Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Палеосейсмодислокации побережья Баренцева моря

ВАК РФ 25.00.03, Геотектоника и геодинамика

Автореферат диссертации по теме "Палеосейсмодислокации побережья Баренцева моря"

На правах рукописи

СПИРИДОНОВ Александр Викторович

Палеосейсмодислокации побережья Баренцева моря

специальность 25.00 03 - геотектоника и геодинамика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва, 2007 г.

0031604Э1

003160491

Работа выполнена в Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова на кафедре динамической геологии и Институте физики Земли РАН

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук, профессор РОГОЖИН Евгений Александрович (Институт физики Земли РАН). Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, ТРИФОНОВ Владимир Георгиевич (Геологический институт РАН, г Москва), кандидат геолого-минералогических наук, СТРОМ Александр Леонидович (Институт динамики геосфер РАН, г Москва). Ведущая организация:

Институт геоэкологии РАН, г Москва

защита состоится 26 октября 2007 года в 14 час. 30 мин. на

заседании диссертационного совета Д 501.001.39 при Московском государственном университете им М.В Ломоносова по адресу 119991, ГСП-!, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В.Ломоносова, геологический факультет, аудитория 415.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Геологического факультета МГУ (корпус А, 6 этаж)

Автореферат разослан 25 сентября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор геол-мин наук, профессор

А Г.Рябухин

Актуальность работы Для регионов мира со слабой тектонической активностью, к которым относится и северо-восточная часть Балтийского щита, единственным источником получения информации о сильнейших землетрясениях прошлого являются палеосейсмодислокации Сведения о них на изучаемой территории единичны, так как специальные исследования в этом направлении ранее проводились крайне фрагментарно, с использованием, в основном, дистанционных методов Изучение голоценовых сейсмических проявлений в северо-восточной часта Балтийского щита - одно из перспективных направлений по оценке долговременной сейсмической опасности в регионе Оно представляет особый интерес в связи с проблемами сейсмического районирования Выявление и изучение закономерностей развития палеосейсмодеформаций позволит с большей степенью вероятности экстраполировать сейсмологические данные на участки, для которых по тем или иным причинам нет сведений о землетрясениях В условиях продолжающегося освоения минеральных ресурсов Кольского региона и, соответственно, промышленного и гражданского строительства, а также возрастающего объема радиоактивных отходов Северного морского флота и Кольской атомной станции, первостепенное значение приобретает рациональное размещение сложных инженерных сооружений и объектов повышенной уязвимости и опасности К их числу в первую очередь относятся морские порты, поселки и оказывающие существенное воздействие на экологическую обстановку свалки, хранилища радиоактивных отходов, хвостов, горюче-смазочных материалов Все эти сооружения невозможно рационально разместить при отсутствии сведений о сейсмической опасности территории и, в частности, о возможности проявления в отдельных районах региона разрушительных землетрясений, выделения зон вероятного возникновения очагов землетрясений (ВОЗ) Кроме того, исследования голоценовой сейсмотектоники вносят существенный вклад в познание геодинамических процессов, происходивших на новейшем этапе развития Кольского региона

Цель и задачи исследования Целью данной работы является изучение палеосейсмичности северо-восточной части Балтийского щита Для достижения этого решались следующие задачи

• выявление палеосейсмодеформаций, их документирование и определение их типов,

• определение положения эпицентральных областей палеоземлетрясений,

• оценка возможных интенсивностей, магнитуд и времени проявления древних землетрясений,

• установление характера связи палеосейсмичности с тектоническими и гляциоизостатическими движениями, а также с современной сейсмичностью региона

Методика исследования и фактический материал Фактической основой работы послужили материалы, собранные автором в ходе многолетних исследований, охватывающих несколько ключевых участков площади Кольского региона долины рек Леченга и Титовка, участки побережья Баренцева моря В работе также использованы опубликованные результаты геоморфологических и четвертично-геологических наблюдений,

выполненных в регионе сотрудниками Геологического института КНЦ РАН на протяжении последних лет

Главным методом исследования является палеосейсмогеологический, заключающийся в выявлении и изучении следов сильных землетрясений прошлого (палеосейсмодеформаций, или палеосейсмодислокаций) по оставленным ими деформациям в древних кристаллических породах и в четвертичных отложениях, преимущественно лоздне- и послеледникового возраста

При выполнении работы проводились полевые маршрутные наблюдения, анализировались топографические карты, дешифрировались аэрофотоснимки масштаба 1 15000, 1 20000 и 1 35000 При этом учитывалось все многообразие геологических явлений прямо или косвенно указывающих на" сейсмоактивность данной территории Палеосейсмодеформаций, отдешифрированные и установленные полевыми наблюдениями были сведены на карте масштаба 1 1000000 В работе обобщены и использованы обширные литературные сведения об исторических и инструментально зафиксированных землетрясениях северо-востока Балтийского щита Для выяснения геолого-тектонической позиции палеосейсмодеформаций анализировались геолого-геофизические, геоморфологические и неотектонические карты Оценка времени проявления древних землетрясений произведена с использованием общих особенностей развития рельефа и четвертичных отложений Кольского региона

Научная новизна Для Кольского региона установлены и детально изучены следы разрушительных землетрясений, магнитуда которых превышала 7,0 Они возникли после дегляциации территории Выделены различные типы палеосейсмодеформаций На основе совпадения современной сейсмичности и палеосейсмичности выделены сейсмогенерирующие зоны в северо-восточной части Балтийского щита и определены наиболее сейсмоопасные в долговременном аспекте участки Выявлены взаимосвязи палеосейсмичности с древним и новейшим структурными планами, гляциоизостатическими и глыбовыми тектоническими перемещениями территории На голоценовом этапе развития региона активизация перемещений по структурам древнего заложения и вновь образованным имела место не в связи с гляциоизостатическим поднятием территории после снятия нагрузки, а вследствие собственно тектонических движений

Практическая значимость работы Результаты изучения палеосейсмичности региона применимы в сфере гражданского и промышленного строительства Они могут внести существенный вклад в сейсмическое районирование региона и необходимы для учета природных факторов при рациональном размещении производств и предотвращения негативных экологических последствий разрушительных землетрясений Особенный интерес эта работа приобретает в случае начала разработки Штокмановского месторождения и проектирования трубопроводов, связывающих месторождение и дальнейшего развития его инфраструктуры

Реализация работы. Результаты исследований вошли в "Отчет о научно-исследовательской работе геолаборатории Кольская Сверхглубокая"

за 2004 год и объяснительную записку «Активные структуры Мурманской области» ИФЗ РАН за 2005 год

Апробация работы. Результаты работы докладывались на конференции «Ломоносов -2006», XXX тектоническом совещании (2007 г)

Основные результаты исследований изложены в 1 отчете и 3 опубликованных работах

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 5 глав и заключения В первой главе приводятся данные по геологии, геоморфологии и новейшей тектонике Кольского региона, раскрывающие в совокупности закономерности формирования рельефа рассматриваемой территории, а также о состоянии изученности сейсмических и палеоейсмических проявлений в северо-восточной части Балтийского щита Вторая глава посвящена современной сейсмичности Кольского региона, в ней сравниваются различные каталоги землетрясений В третьей главе охарактеризован палеосейсмогеологический метод, показано его современное состояние и возможности, а также рассмотрена методика исследований В четвертой главе приводятся характеристика палеосейсмодеформаций, их систематизация, доказательства генетической принадлежности и времени образования В пятой главе содержится анализ характера связи палеосейсмодеформаций с древним и новейшим структурными планами, с гляциоизостатическими и тектоническими движениями, а также с современной сейсмичностью региона

