CC BY
26
УДК 551.24 + 550.34 Р.М.Лобацкая, Т.Г.Краснораменская
ОБЪЕМНАЯ НЕОТЕКТОНИЧЕСКАЯ РАЗЛОМНО-БЛОКОВАЯ МОДЕЛЬ АЛТАЕ-САЯНСКОЙ СКЛАДЧАТОЙ ОБЛАСТИ КАК ОСНОВА ДЛЯ АНАЛИЗА И ПРОГНОЗА СЕЙСМИЧНОСТИ
Рассматриваются предложенные авторами приемы и методы ГИС-технологий для построения объемной разломно-блоковой модели Алтае-Саянской складчатой области (АССО), заключающиеся в совмещении трехмерной цифровой модели рельефа Global Mapper 9 с ArcMap 9.1. В результате построений на глубину выделено три слоя, резко отличающихся друг от друга уровнем деструкции и реологическими свойствами, соответствующих и упругому (тело Кельвина), и упруго-вязкому (тело Максвелла) и вязкому (тело Ньютона) разрушению. Сравнительный анализ полученной модели со структурно-тектоническими особенностями локализации очаговых зон и АССО позволил установить четкую корреляцию разломно-блоковых структур как в плане, так и на глубину с закономерностями сейсмичности, что открывает путь к прогнозу развития в Алтае-Саянской складчатой области сейсмического процесса, начавшего резко активизироваться в последнее десятилетие.
R.M.Lobatskaya, T.G.Krasnoramenskaya Volumetric neotectonics model of fault-blocks of Altai-Sayan folded area as a basis for
the analysis and the forecast of seismicity
In the article are considered one method of GIS - technologies that offered by authors for construction volumetric fault-blocks model of the Altai - Sayan folded area ^SFA). The method is consisted in overlapping three-dimensional digital model of relief Global Mapper 9 with ArcMap 9.1. As a result of constructions on depth it is allocated three layers sharply distinguished from each other by a level of destruction and reology properties, appropriate elastic (body of Kelvin), elastic - viscous (body of Maxwell) and viscous (a body of Newton). The comparative analysis of the received model with structural - tectonic features of localization of ASFA seismic zones has allowed to establish precise correlation of fault-blocks structures both in the plan and for depth with the character of seismicity, that opens a way to the forecast of the seismic process development in Altai - Sayan folded area thet has become more active in last decade.
Проблема изучения сейсмичности АССО
Наиболее населенная территория Красноярского края сосредоточена в центральной части Алтае-Саянской складчатой области (АССО). Усиление в последнее десятилетие сейсмической активности очаговых зон, несущих опасность для южной и центральной части Красноярского края, вызвало необходимость создания системы сейсмического мониторинга на территории
края. До 2002 года здесь работали только две сейсмические станции - ГС РАН (г. Обнинск), ГС СО РАН (г. Новосибирск), регистрирующие, в основном, глобальные события. В то же время центр и юг Красноярского края с прилегающими к нему территориями характеризуются, хотя в целом и невысоким, но вполне ощутимым уровнем сейсмичности. В 2000 году вышел закон Красноярского края №11-828 от 26.06.2000 о краевой целевой программе "Сейсмобе-зопасность Красноярского края на
2001-2005 годы", который в настоящее время не пролонгирован, несмотря на очевидную необходимость.
В 2000-2002 гг. была развернута информативная Красноярская региональная сейсмологическая сеть для регистрации низкоэнергетических классов землетрясений, контроля «сейсмической погоды» и обоснования параметров ВОЗ для решения задачи долгосрочного прогноза землетрясений в регионе.
Красноярская региональная сеть сейсмических станций регистрирует слабые сейсмические события, ранее недоступные для исследования, что позволило в 2000-2008 гг. получить важную информацию об энергетическом потенциале, временных и пространственных параметрах сейсмических событий в центральных и южных районах Красноярского края.
Создание сейсмологической сети на территории края и начало сейсмомо-ниторинга повлекли за собой необходимость в обеспечении наблюдений добротной тектонической основой, которая потребовала, в свою очередь, проведения детальных неотектонических и сейсмогеологических исследований, тем более что в этом направлении на территории Красноярского края до 2000 года не проводилось целенаправленных научно-исследовательских работ. На настоящий момент отсутствует цельная картографическая неотектоническая основа, которая могла бы явиться базой для изучения сейсмически активных очаговых зон, установления закономерностей сейсмического режима территории, прогноза его развития на среднесрочную и долгосрочную перспективу, выявления структур - концентраторов напряжений для формирования новых возможных очагов землетрясений.
