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

Глава 3. Результаты исследований.

Молодые разрывы в зоне Хоккайдо-Сахалинского регионального разлома

Отдельные активные сегменты Хоккайдо-Сахалинского регионального разлома - Хейтонский, Пильтунский, Горомайский разрывы - имеют протяженность 20-40 км каждый, и разделены промежутками протяженностью от 30 до 70 км, где признаков смещений позднечетвертичного возраста не обнаружено.

Хейтонский разлом

Разлом расположен на полуострове Шмидта - северной оконечности Сахалина, где он прослеживается в пределах суши на протяжении 30 км. Северное окончание разрыва находится в Охотском море.

Впервые этот разрыв был выделен В.С. Рождественским (Рождественский, 1978), однако его сейсмический потенциал (магнитуды и повторяемость связанных с ними землетрясений) не был определен.

В южной части Хейтонский разлом геоморфологически выражен в виде уступа высотой до 3 м. Его строение было изучено в двух траншеях, одна из которых показана на Рис. 2. Достоверные признаки сдвиговых смещений по разрыву на этом участке не установлены, но в качестве косвенного признака правосторонних смещений можно указать резкое изменение мощности отдельных слоев в крыльях разрыва в стенках траншеи, а также изменение высоты уступа к югу от р. Б. Лонгри от 0,5 до 2,5 м; вблизи локального водораздела высота уступа минимальна и увеличивается вниз по склону, что может быть обусловлено сдвигом пологой положительной формы рельефа. Последняя подвижка по разлому, выявленная в траншее, пройденной на этом участке, произошла около 10 тыс. лет назад.

Рис. 2. Схематическая интерпретация разреза, вскрытого в траншее, пройденной через Хейтонский разлом. Цифры в кружках: 1 - отложения, накопившиеся после подвижки; 2 - сложно построенный коллювиальный клин; 3 - отложения, накопившиеся до последней подвижки по разлому; 4 - разломная зона.

Севернее, где Хейтонский разлом проходит по склону восточной экспозиции, у него поднято восточное крыло, которое образует <тектоническую дамбу>, перехватывающую материал, сносимый со склона, причем наблюдается отчетливый кумулятивный правый сдвиг долин ручьев на 10-15 м. Синхронное вертикальное смещение здесь не превышало первых метров.

Пильтунский разлом.

Этот разлом является одной из крупнейших активных структур северо-востока Сахалина. На всем протяжении (примерно 42 км) от р. Паромай на юге до залива Торрох на севере разлом выражен единым непрерывным обращенным на запад уступом высотой от одного до 3-4 метров. Ранее было установлено, что основной тип движений по разлому - правосдвиговый, а палеосейсмологические исследования проведенные к северу от долины р. Сабо подтвердили этот факт и показали, что сейсмогенерирующие подвижки по северной половине разлома происходили примерно 7200, 4500 и 2600 лет тому назад, возможно, также 5500 и 3800 лет тому назад (Булгаков и др., 2002).

Непосредственно к югу от залива Торрох Пильтунский разлом разделяется на две ветви: западную и восточную, которые проходят примерно в 40 м друг от друга, образуя микрограбен. Западная ветвь разлома был вскрыта двумя канавами в 2006 году в районе руч. Сейсмиков. Исследованная ветвь Пильтунского разлома в этом месте выражена невысоким, порядка 1-1.2 м, обращенным на восток уступом в абразионной поверхности, выработанной на позднеплиоценовых существенно песчаных отложениях маруямской свиты (N₂mr). Молодые отложения, наличие которых обеспечивают возможность палеосейсмологических интерпретаций, маломощны и представлены продуктами перемыва и локального переноса тех же плиоценовых отложений. Разломные плоскости практически вертикальны и хорошо видны в обеих стенках канавы.

В результате проведенных палеосейсмологических работ получены данные, позволяющие считать, что последняя подвижка по Западной ветви Пильтунского разлома произошла около 6 тыс. лет назад. Величина ее вертикальной компоненты составляет до 1.2 метра. Правосдвиговая кинематика разлома предполагается на основании анализа структуры разрыва.

Вопрос о синхронности или асинхронности подвижек по ветвям Пильтунского разлома в районе залива Торрох остается открытым.

