Разломы плиоцен-четвертичной активизации юга Восточной Сибири и их роль в развитии сейсмически индуцированных геологических процессов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.03, кандидат наук Лунина, Оксана Викторовна

• Лунина, Оксана Викторовна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Лунина, Оксана Викторовна

Введение.....................................................................5

Глава 1 История и проблемы изучения разломов юга Восточной Сибири:..........13

1.1 История изучения разломов............................................. 13

1.2 Региональные проблемы и постановка задач исследований...................20

Глава 2 Геологическое строение юга Восточной Сибири.........................25

2.1 Этапы становления крупнейших структурных элементов......................25

2.2 Общие черты геологии кайнозойских впадин и их горных поднятий...........27

2.3 Общие черты геологии мезозойских впадин и их горных поднятий............36

2.4 Общие черты геологии юга Сибирской платформы............................41

Глава 3 Научно-методические основы изучения и картирования разломов плиоцен-четвертичной активизации....................................................43

3.1 Основы картирования и исходный материал.................................43

3.2 Особенности изучения и картирования разломов в рыхлых и слабосцементиро-

ванных отложениях......................................................... 47

3.3 Информационная система для визуализации и анализа результатов геокартирования....................................................................... 60

3.4 Выводы..................................................................70

Глава 4 Разломы плиоцен-четвертичной активизации во впадинах и горных поднятиях юга Восточной Сибири.....................................................71

4.1 Тункинская впадина и сопредельные территории............................71

4.1.1 Тункинский разлом.....................................................71

4.1.2 Южно-Тункинский разлом................................................77

4.1.3 Мондинский разлом.....................................................84

4.1.4 Хойтогольский разлом..................................................92

4.1.5 Борьско-Иркутный разлом...............................................96

4.1.6 Гужирский разлом......................................................98

4.1.7 Кыренский разлом.....................................................100

4.1.8 Жемчужный разлом.....................................................103

4.1.9 Другие разломы района Тункинской впадины.............................107

4.1.10 Основные закономерности строения разломной сети района Тункинской впадины 111

3

4.2 Баргузинская впадина и сопредельные территории............................113

4.2.1 Баргузинский разлом.....................................................116

4.2.1.1 Улюнская кулиса.......................................................116

4.2.1.2 Саранхурская кулиса...................................................119

4.2.1.3 Шаманская кулиса......................................................125

4.2.2 Особенности проявления других разломов северо-восточного простирания....127

4.2.3 Субширотные разломы.....................................................129

4.2.4 Северо-западные разломы.................................................132

4.2.5 Субмеридиональные разломы...............................................133

4.2.6 Основные закономерности строения разломной сети района Баргузинской впа-

дины ..........................................................................137

4.3 Северо-восточный фланг Байкальской рифтовой зоны...........................138

4.3.1 Северо-Байкальская и Кичерская впадины..................................140

4.3.2 Верхнеангарская впадина.................................................146

4.3.3 Муяканская и Улан-Макитская впадины.....................................152

4.3.4 Муйская впадина.........................................................155

4.3.5 Основные закономерности строения разломной сети северо-восточного фланга

Байкальской рифтовой зоны......................................................163

4.4 Восточное побережье озера Байкал в районе дельты р. Селенги...............164

4.5 Селенгино-Итанцинская впадина и сопредельные территории....................174

4.5.1 Результаты изучения и картирования разломов.............................174

4.5.2 Основные закономерности строения разломной сети района Селенгино-

Итанцинской впадины...........................................................182

4.6 Гусиноозерская впадина и сопредельные территории..........................183

4.6.1 Разломы северо-западного борта впадины..................................185

4.6.2 Разломы юго-восточного борта впадины....................................189

4.6.3 К вопросу о кайнозойской активности разломов............................193

4.6.4 Основные закономерности строения разломной сети района Гусиноозерской

впадины.......................................................................195

4.7 Создание карты и базы данных активных в плиоцен-четвертичное время разломов ... 196

4.8 Выводы....................................................................200

Глава 5 Закономерности распространения и активизации разломов юга Восточной

Сибири в плиоцен-четвертичное время...........................................202

5.1 Активность разломов по комплексу геолого-геофизических данных.............202

4

5.1.1 Входные параметры и обоснование баллов для расчета степени активности разломов.................................................................... ...203

5.1.2 Результаты оценки степени активности разломов..........................206

5.2 Кинематика разломов и их ориентировка..................................213

5.3 Возраст активизации разломов.............................................216

5.4 Сейсмоактивные разломы...................................................217

5.5 Выводы...................................................................220

Глава 6 Роль разломов в развитии сейсмически индуцированных геологических про-

цессов на юге Восточной Сибири и сопредельных территориях....................223

6.1 База данных косейсмических эффектов как фактологическая основа...........224

6.2 Сейсмическое разжижение..................................................227

6.3 Проседание грунтов.......................................................236

6.4 Разрывообразование при сейсмических сотрясениях..........................239

6.5 Сейсмогравитационные процессы............................................240

6.6 Модели локализации сейсмически индуцированных геологических процессов с

учетом разломов земной коры..................................................243

6.7 Выводы...................................................................247

Заключение...................................................................249

Список сокращений............................................................252

Список терминов..............................................................253

Список литературы............................................................257

Приложение А Географические координаты точек геолого-структурных наблюдений

для детальных районов исследований...........................................288

Приложение Б Логические модели данных для разломов и косейсмических эффек- ....295 тов.......................................................................

Приложение В Руководство пользователя информационной системы "ActiveTectonics" с описанием входной информации для объектов «Разлом» и «Ко-сейсмический эффект».........................................................298

5

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разломы плиоцен-четвертичной активизации юга Восточной Сибири и их роль в развитии сейсмически индуцированных геологических процессов»

Введение

Настоящая диссертация посвящена изучению разломов, развивающихся на этапе плиоцен-четвертичной активизации юга Восточной Сибири, оценке их активности и роли в локализации геологических процессов, индуцированных землетрясениями. К этим структурам применяется определение плиоцен-четвертичные разломы, под которыми понимаются как древние омоложенные, так и новообразованные в указанный период времени разрывные нарушения.

