Содержание к диссертации
Введение
1. Краткая характеристика тектоники и сейсмичности северо-востока россии
1.1. Основные тектонические структуры региона 10
1.2. Главные черты глубинного строения 13
1.3. Сейсмическая активность Северо-Востока России
1.3.1. Общая характеристика сейсмичности 16
1.3.2. Охотско-Ленский сейсмический район 18
1.3.3. Корякско-Чукотский сейсмический район 25
1.4. Выводы 29
2. Связь землетрясений с разрывными структурами, выделенными по геолого-геофизическим данным в охотско-ленском сейсмическом районе
2.1. Активные разломы, выделенные по геологическим данным, и их роль в пространственном контроле землетрясений 31
2.1.1. Активные разломы древнего заложения, унаследованно развивающиеся на неотектоническом этапе
2.1.1.1. Разломы северо-западного простирания 32
2.1.1.2. Разломы меридионального простирания 40
2.1.1.3. Разломы широтного простирания 41
2.1.2. Новообразованные разломы 42
2.2. Главнейшие скрытые ортогональные и дуговые разрывные дислокации, выделенные по геофизическим данным, и их роль в пространственном контроле землетрясений 43
2.2.1. Крупнейшие разрывные дислокации ортогональной системы 45
2.2.2. Основные дуговые разрывные нарушения 52
2.3. Основные закономерности контроля землетрясений разрывными структурами 54
2.4. Выводы 56
3. Мера дискордантности, плотность (удельная длина) разломов и их прогнозно-сейсмическое значение 58
3.1. Определения плотности и меры дискордантности разломов 59
3.2. Дискордантность разломов Магаданской области и сейсмичность 61
3.3. Дискордантность, плотность разломов и сейсмичность юго-восточного фланга Охотско-Ленского сейсмического района 63
3.3.1. Краткая характеристика геологического строения и сейсмичности юго-восточного фланга Охотско-Ленского сейсмического района 64
3.3.2. Корреляционные связи плотности разломов, выделенных по геологическим данным, с пространственным распределением, количеством и энергией землетрясений 71
3.3.3. Корреляционные связи дискордантности разломов, выделенных по гравиметрическим данным, с пространственным распределением, количеством и энергией землетрясений 79
3.4. Дискордантность и плотность разломов и сейсмичность Примагаданского шельфа Охотского моря.
3.4.1.Краткая характеристика геологического строения территории 88
3.4. 2. Корреляционные связи плотности разломов, выделенных по гравиметрическим данным, с пространственным распределением, количеством и энергией землетрясений 89
3.4. 3. Корреляционные связи меры дискордантности разломов, выделенных по гравиметрическим данным, с пространственным распределением, количеством и энергией землетрясений 94
3.5. Выводы 97
4. Особенности глубинной структуры и их влияние на возникновение и распределение землетрясений
4.1. Влияние структуры "гранитного" слоя на сейсмичность Северо-Востока России 102
4.2. Сравнительный анализ сейсмической активности районов с развитым и "редуцированным" гранитным слоем 105
4.3. Выводы 116
Заключение 119
Список литературы
- Сейсмическая активность Северо-Востока России
- Активные разломы древнего заложения, унаследованно развивающиеся на неотектоническом этапе
- Дискордантность, плотность разломов и сейсмичность юго-восточного фланга Охотско-Ленского сейсмического района
- Сравнительный анализ сейсмической активности районов с развитым и "редуцированным" гранитным слоем
Введение к работе
Актуальность работы. Северо - Восток России в соответствии с его богатыми природными ресурсами и особым географическим положением является регионом с развивающимся горно-промышленным производством в экстремальных для проживания природных условиях. Одним из существенных аспектов экстремальной обстановки в регионе является повышенная сейсмичность его отдельных районов. Здесь происходили сильнейшие землетрясения, например, Артыкское 18 мая 1971 года с магнитудой М=7,1. В связи с этим и, прежде всего, для решения вопросов сейсмической опасности важным является определение геолого-геофизических критериев сейсмической активности и прогнозирование на этой основе зон возможных очагов землетрясений.
Эта задача решается на основе анализа многочисленных сейсмологических и геолого-геофизических материалов. И хотя в рамках этой проблемы проведен большой объем исследований, однако многие вопросы сейсмогеологии Северо-Востока России все еще остаются не решенными или требуют более подробного качественного и количественного анализа.
В сейсмологии известна связь землетрясений с разрывными нарушениями. На Северо-Востоке России сейсмически активными являются разломы с длительной геологической историей развития. Проведение количественного исследования роли разломов в пространственном контроле землетрясений позволяет совершенствовать методы выделения зон возможных очагов землетрясений. Выявление таких зон, уточнение их границ имеют существенное значение для сейсмического районирования.
Важным вопросом является определение связи сейсмичности с глубинным строением. Изучение структуры земной коры позволяет глубже понять общие закономерности возникновения землетрясений и характер распространения сейсмических волн, вызывающих сотрясения в районах, удаленных от эпицентров.