Работа содержит 125 страниц машинописного текста, иллюстрирована 50 рисунками (в том числе и фото) и дополнена 8 таблицами Список литературы включает 162 наименования

Работа выполнена в Институте физики Земли РАН и на кафедре динамической геологии геологического факультета МГУ им МВ Ломоносова под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Евгения Александровича Рогожина, которому автор глубоко благодарен за постоянную поддержку и внимание к работе Автор также весьма признателен сотрудникам геологического факультета МГУ им М В Ломоносова к г -м н В А Зайцеву и А В Зайцеву, сотрудникам ИФЗ РАН М С Фельдману идг-мн Ю А Морозову за ценные советы и замечания, а также за помощь, оказанную при проведении полевых работ Так же за ценные советы и внимание к работе автор благодарит коллектив кафедры динамической геологии и ее заведующего, д г -м н , проф Н В Короновского Основные защищаемые положения

ПОЛОЖЕНИЕ 1. Палеосейсмогеологические исследования показали, что на территории Кольского полуострова в течение голоцена наблюдались сильные землетрясения, магнитуды которых могли достигать значения Ммах= 7,5

ПОЛОЖЕНИЕ 2. Зоны вероятных очагов землетрясений совпадают с активизированными древними разрывными нарушениями Последние представляют собой упорядоченные системы северо-западного (например, Колмозеро-Воронья-Кейвский) и северо-восточного (Печенгский, Титовский разломы) простирания К разломам более высокого ранга приурочены более высокомагнитудные землетрясения

ПОЛОЖЕНИЕ 3 Современная сейсмическая активность связана с тектоническими причинами, а не с постгляциальной разгрузкой Дегляциация играла роль "спускового механизма" для высокомагнитудных землетрясений

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении дана общая характеристика работы обоснована актуальность изучаемой темы, сформулированы цели и задачи исследований, основные защищаемые положения, кратко изложены научная новизна, теоретическое и практическое значение работы, апробация работы

1 ГЕОЛОГО-ТЕКТОНИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ И ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ СТРОЕНИЯ БАЛТИЙСКОГО ЩИТА Начало изучению тектоники и неотектоники Балтийского щита и его восточной части было положено работами АП Карпинского (1894), он рассматривает Балтийский кристаллический массив в качестве Фенноскандинавского горста, вокруг которого, как около неподвижной оси, совершались тектонические перемещения При этом сам Балтийский кристаллический массив подвергался интенсивному разломообразованию, по его краям возник целый ряд сбросов и опусканий, сформировавших впадины Белого моря, Финского залива, Ладожского и Онежского озер Большой вклад в вопросы разломной тектоники Балтийского щита внесли И Седерхольм (1911), В Хоббс (1913) и Дж Грегори (1913) Хоббс показал блоково-глыбовое строение докембрийских кристаллических пород и пришел к выводу, что земная кора разбита системой вертикальных разрывов и состоит из блоков разной величины, и что ее блоковое строение должно влиять на особенности тектонических смещений Седерхольм указал на большую рельефообразующую роль разломов и впервые поставил вопрос о послетретичном (т е новейшем) возрасте разломной сети щита Грегори показал, что фиорды Фенноскандии заложены по крупным разломам

В дальнейшем широкое развитие и большую популярность получили идеи о большой роли покровных оледенений в формировании рельефа и о гляциоизостатическом сводовом воздымании Фенноскандии Наиболее видными теоретиками учения о гляциоизостатическом куполообразном поднятии Фенноскандии являются Г де Геер (1912) и А Хегбом (1913) Это учение развивали С А Яковлев, М А Лаврова, К К Марков, В К Гуделис, А А Никонов, Н -А Мернер и ряд других ученых При этом схема де Геера -Хегбома получила дальнейшее развитие и на нее ссылались все последующие ученые Однако по мере изучения тектонического строения Балтийского щита у многих исследователей появились сомнения в правильности гляциоизостатических представлений Были приведены новые доказательства большой роли дифференцированных тектонических движений и разломной тектоники в формировании рельефа Финляндии, Карелии и Кольского полуострова [Harme, 1963, Paarma, 1963, Бискэ, 1970, Стрелков, 1973] Но особо следует отметить основополагающие работы Н И Николаева [1962, 1967 а,б], в которых было доказано блоковое строение кристаллического фундамента Балтийского щита и был обоснован молодой возраст и неотектонический генезис его рельефа ГС Бискэ в частности пришла к выводу, что Фенноскандия испытывает не куполообразное поднятие, представляет а собой сложную мозаику участков с достаточно самостоятельным характером движений [1970]

Структурное изучение Кольского региона впервые было выполнено В Л Дуном, и затем, весьма обстоятельно — ЛФ Добржинецкой [1978], которая выделила в истории формирования пород кольской серии до 10 этапов структурно-метаморфических преобразований, отражающих эволюцию древнейших блоков от архея до позднего протерозоя Для других комплексов этого региона подобные исследования проводились Г Г Дуном [1977], Г В Виноградовой [1971], Л А Виноградовым и др [1980], М А Черноморским и В И Васильевой [1982, 1984] и MB Минцем и др [1980, 1983] В работах Салопа [1971], Гиляровой [1974], В Г Загородного [1978] и ЛАПрияткиной [1979] намечены и в разной степени разработаны признаки тектонической зональности, связанные с неодинаковым временем завершения геосинклинальных процессов стабилизации для разных блоков региона

В последние годы многие геологи придерживаются точки зрения Н И Николаева о большой роли тектоники в рельефообразовании щита Так Н И Колпаков, В И Ляховский, М В Минц, Е И Смольянинова, Е Я Шенкман [1991] выступили с доказательствами образования гор и возвышенностей Кольского п-ова в результате неотектонических глыбовых поднятий Краткий очерк геологического строения

Балтийский щит представляет собой крупнейший выступ древнего кристаллического фундамента Восточно-Европейской платформы Он включает Кольский п-ов, Карелию, Финляндию, большую часть Швеции, южную и восточную части Норвегии На современном эрозионном срезе выделяются три крупные провинции юго-западная Дальсландская, центральная Свекофенская и северо-восточная Кольско-Лапландско-Карельская, которые различаются общим характером геологического развития, составом и глубинным строением Они вместе с западной Каледонской провинцией и выступают в роли структур первого порядка -геоблоков, будучи разделенными глубинными разломами [Кольская , 1998] В пределах провинций можно выделить структуры II и III порядков -соответственно мегаблоки и блоки, которые сцементированы шовными поясами и зонами, разделяются разломами разной глубины заложения и прослеживаются на глубину различными геофизическими методами

Поскольку данная работа посвящена сейсмотектонике северо-восточной части щита, геологический очерк ограничивается этой территорией Очерк составлен по опубликованным работам Л Я Ха-ритонова, В 3 Негруцы, В Г Загородного, С И Макиевского и др

Кольско-Лапландско-Карельская провинция представляет собой наиболее древнюю часть земной коры Балтийского щита На севере провинция ограничена рифейскими отложениями полуостровов Рыбачьего и Среднего На современном этапе она разделяется на три субпровинции Карельскую, Беломорскую и Кольскую, которые образуют структуры второго порядка - мегаблоки, отделенные разломами глубинного заложения [Кольская , 1998]

Геологическое строение Кольского полуострова описано во множестве работ [Кольская , 1998, Козлов, 1985, Минц и др , 1993, 1994, и др] В автореферате для экономии места автор решил ограничиться публикацией схематической карты из [Козлов, 1985] (рис 1)