Актуальность темы исследований. Изучение разломов и их роли в развитии геологических процессов имеет важнейшее значение для оценки безопасности в природных чрезвычайных ситуациях. Землетрясения, природа которых в большинстве случаев связывается с тектоническими движениями по сейсмогенерирующим структурам, являются одним из главных факторов для возникновения разжижения и флюидизации в грунтах, их проседания, разрывообра-зования и склоновых движений (Рогожин, 2012; Paleoseismology, 1996). Эти процессы в случае масштабного развития могут быть опасными. Все они происходят в нарушенной среде, влияние которой хоть и известно в общем смысле (Несмеянов, 2004; Лапердин, Качура, 2010; Go-vorushko, 2012; Scheingross et al., 2013), учесть при прогнозных построениях достаточно трудно. Причиной является отсутствие для многих регионов детальных карт разломов и количественно обоснованных закономерностей их влшпшя на распространение сейсмически индуцированных геологических опасностей.

Юг Восточной Сибири, где центральную часть занимает высокосейсмичная Байкальская рифтовая зона, с развитием которой связано резкое усиление тектонических движений в плио-цен-четвертичное время, не является исключением. Здесь значительная площадь перекрыта рыхлыми и слабосцементированными отложениями, что осложняет изучение и картирование разрывных нарушений. Для этого требуется разработка новых рекомендаций и методических подходов. Вместе с тем для данного региона накоплены многочисленные сведения о разломной тектонике и эффектах землетрясений (Солоненко, 1962, 1965, 1979; Хромовских, 1964; Булнаев и др., 1975; Шерман, 1977; Ружич, 1972, 1980, 1997; Замараев и др., 1979; Шерман и др., 1973, 1980, 1984, 1992; Булгатов и др., 1978; Сейсмогеология.., 1981; Карта разломов.., 1982; Лобац-кая, 1987; Лукина, 1989; Леви и др., 1995, 1996, 2002, Levi et al., 1997; Саньков и др., 1991; San'kov et al., 2000; Семинский, 2003; Семинский и др., 2001, 2005; Лунина, 2002; Лунина, Гладков, 2002а, 2004а, 20046, 2007, 2008а, 20086, 2009; Лунина и др., 2002, 20096; Парфеевец, Саньков, 2006; и мн. др.), которые нуждаются в обобщении на основе информационных систем и входящих в их состав баз данных. Более того, цифровое геокартирование считается необходимым видом региональных геологических работ в настоящее время (Никишин и др., 2007), а специализированные реляционные базы данных разломов и сейсмогенных источников уже со

6

зданы и продолжают развиваться в ведущих странах мира (GNS Science, 2004; U.S.G.S., 2006; A.I.S.T., 2007; Basiii et al., 2001, 2008, 2009, 2013; Caputo et al., 2012, 2013; Yu Gui-hua et al., 2012).

Интегрированные в цифровом виде знания открывают широкие возможности для их использования в изучении распределения тектонических структур, особенностях их активизации и влияния на закономерности проявления опасных геологических процессов при землетрясениях. Результаты такого исследования являются необходимыми для геодинамических построений, оценок сейсмической опасности и сейсмотектонической позиции очагов землетрясений. Кроме того, они важны при интерпретации аномалий геофизических полей, решении инженерногеологических задач, поисках и разведке полезных ископаемых, локализующихся в зонах разломов.

Основная площадь исследований расположена в координатах 100°-114° в.д. и 50°-57° с.ш. и включает часть Сибирской платформы, Байкальскую (БРЗ) кайнозойскую и ЗападноЗабайкальскую (ЗЗРЗ) позднемезозойскую рифтовые зоны. В необходимом объеме привлечены данные и по другим регионам мира.

Цель работы - изучение и картирование плиоцен-четвертичных разломов юга Восточной Сибири и статистическое обоснование их роли в развитии сейсмически индуцированных геологических процессов с разработкой баз геопространственных данных и расчетных моделей локализации косейсмических эффектов в нарушенной среде.

Задачи исследования:

1. Характеристика тектонических деформаций во впадинах и горных поднятиях юга Восточной Сибири и разработка рекомендаций по картированию разломов на территориях, перекрытых чехлом рыхлых и слабосцементированных осадочных отложений.

2. Создание карт и баз геопространственных данных плиоцен-четвертичных разломов юга Восточной Сибири и косейсмических эффектов, представляющих собой проявления геологических процессов при землетрясениях.

3. Анализ карт и баз данных плиоцен-четвертичных разломов и проявлений геологических процессов, вызванных сейсмическим воздействием, для установления закономерностей их пространственного развития на юге Восточной Сибири и сопредельных территориях.

4. Статистическое обоснование влияния плиоцен-четвертичных разломов на проявление разных типов сейсмически индуцированных геологических процессов и разработка моделей их локализации с учетом нарушенности земной коры.

Фактический материал и методы исследований. Основу диссертации составляет авторский материал, собранный при проведении экспедиционных исследований на юге Восточной Сибири в 1995-2014 гг. При участии коллег изучено более 1000 точек геолого-структурных

7

наблюдений, получены радиоуглеродные датировки для 38 образцов. При составлении карт и баз данных также использовались топографические и геологические карты масштаба 1:200000, цифровые модели рельефа SRTM-90, электронная батиметрическая карта озера Байкал, литературные и картографические материалы по разломной тектонике, глубинному строению, гидрогеологии и эффектам землетрясений, региональный сейсмологический каталог БФ ГС СО РАН и опубликованные решения механизмов очагов землетрясений. Для обоснования наличия разломов во впадинах БРЗ и ЗЗРЗ привлечены геоэлектрические разрезы и трёхмерные модели, построенные Н.Н. Неведровой с коллегами из ИНГГ СО РАН (г. Новосибирск), а также результаты георадиолокационных исследований соискателя. База данных косейсмических эффектов для юга Сибири и сопредельных территорий формировалась совместно с А.В. Андреевым.