Цель и задачи исследования. Целью работы является комплексный анали?. роли разломов и особенностей глубинной структуры в пространственном контроле землетрясений на Северо-Востоке России.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучение материалов по сейсмичности Северо-Востока России,
пространственному распределению эпицентров землетрясений, выявление
сейсмогеологических связей и геолого-геофизических условий возникновения
землетрясений.
2. Анализ и обобщение литературных данных для выделения основных
сейсмоактивных разломов и определение их роли в пространственном размещении
землетрясений.
Построение схем изодискордант и изолиний плотности разломов для юго-восточного фланга Охотско-Ленского сейсмического района и Примагаданского участка шельфа Охотского моря.
Проведение количественного анализа для установления степени корреляции плотности и меры дискордантности разломов с показателями сейсмической активности (удельным количеством землетрясений и удельной энергией землетрясений) рассматриваемых районов.
Выделение районов с развитым и редуцированным "гранитным" слоем на территории Северо-Востока России. Анализ сейсмической активности выделенных районов и роли глубинной структуры в пространственном распределении землетрясений.
Фактический материал. Для изучения сейсмического режима Северо-Востока России, анализа связи землетрясений с разломами и узлами их пересечения, исследования зависимости пространственного положения эпицентров землетрясений от глубинного строения территории, использовались каталоги землетрясений Магаданской опытно-методической сейсмологической партии Геофизической службы РАН с 1963 по 2002 гг., каталоги землетрясений сейсмостанций Камчатки, Аляски (Alaska Earthquake Information Center), международный каталог землетрясений (International Seismological Center Bulletin), использовались также и другие опубликованные и фондовые материалы. Построение схемы разломов, выделенных по геологическим и гравиметрическим данным, осуществлено автором по материалам гравиметрических данных в редукции Буге и геологических карт масштаба 1:1000000, 1:500000. Основой для построения уточненного плотностного среза Северо-Востока России на глубине 20 км послужили данные об относительных
изменениях плотности Да, полученные при интерпретации аномалий поля силы тяжести Примагаданского района, выполненной сотрудниками лаборатории региональной геофизики СВКНИИ ДВО РАН под руководством Ю. Я. Ващилова.
Автором построены схемы изолиний плотности разломов и изодискордант разломов для юго-восточного фланга Охотско-Ленского сейсмического района и Примагаданского участка шельфа Охотского моря. Для построения схем и их анализа использовались программы: CorelDRAW, Corel Photo-Paint, Surfer-7, AutoCAD-2000, a также программа для расчета меры дискордантности разломов, составленная в лаборатории региональной геофизики СВКНИИ ДВО РАН под руководством Ю. Я. Ващилова
Научная новизна работы заключается в следующем:
По совокупности геолого-геофизических признаков выявлены скрытые разломы, имеющие большое значение в пространственном размещении землетрясений. Наряду с приуроченностью сейсмичности к известным, проявленным на поверхности, разломам, выявлено ее тяготение к выделенным скрытым разломам и линеаментам, а также к узлам пересечения разломов.
Разработана методика количественного исследования связи землетрясений с разломами и узлами их пересечения, основанная на корреляционном анализе плотности и меры дискордантности разломов с показателями сейсмической активности (удельным количеством и удельной энергией землетрясений).
В рамках данной методики построены схемы изодискордант и изолиний плотности разломов и пространственного распределения эпицентров землетрясений для юго-восточного фланга Охотско-Ленского сейсмического района и Примагаданского участка шельфа Охотского моря. Проведен количественный анализ связи показателей сейсмической активности (удельным количеством землетрясений и удельной энергией землетрясений) с разломами и узлами их пересечения. На основании этих материалов выявлены принципиальные различия в структурном положении эпицентров землетрясений на суше и на море.
Для Северо-Востока России уточнен плотностной срез земной коры на глубине 20 км, позволивший выделить районы с развитым и редуцированным "гранитным" слоем. Впервые проведено сравнительное исследование сейсмичности районов с развитым и редуцированным "гранитным" слоем.
Практическое значение работы.
Для сейсмических районов Северо-Востока России установлена связь землетрясений со скрытыми разломами и глубинными линеаментами, выделенными по комплексу геолого-геофизических данных, показана возможная зависимость распределения сейсмических толчков от особенностей глубинной структуры территории.
Полученные в работе результаты позволили выделить особенности пространственного распределения землетрясений, и их связь с тектонической раздробленностью земной коры для территорий, все еще достаточно слабо изученных количественными сейсмогеологическими методами. Такими территориями являются юго-восточный фланг Охотско-Ленского сейсмического района (где сосредоточена горнопромышленная, топливно-энергетическая и социальная инфраструктура Магаданской области) и Примагаданский участок шельфа Охотского моря (где ведутся поиски нефти и газа).
