Полный текст

Введение Исследованию связи произошедших в Азербайджане землетрясений с активными тектоническими зонами посвящены многочисленные работы на основе совместной интерпретации данных глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ), корреляционного метода преломленных волн (КМПВ) и сейсмологических наблюдений. Периодически (1957, 1963, 1965, 1968, 1980, 1989 гг.) были составлены карты сейсмического районирования территории Азербайджана, при этом использовались данные ГСЗ и КМПВ, результаты обобщения разнообразной геологической и сейсмологической информации. Основным результатом этих работ является вывод о том, что очаги землетрясений имеют прямые связи с тектоническими разрывами. Материал по этой проблеме азербайджанских исследователей размещен на сайте Института геологии и геофизики при Национальной академии наук Азербайджана. Считается, что разломы являются ослабленными участками земной коры, вдоль которых временами происходит сброс накопленной упругой энергии. Приведенный выше краткий обзор показывает, что идея связи очагов землетрясений с тектоническими разломами поддерживается многими, в том числе зарубежными, специалистами [1-3]. Согласно гипотезе тектоники литосферных плит (мобилизм), утверждение верно [4, 5]. Но на территории Азербайджана нет тектонических плит или блоков, по контактам которых располагались бы очаги землетрясений. К тому же здесь, согласно таблице, заимствованной из [5] с дополнением, и каталогу [6], происходят в основном мелко- и редко среднефокусные землетрясения, а последние наблюдаются в целом на каспийском секторе Азербайджана и на прилегающих к его берегам зонах. Распределение землетрясений по глубинам возникновения Наименование Диапазон глубин, км В мире, % В Азербайджане (2003-2016 гг.), % Мелкофокусные h < 60 80 95* Промежуточные 60 < h < 150 15 5 (0,2) Глубокофокусные h > 150 5 0 Примечание: * - с учетом числа слабых землетрясений за 2006-2010 гг. Сопоставление результатов и выводов предыдущих исследований с картой (рис. 1) распределения эпицентров (характеризуется мозаичностью) землетрясений, произошедших за период 2003-2016 гг., показывает, что однозначной связи между их очагами с известными (или предполагаемыми) тектоническими разломами не имеется. Как видно из рис. 1, эпицентры землетрясений занимают площади, расположенные вдоль линий тектонических разломов, характеризующихся в основном субвертикальной структурой. Глубины гипоцентров и плоскости разрывов также несопоставимы. Вывод получен нами с учетом всех параметров (амплитуда перемещения, наклон плоскости, глубина проникновения разрыва и др.) дизъюнктивных и пликативных дислокаций. Рис. 1. Карта размещения тектонических линий и эпицентров землетрясений (по данным сейсмологической службы за 2003-2016 гг.). Масштаб: 1:3 700 000: 1 - государственная граница; 2 - береговая линия Каспийского моря; 3 - русло рек Кура и Аракс; 4 - эпицентры землетрясений; 5 - линии тектонических разломов, разрывов и флексур; 6 - линии сейсмических профилей; 7 - зона предполагаемой субдукции О промежуточно-фокусных и мелкофокусных землетрясениях Результаты работ [7-16] позволяют, на первый взгляд, найти косвенную связь очагов промежуточно- и глубокофокусных землетрясений с глубинными тектоническими разломами, но только без подтверждения этого вывода фактическими данными. Особо отметим вывод автора работы [7] о субдукционном происхождении очагов землетрясений на Южном Каспии. Автор работы делит район исследования на три условные блока - Кавказ-Талышский и Копетдаг-Туранский крайний и средний, относящиеся к Каспию и горным сооружениям Эльбруса. Он выдвигает гипотезу о том, что названные блоки под геодинамическим давлением деформируются и утолщаются, создавая горные сооружения. При этом неподдающийся складкообразованию участок океанической коры Южного Каспия, испытывая давление со стороны Эльбруса, погружается под континентальную кору Скифско-Туранской плиты в центральной части Каспия, на всем протяжении Челекен-Абшеронского порога. Вовлекаемая в движение вдоль зоны субдукции континентальная кора Северного Каспия испытывает изгиб и растяжение в своей верхней части. В результате этого образуются тектонические подвижки типа сбросов. Об этом свидетельствует и механизм сейсмических очагов в зоне субдукции. При этом автор работы [7] не рассматривает взаимоотношение между блоками. То есть для выполнения требуемых условий между блоками должны быть плоскости скольжения, обеспечивающие свободное перемещение блоков, пересекающих слои осадочного комплекса и глубже. Нам представляется, что предполагаемые автором события могли бы произойти при разделении этих блоков с тектоническими разрывами с протяженностью в несколько сотен километров, причем