title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Геодинамические полигоны в разных геодинамических обстановках

Геодинамические полигоны в разных геодинамических обстановках

В настоящее время отсутствует общепринятая классификация современных геодинамических обстановок. Такие классификации, по-видимому, могут быть различными в зависимости от их использования. В данном случае предлагается классификация основных типов геодинамических обстановок проявления приповерхностного разрывного крипа.
Основные типы геодинамических обстановок проявления приповерхностного разрывного крипа

Приповерхностными в данном случае следует считать движения, реализуемые в зоне, затрагиваемой инженерными изысканиями, связанными со строительством. Такие движения могут быть различны по ориентировке, интенсивности и дифференцированности. Опыт тектонических исследований свидетельствует о значительной роли унаследованности в развитии тектонических движений. На этом основан широко известный принцип унаследованности в тектонике, сформулированный академиком Н.С. Шатским. Исходя из данного принципа, можно полагать, что основные тенденции в развитии современных тектонических структур наследуют тенденции их новейшего развития. Соответственно опираясь на специфику неотектонического развития можно в большинстве случаев судить о характере современных тектонических движений. Действительно, существенные структурные перестройки в пределах новейшего этапа геологического развития обычно весьма локальны по площади и реализовались, как правило, в неогене или в начале плейстоцена. Следовательно, новейшие движения, соответствующие по ориентировке и дифференцированности движениям современным, продолжались в большинстве регионов достаточно длительное время, чтобы получить определенное отражение в рельефе.
Из сказанного следует, что предварительная схема геодинамических обстановок может опираться на тектонически обусловленную классификацию современных оротектонических обстановок. Такая классификация может быть существенно проще генетической классификации тектонических структур, используемой при составлении тектонических карг на основе историко-генетического подхода. Это упрощение связано с тем, что для практических целей главное значение имеют подразделения (регионы), характеризующиеся определенным характером, т.е. ориентировкой, интенсивностью и дифференцированностью тектонических движений. В настоящее время определенно могут характеризоваться только вертикальные тектонические движения, получившие отражение в рельефе.
Намечены три главные типа геодинамических обстановок (табл. 4.11).