Таким образом, произошедшие за последние годы Алтайское, Караган-ское, Шапшальское и ряд других заметных сейсмических событий, оказались необеспеченными неотектонической базой данных, которая была бы достаточ-
ной даже для долговременного прогноза, не говоря уже о средне-, а тем более о краткосрочном прогнозе. Возникшая проблема требует незамедлительного решения современными, эффективными методами, которые позволили бы сконструировать базы данных по неотектоническим структурам и сейсмическим событиям таким образом, чтобы информация была пригодна для определения потенциально активных разломных структур, прогноза и локализации очаговых зон.
Как показывает опыт современных геолого-геофизических исследований при создании баз данных и их обработке, в качестве наиболее современного и эффективного инструментария целесообразно использовать ГИС-технологии, адаптируя и совершенствуя их для конкретных целей, в частности, для корреляции неотектонических и сейсмических параметров региона.
Существующий к настоящему времени теоретический материал о закономерностях формирования разломных структур литосферы позволил авторам создать трехмерную неотектоническую модель разломно-блокового строения региона, открывающую возможность на новой методологической основе подойти к решению выше означенной проблемы.
Постановка задач и методика расчетов
Построение выполнялось в три этапа в соответствие с решаемыми задачами. На первом этапе исследований задача состояла в картировании сети разрывных нарушений, составлении мелкомасштабной карты разломно-блоковых неотектонических структур на цифровой топооснове, а затем, в создании карты неотектоники с использованием разломно-блоковой структуры. На втором этапе исследования были направлены на расчет мощности блоковых структур, который осуществлялся, ис-
ходя из ранее установленных эмпирических зависимостей между длиной разломов и глубиной их проникновения в земную кору [2, 3]. На третьем этапе была реализована главная задача по созданию собственно объемной неотектонической разломно-блоковой модели АССО.
При картировании поверхностного рисунка неотектонических разломов и создании неотектонической карты АС-СО был использован метод определения скоростей неотектонических движений по анализу степени контрастности эрозионного расчленения [1], основные принципы которого сводятся к следующему:
- рельеф, как производная неотектонических движений, является зеркальным отражением неотектонических структур, а границы контрастных элементов рельефа регионального и локального уровней структурной организации литосферы - отражением разломных структур соответствующего ранга;
- чем выше степень контрастности рельефа, тем выше скорости неотектонических движений и моложе рельеф.
Исходя из сформулированных выше методологических принципов создание неотектонической карты сводилось к относительно простому набору методических приемов. Схематически их последовательность выстраивается в следующий ряд [1]:
Морфотектонический анализ рельефа - Детальное картирование сети разломных структур - Выделение и ранжирование неотектонических блоков
- Характеристика неотектонического рельефа и его контрастности внутри блоков - Расчет скоростей неотектонических движений в блоках.
Морфотектонический анализ рельефа базируется на известном постулате: границы контрастных элементов рельефа - отражение молодых или обновленных разломов, вовлеченных в неотекто-
нический процесс. Детальное картирование сети разломных структур, выделение и ранжирование неотектонических блоков целиком основано на результатах предыдущей стадии, а построения опираются на принцип: наиболее крупные блоки всегда ограничены разломами наиболее низкого ранга1. Ранжирование разломов, как и ранжирование ограниченных ими блоков, всегда проводится для конкретной территории безотносительно к «общелито-сферной» ранговой принадлежности. Характеристика неотектонического рельефа и его контрастности внутри блоков исходит из анализа положения поверхностей выравнивания, характеристики речных террас, или глубины эрозионного вреза речных долин различных порядков, из закономерностей положения водораздельных поверхностей и т. д. Конкретно для исследуемой территории характеристика блоков проводилась по глубине эрозионного расчленения и положению сохранившихся фрагментов мел-палеогеновой поверхности выравнивания.
