Особенности геодинамического режима земной коры севера и юга Евразии

УДК 550.348

БЕЛЕНОВИЧ Таисия Яковлевна, доктор гео-лого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории глубинного геологического строения и динамики литосферы Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН. Автор 95 научных публикаций, в т.ч. 8 монографий

КУТИНОВ Юрий Григорьевич, доктор геологоминералогических наук, директор Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН. Автор более 90 научных публикаций

ОСОБЕННОСТИ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ЗЕМНОЙ КОРЫ СЕВЕРА И ЮГА ЕВРАЗИИ

В работе исследуются особенности геодинамического режима земной коры севера и юга Евразии. Основные результаты базируются на анализе сейсмичности, фокальных механизмов очагов землетрясений и векторов скольжения горных масс за различные периоды времени. Установлено, что геодинамический режим земной коры севера и юга Евразии резко различается.

Сейсмичность, механизм очага землетрясения, векторы скольжения горных масс, напряжение, деформации, геодинамика

Цель настоящих исследований - на основе фактического материала (анализа сейсмичности, фокальных механизмов очагов землетрясений, направлений векторов скольжения горных масс и данных спутниковой геодезической сети GPS) проанализировать геодинамический режим земной коры севера и юга Евразии.

Для оценки геодинамического режима использовалась оригинальная авторская разработка [1] по расчету векторов скольжения горных масс в очагах землетрясений. При этом использовался комплекс экспериментальных и расчетных методов тензорного анализа и механики трещиноватых сред. Геодинамический режим севера Евразии рассматривался авторами ранее [2, 3]. Вкратце остановимся на анализе полученных результатов.

На рис. 1 представлена комплексная карта геодинамического режима земной коры вдоль

северной и южной границ Евроазиатской плиты, которая рассматривалась авторами как относительно монолитная литосферная структура в пределах Евразии. Объекты настоящих исследований на карте выделены квадратами.

Как видно из рисунка, изменение в направлении векторов на севере происходит от юговосточной границы хребта Г аккеля и продолжается с левосторонним заворотом вплоть до Шпицбергенской зоны разломов, где происходит резкий разворот направления векторов.

В настоящее время считается установленным фактом, что современная геодинамика литосферы Арктического региона определяется взаимодействием двух крупных литосферных плит -Евроазиатской и Северо-Американской. Исследования, проведенные авторами, позволяют сделать вывод о том, что при анализе современной геодинамики севера Евразии необходимо принимать во

Рис. 1. Комплексная карта геодинамического режима Арктического сегмента. 1 - направления векторов скольжения горных масс в очагах сильных землетрясений вдоль южной и северной границ Евроазиатской плиты. 2 - генерализованное направление векторов вдоль отмеченных границ. 3 - направления векторов движения согласно спутниковой геодезической сети GPS. 4 - региональные зоны, в пределах которых проявились левосдвиговые смещения. 5 - полюса вращения литосферных плит. 6 - схемы разнотипной (лево- и правосторонней) миграции в очагах слабых (М=2,8-3,5) землетрясений. 7 - расположение предполагаемой зоны-перемычки, разграничивающей разнотипную миграцию. 8 - граница Евроазиатской литосферной плиты (а); граница выделенных микроплиты и суперблоков (б).

ЕАП - Евроазиатская литосферная плита; САП - Се-веро-Американская; СЛО - Северный Ледовитый океан. Объекты настоящих исследований на карте выделены квадратами.

внимание также смещение Гренландской плиты. Как видно из рис. 2, векторы скольжения в пределах Северо-Американской плиты относительно Евроазиатской ориентированы веерообразно с северо-востока (п-ов Аляска) на северо-запад в Гренландском море. Крупными стрелками показаны генерализованные направления: севера Евроазиатской, Гренландской и Северо-Американской литосферных плит. Анализируя в комплексе направления векторов в пределах рассмотренных литосферных плит, авторы пришли к выводу, что их взаимодействие образует тройное сочленение межплитных границ.

Рис. 2. Схема направления векторов скольжения горных масс в очагах сильных землетрясений в пределах Северо-Американской, Гренландской и севера Евроазиатской литосферных плит.

