Введение к работе
Актуальность темы. Разломная тектоника играет определяющую роль в структуре литосферы. Истоки учения о разломах связаны с именами І', Зоидера, Э. Зюсса, А.П. Карпинского, И.В. Мушкетова, В.А. Обручева, А.В. Пэка, У. Хоббса, И.Д. Черского, А.В. Пейве и др. Более 50 лет назад академик А.В. Пейве (1945, 1956 и др.) показал геологическую и геофизическую значимость глубинных разломов как факторов структурного контроля в широком комплексе процессов в литосфере. Детальное изучение разломной тектоники (Ажгирей, 1966; Буртман, 1963, 1973; Ващилов, 1984; Гурари, Микуленко, Старосельцев и др., 1970; Красный, 1977, 1984;, Мули, Хилл, 1956; Саньков, 1989; Суворов, 1968, 1973; Хаин, 1958; Хиллс, 1947; Чебаненко, 1963, 1977; Шермаи, 1977; Шермаи и др., 1991, 1992, 1994; Wilson, 1953 и др.) показало, что развитие последних не исчерпывает деструктивный процесс в литосфере. Вслед за разломообразоваиием, при дальнейшем развитии процесса начинается формирование блоков - следующая стадия деструкции.
Под блоком (разломно-блоковой структурой), автор понимает, объем геологического субстрата (слоя горных пород, земной коры или литосферы), ограниченный разломами. Изучение блокового строения территорий является одной из разновидностей тектонического районирования значительных по масштабу территорий континентов, каковой является юг Восточной Сибири, в пределах которого активно развивается Байкальская рифговая зона (БРЗ). Особенно это актуально для БРЗ, где ведущая роль принадлежит опускающимся и воздымающимся блокам. Известно, что разломообразование в литосфере происходит закономерно на всех иерархических уровнях. Несомненно, что блоки земной коры, размеры, форма и активность которых зависит от характера ограничивающих их разломов, гак же подчиняются свойственным им закономерностям развития. Изучение основных черт строения, эволюции и взаимосвязи разломно-блоковой делимости литосферы с другими природными процессами является актуальной проблемой современной тектоники.
Цель работы. Выявление закономерности разломно-блоковой делимости и упорядоченности в распределении блоковых структур юга Восточной Сибири.
Основные задачи исследования: - Оценить влияние геодинамического режима литосферы на параметры и
характер распределения разломно-блоковых структур юга Восточной
Сибири. - На основе природных данных и лабораторных экспериментов установить закономерности формирования блоковых систем в зонах растяжения литосферы.
Фактический материал. Теоретической основой исследования является концепция слоисто-блокового строения литосферы. Качественный и количественный материал был получен: в результате полевых работ в составе тектонофизического отряда 1994-1997 гг. - 246 точек наблюдения характера трещиноватости, на пяти из которых произведен детальный замер размеров блоков; при проведении экспериментов физического моделирования (21 лабораторный опыт) и дополнен по литературным источникам.
Методы исследования. При обработке фактического материала использовались современные методы тектонофизического анализа. Физическое моделирование на установке «Разлом» в лаборатории тектонофизики Института земной коры СО РАН позволило проследить делимость упруго-вязкой среды во времени. Для установления влияния морфологии и размеров блоков при активизации структуры было применено математическое моделирование зон сочленения разломов. Для выявления зависимостей параметров блоков и геодинамических процессов широко использовались методы математической статистики. В необходимом объеме использовались геоморфологические и геофизические методы. Защищаемые научные положения и выводы:
-
Разломно-блоковая делимость литосферы является результатом многостадийного процесса развития систем разломов и может быть охарактеризована степенной зависимостью вида: L'-A-iY, где: /, - среднегеометрический размер блоков; N - количество блоков; Ане- коэффициенты. А - зависит от максимального размера блока в выборке; - характеризуется относительным постоянством при разных геодинамических режимах;
-
Напряженное состояние литосферы влияет на морфологические особенности формирующихся блоков. Для зон растяжение литосферы характерны вытянутые в плане четырехугольные блоки, длинные стороны которых субперпендикулярны вектору растягивающих напряжений. Для сдвиговых зон наблюдается широкое развитие треугольных блоков;
-
Тектоническая активность блоковой структуры зависит от приложенной энергии и может быть оценена как функция ряда геолого-гсофизических параметров, характеризующих процессы высвобождения глубинной энергии.
Научная повідна. Личный вклад. В работе рассмотрена упорядоченность распределения разноранговых блоков юга Восточной Сибири. Для этого были вычислены и обработаны статистическими методами среднегеометрические размеры разломно-блоковых структур: в моделях, в обнажениях горных пород, на геологических и тектонических картах различных масштабов, а также взяты из публикаций (Красный, 1984; Садовский и др., 1987). Условия активизации разломно-блоковых структур оценены с применением математического моделирования, основанного на принципах механики разрушения. Автором лично проведено 15 экспериментов физического моделирования и в 6 принято активное участие. Такой подход позволил определить эташюсть формирования разломно-блоковых структур в однородной среде и выявить основные черты сходства и отличия морфологии блоков при различных способах приложения нагрузки.
Практическая значимость. Результаты исследования позволили установить структурную организацию разломно-блоковой делимости литосферы. Предложены методы оценки тектонической активности блоков и составлена карта относительной степени стабильности разломно-блоковых структур юга Восточной Сибири, которая может быть использована при сейсмическом районировании. Некоторые разработки полезны при исследовании месторождений полезных ископаемых.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на XXXI Тектоническом совещании «Тектоника и геодинамика: общие и региональные аспекты», Москва, 199S г.; Научной конференции РФФИ «Геодинамика и эволюция Земли», Новосибирск, 1996 г.; XVII молодежной научной конференции Института земной коры «Строение литосферы и геодинамика», Иркутск, апрель 1997 г.; На научно-технических конференциях факультета геологии, геоипформатики и геоэкологии, Иркутского государственного технического университета, Иркутск, 1994, 1996, 1998 г.г., а также на семинарах лаборатории тектонофизики Института земной коры СО РАН. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Объем и структура работы. Диссертация общим объемом 206 страниц состоит из введения, пяти глав, заключения и трех приложений, иллюстрирована 40 рисунками и 9 таблицами. Список литературы включает 251 наименование.