного чехла по структурным признакам проведено на основании существенно уточненной для района впадины Дерюгина карты мощности осадочного чехла [Sergeyev, 2006], в результате чего составлена структурно-тектоническая карта (рис. 3), которая отражает ориентировку структурных элементов осадочного чехла, их морфологию, мощность осадков и амплитуды относительных поднятий и прогибов.

На основе структурно-тектонической карты (рис. 3), в зависимости от размеров, пространственного положения и ориентировки структурных элементов разных порядков, проведено их объединение в структурные зоны (рис. 4), включающие более мелкие по размерам структурные элементы в форме относительных поднятий и прогибов (рис. 5).

Тектоническое районирование осадочного чехла по структурно-вещественным (литофизическим) признакам (рис. 7–10) выполнено на основании карт литофизических комплексов четырех региональных сейсмостратиграфических комплексов (структурных ярусов) (рис. 2) и карты высокопорядковых структурных элементов осадочного чехла (рис. 5).

 

 

Анализ современных представлений об изменении начального напряженно-деформированного состояния пород при разгрузке показывает, что в изъятых из массива кернах, как правило, не происходит полной реализации энергии упругой деформации, в образцах возникают остаточные (собственные) напряжения.

В работе представлена модель в виде двух упругих элементов, которые находятся в разных напряженных состояниях, объясняющая возникновение остаточных напряжений второго рода. Модель отражает главные стадии предыстории формирования начального гравитационного напряженного состояния осадочной обломочной породы с последующей цементацией и изменение этого состояния при разгрузке. Последовательность образования породы по схеме «нагружение – цементирование» приводит к возникновению в ее элементах двух систем напряжений (по К. Терцаги): эффективных – в скелете, который воспринимает основную силовую нагрузку, и нейтральных – в жидкой фазе, в этом процессе не участвующей. После твердения жидкого раствора эффективные напряжения оказываются связанными цементирующим материалом.

Выполнен анализ изменения напряженно-деформированного состояния модели при разгрузке, носящей техногенный или природный характер, с помощью графоаналитического построения, в котором зависимости «напряжение – деформация» для элементов породы перед разгрузкой совмещены в единой системе координат, а процесс разгрузки рассмотрен из условия совместности их деформаций. Метод суперпозиции двух полей напряжений при разгрузке позволил проследить причинно-следственную связь начального напряженного состояния и образования собственных напряжений и, соответственно, самонапряженного состояния. Представленное построение делает «прозрачным» изменение напряжений между элементами модели в процессе разгрузки и потенциальной энергии и распределение ее составных частей после разгрузки, объясняющее неполную реализацию потенциальной энергии.

 

 

 Образование и особенности сейсмодинамики Байкальской зоны рассматриваются в контексте взаимодействия глубинных деформационных волн с региональной структурой литосферной мантии. В основе работы модель мантийной структуры, для реконструкции которой использованы химические составы мантийных перидотитов из офиолитовых комплексов, расположенных в юго-западном обрамлении Сибирского кратона (рис. 1). Анализ гетерогенности состава перидотитов (рис. 2, табл. 1) и вариаций содержаний в них главных породообразующих компонентов: железа, магния и кремния (рис. 3) позволил определить химическую зональность литосферной мантии регионального масштаба. Пространственные вариации состава перидотитов отражают концентрически-зональную мантийную структуру, к центру которой систематически уменьшаются содержания SiO2 и возрастают концентрации FeO∑ и MgO (рис. 4). Обнаруженная структура принадлежит мантии Сибирского кратона, глубинный край которого выходит за пределы его поверхностного контура, подстилая северо-западную часть Центрально-Азиатского орогенного пояса.

Результаты изучения перидотитов Байкальского региона согласуются с современными представлениями [Snyder, 2002; O’Reilly, Griffin, 2006; Chen et al., 2009], по которым под архейскими кратонами располагаются крупные мантийные линзы (рис. 5). Они отличаются повышенной плотностью ультраосновного вещества и образуют высокоскоростные корни кратонов, остававшиеся изолированными в тектонических процессах. Как и в юго-западной части Сибирского кратона, края мантийных линз могут выходить на сотни километров за пределы кратонов, подстилая орогенные пояса их обрамления.