они должны охватывать всю литосферу. В районе исследования нет таковых вообще. Авторы работ [8-16], цитируя друг друга, также отмечают связь очагов землетрясений с этой зоной субдукции. Не менее интересные результаты исследования обсуждаются в работе [12]: «… Многие ученые пришли к выводу о поддвиге океанической литосферы Южно-Каспийской впадины под обрамляющие котловину горные сооружения Эльбруса. В эоцене в горной системе Эльбруса произошли мощные вулканические извержения, по-видимому, связанные с процессами субдукции плиты Южно-Каспийского моря. Проявление позднемиоценового - четвертичного вулканизма также отмечается исследователями. Структурные исследования в северной части Эльбруса свидетельствуют о том, что разломы на его границе с Южно-Каспийской впадиной являются компрессионными, связанными с поддвигом Южного Каспия под Эльбрус. Данные фокальных механизмов очагов землетрясений указывают главным образом на северо-восточную ориентацию осей сжатия. Огромная осадочная толща в Южно-Каспийской впадине, по-видимому, усилила погружение и поддвиг бассейна. Геофизические данные, приведенные здесь, также свидетельствуют о процессах субдукции…». Следует отметить, что все выводы в этих работах получены в основном по данным гравиметрических исследований, выполненных в региональном масштабе. Авторы работы [12] считают, что, кроме многочисленных коровых землетрясений, здесь фиксируются и верхнемантийные землетрясения. Максимальная глубина землетрясений в Абшеронском пороге достигает 90-100 км. Однако, по данным сейсмологической службы Азербайджана, эпицентры произошедших около 50 мелко- и промежуточно-фокусных землетрясений попадают в предполагаемую в работах [7-16] зону субдукции (см. рис. 1). Они рассредоточены на площади размером около 22 000 км2 без закономерности и делятся на две группы. Глубины первой группы гипоцентров колеблются в интервале 20-60 км, у второй группы они имеют значения 30-70 км. Отметим, что глубины очагов этих землетрясений определены по показаниям сейсмостанций дальней зоны (в Каспийском море их нет) и по вертикальному годографу с определенными погрешностями, при учете которых эти глубины сократятся примерно в 1,5-2,0 раза. Правильность этого вывода доказывается в следующих частях настоящей работы. Далее в работе [12] отмечается, что Каспийское море пересекает с севера на юг серию широтных структурных зон юго-восточной окраины древней (докембрийской) Восточно-Европейской платформы, молодой (эпигерцинской) Скифско-Туранской платформы и современного Альпийско-Гималайского орогенного пояса. В Южно-Каспийской впадине, являющейся южной половиной этого моря, мощность осадочного чехла достигает 25 км. Авторы без цитирования литературных данных (в литературе имеются многочисленные научно-исследовательские и производственные работы, посвященные к этой проблеме) утверждают, что часть этой толщи мощностью 10 км составляют плиоцен-четвертичные отложения. Ниже распространены глинистые миоценовые и олигоценовые отложения, с которыми связаны корни грязевых вулканов. По утверждению авторов работы [12], в разрезе Южно-Каспийской впадины имеется волновод (это видно по рис. 2, приведенному в статье), поднимающийся к земной поверхности в области Абшеронского порога и погружающийся под цепь Эльбруса. К области подъема кровли волновода (к поверхности) приурочены пониженные значения сейсмических скоростей в верхних горизонтах коры и интенсивное развитие грязевого вулканизма. Вероятно, что флюиды отжимаются вдоль зоны волновода наверх, это и приводит к развитию здесь интенсивного грязевого вулканизма. По мнению авторов, в пользу предположения об участии глубинных горизонтов в питании грязевых вулканов свидетельствует то, что грязевые вулканы выносят на поверхность обломки меловых пород, залегающих существенно ниже накопившихся за эпоху лавинного осадконакопления молодых отложений, традиционно считающихся источником вещества для грязевого вулканизма. Отметим несколько моментов: 1. По данным азербайджанских исследователей (в том числе и автора статьи), обломки мезозойских отложений, в единичных случаях обнаруженные в продуктах грязевых вулканов, являются аллохтонами, т.е. они попадали в их корневые области из возвышенной части бассейна в результате оползневых или селевых процессов. 2. По линии профиля, приведенной в работе, до Абшеронского порога есть несколько линий, где имеются грязевые вулканы, которые количеством и интенсивностью проявления намного превосходят таковые в области Абшеронского порога. 3. Корни грязевых вулканов, имеющихся на сухопутной и морской территориях Азербайджана, связаны с миоценовыми, более конкретно майкопскими, отложениями [17, 18]. В центральной части зоны субдукции, о которой говорится в работах [7-11, 13-16], нет ни одного эпицентра, т.