1. Области активного орогенеза, характеризующиеся стабильным воздыманием и в большинстве случаев достаточно интенсивной дифференцированностью вертикальных тектонических движений. Это — обычно горные области с глубоким эрозионным расчленением рельефа, с хорошо орографически выраженными новейшими разрывами различного морфологического типа. К данным областям тесно примыкают области активного рифтогенеза, являющиеся no-существу, орогенами с преобладанием сбросовых разрывных структур. Поэтому их следует рассматривать совместно и разделять эти области на:
— высокие эпиплатформенные орогены типа среднеазиатских или южносибирских;
— высокие эпигеосинклинальные орогены, например, Карпатский и Кавказский;
— зоны континентального рифтогенеза, типичным примером которых является Байкальская;
— островные дуги, характерной чертой которых обычно является активный вулканизм; к ним в первую очередь относятся Курилы и Камчатка.
2. Области возвышенных равнин и низкогорий, характеризующиеся преобладанием слабых воздыманий и обычно малой дифференцированностью тектонических движений. К таким областям относится большинство древних платформ, например, Сибирская с рельефом возвышенных плато и низкогорий и Восточноевропейская, большая часть которой, представляет собой Русскую плиту с относительно маломощным мезо-кайнозойским чехлом и приближенными к земной поверхности компетентными толщами палеозоя. К ним же относятся и щиты древних и молодых платформенных образований, часть из которых местами является низкогорной, тяготеющей к областям первого типа (Кольский горный массив Балтийского щита). Особым вариантом данного типа является Днепровско-Донецкий прогиб, в котором тектоническая подвижность активизировалась на плитном этапе развития платформы. По ряду признаков отголоски этой подвижности наследуются и на неотектоническом этапе геологического развития.
3. Области низменных равнин со значительной мощностью рыхлых образований мезо-кайнозоя, фиксирующей активные неогеновые и плейстоценовые прогибания, характеризуются преимущественно погребенными новейшими разрывными нарушениями, которые получают косвенное приповерхностное отражение (например, в виде флексур). В большинстве случаев такие континентальные структуры (за исключением шельфовых) характеризуются в конце плейстоцена и голоцена преобладанием вертикальных движений, преимущественно воздыманий. Ho их малая дифференцированность почти никогда не приводит к появлению активных приповерхностных разрывов. Разрывные молодые и современные смещения локализуются, как правило, на больших глубинах, находящихся за пределами приповерхностной зоны. К этому типу структур относятся плиты молодых платформ (Туранская, Скифская); активно прогибающиеся участки межгорных (Ферганская и др.), предгорных (Предко-петдагский, Предкавказский и др.) прогибов. К ним же тяготеют равнины перекратонных опусканий в пределах древних платформ (например, Прикаспийская впадина).
Нетрудно заметить, что большая часть активных новейших региональных приповерхностных разрывов сконцентрирована в первом типе областей. Они, по-видимому, должны обладать и максимальными скоростями современного крипа. Здесь локализуется большая часть разрушительных землетрясений и сейсмотектонических дислокаций. Ho именно в подобных обстановках располагаются наиболее высокие плотины, большинство которых приурочивается к глубоким ущельям в воздымающихся крыльях активных разрывов.
Во втором типе структур вероятность активных приповерхностных новейших и современных разрывов, скорее всего, пропорциональна приподнятости их консолидированных формаций по отношению к высоте современного рельефа. Ho в целом они отличаются существенно меньшей насыщенностью активными разрывами от областей первого типа.
Наконец, в структурах третьего типа активные приповерхностные разрывы являются скорее уникальным, а не закономерным явлением. Исключение представляют диапировые структуры (например, соляные купола), в пределах которых активные разрывы вполне типичны. Они могут оказаться в прогибах различного типа, в том числе и в перикратонных (Прикаспий), предгорных (Предкарпатский), или межгорных (Таджикская депрессия). Следует, однако, помнить, что соляная тектоника является не типичным эндогенным процессом, хотя связанные с ней разрывные смещения вполне могут оказаться опасными для инженерных сооружений.
Предложенная схема, безусловно, является предварительной, намечающей лишь основные черты данной специфической классификации тектонических структур. Дальнейшая проработка рассматриваемой схемы, очевидно, выявит много структур, переходных от одного типа к другому, наметит области чередования структур разного типа и другие сложные варианты.
Tем не менее, предложенная предварительная схема классификации геодинамических обстановок проявления приповерхностного крипа позволяет наметить наиболее перспективные геодинамические полигоны, на которых уже получены более или менее достоверные результаты по оценке скоростей современного разрывного крипа.
Важно подчеркнуть, что материалы по отдельным полигонам весьма различны по детальности и качеству оценок разрывного крипа, а сами полигоны не всегда расположены на наиболее активных в настоящее время приповерхностных разрывах. Вполне вероятно, что отсутствие полигонов на наиболее представительных разрывных структурах не позволит уловить достаточно определенных различий в величинах и других характеристиках разрывного крипа разнородных областей. Многие такие характеристики станут гораздо более наглядными, когда детальность изученности горизонтальных разрывных смещений сравняется с детальностью изученности их вертикальной компоненты.
Одним из важнейших для инженерной геотектоники видов геодинамической информации должны служить сведения о величинах разрывных смещений.
Современные тектонические разрывные смещения достаточно определенно устанавливаются на некоторых геодинамических полигонах, принадлежащих различным ведомствам. На подавляющем большинстве полигонов изученность современных разрывных тектонических смещений не может считаться удовлетворительной для их надежного прогноза.
Наиболее качественные материалы по изучению современных разрывных тектонических смещений могут быть получены на некоторых полигонах системы Академии паук. Ho и эти полигоны в большинстве своем нацелены на прогноз сейсмичности, а сведения о тектонических движениях, особенно о разрывных смещениях, являются вспомогательными и полученными попутно. На многих полигонах, где изучаются разрывные тектонические смещения, режимные геодезические и геофизические измерения поставлены не на главных, а на второстепенных сместителях. Поэтому результаты измерений на территориях с различной тектонической подвижностью могут оказаться сходными, т.к. наиболее активные разрывы, как правило, не изучаются инструментально.
Специфика существующих полигонов такова, что в настоящее время могут анализироваться различные по качеству материалы режимных наблюдений; нельзя быть уверенными, что в большинстве выделенных типов геодинамических обстановок изучены наиболее активные или даже наиболее представительные разрывные нарушения. Поэтому в разнородных геодинамических обстановках нередко фиксируются сходные по абсолютным величинам разрывные тектонические смещения. Соответственно:
а) современные данные по разрывным тектоническим смещениям можно рассматривать только как предварительные, поскольку нет гарантии, что зафиксированы максимальные для каждой геодинамической обстановки величины;
б) в различных типах геодинамических обстановок фиксируются разрывные смещения со скоростями в несколько и даже в первые десятки миллиметров в год (табл. 4.12); следовательно, с учетом обычных сроков эксплуатации ответственных инженерных сооружений, во многих регионах страны возможны опасные разрывные смещения.

