геодинамические неоднородности литосферы и сейсмичность

Барышев А.С., Закузенный В.И. ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ
НЕОДНОРОДНОСТИ
ЛИТОСФЕРЫ
И
СЕЙСМИЧНОСТЬ
//
Геологическая
среда
и
сейсмический процесс: Материалы Всероссийской
межрегиональной конференции. Иркутск, 2-5 сентября
1997 г. - Иркутск, 1997. - С. 10-12.
ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ НЕОДНОРОДНОСТИ
ЛИТОСФЕРЫ И СЕЙСМИЧНОСТЬ
А.С. Барышев, В.И.Закузенный,
ВостСибНИИГГиМС, г.Иркутск
Проблема всестороннего изучения современных движений и напряженною
состояния земной коры является актуальной как в части теории ее развития, так и в
связи землетрясений с внутрикоровыми и мантийными процессами. Известно, что
общее напряженное состояние земной коры определяется действием как
гравитационного, так и тектонического силовых полей.
С момента образования Земли как геологического тела до настоящего времени
в ее недрах продолжает устанавливаться равновесное состояние. т.е. выравнивание
значительных горизонтальных и вертикальных неоднородностей плотности,
температуры и состава вещества. Одновременно, за счет экзогенной и эндогенной
энергии действуют геологические процессы. нарушающие равновесие. Все это
реализуется в виде вертикальных и горизонтальных перемещений материальных масс
горных пород. Стремление геологических масс занять положение, соответствующее
минимуму потенциальной гравитационной энергии, приводит к возникновению в
объеме Земли механических напряжений, которые являются одними из составляющих
общего геодинамического ноля. Реализация этих напряжений происходит путем
материального перетока масс, обусловленного горизонтальными составляющими
градиента давления. Появление градиента давления в объеме земной коры обусловлено
отклонением свободной поверхности мантии (СПМ) от уровенной поверхности.
Горизонтальные составляющие градиента давления по величине значительны - до 4.10
Па.
Для центрального сектора Восточной Сибири построены схемы рассчитанных
векторов горизонтальных градиентов давления на уровне СПМ (-4.6 км) и -50 км. В
результате выявлены динамические неоднородности в объеме литосферы и
установлены разнотипные динамические обстановки. Динамические неоднородности
литосферы выражаются очагами и зонами сжатия и растяжения. Характер
распределения
напряжении
является
сложным
и
пространственно
дифференцированным. В складчатых и платформенных областях картины
горизонтальных градиентов давления принципиально не различаются. Соотношения
изометричных очагов.
10
линейных зон сжатия и растяжения приблизительно одинаковы как в
Саяно-Байкальской складчатой области, так и на Сибирской платформе. Сочленение
Сибирской платформы с Саяно-Байкальской складчатой областью в поле
горизонтальных градиентов давления вырисовывается сравнительно узкой зоной
сжатия в форме дуги. На Сибирской платформе очаги и зоны растяжения и сжатия не
имеют строгой пространственной упорядоченности. Тектоническая расслоенность
земной коры и верхней мантии обусловлена влиянием напряжений, действующих в
нижних слоях на верхние. Согласно двухслойной модели М.А.Садовского и др.,
избыточное напряжение в верхнем слое возникает за счет передачи энергии из нижнего
слоя в верхний. Напряжения растяжения могут возникать за счет действующих на
подошву литосферы расходящихся от центра восходящих потоков мантийных течений,
а напряжения сжатия - за счет нисходящих потоков. При растяжении нижнего слоя, в
верхнем слое в средней части блока наблюдается растяжение, однако, вблизи краев
отчетливо выявляются зоны сжатия. При растяжении по основанию сравнительно
малых блоков (L < 15h), они оказываются в условиях сложного напряженного
состояния: примерно верхняя треть блока сжата, а нижняя растянута. При сжатии
нижнего слоя верхняя треть блока растягивается.
Байкальская рифтовая зона высокой сейсмичности, по проведенным нами
построениям, располагается в линейной зоне сжатия на глубине ~50 км и зоне
растяжения на глубине 5-10 км. В этом возможно и кроется частичное объяснение того
обстоятельства, что подавляющее большинство эпицентров землетрясений
располагается в близповерхностном слое земной коры. Располагая картиной
распределения напряжений на двух глубинных уровнях по югу Сибирской
платформы, можно дать общую оценку потенциальной сейсмической опасности и
выделить по принципу аналогий зоны возможных очагов землетрясений. В пределах
юга Сибирской платформы, считающейся "стабильной", к числу таких зон относятся:
Братская, Усть-Илимская, Киренская, Преображенская, Мирнинско-Айхальская и
некоторые другие.
Предлагаемая информация о напряженном состоянии земной коры весьма
полезна при определении сейсмической активности глубинных разломов.
Проведенный анализ показал, что протяженные глубинные разломы отдельными
своими частями находятся в различных геодинамических обстановках - одни в очагах
и зонах сжатия, другие - растяжения.
Дополнительная информация для регионального сейсмического районирования
вытекает из анализа рельефа математически рассчитанной свободной поверхности
мантии. Физический смысл СПМ можно изложить следующим образом. Если
мысленно лишить Землю коры и воды, а их массу эквивалентно восполнить
глубинным веществом мантии, то поверхность Земли находилась бы на уровне СПМ.
Рельеф СПМ формируется под деиствием вертикальных перемещений вещества
мантии, которые, в свою очередь, обусловлены наличием плотностных
неоднородностей в ее недрах. В объеме земной коры СПМ не имеет материальною
(вещественного) выражения, но проявляется как предельный уровень подъема
вещества мантии при расколе литосферы. Средняя глубина расположения СПМ Земли
для принятой нами модели равна 4,5 км ниже уровня моря. Отклонение т этой отметки
следует рассматривать как возможное отражение внутримантийных процессов.
Положительные формы рельефа СПМ охватывают Байкальскую рифтовую
зону. Забайкалье и верховье р.Витим. Обобщенная граница этого поднятия в целом
совпадает с контуром проекции на земную поверхность низкоскоростной и
электропроводной
неоднородности
мантии,
которые
характеризуют
Саяно-Байкальскую астенолинзу. Области развития мощной (150-250 км) холодной
литосферы отвечает наиболее глубокое положение СПМ, до 6 км.