Неотектоническая зональность главных активных разломов юго-западного Прибайкалья

Объектами исследований настоящей работы послужили активные разломы юго-западного Прибайкалья разных кинематических типов: Тункинский сбросо-сдвиг, Приморский сброс и юго-восточная часть Главного Саянского взбросо-сдвига, а так же территории, расположенные в зоне их влияния.

Актуальность темы

Изучение активных разломов является одним из разделов геотектоники и имеет важное теоретическое и практическое значение, как с точки зрения контролируемых ими эндогенных процессов, так и с точки проявлений повышенной активности экзогенных процессов в их зонах.

Обзор литературы показывает, что взаимоотношения между эндогенными и экзогенными параметрами в зонах активных разломов не достаточно освещены.

Анализируя итоги исследований в этой области, мы отмечаем, что в настоящее время имеется богатый опыт изучения отдельно взятых эндои экзогенных процессов, а характер их взаимоотношений определялся преимущественно на качественном уровне. Таким образом, актуальность исследований определяется необходимостью перехода на количественную оценку взаимоотношений между параметрами, характеризующими интенсивность течения эндогенных процессов (ниже по тексту будем кратко называть их эндогенными параметрами) и экзогенных (экзогенные параметры). Актуальность работы в практическом смысле состоит в том, что активные разломы являются не только областью подготовки землетрясений, они так же провоцируют интенсивное течение экзогенных процессов, в том числе катастрофических обвалов, оползней, селей, нарушают сплошность земной коры, приводя к снижению прочностных свойств субстрата, что непременно должно учитываться при инженерно-геологических изысканиях.

Цель работы — определить закономерности зонального распределения параметров, характеризующих активность эндогенных и экзогенных процессов для разломов разного кинематического типа.

Задачи работы:

1. Построить карты-схемы степени тектонической раздробленности, градиентов скорости вертикальных неотекгонических движений, толщины 5 экзогенно-активного слоя, густоты эрозионного расчленения и углов наклона рельефа для областей динамического влияния главных активных разломов юго-западного Прибайкалья.

2. Определить влияние степени тектонической раздробленности и градиентов скорости вертикальных неотектонических движений на густоту эрозионного расчленения и толщину экзогенно-активного слоя в зонах разломов сбросового, сбросо-сдвигового и сдвигового типов.

Фактический материал и методы исследования. Теоретической основой решения поставленных задач являются результаты моделирования областей активного динамического влияния разломов, проведенного группой исследователей (Шерман и др., 1983). Фактический материал собран автором при морфометрическом анализе серии топографических карт м-ба 1: 200 ООО с плотностью сети наблюдений 4×4 км и дешифрировании аэрофотоснимков м-ба 1: 20 ООО, а так же в результате полевых работ, проводившихся в 1996;1998 годах. Он подкреплен данными из фондовых и литературных источников. Для построения серии карт-схем использовались методики М. В. Гзовского (1959), К. Г. Леви (1978, 1981). Цифровая информация была получена с карт-схем с помощью сетки профилей, расположенных вкрест простирания разломов с расстоянием между профилями 20 км и шагом по профилю 4 км. Полученные данные были проанализированы одним из статистических методовкорреляционно-регрессионным.

Защищаемые положения:

1. Серия оригинальных карт-схем (степени тектонической раздробленности, градиентов скорости вертикальных неотектонических движений, толщины экзогенно-активного слоя, густоты эрозионного расчленения и углов наклона рельефа) отражает зональное распределение неотектонических параметров в областях динамического влияния главных активных разломов юго-западного Прибайкалья. Карты-схемы составлены на основе количественных характеристик природных явлений. 6.

2. Установленный на основе корреляционно-регрессионного анализа характер взаимоотношений между эндогенными и экзогенными параметрами свидетельствует о линейной зависимости: а) густоты эрозионного расчленения от степени тектонической раздробленностипри этом значение тангенса угла наклона линии регрессии варьирует в пределах 0,18−0,24 при коэффициенте корреляции для Приморского разлома 0,58, для Тункинского 0,9, для Главного Саянского 0,88- б) толщины экзогенно-активного слоя от градиента скорости вертикальных неотектонических движений. В этом случае коэффициент при переменной изменяется от 0,53 до 0,78. Коэффициент корреляции в уравнении регрессии имеет значение 0,87 для Главного Саянского разлома и 0,88 — для Приморского и Тункинского.