е. землетрясения. По этой причине очаговые зоны землетрясений, произошедших на указанной территории, практически невозможно связывать с процессом субдукции. Кроме того, сопоставление указывает на разницу между линиями простирания предполагаемой субдукции, по данным упомянутых выше работ, что является доказательством субъективности мнений о наличии здесь зоны субдукции - гипотетическим предположением. К тому же, материалы сейсморазведки МОГТ показывают [19, 20], что по линии группы разломов, протягивающихся вдоль Северо-Абшеронской синклинали, юго-западный интервал коры надвигается (рис. 2) на северо-восточный - наоборот на 180°. Анализ динамических и кинематических параметров сейсмического волнового поля, выполненный нами, показывает, что напряженность тектонического процесса, начавшегося в мезозое (возможно палеозое), продолжалась до конца мела, несколько уменьшилась (разгрузилась) в начале кайнозоя и продолжалась в четвертичном периоде (рис. 3). Сейсмическая активность региона свидетельствует о продолжении процесса и в настоящее время. Иными словами, данные сейсморазведки МОГТ указывают на наличие здесь зоны коллизии, интерпретируемой, как нам представляется, не знакомыми с результатами сейсморазведки (2003-2016 гг.) исследователями как зона субдукции. Рис. 2. Сейсмический временной разрез I-I (см. рис. 1). Кинематические и динамические особенности отраженного волнового поля свидетельствуют о том, что территория, где расположена линия сейсмического профиля, находится в зоне тектонической напряженности: 1 - поверхности размыва стратиграфических единиц по данным вертикального сейсмического профилирования, глубокого бурения и сейсморазведки МОГТ; 2 - тектонические разломы; Т - двойное время, с; Н - глубина, км Рис. 3. Сейсмогеологический профиль II-II (см. рис. 1 и 2): 1 - поверхности размыва стратиграфических единиц по данным вертикального сейсмического профилирования, глубокого бурения и сейсморазведки МОГТ; 2 - тектонические разломы К идентичному выводу пришли авторы работы [21] по результатам геологической интерпретации более точных данных сейсмологии, накопленных в основном за последний период. Один из основных выводов работы [21] такой: в зоне сочленения Южно-Каспийской впадины (ЮКВ) и Абшероно-Прибалханского порога по сейсмологическим данным не наблюдается геолого-геофизических и сейсмологических признаков субдукции коры ЮКВ под край эпигерцинской платформы. Следует отметить, что геолого-геофизические данные указывают на продолжение геодинамических процессов, заставляющих геологический разрез деформироваться (см. рис. 2 и 3). Изучение этого процесса должно продолжаться на базе современной геофизической информации, прежде всего сейсморазведки (МОГТ, КМПВ). При поисках доказательства прямой связи мелкофокусных землетрясений с тектоническими разломами исследователь также сталкивается с проблемой, заключающейся в определении конкретного местоположения очага высвобождения тектонической энергии в реальной трехмерной геологической среде. Отметим, что собственный вес мелкофокусных землетрясений составляет около 95 % от общего количества землетрясений, произошедших в Азербайджане за период с 2003 по 2016 г. Как правило, на геологическом разрезе зон размещения эпицентров (очагов) землетрясений нет ни одного тектонического разлома или между координатами эпицентров (или гипоцентров) землетрясений и линий разломов наблюдается разница 10 километров и более. Интересен и тот факт, что во многих случаях гипоцентры землетрясений, имеющие очень близкие значения по координатным осям Х и Y (0,2-2,0 км), значительно отличаются по оси Z (3-6 км). Следует подчеркнуть, что вывод получен на основе исследования автора статьи и дополнен результатами анализа опубликованных [6, 20] работ (тектонических карт и карт распределения эпицентров землетрясений), относится в большей мере к мелкофокусным землетрясениям. Недавно проведенные исследования [20] показали, что в некоторых случаях из-за неправильного выбора модели интерпретации геофизических полей, особенно гравиметрического, формировались неточные представления о тектоническом строении отдельных территорий Азербайджана. По мнению авторов работ [1, 22-25], наличие отдельных максимумов на фоне регионального минимума силы тяжести и другие геологические факторы свидетельствуют о наличии ряда глубинных разломов, образующих широкую дизъюнктивную зону на территории Азербайджана. Однако в работе [20] с использованием данных 2D- и 3D-сейсморазведки методом общей глубинной точки (МОГТ) показано, что на месте Западно-Каспийского глубинного разлома (амплитудой до 1,5 км), указанного на ранее построенных тектонических картах с использованием данных