Ш' SS3'

Щ1< ЕЗ' И' HB* Ж>

ЕЗ* Ш* Ш)« E3« ЕШ» И" EU*

И» Ш» ЕЗ"

/i« „-rf^* z^" s- **» ^--^Js /Л

Рис. 1. Схематическая геологическая карта Кольского п-ова [Козлов, 1985]. 1 - палеозойские осадочные и осадочно-вулканогенные образования; 2 -рифейские толщи осадочных пород; 3 - основные вулканиты свиты ильма (средний протерозой?); 4 - осадочно-вулканогенные образования печенгской, умбинской серий и комплекса Поной-Качковка-Снежница среднего протерозоя 5 - осадочно-вулканогенные образования имандра-варзугской серии среднего протерозоя; 6 - нерасчлененные супракрустальные толщи нижнего и среднего протерозоя; 7 - супракрустальные топ щи нижнего протерозоя 8 - гранитоиды гранито-гнейсы реже гнейсы архея; 9 - щелочные породы нефелин-сиенитового ряда; 10 - щелочные породы ультраосновного ряда; 11 - щелочные габброиды; 12 - плагиомикроклиновые граниты среднего протерозоя 13 - щелочные граниты и другие гранитоиды, связанные с ними; 14 - экструзивные порфириты Порьеташа и меланократовые порфириты центральной части Имандра-Варзугского грабена; 15 - гранитоиды умбинского комплекса; 16 - комплекс расслоенных интрузий перидотит-пироксенит-норит-габбрового ряда среднего протерозоя; 17 - габбро и габбро-анортозиты, 18 -нерасчлененный комплекс гипербазитов, базит-гипербазитов и базитов различного возраста; 19 - мигматиты и анатектит-граниты нижнего протерозоя; 20 - гранулитовая формация Лапландии и Колвицких тундр; 21 -гиперглиноземистые сланцы и породы верхних частей разреза кейеской серии; 22 - зона развития бластомилонитов. Типы разломов: 23 - надвиги; 24 -взбросы; 25 - сбросы; 26 - вертикальные разломы; 27 - сдвиги (а - правый, б -левый); 28 - разломы со сложным типом развития; 29 - разломы с невыясненным залеганием сместителя; 30 - флексура Полканова; 31 -разломы внутриблоковые; 32 - геологические границы. Время заложения разломов: 33 - нижнепротероэойские; 34 - среднепротерозойские; 35 -ср едн ел рот ер оэой они е; 36 - п оз дне-оре дн en р от е роэойокме; 37 - рифейские; 3S - палеозойские, частью более молодые

1 2. ПАЛЕОСЕЙСМОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Специализированные палеосейсмогеологические исследования в некоторых частях территории восточной части Балтийского щита проводились в разное время A.A. Никоновым [2004 и др.], коллективом КНЦ РАН под руководством А.Д Лукашова [2004 и др.], а на территории центральной и западной его частей Н.-А. Мёрнером [1981, 2003 и др.], К Линдхольмом И Дж. Ф. Деллсом [2000 и др.], О. Олессеном [2000 и др [ И др.

Изучение сейсмодислокаций в бассейне оз Имандра позволило С Б Николаевой [1993] прийти к выводу о происходивших здесь голоценовых землетрясениях с магнитудой 5,7 (более 7 баллов) Изучение сейсмодислокаций в бассейнах рек Печенга и Титовка позволило автору [2005] прийти к выводу о происходивших здесь голоценовых землетрясениях с магнитудой 7,3 (более 8 баллов) Это подтверждает наблюдения Н И Николаева [1967,1988] об имевших место в Карелии 10-балльных землетрясениях

Палеосейсмодеформации всех типов описаны для территории Карелии А А Никоновым [2004] Среди сейсмотектонических деформаций в регионе выделены сбросовые приразломные уступы, сейсмотектонические рвы, трещины растяжения и отрыва, сдвиги Среди гравитационно-сейсмотектонических выделяются следующие виды сбросо-обвалы, скальные оползни, выдвинутые из уступов блоки породы (выколы), «каменные перья», «каменные столбы», «руины» Среди сейсмогравитационных дислокаций в Карелии обнаружены обвалы скальных пород, оползни, оплывины и деформация седиментационной слоистости в рыхлых четвертичных отложениях Среди сейсмогидродинамических деформаций, образованных вследствие вибрационного разжижения и перераспределения рыхлых осадков [Никонов, 1995 и др ], в Карелии обнаружены валы выпирания и грифоны 2. СЕЙСМИЧНОСТЬ БАЛТИЙСКОГО ЩИТА

Согласно литературным данным [Лукашов, 2004 и др], в пределах Фенноскандии, в Осло-фиорде, зафиксированы землетрясения с интенсивностью до 8 баллов [Хольтедаль, 1958] и выделяется несколько протяженных зон с повышенной сейсмичностью фиордовое побережье Норвегии, пояс грабен Осло - оз Венерн, берег Ботнического залива, Кандалакшский грабен, Кольский фиорд и фиордовый берег Мурмана, Ладожский грабен Несколько сейсмотектонических зон выделяются в Финляндии, где большинство землетрясений имеет четкую приуроченность к крупным зонам разломов северо-западного и субширотного простирания Как показано в работах [Dehls, Olesen, Olsen, Blikra, 2000, Fjeldskaar, Lindholm, Dehls, Fjeldskaar, 2000, Bungum, Lindholm, 1996 и др] на территории Балтийского щита за период инструментальных наблюдений произошло множество землетрясений, большинство из которых сосредоточено в районах побережья Норвегии, грабена Осло, центральной части Фенноскандии В пределах территории Кольского полуострова количество землетрясений значительно меньше

Каталоги землетрясений

В предлагаемой работе для рассмотрения современной сейсмичности Кольского полуострова используются каталоги В И Уломова (ИФЗ РАН, http //socrates wdcb ru/scetac), американской национальной сейсмической службы (ANSS, http //quake geo berkeley edu/), финского института сейсмологии (http //seísmo helsinki fi), а также каталоги Пулковской обсерватории и сейсмостанции "Апатиты", любезно предоставленные А А Годзиковской

Каталоги Апатиты и ИФЗ обладают наименьшим числом записей, по ним статистические выкладки делать плохо В каталоге Хельсинки слишком много низкомагнитудных событий (до четверти от общего числа записей), к которым

могут быть отнесены взрывы Каталог А^Б удивил пробелом в магнитудах 26-0-0-18 (табл 1) С точки зрения нормального распределения магнитуд [Шебалин, 1997] такого быть не должно

Как видно из вышеперечисленного, наиболее подходящими для характеристики современной сейсмичности региона являются каталоги Пулковской обсерватории и сейсмостанции Апатиты, показывающие неплохую корреляцию друг с другом В качестве вспомогательных, с некоторой осторожностью, можно использовать каталоги ИФЗ и Хельсинки, которые, по крайней мере, не противоречат двум основным При более пристальном взгляде на каталог АЫЭБ можно обнаружить, что распределение глубин землетрясений выглядит очень странно у подавляющего большинства событий глубина равна или 0, или 5, или 10 км, и только 2 события имеют глубину 33 км Каталог А^Б не отвечает современным требованиям, он ни по одному параметру не коррелирует с остальными

Таблица 1

Распределение магнитуд землетрясений в координатах 63° - 72° с ш и 20° -40° в д по различным каталогам Составил А В Спиридонов

м Хельсинки (1057 записей) ANSS (145) Пулково (92) Апатиты (41) ИФЗ (39)

