Введение к работе
Актуальность диссертационной работы заключается в необходимости получения полных и взаимоувязанных представлений об особенностях распределения, фокальных механизмах и тектонической природе землетрясений Арктического региона. Решение этого вопроса расширит наши возможности при раскрытии характера современного развития его литосферы, а также явится основой для последующей оценки сейсмической опасности. Тема диссертационной работы находится в полном соответствии с проблематикой основных геолого-геофизических отечественных и международных программ: развития минерально-сырьевой базы 1>Ф на 1994-2000 гг., комплексных исследований океанов и морей Арктики и Антарктики, создания карты сейсмического районирования СНГ, исследований Арктики под эгидой комитета InterRidge, Международных проектов First International Workshop on Laptev Sea Drilling (Nansen Arctic Drilling program), Russian-German Cooperation: Laptev Sea System.
Целью диссертационной работы является сбор, обобщение и анализ всей имеющейся к настоящему моменту информации о гипоцентрии, магниту-де и фокальных механизмах арктических землетрясений и оценки их тектонической природы и особенностей современного развития литосферы сейсмоактивных зон. Кроме того, работа должна дать исходный материал для последующего сейсмического районирования Арктического региона.
В процессе исследования решались следующие основные задачи:
создание банка арктических сейсмологических данных за весь период инструментальных наблюдений;
вывод формул связи между различными определениями магнитуд арктических землетрясение и оценка возможностей их унификации;
определение и переопределение по унифицированной методике, предусматривающей использование ЭВМ, фокальных механизмов арктических землетрясений;
установление связей между распределением зон повышенной сейсмичности и тектоникой региона;
анализ тектонических факторов, способных приводить к возникновению землетрясений, и оценка их роли в конкретных областях арктического региона;
оценка влияния особенностей геологического строения среды на изменение параметров землетрясений;
установление современной динамики литосферы сейсмоактивных зон Арктики.
Фактологической основой исследования явились сейсмологические данные о землетрясениях Арктики и прилегающих регионов за весь период инструментальных наблюдений, полученные из каталогов Международного сейсмологического центра, каталогов региональных отечественной и зарубежных сетей станций по северной Якутии и южной части моря Лаптевых, Арктической Канаде и Фенноскандии, отечественные и зарубежные публикации по сейсмичности Арктики, данные многолетних экспедиционных сейсмологических наблюдений НПО "Севморгеология", а также определения и переопределения свыше 100 фокальных механизмов арктических землетрясений. В работе, кроме сейсмологических, широко использовались опубликованные и фондовые материалы других геолого-геофизических исследований
на арктических территориях и акваториях.
Личный вклад автора выражается во внедрении сейсмологических исследований Арктики в практику НИИГА-ПГО"Севморгеология"-ВНИИОкеангеоло-гия, организации полевых работ, непосредственной бессменном участии в них в качестве руководителя, осуществлении камеральной обработки и геологической интерпретации материалов. Кроме того, автором выполнены все тематические сейсмологические исследования, явившиеся основой диссертационной работы.
Научный вклад автора состоит, в решении следующих вопросов:
разработке структуры банка арктических сейсмологических данных и требований к системе управления банком данных;
разработке формы унифицированного представления информации о землетрясении в различных базах (каталогах) банка данных;
оценке возможностей унификации магнитуд арктических землетрясений и выводе формул связи между ними; ,
обобщении всех имеющихся сейсмологических данных по Арктическому региону и уточнении представлений' о тектонической природе арктических землетрясений;
освещении особенностей параметров различных фрагментов единого рифтогенного Срединно-Арктического пояса землетрясений и увязке их с особенностями доспрединговой структуры литосферы;
обнаружении разрыва единой границы Евразийской и Северо-Амери-канской литосферных плит на шельфе моря Лаптевых.
Основные защищаемые положения:
-
Проведенный с использованием банка данных анализ показал, что к настоящему времени накоплен достаточный материал для выведения формул связи между определениями магнитуд арктических землетрясений по данным ISC, НЕЮ и mos в диапазоне кагиитуд 3.5-6.5.
-
Единый по своей тектонической природ;- рнфтогенный Среднн-но-Арктический пояс землетрясений состоит из отдельных СОЧЛеНЯЮЦЮІСЯ сегментов трех типов, каждому из хоторых свойственны отличзггольные особенности гипоцентриа и фокальных механизмов, обусловленные своеобразием дорифтовой структуры литосферы: сегкенты хребтов Нона и Гакко-ля; сегиект хребта Книповича; сегиенты транофоркных разломов типа Ян-Майенского и Шпицбергенского.
-
На шельфе моря Лаптевых единая граница Евразийской и Сове-ро-Американской плит претерпевает разрыв. Фактически имеются два "слепых" отрезка этой границы, один из которых в восточной половине шельфа является завершением океанической части границы, протягивающейся из Евразийского суббассейна, а второй - континентальной, идущей из Восточной Якутии.