Для решения задач применялся комплексный методический подход, включающий: картирование разломов на основе дешифрирования дистанционных материалов (космических снимков, топографических и батиметрических карт, цифровых моделей рельефа) и полевых геолого-структурных наблюдений в разновозрастных горных породах; изучение кинематики разрывов путем анализа трещиноватости и прямых наблюдений; георадарное профилирование; радиоуглеродное датирование голоценовых отложений; авторский метод оценки степени активности разломов; статистический анализ; геоинформационные технологии и программирование. Для создания информационной системы с базами данных привлечен лицензионный ГИС-пакет Maplnfo Professional 10.5.

Защищаемые научные результаты и положения:

1. Установлено, что индикатором активности плиоцен-четвертичных разломов на слабообнаженных территориях юга Восточной Сибири является присутствие в рыхлых и слабосце-ментированных отложениях закономерно ориентированных сколовых трещин, зон разрывов, пластических даек, складок и/или сейсмогенных конволюций. Эти деформации и откартиро-ванные по ним разломы проявляются аномалиями на радарограммах и характерными изменениями распределения удельного электрического сопротивления на геоэлектрических разрезах.

2. Разломная сеть юга Восточной Сибири на плиоцен-четвертичном этапе активизации представлена северо-восточными (СВ), северо-западными (СЗ), субширотными и субмеридиональными структурами, среди которых первые абсолютно доминируют. Тектонические деформации в рыхлых и слабосцементированных отложениях приурочены в основном к зонам разломов СВ и субширотного направлений, которые определяют геодинамическое развитие региона в целом.

3. Для юга Восточной Сибири на основе комплекса геолого-геофизических признаков и с использованием разработанной информационной системы «ActiveTectonics» выделены разломы, разные по степени активности, кинематике и возрасту последней активизации. Среди них,

8

за редким исключением, сбросы северо-восточного простирания и субширотные левые сдвиги, сбросо-сдвиги и сдвиго-сбросы являются главными источниками землетрясений с магнитудой М>5,5.

4. Разломы юга Восточной Сибири влияют на пространственное распространение сейсмически индуцированных геологических процессов. Установлено, что уменьшение количества ко-сейсмических эффектов (разжижения, проседания, разрывообразования и склоновых движений) при удалении от разрывных нарушений близко к экспоненциальному распределению, а большая их часть распространяется не далее 2 км от ближайших разломов при ширине области проявлений геологических опасностей десятки - первые сотни километров.

Научная новизна:

1. С единых методических позиций на территории юга Восточной Сибири проведено массовое и комплексное изучение тектонических деформаций в скальных, слабосцементированных и рыхлых горных породах. Предложены классификация проявления деформационных структур в кайнозойских отложениях и основные рекомендации по полевому изучению и картированию разломов в чехле молодых осадков. С учетом этих разработок на новоА! уровне детально охарактеризована разломно-блоковая структура рифтовых впадин БРЗ и ЗЗРЗ и сопредельных к ним территорий.

2. В рифтовых впадинах юга Восточной Сибири по результатам геокартирования, проведенного автором, выделены ранее неизвестные разломы и получены новые радиоуглеродные датировки, определяющие интервалы времени, в которые в голоцене могли происходить деформационные события.

3. Разработана информационная система «ActiveTectonics», ориентированная на обобщение в цифровом виде данных геокартирования разломов, косейсмических эффектов и других взаимосвязанных объектов с целью прогнозирования опасных геологических процессов, связанных с деструкцией земной коры. В рамках информационной системы созданы карты и базы геопространственных данных плиоцен-четвертичных разломов (для территории, ограниченной координатами 100°-114° в.д. и 50°-57° с.ш.) и косейсмических эффектов (для территории, ограниченной координатами 80°-124° в.д. и 42°-62° с.ш.), информация по которым может быть получена на htmt-страницах в режиме «ofHine>>.

4. Предложен метод оценки степени активности разломов по комплексу геологогеофизических признаков. Его применение позволило классифицировать разломы Юга Восточной Сибири по степени активности на пять групп (слабую, среднюю, повышенную, высокую и аномально высокую) и выделить среди них те, в зонах которых могут наиболее интенсивно проявиться опасные геологические процессы экзогенной и эндогенной природы.

9

5. Составлена новая карта сейсмоактивных разломов юга Восточной Сибири, способных генерировать землетрясения с М > 5,5. Показано, что для голоценового и настоящего времени характерны единые особенности активизации.

6. Впервые статистически доказано влияние зон разломов на распространение процессов разжижения, проседания, вторичного разрывообразования и склоновых движений, инициированных сейсмическими событиями на юге Сибири и сопредельных территориях Монголии и Северного Казахстана. Отдельно для этих геологических опасностей предложены региональные зависимости расстояний (от сейсмогенерирующего разлома и эпицентра, на которых проявляются эффекты) от магнитуд землетрясений, а также граничные уравнения связи параметров этих событий и максимальных размеров, возникающих при этом вторичных сейсмогенных дислокаций.

7. Для прогнозирования опасных геологических процессов, инициированных землетрясениями, теоретически обоснована возможность построения расчётных моделей их локализации с учетом разломно-блокового строения земной коры.

Теоретическая и практическая значимость результатов:

1. Методические приемы по выявлению деформационных структур в рыхлых и слабосце-ментированных осадках необходимы для картирования и изучения разломных зон в пределах территорий, перекрытых чехлом плиоцен-четвертичных отложений. Для решения прикладных задач они апробированы при изысканиях под строительство нового моста через р. Ангару в г. Иркутске и трубопровода «Ковыкта-Иркутск», а также при выполнении работ по обоснованию площадки для захоронения жидких промышленных отходов в выработанных соленосных камерах комбината Сибсоль.

2. Информационная система «ActiveTectonics», работающая в среде ГИС Mapinfo и интегрирующая знания о разломах и косейсмических эффектах, является удобным инструментом для ввода и редактирования данных, расчёта зависимых параметров геологических объектов, а также хранения, анализа и визуализации информации. Её внедрение на территории России повысит уровень представления результатов исследований активной разрывной тектоники и сопутствующих геологических процессов.

3. Тематические карты и база данных плиоцен-четвертичных разломов юга Восточной Сибири могут и должны быть использованы как тектонические основы для обобщения геологических, геофизических и геодезических данных в целях прогнозирования опасных эндогенных и экзогенных геологических процессов, а также для проведения поисковых работ, связанных с изучением закономерностей размещения коренных месторождений полезных ископаемых.