Для разломов сдвигового типа показатель интенсивности линейной эрозии прямо пропорционален степени тектонической раздробленности. Толщина экзогенно-активного слоя в большей степени определяется градиентом скорости вертикальных неотектонических движений. Для разломов с преобладающей вертикальной компонентой смещений в прямо пропорциональной зависимости находятся все вышеперечисленные параметры.

Научная новизна. Личный вклад.

1.Предложен и использован в работе для построения карты-схемы степени тектонической раздробленности новый методический подход, позволяющий на базе линейных параметров разломов (длина и ширина зоны дробления) определять в процентном соотношении степень раздробленности верхних горизонтов земной коры.

2. Опираясь на методику М. В. Гзовского (1959) и используя методические приемы К. Г. Леви (1978, 1981) построены оригинальные карты-схемы градиентов скоростей вертикальных неотектонических движений, углов наклона рельефа, густоты эрозионного расчленения и толщины экзогенно-активного слоя, отражающие неотектоническую зональность главных активных разломов юго-западного Прибайкалья. 7.

3. На базе построенных карт-схем получены количественные параметры проявления эндогенных и экзогенных процессов в зонах динамического влияния разломов разной кинематики и при помощи корелляционно-регрессионного анализа установлена их взаимосвязь в виде уравнений регрессии.

4. В процессе работ была обнаружена и исследована новая сейсмотектоническая структура в зоне влияния Тункинского разлома, а также исследован один из фрагментов Восточно-Саянской сейсмодислокации, образованной при подвижках по Главному Саянскому разломусейсмогенные разрывы на этом участке выражены как в коренных породах, так и в рыхлых отложениях. В обоих случаях определена кинематика импульсных подвижек.

Практическое значение. Данные, полученные автором работы, могут быть использованы в инженерной геологии при проектировании строительства дорог, жилых, промышленных и культурно-оздоровительных комплексов в зоне влияния активных разломов, а также при сейсмическом районировании территории. Собранный автором оригинальный цифровой материал может служить базой данных для различных научных исследований.

Апробация работы проводилась на первой научно-практической конференции «Проблемы оценки и прогноза устойчивости геологической среды г. Иркутска» (Иркутск, 1997), на XVII молодежной научной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 1997), на Всероссийской межрегиональной конференции «Геологическая среда и сейсмический процесс» (Иркутск, 1997), на Юбилейной конференции в честь 80-летия Иркутского университета и 110-летия государственной геологической службы Восточной Сибири «Проблемы геологии и освоения минерально-сырьевых ресурсов Восточной Сибири» (Иркутск, 1998), на региональной конференции «Городпрошлое, настоящее и будущее» (г. Иркутск), на XVIII всероссийской молодежной научной конференции «Геология и геодинамика Евразии» (Иркутск, 1999).

Количество опубликованных автором или при его участии научных работ 21, из них по теме диссертации 12. 8.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из 6 глав, введения и заключения на 102 страницах машинописного текста, 1 таблицы, 54 рисунков и списка литературы на 12 страницах.

Работа выполнена в лаборатории современной геодинамики Института земной коры СО РАН.

Автор приносит благодарность научному руководителю доктору геолого-минералогических наук К. Г. Леви за постановку задач и обсуждение результатов, а так же за постоянное внимание и ценные советы. Глубокую признательность автор выражает д.г.-м.н., профессору С. И. Шерману за конструктивные замечания и критическую оценку работы, а также д.г.-м.н., профессору Ю. Б. Тржцинскому, д.г.-м.н., профессору Т. Г. Рященко, кандидатам г.-м.н. В. А. Санькову, P.M. Семенову, Н. И. Демьянович, В. В. Чечельницкому, В. М. Литвину, К. Ж. Семинскому, А. С. Гладкову, С. Г. Аржанникову, В. В. Акуловой за консультации, дискуссии, и полезные советы, высказанные на разных стадиях подготовки работы. Автор благодарит Л. Е. Гофман и Н. В. Максимишину, оказавших большую техническую помощь при подготовке материала и оформлении графики. Особую благодарность и искреннюю признательность автор выражает своим родителям к.г.-м.н. В. Ф. Лузину и к.г.-м.н. Т. В. Одинцовой за всестороннюю помощь и поддержку.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

С помощью морфометрических методов были изучены зоны активного динамического влияния главных разломов юго-западного ПрибайкальяТункинского, Приморского и юго-восточной части Главного Саянского. В результате построены полосовые карты-схемы, на которых представлены основные показатели неотектонической активности и активности экзогенных процессов такие, как степень тектонической раздробленности верхних горизонтов земной коры, градиент скорости вертикальных неотектонических движений, толщина экзогенно-активного слоя, тангенс угла наклона рельефа и густота эрозионного расчленения. Для построения карты-схемы степени раздробленности верхних горизонтов земной коры был разработан и применен новый методический подход, позволяющий определить в процентном соотношении количество раздробленных пород на единицу площади.

