Введение к работе
Диссертационная работа является итогом 35-лстних геолого-геоморфологических, неотектонических и сейсмотектонических наблюдений автора в различных по геологической истории регионах Земли. Исследования были направлены на познание неотектонических закономерностей развития территорий, реконструкцию палеонапряжений, разработку геодинамических моделей и усовершенствование методики оценки сейсмической опасности.
Актуальность исследований. Тектонические движения и сейсмотектонические проявления земной коры генетически связаны между собой. Землетрясение, представляя собой особый тип тектонических движений, выступает как один из факторов формирования структурных элементов земной "коры. В то же время его приуроченность и сила зависят от различных аспектов развития этих структурных элементов во времени и пространстве. Сложная взаимосвязь между тектоническими движениями и сейсмическими явлениями позволяет на основе анализа сейсмичности того или иного региона судить о современной активности и тенденции геодинамических процессов в его пределах, с другой стороны изучение современного структурного плана и закономерностей его геологического развития дает возможность выявлять наиболее активные тектонические зоны, с которыми может быть связано возникновение очагов сильных и катастрофических землетрясений.
Зоны сочленения Памира с Тянь-Шанем и Малого Кавказа с Большим, располагающиеся в центрачьной части Средиземноморского складчатого пояса, характеризуются весьма сложными тектоническим строением и геологическим развитием. Они являются уникальными структурными образованиями, на основе изучения которых решаются геодинамические проблемы всего альпийского складчатого пояса в целом. Несмотря на это, закономерности проявления в пределах зон сочленения сейсмических процессов, обладающих на фоне сопредельных территорий повышенной активностью, до сего времени не познаны. Поэтому сила и место катастрофических кавказских землетрясений последних лет (Спитакское — 1988 г., Рачинское — 1991 г., Барисахское — 1992 г.) для большинства специалистов явились неожиданными. Одна из причин этого — отсутствие детально разработанных и достоверно обоснованных геодинамических моделей формирования рассматриваемых регионов. Совместное изучение зон сочленения Памира с Тянь-Шанем и Малого Кавказа с Большим весьма актуально. Оно позволит выявить основные закономерности их новейшей геодинамики, установить тенденцию развития на современном этапе геологической истории и уточнить сейсмическую опасность территорий, что имеет важное теоретическое и практическое значение.
Цель и основные задачи исследований. Целью данной работы является установление механизма формирования современных геодииамических систем и усовершенствование методики сейсмотектонических исследований на основе обобщения и анализа нового геолого-геоморфологического и сейсмотектонического фактического материала. В качестве объектов исследования выбраны обладающие повышенной тектонической и сейсмической активностью зоны сочленения Памира с Тянь-Шанем и Малого Кавказа с Большим. Они рассмотрены на фоне Памиро-
Гималайского и Тавро-Кавказского регионов с позиций двух альтернативных концепций—геосинклинальной и тектоники литосферных плит.
Достижение поставленной цели осуществлялось на основе решения конкретных задач:
-
Морфоструктурный анализ современного рельефа, изучение новейшей разрывной тектоники, количественная оценка неогеновых, четвертичных, плейстоценовых и голоценовых тектонических движений зон сочленения и сопредельных территорий.
-
Реконструкция палеонапряжений земной коры на основе анализа трещиноватости осадочных горных пород зон сочленения и сопредельных территорий.
-
Разработка геодинамической модели формирования зон сочленения на основе комплексного анализа геолого-геоморфологических и геофизических даных, современных рисунков дугообразных морфоструктурных элементов, ориентации осей сжатия полей палеонапряжений и векторов палеомапштных склонений.