Полученные в результате этих по-стадийных построений количественные характеристики дали основание для расчета скоростей неотектонических движений за эоплейстоцен - голоцен и выделения конкретных неотектонических единиц. В соответствии с новой Международной геохронологической шкалой кайнозоя при расчетах скоростей возраст подошвы эоплейстоцена принят равным 1,8 млн. лет. В результате была создана разломно-блоковая неотектоническая карта масштаба 1:500000.
При решении второй задачи был осуществлен анализ глубинного строения территории и проведен расчет мощности откартированных неотектонических блоков. Для построения 2-компоненты (мощности блоков) при создании трехмерной неотектонической
1 Чем крупнее разлом, тем ниже его ранг (самый низкий ранг - первый)
модели авторами была взята зависимость глубины проникновения разлома от его протяженности. Для определения глубины проникновения разломов в работе использовались расчеты С. И. Шермана, Р.М. Лобацкой, В.А. Санько-ва [2, 3].
Первые расчеты корреляционной зависимости глубины проникновения разломов (Н) в земную кору от их длины (Ь) были выполнены С.И. Шерма-ном, Р.М. Лобацкой [3]. Ими было установлено, что для разломов с длиной не более 20-25 км эти соотношения могут быть описаны как Н=1,04Ь - 0,7 км. В.А. Саньков [2] для оценки соотношения использовал данные ГСЗ и сделал справедливые выводы о том, что нару-шенность земной коры уменьшается вниз по разрезу, связь между нарушен-ностью земной коры (Р) и глубиной проникновения разломов (Н) подчиняется логнормальному закону и может быть описана степенной функцией Н=кЬа В результате упомянутых исследований было установлено, что отношение Н/Ь изменяется от 1/2 до 1/16 в зависимости от длины разлома, которая варьирует в расчетах от 6 до 1000 км. Кроме того, им установлено, что между глубиной проникновения и расстоянием между разломами одного ранга (соотношение между шириной блоков и глубиной их нижней кромки) существует прямая связь, описываемая в целом уравнением вида Н=к1 Ма1, а соотношение вертикальных (Н) и горизонтальных (М) размеров блоков земной коры различно в областях с разным типом геотектонического развития и возраста.
Как известно, один тектонический блок ограничен несколькими разломами. Следует отметить, что при расчете глубин проникновения разломов, ограничивающих конкретный блок, перед авторами встала проблема выбора вычисленной мощности. Что правильнее предпочесть - максимальные или минимальные расчетные значения? Как будет
меняться конфигурация слоя нижней подошвы неотектонических блоков в зависимости от того, выполнены ли построения с учетом только минимальных значений глубин проникновения разломов, либо только максимальных? И в зависимости от этого, насколько будет верен (или искажен) физический смысл реальных закономерностей структуро-образования в ГИС-модели?
На промежуточных этапах работы были выполнены различные построения. Модель, созданная с учетом максимальных мощностей неотектонических блоков, отличалась слабой контрастностью, заведомой «загрубленно-стью» клавишной поверхности подошвы блоков и в значительной степени искажала истинную картину глубинного строения. При использовании минимальных значений мощностей блоков, модель теряла физический смысл, не отражая явления изостазии. Эти неудачи привели к решению использовать в построении 2-компоненты значения математического ожидания как оптимально вероятного значения мощности блока, учитывающего «вклад» глубины каждого разлома, ограничивающего конкретный блок. Математическое ожидание рассчитано по формуле Н = Н1Ь1/Р, где Н1 - глубина пограничного разлома, Ь1 - длина соответствующей стороны блока (сегмента разлома, ограничивающего блок), Р - периметр блока.
Рассчитанные значения мощностей блоков варьируют от 20 км для микроблоков в зонах с высоким уровнем площадной деструкции литосферы, до 50 км для макроблоков, ограниченных крупными региональными или генеральными разломами. Рассчитанные нами глубины блоков разного порядка согласуются с известными геолого-геофизическими данными определения мощности земной коры и не опускаются ниже границы Мохо.
Применение ГИС-технологий в создании неотектонической разлом-но-блоковой модели
Обе описанные выше задачи - расчеты количественных показателей и собственно построение разломно-блоковой модели АССО осуществлялись на базе ГИС-технологий, с использованием приемов, впервые предложенных авторами для оптимизации построений и повышения степени их достоверности. Прежде всего, в данном проекте было реализовано совмещение программ ArcMap и Global Mapper.