4. Новый метод оценки степени активности разломов важен и необходим для выявления разрывных нарушений, развитие которых под воздействием природных и техногенных факто

10

ров во время эксплуатации крупных инженерных сооружений может привести к существенному экологическому и экономическому ущербу, а также для обоснования выбора участков, перспективных для проведения геофизического мониторинга сейсмичности.

5. Полученные закономерности распространения сейсмически индуцированных геологических процессов в среде с разломами, а также уравнения граничных кривых, отражающих связь параметров землетрясений и вторичных косейсмических эффектов, открывают возможность построения прогнозных моделей локализации участков разжижения, проседания, разры-вообразования и сейсмогравитационных явлений, которые могут быть реализованы для любой площади в пределах юга Сибири и сопредельных территорий, с известной сетью разломов (от-картированной в масштабе 1:200000 масштаба), изученным геолого-геоморфологическим строением и заданным сейсмогенным источником, способным генерировать землетрясения с = 4,1-8,1.

Направление исследования, связанное с изучением и формированием базы данных вторичных косейсмических эффектов, и в особенности, разжижения рыхлых грунтов, развито в кандидатской диссертации А.В. Андреева, выполненной под научным руководством автора настоящей работы и защищенной в МГУ 28.02.2014 г. Развитие информационной системы актуально для разработки новых технологий хранения и обработки данных геокартирования, а также построения моделей композитных сейсмогенных источников, которые создаются для юга Восточной Сибири в рамках подготовки кандидатской диссертации аспиранта А.А. Гладкова.

Личный вклад. Автором проведена научная организация исследований; самостоятельно выполнены все этапы работ от постановки задач и полевых наблюдений до обработки данных и их анализа с последующей интерпретацией; на ГИС-основе составлены электронная карта и база данных плиоцен-четвертичных разломов юга Восточной Сибири; создана концепция информационной системы «ActiveTectonics)> и схемы баз геопространственных данных разломов и косейсмических эффектов, определяющие структуру их файловой системы и содержание. Создание программного средства для баз данных осуществлено совместно с аспирантом А.А. Гладковым.

Соискателю принадлежат идеи создания базы данных косейсмических эффектов и установления региональных граничных уравнений их связи с параметрами землетрясений, которые были получены совместно с А.В. Андреевым. Теоретическое обоснование и построение моделей локализации сейсмически индуцированных геологических процессов в среде с разломами полностью проведено автором данной диссертации.

Результаты отмечены премиями: имени акад. Н.А. Логачева (2005 г.), Фонда содействия отечественной науке (2007 г.), Л'ОРЕАЛЬ - ЮНЕСКО для молодых российских женщин-ученых (2009 г.), имени акад. В.А. Обручева (2011 г.).

11

Публикации. По теме диссертации автором и с его участием опубликовано 155 научных работ, в том числе 2 монографии и 41 статья в журналах, включенных в перечень ВАК Минобрнауки России. Кроме того, получено 2 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ и 2 свидетельства о государственной регистрации баз данных.

Связь работы с научными проектами. Исследования проводились в соответствии с планами НИР Института земной коры СО РАН. Выполненные под руководством автора исследования поддержаны тремя грантами Президента РФ (№ МК -1645.2005.5, № МК -1323.2007.5, № МК -59.2009.5), проектом Лаврентьевского конкурса СО РАН (№ 134, 2006 г.), грантом INTAS (№ 05-109-4383), двумя грантами РФФИ (№ 09-05-92421, № 10-05-00072); проектом ФЦП Минобрнауки России (соглашение № 8316 от 17.08.2012 г.) и грантом РНФ (№ 14-1700007). Часть результатов вошла в отчёты по другим интеграционным проектам РАН и СО РАН, РФФИ и ФЦП, в которых соискатель являлась исполнителем.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования докладывались и обсуждались на Всероссийских и международных научных мероприятиях, в том числе: на молодежных конференциях в Иркутске (1999,2001, 2005,2007), Томске (2000), Южно-Сахалинске (2007, 2008), Черноруде (2000, 2001), Новосибирске (2001, 2007), Москве (2009); на тектонических совещаниях Межведомственного тектонического комитета в Москве (2000, 2004, 2005, 2008) и Новосибирске (2004); на различных совещаниях по современной геодинамике, сейсмотектонике, разломообразованию и сейсмичности в Иркутске (2000, 2003, 2005, 2007, 2009, 2014), Южно-Сахалинске (2005); Хабаровске (2010), Москве (2008, 2011, 2012), на совещаниях по геодинамической эволюции литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса в Иркутске (2005,2006,2007,2008, 2009, 2013); на конференциях по рифтовой тематике в Екатеринбурге (2002) и Иркутске (2010). За рубежом доклады представлялись на 5th International Symposium on Eastern Mediterranean Geology в Греции (2004), Генеральной ассамблее EGU в Австрии (2006), а также на тематических семинарах в Калифорнийском государственном университете г. Бейкерфилд в США (2003), в университете Аристотеля г. Салоники в Греции (2006, 2007), в университете г. Феррары в Италии (2009), в Институте геологии при Сейсмологическом бюро Китая в Пекине (2010,2012).

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и 3 приложений. Объем основного содержания работы составляет 289 страниц, в т.ч. 157 рисунков, 10 таблиц и список литературы из 417 наименований. Общий объем диссертации - 359 страниц.

Благодарности. Автор выражает благодарность доктору геол.-мин. наук, профессору С.И. Шерману за инициализацию исследований разломов юга Восточной Сибири, за доброжелательность и внимание к творческим работал! диссертанта; искренне признательна

12

всем сотрудникам ИЗК СО РАН, которые так или иначе содействовали продвижению настоящей работы, давая ценные советы и дискутируя по отдельным ее положениям. Неоценимую помощь при проведении полевых исследований в разные годы оказали коллеги по лаборатории А.С. Гладков, К.Ж. Семинский, А.В. Черемных, А.В. Андреев, А.А. Бобров, С.А. Борняков, И.А. Потехина, в разработке программного обеспечения — А.А. Гладков. За внимательное отношение к своей научной деятельности и отзывчивость большое спасибо ученому секретарю ИЗК СО РАН, кандидату геол.-мин. наук Р.П. Дорофеевой. Во многом эта работа получилась благодаря моральной поддержке доктора геол.-мин. наук, профессора Е.А. Рогожина, член-корр. РАН Е.В. Склярова и доктора геол.-мин. наук Д.П. Гладкочуба.

