Введение к работе
Настоящее исследование посвящено разработке проблемы реконструкции палеонапряжений'ло данным о древних и современных сколо-вых смещениях и изучению особенностей кайнозойского деформационного тектонического процесса на примере геологических структур Северного Вьетнама и Юго-Восточной Азии на основе результатов сейсмотектонического палеостресс-мониторинга.
Актуальность темы определяется необходимостью существенного повышения надежности и точности макроскопического описания тектонических полей напряжений, контролирующих процессы: формирования месторождений полезных ископаемых, возникновения землетрясений и разрушения подземных горных выработок, развитие складчатых деформаций и разрывных нарушений. Получение надежных характеристик напряженного состояния горных пород для различных этапов их деформирования необходимо для повышения эффективности особо важных для народного хозяйства как ретроспективного, так и перспективного прогнозов этих процессов, а также для разработки физически обоснованного подхода к решению проблемы определения механизма формирования структур земной коры.
Цель работы заключалась:
1) в апробировании разработанной О.И. Гущенко и А.0. Мострю-ковым методики сепарации разновозрастных тектонических полей напряжений на модельных тестовых задачах и на природных геологических объектах: 2) в исследовании особенностей эволюции Кайнозойских .тектонических полей напряжений в геологических структурах Северного Вьетнама и Юго-Восточной Азии на двух структурных уровнях - локальном и региональном; 3) в выявлении взаимосвязи тектонических полей напряжений с геологическими структурами этих регионов, а также основных особенностей механизмов деформирования земной коры в Кайнозое.
Основные задачи исследования: 1) создание модельных тестовых задач с позиций структурно-кинематического метода и оценка на их основе сходимости прямых и обратных решений, поставляемых этим методом при отсутствии данных о времени возникновения сколовых смещений и апробирование методики сепарации разновозрастных полей напряжений на примере трещинных и разрывных структур Северного Вьетнама;
-
исследование трещинной и разрывной тектоники Северного Вьетнама с целью получения кинематических характеристик процесса разрывного деформирования земной коры в Кайнозое;
-
создание унифицированных банков данных с характеристиками направлений современных сколовых сеисмогенных смещений ( для территории Юго-Восточной Азии - по опубликованным сейсмологическим данным о механизмах очагов коровых землетрясений) и древних трещинных и разрывных тектонических смещений (для территории Северного Вьетнама - по результатам собственных полевых геологических исследований);
-
проведение, комплексного сейсмотектонического стресс-мониторинга земной коры этих регионов на основе геологических и сейсмологических данных и описание Кайнозойских полей напряжений на двух структурных уровнях - региональном и локальном.
Фактические материалы. Работа базируется на материалах полевых геологических исследовании, проведенных автором на территории Северного Вьетнама в 1981-1988, 1995 г. г. совместно с В.Н. Уткиным, О.И. Гущенко, Нгуен Динь Ту, Нгу-ен Куок Кыонг и другими сотрудниками лаборатории современной геодинамики Геологического института ( СРВ) , а также на опубликованных материалах по тектоническому строению этого региона. Основным объектом полевых исследований автора являлись трещинные и разрывные структуры массивов горных пород. При этом на площади около 50 000 км2 в 178 пунктах наблюдений в породах от протерозойского до неогенового возраста на поверхностях трещинных и разрывных нарушений измерены направления порядка 6000 сколовых смещений. На основе этих данных сформирован в машиночитаемом виде каталог сколовых тектонических смещений.
Для оценки сходимости решений прямой и обратной задач о напряжениях, достигаемой с Помощью структурно-кинематического метода, совместно с О.И. Гущенко создан пакет модельных тестовых задач и проведено тестирование методики сепарации разновозрастных полей напряжений. На основе этой методики проведена компьютерная-обработка геологических данных и построены схемы полей напряжений регионального и локального уровней .'для кайнозойских этапрв деформирования.
На основе опубликованных сейсмологических данных о механизмах очагов землетрясений Юго-Восточной Азии создан сводный для этого региона унифицированный каталог, включающий в себя харак-
теристики современных сейсмогенных смещений в очагах порядка 12 000 коровых землетрясений с М )4,0. На основе этого каталога в лаборатории тектонофизики ОИФЗ РАН совместно с О.И. Гущенко. Ю.Л. Ребецким и Е.Е. Фурсовой, по методике О.И. Гущенко проведен стресс-мониторинг сейсмоактивных областей и построены схемы современных региональных полей напряжений для земной коры этого региона.
Научная новизна. В работе на основе полученных результатов сейсмотектонического палеостресс-мониторинга Северного Вьетнама и Юго-Восточной Азии защищаются следующие основные научные положения.