Так, в качестве основы для дешифрирования сети разрывных нарушений была выбрана трехмерная цифровая модель рельефа, полученная с помощью авиационного комплекса лазерного и радарного сканирования земной поверхности. В настоящее время многие исследователи отмечают удобство и превосходство данной информации по сравнению с традиционной аэро- и кос-мофотосъемкой. Применение средств фильтрации освобождает изображение поверхности от растительного покрова и следов техногенных изменений территорий, что являлось основной помехой для выделения зон разрывных нарушений, сейсмогенных структур, оценки их параметров. Высокая точность отображения рельефа - около 20 см по вертикали - дает возможность построения профилей сечения и определения количественных неотектонических показателей (величины эрозионного вреза, амплитуды смещения по разломам и др.).
Трехмерная цифровая модель рельефа Global Mapper имеет инструментарий, удобный для картирования разрывных нарушений, быстрого и точного построения геоморфологических профилей, что позволяет четко определить местоположение предполагаемой тектонической зоны, а благодаря анализу конфигурации отдельных элементов рельефа и характеризующего его поля
абсолютных отметок не принимать во внимание эрозионные формы.
При дальнейшей обработке использование цифровой топоосновы позволило перейти от линеаментного слоя сети разломов к созданию полигонального слоя блоков. В ходе построений были выполнены следующие операции:
1. Сохранение слоя, содержащего информацию об откартированной сети разломов в программе Global Mapper 9 с географической привязкой, в формате геотиф (GeoTIFF).
2. В программе ArcMap 9.1 посредством инструмента Spatial Analyst полученное растровое изображение преобразовано в векторное. В результате этой операции автоматически создан полигональный слой неотектонических блоков, ограниченных разломами и получен шейп-файл, содержащий 617 объектов - блоков.
3. После выделения разноранговых блоков стало возможным приступить к расчету геометрических характеристик блоков и величины эрозионного вреза в блоке. Расчет геометрических характеристик блоков - площадь, периметр -производился автоматически с помощью встроенных инструментов дополнительной панели arctoolbox. Расчет величины эрозионного вреза (разница между максимальной и минимальной абсолютной отметкой внутри блока) был выполнен в последовательности:
а) в программе Global Mapper цифровая модель рельефа преобразована в сетку XYZ с шагом 50 м;
б) полученный файл экспортирован в программу ArcMap и преобразован в точечный шейп-файл;
в) посредством специального скрипта в каждом блоке фиксировалась максимальная и минимальная абсолютная отметка и вычислялась величина эрозионного вреза в блоке;
г) в таблице атрибутов слоя рассчитана средняя скорость неотектонических движений в блоке;
д) построена неотектоническая карта
разломно-блокового строения Ал-тае-Саянской складчатой области.
Применение ГИС-технологий на данном этапе значительно сократило объем времени, необходимый при картировании неотектонических блоков, а также послужило высокоточным и эффективным способом для автоматического создания таблицы атрибутов, содержащей основные геометрические и неотектонические характеристики выделенных блоков, таких как площадь, периметр, величина эрозионного вреза, и рассчитанную исходя из нее скорость неотектонических движений с эоплей-стоцена.
Дальнейшие построения были направлены на создание собственно трехмерной модели разломно-блоковых структур АССО. Они также решались с использованием ГИС методов. Для создания объемной модели необходимы расчеты мощности неотектонических блоков. Все пространственные операции для присваивания конкретному блоку значения глубины проникновения ограничивающих его разломов и расчета итоговой мощности блока были выполнены в программе ArcMap 9:
а. перевод полигонов (блоков) в полилинии с помощью программного скрипта «polygon to poliline»;
б. перевод полилиний в сегменты с помощью скрипта «poliline to segment»;
в. с помощью мастера пространственных операций присваивание каждому сегменту значения данных блоков. В результате выше перечисленных операций получен линейный шейп-файл, содержащий данные по сторонам всех блоков с идентификацией по порядковому номеру соответствующего блока;
г. расчет длины для каждого сегмента, ограничивающего блок, с помощью скрипта расчета геометрических значений;
д. построение узкой буферной зоны (1000 м) вокруг каждого разлома.
Выполнено для отнесения сторон блоков к соответствующим им разломам;
е. с помощью мастера пространственных операций присваивание каждому сегменту значения глубин разломов.