Реконструкция структуры литосферной мантии согласуется с независимыми результатами сейсмических и тектономагматических исследований региона. Над центральной частью мантийной линзы расположен Ангарский геоблок (рис. 6, А), один из четырех главных тектонических элементов фундамента Сибирской платформы [Myronyuk, Zagruzina, 1983]. Зональность состава мантийной линзы определяет высокую плотность в ее центре, что объясняет положение здесь сейсмической аномалии (рис. 6, B), выделенной для глубины 50–60 км [Pavlenkova G.A., Pavlenkova N.I., 2006]. Расположенный в этой части кратона высокоскоростной корень прослеживается по данным сейсмотомографии [Koulakov, Bushenkova, 2010] до глубины ~600 км (рис. 7). Выдвинутый на юг край подкратонной мантии играл важную роль в тектонической эволюции Центрально-Азиатского орогенного пояса. В палеозое скрытая граница кратона определяла положение и конфигурацию аккреционной окраины Сибирского палеоконтинента (рис. 8, A). Вдоль нее также располагаются разновозрастные зоны рифтогенеза, концентрируются интрузии, генезис которых связан с обстановками растяжения (рис. 8, B). Над скрытым мантийным краем Сибирского кратона расположены кайнозойские осадочные впадины, что говорит об участии глубинной структуры литосферы в образовании современной зоны деструкции. Впадина озера Байкал вытянута вдоль мантийного края Сибирского кратона, подчеркивая своей серповидной формой его простирание.

Волновая природа сейсмичности наиболее проявлена в цикличности самых сильных землетрясений Байкальской зоны (табл. 2). Выделяются три сейсмических цикла: 1 – рубеж XIX–XX вв. (землетрясения 1885–1931 гг., М=6.6–8.2), 2 – середина XX в. (толчки 1950–1967 гг., М=6.8–8.1), 3 – рубеж XX–XXI вв. (события 1991–2012 гг., М=6.3–7.3). Перемещаясь в мантии, деформационный фронт сталкивается с основанием кратона, отдает литосфере часть энергии и вовлекает в деформации раздробленный край коры, расположенный над краем кратона (рис. 9, А). Результатом этого взаимодействия стало образование Монголо-Байкальского и Алтае-Байкальского сейсмических швов, в которых концентрируются все сильные землетрясения первого и последнего сейсмических циклов, соответственно (рис. 9, B). Сильные землетрясения середины XX в. (2-й цикл) образуют третий (Западно-Амурский) сейсмический шов, обрамляющий границу Амурской плиты (рис. 10). Важной особенностью Байкальской сейсмической зоны является ортогональная миграция землетрясений в пределах сейсмических швов. В каждом из швов обнаружена поперечная миграция эпицентров сильных землетрясений с М>6.0, которая фиксирует ориентацию максимального сжатия при взаимодействии деформационной волны с мантийными структурами (рис. 9, 10). Миграция более слабых землетрясений с магнитудами М<6.0 (рис. 11) происходит вдоль сейсмических швов. На западном фланге зоны в Алтае-Байкальском и Монголо-Байкальском швах продольная миграция, с учетом траектории деформационной волны, направлена с запада на восток. В Западно-Амурском шве продольная миграция направлена с востока на запад в северной части и постепенно меняет направление на меридиональное на юге, отражая вращение Амурской плиты против часовой стрелки. Это следствие объясняет парадокс встречной миграции сейсмичности в Байкальской зоне, обнаруженной С.И. Шерманом [Sherman, Zlogodukhova, 2011].

