Сейсмотектоника области перехода Байкальской рифтовой зоны к поднятию Станового хребта

Глава 4. Сейсмотектоника района исследований.

Единая орографически выраженная система активизированных структур Байкало-Становой подвижной области подразделяется на две самостоятельные ветви - Байкальскую рифтовую зону и поднятие Станового хребта, которые развиваются в различных условиях напряженного состояния земной коры [Солоненко, 1960; Живая тектоника , 1966; Сейсмотектоника , 1982; Геодинамика.., 1985]. Первой из них соответствует неотектонический комплекс, сформированный преимущественно в условиях близгоризонтального растяжения земной коры, а второй - близгоризонтального сжатия. По простиранию между ними, в зоне Олекминской (Темулякитской) системы глубинных разломов северо-северо-западного простирания, обновленных в процессе новейшей активизации, намечается существенная структурная перестройка (рис. ). Именно здесь во второй половине ХХ века (1958-1989 гг.) наблюдался самый высокий уровень сейсмической активности и наиболее частая повторяемость сильных землетрясений. В целом, в пределах БРЗ известны землетрясения с М=7.6-8.3 [I=11-12 баллов], а в Олекмо-Становой зоне - с М=4.5-6.5 [I=6-9 баллов] [Сейсмотектоника , 1975; Сейсмическое , 1977; Николаев и др., 1982; Имаев, 2000].

Для района среднего течения р. Олекма, расположенного на замыкании БРЗ, характерно своеобразное сочетание морфоструктурных элементов, присущих как Байкальской, так и Становой зонам: здесь Имангра-Чебаркасский и Кудулинский грабены, характеризующиеся рифтогенными чертами, развиваются в пределах сводово-блоковых движений, свойственных для западного окончания поднятия Станового хребта.

Для подробного исследования процесса смены сейсмотектонического режима и режима деформаций в зоне перехода от "байкальских" структур к "становым", необходимо подробно рассмотреть строение основных сейсмогенерирующих структур этих двух областей.

Байкальская рифтовая зона. Для восточной части БРЗ характерно развитие наложенных рифтовых впадин и межвпадинных перемычек (Чарской, Токкинской рифтовых впадин, Муруринско-Читкандинской, Имангра-Чебаркасской эмбриональных рифтовых впадин и Муйско-Чарской межвпадинной перемычки, осложненной Сюльбанской, Лурбунской, Куандинской и Намаракитской эмбриональными рифтовыми впадинами). Эпицентры сильных землетрясений и древние сейсмодислокации приурочены именно к малым впадинам байкальского типа. Это объясняют затуханием рифтогеного процесса в данном районе, провоцирующим усиление общего напряженного состояния земной коры [Черемных, 2005]. Основными сейсмогенерирующими структурами района являются активизированные разломы, ограничивающие борта эмбриональных рифтовых впадин.

Ханийская система разломов, протягивающаяся на 150 км от р. Олекмы, вдоль долины р. Хани до Чарской впадины, образует разломные ограничения Ханийской впадины, которая наложена на прогиб мезозойской активизации. Детальное дистанционное и полевое изучение, наряду с литературными данными [Николаев, 1980], показало высокую активность системы в голоцене. К восточному окончанию Ханийской системы разломов приурочен мезозойский Кудулинский грабен, в который вложена кайнозойская грабенообразная долина, развитая вдоль линии разрывных нарушений субширотного простирания. Характерный тип смещений - левые сбросо-сдвиги.

Имангринская система разломов имеет восток-северо-восточное простирание. Отдельные ветви разлома образуют тектонические ограничения прямолинейных долин рек Имангра и Чебаркас. При этом долины рек Имангра и Чебаркас, заключенные между ветвями, представляют собой эмбриональную рифтовую впадину. Как неотектоническая структура Имангра-Чебаркасский грабен начал развиваться в средне-верхнечетвертичное время. Косвенным указанием на это служат одновозрастные осадки, сохранившиеся в грабенообразной долине, параллельной долине р. Чебаркас и отделенной от последней узким горстом.