Горомайский разлом

Полевое обследование и анализ разномасштабных аэрофотоснимков показали, что Горомайский разрыв отчетливо выражен к югу от р. Нутово в виде прямолинейного уступа с поднятым западным крылом и никак не проявлен в рельефе севернее этой реки. Разлом прослежен на протяжении 23 км до устья р. Хандуза, где он уходит в акваторию зал. Чайво (Булгаков и др., 2002, Ivaschenko, et al., 2001).

Этот выразительный уступ явно сформировался в результате нескольких подвижек, ни одна из которых, тем не менее, не распространилась севернее долины р. Нутово.

К югу от ручья Шивчибин были пройдены и задокументированы две траншеи длиной, соответственно, 22 и 60 м (Траншеи N4 и N7). Здесь приразломный уступ Горомайского разрыва имеет высоту от 2-2.5 м до 4-5 метров. В траншее N7 обнаружены следы молодых тектонических деформаций, как разрывных, так и пластических, а наиболее крутая часть уступа образована флексурообразной складкой. Простирание частных деформационных структур отличается от общего простирания уступа на 10-15?, что свидетельствует о наличии правосдвиговой компоненты смещения, составляющей около 20% от величины поперечного сокращения по разрыву. Последняя может быть оценена путем сравнения протяженности слоев, смятых в крутую флексурообразную складку и их горизонтальной проекции. Для наиболее сильно деформированного участка эти величины составляют ?2.5 м и 1.5 м. Соответственно, горизонтальное сокращение при формировании этой дислокации составило примерно 1 метр, а величина правого сдвига - порядка 20 см. Вертикальная компонента смещения, с учетом общего изгиба слоев, вовлеченных в складкообразование, может быть оценена приблизительно в 2 метра, что согласуется с высотой наиболее крутосклонной части уступа.

Помимо следов молодых тектонических деформаций в обеих траншеях вскрыты многочисленные следы выбросов водонасыщенных разжиженных грунтов. В траншее N4 вскрыто, как минимум, 5 таких участков.

Горомайский разрыв, строго говоря, не является непосредственным продолжением Пильтунского, как считалось ранее (Богданов, Василенко, 1988). Эти разрывы необходимо рассматривать в качестве отдельных сейсмогенерирующих структур, развивавшихся независимо друг от друга, поскольку, во-первых, у Пильтунского разрыва на всем его протяжении поднято восточное крыло, а у Горомайского, опять же на всем его протяжении, - западное крыло; во-вторых, между этими разрывами существует значительный интервал, где признаков смещения не обнаружено; в третьих, интервалы повторяемости подвижек для обоих разломов различны - если по Пильтунскому разрыву выявлено до 5 смещений за последние 7200 лет, то в зоне Горомайского разлома установлены события, произошедшие примерно 11000 и около 5000 лет тому назад (Булгаков и др., 2002; Ivaschenko, et al., 2003).

Молодые разрывы в зоне Центрально-Сахалинского регионального разлома

Центрально-Сахалинский региональный разлом, как отмечалось выше, является одной из наиболее крупных разрывных структур Сахалина, определяющих тектоническое строение острова, а также сейсмический потенциал центральных и южных областей Сахалина, где он хорошо выражен и изучен более полно. Нами были изучены следы молодых подвижек по Ключевскому разлому - активной ветви Центрально-Сахалинского разлома и по оперяющим его разрывам в районе пос. Победино, Смирных, Гастелло, городов Макаров и Южно-Сахалинск.

Участок Победино-Смирных:

На всем участке к северу и западу от пос. Победино молодые подвижки зафиксированы как непосредственно по основному шву Ключевского разлома, так и по серии разрывов в его висячем крыле.

Севернее поселка основной шов Ключевского разлома образует в плане коленообразный изгиб, меняя простирание с субмеридионального (характерного для разлома в целом), на субширотное и снова на субмеридиональное. Субширотный участок выражен в рельефе в виде отчетливого уступа высотой около 2 м. По мере того, как описанный двухметровый уступ южнее снова меняет простирание на меридиональное, его высота увеличивается до 4-5 м. При этом там, где разрыв пересекает небольшую эрозионную ложбину, его высота не превышает 2 м, но непосредственно в ее русле уступ не выражен. Это говорит о том, что на этом участке морфологически выраженный уступ сформировался, скорее всего, в результате двух разновременных подвижек сопоставимой амплитуды.

