CC BY
20
УДК 550.34+551.24(265.54)
О СВЯЗИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ С ГЛУБИННЫМ СТРОЕНИЕМ ЯПОНОМОРСКОГО ЗВЕНА ЗАПАДНО-ТИХООКЕАНСКОЙ ЗОНЫ ПЕРЕХОДА КОНТИНЕНТ - ОКЕАН
Н.С. Ли
Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, ул. Балтийская, 43, г. Владивосток, 690041 e-mail: [email protected]
Характер размещения землетрясений в Япономорском звене Западно-Тихоокеанской зоны перехода континент - океан в значительной мере определяется глубинным строением данной территории. Б общем, мелкофокусные и промежуточные землетрясения контролируются глубоководными трогами и системами разломов, ограничивающими Японскую островную дугу. В Япономорской котловине выделяется Северная глубоко фокусная сейсмоактивная область, в которой наблюдаются: повышенная интенсивность гравитационного поля, минимальная мощность земной коры и поднятие поверхности М. Также фиксируется мелкофокусная сейсмоактивная зона, связанная с тыловым разломным ограничением Японской островной дуги, выраженная линейными градиентами гравитационного поля, мощности земной коры, рельефа поверхности М и теплового потока.
Ключевые слова: землетрясения, глубинное строение, линеаменты, сейсмоактивные зоны, Япономорская котловина, Японская островная дуга.
Япономорское звено (ЯЗ) является одним из наиболее изученных регионов Западно-Тихоокеанской зоны перехода континент - океан (рис. 1). Сочленение ЯЗ с континентальной Евроазиатской плитой выражено глубинными разломами и палеовулканическими зонами [4, 5, 7]. Основу глубинной тектоники ЯЗ составляют Япономорская впадина, относящаяся к разряду литосферных вихрей [8], и мощные тектонические швы (близширот-ные «азиатские» и северо-восточные перипацифические «тихоокеанские»), разделяющие платформы и покровно-складчатые области. Они имеют мантийное заложение и магмоконтролирующий характер, обладают высокой подвижностью и зачастую сейсмоактивны [4, 6, 7].
В регионе Японского моря наблюдаются многочисленные землетрясения, концентрирующиеся на разных глубинах от 0 до 800 км. Учитывая общеизвестные данные о внутреннем строении Земли, можно достаточно условно наметить некоторые закономерности. Землетрясения располагаются (км): 1. Мелкофокусные (0-70) в коре (причём, интервал 0-35, вероятно, фиксирует «гранитный» слой, а 35-70 - «базальтовый» и границу М).
2. Промежуточные (80-150) - преимущественно в верхней мантии. 3. Глубокофокусные (150-800) охватывают в основном слой В (400) и верхнюю часть слоя С (800-1000). Промежуточные и особенно мелкофокусные землетрясения чётко контролируют сейсмофокальные зоны, обрамляющие окраинные моря, и менее чётко - границы литосферных плит, то есть связаны с процессами суб-дукции. Примечательно, что в пределах ЯЗ сходятся четыре литосферные плиты [13, 14] - Амурская, Охотоморская, Тихоокеанская и Филиппинская. Они граничат по системам глубинных разломов и глубоководным трогам, которые фиксируются сейсмоактивными зонами. Как отмечают М.А.Губанова и А.М.Петрищевский [3], обыч-
но протяженные пояса сейсмичности увязываются с глубинными разломами на границах литосферных плит или с разломами более высокого ранга. Значительный интерес также представляют данные о связях землетрясений с глубинным строением того или иного сейсмоактивного региона. Например, для Приамурья и соседней Маньчжурии [3] установлены связи сейсмических процессов с реологическими характеристиками тектонических сред.
Как известно, крупные разломы земной коры глубинного типа на дневной поверхности проявляют себя в геофизических полях линейными или дуговыми (линейнокольцевыми) аномалиями. Активные разрывные нарушения также трассируются линейно ориентированными зонами сосредоточения гипоцентров и эпицентров землетрясений, которые выделяются как сейсмолинеа-менты. Поэтому в качестве одного из основных методов исследований нами осуществлялся анализ закономерностей развития разломной тектоники ЯЗ.
Термин «линеамент» был предложен американским геологом У Хоббсом в 1911 г. в качестве обозначения линейно вытянутых элементов рельефа и геологической структуры. В настоящее время линеаменты обычно рассматриваются как крупнейшие линейные или дугообразные элементы рельефа, связанные с глубинными разломами и зонами повышенной трещиноватости в отложениях осадочного чехла, фиксирующих разломы фундамента [1].