В результате шагов а - е, каждый блок описан набором сторон с соответствующими им длиной разлома (Ь ) и его глубиной (Н).
Затем в программе Ехе1 с помощью функции «суммируем, если...» проводился расчет итоговой мощности блоков по формуле Н = Н1Ь1/Р.
В итоге выполнения перечисленных выше операций получены значения мощности блоков, использованные при построении Ъ - компоненты в трехмерной модели разломно-блокового строения АССО и сформирована база данных (таблица атрибутов) блоковых характеристик, содержащая информацию о площади, периметре, мощности, величине эрозионного вреза в блоке, скорости вертикальных неотектонических движений.
В качестве завершающей операции выполнена визуализация модели в программе АгсБсепе с помощью стандартных встроенных функций (рис.1, 2).
Сравнительный анализ баз неотектонических, геофизических данных и сейсмичности
Построение с помощью ГИС-технологий неотектонической карты, а затем и объемной модели на ее основе позволило определить в общей неотектонической структуре АССО положение четырех известных наиболее крупных очаговых зон. К ним относятся Караган-ская, Алтайская, Шапшалькая и Тывинская сейсмические зоны. Практически все перечисленные очаги локализованы вдоль границ контрастных блоков: активно воздымающегося горста и активно погружающегося грабена или крупной впадины.
Рис. 1. Объемно-блоковая модель Алтае-Саянской складчатой области: вид сверху. Оттенок серого отражает относительную величину скоростей неотектонических движений: чем темнее цвет, тем выше скорости вертикальных восходящих и нисходящих движений
Рис. 2. Объемно-блоковая модель Алтае-Саянской складчатой области: вид снизу. Глубина проникновения блоков пропорциональна их размеру в плане. Видны три яруса границ, отделяющих слои с разным уровнем раздробленности и реологических свойств
Так, Караганский очаг локализован в зоне сочленения западного края Каннской глыбы и Манского прогиба, Шап-шальский и Тывинский - в приграничной части Убсунурской впадины, Алтайский приурочен к плечу Курайского грабена.
Рассчитанные авторами скорости неотектонических движений в пределах упомянутых очаговых зон составляют не менее 0,6-0,7 мм/год, достигая в зоне Алтайского очага 0,9 - 1,4 мм/год, в то время как средние скорости неотекто-
нических движений для подавляющего большинства блоковых структур АССО не превышают 0,2 -0,4 мм/год. Причем, вытягиваясь вдоль границ блоков, они концентрируются преимущественно в пределах горста, в приграничную часть грабена попадает от 5 до 10% сейсмических событий, что, скорее всего связано с ошибкой расчетов положения гипоцентров. Особенно ярко эта картина выражена в Алтайской, Шапшальской и Тывинской очаговых зонах. В пределах Караганского очага картина несколько более размытая из-за специфического клавишного строения меридиональной сейсмогенерирующей структуры.
Второй отчетливо выраженной особенностью локализации сейсмических очаговых зон АССО является торцовое сочленение линейной сейсмоге-нерирующей разломной структуры с асейсмичной линейной структурой иного направления, что, по всей вероятности, обеспечивает высокий уровень концентрации напряжений, достаточный для формирования очаговой зоны.
Примечательным оказался и анализ глубины залегания гипоцентров. Для всех без исключения очаговых зон глубины гипоцентров землетрясений с магнитудами (М) менее 5,5 не опускаются ниже 15 км и только события с М>6 - Алтайское землетрясения 2000 года и Шапшальское - имели очаги с глубинами 33 и 30 км соответственно.
Уровень площадной и линейной раздробленности в пределах очаговых зон аномален по отношению к фоновому. Эти оценки на данном этапе носят в значительной степени качественный характер и требуют дополнительного расчета коэффициентов деструкции, которые позволят сделать обоснованный сравнительный анализ очаговых зон и провести корреляцию уровней деструкции с интенсивностью сейсмических событий и их энергетическим классом.
Двумерная модель территории требует более углубленного изучения не только этой, но и многих других зако-
номерностей. В то же время получить полную картину и установить корреляционные зависимости между неотектоническими и сейсмическими параметрами не удастся без привлечения данных об изменении этих параметров с глубиной, без перехода на трехмерную модель в качестве неотектонической базы нового уровня.