Результаты диссертационного исследования, а также предложенная методика количественного исследования связи землетрясений с разломами и узлами их пересечения, в сочетании с другими сейсмогеологическими данными, могут быть использованы при сейсмическом районировании для выделения и уточнения зон возможных очагов землетрясений.
Защищаемые положения.
1. Разработанная методика изучения сейсмичности путем совместного анализа
плотности и меры дискордантности разломов с показателями сейсмической
активности (удельным количеством землетрясений и удельной энергией
землетрясений) эффективна для условий Северо-Востока России.
2. На юго-восточном фланге Охотско-Ленского сейсмического района
максимальный уровень сейсмической активности соответствует участкам со
средними значениями меры дискордантности разломов (12<||d||<18), выделенных по
гравиметрическим данным, и зонам повышенных горизонтальных градиентов изодискордант. Максимальная вероятность возникновения землетрясений энергетического класса К>12 здесь соответствует средним значениям плотности разломов, выходящих на поверхность (0,12<т<0,16 км'1).
3. В пределах Примагаданского шельфа Охотского моря наиболее вероятны
землетрясения энергетического класса К>12 на участках с пониженными значениями плотности (0,04<т<0,06 км"1) и меры дискордантности разломов (2<|Z)||<4), выделенных по гравиметрическим данным.
4. Пониженной сейсмической активностью или ее полным отсутствием на Северо-Востоке России характеризуются области с редуцированным "гранитным" слоем.
Защищаемые положения обосновываются материалами следующих глав: первое, второе и третье - главами 1, 2 и 3, четвертое - главами 1 и 4.
Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования докладывались и представлялись на региональной научной конференции "Северо-Восток России: прошлое, настоящее, будущее" (Магадан, 199?); 31 сессии международного геологического конгресса (The 31-st Session of the International Geological Congress . Rio de Janeiro, 2000); региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике (Владивосток, 2001); научной сессии "Сейсмологический мониторинг в Сибири и на Дальнем Востоке", посвященной 100-летию открытия сейсмической станции "Иркутск" (Иркутск 2001); международном научном симпозиуме "Строение, геодинамика и металлогения Охотского региона и прилегающих частей Северо-Западной Тихоокеанской плиты" (Южно-Сахалинск, 2002); на X научной конференции аспирантов, соискателей и молодых исследователей "Идеи, гипотезы, поиск" (Магадан, 2003); научно-практической конференции "Университетский комплекс-стратегический фактор социально-экономического развития северного региона" (Магадан, 2003), всероссийском совещании, посвященном 90-летию академика Н. А. Шило "Геодинамика, магматизм и минерагения континентальных окраин Севера Пацифики" (Магадан, 2003), всероссийской научной конференции, посвященной памяти академика К. В. Симакова и в честь его 70-летия, "Наука Северо-Востока России - начало века" (Магадан, 2005).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 134 страницах, иллюстрирована 32 рисунками и 9 таблицами. Список использованной литературы составляет 134 наименования.
Работа выполнена в лаборатории региональной геофизики СВКНИИ ДВО РАН.
Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю д.г.-м. н. Ю. Я. Ващилову за всестороннюю поддержку и помощь при проведении исследований.
Во время работы над диссертацией автор пользовалась ценными консультациями и советами многих сотрудников СВКНИИ, ФГУП "Магадангеология", Северного Международного Университета, Магаданской опытно-методической сейсмологической партии Геофизической службы РАН, за что выражает им искреннюю признательность. Автор благодарна д. г. н. В. Н. Смирнову за помощь в работе и ценные консультации. Автор благодарит за советы и предоставленные фондовые материалы к.г.-м.н. С. Г. Бялобжеского, к.г.-м.н. Л. М. Гельмана, к.г.-м.н. В. Е. Глотова, к.г.-м.н. А.В. Гревцева, Л. В. Гунбину, д.г.-м.н. В. М. Кузнецова, Н. М. Лещук, ph.D. К. Д. Маккей, к.ф.-м.н.С. В. Мишина, О. В. Сахно, д.г.-м.н. Б. М. Седова, к.г.-м.н. В. М. Шарафутдинова, к.г.-м.н. В. Г. Шахтырова, ph.D. К. Фуджита.
Сейсмическая активность Северо-Востока России
Изучение сейсмического режима территории, а также условий и признаков возникновения землетрясений невозможно без анализа данных о глубинном строении исследуемой территории. Исследования сейсмогенерирующего слоя (т. е. части земной коры, в которой регистрируются очаги землетрясений) представляют интерес для пространственного прогноза землетрясений. Изучение более глубинных структур земной коры и верхней мантии позволяет рассматривать и решать общие вопросы условий возникновения землетрясений и характера распространения сейсмических волн, вызывающих сотрясения в районах, удаленных от эпицентров.