-
Главная особенность кайнозойского деформационного процесса характеризуется циклической сменой во времени трех взаимосвязанных между собой в прямой и обратной последовательности элементарных деформационных режимов - езбросоеого, сбеигового и сбросового, сопровождающейся циклическими изменениями формы эллипсоида напряжений. Взаимосвязь этих режимов характеризуется унаследованным между соседними членами деформационного ряда сохранением ориентации одной из главных осей напряжений.
-
В пределах Северного Вьетнама на региональном структурном уровне установлено проявление в постэоценовое время непрерывного деформационного ряда из шести однородноосных этапов деформирования, эволюция которых сопровождается:
циклическими изменениями формы эллипсоида напряжений на каждом из этапов в диапазоне значений коэффициента Лоде-Надаи от +1 до -1 и сменой индексов двух из главных осей напряжений . при достижении предельных значений этого коэффициента на границах между этапами;
монотонным нарастанием сжатия в субмеридиональном направлении в течении раннеолигоценового. а также позднемиоцен-совре-менного циклов деформирования и в субширотном направлении - на позднеолигоцен-среднемиоценовом цикле. На границах между этими циклами (около 30 и 10 млн. лет назад) достигалось равенство между величинами субгоризонтальных напряжений.
3. В качестве наиболее вероятной для регионального структур
ного уровня рассматривается модель механизма деформирования Се
верного Вьетнама, связывающая эволюцию напряженно-деформирован
ного состояния земной коры с изменениями соотношения мевду ско
ростями спрединговых перемещений Индостанской и Тихоокеанской
- 4 -литосферных плит. В этой модели изменение соотношения скоростей в пользу Индостанской плиты обуславливает последовательное нарастание сжатия Северного Вьетнама в субмеридиональном направлении (Индостанский цикл деформирования), а в пользу Тихоокеанской - увеличение относительного сжатия в субширотном направлении (Тихоокеанский цикл).
4. Основной внутренний источник возмущений кайнозойских полей напряжений связан с тектоническими крипповыми движениями вдоль зон активных региональных разрывов. В пределах Северного Вьетнама наиболее интенсивные возмущения этих полей связаны с приконцевыш областями сдвиговых разрывных зон Шонгхонг и Шонг-ма: левосторонних - в течении Тихоокеанского и правосторонних -в течении Индостанского деформационных циклов, а также с изгиб-ной деформацией свода поднятия Шонгхонг.
Практическое значение. Апробирование методики сепарации разновозрастных тектонических полей напряжений показало высокую степень эффективности положенного в ее основу структурно-кинематического принципа реконструкции палеонапряже-ний. Это открывает путь к существенному продлению временного ряда стресс-мониторинга от современной стадии деформирования вглубь геологической истории, а. в силу этого, и к созданию тек-тонофизических методов прогнозов месторождений полезных ископаемых, а также долгосрочного прогноза сейсмической опасности по данным комплексного сейсмотектонического стресс-мониторинга литосферы.
Публикация и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 6 работ. Основные положения докладывались на международных совещаниях в г.г. Москве (1994). Страсбурге (1993) и Ханое (1995).
Построение- и объем работы. Диссертация (объемом страниц текста. таблиц. иллюстраций) состоит из Введения. 5 глав и Заключения.
В главе I дается общая характеристика геологического строения и разрывной тектоники района работ, а также его позиции в региональной структуре Юго-Восточной,Азии. Во второй главе с позиций структурно-кинематического метода рассматривается постановка задачи и основные элементы алгоритма сейсмотектонического палеостресс-мониторинга геологических структур по геологическим и сейсмологическим данным. В третьей главе приводятся результаты
- 5 -реконструкции современных региональных напряжений по сейсмологическим данным для земной коры Юго-Восточной Азии. В четвертой главе для территории Северного Вьетнама приводятся характеристики кайнозойских полей напряжений регионального и локального уровней. В заключительной пятой главе по результатам палеост-ресс-мониторинга рассматриваются основные особенности механизмов деформирования геологических структур этого региона в кайнозое.
Диссертационная работа выполнялась под научным руководством канд.геол.-мин. наук 0. И. Гущенко. При обсуждении и разработке отдельных разделов диссертации ценные замечания и советы были получены от профессора Ханойского геологического института Нгуен Чонг Ием и научного сотрудника ОИФЗ РАН А.0. Мострюкова. Некоторые вопросы по теме диссертации обсуждались с доцентом MJTA Н.Ю. Васильевым и канд. физ.-мат.наук Н. D. Гущенко. Всесторонняя помощь и поддержка на всех стадиях работы оказывалась канд. техн. наук Ю. Л. Ребецким. Е. Е. Фурсовой и канд.техн.наук А.В. Михайловой. Всем перечисленным лицам автор выражает свою глубокую благодарность.