Тас-Юряхский разлом имеет восток-северо-восточное простирание. Наиболее четко Тас-Юряхский разлом проявлен в долине р. Тас-Юрях, где образует серию сбросовых уступов, наиболее ярко выраженных в южном борту долины. Таким образом, геоморфологические проявления разлома почти аналогичны таковым для Имангринского сбросо-сдвига. Отдельные ветви разлома образуют тектонические ограничения прямолинейного участка долины р. Тас-Юрях, из чего можно сделать вывод, что долина р. Тас-Юрях, подобно долинам рр. Имангра и Чебаркас, заключенных между сбросами, представляет собой активно опускающийся грабен, или эмбриональную рифтовую впадину.

Олекминская <пограничная> глубинная зона разломов северо-северо-западного простирания соответствует западной разломной границе Темулякит-Джелтулакского шовного позднеархейско-раннепротерозойского прогиба, трассирующегося вдоль рр. Олекма и Нюкжа и пересекающего зону Станового разлома [Красный, 1980]. Морфологически зона разломов выражена серией непротяженных разломов, контролирующих долины рек Олекма и Нюкжа. В зоне развития разломов долины рек имеют асимметричное строение с более крутым восточным бортом. Можно предположить, что долина р. Олекма на этом участке представляет собой молодой приразломный прогиб, ориентированный вкрест простирания эмбриональных рифтовых впадин.

Пройденная через зону разлома траншея вскрыла два разрыва, взбросовой и сбросовой кинематики, проникающие в рыхлый чехол. Амплитуда смещения достигает 30 см. Из горизонта палеопочвы, смещенного взбросом, взят образец на радиоуглеродный анализ (ИГАН 3159, радиоуглеродный возраст - 4140 120 лет, калиброванный - 4529-4826 лет). На основании анализа поля напряжений, устанавливаемого по решениям фокальных механизмов очагов землетрясений, можно предположить наличие взбросовой составляющей при сейсмических смещениях по разлому, что подтверждено результатами изучения деформаций склонового чехла в его зоне. Таким образом, характер смещений в зоне Олекминского разлома можно оценить как правосторонний сдвиго-взброс.

Поднятие Станового хребта. Основным дизъюнктивным элементом земной коры в пределах Олекмо-Становой зоны является Становой разлом - краевой шов Алданского щита. В неотектонической структуре региона он представлен северной и южной ветвями (Северо- и Южно-Становыми системами разломов), которые ограничивают Каларскую зону тектонического меланжа до 50 км шириной, разделяющую Алданский щит и Становую горно-складчатую систему.

Северо-Становая система разломов в районе р. Нюкжа представлена широкой зоной дробления. Активные сместители разломной зоны представлены серией эрозионно-тектонических уступов высотой до 150 м. и ограничивают выполненные мощными толщами аллювиальных осадков Усть-Нюкжинскую, Талуминскую и Дюпанскую впадины. Вдоль северного разломного ограничения Усть-Нюкжинской впадины наблюдаются значительные (до 1.5 км) правосдвиговые смещения речных долин. В соответствии с этим можно предположить присдвиговый характер Усть-Нюкжинской, Талуминской и Дюпанской впадин (структуры типа pull-apart basin), сформированных под влиянием новейших правосдвиговых деформаций в зоне Северо-Станового разлома.

Траншея через северное разломное ограничение Усть-Нюкжинской впадины вскрыла два основных разрыва (азимут простирания 80^o, угол падения 80-85^o в восток-юго-восточном направлении), проникающих в склоновые грубообломочные отложения. Отчетливо выраженные коллювиальные клинья в опущенных крыльях отсутствуют. Приподняты северо-восточные крылья разрывов. Кинематика движений, выявляемая по смещению рыхлого чехла, - взброс. Характер смещений - правый сдвиг, иногда со взбросовой составляющей. Взбросовая кинематика северного разломного ограничения Усть-Нюкжинской впадины свидетельствует о ее рамповой или полурамповой структуре. О высокой геологической и сейсмической активности Северо-Становой системы разломов также свидетельствует ее корреляция с эпицентрами землетрясений (М=4-5).