Для получения достоверных материалов необходимо создание специальных геодинамических полигонов по изучению современного разрывного крипа; такие полигоны должны располагаться на наиболее представительных активных разрывах,
Существующие геолого-геоморфологические материалы позволяют предполагать, что в первом типе выделенных геодинамических обстановок (высокие орогены и области рифтогенеза), активные приповерхностные разрывы распространены шире, а опасные разрывные смещения более вероятны. Ho это предположение требует обстоятельного подтверждения. В то же время нет данных, чтобы определенно утверждать существование геодинамических обстановок или даже крупных регионов, в которых вообще невозможны опасные разрывные тектонические смещения.
Таким образом, материалы измерений на геодинамических полигонах представляют большой интерес для инженерной геотектоники. В общем случае они позволяют оценить порядок величин СДЗК разных типов. Используя метод сравнения (по типам и размерам структур, по их новейшей подвижности, по тенденциям изменения интенсивности новейших движений к современности и т.п.) можно предварительно оценивать активность изучаемых структур, в том числе разрывных.
Пример крупного геодинамического полигона

На территории бывшего СССР крупнейшим геодинамическим полигоном, нацеленным на изучение разномасштабных современных тектонических движений, является ГAPMСКИЙ. Он расположен на территории Таджикистана в районе сближения новейших орогенов Памира и Тянь-Шаня и выклинивания Таджикской (Афгано-Таджикской) депрессии (рис. 4.11).
Тектоническому (неотектоническому) строению территории Гармского геодинамического полигона посвящено большое число капитальных публикаций. Несмотря на многие существенные различия в трактовке современной тектоники и геодинамики данного района большинство исследователей в качестве главных разломов (часто трактуемых как глубинные) выделяют здесь (с севера на юг): Гиссаро-Кокшаальский, Вахшский (Петровский или Петровско-Вахшский) и Дарваз-Каракульский. Гиссаро-Кокшаальский считается обычно южным ограничением Тянь-Шаня, а Дарваз-Каракульский - северным ограничением Памира. Оба эти разлома ограничивают структуры Афгано-Таджикской депрессии и ее восточного продолжения. Позиция Петровско-Вахшского разлома понимается неоднозначно. Восточная его часть часто трактуется в качестве северного ограничения альпийских сооружений Северного Памира, а в последнее время — в качестве фронтального разлома литосферной плиты Индостана (Индостанского клина), фиксирующего современное положение зоны коллизионного сочленения (рис. 4.12).
Геодинамические полигоны в разных геодинамических обстановках