Необходимость использования неотектонической объемной разломно-блоковой модели для целей сейсмического прогноза методологически обоснована тем обстоятельством, что верхние, средние и нижние части литосферы, как правило, реагируют на активизацию тектонических движений по-разному: упругим (хрупким), упруго-вязким, вязким разрушением. Теоретически каждому из типов разрушения соответствует сложная реологическая модель, которая математически может быть описана в качестве тел Кельвина, Максвелла и Бингама соответственно [5]. Глубина распространения упругого, упруго-вязкого и вязкого разрушений в каждой конкретной тектонической области меняется в зависимости от характера присущего ей тектонического режима, соответствующих ему нагрузок и распределения полей тектонических напряжений [5,6]. Отсюда неравнозначна и способность разноглубинных слоев земной коры к продуцированию сейсмичности.
Объемная разломно-блоковая модель в состоянии отразить изменение характера разрушения земной коры с глубиной, показать связь глубинных и поверхностных структур, положение сейсмогенных структур в общей неотектонической структуре региона в пределах конкретной территории с ее специфическими особенностями.
Изучение неотектонической структуры показало, что в плане выделяются блоки трех рангов: мегаблоки, макроблоки и микроблоки. Каждый последующий ранг является составной частью предыдущего и уровень раздроб-
ленности возрастает пропорционально количеству микроблоков на единицу площади. Особенно важным это обстоятельство становится при рассмотрении на глубину. Мегаблоки, ограниченные генеральными разломами длиной более 80-100 км, имеют нижнюю границу, совпадающую с поверхностью Мохо, и достигают глубин до 60 -70 км (под Восточно-Таннуольским нагорьем). Макроблоки ограничены как генеральными, так и региональными разломами протяженностью 40-80 км. Глубина их проникновения, исходя из расчетных данных при построении модели, достигает 30-40 км. Наконец, микроблоки, как правило, ограничены локальными разломами, реже региональными разломами длиной до 30-40 км. Глубина их проникновения составляет 15-20 км.
Таким образом, при моделировании разломно-блоковых структур на глубину выделяется три различно дест-руктированных слоя. Для каждого из них рассчитаны коэффициенты деструкции (Ки). Для верхнего, где присутствуют все три типа блоков К ш = Е(Ьцс х Нцс) + £ (Ь^ х Н^) + £ (Ь^ х
НО/ £ (8 блока 11с х Н блока 11с) 0,12; для
среднего, где раздробленность определяется наличием макро- и мегабоков, К ва = £ (Ь^ х Н^) + £ (Ь^ х Н^)/ £ (8 блока 1г§ х Н блока 1гg) = 0,012; для нижнего, где разрушение связано лишь с нижними кромками генеральных разломов, К = £ (Ьlgn х Н^п)/ £ (Б блока 1gn х Н блока lgn) = 0,007, где Ь - длина разломов, рассекающих слой, Н1 - глубина разломов разного ранга, Б блока 1 - площадь микро-, макро-, мегаблоков соответственно, Н блока 1 - глубина микро-, макро-, мегаблоков соответственно.
Полученные коэффициенты отражают реальный характер раздробленности АССО на глубину и позволяют количественно охарактеризовать установленную ранее С.И.Шерманом [4,5] неравнозначную способность разноглубинных слоев земной коры к разрушению из-за разницы в реологическом со-
стоянии.
По реологическому состоянию выделенные слои сверху вниз соответствуют: первый, с границей на глубине 15-20 км и уровнем раздробленности 0,12, состоянию упругого разрушения (тело Кельвина); второй, расположенный на глубинах от 15-20 до 30-40 км и характеризующийся уровнем раздробленности равным 0,012, - упруго-вязкому разрушению (тело Максвелла); третий, ограниченный снизу положением границы Мохо на глубинах от 35 до 60-70 км, отличается невыдержанной мощностью и изменчивостью глубины залегания как его верхней, так и нижней границы, с уровнем деструкции 0,007 -вязкому разрушению (тело Бингама). Кроме того, есть основания полагать, что под впадинами мощность первого и второго реологических слоев резко сокращена, а третьего, напротив, увеличена. Это утверждение требует специального рассмотрения, выходящего за рамки данной статьи, и должно сопровождаться соответствующими расчетами коэффициентов деструкции. В то же время очевидно, что различный уровень раздробленности и отвечающее ему реологическое состояние пропорциональны способности слоев к продуцированию сейсмичности. Чем выше значение Ки, тем выше способность слоя к накоплению упругой энергии.