ГСЗ-КМПВ и гравиметричеcких съемок, имеется флексура с амплитудой около 5,6 км. Расстояние между опущенным и поднятым крыльями этой флексуры по горизонтали достигает 25 км. Наклон ее смыкающего элемента составляет ≈ 14-25 град. Иными словами, это флексура является северо-восточным бортом Саатлы-Геокчайской зоны поднятий, которая в районе русла р. Гирдиманчай меняет направление простирания на северо-запад и продолжается вдоль Алазано-Алятского разлома. Флексура находится на расстоянии ≈ 5 км северо-восточнее от линии разлома, показанной на тектонических картах. На продолжении Западно-Каспийского глубинного разлома в Прикаспийско-Губинской низменности нет ранее предполагаемой флексуры. Процессы, происходящие в геологической среде площади исследования На рис. 3 представлен один из сейсмогеологических профилей, он составлен с использованием геолого-геофизической информации. Как видно из этого рисунка, по разрезу зона нарушения пластов охватывает широкую область на поверхности Земли (правая часть рис. 3) и внутри геологического разреза осадочного комплекса отложений. Тектонические разломы, расположенные ниже поверхности мезозоя (сейсмический горизонт K), имеют маленькую амплитуду, плоскости их сдвига имеют вертикальную или субвертикальную ориентацию, они не продолжаются (не переходят) на вышележащий этаж геологического разреза, что является прямым доказательством их неактивности в течение кайнозойской эры. Нам представляется, что в рассматриваемой области они образовались в конце мела и этот процесс завершился в раннем палеогене. Иными словами, в позднеальпийской стадии формирования Кавказа на рассматриваемой территории они не развивались. В то же время здесь мы наблюдаем продолжение процесса формирования поясов складчатого строения по кайнозойскому интервалу разреза по данным сейсморазведки МОГТ, при сокращении пространства в широкой полосе. Плоскости разломов выходят на поверхность Земли, что свидетельствует о молодом (современном) возрасте произошедших здесь тектонических процессов. По рис. 4 отчетливо видно, что в связи с движениями по продольным разломам и надвигам рельеф района исследований осложнен молодыми локальными поднятиями, образующими ряд параллельно расположенных хребтов. Рис. 4. Рельефная карта района исследования: 1 - контур площади изучения Разломы, наблюдаемые по кайнозойскому этажу (см. рис. 3), не пересекают мезозойский интервал разреза. То есть они расположены только на уровне кайнозойских отложений и по их плоскости смещения северо-восточная часть осадочного чехла надвигается (скользит) на юго-западную. К северо-восточной части профиля углы наклона плоскостей смещения разломов увеличиваются, и начинается область, характеризуемая надвиговыми процессами. Длина линий разломов в рамках площади исследований достигает 150 км. Схожая ситуация имеет место и в центральной части сейсмического разреза (см. рис. 3) по кайнозойскому этажу, и при этом мезозойские отложения погружаются достаточно глубоко. К концу разреза поверхность размыва мезозойских отложений приобретает вогнутую форму. Здесь формируются взбросы, по плоскостям которых мезозойская часть начинает надвигаться на кайнозойский интервал разреза. По данным геологии и сейсморазведки (по параллельным к линии II-II сейсмическим профилям), таким тектоническим строением характеризуется территория, в юго-восточной части которой находится площадь исследования, длиной более 300 и шириной около 30 км. Следует обратить внимание и на факт наличия здесь разломов с плоскостями скольжения вертикального, субвертикального и горизонтального направлений. Примечательно, что иногда разлом характеризуется всеми тремя элементами одновременно. Вышеприведенные описания особенностей геологического строения изучаемого региона позволяют сделать вывод, что здесь очаги землетрясений формируются внутри интервала осадочного чехла, толщина которого достигает приблизительно 15 км. Иными словами, они формируются в результате надвигания одной массы на другую по плоскостям (см. рис. 2 и 3), имеющим наклонное или субвертикальное направление, охватывают огромные территории. Иногда перемещение масс происходит вдоль контактов [26] более молодых и компетентных пород (например, между поверхностью размыва мезозоя и подошвы кайнозоя). По этой причине прямые связи между координатами очагов землетрясений с линиями разломов не наблюдаются. Этот вывод подтверждается и данными сейсмологических наблюдений, по которым эпицентры произошедших здесь более 68 % землетрясений находятся на глубинах до 22 км, и при этом эта зона имеет ширину более 30 км по поверхности Земли. Несовпадение некоторых глубин гипоцентров при близких значениях координат их эпицентров объясняется, как видно из рис. 