-
Фенносхандия, континентальные окраины Евразийского суббассейна и Норвежсхо-Гренландсхого бассейна, район Канадского Арктического архипелага и его обрамление, северная Аляска и Северо-восточная Евразия являются в настоящее время отдельными зонами внутриплнтной сейсмичности, пространственно м. связанными ни с одним вэ глобальных сейсмачес-
ккх поясоз зеила.
5. Своеобразно проявления сейсмичности в пределах внутриплатных зон является результатом интегрального воздействия нескольких сейсно-гекных факторов на неоднородную литосферу. Зоновым, регионально действующим сейсмогонкын фактором, является разрядка напряжений, генерируемых в ближайших кожплитных зонах. Сейсногекное действие этого фактора, проявляющегося, в перзуо очередь, в. ослабленных зонах, усиливается двффереицированкыкн вертикальными тектоническими движениями. Роль гля-цкопзостатическкх движений и нагрузки аномально мощных осадочных толщ второстепенна.
Научная нозкэиа диссертационной работы состоит в том, что в ней впервые на базе наиболее полных инструментальных сейсмологических данных проведены обобщение и анализ гипоцентрии и фокальных механизмов землетрясений Арктики. На базе этого анализа, а также данных других геолсго-геофизических методов, раскрывается динамика современного развития литосферы арктических сейсмоактивных зон.
По характеру распределения эпицентров землетрясений и фокальным механизмам единый Срединно-Арктический пояс землетрясений разделен на отдельные фрагменты, существование которых увязывается с особенностями дорифтозой структуры литосферы.
Высказаны и обосновываются новые представления о динамике развития литосферы шельфа моря Лаптевых, на основании которых намечены два возможных пути тектонического развития этого региона.
Предложен ноеый взгляд на развитие литосферы района хребта Книпо-вича, который отнесен к зоне "косого" разрастания. Показано, что уровень сейсмичности хребта КнипоЕИча явно ниже того, который можно было бы ожидать в соответствии с зависимостью этого параметра от расстояния до полюса вращения, что объясняется фактом разрядки напряжений, не только на границе плит и подтверждается повышенной сейсмичностью прилегающих к региону архипелага Шпицберген зоны разломов Сенья и Лофс-тенской котловины.
Проанализирован вклад различных факторов в генерирование внутрип-литной сейсмичности и впервые для Арктики показана существенная роль в этом вертикальных тектонических движений. И для Фенноскандии, и для Арктической Канады обосновывается второстепенная роль гляциоизостати-ческого фактора. На базе наиболее полного фактического материала развита мысль о том, что нестационарность во времени и пространства сейсмического процесса в пределах внутриплигных зон обусловлена нестабильностью суммарного воздействия различных сейсмогенных факторов, усугубляющейся неоднородностью подверженной~йх воздействию литосферы.
Показано, что в Арктике лишь Срединно-Арктический пояс является фрагментом глобальной системы сейсмических поясов Земли.
Впервые для арктических землетрясений на базе представительного фактического материала выведены формулы связи между различными определениями кагнигуд, обеспечивающие возможность их унификации.
Практическое значение диссертационной работы определяется тем, что приведенный в ней фактический материал, сопоставление особенностей сейсмичности с тектоникой региона, формулы связи между различными оп-
ределениями магнитуд являются фундаментом при проведении сейсмического районирования и микрорайонирования арктических территорий и акваторий.
Реализация результатов диссертационной работы осуществлена в первую очередь в виде электронного банка арктических сейсмологических данных, созданного на базе персонального компьютера класса IBM/PC. Фактический материал и геолого-геофизические выводы, полученные в результате диссертационной работы, нашли успешное применение в тематической разработке по проблеме установления внешней границы континентального шельфа, использованы при создании Атласа Северного Ледовитого океана, Геолого-геофизического атласа Арктики, Карты землетрясений России, Карты сейсмического районирования СНГ.
Апробация диссертационной работы. Основные результаты и отдельные положения диссертации докладывались на различных отечественных и международных научных симпозиумах: Всесоюзном совещании "Геотермия сейсмичных и асейсмичных зон (Бишкек, 1991), Международной научно-технической конференции "Морская гравиметрия-92" (С.-Петербург,1992), V и VI Межведомственных конференций "Проблемы морских геотехнологий, информатики и геоэкологии" (С.-Петербург,1993, 1994), Международной конференции по Арктическим окраинам (Магадан,1994), Международной конференции "Морские месторождения нефти и газа в России. Состояние и перспективы освоения" (С.-Петербург,1994).
Публикации. Основные результаты и положения диссертации опубликованы в 35 работах, в том числе двух коллективных монографиях. Не менее 80 публикаций осуществлено без участия соавторов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения общим объемом 263 стр. (1 текстовое приложение, 34 рис., 43 табл. библ. 225 наим.).