Использованные материалы. В основу диссертации положен авторский фактический материал, собранный в период полевых исследований с 1962 по 1997 годы. Наряду с ним, проанализированы геолого-геоморфологические, геофизические, тектонофизические, геодинамические и сейсмотектонические данные, содержащиеся в литературных и фондовых источниках. Отработка методических приемов геодинамических и сейсмотектонических иследований производилась на территориях многочисленных регионов, в изучении которых автор принимал непосредственное участие. В 1962-65 гг. автор участвовал в полевых работах на Северо-Востоке России, изучая неоген-четвертичные отложения, геоморфологию и неотектонику Северной Камчатки, Западной Чукотки, Колымской низменности и Северного Верхоянья. Начиная с 1966 г. проводил экспедиционные сейсмотектонические исследования в Центральной Азии, Крым-Кавказ-Копетдагсхом регионе и некоторых зарубежных странах: 1966-67 гг.—Северный и Центральный Тянь-Шань, 1968-69 гг.—Памир, 1970 г.—Северо-Восточный Кавказ (Дагестан), 1971 г.—Дарваз, 1972-75 гг.—Юго-Западный Тянь-Шань, 1976 и 1984 гг.—Центральные Кызылкумы, 1977-78 гг.— Центральная Куба, 1979-80 гг.—Ливия, 1980-82, 1985-86, 1988 и 1991 гг.—зона сочленения Памира с Тянь-Шанем, 1983 г.—Северо-Западный Тянь-Шань, 1985 г. —Ирак, 1987 г.— Сирия, 1989-90 гг.—Западная Куба и Горный Крым, 1991 г.— зона сочленения Малого Кавказа с Большим, 1992-93 гг. Северный Кавказ, 1994-95 гг.—Центральное Предкавказье, 1994 и 1996 гг.—Восточная Татария. Наряду с этим, совершены рекогносцировочные маршруты по Малому Кавказу, Копетдагу, Горному Алтаю и Южному Уралу, а также районам городов Одессы, Запорожья, Ростова и Азова.
Научная новизна. Большинство методических приемов и подходов, использованных в работе при решении неотектонических и геодинамических задач, являются новыми. Они разработаны автором лично и в соавторстве на примере многочисленных регионов Земли, различающихся историями доновейшего и неотектонического развития, а также активностью современных сейсмических процессов. Вследствие этого и полученные результаты характеризуются новизной и оригинальностью. Наиболее интересными из них являются следующие:
1.Предложена методика количественной оценки неогеновых, четвертичных, плейстоценовых и голоценовых тектонических движений земной коры на основе палеогеоморфологаческих реконструкций. Она позволяет устанавливать амплитуды
вертикальной составляющей тектонических движений горных областей за интервалы новейшего времени по данным о высотах речных террас.
2.Существенно усовершенствована методика реконструкции палеонапряжений по рисунку трещиноватое осадочных горных пород. Предположение о наличии слоев локализациошюй неустойчивости — каркаса будущей трещиноватости, возникающих в осадках еще до их литификации, позволяет, устанавливать возраст палеонапряжений и выявлять закономерности эволюции напряженного состояния во времени и пространстве.
3.Предложен новый методический подход к проведению геодинамических исследований, основывающийся на комплексном использовании результатов реконструкции палеонапряжений, морфоструктурного анализа и палеомашитных исследований. Подход позволяет решать палеотектонические задачи и устанавливать механизмы формирования современных геодинамических систем.
4.0боснован механизм формирования зон сочленения Памира с Тянь-Шанем и Малого Кавказа с Большим на альпийском этапе тектонического развития. Он обусловлен активным взаимодействием относительно стабильной Евразийской литосферной плиты с Памирской микроплитой, располагающейся во фронтальной части перемещающейся на ССЗ Индостанской плиты, и с Закавказской микроплитой, находящейся во фронтальной части двигающейся на ССВ Аравийской плиты. Механизм разработан на основе новых методических подходов к геодинамическим исследованиям и детального анализа нового фактического материала по глубинному и геологическому строению, новейшей и четвертичной тектонике, ориентации осей сжатия полей палеонапряжений и векторов палеомагнитных склонений.
Практическое значение исследований. Методика неотектонических, тектонофизических и геодинамических исследований, в разработке и усовершенствовании которой автор принимал непосредственное участие, использовалась в процессе многолетних сейсмотектонических работ по оценке сейсмической опасности районов строительства гидротехнических сооружений на pp. Чилик, Или, Нарын и Вахш в Центральной Азии, атомных электростанций и центров ядерных исследований в Ираке, Сирии, Ливии и на Кубе, а также при уточнении сейсмической опасности площадок строительства Нововоронежской и Крымской АЭС на территориях России и Украины. Наряду с этим, результаты исследований автора использовались при составлении Карты сейсмического районирования территории СССР (ОСР-78) и разрабатываемой в настоящее время Карты сейсмического районирования Северной Евразии.