0,1 - 1,0 83 26 0 0 0

1,0-1,4 33 0 0 0 0

1,5-1,9 99 0 19 0 0

2,0-2,4 383 18 20 1 0

2,5 - 2,9 263 43 13 30 0

3,0 - 3,4 103 41 10 7 1

3,5-3,9 54 12 8 2 12

4,0-4,4 24 1 14 о 10

4,5-4,9 13 4 5 1 11

5,0-5,5 2 0 3 0 4

5,5-6,0 0 0 0 0 0

Фокальные механизмы очагов землетрясений

Фокальные механизмы очагов современных землетрясений приведены в разных работах, в частности у Б А Ассиновской для Баренцевоморского региона и у коллектива авторов [^еЮэкааг, 1_тс1Ьо!т, ОеЫз, ^еИэкааг, 2000] для территории Норвегии и Швеции (рис 2 4) Также несколько решений фокальных механизмов для территории Финляндии предлагается в работе [иэкю е1 а1, 2003]

Для территории Фенноскандии характерны все типы фокальных механизмов, отвечающих смещениям по разломам сбросы, взбросы и, в меньшем количестве, сдвиги При этом для территории Баренцевоморского региона и континентальной Средней Норвегии характерно субмеридианальное положение растягивающих напряжений, для территории Финнмарк, грабена Осло и океанской части Средней Норвегии - северозападное, для северной части Северного моря и Западной Норвегии -субширотное

3. МАКРОСЕЙСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

В более общем смысле, макросейсмика — это раздел сейсмологии, занимающийся изучением изменений на поверхности и в техносфере Земли, возникших в результате воздействия сильных землетрясений и зафиксированных в виде необратимых изменений положения и состояния самых различных объектов [Шебалин, 1985] 3 1 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ПАЛЕОСЕЙСМОГЕОЛОГИЧЕСКИХ РАБОТ

3.1.1. Краткая история метода

Палеосейсмогеологический метод практически впервые был применен при составлении схемы сейсмического районирования Восточной Сибири в 1956 г [Солоненко, 1963] и Монгольской Народной Республики в 1958 г [Солоненко, 1959] Еще ранее, на первых шагах изучения сейсмогеологии Прибайкальской сейсмической зоны была отмечена связь землетрясений с движениями блоков земной коры по разломам, видимым на поверхности [Солоненко, 1950]

Палеосейсмогеологический метод, то есть метод определения места, силы и повторяемости сильных (преимущественно с магнитудой более 6,5 и интенсивностью более IX баллов) землетрясений на основании картирования древних сейсмогенных структур, в нашей стране разрабатывался В П Солоненко, с использованием данных о сильных землетрясениях и палеосейсмодеформациях различных высокосейсмичных районов — таких, как Кавказ, Прибайкалье, северный Тянь-Шань и др [Солоненко, 1963,1964 а, 1964 б, 1976а, 1960, 1968 а, 1968 б, Солоненко, Тресков, и др, 1958, Солоненко, Хромовских, 1974, Солоненко, Хромовских, и др , 1971]

В 1966г ВП Солоненко [1966] впервые опубликовал классификацию сейсмодеформаций, учитывающую их генетические особенности В начале 70-х гг он создал первую шкалу определения интенсивности землетрясений на основе материалов собранных в области Прибайкалья и Станового Хребта [1970, 1974, 1975] Шкала основана на аналогии между проявлениями древних и современных землетрясений В 1995г А А Никонов [1995 а, 1995 б] опубликовал наиболее полную на сегодняшний день классификацию палеосейсмодеформаций

3.1.2. Теоретические предпосылки и методика сейсмогеологических исследований

Метод основан на допущении, что сильнейшие землетрясения далекого, часто доисторического прошлого оставляют на поверхности следы -палеосейсмодислокации, изучение которых позволяет составить представление о параметрах землетрясений, которые можно ожидать в данном регионе в будущем

При этом геологическими методами непосредственно в полевых условиях изучаются достоверные геологические следы палеоземлетрясений -зафиксированные в разрезе молодых осадочных толщ нарушения, связанные с сейсмическими подвижками, специфические приразломные формации (коллювиальные клинья), захороненные ископаемые почвы и тд Масштаб выявляемых сейсмических нарушений и характер их смещения позволяют определять силу породивших их сейсмических событий и обосновывать механизм очагов палеоземлетрясений Определение возраста нарушенных или ненарушенных (запечатывающих) разрывами палеопочв или других

органических остатков дает возможность устанавливать период повторяемости крупных землетрясений для конкретных сейсмогенных структур определенного региона [Рогожин, 2003]

3.1.3. Критерии выделения палеосейсмодислокаций

Обосновать сейсмогенность данной дислокации — очень непростая задача, так как имеется масса образований по форме проявления сходных с сейсмогенными Несколько легче доказать сейсмогенность крупных разрывных структур, значительно сложнее это можно сделать для вторичных сейсмодислокаций, таких как обвалы, оползни и др

Разрывы (сбросы, сдвиги и т д), вышедшие из очага землетрясения на земную поверхность, В П Солоненко [Солоненко, 1973, Солоненко, Хромовских, 1974, Хромовских, Солоненко, и др, 1979] считал сейсмогенными, если они имели следующий набор признаков

• Находились в зоне разлома, обновленного в кайнозое, или в пределах активно развивающейся морфоструктуры

• Пересекали и разрывали древние и четвертичные породы, а также элементы современного рельефа долины ручьев, сухие распадки, водораздельные гребни, конусы выноса и террасовые комплексы

• Поднятые крылья взбросов и сбросов образовывали в разорванных долинах водотоков тектонические дамбы, подпруживающие водотоки Нередко уклоны русел таких водотоков достигали 45° На сейсмогенность сдвигов в таких случаях указывала разорванная эрозионная сеть с четко сдвинутыми по горизонтали отрезками русел ручьев (в том числе временных), еще не приспособившихся к новым условиям [Солоненко, 1973 а, 1976 б]

• На поднятых крыльях разрывов сохранялись тектонические зеркала со штрихами и бороздами скольжения, по которым восстанавливался механизм сейсмогенной подвижки

• Поля сейсмогенных разрывов сопровождались крупными обвалами и оползнями, в том числе скальными При землетрясениях с М > 6,5 на Кавказе площадь, поражаемая такими сейсмогравитационными смещениями, не менее 80—100 км2 По наблюдениям В П Солоненко [Хромовских, Солоненко, и др , 1979] на территории Кавказа площадная пораженность склонов обвалами и оползнями наблюдается только в районах сейсмоструктур, обычно в плейстосейстовой зоне (зона, ограниченная изосейстами максимальных баллов )

Для вторичных сейсмодислокаций четких и однозначных признаков их сейсмогенности практически не существует Кроме того, в каждом отдельном районе могут проявляться признаки характерные только для данной геологической обстановки Они могут быть связанны с уникальным литологическим и тектоническим строением, геоморфологическим положением и другими особенностями района

314. Определение магнитуд древних землетрясений Определение магнитуд землетрясений по палеосейсмодислокациям является одним из наиболее спорных вопросов В данной работе используются формулы из работы [Wells, Coppersmith, 1994] Они рассматривают соотношения длин, смещений и других параметров

сейсмодислокаций к магнитудам породивш. . их событий Автором были использованы соотношения магнитуд к' -вмещениям по разрывным нарушениям и длинам сейсмогенерирующих разломов

Мр=а+Ь*\д(р) , где р - параметр дислокации (длина или максимальное смещение), а а и 6 - коэффициенты из таблицы

Таблица 2

Коэффициенты а и b для расчета магнитуд [Wells, Coppersmith, 1994]