1 - направления векторов. 2 - генерализованное направление векторов в пределах указанных плит. 3 - тройное сочленение межплитных границ (возможный полюс Эйлера). 4 - Северный полюс. 5 - северная граница Евроазиатской плиты (а); вероятная граница Гренландской плиты (б).

Рис. 3. Карта эпицентров землетрясений российской части Арктики с М>3,0 за период 1965-1991 гг. Слева представлена шкала магнитуд. По широте 800 с.ш. показан полюс Эйлера - то же, что и на рис. 2, п. 3.

На рис. 3 представлена карта эпицентров землетрясений российской части Арктики с магнитудой М>3,0 за период 1965-1991 гг. Как видно из рисунка, в пределах Срединно-Арктической сейсмоактивной зоны тройным сочленением межплитных границ является асейсмичный блок

(или возможный полюс Эйлера). Полюс Эйлера является центром вращения при движении плит относительно друг друга, это единственная точка, неподвижная относительно трех плит: Евроазиатской, Северо-Американской и Гренландской. Его положение в пределах Срединно-Арктического хребта совпадает с зоной сочленения хребта Гаккеля со Шпицбергенской зоной разломов, где происходит резкое изменение в простирании хребта от субширотного к субмеридио-нальному. Эта область (блок) является и сочленением двух глобальных Северо-Атлантической и Арктической геодинамических систем.

Полученные результаты в пределах северной Евразии говорят о сложном пространственно-временном взаимодействии геодинамичес-ких процессов различных рангов, формирующих нелинейную структуру напряженно-деформиру-емого состояния земной коры, где взаимодействие блоков реализуется в условиях стесненных вращательных движений.

В связи с этим особый научный интерес представляет, на наш взгляд, изучение геодина-мического режима земной коры западной Евразии (в пределах южной границы монолитной Евроазиатской литосферной плиты). Западная

часть Евразии в большинстве схем различных исследователей рассматривается как входящая в состав Евроазиатской и Аравийской лито-сферных плит. Анализ современной сейсмичности, активных разломов и анализа GPS-материалов привел авторов работы [4] к необходимости пересмотра юго-западной границы Евроазиатской плиты. Рядом исследователей [5, 6] по геологическим и сейсмологическим данным между Евроазиатской, Аравийской и Африканской плитами отмечены протяженные пояса современной тектонической активности и деформаций, названные в [4] транзитными зонами. В пределах транзитных зон выделяются блоки различных размеров, ограниченные сейсмоактивными разломами и характеризующиеся, по данным материалов спутниковой геодезии, современной разнонаправленной подвижностью.

Объектом исследования авторами выбрана территория, ограниченная координатами ф = О0 - 550 в.д. и X = 250 - 600 с.ш. В ее пределах построены и проанализированы схемы направлений векторов скольжения горных масс в очагах землетрясений с М>4,0 за периоды 1980-1984 гг. и 1990-1993 гг.

Рис. 4. Схема направления векторов скольжения горных масс в очагах землетрясений западной Евразии за 1983 г. Эпицентры землетрясений с М>4,5. 2. То же с М=6,0. 3 - направления векторов скольжения. 4 - границы, разделяющие участки (блоки) разнонаправленных векторов. 5 - участок хаотичного направления векторов (неустойчивого поля напряженно-деформируемого состояния земной коры и нестабильного геодинамического режима).

Рис. 5. Векторы скоростей современных горизонтальных движений (стрелки) в пределах западной Евразии (в районе исследования), измеренные в системе 1ТКЕ Цифрами - названия блоков: 5 - Динарский, 6 - Эгейский, 7 - Родопо-Синопский, 8 - Мендерес [4].

На рис. 4 представлена схема направления векторов скольжения горных масс в очагах землетрясений за 1983 г. В процессе работы были выявлены зоны разнонаправленных смещений векторов, границы которых отдельными фрагментами совпадали с границами сейсмоактивных транзитных зон. Как уже отмечалось выше, в пределах транзитных зон выделяются блоки различных размеров. Исследования ав-

торов показали, что даже в пределах единого блока выделяются более мелкие участки разнонаправленное™ векторов. Последнее говорит о дискретности блоков.