Основные защищаемые положения:
-
Центральная часть Северного Памира перекрывает южные блоки Тянь-Шаня не менее, чем на 20-30 км. Этот вывод сделан на основе детального анализа новых данных по глубинному строению, новейшей и четвертичной тектонике, современному морфоструктурному плану и сейсмичности зоны сочленения Памира с Тянь-Шанем и сопредельной территории.
-
Структурные дуги Памира, Малого Кавказа и южных частей зон сочленения имеют вторичное происхождение. Это установлено на основе комплексного использования данных морфоструктурного анализа, реконструкций
палеонапряжений и палеомагнитных исследований. Одним из механизмов их формирования может быть активное взаимодействие относительно стабильной Евразийской литосферной плиты с перемещающимися на север-северо-запад Памирской и север-северо-восток Закавказской микроплитами. 3. Местоположения зон сейсмической опасности, выделяемых в пределах современных геодинамических систем, весьма существенно зависят от выбранной модели и концепции тектонического развития. Данный вывод обоснован на примере зон сочленения Памира с Тянь-Шанем и Малого Кавказа с Большим Показано, что работам по оценке сейсмической опасности подобных регионов должны предшествовать геодинамические исследования, направленные на выбор механизма их формирования.
Апробация результатов работы. Материалы диссертации были представлены на многочисленных совещаниях, симпозиумах и конгрессах всероссийского, всесоюзного и международного уровней. Периодически они докладывались и обсуждались на семинарах в лабораториях и отделах Института физики Земли (ИФЗ) АН СССР, на заседаниях Ученых советов Комплексной сейсмологической экспедиции ИФЗ АН СССР, Института физики Земли АН СССР, Института сейсмологии ОИФЗ РАН, Объединенного института физики Земли РАН, Института географии РАН, ВНИИгеосистем РАН, МГУ и Московского центра Русского Географического общества, на заседаниях Технических советов и совещаниях в организациях, занимающихся вопросами сейсмического районирования и оценки сейсмической опасности районов строительства ГЭС, АЭС и ЦЯИ (Атомэнергопроект, МАГАТЭ и т. д.), на Международных конгрессах по геологии Кубы в 1979 и 1989 гг. (Куба), Международных конгрессах JNQUA в 1982 г. (Россия), 1987 г. (Канада) и 1991 г. (Китай), на Международных геологических конгрессах в 1984 г. (Россия) и 1996 г. (Китай), на Международном симпозиуме по нелинейной сейсмологии в 1986 г. (Суздаль), на Международном совещании по археоеейсмичности в 1992 г. (Сирия), на Международной конференции EUGC в 1993 г. (Франция), на Международном семинаре по напряжениям в литосфере в 1994 г. (Москва), на Всероссийском совещании по изучению четвертичного периода в 1994 г. (Москва), на Генеральных ассамблеях ESC в 1994 г. (Греция) и EGS в 1995 г. (Германия), на Конференциях по геологии и полезным ископаемым Северного Кавказа в 1995 г. (Ессентуки) и 1996 г. (Краснодар), на Международных конференциях по методам текстурного анализа в 1995 г. (Дубна) и 1997 г. (Екатеринбург).
Исследования по реконструкции палеонапряжений на основе анализа трещиноватое осадочных горных пород и выявлению закономерностей делимости земной коры на разных масштабных уровнях поддержаны РФФИ (инициативные проекты; гранты № 94-05-17371 и 96-05-65212, издательский проект: грант № 96-05-78080).
Публикации. Содержание диссертации и результаты исследований по ее теме отражены в четырех монографиях (одна — персональная, три — с соавторами), 95 статьях и тезисах докладов (из них 26 — на английском языке), 26 научных и научно-производственных отчетов, из которых более 10 посвящены вопросам сейсмического
районирования и оценки сейсмической опасности районов строительства ГЭС, АЭС и ЦЯИ в России и за рубежом.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 10 глав, объединенных в четыре части, заключения и списка литературы из наименований. Общий объем диссертации страниц машинописного текста, включая рисунков.