13

Глава 1 История и проблемы изучения разломов юга Восточной Сибири

1.1 История изучения разломов

Юг Восточной Сибири охватывает обширную территорию, в пределах которой расположены Иркутская область, Республика Бурятия и Забайкальский край. Значительную часть площади здесь занимают мезозойские и кайнозойские межгорные впадины и хребты (рисунок 1.1), формирующие сильно расчлененный рельеф. Именно геоморфология стала привлекать в Сибирь русских и иностранных путешественников в конце XVIII - начале XIX вв., что отражено в их путевых заметках.

Вторая половина XIX в. ознаменовалась первым серьезным прорывом в изучении геологии юга Восточной Сибири. В этот период появились работы, различные по своим целях! и масштабам, созданы обобщающие научные концепции и заложены основы геологии, тектоники и геоморфологии Восточной Сибири. Крупнейшими учеными тогда были П.А. Кропоткин, И.Д. Черский, А.Л. Чекановский. Результаты их трудов, а также других исследователей того времени, позднее были обобщены В.А. Обручевым (1931-1944), вклад которого в познание геологии Прибайкалья превосходит заслуги его современников. Основная идея работ этого крупнейшего ученого заключалась в том, что в позднемезозойской и кайнозойской тектонике юга Восточной Сибири ведущая роль принадлежит разломам сбросового типа, а в структурном отношении описываемая область представлялась ему и его сторонниках! чередованиех! горстов и грабенов. Напротив другой известный исследователь М.М. Тетяев (1927, 1934) большое значение придавал надвиговой тектонике. В итоге начало XX в. прошло под знакох! интереснейшей дискуссии х!ежду них!, предполагавших! развитие мощных шарьяжей древних пород, перекрывающих х:е-зозойские отложения Забайкалья и Сибирской платфорх:ы, и В.А. Обручевым.

Интенсивные исследования на юге Восточной Сибири, развернувшиеся в первую половину XX века, были связаны с поискахш и разведкой угля, нефти и газа. В 50-е годы прошлого столетия был проведен основной комплекс геофизических работ, направленный на изучение глубинного строения впадин (работы Баргузинской геофизической партии № 8/53 в 1953 г. и контрольно-ревизионной электроразведочной Баргузинской партии № 33/54 в 1954 г., выполненные на территории Бурят-Монгольской АССР; работы Байкальской геофизической экспедиции в составе Селенгинской, Баргузинской и Тункинской партий в 1952 г., Баргузинской и Се-ленгинской электроразведочных партий в 1951 г.). Большинство авторов рукописных отчетов в характеристике мезозойской тектоники следовали взглядах! В.А. Обручева. Примерно тогда же

14

7 - границы БРЗ и ЗЗРЗ; 2 - структурные швы и крупнейшие региональные разломы; 3 - административные центры регионов (а) и другие населенные пункты (б); 4 - реки. Римские цифры: сегменты краевого шва Сибирской платформы (I - Главный Саянский, II - Прибайкальский, III

- Акиткано-Джербинский, IV - Жуинский, V - Каларский, VI — Становой); другие структурные швы (VII - Байкало-Таймырский, VIII - Каларско-Каренгский, IX - Джидино-Витимский, X -Монголо-Охотский, XI - Байкало-Муйский, XII - Саяно-Тувинский, XIII - Тункинско-Хамардабанский); крупнейшие разломы (XIV - Присаяно-Енисейский, XV - Торейский). Цифры в кружках: впадины, названия которых упоминаются в работе: 1 - Кичерская; 2 - Верхнеангарская; 3 - Муяканская; 4 - Верхнемуйская; 5 - Улан-Макитская; 6 - Муйская; 7 - Чарская; 8 -Северо-Байкальская; 9 - Баргузинская; 10 - Усть-Баргузинская; 11 - Оймур-Энхалукская; 12 -Селенгинская; 13 - Усть-Селенгинская; 14 - Южно-Байкальская; 15 — Тункинская; 16 - Хуб-сугульская; 17 - Селенгино-Итанцинская; 18 - Иволгино-Удинская; 19 - Верхнеоронгойская; 20

- Нижнеоронгойская; 21 - Тугнуйская; 22 - Гусиноозерская; 23 - Боргойская

Рисунок 1.1- Юг Восточной Сибири и расположение рифтовых впадин на схеме его блокового строения (составлена по материалам (Флоренсов, 1960; Карта разломов.., 1982; Ярмолюк, Иванов, 2000; Атлас Республики Бурятия, 2004))

15

Н.А. Флоренсов (1947а,б, 1948) опубликовал свои труды, в которых развивал гипотезы И.Д. Черского о происхождении рельефа Забайкалья за счет синхронно протекающих процессов поверхностно выраженной широкой и пологой складчатости, денудации антиклинальных поднятий - хребтов и наполнения осадками синклинальных прогибов между ними. Большую роль при этом он придавал надвигам.

После выхода в свет широко известной монографии Н.А. Флоренсова (I960), в которой всесторонне охарактеризованы мезозойские и кайнозойские впадины Прибайкалья, наступил период накопления нового материала и последующих обобщений. Производственные организации начали сплошное полистное геологическое картирование 1: 200 000 масштаба, а в академических институтах огромное значение приобрели работы, связанные с исследованиями Байкала, который, был признан одним из мировых тектонотипов континентальных рифтов. Именно тогда под руководством Н.А. Флоренсова и В.П. Солопейко начались первые сейсмогеологиче-ские исследования, итогами которых явились описания палеосейсмодислокаций, характеристика сильных сейсмических событий, а также методика сейсмического районирования, апробированная для отдельных территорий Прибайкалья, включающих рифтовые структуры (Сейсмотектоника.., 1968). Таким образом, была показана высокая потенциальная сейсмическая активность региона.