тип разрывного нарушения по длине разрывного нарушения (/) по максимальному смещению (d)

а Ь а Ь

сдвиг 5,16 1,12 6,81 0,78

взброс 5,0 П2 6,52 0,44

сброс 4,86 1,32 6,61 0,71

все типы (неустановленные) 5,08 1,16 6,69 0,74

Для сравнения использовались еще расчеты магнитуд по уравнению регрессии [Хромовских, Обухова, 1989] для платформенных областей М = 5,82 + 1,1 !д £., где Ь- длина разрыва в м

Нетрудно заметить, что от формулы из работы [Wells, Coppersmith, 1994] результат будет не сильно отличаться Автор решил использовать более позднюю работу

3.1.5 Определение возраста древних землетрясений

Для определения возраста могут быть использованы следующие методы и приемы археологический, дендрохронологический, лихенометрический, радиоуглеродный, палеонтологический, геоморфологический, структурно-фациальный, экзодинамический (по скоростям врезания водотоков и скоростям накопления осадков в сейсмогенных рвах) Эти методы предполагают хорошую стратификацию разрезов, достаточно уверенную датировку возрастов поверхностей выравнивания и других форм рельефа, что невозможно без проведения большого объема биостратиграфических и геоморфологических исследований

Выделение и датировка локальных палеосейсмодеформаций на Кольском полуострове сопряжены с определенными трудностями, которые связаны с геологическим строением региона Территория Балтийского щита является областью развития послеледникового рельефа Большое количество территории покрыто ледниковыми четвертичными отложениями средней мощностью 3—5 м, на других участках виден только маломощный чехол голоценовых отложений, а на 25% территории рыхлые отложения отсутствуют вовсе Полностью территория региона освободилась ото льда 10 тыс лет назад Таким образом, изучению могут быть подвержены сейсмодеформации только поздне- и послеледникового времени Более ранние образования погребены под ледниковым покровом Наиболее хорошо сохранившиеся локальные палеосейсмодеформации наблюдаются на участках, лишенных покрова рыхлых отложений, с относительно расчлененным рельефом и сложенных коренными породами Для этих деформаций датировки возможны только весьма приблизительные до- или послеледниковые В пределах Фенноскандии наблюдаются локальные сейсмодеформации и в рыхлых отложениях Они отмечены на Карельском

перешейке [Никонов, Белоусов и др, 2001, Лукашов, 2004], в Швеции и Финляндии [Могпег, 1997 и др] В Мурманской области на площадях, перекрытых четвертичными отложениями, наблюдаются многочисленные гляциодислокации, которые часто практически неотличимы от сейсмогенных образований Значительные трудности возникают при установлении возраста палеосейсмодеформаций, часто при определении возраста приходится использовать косвенные данные и ограничиваться констатацией факта, что образование сейсмодеформации произошло не ранее такого-то времени

3.1.6. Принципы локализации эпицентральных областей древних землетрясений

Для локализации эпицентров и оценки интенсивности предпочтительны сейсмотектонические образования Реконструкция эпицентральных зон сильных землетрясений прошлого по сейсмотектоническим образованиям основывается на факте возникновения поверхностных разрывов при известных сильных землетрясениях только в пределах эпицентральных зон [Никонов, Лебедев, 1989, Солоненко, 1975, Хромовских, Солоненко, и др 1979]

Этот тип палеосейсмодислокаций дает возможность не только локализовать эпицентральные зоны сильных землетрясений, но и определить пространственную ориентацию (вытянутость) изосейст высоких баллов и очага [Богатиков, Рогожин и др, 2002] В наиболее благоприятных случаях, когда разрыв выражен на поверхности, можно восстанавливать и характер подвижки в очаге

3.1.7. Возможности и ограничения реконструкции древних землетрясений

Можно утверждать, что в настоящем своем виде палеосейсмогеологический метод дает возможность уточнять характеристики эпицентральных и очаговых зон, определять в благоприятных случаях механизм очагов, возраст землетрясений и оценивать их повторяемость, проводить сейсмотектонические сопоставления, выявлять и уточнять главные закономерности возникновения сильных землетрясений

Вместе с тем метод имеет пока и серьезные ограничения и трудности Как правило, невозможно выявить и определить параметры землетрясений с магнитудой меньше 6-6,5 Даже при сплошном обследовании какой-либо территории трудно рассчитывать на получение сведений обо всех сильных (М > 6,5) землетрясениях в течение, скажем, 10 тысяч лет, так как не все сильные землетрясения порождают дислокации на поверхности и часть последних может не сохраниться Даже новые и усовершенствованные способы датировок позволяют определять время прошлых землетрясений с точностью не выше 10-20% Наконец, не определяется глубина гипоцентров коровых землетрясений, а промежуточные и глубокофокусные землетрясения вообще не поддаются выявлению [Никонов, 1995 а]

3 2 КЛАССИФИКАЦИЯ СЕЙСМОДИСЛОКАЦИЙ

Наиболее полная и фундаментальная классификация палеосейсмодислокаций создана В П Солоненко в 1966 году [1966] Она значительно доработана и дополнена А А Никоновым [1995 а, 1995 б]

По генетическим особенностям Солоненко [1966, 1970] выделяет сейсмотектонические, гравитационно-сейсмотектонические и

сейсмогравитационные деформации

А А Никонов [1995 а, 1995 б] предлагает дополнить классификацию В П Солоненко [1966, 1970] четырьмя новыми группами деформации встряхивания, сейсмогидродинамические, сейсмодинамические деформации и деформации выброса (наброса) Эти явления встречаются часто, а отнесение их к одной из уже существующих групп может вызвать затруднение В практике палеосейсмогеологических исследований часто возникают определенные трудности при отнесении палеосейсмодислокации к тому или иному типу, в особенности это относится к выделению гравитационно-сейсмотектонических структур Поэтому в качестве компромиссного варианта, в данной работе, используется предложение ГП Горшкова [1984] о разделении сейсмодислокаций на две группы на первичные (сейсмотектонические) деформации, непосредственно отражающие подвижку в очаге землетрясения, и вторичные (сейсмогравитационные, сейсмовибрационные), являющиеся следствием сотрясения земли и возникшие в результате действия других геологических процессов (преимущественно гравитационных), спровоцированных сейсмическим толчком

3 3 ВОССТАНОВЛЕНИЕ ФОКАЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ ОЧАГОВ ПАПЕОЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ Фокальные механизмы возможно восстановить в случае обнаружения первичных палеосейсмодислокаций По замерам элементов залегания стенки сбросового уступа, сместителя или расседания восстанавливается одна из нодальных плоскостей Вторую нодальную плоскость и вектор смещения можно восстановить несколькими способами по бороздам скольжения, по массовым замерам трещиноватости, по сопряженным стенкам дислокаций, по другим косвенным данным Большинство этих алгоритмов неоднократно описано, начиная с классической монографии М В Гзовского [1975] Рассмотрим подробнее восстановление фокальных механизмов по сопряженным стенкам дислокаций

Сопряженные стенки дислокации удается найти далеко не всегда, но достаточно часто Проблема состоит в соотнесении возникновения тех или иных дислокаций по времени, те в выделении именно сопряженных, одновозрастных стенок Доказательством сопряженности можно считать их закономерное повторение на протяжении дислокации или закономерную ориентировку их друг относительно друга [Гзовский, 1975 и др ]

Когда с большой степенью вероятности стенки дислокации можно считать сопряженными, то одна из них будет представлять собой одну из нодальных плоскостей, а другая - дополнительную плоскость Плоскость, перпендикулярная к обоим вышеприведенным, является второй нодальной (рис 2) В качестве нодальной выбирается плоскость, совпадающая с простиранием самой дислокации (либо сейсмогенерирующего разрывного нарушения) Вопрос о квадрантах сжатия и растяжения решается путем сопоставления положения смещенных блоков до и после деформации Точной ориентировки вектора смещения такой метод не покажет, но квадранты определяются однозначно Квадрант, в который была направлена

сейсмогенная подвижка скального блока, и противолежащий ему являются областями сжатия, а оставшиеся - растяжения [Спиридонов, 2007],

Дополнительные косвенные данные могут быть весьма разнообразными. Так, например, образование глинок трения вдоль некоей поверхности может свидетельствовать об однозначном нахождении нодальной плоскости. Подворот слоистости или грубообломочного материала, а также валы выпирания показывают направление перемещения по разлому и т.д.