Помимо геоморфологических и геологических признаков, крупные разломы земной коры на дневной поверхности проявляют себя в геофизических полях линейными, дуговыми и кольцевыми аномалиями, зонами градиентов и др. В частности, методы линеаментного анализа используются при геологической интерпретации геофизических данных, например, карт аномального грави-
ЯПОНСКОЕ ^МОРЕ 5^
ЖЕЛТОЕ
МОРЕ
^^5 1£Нб 0?0 8
100 0 100200 300 км км
Рис. 1. Схема тектонического районирования Япономорского звена Западно-Тихоокеанской зоны перехода континент - океан (по: [4] с изменениями):
1 - докембрийские образования: I - архейско-протерозойские - массив Бурея - Цзямусы в том числе: ІА - Ханкай-ский блок, П - архейско-раннепротерозойская Сино-Корейская параплатформа, Ш - среднепротерозойская с блоками архея параплатформа Янцзы, IV - протерозойский массив Хида, V - архейский (?) массив Южный Китаками -Абукума, 2 - области полит тик личе ской складчатости с фрагментами салаирских, каледонских, герцинских, индоси-нийских и яньшаньских структур- 3 - области янынаньской складчатости, переработанные гималайскими движениями; 4-5 - образования Япономорской впадины: 4 - кора материкового и субматерикового типа; 5 - миоцен-плио-ценовая кора субокеанического типа; 6 - тектонические швы, установленные и предполагаемые: 1 - Арсеньевский,
2 - Северо-Яньцзинский (Чонли - Чэндэ), 3 - Западно-Приморский, 4 - Таньлу - Циндао, 5 - Циркум - Хида; 7 - то же с надвиговой составляющей; 8 - региональные разломы, установленные и предполагаемые; 9 - то же с надвиго-вой составляющей; 10 - чешуйчато-надвиговые структуры; 11 - сейсмоактивные разломы
тационного и магнитного полей, на которых могут выделяться те или иные структурные линии. Последние могут фиксировать границы вскрытых эрозией и глубинных магматических тел, а также отражать дизъюнктивные нарушения различного ранга. Таким образом, современный линеаментный анализ включает не только морфоструктурные построения, но и работу с картами геофизических и иных полей, использующихся при тектонических исследованиях.
Следовательно, можно прийти к выводу о необходимости выделения геодинамиче ских активных зон, которые представляют собой неотектонические структуры -протяжённые в плане участки земной коры с концентрацией тектонического напряжения. Они отличаются пониженной прочностью, повышенной трещиноватостью, проницаемостью и характеризуются проявлением разрывной тектоники и сейсмичности.
Сейсмоактивные тектонические зоны ЯЗ выделены в процессе совместного анализа данных о размещении эпицентров землетрясений [19] и карт геоморфологических, геофизических полей, а также карт геологического содержания и тектонических схем [4,6,10-12]. Основная масса мелкофокусных (0-70 км) и промежуточных (70-
150 км) землетрясений Запад но- Тихо океанской зоны приурочена к глубоководным трогам, ограничивающим с востока окраинные моря, в частности Японское, а также контролируются тыловыми зонами островных дуг. Можно полагать, что данные особенности объясняются раскрытием краевых морей в кайнозое в результате бокового взаимодействия Евроазиатской и Тихоокеанской литосферных плит [8, 16] и активного развития базальтового вулканизма [17]. Поэтому в дальнейшем необходимо обратить внимание на связи землетрясений с кайнозойскими, в том числе голоценовыми вулканическими процессами.
Глубокофокусные землетрясения (150-800) концентрируются преимущественно в северной части Японского моря и в чётко выраженной узкой зоне ССЗ простирания, которая прослеживается от восточной границы Филиппинского моря, представленной подводным хребтом Нампо, до Южного Приморья [10-12]. Там она, по-види-мому, связана с южным окончанием субмеридиональ-ного 3 ап ад но- Приморского тектонического шва [4] (рис. 1). Можно предположить, что эта зона представляет собой скрытый разлом фундамента [1 ] древнего заложения, активизированный в кайнозое.
+ - 0-35 х- 35 - 70 •- 70-150 о-150-800
Корейский п-ов
Приморье
о. Хонсю
о. Хоккайдо
+ - 0-35 х- 35-70 •- 70-150 о-150 - 800
* *
+ Корейский п-ов
*
к
о. Хонсю
Рис 2. Схематическая карта гравитационных аномалий в редукции Буге (изолинии - в мГал) Японского моря [15] с эпицентрами землетрясений [19] и линейными зонами градиентов
Большой интерес вызывает характер размещения эпицентров землетрясений в пределах Японского моря [19], в значительной мере обусловленный особенностями его глубинного строения. Попытаемся наметить в этом плане некоторые закономерности, проведя совместный анализ следующих графических материалов: 1) схематической карты гравитационных аномалий в редукции Буге (изолинии - в мГал) Японского моря [15] с эпицентрами землетрясений [19] и линеаментами, выраженными зонами градиентов аномалий Буге (рис. 2); 2) карты рельефа поверхности Мохоровичича ЯЗ (изолинии - в км) [9] с эпицентрами землетрясений [19] и линеаментами, выраженными резкими смещениями подошвы земной коры (рис. 3); 3) контурной карты теплового потока Японского моря (рис. 4) [17] с эпицентрами землетрясений [19].