Многие труды, опубликованные в 70-е годы XX века, стали фундаментом для будущих исследований и дискуссий, касающихся тектонического строения и геодинамического развития БРЗ (Зорин, 1971; Ружич, 1972, 1978; Ружич и др., 1972; Шерман и др., 1973; Логачев и др., 1974; Павлов и др., 1976; Замараев и др., 1976; 1979; Грачев, 1977; Зорин и др., 1977; Роль рифтогенеза..., 1977; Шерман, 1977; Рязанов, 1978; Шерман, Леви, 1978; Рогожина, Кожевников, 1979; и др.). Среди них первой специализированной монографией, посвященной исследованию разломной тектоники на основе количественного анализа данных, стала работа С.И. Шермана (1977). На примере БРЗ он рассмотрел процессы формирования крупных разломов земной коры, показал соотношения между главными их параметрами и предложил модель строения дизъюнктива, базирующейся на изменении физических свойств коры с глубиной. Тогда была опубликована схема разломов БРЗ, карта их плотности и обобщены характерные черты динамики генеральных (длиной > 80 км) и региональных (длиной 34-80 км) дизъюнктивов, которые представляют собой докайнозойские структуры с ярко выраженной кайнозойской активизацией. На основе суммы фактов С.И. Шерманом впервые была выделена современная Бай-кало-Чарская зона разлома.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лунина, Оксана Викторовна, 2015 год

* * Источник

Публикация-разлом

FaultjO (FK)

Номер (FK)

Рисунок Б.1 — Модель данных для разломов на логическом уровне

298

Сейсмиты

[Ю СЕ

4<осейсмические эффекты [ Ю СЕ

tFK) )

Возраста деформации

IO_DEF

Ю CEIFK).

Другие эффекты '

(lDCEIF)<) )

Склоновые деформации '

[ ID СЕ (FK) ]

Аномальные водные волны [lOCEtFK) )

Гидрогеологические аномалии

(<3 СЕ tFK) —)

Параметры в пункте

[юсЕ(ғк\ ........)

I

Землетрясения

Абсолютный возраст [кГЁа ]

ID DATE ID*CE (ҒЮ

Рисунок Б.2 — Модель данных для косейсмических эффектов на логическом уровне

299

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Руководство пользователя информационной системы «ActiveTectonics» с описанием входной информации для объектов «Разлом» и «Косейсмический эффект»

Оглавление

Установка системы............................................................ 298

Главное окно системы......................................................... 298

Меню системы................................................................. 298

Получение отчета об объекте.................................................. 299

Добавление объекта в БД системы.............................................. 300

Описание входной информации.................................................. 317

Дополнительные возможности ИС................................................ 359

1. Формирование запросов к базе данных системы.................... 359

2. Подключение проектов к системе «ActiveTectonics»............... 360

Установка системы

Установка системы выполняется методом простого копирования всех компонентов программы в необходимую директорию Вашего компьютера. Для работы системы необходимо, чтобы на Вашем компьютере была установлена программа Maplnfo Professional версии 10.0 или выше.

Главное окно системы

Для запуска системы необходимо запустить программу «ActiveTectonics.MBX» в той директо

рии, куда была установлена программа. После этого откроется главная страница системы в виде активной карты в окне Maplnfo (рисунок В.1).

Рисунок В.1 - Фрагмент главного окна ИС «ActiveTectonics»

300

Главное окно системы состоит из активной карты и главного меню «DataBase Menu» ИС «Ас tiveTectonics» (рисунок В.2).

DataBase Menu X

* О + .Х.Х

Рисунок В.2 — Главное меню системы

Меню системы

Все кнопки меню дополнены всплывающими подсказками и имеют следующее назначение:

1.

- Информация об объекте - инструмент, используемый для выбора объекта в окне карты и предоставления о нем подробного отчета в виде набора HTML-

страниц;

3.

4.

- Редактирование объекта - инструмент для редактирования данных о созданном ранее объекте;

- Активные разломы - инструмент, позволяющий включать и отключать слой «Активные разломы» в окне карты;

- Композитные сейсмогенные источники - инструмент, позволяющий включать и отключать слой «Композитные сейсмогенные источники» в окне

карты;

5. - Индивидуальные геолого-геофизические сейсмогенные источники - ин-

струмент, позволяющий включать и отключать слой «Индивидуальные гео-лого-геофизические сейсмогенные источники» в окне карты;

6.

- Индивидуальные макросейсмические сейсмогенные источники - инструмент, позволяющий включать и отключать слой «Индивидуальные макро-

сейсмические сейсмогенные источники» в окне карты;

7.

- Косейсмические эффекты - инструмент, позволяющий включать и отключать слой «Косейсмические эффекты» в окне карты;

8.

- Геолого-структурная информация - инструмент, позволяющий включать и отключать слой «Геолого-структурная информация» в окне карты;

9.

- Пересчитать значения полей - инструмент, вызывающий процедуру авто-матического пересчета значения некоторых полей базы данных системы, связанных с алгоритмами интеллектуальной части системы;

2

301

10.

- Закрыть программу - инструмент, позволяющий завершить работу ИС «ActiveTectonics», не выходя из среды Maplnfo.

Примечание - Инструменты 3-8 используются для управления слоями, отображаемыми в окне карты системы. Инструменты 4, 5, 6, 8 могут быть недоступны, подключение данных компонентов будет происходить по мере их разработки.

Получение отчета об объекте

Для получения отчета об объекте необходимо выполнить следующие действия:

1. Выбрать инструмент «Информация об объекте» в панели меню системы (см. п. «Меню системы»). Ддля просмотра информации об объекте необходимо, чтобы слой, содержащий этот объект, был активен в окне карты. Для включения/выключения слоев используются инструменты 3-8 из главного меню системы (см. п. «Меню системы»);

2. Выбрать курсором необходимый объект на карте, при этом откроется дополнительное окно уточнения выбора (рисунок В.З.).

3. В открывшемся окне уточнить выбор объекта и нажать кнопку «Ок»;

4. Далее будет предоставлен отчет о выбранном объекте в виде нескольких связанных HTML страниц, открывающихся в окне веб-браузера. Структура и состав страниц зависят от типа объекта, по которому предоставляется информация, однако для объектов всех типов доступны следующие страницы: «Информация об объекте», «Комментарии», «Иллюстрации», «Литература».