Результаты построения объемной модели были сопоставлены с геофизической базой данных. Так, на исследованной территории наблюдается сложное неоднородное глубинное строение: под горными массивами земная кора утолщена (до 60^70 км - под Восточно-Таннуольским нагорьем Сангилен), а под впадинами и котловинами - утонена (до 35 км - под Улуг-Хемской впадиной). При этом под впадинами наблюдается разуплотнение мантии и, возможно, изменение либо вещественного состава, либо, что представляется нам более вероятным, характера деструкции коры. В разрезе консолидированной ко-
ры выделяется ряд основных сейсмических границ К2, К4, разделяющих толщу коры на три уверенно прослеживаемых слоя: верхний с мощностью до15-18 км; средний с мощностью до17-21 км; нижний с мощностью до 10-16 км, ограниченный снизу поверхностью Мохо. В пределах этих слоев прослеживаются границы обмена: К0, К1 в интервале глубин 5-13 км; К'2, К3 - на отметках 1822 км; К5 - на отметках 37-42 км.
Геофизические границы и разделенные ими слои отчетливо коррелиру-ются с описанными выше реологическими слоями и глубиной проникновения микро-, макро- и мегаблоков.
На основании анализа геоэлектрических разрезов можно судить о глубинном строении земной коры АССО на исследуемой площади. Разрез характеризуется прерывисто-слоистым строением, нарушенным субвертикальными с «растеканием» на глубине (граница мантии) диапироподобными структурами, сложенными высокоэлектропроводящими квазипластичными породами, предположительно, корово-мантийного состава с упруго-вязкими свойствами. Зоны перехода упруго-вязких свойств пород к хрупким представляют наибольший интерес с точки зрения возможного образования очаговых зон землетрясений. В пределах земной коры (20 ^ 50 км) глубинный разрез имеет выраженную слоистость, которая проявляется резкой сменой сопротивления слоев, разделенных узкими градиентными зонами.
В явном виде наблюдаются два четких слоя, сопротивление в которых изменяется как по латерали, так и по глубине. Границей, разделяющей высо-коомный слой в верхней части земной коры, характеризующийся сопротивлением порядка 1000 + 100000 Ом-м, и проводящий слой в нижней части земной коры с сопротивлением 50 ^ 200 Ом-м, является градиентная зона пониженного сопротивления 500 + 1000 Ом-м. Низкоомный слой в нижней части
земной коры, имеющий мощность порядка 20 км (порою выклиниваясь), является граничной областью между вы-сокоомной частью земной коры и аномально проводящей - в нижней части разреза. Мощность верхнего высокоом-ного слоя меняется от 0 до 25 км, второго слоя - более выдержана и равна в среднем 20 + 30 км. Глубина высокоом-ного слоя по предварительным данным резко увеличивается вдоль границ активных разнонаправленных неотектонических блоков, с которыми связаны упомянутые выше очаговые зоны. При сопоставлении пространственного распределения эпицентров землетрясений установлено, что эпицентры землетрясений приурочены к градиентным зонам изменения суммарной проводимости. В областях высоких и низких значений проводимости наблюдается отсутствие эпицентров или их незначительное количество.
Особенно важными при сопоставлении объемной разломно-блоковой модели с геофизическими данными являются два главных обстоятельства, которые требуют при дальнейших исследованиях специального детального рассмотрения. Первое из них связано с высокой сходимостью положения нижних границ микро- макро- и мегаблоков с положением внутрикоровых проводящих границ верхнего, среднего и нижнего слоев соответственно. Второе, еще более важное обстоятельство, связано с тем, что нижняя граница верхнего вы-сокопроводящего слоя, соответствующего слою хрупкого разрушения, имеет волнистый характер. Она воздымается до глубин 8-12 км под блоками-грабенами и резко опускается до глубин 16-18 км вдоль разломов, разграничивающих неотектонические блоки, достигая максимальных глубин в местах сочленения блоков, характеризующихся активными контрастными разнонаправленными движениями, к которым, как указывалось выше, приурочены наибо-
лее значимые сейсмические очаговые зоны.