На основании количественной интерпретации гравитационных полей и аномалий на трехмерной плотностной модели литосферы Северо-Востока России выделены основные границы раздела с резкими различиями плотностного и скоростного разреза, а также получены данные о строении литосферы (табл. 1, 2) [Ващилов,1973,1993]. Из таблиц 1 и 2 мощность базитового слоя равна hB =НМ -НБ; базит-гипербазитового- ЬБГ = Нм - HMi, мощность земной коры равна Нм .
Мощность земной коры на Северо - Востоке России изменяется от 60 км в Приверхоянье до 25-30 км в приокеанической (внутренней) зоне Охотско-Чукотского вулканогенного пояса, толщина литосферы варьируется от 60 км до 200 км [Шило, Ващилов, 1979а; Ващилов, 1993]. Самые большие глубины залегания границы М, (45-60 км и больше) отмечены в отдельных малоплотных блоках - Омсукчанском, Улахан-Сисском и др. В Эльгинской зоне толщина коры достигает 64 км. На Колымо-Индигирском участке Яно-Колымской складчатой области глубина границы Мохо изменяется в пределах 35-40 км и более. На Омолонском массиве, а также в районе Балыгычанского антиклинория и Сугойского синклинория поверхность М устойчиво залегает на глубине 35 км. В Анюйской складчатой зоне, в районе магматогенных поднятий, мощность земной коры составляет 55-60 км.
Важнейшим структурным элементом Северо-Востока России является Охотско-Чукотский вулканогенный пояс, отделяющий мезозоиды от областей кайнозойской складчатости. Граница между материковой и приокеанической зонами пояса проходит по генеральному разлому (или системе разломов) ОЧВП, (положение которого определено автором в ходе уточнения плотностного среза Северо-Востока России на глубине 20 км в главе 4). На генеральном разломе ОЧВП, глубина заложения которого не менее 100 км, происходит скачкообразное изменение строения земной коры и верхней мантии [Ващилов, 1982, 1993]. К северо-западу от разлома выделяется мегаблок земной коры нормального континентального типа, охватывающий большинство структур Верхояно-Чукотской складчатой области. Мощность земной коры в пределах Охотско-Магаданского звена ОЧВП в зоне разлома изменяется от 35-40 км до 25-30 км [Ващилов, 1982; Шило и др., 1979; Сурков и др., 2003].
Особенностью строения земной коры Северо-Востока России является существование районов с сокращенной мощностью "гранитного" слоя. Редуцированный "гранитный" слой выделяется в пределах Анадырско-Корякской мезо-кайнозойской складчатой зоны, в междуречье нижнего течения рек Омолон, Большой и Малый Анюй, на левобережье реки Колымы и в зоне Алазейского плоскогорья [Ващилов, 1993; Ващилов, Сахно, Калинина, 1996]. "Гранитный" слой практически отсутствует также в пределах приокеанической зоны ОЧВП и Кони-Тайгоноского района [Ващилов, 1993]. По результатам геологической интерпретации -материалов геофизического профиля 2-ДВ, глубинное строение Кони-Мургэльского блока характеризуется малой мощностью "гранитного" слоя (2-3 км), его приближенностью к поверхности (верхняя граница глубине 5-7 км), а также большой мощностью (более 30 км) базальтового слоя [Сурков и др., 2003].
Сопоставление геологических, сейсмических и других геофизических данных показывает, что на территории Северо-Востока России выделяются два сейсмоактивных района (рис. 2.) - Корякско-Чукотский и Охотско-Ленский сейсмические районы [Ващилов, Сахно, Калинина, 1996; Ващилов, Сахно, Калинина, 2002].
Эпицентры землетрясений Корякско-Чукотского сейсмического района (КЧСР), относительно слабо изученного, располагаются в пределах восточной, Чукотской ветви мезозоид Северо-Востока России, а также наложенного на нее северовосточного звена Охотско-Чукотского вулканогенного пояса и Корякско-Анадырской кайнозойской складчатой области.
Значительно больший по площади и намного лучше изученный Охотско Ленский сейсмический район (ОЛСР) занимает северо-западный фланг мезозоид
Северо-Востока России, охватывая разнородные и разновозрастные структуры Верхояно-Чукотской складчатой области, краевой Охотско-Чукотский вулканогенный пояс, а также часть акватории морей Лаптевых и Охотского (рис. 2) Он протягивается от низовьев р. Лена и северной части хр. Верхоянского через хр. Черского и районы Магаданской области к северному побережью Охотского моря. На северо-западе, охватывая шельф моря Лаптевых, эпицентры землетрясений ОЛСР соединяются с эпицентральной полосой срединно- океанического хребта Гаккеля, на юго-востоке - с эпицентрами Алеутской и Курило-Камчатской островных дуг.