Рисунок В.З — Выбор объекта

Добавление объекта в БД системы

Для добавления объекта в базу данных системы необходимо выполнить следующие действия:

302

1. Выключить в активной карте все слои, кроме слоя добавляемого объекта (см. п. «Меню системы»);

2. Средствами Maplnfo добавить объект на карту. После этого будет открыто дополнительное окно с формами ввода информации (для разломов - рисунки В.4-В.8; для косейсмических эффектов - рисунки В.9-30);

3. Поочередно заполнить все формы ввода информации, указав имеющиеся сведения об объекте;

4. В последнем окне ввода будет предложено присоединить к объекту прочие материалы, такие как публикации, изображения и текстовые комментарии (рисунки В.8, В. 11 (справа), В.ЗО).

5. При добавлении публикации и другой дополнительной информации будет открыт стандартный диалог выбора файла Maplnfo, в котором Вам необходимо указать необходимый файл и нажать кнопку «открыть». Выбранный файл будет автоматически скопирован в каталог системы и привязан к добавляемому объекту.

6. При добавлении текстового комментария необходимо ввести комментарии в открывшееся окно ввода и нажать кнопку «Далее»;

7. После ввода всей необходимой информации необходимо нажать кнопку «готово» и подтвердить добавление объекта в базу данных, нажав кнопку «Да» (рисунок В.ЗО).

Рисунок В.4 — Ввод общих сведений о разломе

303

Параметрическая информация

Обоснование

Простирание,'

Азимут падения,'

Угол падения.'

Длина, км

Глубина, км

Ширина зоны активного динамического влияния, км

Кинематика

Суммарная амплитуда горизонт, смещения за кайнозой, м

Суммарная амплитуда вертик смещения за кайнозой, м

Средняя скорость смещения, мм/г

Качество

Рисунок В.5 - Ввод параметрической информации о разломе

Абсолютные возраста деформаций, лет

Инструментальные и историч разры в ообразую tpte ЗТ

Про к ед и ее время от 2010 г., лет

Скорость сме имения (мин.-макс), мм/г

Макс Dvert, м

Макс Dhor.M

Макс Dfutt, м

Интервал повторяемости, лет

Макс Mw потенциального ЗТ

Макс. Ms потенциально го ЗТ

Далее [ Отмена

304

Рисунок В.6 - Ввод информации о сейсмическом поведении разлома

Анализ активности Евбг

Признаки активности разлома Баллы

Геоморфологические 0

Геофизические 0

Инженерно-геологические 0

Гидрологические 1 , 0

Метеорологические 0

Структурно-геологические 0

Палеосейсмогеологические 0

Сейсмологические 0

Геологические и геодезические 0

определения скоростей смещений

Время последней активизации

["Далее"] Отмена

Рисунок В.7 - Ввод признаков активности разломов и соответствующих баллов согласно

методике (Лунина, 2010)

г-' з* <"< а ж:

305

Рисунок В.8 - Добавление изображения к разлому

Общ^е сведения L !

' Ю косейсмическсго эффекта

Номер точки наблюдения

Широта,' 53.5659

Долгота. * 104,706

Абсолютная отметка, м

Географическая привязка

Участок исследований

Геоморфологические условия

Глубина грунтовых вод, м

Глубина сезонного промерзания, м

Глубина сезонного протаивания, м

Ассоциируемые разломы

Ф И О составителя

Дата

Далее Отмена

Рисунок В.9 - Ввод общих сведений о косейсмическом эффекте

Детали выхода

Качество

Обоснование

Экспозиция выхода,'

Длина выхода, м

Высота выхода, м

Площадь выхода, м2

Экспозиция детально изученного участка,' Длина детально изученного участка, м Высота детально изученного участка, м Площадь детально изученного участка, м2 П ороды/отложения

Азимут падения,'

Угол падения,'

Возраст

( Далее j

ЛС НД СС АС

Э3

Отмена

306

Рисунок В.10 - Ввод сведений о деталях выхода горных пород (в случае эффекта в породах)

Добавление информации

Информация об эффектах

^Гидрогеолоп^неские^номалии^ I Сей Смиты j

[ Разрывные деформации ]

j Аномальные водные млны j

j Склоновые деформации j

Воронки-провалы

[

Сай сммт ы

]

Другие эффекты J

[ Характеристика пункта j Ассоциируемое землетрясение [ I Абсолютный еоараст отложений [ I Абсолютный аоараст деформаций j [ Далее ] [ Отмена ]

Рисунок В.11 - Окна, предваряющие ввод основных (слева) и дополнительных сведений

(справа) об эффектах

Количество возобновившихся источников

Новый вынос тепла источником, ккал/с

Загрязнение источника воды Продолжительность аномалии часов Категория КЗ

Количество новых источников

Количество оставшихся новых источников

Первоначальный уровень воды, м

Изменение уровня воды, м

Новый уровень воды, м

Пермначальный дебит источника, л/с

Изменение дебита источника, л/с

Новый дебит источника, л/с

Первоначальная температура источника. 'С

Изменение температуры. 'С

Новая температура источника, 'С

Первоначальный вынос тепла источником, ккал/с

Изменение выноса тепла источником, ккал/с

Готом ) j Отмена

307

Рисунок В. 12 — Ввод сведений о гидрогеологических аномалиях

Фермы проявления

Достоверность сейсмогенного генезисе

Количество складок

Азимут погружения шарнира складки, '

Угол погружения шарнира складки.'

Азимут падения первого крыла складки.'