Сместитель Ключевского разлома у поселка Смирных вскрыт в траншее, пройденной ИМГиГ ДВО РАН на левом борту долины р. Орловки. Здесь обнаружен голоценовый надвиг с амплитудой смещения 4.6 м (Булгаков и др., 2002; Tsutsumi et al., 2005), сформировавшийся в результате однократной подвижки. Согласно радиоуглеродным датировкам, возраст этого палеоземлетрясения оценен в 3.5 тыс. лет.

В висячем крыле Ключевского разлома на этом участке выделено несколько выразительных субмеридиональных молодых надвигов, формирование которых могло происходить при однократной подвижке. Эти надвиги выражены в виде уступов переменной высоты (до 5-6 м). По результатам ранее проведенных траншейных исследований смещения по крупнейшим из них происходили неоднократно.

Участок Гастелло.

На данном участке были изучены молодые подвижки по основному шву Ключевского разлома и по небольшому активному разрыв в его висячем крыле.

Через основной шов Ключевского разлома, выраженного в рельефе в виде уступа высотой около 40 метров, были пройдены три траншеи на правом берегу р. Кисса, пересекшие относительно крутой центральный участок приразломного уступа. На основании палеосейсмологической интерпретации траншей и анализа профилей через уступ разлома установлено, что последняя подвижка по нему на этом участке произошла сразу после накопления слоя песка в кровле горизонта 2 (Рис. 3), а после подвижки сформировался галечный шлейф (коллювиальный клин (CW)) выше смещенного горизонта 2. Вертикальное смещение при каждой из двух последних подвижек по разлому составило примерно 2 м.

Рис. 3. Траншея через уступ Ключевского разлома в районе р. Кисса. (А): Палеосейсмологическая интерпретация. (В): Реконструкция событий перед и после последней подвижки по разлому (по А.И. Кожурину).

В нескольких сотнях метров севернее Ключевской разлом пересекает долину р. Кисса, где на ее левом борту хорошо выражена первая и вторая надпойменные террасы, высотой 2-3 и около 6 метров соответственно. Мы предполагаем, что террасы в поднятом крыле разрыва образовались в результате периодических поднятий этого крыла при смещениях по разлому, а разность их высот близка к амплитуде единовременных подвижек; на молодые деформации также указывает наклон пойменных суглинков, обнаруженных в траншее, пройденной через уступ на левом берегу реки. К сожалению, из-за отсутствия органических остатков в траншеях возраст подвижек на этом участке Ключевского разлома определить не удалось.

Говоря об активном разрыве в висячем крыле Ключевского разлома, отметим, что у этого нарушения, в отличие от основного шва Ключевского разлома, поднято восточное крыло. В рельефе он выражен в виде прямолинейного, слабоволнистого в плане уступа высотой 3-6 м. По результатам изучения этого разрыва в траншее, можно говорить о нескольких подвижках с амплитудой ~ 1 м. Интервал повторяемости смещений, определенный по радиоуглеродным датировкам возрастов погребенных почв и горизонтов подпрудных отложений, разделяющих коллювиальные клинья, составляет от 1 до 3 тысяч лет.

Как и в случае разрывов на участке Победино-Смирных, из-за недостатка радиоуглеродных датировок пока не удалось решить вопрос о синхронности или асинхронности подвижек по основному шву Ключевского разлома и по разрывам его висячего крыла.

Макаровский участок

Расположен к северу от г. Макаров, где между долинами рек Горная и Макарова были изучены разрывы в висячем крыле Ключевского разлома: Восточно-Макаровский и Западно-Макаровский. Основной шов Ключевского разлома на этом участке проходит в акватории залива Терпения. Оба разрыва прекрасно проявлены в рельефе в виде уступов или тектонических дамб с поднятыми восточными крыльями, причем их прямолинейность свидетельствует о близвертикальном падении их сместителей. Восточно-Макаровский разлом геоморфологически выражается в виде уступа с поднятым восточным крылом высотой от 1-2 до 4-5 м, проходящего, преимущественно, по склонам восточной экспозиции. Местами приразломный уступ очень крутой - до 45-55^o, иногда почти вертикальный. Там, где разрыв пересекает долины мелких ручьев и оврагов, он образует тектонические дамбы, что свидетельствует о молодости последних подвижек, а при пересечении ручьев отчетливо видны признаки значительного правого сдвига - борта всех без исключения долин смещены вправо на 3-5 м. Особенно ярко это проявилось в левых (северных) бортах долин. Величина сдвига, в целом, сопоставима с вертикальным смещением по разрыву.