Активные разломы древнего заложения, унаследованно развивающиеся на неотектоническом этапе
Анализ геолого-геофизических условий и признаков возникновения землетрясений на Северо-Востоке России указывает на связь землетрясений с активными разломами [Андреев и др., 1979; Ващилов, Сахно, Калинина 1996, 1998а, 19986; Имаев и др., 1990, 1994, 1995; Козьмин, Ларионов, 1977; Кочетков, 1966; Мокшанцев и др., 1975а, 19756, 1977; Новейшая тектоника..., 2000; Резанов, Кочетков, 1962; Смирнов, 1995, 2002; Тектоника ..., 2001]. Эпицентры землетрясений непосредственно прослеживаются вдоль активных разломов. Отмечается также локализация эпицентров землетрясений около позднемезозоиских и кайнозойских впадин, по одному из бортов которых проходит разлом [Козьмин и др., 1975; Сейсмическое районирование..., 1980; Ващилов, Сахно, Калинина, 1996]. Существуют признаки тяготения эпицентров землетрясений к гранитным и вообще к интрузивным массивам [Имаев, 1990].
Описанию активных в позднем кайнозое разломов и связи с землетрясении посвящены работы В. С. Имаева и др., [1990, 1994], Ю. Я. Ващилова и др., [1996], Смирнова В. Н. [1995, 2002, Новейшая тектоника..., 2000, Смирнов, Важенин, 1990]. К категории активных разрывных структур отнесены разломы, отчетливо выраженные в рельефе, вдоль которых фиксируются вертикальные и горизонтальные движения, произошедшие в позднем плейстоцене и голоцене [Имаев и др., 1990; Смирнов, Глушкова, 1996]. Для выделения активных разломов используются следующие признаки: отчетливая выраженность на аэро- и космоснимках, приуроченность к их трассам линейно ориентированных седловин на водоразделах, геоморфологических уступов и элементов гидросети; контроль распространения и
-32 деформаций кайнозойских осадков, а также отдельных форм рельефа (горизонтальные и вертикальные смещения морфоструктур, кулисность их расположения в плане и др.), которые зависят от поля тектонических напряжений, действующего в земной коре; приуроченность к ним эпицентров землетрясений и сейсмодислокаций [Имаев и др., 1990].
По масштабности в Охотско-Ленском сейсмическом районе В. С. Имаевым с соавторами выделены генеральные (длина больше 500 км), региональные (длина от 100 км до 500 км) и локальные (длина меньше 100 км) активные разломы [Имаев и др., 1990, 1994, 1995]. Локальные разрывные нарушения представляют собой производные от генерального или регионального разломов и подчинены им структурно [Имаев и др., 1990]. Схема разломов Охотско-Ленского сейсмического района и краткая характеристика некоторых сейсмоактивных генеральных и региональных разломов представлены на рисунке 7 и в таблице 6. Рассмотрим подробнее проявления сейсмической активности некоторых важнейших разрывных нарушений.
Большинство сейсмоактивных разломов Охотско-Ленского сейсмического района являются разломами древнего заложения, активизировавшимися на неотектоническом этапе развития.
Наиболее активно развивающимися являются разрывные нарушения северозападного простирания, отражающие общий структурный план Яно-Колымскон складчатой системы. Эти разломы имеют древнее, возможно, позднепротерозойское заложение и длительную геологическую историю развития, поскольку контролируют строение и развитие палеозойских, мезозойских и кайнозойских структур.
По плоскостям разломов часто соприкасаются разновозрастные отложения [Мокшанцев и др., 1975а]. Активизировавшись на неотектоническом этапе, эти разломы имеют большое значение в формировании морфоструктурного плана территории [Смирнов, Левашова, 1987]. Знак горизонтального перемещения по разломам определяется по разному и, вероятно, он менялся во времени (табл. 6).
Именно с данной системой разломов большинство сейсмологов и сейсмогеологов, занимающихся сейсмичностью Северо-Востока России, связывают пространственное положение Охотско-Ленского сейсмического района и его повышенную сейсмическую активность [Козьмин и др., 1975; Мокшанцев и др., 19756; Имаев и др., 1990, 1994; Ващилов, Сахно, Калинина, 1996; Смирнов, Глушкова, 1996; Новейшая тектоника..., 2000]. С их активностью связано возникновение сильнейших землетрясений (Артыкского 1971 г., М=7,1, Кулинского 1972 г., М=5,6, Эльгенского, 1974г., М=4,9, Купкинских 1979 и 1981 гг. М=5-5,2 [Сейсмическое..., 1980]), к ним также приурочены крупные тектонические и-гравитационные палеосейсмодислокации [Имаев и др., 1990; Смирнов, 1994, 2002]. На взаимосвязь землетрясений с разломами указывают также макросейсмические проявления. Изосейсты землетрясений имеют вид эллипсов, вытянутых в северозападном направлении, при этом интенсивность сотрясений вкрест простирания разломов уменьшается примерно в 1,6 раза [Парфенов и др., 1987].