3, «многоэтажностью» блоков, разделенных разломами. Следует отметить, что использованная при определении параметров землетрясений скоростная модель среды отличается от вычисленной нами по данным ВСП, по которым построены глубинные сейсмогеологические разрезы. Сопоставление этих кривых представлено на рис. 5. Расчеты показывают, что при учете этой разницы более 90 % очагов землетрясений будут перемещаться на меньшую, чем 15 км, глубину, что соответствует толщине осадочного чехла. Аналогичные выводы получены по результатам работы [26], где исследованы особенности сейсмичности других нефтегазовых областей Азербайджана. Эти выводы и результаты работы [27] подтверждают целесообразность использования скоростной модели, приведенной на рис. 5. Каким образом формируются в рассматриваемом районе очаги землетрясений? Ответ на этот вопрос предложен в работе [28], где в соответствии с результатами исследования Л.М. Расцветаева [29] по изучению структурных парагенезов разрывных структур в сочетании с данными геофизических исследований основные разломы Большого Кавказа интерпретируются как субвертикальные, уходящие на глубину 60-80 км. Один из важных выводов этой работы таков: для Большого Кавказа складчатость возникает при сокращении пространства, но само сокращение может возникать в результате существенного погружения и приобретения породами нижних горизонтов континентальной коры свойств мантийных пород. В работе [28] приведен концептуальный профиль через Большой Кавказ, показывающий пододвигание Закавказской плиты под Большой Кавказ. На этом профиле [28] основная пологая поверхность надвигания показана на глубине 5-10 км. Результаты наших исследований на базе современных сейсмических материалов (см. рис. 4) подтверждают концептуальную геологическую модель региона, приведенную на этом профиле. Однако в районе исследований нет разломов, уходящих на глубину 60-80 км, как предполагается в работе [28]. По данным рис. 3 видим, что строение верхней части геологического разреза допускает выполнение необходимых условий, при которых перемещение ее блоков становится вполне возможным [30-32]. Следует отметить, что причины некоторых горизонтальных смещений поверхности Земли, обнаруженных GPS-измерениями [33], объясняют сейсмический разрез, приведенный на рис. 3. Рис. 5. Вертикальные годографы: 1 - использованный при определении глубины очага (гипоцентров) землетрясений; 2 - вычисленный по данным ВСП Анализ динамических и кинематических параметров волнового поля по материалам сейсморазведки показывает, что сгущение эпицентров землетрясений и максимальная их интенсивность соответствуют в основном участкам сопряжения новейших структур, т.е. зонам контрастных движений и контрастного рельефа. Эпицентры землетрясений приурочены к границе областей поднятий и относительных опусканий. Они расположены вдоль оси горного сооружения Большого Кавказа. В то же время эпицентры землетрясений представленной на рис. 1 карты распределены в мозаичном порядке. Нам представляется, что это связано: а) с неточностями расчетов в определении координат (Х и Y) эпицентров (по опубликованным материалам расчетные погрешности колеблются в пределах ±10 км); в) охватом тектонических событий обширного пространства. Наглядным доказательством последнего вывода служит один из многочисленных сейсмогеологических профилей, приведенный на рис. 3. Выводы 1. В районе исследования более чем 90 % землетрясений происходили на глубине менее 15 км, что соответствует толщине осадочного комплекса отложений. 2. На рассматриваемой территории землетрясения формируются в результате надвигания одной массы на другую по плоскостям, имеющим наклонное или субвертикальное направления, охватывающим территорию размером 300×30 км. 3. Сгущение гипоцентров землетрясений и максимальная их интенсивность в районе исследования соответствуют в основном участкам сопряжения новейших структур, образованных в результате пододвигания Закавказской плиты под Большой Кавказ. 4. Данные сейсморазведки МОГТ указывают на наличие вдоль Северо-Абшеронской синклинали зоны коллизии, интерпретируемой некоторыми исследователями как зона субдукции. 5. Анализ накопленного в период с 1985 по 2015 г. геологического и сейсморазведочного материала указывает на необходимость пересмотра тектонической карты нефтегазоносных районов и ее связи с картой сейсмичности территории республики.

Об авторах

Намаз Пути оглы Юсубов

Автор, ответственный за переписку.
Email: nyusubov@gmail.com
AZ1000, Азербайджан, г. Баку, ул. Ф. Амирова, 9

доктор геолого-минералогических наук, руководитель отдела геофизики больших глубин

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 312

PDF (Russian) - 84

PDF (English) - 51

Ссылки

• Ссылки не определены.