Принципиально отличной является позиция С.А. Несмеянова, рассматривающего Гиссаро-Кокшаальский, Илякский и Петровско-Вахшский разломы в качестве элементов сложной Предгиссаро-Кокшаальской шовно-депрессионной зоны (рис. 4.13).
По преобладающей составляющей новейших движений Гиссаро-Кокшаальский разлом считается сбросом, Петровско-Вахшский - надвигом, а Дарваз-Каракульский - левосторонним сдвигом.
Геодезическая сеть Гармского полигона (рис. 4.14) захватывает все три зоны упомянутых разломов, на которых расположены деформационные площадки (локальные геодинамические полигоны) для более детальных исследований. Исследования здесь начались в 1948 г. и продолжались до середины 80-х годов. Они включали высокоточное нивелирование, линейные, угловые и астрономические наблюдения, триангуляцию, разнообразные далыюмерные в т.ч. светодальномерные измерения, наклономерные и деформографические исследования. Полученные результаты позволяют судить как об общих (объемных) современных деформациях крупной территории, так и о дифференцированных движениях отдельных структур, в том числе разрывных (рис. 4.15, 4.16, 4.17, 4.18).

По результатам геодезических работ в пределах Гармского геодинамического полигона и в его окружении, как на региональных профилях, так и на локальных участках за период 1948-1985 гг. на фоне постепенного опускания земной поверхности от пос. Сурхоб-мост на запад и восток с градиентами скорости (-0,03) — (-0,09) мм/годхкм и на юг вкрест простирания господствующих геологических структур со средним градиентом скорости (-0,13) мм/год х км на участке Тавиль-Дара — Кулай-Хумб (-0,22) мм/год х км выделяются тектонически активные участки и структуры.

К востоку от пос. Сурхоб-мост фиксируется участок активных поднятий. Область активных опускании (Новабадская впадина) охватывает левый и правый берег р. Сурхоб в районе устья р. Сарбог и значительную часть долины р. Сарбог. Эти активные области разделяет зона контрастных движений (разломная зона).
По левому берегу р. Сурхоб выделена активная структура — Вахшский надвиг, наиболее четко на Гармском и Обихингоуском участках, менее — на Нимичском.
На Гармском участке по ряду профилей, пересекающих надвиг, получена детальная картина смещений во фронтальной части надвига: опускание перед выходом плоскости надвига на поверхность до 5 мм/год, валообразное поднятие фронта надвига со скоростью 4-15 мм/год и уменьшение скорости к тыльной части аллохтона. Южнее фронтальной зоны надвига по профилям Чогдабион и Руноу выделены еще две аналогичные активные полосы, соответствующие разломным зонам или фронтам других пластин надвига. Этим устанавливается чешуйчатость надвига.
На Нимичском участке на фоне зарегистрированного инструментальными методами опускания локальной Нимичской впадины выделена фронтальная зона Вахшского надвига с относительными скоростями 0,5-1,3 мм/год.
На Обихингоуском участке на фоне опускания в юго-восточном направлении в той части, где нивелирный ход пересекает осевые части хребта Петра Первого, зафиксирован подъем в сторону хребта с градиентом 0,2 мм/годхкм. От устья р. Сурхоб до пос. Чиль-Дара по руслу р. Обихингоу выделены три активных участка. Район слияния рек Сурхоб и Обихингоу приходится на область зафиксированного поднятия к востоку от пос. Сурхоб-мост. Наиболее активный участок в нижнем течении р. Обинхингоу совпадает с фронтом пластины Вахшского надвига, отражая воздымание самого фронта и вдавливание перед ним на севере. Менее четко устанавливается зона контрастных движений к югу от оз. Кабут-Хауз.
Анализ данных о горизонтальных смещениях земной поверхности, полученных методами триангуляции, светодальномерами и деформографами, в целом согласно показывает, что и в Тянь-Шане, и в Таджикской депрессии в рамках Гармского геодинамического полигона существует региональное меридиональное сжатие порядка {(-1)—(-3)}х10в-6*1/год и широтное {(-1)—(2)}х10в-6*1/год. Относительные перемещения фронтальной части надвига здесь составляют до -2,4х10в-5*1/год, а максимальные деформации в самой зоне надвига до 2x10в-4*1/год.
Полученные данные можно рассматривать в целом как показатель сближения бортов долины р. Сурхоб или хребтов Петра Первого и Гиссарского в условиях преобладающего регионального близмеридионального сжатия.
Медленные фоновые движения осложнены высокочастотными колебаниями земной поверхности, которые образованы суммированием и наложением деформационных волн разных периодов и амплитуд, вызванных разными причинами.