Чай-Юрьинский разлом, отделяющий Аян-Юряхский антиклинорий от Иньяли-Дебинского синклинория, прослеживается от ручья Бурустах вдоль р. Чай-Юрья и Берелех до бассейна р. Ола. Юго-восточный отрезок разлома, выделяется по данным дешифрирования космоснимков в виде отдельных кулисно сопряженных фрагментов [Новейшая тектоника..., 2000].
Наибольшей сейсмической активностью характеризуются северо-западная и центральная части разлома, вдоль которых возможны сейсмических толчки с магнитудой 7-8,5 [Сейсмическое районирование..., 2000]. Чай-Юрьинскому разлому отводят роль генератора Артыкского землетрясения 1971 г. [Имаев и др., 1994, Смирнов, 2002; Новый каталог..., 1977], сопровождавшегося мощными сейсмогравитационными дислокациями [Курушин, 1976]. Наиболее часто встречаемым видом сейсмогенных деформаций здесь являются сейсмогравитационные срывы. С Чай-Юрьинским разломом связаны кайнозойские впадины (Верхне-Нерская, Аркагалинская и др.). К северо-восточному борту Верхне-Нерской впадины приурочены эпицентр и плейстосейстовая область Артыкского землетрясения.
Дискордантность, плотность разломов и сейсмичность юго-восточного фланга Охотско-Ленского сейсмического района
Для количественного исследования пространственной связи землетрясений с разломами и узлами их пересечения был выбран район в центральной части Магаданской области, ограниченный координатами 58 -64 с.ш. и 147 -159 в.д. Данная территория является юго-восточным флангом Охотско-Ленского сейсмического района, где сосредоточена важнейшая горнопромышленная, топливно-энергетическая и социальная инфраструктура (золотые рудники и прииски, угольные разрезы, ГЭС, города и поселки) области.
Район исследования охватывает юго-восточную часть мезозойской Верхояно-Чукотской складчатой области. На рисунке 15 представлена тектоническая схема района. Схема составлена В. М. Кузнецовым на основе геологических карт м-ба 1:500 000 Колымо-Омолонского региона [Геологическая..., 1998] и Охотско-Колымского региона [Геологическая, 1999], использованы также изданные в последнее десятилетие листы Государственной геологической карты м-ба 1: 1 000 000 (новая серия), лист 0-56, Р-56,57, лист 0-55, Р-54,55 [Государственная..., 1992, 1995], учтены и другие опубликованные и рукописные материалы, в том числе схема тектонического районирования Колымо-Охотского водораздела м-ба 1: 1 000 000 (Кузнецов, 2003), имеющаяся в электронном виде.
Большую часть территории занимают структуры Яно-Колымской складчатой системы, образованные отложениями верхнепалеозойско-мезозойского (верхоянского) комплекса [Геология СССР т. XXX, 1970]. Осадочный комплекс достигает суммарной мощности 12-13 тыс. м. Обособляются северная (Приколымская) и южная (Приохотская) синклинальные зоны и разделяющая их цепь антиклинориев (Аян-Юряхский антиклинорий, Балыгычанское и Хетагчанское поднятия). Приколымская синклинальная зона образована Иньяли-Дебинским и Сугойским синклинориями, Приохотская - Верхнеиндигирским, Армано-Вилигинским и Гижигинским. На рассматриваемой площади Яно-Колымской системы преобладает линейная складчатость. Балыгычанскому и Хетагчанскому поднятиям, а также Армано-Вилигинскому синклинорию свойственна брахиморфная складчатость [Геологическая ..., 1999].
С севера структуры Яно-Колымской системы окаймляются Приколымо-Черско-Полоусненской системой, сложенной преимущественно карбонатно-терригенными и терригенными формациями рифейско-ранне-среднепалеозойского возраста.
В пределах рассматриваемой территории Приколымо-Черско-Полоусненской системы расположены замыкания Приколымского и Омулевского антиклинориев [Геологическая..., 1999; Геологическая..., 1998]. Складчатая структура поднятий представляет сочетание брахиантиклиналей и брахисинклиналей и облекающих их линейных складок, часто приразломных [Государственная ..., 1992]. Северо-восток района занимает краевая часть Омолонского срединного массива.
С юга структуры Яно-Колымской системы окаймляются фрагментами структур Кони-Тайгоноской складчатой системы [Некрасов, 1976], в пределах которой развиты мезозойские вулканогенно-терригенные отложения [Геологическая..., 1998; Геологическая..., 1999]. Складчатые структуры системы на рассматриваемой территории имеют брахиморфный характер и значительно нарушены крутопадающими диагональными разломами. Существенные деформации вызывают многочисленные интрузивы гранитоидов.
Юго-восточный фланг Яно-Колымской системы на сочленении с Кони-Тайгоноской системой в значительной мере перекрыт покровами Охотско-Чукотского вулканогенного пояса. В составе пояса выделяются отрицательные вулканоструктуры: изометричные депрессии и удлиненные вулканопрогибы, а также положительные структуры типа плутоногенных поднятий. Крупнейшим ответвлением Охотского сектора ОЧВП [Белый, 1994] является Балыгычано-Сугойский (Омсукчанский) прогиб.