Сравнивая и анализируя карты-схемы, мы пришли к выводу о том, что величина и пространственное распределение параметров, характеризующих проЯ6>/?нме неотектонычесшх процессов в приразломном пространстве, определяются юднематмческим типом разлома.

У разломов сбросового ¦ типа осевая зона выражена на поверхности уступом, который создает мощный экзогенный потенциал. К нему тяготеют максимальные значения эндогенных и экзогенных параметров на полосовых картах Приморского и западной части Тункинского разлома. Исключение составляет густота эрозионного расчленения зоны Приморского разлома. Распределение ее значений не соотносится с другими эндогенными и экзогенными характеристиками. Это можно объяснить, как уже отмечалось выше, реликтами древней речной сети на территории Приольхонья и о. Ольхон. Максимальные значения толщины экзогенно-активного слоя в зонах Тункинского и Приморского разломов на участках, где между хребтом и впадиной нет промежуточного базиса эрозии, отклонены в сторону опущенного крыла, показывая области наиболее интенсивного осадконакопления.

Другая ситуация наблюдается для разломов сдвигового типа. При формировании сдвигов образуется сложная система горстов и грабенов, которая создает относительно высокий экзогенный потенциал на границах участков с разнонаправленными вертикальными движениями. В результате на картах градиентов скоростей вертикальных неотектонических движений и толщины экзогенно-активного слоя получается цепочка разрозненных максимумов, часто не совпадающих с осевой зоной, тогда как максимальные значения степени тектонической раздробленности и густоты эрозионного расчленения сопровождают магистральный шов на всем протяжении разлома.

Используя корреляционно-регрессионный анализ, мы установили на количественном уровне характер взаимоотношений между отдельными эндогенными и экзогенными характеристиками, в результате чего пришли к выводу, что неотектонические параметры (градиент скорости вертикальных неотектонических движений и степень раздробленности верхних горизонтов земной коры) определяют интенсивность течения экзогенных процессов в приразломном пространстве.

Для разломов сдвигового типа интенсивность линейной эрозии прямо ПРОПОРЦионА/^дТепени тектонической раздробленности верхних горизонтов земной коры и практически не зависит от градиента скорости вертикальных неотектонических движений. Толщина экзогенно-активного слоя, отражающая интенсивность площадной денудации и осадконакопления, напротив, зависит от скорости вертикальных движений, а степень раздробленности не оказывает на нее особого влияния.

Для разломов с вертикальной составляющей, какими являются Тункинский и Приморский, все перечисленные параметры взаимосвязаны, поскольку осевая зона разломов выражена уступом и к ней тяготеют максимумы как степени раздробленности, так и градиентов скорости и зависящих от них показателей экзогенных процессов.

Проведенное исследование нового комплекса сейсмогенных деформаций в зоне, влияния Тункинского разлома показало, что. время их образования не выходит за рамки голоцена, а разрывные нарушения, ярко т выраженные в постледниковом рельефе, определяются как левосторонние взбросо-сдвиги.

Полевое изучение одного из фрагментов Восточно-Саянской сейсмодислокации, образованной при подвижках по Главному Саянскому разлому подтвердило взбросо-сдвиговую его кинематику на современном этапесейсмогенные разрывы на этом участке выражены как в коренных породах, так и в рыхлых отложениях.

В зоне влияния Приморского разлома обнаружены проявления неотектоники в датированных отложениях позднеплейстоцен-голоценового возраста. Одно тектоническое событие произошло на границе плейстоцена и голоцена, другое — во временном интервале 8.3 — 9.1 тыс. лет.

В дальнейшем планируется расширение числа анализируемых параметров за счет включения геолого-структурной, сейсмологической и геофизической информации. Кроме того, возросший объем материала по характеристикам зон влияния главных активных разломов Прибайкалья требует перевода его в машиночитаемую форму и оформления в виде базы данных. Использование такой базы возможно на основе применения геоинформационных систем, которые пользуются сейчас широким распространением в географических науках и находят применение в геологии. Прикладной аспект будущих исследований просматривается в применении выявленных закономерностей в инженерно-геологическом районировании территорий. Для этого необходимо выявить взаимосвязи исследованных параметров с применяемыми в инженерно-геологической практике характеристиками изменений геологической среды, которые, к сожалению, часто определяются на полуколичественном или качественном уровне.