Угол падения первого крыла складки,'

Азимут падения второго крыла складки,'

Угол падения второго крыла складки,'

Размах крыльев складки, м

Амплитуда складки, м

Показатель отношения количества складок к длине выработки

Количество инъекционных даек

Простирание инъекционной дайки,'

Азимут падения инъекционной дайки,'

Угол падения инъекционной дайки,'

Наполнитель инъекционной дайки

Минимальная мощность инъекционных даек, м

Средняя мощность инъекционных даек, м

Максимальная мощность инъекционных даек, м

Минимальная высота проникновения инъекционных даек, м

Средняя высота проникновения инъекционных даек, м

Максимальная высота проникновения инъекционных даек, м

Качество Обоснование

Далее ) Отмена

Рисунок В.13 - Ввод сведений о сейсмитах, возникших в результате разжижения

Простирание короткой оси,'

Длина короткой оси, м

Глубина проседания, м

Категория КЭ

Готово ]

Отмена

Рисунок В. 14 - Ввод сведений о воронках-провалах - формах проседаний

308

Обоснование

Минимальный индекс интенсивности проявления инъекционных даек I

Средний индекс интенсивности проявления инъекционных даек

Максимальный индекс интенсивности проявления инъекционных даек

Простирание микродаек,'

Количество микродаек

Показатель отношения количества микродаек к длине выработки, мд /м

Минимальная мощность микродаек, м

Средняя мощность микродаек, м

Максимальная мощность микродаек. м

Минимальная высота проникновения микродаек, м

Средняя высота проникновения микродаек, м

Максимальная высота проникновения микродаек, м

Минимальный индекс интенсивности проявления микродаек

Средний индекс интенсивности проявления микродаек

Максимальный индекс интенсивности проявления микродаек

Минимальная мощность ритма, м

Максимальная мощность ритма, м

Показатель мощности ритма

Расстояние между микродайками, м

Азимут простирания длинной оси будинообразной структуры,'

Азимут простирания короткой оси будинообразной структуры,'

Азимут простирания средней оси будинообразной структуры,'

Далее [ Отмена

Рисунок В. 15 - Продолжение ввода сведений о сейсмитах, возникших в результате разжижения

309

Сейсмигы

Длина длинной оси будинообразной структуры, м Длина короткой оси будинообразной структуры, м Длина средней оси будинообразной структуры, м Описание фонтанировавшего осадочного материала Простирание выбросов.'

Форма выбросов

Высота фонтанирования воды с осадками, м Площадь фонтанирования осадочного материала, м2 Наполнение осадочного вулкана

Простирание длинной оси осадочного вулкана,' Простирание короткой оси осадочного вулкана,' Длина длинной оси осадочного вулкана, м Длина короткой оси осадочного вулкана, м Глубина кальдеры осадочного вулкана, м Диаметр конуса осадочного вулкана, м Высота осадочного вулкана, м

Диаметр кратера осадочного вулкана, м Диаметр кальдеры осадочного вулкана, м Среднее расстояние между осадочными вулканами, м Категория КЭ

Качество Обоснование

[ Готово Отмена ]

Рисунок В.16 - Окончание ввода сведений о сейсмитах, возникших в результате разжижения

Главный разрыв

Тип

Достоверность сейсмогенного генезиса

Простирание,'

Азимут падения,'

Угол падения.'

Длина, м

Зияние, м

Направление смещения, *

Кинематика смещения

Вертикальная амплитуда смещения, м Горизонтальная амплитуда смещения, м Полная амплитуда смещения, м

Качество Обоснование

[ ч

1

Предполагаемый [ 1 т

t ч

—

L

а

и " -

] Далее ] Отмена

Рисунок В. 17 - Ввод сведений о разрывных деформациях: главном разрыве

310

Трещиноватость

Азимут падения 1-й системы трещин,'

Угол падения 1-й системы трещин.'

Количество трещин 1-й системы на 1 кубический метр

Азимут падения 2-й системы трещин,'

Угол падения 2-й системы трещин.'

Количество трещин 2-й системы на 1 кубический метр

Азимут падения 3-й системы трещин.'

Угол падения 3-й системы трещин.'

Количество трещин 3-й системы на 1 кубический метр

Количество всех трещин на 1 кубический метр

Количество всех трещин на 1 квадратный метр

Фрактальная размерность

Ошибка при расчете фрактальной размерности

Количество скопов

Отношение количества сколовых трещин со смещением к длине выработки, ск. тр?м

Качество Обоснование

[ Далее ] [ Отмена

Рисунок В.18 - Ввод сведений о разрывных деформациях: сопутствующей трещиноватости

Зоны нарушений

Обоснование

Тип 1-й зоны нарушений

Качество

Азимут падения 1-й зоны нарушений,

Угол падения 1-й зоны нарушений,'

Мощность 1-й зоны нарушений, м

Тип 2-й зоны нарушений

Азимут падения 2-й зоны нарушений.

Угол падения 2-й зоны нарушений,'

Мощность 2-й зоны нарушений, м

Тип 3-й зоны нарушений

Азимут падения 3-й зоны нарушений,

Угол падения 3-й зоны нарушений.

Мощность 3-й зоны нарушений, м

[ Далее ]

Отмена

Рисунок В.19 - Ввод сведений о разрывных деформациях: зонах нарушений

311

Нептунические дайки

Количество нептунических даек

Простирание нептунической дайки.'

Азимут падения нептунической дайки.

Угол падения нептунической дайки.'

Наполнитель нептунической дайки

Минимальная мощность нептунической дайки, м

Максимальная мощность нептунической дайки, м

Средняя мощность нептунической дайки, м

Минимальная глубина проникновения нептунической дайки, м

Максимальная глубина проникновения нептунической дайки, м

Средняя глубина проникновения нептунической дайки, м

Минимальный индекс интенсивности проявления нептунических даек

Средний индекс интенсивности проявления нептунических даек

Максимальный индекс интенсивности проявления нептунических даек

Обоснование

Категория КЭ

[ Готово ] ] Отмена ]

Рисунок В.20 - Ввод сведений о разрывных деформациях: заполненных разрывах - нептуниче-

Достоверность сейсмогенного генезиса

Начальный уровень воды, м

Направление движения волн,'

Скорость волны, м/с

Длина волны, м

Высота волны, м

Период волны, с

Глубина захода в сушу, м

Ширина прибрежного участка, км

Описание основных деталей аномалии

Описание цунамита

Азимут падения слоя цунамитов,'

Угол падения слоя цунамитов, °

Максимальная мощность цунамига, м

Достоверный Предполагаемый

Категория КЭ

Готово ]

Отмена

Рисунок В.21 - Ввод сведений об аномальных водных волнах

312

Обоснование

Тип

Достоверность сейсмогенного генезиса