Неотектонические впадины принадлежат, в основном, к Момской и Охотско-Анадырской рифтовым системам, выходящим далеко за пределы рассматриваемой территории [Геологическая..., 1998]. Впадины обычно приурочены к разломам и представляют собой приразломные грабены. Так, Сеймчано-Буюндинская впадина приурочена к северо-восточному крылу разлома Улахан. Впадина выполнена толщей континентальных отложений мощностью по геофизическим данным около 650 м [Воскресенский и др., 1973].
Большинство структурных элементов ограничено зонами разрывных тектонических нарушений. Наиболее крупные разломы ограничивают основные структуры территории, более мелкие разбивают их на блоки меньшего размера.
Выделяются четыре генеральные системы разломов: северо-западной ориентировки, свойственные для структур Яно-Колымской системы; разломы северо восточной и широтной ориентировки, связаны с заложением и развитием Охотско-Чукотского вулканогенного пояса; меридиональные разломы, выраженные неявно, в виде протяженных орогенных и вулканических прогибов и грабенов или поясов интрузий [Кузнецов, 1994]. По характеру смещения крыльев среди выходящих на поверхность выделяются разломы трех основных типов - сбросы (сбросо -сдвиги), надвиги и взбросы (взбросо-сдвиги).
Сейсмическая активность территории в период с 1963 по 1997 гг. рассматривалась на основании построенной схемы пространственного распределения эпицентров землетрясений (рис 16). Для построения схемы использованы данные каталога землетрясений Магаданской области любезно предоставленные Л. В. Гунбиной, МОМСП и К. Маккей, Michigan State University и отчетов Магаданской опытно- методической сейсмологической партии (МОМСП) Геофизической службы РАН. Всего с 1963 по 1997 гг. на данной территории зарегистрировано более полутора тысяч землетрясений различных энергетических классов. Однако часть этих событий являются промышленными взрывами, другая часть с К 8,5 определена с большими погрешностями [Важенин и др., 1997]. Поэтому при дальнейшем статистическом анализе связи землетрясений с разломами, учитывались только землетрясения с К 8,5.
На территории данного района зарегистрировано 32 землетрясения энергетического класса К 12. Анализ пространственного распределения эпицентров землетрясений позволяет выделить четыре узла повышенной сейсмической активности.
1) Средне-Ямский узел. Данный узел является максимальным по площади и охватывает наибольшее число землетрясений [Ващилов, 1979; Андреев, Шищенко, 1992]. Самым сильным землетрясением данного узла является Ямское 1851 г. с магнитудой 6,5 (см. табл. 1) [Сейсмическое районирование..., 1980]. За период с 1936 по 1997 гг. на территории узла зарегистрировано более сотни землетрясений различных энергетических классов, из них - 6 крупных К 12. В пределах узла возможно возникновение землетрясений с Ктах=16. Сейсмические толчки в этом узле могут вызвать сотрясения территории г. Магадана и его окрестностей в 3-4 балла. При возникновении землетрясений с К= 13, 14 и выше (до 16) на территории Магадана возможны сотрясения в 5-8 баллов [Андреев, Шищенко, 1992].
Сравнительный анализ сейсмической активности районов с развитым и "редуцированным" гранитным слоем
Для количественного анализа сейсмичности областей с развитым и редуцированным "гранитным" слоем в Охотско-Ленском и Корякско-Чукотском сейсмических районах были выбраны четыре участка (рис. 30). Первый представляет собой юго-восточный фланг сейсмического пояса Черского (СПЧ). Северная граница района проходит по 64 с. ш., , западная - по 144 в. д., восточная - по 159,5 в. д., а южная совпадает с Генеральным разломом ОЧВП.
Второй район занимает южную часть Чукотской сейсмической зоны. Его северная граница проходит по 67,1 с. ш., западная - по 173,9 в. д.
Третий район представляет собой территорию Прибрежно-Охотского сейсмического пояса, пространственно совпадающую с приокеанической зоной ОЧВП. Северной границей района является Генеральный разлом ОЧВП, а южной -береговая линия.
Четвертый район занимает большую часть Анадырско-Корякской сейсмической зоны. Северо-западная граница отделяет данный район от территории с развитым "гранитным" слоем. Юго-восточная - совпадает с частью изолинии, ограничивающей район, в пределах которого регистрируются без пропусков землетрясения энергетического класса К 10 [Ковалев и др., 1988ф]. Земная кора третьего и четвертого районов характеризуется сокращенной мощностью "гранитного" слоя (см. рис. 29).
Сравнительный анализ сейсмической активности выбранных районов Северо-Востока России проводился в два этапа. На первом этапе рассматривалось распределение эпицентров землетрясений энергетического класса К 10 за период с 1982 по 1992 гг. Выбор такого временного интервала объясняется следующими причинами.