Южно-Становая система разломов представляет собой мощную зону катаклаза, милонитизации и бластомилонитизации с шириной выхода на поверхность от 0,8 до 2-2,5 км. В зоне влияния Южно-Становой системы разломов развиты небольшие по протяженности и ширине впадины, приуроченные к локальным разрывным нарушениям северо-восточного простирания вдоль долин рек Чильчи, Нижняя, Средняя и Верхняя Ларба, Иенгра и Тимптон, разделяющие сводово-блоковые массивы.

В верхнем течении р. Иенгра ветви Южно-Становой системы разломов служат разломными ограничениями Иенгрской впадины. В зоне разлома, ограничивающего с севера Иенгрскую впадину, исследования с участием автора выявили крутопадающую на север до глубины 100м зону пониженного кажущегося сопротивления (КС). К югу от этой зоны появляется слоистый разрез, выявляемый по появлению слоев с повышенным значением КС. В северном крыле разлома слой с повышенным значением КС залегает в верхней части разреза. Залегание слоев в целом параллельно дневной поверхности, что позволяет ассоциировать их с неоген-четвертичными отложениями, ранее описанными в этом районе [Хотина, Жежель, 1987]. Таким образом, вдоль северного ограничения Иенгрской впадины автором установлен активный на новейшем этапе взброс, у которого поднято северное крыло. Иенгрская впадина имеет ромбообразную в плане форму, характерную для присдвиговых бассейнов (pull-apart basin). На это указывает и его косая, по отношению к общему простиранию Южно-Становой системы разломов, ориентировка. В таком случае кинематика смещений по Южно-Становой системе разломов - левосторонний взбросо-сдвиг. В зоне разрывного нарушения устанавливаются перехваты долин ручьев первого порядка, что свидетельствует о голоценовом возрасте тектонических движений по разлому.

В верхнем течении р.Тимптон в центральной части поднятия Станового хребта ветви Южно-Становой системы разломов образуют разломные ограничения Верхне-Тимптонской впадины. Геофизическими исследованиями (ВЭЗ) в северном разломном ограничении впадины установлена зона пониженных значений КС, круто падающая на север. К югу от этой зоны, резко (на 70 м) увеличивается мощность образований с повышенным сопротивлением, интерпретируемые как пролювиальные отложения. Кинематика разрыва - взброс, опущено южное крыло, соответствующее Верхне-Тимптонской впадине.

Расчистка в южном борту Верхне-Тимптонской впадины вскрыла разрывное нарушение - микрограбен, содержащий коллювиальный клин. Вероятно, наблюдаемая структура представляет собой ров растяжения, образованный в сдвиговом поле деформаций в результате сейсмотектонического смещения. Описанные выше морфоструктуры позволяют утверждать, что в районе среднего течения р. Тимптон ветви Южно-Становой системы разломов образуют взбросо-сдвиговые ограничения Верхне-Тимптонской впадины, а, следовательно, она имеет рамповую структуру. Косая ориентировка впадины по отношению к простиранию Южно-Становой системы разломов свидетельствует в пользу определения ее как присдвиговой впадины типа "pull-apart basin" в левосдвиговом поле деформаций.

Южно-Якутская система разломов образована сопряженными зонами нарушений преимущественно взбросо-надвиговой кинематики, осложняющих южную часть Южно-Якутского мезозойского прогиба. Субширотный сегмент надвига был вскрыт траншеей, пройденной вкрест простирания уступа, ограничивающего южный борт Окурданского грабена - суженного сегмента Южно-Якутского мезозойского прогиба. Были выявлены сместители взбросовой кинематики с максимальной амплитудой смещения 0.45 м, что соответствует магнитуде породившего их сейсмического события не менее 6. Вблизи разрыва ниже клина щебнисто-глыбовых образований залегает линза черной палеопочвы, откуда отобран образец на радиоуглеродное датирование ИГАН 3332 (радиоуглеродный возраст - 1540 200 лет, калиброванный - 1280-1638).

Согласно результатам электроразведки ВЭЗ в подножии склона отмечается появление полого падающих под приразломный уступ зон с пониженными значениями КС, отождествляемых с тектоническими нарушениями. Также в процессе полевых исследований были выявлены деформации склонового чехла перед фронтом надвига.