На рис. 2 видно, что наибольшая концентрация эпицентров мелкофокусных землетрясений наблюдается в системе зон линейных градиентов гравитационного поля, отражающих разломную тыловую границу Японской островной дуги. Зона широтных градиентов гравитационного поля, фиксирующих Центрально-Япономорский региональный разлом [4], разделяет Японское море на две области - Северную, с повышенной интенсивностью гравитационного поля (200-260 мГал), и Южную, где интенсивность гравитационных аномалий падает до
Рис 3. Карта рельефа поверхности Мохоровичича Япономорской зоны (изолинии - в км) [9] с эпицентрами землетрясений [19] и линеаментами
20-100 мГал. При этом в первой сосредоточено большое количество эпицентров глубокофокусных землетрясений (150-800), а во второй они размещены лишь в пределах фрагмента уже упоминавшегося выше сейсмоли-неамента ССЗ простирания. Выделенные на рис. 2 сейсмоактивные зоны можно наметить и на рис. 3, которые подчёркиваются поднятием поверхности М (глубина 14-18 км) в Северной области и серией линейных градиентов (18-25 км) в тыловой зоне Японской островной дуги. Как видим, в Японском море практически отсутствуют мелкофокусные землетрясения, которые сосредоточены в тыловой зоне Японской островной дуги и, вероятно, обусловлены субдукцией субматериковой и субокеани-ческой коры (рис. 1) в восточном направлении (под островную дугу). Таким образом, верхние слои коры Японского моря сейсмически неактивны.
Для Япономорской котловины в целом отмечается повышенный тепловой поток (рис. 4), по-видимому, связанный с внедрением мантийного диапира при раскрытии Японского окраинного моря [2] и поднятием поверхности М (рис. 3). Наибольшей интенсивности (до 100-140 мВт/м-) он достигает на Японской сейсмоактивной вулканической дуге, которая имеет чешуйчато-надвиго-вое строение [18] и отличается высокой проницаемостью. Кроме того, тыловая сейсмоактивная часть Японс-
Рис 4. Контурная карта теплового потока Японского моря [17] с эпицентрами землетрясений [19] и линеаментами. Контуры проведены через 20 мВт/м2
кой островной дуги подчёркивается довольно ярко выраженной зоной градиентов теплового потока.
Таким образом, характер размещения землетрясений в ЯЗ в значительной мере определяется глубинным строением данной территории. Ранее нами установлено, что мелкофокусные и промежуточные землетрясения контролируются глубоководными трогами и системами разломов, ограничивающими Японскую островную дугу. Учитывая особенности глубинного строения самой Япономорской котловины, отражённые на рис. 2-4, следует, прежде всего, выделить Северную глубокофокусную сейсмоактивную область, в которой наблюдаются: 1) повышенная интенсивность гравитационного поля, 2) минимальная мощность земной коры и поднятие поверхности М. Кроме того, чётко фиксируется мелко фокусная сейсмоактивная зона, связанная с тыловым разломным ограничением Японской островной дуги, выраженная линейными градиентами гравитационного поля, рельефа поверхности М и теплового потока. Верхние слои суб-
материковой и субокеанической коры Японского моря
сейсмически неактивны.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Анализ космических снимков при тектономагмати-ческих и металлогенических исследованиях. М.: Наука, 1979.164 с.
2. Берсенев И.И. Осевое вращение Земли как одна из причин геотектогенеза // Строение и развитие земной коры. М.:Наука, 1964. С. 194-200.
3. Губанова М.А., Петршцевский А.М. Связь сейсмичности с глубинным геологическим строением Приамурья и Маньчжурии // Региональные проблемы. 2011. Т. 14, №2. С. 51-56.
4. Изосов JI.A., Коновалов Ю.И., Емельянова Т.А. Проблемы геологии и алмазоносности зоны перехода континент - океан. Япономорский и Желтоморский регионы. Владивосток: Дальнаука, 2000. 325 с.