Закономерное сочетание трех сейсмических/деформационных швов, в каждом из которых стресс реализуется в виде разнонаправленной ортогональной миграции землетрясений (рис. 12), формирует сложную структуру поля напряжений в Байкальской сейсмической зоне. Позиция швов предопределяет расположение основных рифтогенных структур, прежде всего осадочных впадин, от Тункинской до Убсунурской (рис. 9, B). В районе озера Байкал все сейсмические швы смыкаются и накладываются друг на друга, что определяет максимальную интенсивность деформаций. Каждому из деформационных швов зоны, видимо, отвечает одна из трех котловин озера (рис. 13, A). Их глубина коррелирует с шириной швов, что объясняется «ослаблением» деформационной волны при последовательных циклах ее взаимодействия с глубинной структурой литосферы. Cейсмичность Байкальской зоны и ее кайнозойский рифтогенез с разных сторон отражают характер поля напряжений, генезис которого определен взаимодействием глубинной деформационной волны с организацией литосферной мантии.

 

 

 

Представленная ниже серия из пяти статей является второй частью материалов 3-й Всероссийской конференции «Тектонофизика и актуальные вопросы наук о Земле» (г. Москва, 8–12 октября 2012 г.), рекомендованных оргкомитетом для публикации в журнале «Геодинамика и тектонофизика». В статьях излагаются различные методические приемы исследований, используемые в современной тектонофизике. Возможно, они дадут повод для развития дискуссий по современным методам тектонофизических исследований.

 Рассмотрена тектонофизическая эволюционная модель развития структур Сайлагского массива гранодиоритов в связи с его золотоносностью. В эволюционной модели учтены схема нагрузки по геологическим данным, гравитационные напряжения и накопленные деформации. В результате моделирования была уточнена структурно-геологическая модель развития интрузива и рудного поля. Спрогнозированы структуры разрушения в апикальной и надкупольной частях массива на этапе внедрения и остывания интрузии. Спрогнозировано формирование долгоживущей зоны сдвига на крутопадающем склоне интрузии и сопряженных субвертикальных разрывных нарушений, вертикальной механической «расслоенности» интрузивного тела.

 

 

Исследование, направленное на изучение тектонической трещиноватости в пределах одной из складок южного крыла складчатого сооружения Северо-Западного Кавказа, проведено с помощью структурно-парагенетического и катакластического методов анализа. Объектом изучения являлась Семисамская антиклиналь (рис. 1 и 2), сложенная верхнемеловыми и палеогеновыми слоистыми терригенно-карбонатными отложениями, в которых широко развиты различные геологические индикаторы палеонапряжений (рис. 3, 5, 7, 9).

В пределах изученной складчатой структуры установлен парагенез, связанный с действием субгоризонтальных минимальных сжимающих (девиаторное растяжение) напряжений северо-западной (СЗ 320º) ориентировки и фиксируемый отрывно-сбросовыми системами северо-восточного простирания (рис. 6, 8, 10, 11, 17). Взбросо-надвиговые системы северо-западного (СЗ-ЮВ) простирания, играющие заметную роль во всем складчатом сооружении Северо-Западного Кавказа, представлены в основном на крыльях Семисамской антиклинали (рис. 6, 12, 13).

Распределение рассчитанных с помощью метода катакластического анализа локальных характеристик поля палеонапряжений (локальные стресс-состояния) показывает существенные вариации единого поля напряжений, действующего при формировании складчатого сооружения (рис. 15–17).

В пределах антиклинальной складки установлена значительная вариация обстановок, обусловленных изменением пространственного положения главных осей напряжения (рис. 18). Области с горизонтальным растяжением в осевой части складки закономерно сменяются областями горизонтального сжатия на ее крыльях (рис. 19).

  

 

Целью исследований являлась разработка элементов методики извлечения информации о рельефообразующих процессах из архивных и современных данных дистанционного зондирования (ДЗ) с использованием новейших технологий обработки данных ДЗ, в том числе фотограмметрии и геоинформационных систем (ГИС). Показана высокая информативность и экономическая выгода предложенных элементов методики. Объект исследования расположен на юго-востоке Восточно-Европейской платформы на границе двух активных тектонических структур – Южно-Татарского свода и Мелекесской впадины (рис. 1). Результаты исследования подтверждают существование непосредственной связи между неотектоническими движениями и современной геодинамической обстановкой недр исследуемой территорий (рис. 5). В статье показана информативность морфометрического метода для прогнозирования и локализации зон высокой геодинамической активности.