плоскость плоскость

Рис. 2. Алгоритм восстановления фокальных механизмов очагов палеоземлетрясений по сопряженным стенкам дислокаций, а, /?- плоскости отрыва. 6-- вторая нодальная плоскость

4. ПОЛЕВЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ

В данной главе собраны полевые описания палеосейсмодислокаций, сделанные автором в составе Кольского отряда ИФЗ РАН во время экспедиций 2003 - 2005 гг.

Палеосейсмогеологические исследования проведены нами в бассейнах рек Печенги и Титовки, а также на побережье Баренцева моря между Печенгской губой и бухтой Долгая Щель. Целью их было обнаружение и выявление в регионе различных типов локальных палеосейсмодеформаций, установление возможного возраста, оценки интенсивности землетрясений, породивших эти дислокации, выделение палеосейсмогенных структур.

4.1. РАЙОН РАБОТ Исследованная территория охватывает западные части Мурманского и Центрально-Кольского геоблока. Проведенные исследования показали, что на исследуемой территории обнаружены практически все типы локальных сейсмодерормаций, описанные в литературе [Солоненко, 1973; Хромовских, Никонов, 1984; 1995]. Здесь обнаружены как первичные (сейсмотектонические), так и вторичные (гравитационно-сейсмотектонические и сейсмогравитационные) деформации.

В настоящей работе палеосейсмодеформации описаны в соответствии с сейсмогенерирующими разломами, их породившими Для субмеридианальных разломов описание дислокаций приводится с юга на север, для субширотных - с востока на запад

Большинство обнаруженных дислокаций комплексные, т е сочетающие в себе деформации нескольких типов Так, например, стенки сбросовых уступов часто содержат выбитые блоки, крупные скальные оползни нередко сочетаются с более мелкими обвалами, сейсморвы оканчиваются крупными оползнями и обвалами и тд Поэтому разделение вторичных дислокаций произведено во многом условно, по наиболее резко проявленной деформации

4 2 ПЕРВИЧНЫЕ ПАЛЕОСЕЙСМОДИСЛОКАЦИИ Сбросовые уступы имеют протяженность от 1 до 15 км и высоту от 15 до 30 м Сбросовые уступы представляют собой отвесные стенки с очень свежими и неровными поверхностями, на которых нередко наблюдаются зеркала скольжения, следы отрыва отдельных блоков по массивной породе и ниши обрушения глубиной до 1,5 м, у основания которых залегают глыбовые обвалы обрушившихся пород На бровках таких уступов наблюдаются следы нарушения поверхности ледниковой полировки мелкими сбросами и трещинами отрыва

Сейсмотектонические рвы и трещины растяжения представляют собой линейные депрессии в кристаллических породах, выраженные в рельефе в виде узких вытянутых озерных котловин, заливов, заболоченных низин или открытых зияющих трещин Их длина колеблется в пределах от 0,5 до 10 и более км, ширина от 0,2 до 4 м, глубина от 0,5 до 5 м

Кластические дайки распространены, в основном, в аллювиальных отложениях крупных рек Форма в разрезе, как правило, воронковидная, глубина до 2 м, мощность от 0,5 см до 5 см Края неровные, вдоль них часто видны подвороты слойков, указывающие на смещение В рельефе обычно не выражаются, часто сильно ожелезнены

Расседания вершинных частей положительных форм рельефа распространены в основном близ побережья Баренцева моря Размеры расседаний колеблются от 50x70 м до 200x150 м Они обычно сочетаются со скальными стенками с крупноглыбовыми обвалами

4 3 ВТОРИЧНЫЕ ПАЛЕОСЕЙСМОДИСЛОКАЦИИ Среди гравитационно-сейсмотектонических выделяются следующие виды сейсмообвалы, скальные оползни, выдвинутые из уступов блоки породы (выколы)

Сейсмообвалы отличаются наличием небольшого количества, но больших по размерам обломков скальных пород, которые в один слой залегают на примыкающих к сбросовым уступам четвертичных отложениях Их протяженность от стенки отрыва до фронтальной части значительно выше, нежели просто гравитационных обвалов [Никонов, 2004] Размеры глыб сейсмообвалов на исследованной территории колеблются в следующих пределах высота от 0,5 до 2,5 м, ширина 1 — 5 м, длина 1,5 — 7 м, объем глыб достигает 0,75 — 87,5 м3 Протяженность этих образований составляет 50—200 м

Выбитые блоки встречаются на исследованной территории достаточно часто, их размеры колеблются от 1x2x1,5 м до 3x5x7 м

4 4 ДИСТАНЦИОННЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ Структуры, подобные описанным выше, замечены при дешифрировании аэрофото- и космоснимков и подтверждены при визуальных перспективных наблюдениях в долинах рек Зап Лица и Нота, на побережье Баренцева моря между Печенгской Губой и п-овом Рыбачий Детальное описание их не производилось в силу ограниченности времени и труднодоступности Если вынести их на карту, получается следующая картина Палеосейсмодислокации распространены на исследуемой территории неравномерно, полосами, соответствующими древним разрывным нарушениям Можно видеть, что наиболее густо ПСД располагаются вдоль Колмозеро-Воронья-Кейвского разлома северо-западной ориентировки 4 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЭПИЦЕНТРАПЬНЫХ ОБЛАСТЕЙ И

ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ДРЕВНИХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В результате исследований долин рек Печенга и Титовка и побережья Баренцева моря обнаружены сейсмодислокации всех трех типов сейсмотектонические, сейсмогравитационные и сейсмовибрационные Пространственное распределение их таково сейсмотектонические дислокации приурочены к зонам древних разрывных нарушений, а особенно -к местам их пересечения, сейсмогравитационные и сейсмовибрационные дислокации сосредоточены вдоль древних разломов, зачастую на некотором удалении от них (до 1-3 км) Внутри блоков, ограниченных древними разрывными нарушениями, на удалении свыше 3 км от последних, сейсмодислокации не наблюдается Так же не обнаружены сейсмодислокации в верхнем течении р Печенга (выше г Маттерт) и на участке Никель - оз Лучломполло Таким образом, к уже выделенным ранее зонам ВОЗ можно присоединить зоны вдоль разрывных нарушений меньше рангом Печенгский, Титовский, Териберский и Туломский разломы

По измеренным параметрам первичных сейсмодислокации восстановлены значения магнитуд палеособытий (табл 3) Необходимо уточнить, что для расчетов использовались только подтвержденные полевыми наблюдениями длины палеосейсмодислокаций

