А.В.
Черемных
Институт земной коры (ИЗК) СО РАН, Иркутск, Россия
ВЛИЯНИЕ ГЛУБИННЫХ РАЗЛОМОВ НА НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ И СЕЙСМИЧНОСТЬ В ПРИБАЙКАЛЬЕ (ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МОДЕЛИРОВАНИЯ)
Глубинные разломы в зависимости от их ориентировки по отношению к глобальному полю напряжений оказывают влияние на перераспределение напряжений в земной коре, в результате чего формируются региональные поля напряжений. Региональные поля напряжений в пределах Байкальской рифтовой зоны (БРЗ) изучены сейсмологическими [1, 2] и структурно-геологическими [3] методами. На основании двух независимых методов исследования установлено, что в центральной части БРЗ преобладает растягивающее поле напряжений, а на флангах √ сдвиговое поле. Однако, в некоторых районах БРЗ фиксируются молодые разломы не ⌠характерной■ для рифта кинематики [4]. Кроме того, типы подвижек в очагах землетрясений региона изменяются как в пространстве, так и во времени [5, 6]. Характер современной сейсмичности и кайнозойское разломообразование тесно связаны с напряженным состоянием земной коры. Существуют различные точки зрения на источники напряжений в БРЗ. Такие как, растяжение связанное с подъемом мантийного диапира [7], влияние Индо-Австралийской коллизии [8] и вызванное им раздвигание Сибирской и Амурской тектонических плит [9], представления о трансформных разломах [10]. В связи с этим интересно установить характер воздействия различных механизмов деформации земной коры на современное напряженное состояние и сейсмичность в БРЗ.
Исследования проведены на основе поляризационно-оптического метода моделирования в лаборатории тектонофизики Института земной коры на установке включающей полярископ-поляриметр ПКС-250 и деформационный стол, позволяющий прикладывать к моделям нагрузки различного характера. Воспроизводилось плоское напряженное состояние. Модельным материалом служили студни фотографического активного желатина. Моделировалось напряженное состояние земной коры БРЗ на основе различных способов приложения нагрузки (рис. 1). При этом на модель наносились основные глубинные и региональные разломы, активизированные в кайнозое [10]. Согласно методике [11] в модели вначале воспроизводились наиболее протяженные (глубинные) разломы, а затем разломы меньших рангов длины. В ходе эксперимента картина распределения в моделях цветов (изохромы и изоклины), необходимая для восстановления напряженного состояния, фиксировалась цифровым фотоаппаратом. Дальнейшая обработка результатов экспериментов производилась на компьютере. Для каждого способа приложения нагрузки были восстановлены (способом анализа изоклин) траектории главных нормальных (сигма 1 и сигма 3) и касательных (Тmax) напряжений в моделях. Кроме того, были изучены участки концентрации максимальных касательных напряжений в моделях, которые часто являются областями вероятного возникновения очагов сильных землетрясений и следовательно вторичного разломообразования (рис. 2).
Рис. 1. Схемы деформирования моделей (I) и траектории главных нормальных напряжений в модельном материале (II).
Рис. 2. Сопоставление поля максимальных касательных напряжений в моделях с распределением эпицентров сильных землетрясений для БАйкальской рифтовой зоны.
Основные результаты исследования можно изложить в приведенных ниже тезисах. Во-первых, заданные в моделях механизмы деформации земной коры воспроизводят растяжение в пределах центральной части БРЗ, однако отличаются ориентировкой напряжений и следовательно кинематическим типом разрывов на флангах.
Во-вторых, пространственно-временные вариации параметров механизмов очагов вероятно могут быть связаны с попеременным действием различных тектонических источников, т. е. поочередным доминированием различных механизмов деформации земной коры.
В-третьих, подтверждено представление о том, что высокая сейсмичность в пределах земной коры фиксируется как в участках концентрации максимальных касательных напряжений, которые фиксируются на концах разломов, в узлах их пересечения и в местах резкого изменения простирания последних, так и в областях понижения напряжений вдоль крупных разломов.
Кроме того, основное влияние на изменение характера поля напряжений оказывают наиболее крупные (глубинные) разломы, а разрывы меньших рангов длины вносят в общую картину распределения напряжений лишь незначительные отклонения, либо практически не искажают поле напряжений, если попадают в зону влияния более протяженного разлома.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, гранты 01-05-64485, 01-05-97226.
Литература
1. Мишарина Л.А., Солоненко Н.В. Механизм очагов
и поле тектонических напряжений // Сейсмическое районирование Восточной
Сибири и его геолого-геофизические основы. Новосибирск, 1977, с. 71-78.
2. Мельникова В.И. Нипряженно-деформированное состояние
Байкальской рифтовой зоны по данным о механизмах очагов землетрясений.
Диссертация ┘.канд. геол.-мин. наук, Иркутск, 2001. 115 с.
3. Шерман С.И., Днепровский Ю.И. Поля напряжений земной
коры и геолого-структурные методы их изучения. Новосибирск: Наука, Сиб.
Отд-ние, 1989. 158 с.
4. Ружич В.В., Шерман С.И., Тарасевич С.И. Новые данные
о надвигах в юго-западном фланге Байкальской рифтовой зоны // Докл. АН
СССР, 1972, Т.205, ╧4, с. 1041-1044.
5. Дядьков П.Г., Мельникова В.И., Саньков В.А. и др.
Современная динамика Байкальского рифта: эпизод сжатия и последующее растяжение
в 1992-1996 гг // Доклады Академии наук, 2000, Т.372, ╧ 1, с. 99-103.
6. Мельникова В.И. Пространственно-временные вариации
параматров механизма очагов слабых землетрясений (МJ 5.0) Байкальской рифтовой
зоны // Сейсмология в Сибири на рубеже тысячелетий: Материалы междунар.
геофиз. конф. - Новосибирск: Издательство СО РАН, 2000. С.155-157.
7. Logatchev N.A., Zorin Yu. A. Baikal rift zone: strukture
and geodinamics // Tectonophysics. 1992. V. 208. P. 273-286.
8. Molnar P., Tapponier P. Cenozoic tectonics of Asia:
effect of continental collision // Science. 1975. V. 189. ╧ 4201. P. 419-426.
9. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника
литосферных плит территории СССР: В 2 кн. М.: Недра, 1990. Кн. 1. 328 с;
Кн. 2. 334 с.
10. Шерман С.И., Леви К.Г. Трансформные разломы
Байкальской рифтовой зоны // Доклады Академии наук СССР, 1977. Т.233, ╧2.
С. 461-464.
11. Осокина Д.Н. Моделирование тектонических полей напряжений,
обусловленных разрывами и неоднородностями в земной коре // Экспериментальная
тектоника: (Методы, результаты, перспективы). М.: Наука, 1989. С. 163-197.