Межблоковые зоны в земной коре юга Восточной Сибири: тектонофизическая интерпретация геологогеофизических данных

Abstract

Зонно-блоковая структура литосферы представляет собой иерархически организованную систему стабильных блоков и ограничивающих их подвижных зон, которые отличаются высокой дислоцированностью геологического субстрата (рис. 1). В настоящее время представления о каждом из двух главных элементов структуры литосферы (блоки и зоны) у разных специалистов отличаются друг от друга. Наибольшие разногласия имеют место при определении межблоковых зон, которые в литературе обозначаются различными терминами (деформационная, деструктивная, контактная, мобильная, разломная и др.), что связано с многообразием их проявлений в разных условиях деформации. Очевидно, одним из эффективных подходов к исследованию зонно-блоковой структуры литосферы является разномасштабное геолого-геофизическое изучение тектонотипов межблоковых зон, что позволит выделить наиболее общие закономерности их строения, развития и взаимоотношений друг с другом. Главные задачи проведенного исследования: 1) выявить зонно-блоковую структуру земной коры юга Восточной Сибири на основе тектонофизического анализа результатов геолого-геофизических работ, проведенных в четырех разных масштабах на трансекте длиной 500 км (Шертой - Красный Чикой), который пересекает краевую часть Сибирского блока, Байкальский рифт и Забайкальский блок (рис. 2); 2) уточнить особенности строения центральной части Байкальского рифта - тектонотипа межблоковой зоны растяжения - путем применения на трансекте Шертой - Красный Чикой новых видов исследования (например, эманационная съемка) и реализации ранее использованных методов в более крупном масштабе (например, магнитотеллурические зондирования); 3) исследовать проявление разноранговых межблоковых зон в различных геолого-геофизических полях и установить общие особенности их строения для верхней части земной коры, а также закономерности иерархических и пространственных взаимоотношений друг с другом. Кроме Байкальской межблоковой зоны глобального уровня (рис. 2, 15, 16), объектами исследования на трансекте Шертой - Красный Чикой при проведении анализа в трансрегиональном масштабе являлись разломные системы (рис. 6, 11, 14), а в региональном и локальном масштабах - разноранговые разломные зоны (рис. 4, 5), активные на позднекайнозойском этапе тектогенеза. В комплекс геолого-геофизических работ были включены такие методы, которые позволяют по разным признакам выделять разрывные структуры, так как сгущения последних представляют межблоковые зоны земной коры. Это структурно-геологические методы изучения разрывов, морфотектонический анализ рельефа (в т.ч. дешифрирование космоснимков), электроразведка методами естественного электрического поля и электропрофилирования, магнитотеллурические зондирования, эманационная съемка, гидрогеологические исследования водопроявлений. В ходе комплексной интерпретации авторских материалов использовались опубликованные данные предыдущих исследований Прибайкалья, являющегося одним из наиболее изученных геодинамически активных регионов России. Интерпретация полученных данных с единых тектонофизических позиций позволила решить три поставленные задачи и получить в рамках каждой из них результаты, представленные ниже. 1. Уточнены принципиальные особенности геологического строения земной коры вдоль трансекта Шертой - Красный Чикой, выявлена картина тектонической делимости, и установлено ее соответствие тектонофизическим представлениям о иерархически организованной зонно-блоковой структуре литосферы (рис. 2, 6, 11, 14, 16). В приповерхностной части разреза и до глубины 30 км отчетливо проявлено деление земной коры на относительно слабонарушенные блоки, которые контактируют по широким субортогональным зонам, отличающимся повышенной дислоцированностью и флюидонасыщенностью. В первом приближении блоки имеют форму плит, занимающих субгоризонтальное положение в стабильных регионах юга Восточной Сибири (например, южная часть Сибирской плиты) и субвертикальное - в областях кайнозойской активизации (например, Байкальский рифт). В рамках такой модели для зонно-блоковой структуры юга Восточной Сибири установлена строгая иерархическая соподчиненность, которая проявляется в пространственных взаимоотношениях межблоковых зон (замкнутость сети зон, вложенный характер блоков) и количественно охарактеризована на глобальном, трансрегиональном и трех региональных уровнях (табл. 1, рис. 2, 22). Среднегеометрические размеры зон, пересеченных трансектом, рассчитаны с учетом глубины их проникновения в земную кору, и показано, что масштабный инвариант 2.2, установленный ранее для площадных оценок, справедлив и при анализе объемов межблоковых структур. При детальном рассмотрении межблоковые структуры обычно расширяются к поверхности и в тектонически активных зонах 1-го порядка могут превышать поперечные размеры смежных слабонарушенных блоков, соответствующих им по уровню иерархии (рис. 6, 11, 14, 16). Подобная ситуация, характерная для активно развивающегося Байкальского рифта, определяет особенности его строения с позиций представлений о зонно-блоковой делимости литосферы. 