Голоценовые тектонические нарушения (палеосейсмодислокации) в зонах Хоккайдо-Сахалинского и Центрально-Сахалинского разломов

Введение.

В 2000-2009 годах на острове Сахалин велось активное строительство нефте- и газопроводов для транспортировки углеводородного сырья с шельфовых месторождений. Для обеспечения экологической безопасности этих потенциально опасных сооружений был выполнен большой и разнообразный комплекс инженерно-геологических изысканий, в том числе изучение активных разломов, пересекающих трассы нефте- и газопроводов и определение параметров возможных смещений по ним. В ходе этих работ были получены новые данные о сейсмотектонике региона, которые легли в основу диссертации. Результаты исследований были использованы при проектировании переходов трубопроводов через разломы, конструкция которых должна обеспечить их сохранность даже при возникновении сильных землетрясений, сопровождающихся сейсмотектоническими дислокациями.

Целью кандидатской диссертации является изучение голоценовых (позднеплейстоцен-голоцеовых) дислокаций в зонах Хоккайдо-Сахалинского и Центрально-Сахалинского региональных разломов как основы для оценки сейсмического потенциала этих региональных разломов, а также опасности, связанной с непосредственным воздействием подвижек по разломам на сооружения, пересекаемые активными разломами.

Для этого необходимо было решить следующие задачи: 1) выявить и изучить потенциально активные разрывы, как ранее известные, так и вновь обнаруженные в ходе дешифрирования разномасштабных космо- и аэрофотоснимков; 2) подтвердить или опровергнуть позднечетвертичную (позднеплейстоцен-голоценовую) активность выявленных тектонических нарушений; 3) определелить возраст и повторяемость смещений по разрывам; 4) определить кинематику и амплитуды одноактных сейсмогенных смещений - параметры, необходимые для оценки магнитуд землетрясений и также являющиеся исходными при проектировании переходов трубопроводов через разломы.

При выполнении указанных выше задач автор совместно с полевой группой геологов ГИН РАН и ИДГ РАН проводил геолого-геоморфологические исследования, документацию специально пройденных траншей и отбор образцов. Всего было изучено более 10 молодых разрывов, а общее число точек наблюдения составило более 400. Получено 40 новых радиоуглеродных датировок, подтвердивших позднеплейстоценовый и голоценовый возраст подвижек по разрывам и позволивших в ряде случаев оценить их повторяемость. Полевыми работами была подтверждена активность выявленных разломов, дана оценка вертикальной и горизонтальной компонент смещений - наиболее важных исходных данных для проектирования конструкций переходов трубопроводов через активные разломы.

Новизна работы в том, что на основе полевых наблюдений и исследованиях в траншеях были получены новые данные о параметрах смещений для активных разрывов в зонах Хоккайдо-Сахалинского и Центрально-Сахалинского (Ключевского) региональных разломов, в том числе для локальных молодых разрывов, оперяющих Ключевской разлом. Кроме того, в работе приводятся новые радиоуглеродные датировки, позволяющие уточнить период повторяемости крупных сейсмических событий Северного и Центрального Сахалина.

Практическая значимость работы

Получены новые данные, позволяющие уточнить сейсмическую опасность острова Сахалин, что чрезвычайно важно для оценки сейсмической и геологической опасности при проектировании ответственных инженерных сооружений. Одним из результатов работы стала уточненная карта активных разломов региона, которая учитывалась при проектировании трассы нефтепроводной системы Сахалин-2 и будет использоваться при реализации новых нефтегазовых проектов.

Основные защищаемые положения:

1. Основные крупные разломы Сахалина проявляли активность в голоцене. Обнаруженные новые следы голоценовых сейсмотектонических подвижек свидетельствуют о высоком сейсмическом потенциале (Mmax~7.0-7.5) разломов и, соответственно, о повышенной сейсмической опасности практически всей территории острова.

2. В северной части главного Хоккайдо-Сахалинского разлома, на протяжении 220 км, голоценовые сейсмотектонические нарушения развиты фрагментарно и прослеживаются в виде отдельных сегментов (Хейтонский, Пильтунский, Горомайский разломы) протяженностью 20-40 км каждый, разделенных промежутками от 30 до 70 км, где признаки смещений этого возраста отсутствуют.

3. Голоценовые сейсмотектонические нарушения в зоне Центрально-Сахалинского разлома приурочены к его наиболее активной восточной ветви - Ключевскому разлому и к многочисленным второстепенным разрывам между Ключевским разломом и основным швом Центрально-Сахалинского разлома (районы поселков Победино, Смирных, Гастелло, городов Макаров и Южно-Сахалинск). Структура и возраст подвижек на изученных участках свидетельствуют о том, что Ключевской разлом был активен в позднем плейстоцене-голоцене на всем своем протяжении, но при этом единовременные подвижки проявлялись в пределах отдельных его сегментов длиной в первые десятки километров.

Апробация работы.

Основные результаты диссертации опубликованы автором или с участием автора в 6 статьях (в том числе 2 работы в журналах, рекомендуемых ВАК), доложены на конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов-2006", на Первой Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А.П. Карпинского (С-Пб, 2009), XXII Горшковских чтениях (Москва, 2010), а также на Первом всемирном конгрессе молодых исследователей Земли (Китай, 2009 - см. список публикаций).

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из <Введения>, четырех глав, <Заключения> и списка литературы, содержащего 102 наименования. Объем работы - 165 страниц, 85 рисунков.

Благодарности.

Автор благодарит своего научного руководителя - заведующего кафедрой динамической геологии МГУ профессора Н.В. Короновского за общее руководство работой, в.н.с. ИДГ РАН А.Л. Строма за критические замечания и помощь при написании работы, а также весь коллектив кафедры динамической геологии геологического факультета МГУ за постоянную поддержку и внимание к исследованиям автора. Автор выражает благодарность своим коллегам: А.И. Кожурину, В.М. Бесстрашнову и С.П. Никифорову, полевая и исследовательская работа с которыми была очень продуктивной.