Наиболее хаотичная картина разнонаправлен-ности векторов отмечается в пределах участка, ограниченного координатами ф = 150 - 300 в.д. и X = 300 - 470 с.ш. В его пределах, согласно [4], располагаются следующие мелкие блоки: Апулийский, Динарский, Эгейский, Родопо-Синопский, Мендерес. Эта зона является также стыком северных границ Аравийской и Африканской литосферных плит и южной границы Евроазиатской плиты. Здесь же отмечена повышенная сейсмичность и разнонаправленность векторов по данным спутниковой геодезической сети GPS (рис. 5).

Аналогичные схемы построены и за другой (с перерывом в 7 лет) период времени (1990— 1993 гг.). На рис. 6 представлена схема векторов скольжения за 1990 год. Хаотичная картина разнонаправленности векторов в принципе не меняется, что говорит об устойчивости во времени смены поля напряженно-деформируемого состояния земной коры и нестабильности ее геодинамического режима, вызванного, вероят-

Рис. 6. Схема направления векторов скольжения горных масс в очагах землетрясений западной Евразии за 1990 г. Условные обозначения - рис. 4.

но, взаимодействием Евроазиатской, Аравийской и Африканской плит.

Заключение. Геодинамический режим земной коры севера и юга Евразии резко различается. Если на севере Евразии тройным сочленением Евроазиатской, Северо-Американской и Гренландской литосферных плит является асейсмич-ный блок (или полюс Эйлера), то на юге Евразии тройным сочленением Евроазиатской, Аравийской и Африканской плит является тектонически активный и высокосейсмичный участок.

Различие геодинамического режима севера и юга обусловлено, на наш взгляд, тем, что если на севере Евразии сочленение происходит в условиях растяжения хр. Гаккеля, то на юге -в условиях сжатия (надвигания) Аравийской и Африканской литосферных плит на Евроазиатскую. Поскольку известно, что в качестве орудия деформации обычно выступают те из плит, которые имеют не столь крупные размеры, сколь существенно большую скорость смещения.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект J№ 05-05-64430).

Список литературы

1. Беленович Т.Я. Современная геодинамика Тянь-Шаня по сейсмологическим данным // Автореф. дис. д-ра геол.-минер. наук. М., 1992.

2. КутиновЮ.Г., Беленович Т.Я. Современная геодинамическая модель севера Евразии // Геофизика XXI столетия, 2006: сб. трудов. М., 2007. С. 119-124.

3. Беленович Т.Я., Кутинов Ю.Г. Новейшая и современная геодинамика севера Евразии // Фундаментальные проблемы геотектоники: материалы Всесоюз. совещ. М., 2007. Т. 1. С. 73-78.

4. ГатинскийЮ.Г., Рундквист Д.В., Тюпкин Ю.С. Блоковые структуры и кинематека западной Евразии по данным GPS // Геотектоника. 2007. N° 1. С. 30-42.

5. ТрифоновВ.Г., ПевневА.К. Современные движения земной коры по данным космической геодезии // Фундаментальные проблемы общей тектоники. М., 2001. С. 374-401.

6. Gordon R. G. The plate tectonic approximation: Plate nonrigidity, diffuse plate boundaries, and global plate motions // Ann. Revs. Earth Planet. Sci. 1998. V 26. P. 615-642.

Belenovich Taisia, Kutinov Yury

GEODYNAMIC REGIME PECULIARITIES OF THE EARTH CRUST IN THE NORTHERN AND SOUTHERN EURASIA

The paper studies geodynamic regime peculiarities of the Earth crust in the northern and southern Eurasia. The main results are based on the analysis of seismicity, earthquake focal mechanisms and slip vectors of rock masses over different periods of time. It is established that the Earth crust geodynamic regime in the northern and southern Eurasia differs dramatically.

Рецензент - Шварцман Ю.Г., доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры географии и геоэкологии, директор центра экологических исследований Поморского государственного университета имени М.В. Ломоносова