2. Байкальская межблоковая зона относится к глобальному уровню иерархии в зонно-блоковой структуре Азии и развивается в режиме растяжения при контактировании Сибирского и Забайкальского блоков литосферы (рис. 16). Вдоль трассы трансекта она имеет ширину примерно 200 км и на трансрегиональном уровне иерархии состоит из Обручевской, Черско-Баргузинской и Джида-Витимской разломных систем (рис. 6, 11, 14). Первые две из них ограничивают с запада и востока опущенный блок Байкальской впадины и, таким образом, составляют главный участок растяжения литосферы. Второй участок представлен Джида-Витимской разломной системой, отделен от первого высокоподнятым Хамар-Дабанским блоком и в геоморфологическом отношении в пределах трансекта выражен Иволгино-Удинской впадиной (рис. 11, 16). Здесь, вследствие локализации деформации в районе Южно-Байкальской впадины, деструктивный процесс проявляется в меньшей степени, хотя индикаторы современной активности - сейсмичность, тепловой поток, газовые эманации и др. - создают в Джида-Витимской зоне явно выраженные максимумы, которые отличают ее от смежной территории Забайкальского блока (рис. 15). Каждая из трех трансрегиональных разломных систем имеет ширину примерно 50 км и состоит из региональных межблоковых зон, интенсивно развивающихся в пределах байкальского участка растяжения земной коры (рис. 6, 11, 14). По типу внутреннего строения они представляют зоны крупных разломов: Прихребтового, Приморского и Морского - в Обручевской системе, а также Бортового и Дельтового - в Черско-Баргузинской системе. Прихребтовая и Бортовая разломные зоны, занимая в системах периферийное положение, выполаживаются в направлении оси рифта с глубин примерно 20 км, что придает характерный «чашеобразный» профиль участку наиболее интенсивных деформаций в Прибайкалье (рис. 16). Высокая степень деструкции на фоне общего растяжения коры приводит к насыщению этого участка флюидами за счет проникновения метеорных вод и глубинных растворов в региональные разломные зоны и, частично, в смежные блоки, которые также принадлежат к внутренней структуре Обручевской и Черско-Баргузинской раз- ломных систем. Находящийся между ними блок Байкальской впадины в этом отношении не является исключением, так как нарушен в центре зоной регионального уровня, где вследствие локализации растяжения процесс флюидизации проявлен наиболее интенсивно (рис. 8, 16). Зона аномально низких сопротивлений имеет ширину ~7-10 км и не обнаруживает тенденции к резкому сужению в низах коры, что позволяет на данном этапе исследований считать ее главным каналом для миграции глубинных флюидов к поверхности. 3. Опыт, приобретенный в ходе исследований по трансекту Шертой - Красный Чикой, показал, что использовавшийся комплекс методов характеризуется высокой информативностью при выделении и анализе внутреннего строения разноранговых межблоковых зон, экспрессностью полевых измерений и возможностью применения в разнообразных условиях юга Восточной Сибири. Он включает методы, которые дополняют друг друга, что позволяет исследовать необходимый набор свойств межблоковых зон. В общем случае зоны выделяются по сравнению с пространствами блоков понижениями в рельефе, аномалиями условий водообмена, положительными и сложными по форме газовыми аномалиями, а также низкими значениями удельного электрического сопротивления как вблизи поверхности, так и на глубине (рис. 3-6, 8, 11-16). Сложность интерпретации комплексных данных заключается в том, что отдельными методами выявляются разные особенности межблоковых зон, которые в зависимости от условий формирования и развития отличаются по степени неоднородности внутреннего строения. На данном этапе исследований границы межблоковых зон могут в первом приближении успешно определяться по усредненному положению разнотипных аномалий, которые при их численном выражении отделяются от фона уровнем среднего арифметического без использования величины среднеквадратичного отклонения. В дальнейшем необходимо провести детальные исследования, которые позволят установить для каждого из полей специфику проявления межблоковых зон, отличающихся: 1) кинематическим типом, рангом и степенью активности; 2) свойствами заполнителя зон и вмещающего их субстрата; 3) особенностями влияния внешних факторов (например, планетарного характера). Сопоставление результатов работ подобного типа позволит уточнить предложенные в статье обобщенные модели проявления межблоковых зон в отдельных геолого-геофизических полях (рис. 17, 20, 21). Это повысит эффективность применения методического комплекса для выделения межблоковых зон в регионах, характеризующихся недостаточной обнаженностью горных пород.