Традиционное сопоставление новейших морфоструктур с сейсмичностью позволило сделать следующие основные выводы.
1. Формирование морфоструктур происходит в процессе деформирования верхнего сейсмогенного объема земной коры мощностью до 15 км, в условиях горизонтального сжатия в субмеридиональном направлении.
2. По условиям формирования выделяются два типа морфоструктур: горстовые поднятия — морфоструктуры локального сжатия, в пределах которых в верхнем сейсмогенном объеме сосредоточены сгущения гипоцентров землетрясений, и прогибы — морфоструктуры локального растяжения — практически асейсмичные. При этом в хребте Петра Первого интенсивность сжатия, наибольшая в восточной его части, уменьшается в западном направлении. Процессом растяжения Новабадской впадины охвачено юго-западное окончание хребта Кабуд-Крым и низкая предгорная ступень Каратегинского хребта.
3. Границы морфоструктур — крутопадающие разрывы: взбросы, надвиги, сбросы часто со сдвиговой составляющей, так как деформация сдвига неизбежно возникает в условиях регионального сжатия. Зона Вахшского надвига сейсмически неактивна.
Приведенные выше результаты обобщения геодезических материалов касаются в основном зоны Петровско-Вахшского надвига. Два других региональных разлома оказались практически не охарактеризованными.
Тектоническая интерпретация геодинамических материалов может существенно различаться в зависимости от исповедуемой общетеоретической концепции. В настоящее время можно считать конкурирующими три позиции.
Первая — отражает существование единого поля напряжений в литосфере, обусловленного субмеридиональным латеральным сжатием. Различие в кинематике движений по основным разрывам объясняется преимущественно их разным простиранием. В этом варианте остается необъясненным различие в кинематике субпараллельных Петровско-Вахшского и Гиссаро-Кокшаальского разломов.
Вторая позиция, связанная с тектоникой литосферных плит, объясняет кинематику продвижением Памирского клина, как результата давления Индостанской плиты. В этом варианте фронт плиты скачкообразно мигрирует к северу и в плейстоцене переходит на Петровско-Вахшский надвиг, который, по В.Г. Трифонову, сопровождается Сурхоб-Илякской зоной правых сдвиго-надвигов. Хорошо объясняется левосторонний Дарваз-Каракульский сдвиг. Ho в значительной мере снижается роль Гиссаро-Кокшаальского разлома и остается слабо обоснованным предположение о надвигании практически всего Северного Памира на сооружения Тянь-Шаня.
Третья позиция, предполагающая существование сложной Предгиссаро-Кокшааальской шовно-депрессионной зоны на южном ограничении Тянь-Шаня, хорошо объясняет соотношение Гиссаро-Кокшаальского и Петровско-Вахшского разломов и различие их кинематики в условиях латерального давления со стороны Индостанской плиты.
Данные о современных движениях, полученные на Гармском геодинамическом полигоне, недостаточны для однозначного подтверждения одной из перечисленных концепций. В значительной мере это объясняется неполнотой реализации комплексных исследований на всех, особенно южных элементах Гармского полигона.
Рассмотренный пример показателен и в аспекте неоднозначных соотношений широких площадных и локальных разрывных приповерхностных тектонических деформаций. Здесь особенно ясно сколь сложно использовать результаты интерпретации разреженных региональных нивелирных сетей для характеристики конкретных разрывных смещений.

title-icon Подобные новости