5. Изосов JI. А., Кулинич Р. Г., Мельниченко Ю. И., Емельянова Т. А. Разломная сеть Южно-Приморского сек-
тора зоны сочленения континент - океан // Проблемы морфотектоники Западно-Тихоокеанской переходной зоны. Владивосток: Дальнаука, 2001. С. 103-113.
6. Изосов Л.А., БессоноваЕ. А., Крамчанин К.К)., Анохин В.В., Ли Н.С., ОгороднийА.А. Разломная система, кайнозойский вулканизм и сейсмоактивные зоны Южного Приморья (Япономорское звено За-падно-Тихоокеанской зоны перехода континент -океан) // Вулканизм и геодинамика: мат-лы V Все-росс. симпоз. по вулканологии и палеовулканологии. Екатеринбург: Инст. геолог, и геохим. УРО РАН, 2011. С. 265-269.
7. Изосов Л.А., Чупрынин В.И., Крамчанин К. К)., Анохин В.В., Огородний А.А., Ли Н.С. Вулканогенные пояса Япономорского региона: индикаторы палеозон континент - океан II Вулканизм и геодинамика: мат-лы V Всеросс. симпоз по вулканологии и палеовулканологии. Екатеринбург: Инст. геол. и геохим. УРО РАН, 2011. С. 262-265.
8. Изосов Л.А., Чупрынин В.И. О механизме формирования структур центрального типа Западно-Тихо о-кеанской зоны перехода континент - океан II Геотектоника. 2012. Т. 46, № 3. С. 70-92.
9. Ковылин В.М. Строение земной коры в области Японского моря. М.: Наука, 1979. 207 с.
10. Крамчанин К.Ю., Ли Н.С., Огородний А. А. Сейсмоактивные тектонические зоны Япономорского звена Западно-Тихоокеанской зоны перехода континент -океан II Океанологические исследования: тез. докл. VI конф. молодых ученых, 2013 г. Владивосток: Даль-наука, 2013. С. 49.
11. Ли Н.С., Изосов Л.А., Мельниченко Ю.И., Огородний А.А. Разломная тектоника и сейсмоактивные зоны Япономорского звена Западно-Тихоокеанской зоны перехода континент - океан // Проблемы геологии и освоения недр: тр. XVI междунар. симпоз. им. акад. М.А. Усова студентов и молодых ученых,
посвященного 110-летию со дня основания горногеологического образования в Сибири. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. Т. 1. С. 69-71.
12. Ли Н.С., Огородний А.А. Связь разломной тектоники и кайнозойского магматизма с сейсмоактивными зонами Япономорского региона II Современные проблемы регионального развития: мат-лы IV меж-дународ. науч. конф. Биробиджан, 2012. С. 69 -70.
13. Лобковский Л. И., Никишин А. М., Хайн В. Е. Современные проблемы геотектоники и геодинамики. М.: Научный мир, 2004. 612 с.
14. Родников А.Г., Забаринская Л.П., Пийп В.Б., Рашидов В.А., Сергеева Н.А. Глубинное строение континентальных окраин региона Японского моря // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2010. № 1. Вып. 15. С. 33^44.
15. Строев П. А. Аномальное гравитационное поле Японского моря II Глубинная структура дальневосточных морей и островных дуг. Вып.ЗЗ. Новоалександровск, 1972. С. 250-260.
16. Чупрынин В.И., Изосов Л.А. Формирование и движение структур центрального типа при взаимодействии литосферных плит // Современное состояние наук о Земле: мат-лы Международн. научн. конфер., посвященной памяти В.Е. Хайна. М.: Изд-во геологического факультета МГУ, 2011. С. 2043-2045.
17. Geology and Geophysics of the Japan Sea / Ed. by N. Isezaky, I.I. Bersenev, K. Tamaki. Tokyo, 1996. 487 p.
18. Izosov L.A. Bessonova E.A. Japan Islands lineaments: geological interpretations // Regularities of the structure and evolution of geospheres. Vladivostok: Dalnauka, 2005. C. 119-123.
19. USGS National Earthquake Information Center’s PDE catalog (http://earthquake.usgs.gov/ earthquakes/ index, php).
A distribution of earthquakes in the Japan Sea section of the West-Pacific continent-ocean transitional zone is to a great extent determined by the character of this territory deep structure. Generally, shallow-focus and intermediate-focus earthquakes are controlled by deep-water troughs and systems of faults, limiting the Japanese Island Arch. In the Japan Sea depression there locates the Northern deep-focal seism active area, characterized by linear gradients of gravitational field, Earth crust, the surface relief M and heat flow.
Keywords: earthquakes, deep structure, lineaments, seism active zone, Japan Sea depression, Japanese Island Arch.