Необходимо иметь в виду, что инструментально зафиксированные землетрясения Фенноскандии мелкофокусные [Панасенко, 1980], они вызывают значительные смещения в зонах разломов Из этого, а также из того, что помимо сейсмогенной, на отдельных дислокациях могли развиваться афтершоковые и криповая деформации, можно предполагать, что магнитуды, рассчитанные по протяженности сейсмогенных разрывов, окажутся более достоверны Расчеты магнитуд палеособытий по длине сейсмогенерирующего разрывного нарушения дает результат М=7,0 для Печенгского разлома, М=6,7 - для Титовского, М=6,8 для Колмозеро-Воронья-Кейвского и М=6,4 - для Куверниринъйокского

По первичным, сейсмотектоническим дислокациям восстановлены фокальные механизмы очагов палеоземлетрясений (см рис 3)

Таблица 3

Определение магнитуд землетрясений по палеосейсмодислокациям _Составил А В Спиридонов__

фактический материал по [wells.coppersmith] по [Хро-мовских]

тн тип смещ ения длина (/). км макс смещение (d),M без учета типа смещения с учетом типа смещения

Mw О M„(d) Mw(/) Mw (<*> +/- М ,(0

ps40 сброс 0,1 0,4 3,98 6,4 3,54 6,3 0,03 4,72

ps42 взброс 0,001 0,005 1,78 5,0 1,34 5,5 0,5 2,52

ps43 взброс 0,001 0,005 1,78 5,0 1,34 5,5 0,5 2,52

ps49 взброс 0,03 0,4 3,40 6,4 3,14 6,3 0,01 4,14

ps52 сброс 2 0,9 5,41 6,6 5,26 6,6 0,1 6,15

ps53 взброс 4 3 5,74 7,0 5,73 6,7 0,2 6,48

ps61 сброс 3,5 7 5,68 7,3 5,58 7,2 0,2 6,42

ps61 сдвиг 3,5 7 6,24 7,5 0,1

ps62 сброс 0,1 7 3,98 7,3 3,54 7,2 0,2 4,72

ps63 сброс 0,3 0,2 4,50 6,2 4,17 6,1 0,01 5,24

ps64 сброс 0,5 0,5 4,75 6,5 4,46 6,4 0,04 5,49

ps66 взброс 0,5 0,3 4,75 6,3 4,63 6,3 0,03 5,49

ps69 сброс 0,15 0,3 4,17 6,3 3,77 6,2 0,01 4,91

ps70-2 сдвиг 0,2 2,2 4,31 6,9 4,80 7,1 0,1 5,05

ps71 взброс 0,3 0,5 4,50 6,5 4,36 6,4 0,04 5,24

ps72 сброс 0,4 0,5 4,64 6,5 4,33 6,4 0,04 5,38

ps73 сдвиг 0,3 3 4,50 7,0 5,00 7,2 0,1 5,24

ps79 сдвиг 0,5 3 4,75 7,0 5,26 7,2 0,1 5,49

5. ИСТОРИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ И СВЯЗЬ СЕЙСМИЧНОСТИ С ДРЕВНЕЙ СТРУКТУРОЙ

5 1 ИСТОРИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ В настоящей работе не ставится цель рассматривать подробно все эпохи разломообразования, поэтому автор решил ограничиться обзором литературных данных об основных этапах развития территории и остановиться на сопоставлении двух моделей развития "рифтогенная" В Ф Смолькина [по Зто1кт, 1997] и "коллизионная" М В Минца [Минц, 1993, 1994] Для удобства сравнения речь пойдет о раннепротерозойском (докарельском, или предрифтогенном у В Ф Смолькина), карельском (рифтогенном), рифейском (орогенном), палеозой-кайнозойском и новейшем этапах развития

Раннепротерозойский этап Называется предрифтогенным у В Ф Смолькина М В Минц выделяет за это время два этапа континентальный рифтогенез и спрединг внутриконтинентального океанического бассейна Красноморского типа В это время закладывается и начинает развитие [Козлов, 1985] Колмозеро-Воронья-Кейвский разлом, разделяющий Мурманский и Центрально-Кольский мегаблоки

Карельский этап. Смолькиным выделяются два этапа ранне- и позднерифтогенный, Минцем - 3 субдукция океанической литосферы

(совпадает с раннерифтогенной стадией), задуговой рифтинг и задуговой спрединг (совпадают с позднерифтогенной стадией) В это время продолжают формироваться разломные зоны северо-западного простирания Нясюккско-Титовский разлом, разлом Средний-Зап Лица и некоторые другие [Козлов, 1985]

Рифейский этап как единый орогенный выделяется Смолькиным Минцем за тот же отрезок времени выделяются 2 этапа субдукция задуговых бассейнов под Беломорскую микроплиту и коллизия Беломорской и Кольской микроплит Согласно [Козлов, 1985] в это время сформировался основной структурный план региона и образовались более мелкие разрывные нарушения преимущественно северо-восточной ориентировки, как Печенгский, Титовский, Зап Лицкий и др разломы

Палеозой-кайнозойский этап Повышенная сейсмичность и неотектонические подвижки, как правило, наследуют более древние структуры, вернее, они подчеркивают складчато-глыбовое строение Кольского полуострова, которое было создано в результате длительного импульсивного развития разломов [Козлов, 1985]

Неотектонический этап. Анализ данных об амплитудах молодых локальных движений позволил признать ведущую роль дифференцированных блоковых движений План дифференциальных движений поздне- и послеледникового времени нашел отражение на построенных в изобазах схемах поднятия для времени, прошедшего с момента максимума трансгрессии Как показывает анализ молодых движений, и на этом этапе развития блоки Хибинских, Ловозерских, Печенгских, Сальных, Колвицких и Кандалакшских тундр и Горных Кейв характеризуются большими амплитудами поднятия, нежели разделяющие их блоки Таким образом, план движений поздне-послеледникового времени не приобрел отличий от плана всего неотектонического этапа

Блоковый характер некоторых движений поздне- и послеледникового времени подтверждается наличием разрывных нарушений этого же времени Так, Б И Кошечкин [1964] установил смещение поздне-послеледниковых уровней на противоположных берегах Нотозера, отвечающего по своему положению древнему разлому А Д и Н Н Арманд [1966] устанавливают деформации уровней террас послеледниковых озер в Верхнепонойской депрессии в плоскости ограничивающего блок Горных Кейв Панско-Бабьеозерского разлома Зону молодых смещений можно предполагать в направлении простирания Кандалакшского залива

Важной особенностью тектонического режима является проявление гляциоизостатических компенсационных движений во время активной дегляциации ледникового покрова Современные представления о характере тектонического режима на щите базируются на представлениях, что вслед за снижением интенсивности гляциоизостатических, преимущественно вертикальных движений, на передний план стали выступать горизонтальные движения Воздымание щита и наличие высокого уровня горизонтальных сжимающих напряжений в земной коре обусловлено наличием в нижних горизонтах земной коры астенолинзы - горизонтальным сжатием под влиянием Срединно-Атлантического рифта Этими же факторами

объясняется и повышенная относительно территории Русской плиты сейсмичность Фенноскандии [Юдахин, 2002 и др ]

5 2 СТРУКТУРНЫЙ ПЛАН НОВЕЙШЕГО ЭТАПА Новейшая тектоника Фенноскандинавского (Балтийского) щита отличается рядом особенностей по сравнению с примыкающими к щиту обширными районами Русской плиты Эти особенности обусловлены историей геологического развития и геодинамическим режимом этого района Начиная с позднего протерозоя и в фанерозойское время щит испытывал воздымание В результате на дневную поверхность выходят докембрийские глубокометаморфизованные кристаллические породы с широким развитием денудационных поверхностей выравнивания Кристаллические породы разбиты разломами и разрывами разного ранга на сложную систему блоков