1) До 1982 г. на территории Корякско-Чукотского сейсмического района (см. рис. 2) существовала только одна сейсмостанция (п. Иультин).
В связи с чем представительными, т. е. регистрируемые сетью сейсмостанций без пропусков,на территории Корякско-Чукотского сейсмического района являлись землетрясения энергетического класса К 13-14 [Андреев и др., 1981ф]. С 1980 г. Магаданская опытно-методическая сейсмологическая партия Геофизической службы РАН (МОМСП) начала работы по организации сети сейсмостанций в этой части Северо-Востока. Такая сеть, состоящая из пяти сейсмических станций, была создана к 1982 г. и с этого времени МОМСП начала публиковать каталог землетрясений для территории Чукотки.
2) В течение 1993 г. на территории Корякско-Чукотского сейсмического района по различным причинам полностью были свернуты наблюдения, а к началу 1994 сеть сейсмических станций на остальной территории Северо-Востока была сокращена до пяти станций (вместо 15 в начале 1993). Поэтому представительность данных о землетрясениях по территории Магаданской области и прилегающей акватории ухудшилась на два класса, а по территории Чукотки регистрация землетрясений полностью отсутствовала [Гунбина и др., 2000].
Таким образом, мы можем оценить сейсмичность Корякско-Чукотского сейсмического района только за период с 1982 по 1992 гг.
Для анализа сейсмичности использовались данные каталога землетрясений Северо-Востока России [отчеты Магаданской опытно-методической сейсмологической партии ГС РАН, 1982-1992], а также данные международного каталога землетрясений (International Seismological Center Bulletin), сейсмических станций Камчатки и Аляски (Alaska Earthquake Information Center), предоставленные К. Маккей, Michigan State University. Для каждого района подсчитывалось количество землетрясений, их энергия (, Дж), а также площадь (5, км ). Для определения площадей использовалась программа AUTOCAD-2000. Далее рассчитывались удельное количество землетрясений (N/S-10 5 км"2), и удельная энергия землетрясений (/5-107 Дж/км2) для каждого района. Распределения полученных таким образом показателей сейсмической активности за период с 1982 по 1992 гг. для четырех выбранных районов представлены в таблице 8 и на рисунке 31. На рисунке 32 показано распределение землетрясений по энергетическим классам.
Наименьшее количество землетрясений зарегистрировано на территории Анадырско-Корякской сейсмической зоны (район 4) (рис. 31а).
Величина удельного количества землетрясений Анадырско-Корякской зоны в 2,3 раза меньше, чем для юго-восточного фланга СПЧ (район 1), и в 2,8 раз меньше, чем на южном фланге Чукотской сейсмической зоны (район 2).
В районе 4 из общего числа землетрясений только 38% имеет энергетический класс 10 К 11 (см. рис. 32). В то время как в районах 1, 2, 3 землетрясения энергетического класса10 К 11 составляют 68 %, 71% и 76 % соответственно от общего числа зарегистрированных землетрясений.
Относительное число землетрясений энергетического класса К 12 во всех четырех районах меняется на так сильно: 10 % в районе 1; 6 % в районе 2; 12 % в районе 3 и 10 % в районе 4.
Вероятно, главным фактором такого проявления сейсмичности района 4 является недостаточное количество сейсмических станций на территории Анадырско-Корякской сейсмической зоны. Здесь за рассматриваемый промежуток времени располагались только две сеисмостанции в п. Анадырь и в п. Маркове Поэтому часть землетрясений энергетических классов 10 К 11 на территории района 4, видимо, не регистрировалась.
Тем не менее, небольшое число землетрясений энергетического класса 10 К 11 (фоновая сейсмичность), возможно, объясняется особенностями процессов накопления и релаксации напряжений в земной коре с редуцированным "гранитным" слоем. Характер разрушения в очаге землетрясения зависит от свойств горных пород и внешних условий деформации. Опыты К. И. Кузнецовой [Белоусов, Гзовский, 1954], проведенные на образцах, показали, что в маловязких, пластичных породах разрушение наступает после длительного пластического течения. В этом случае сначала наблюдалось пластическое течение, затем постепенное образование нескольких трещин в пластически деформируемом образце, а затем срыв. Такой вид разрушения не наблюдался на парафине, но многократно воспроизводился на глине, воске, изокерите [Белоусов, Гзовский, 1954]. При таком пластическом разрушении землетрясения должны возникать при длительных деформациях и накоплении больших напряжений. Следовательно вероятность возникновения небольших землетрясений энергетического класса К 10 в пределах пластичного "базит-гипербазитового" слоя должно быть значительно меньше чем в жестком "гранитном" слое. В результате сейсмическая активность районов с редуцированным "гранитным" слоем должна характеризоваться пониженной "фоновой" активностью и происходить как резкая вспышка сейсмичности на фоне длительного сейсмического молчания. Такая активность как раз и наблюдается в Анадырско-Корякской сейсмической зоне.