Выводы
Проведенные исследования и построения, выполненные с помощью ГИС-технологий, модифицированных авторами, позволяют очертить круг новых задач, решение которых теперь стало более реальным благодаря наличию целостной неотектонической модели Алтае-Саянской складчатой области. К кругу этих задач необходимо отнести:
1. Более глубокое, чем это дано в настоящей статье, теоретическое обоснование физического смысла положения расчетных неотектонических границ и выделенных слоев с предположительно разными реологическими свойствами, с особым акцентом на соотношения положений границ и неотектонических разлом-но-блоковых структур (грабены, горсты, генеральные и региональные разломы).
2. Определение уровня тектонической раздробленности каждого из слоев, с расчетом коэффициентов деструкции, которые позволят обосновать реологию каждого из них.
3. Корреляция полученной базы неотектонических данных с базой данных по сейсмичности и прогноз развития сейсмического процесса в Ал-тае-Саянской складчатой области, начавшего резко активизироваться в последнее десятилетие.
Представленная пространственная ГИС-модель (см. рис. 1, 2), содержащая количественные характеристики неотектонических блоков, может служить информационно-картографической основой при решении ряда прикладных задач с использованием корреляции разломно-блоковых структур и сейсмичности Алтае-Саянской складчатой области.
Кроме того, предлагаемые нами методические приемы адаптации ГИС-
технологий к конкретным задачам, вполне приемлемы для построения объемных разломно-блоковых моделей любых территорий и обоснованного анализа их структур, прежде всего в регионах активного неотектонического развития.
Библиографический список
1. Лобацкая Р.М. Неотектоническая разломно-блоковая структура зоны сочленения Сибирской платформы и Западно-Сибирской плиты // Геология и геофизика. -2005. - Т.46, № 2. - С.141 -150.
2. Саньков В.А. Глубины проникновения разломов. - Новосибирск: Наука Сиб. отд-ие, 1989. - 136 с.
3. Шерман С.И., Лобацкая Р.М. О корреляционной зависимости между глубинами залегания гипоцентров и длиной разрывов в Байкальской рифтовой зоне // Докл. АН СССР. -1972. - Т.205, №3. - С.578 - 581.
4. Шерман С.И. Физические закономерности развития разломов земной коры. - Новосибирск: Наука, 1977. -102 с.
5. Шерман С.И. Тектонофизический анализ сейсмического процесса в зонах активных разломов литосферы и проблема среднесрочного прогноза землетрясений // Геофизический журнал. -2005. -№1, т.27. -С. 20-38.
6. Ярошевский В. Тектоника разрывов и складок. - М.: Недра,1981.-245 с.
Иркутский государственный технический университет.
Экологический центр рационального освоения природных ресурсов (ЭКЦРОПР), г. Красноярск, аспирантка. Рецензент А. П. Кочнев
УДК 551
Е.Е.Кононов
ДРЕВНИЕ РЕЧНЫЕ СИСТЕМЫ ОКОЛОБАЙКАЛЬЯ
Излагается палеопотамологическая реконструкция Байкальской рифтовой зоны и сопредельных территорий юга Сибирской платформы. Изложенные результаты исследований позволяют по-новому рассматривать некоторые вопросы палеогеографической истории региона и, в частности такие, как время, механизм и последовательность смены каналов стока озерных вод, происхождение и возраст песчаных толщ, масштабы древнего оледенения Прибайкалья, а также могут быть полезны для установления и прогноза россыпных месторождений золота и других полезных ископаемых.
E.E.Kononov The old river systems of the Оkolobajkaliy This work discusses paleopotamological reconstruction of the Baikal rift zone as well as it discusses contiguous areas of Siberian platform. The research results let us find a new way to discuss questions concerning with regional paleogeographic history such as mechanism of lacustrine flowing off changing, origin and age of sand thickness, scale of primary glaciation of Baikal zone. The given results can help locate and prognose placer gold deposits and other minerals.
Палеопотамологическая реконструкция Байкальской рифтовой зоны и сопредельных территорий юга Сибир-
ской платформы позволяет в значительной мере решить целый ряд фундаментальных вопросов развития этого ре-