В поздне-послеледниковое время щит испытал гляциоизостатическое компенсационное поднятие, обусловленное быстрой дегляциацией Характер голоценовых и современных движений и их связи с гляциоизостатическими движениями показан А А Никоновым [1977] По его мнению, тектонические движения в голоцене подготовлены компенсационным поднятием щита в поздне-послеледниковье Анализ древних береговых линий в разных частях щита свидетельствует о значительном снижении скорости постледниковых движений 6—7 тыс лет назад, что многие авторы связывают с уменьшением или прекращением гляциоизостатических движений и, начиная со среднего голоцена проявлением движений чисто тектонической природы [Мещеряков, 1963, Николаев, 1967 и др ]

Новейшая тектоническая структура Фенноскандинавского щита рассматривается как сводово-глыбовая, обусловленная системой разнопорядковых блоков, поднятых на разную высоту по новейшим и возрожденным древним разломам В последние годы появились новые данные, свидетельствующие о широком развитии на территории щита сдвиговых деформаций разного порядка, [Николаев, 1988, Зыков, 2001, Леонов и др , 2001 и др ]

5 3 СЕЙСМИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ Причины землетрясений трактуются по-разному Так, коллектив авторов из КНЦ РАН пришел к выводу, что сейсмичность генетически связана с дегляциацией, и наиболее часто землетрясения возникали в областях ледниковой разгрузки [Николаева, 1993] Другая точка зрения - что землетрясения вызываются за счет спрединга Срединно-Атлантического хребта и хребта Гаккеля Ее придерживаются различные авторы, например проф Н -А Мернер, В Ф Юдахин, В И Макаров, в т ч и автор, утверждающий, что для Мурманской области сейсмоактивные структуры располагаются следующим образом

Наиболее сильные землетрясения приурочены к разломным зонам северо-западного простирания, ограничивающим мегаблоки земной коры Северной линии Карпинского, Колмозеро-Воронья-Кейвскому разлому, Кандалакшскому грабену Менее сильные землетрясения приурочены к разломным зонам северо-восточного простирания, таким как Печенгский, Титовский, Териберский и др

Для палеосейсмодислокаций Печенгского, Нясюккского и Титовского разломов выделены подвижки с хорошо проявленной сдвиговой компонентой, неуместной при дегляциационной природе землетрясений Это позволяет предположить, что предложенная ранее гипотеза о скорее спрединговом, нежели гляциотектоническом происхождении поля напряжений верна Для Куверниринъйокского и Колмозеро - Воронья - Кейвского разлома выявлены подвижки взбросового характера, уместные в обоих случаях Это хорошо согласуется с инструментально зафиксированными землетрясениями [Ассиновская, 1964 и др ]

С другой стороны, за исторический период на Кольском полуострове не наблюдались столь сильные землетрясения, как на протяжении всего голоцена Отсюда можно предположить, что дегляциация играла роль спускового механизма для разрядки тектонических напряжений, скопившихся за предыдущий отрезок времени Повторяемость землетрясений высоких магнитуд в начале и в конце голоцена будет сильно различаться

Средний период повторения землетрясений в приповерхностной части коры по сейсмологическим данным, составляет 1000 лет при магнитуде 6,5 [Панасенко, 1969] Это не противоречит полученным автором палеосейсмогеологическим данным Для землетрясений с большими магнитудами период повторяемости будет больше, а магнитуды порядка 7,0 следует считать максимально возможными на данной территории

Сейсмический риск в районе исследований значительно меньше, нежели в граничащих с ним с запада, в основном, в силу малой заселенности территории Наибольшему риску подвергаются населенные пункты, находящиеся на пересечении сейсмогенных разломов Лиинахамари, находящийся на "узле" Печенгского и Колмозеро-Воронья-Кейвского разрывных нарушений и, в меньшей степени, Заполярный, на "узле" Печенгского и Куверниринъйокского разломов (рис 3)

Рис. 3. Зоны вероятных очагов землетрясений и восстановленные фокальные механизмы очагов палеоземлетрясений. 1 - зоны 803, 2 - граница РФ, 3 -населенные пункты, 4 - восстановленные фокальные механизмы, 5 -разрывные нарушения. Составил A.B. Спиридонов.

Заключение

В результате проведенных исследований впервые предложена методика восстановления фокальных механизмов очагов палеоземлетрясений по сопряженным стенкам дислокации. Ключевыми моментами работы автор считает комплексное использование результатов палеосейсмогеологических исследований, которые позволяют сделать следующие выводы:

1. Расположение сейсмотектонических остаточных деформаций на поверхности, а также другие проявления сильных землетрясений свидетельствуют о приуроченности их очагов к зонам древних, обновленных на неотектоническом этапе разломов.

2- Сильные землетрясения демонстрируют приуроченность очага к узлу сочленения крупных разломов. При этом первичные дислокации сохраняют простирание разломов, образующих этот дизъюнктивный узел,

3- Размеры очагов изученных землетрясений увеличиваются с ростом магмитуды и приблизительно соответствуют известным статистическим оценкам.

4. Сейсмические толчки время от времени повторяются в одних и тех же очагах, причем характер вызывающей каждое землетрясение подвижки от раза к разу может изменяться.

Список публикаций по теме диссертации

« Богатиков О А , Рогожин ЕА, Гурбанов А Г, Мараханов А В, Спиридонов A.B., Шевченко А В, Бурканов Е Е Древние землетрясения и вулканические извержения в районе Эльбруса II Доклады Академии Наук, 2003, том 390, № 4, с 511-516

• Богатиков О А , Рогожин ЕА, Гурбанов А Г, Мараханов А В, Спиридонов A.B. О связи молодого вулканизма и землетрясений на Северном Кавказе // Тектоника и геодинамика континентальной литосферы Материалы тектонического совещания, 2003, т 1, с 48-54

• Рогожин Е А, Гурбанов А Г, Мараханов А В, Овсюченко А Н, Спиридонов A.B., Бурканов ЕЕ О соотношении проявлений землетрясений, вулканизма и катастрофических пульсаций ледников Северной Осетии в голоцене // Вестник Владикавказского научного центра РАН, том 4, № 3, 2004 г

• Рогожин Е А, Гурбанов АГ, Мараханов AB, Овсюченко АН, Спиридонов A.B., Бурканов ЕЕ О соотношении проявлений вулканизма и землетрясений на Северном Кавказе в голоцене // Физика Земли, 2005, № 2, с 1-14

• Спиридонов А.В О палеосейсмодислокациях в районе Печенгской структуры II Геофизические исследования сб науч тр / Институт физики Земли РАН М , ИФЗ РАН, 2005 Вып 4 С 79-84

• Спиридонов A.B., Коптев А И О палеосейсмодислокациях на побережье Баренцева моря II Материалы конференции "Ломоносов - 2006", М МГУ, 2006 г с 53-54

• Спиридонов A.B. О восстановлении фокальных механизмов очагов палеоземлетрясений по сопряженным стенкам дислокаций // Актуальные проблемы геодинамики Материалы конференции, т 2 , М Геос, 2007 г с 53-54

• Спиридонов A.B. Палеосейсмодислокации бассейнов рек Печенги и Титовки (Кольский полуостров) // Вестник МГУ, сер 4 геология 2007 г (в печати)

Подписано в печать 19 09 2007 г Исполнено 20 09 2007 г г Печать трафаретная

Заказ № 750 Тираж 100 экз

Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш , 36 (495) 975-78-56 www autoreferat ru