Уступ основного шва Восточно-Макаровского разрыва был вскрыт траншеей, в которой обнаружен молодой постэрозионный надвиг. По надвигу коренные глины и прислоненные к ним супеси восточного крыла были надвинуты на погребенную поверхность, покрытую обгорелыми фрагментами древесины. Установлено, что весь уступ Восточно-Макаровского разрыва высотой около 5 м (учитывая его погребенную часть), сформировался в результате двух подвижек. Величина единовременной подвижки по направлению вектора смещения на этом участке составляла примерно 3.5 м. По радиоуглеродным датировкам можно утверждать, что отложения, запечатывающие предпоследнюю подвижку по разлому, накопились в интервале 560-690 гг.н.э., а последняя подвижка имела место, скорее всего, около 200 лет назад.

В отличие от Восточно-Макаровского разрыва, Западно-Макаровский разрыв выходит на дневную поверхность на склонах, обращенных на запад. Поэтому, имея, в принципе, аналогичную кинематику, он выражен в рельефе в виде крутого прямолинейного эскарпа высотой до 10 м. Разрыв проходит в литифицированных алевролитах и аргиллитах, и его сместитель сохраняет крутое падение вплоть до выхода на дневную поверхность, существовавшую в момент подвижки. Нависающая часть поднятого крыла разрушилась, сформировав щебенистый коллювиальный клин, который упирается в суглинки с рассеянными в них фрагментами древесного угля с возрастом 10660±130 лет. Скорее всего, морфологически выраженный уступ разрыва является кумулятивным, т.е. сформировался в результате нескольких подвижек, а возраст отложений, образующих делювиальный шлейф на склоне эскарпа, составляет не менее 260±70 лет.

Участок у пос. Советское.

На данном участке Ключевской разлом образует достаточно прямолинейный уступ высотой около 20 м, пересекаемый рядом речных долин.

При детальном изучении Ключевского разлома в 2006 году у поселка Советское было пройдено несколько траншей через его <генеральный> уступ, в которых и характер залегания, и соотношение отдельных слоев свидетельствуют о наличии флексурной деформации, затронувшей только отложения самой нижней толщи пород, а нижележащая плоскость смещении не вскрыта. Согласно радиоуглеродным данным, это событие произошло примерно 19000 лет тому назад, а палеосеймологическая интерпретация разреза предполагает одну подвижку по разлому, которая реализовалась вблизи земной поверхности в виде флексурной деформации. Достоверных признаков более молодых подвижек в разрезе траншей обнаружено не было, а на основании профиля, построенного вдоль дна сухой ложбины вблизи траншеи, вертикальное смещение было оценено в 3.2 м. Очевидно, что приразломный уступ высотой, как указано выше, около 20 м отражает кумулятивное смещение, накопившееся за намного более значительный промежуток времени.

Участок западу от г. Южно-Сахалинск.

Ключевской разлом на этом участке отделяет Камышовый хребет от Сусанайской межгорной впадины и был ранее описан как Апреловский надвиг (Кучай, 1984). Он изучался от района р. Лебяжья до пос. Троицкое. Здесь в зоне разлома в последние годы сотрудниками ИМГиГ ДВО РАН и ГИН РАН пройден ряд траншей и расчисток, в частности, в долинах рек Такой, Лира, Пута, Апреловка, Вахрушевка и др., в которых были выявлены, описаны и датированы многочисленные следы молодых подвижек (Стрельцов, Иващенко и др. 1999, 2000, 2004).

Эти материалы позволяют достаточно объективно охарактеризовать кинематику разлома на рассматриваемом участке как надвиговую, суммарная амплитуда надвигания составляет более 20 м, а интервал повторяемости смещений по радиоуглеродным данным - порядка 10-25 тыс. лет (А.И. Кожурин, неопубликованные данные).

Величина единовременной подвижки по направлению смещения, измеренная по одному из разрывов в траншее у р. Лира составила 2.8 м при угле падения поверхности сместителя 45^o (Стрельцов, Иващенко и др. 2000), хотя по устному сообщению А.И. Кожурина, проводившего исследования, не исключено, что при одном землетрясении подвижки могли происходить по нескольким сместителям, отстоящим друг от друга более чем на 10 м. В этом случае совокупная амплитуда смещения по разлому за одно событие могла достигать 4-5 метров.