CC BY
51
See&Muc ИГ Коми НЦ УрО РАН, август, 2014 г., № 8
УДК 550.343.4
РЕГИОНАЛЬНОЕ СЕЙСМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ТИМАНО-ОЕЧОРСКОЙ ПЛИТЫ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
В. С. Дружинин1, П. С. Мартышко1, В. В. Удоратин2, В. Ю. Осипов1, Н. И. Начапкин1
1Институт геофизики УрО РАН, Екатеринбург [email protected] 2Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар [email protected]
Составлены новые схемы сейсмотектоники и регионального сейсморайонирования Тимано-Печорской плиты и сопредельных территорий, которые в отличие от существующих схем учитывают новую информацию об объемной раз-ломно-блоковой модели верхней части литосферы и схему тектонического районирования кристаллической коры. Для районов с небольшой сейсмичностью и сложным тектоническим строением предложено выделять прежде всего сейс-моопасные узлы и — по аналогии с тектонической обстановкой — потенциально сейсмоопасные участки.
Ключевые слова: Тимано-Печорская плита, глубинное строение, региональное сейсмическое районирование.
REGIONAL SEISMIC ZONING OF TIMAN-PECHORA PLATE
AND ADJACENT AREAS
V. S. Druginyn1, P. S. Martyshko1, V. V. Udoratin2, V. Y. Osipov1, N. I. Nachapkin1
institute of Geophysics Ural Branch RAS, Ekateriburg 2Institute of geology Komi SC UB RAS, Syktyvkar
New schemes of seismotectonics and regional seismozoning of Timan-Pechora plate and adjacent areas are developed in contrast to existing schemes on the base of information about volume of fault-block model of the upper part of lithosphere and scheme of tectonic zoning of crystalline crust. For areas with small seismic activity and complicated tectonic structure, it was proposed to outline primarily seismically dangerous knots and, by analogy with tectonic setting, potential seismically dangerous sections.
Keywords: Timan-Pechora plate, abyssal structure, regional seismic zoning.
Тимано-Печорская плита (ТПП) принадлежит к районам с умеренной сейсмичностью, сопоставимым с Уральским складчатым поясом. На карте общего сейсмического районирования 1997 (ОСР-97) ТПП представлена доменами* — областями с одинаковой балльностью, соответствующими структурно-тектоническим подразделениям геологических структур. Балльность определяется по наличию в выделенном домене хотя
бы нескольких землетрясений (исторические сведения, инструментальные наблюдения). Домены, участвующие в построении карты сейсмического районирования, приходятся на разные структурные подразделения. Такой подход к общему и региональному прогнозированию для древних платформ и плит не совсем эффективен. Он нуждается в существенной корректировке, которая учитывает прежде всего объёмную информацию
о глубинном строении земной коры, так как сейсмическое событие происходит на платформах, преимущественно на глубинах от 5 до 20 км и приурочивается к особо активным участкам разломно-блоковой геологической среды [8]. Региональное сейсмотектоническое районирование таких сложных структур, как ТПП, должно обязательно учитывать разломно-блоковые модели кристаллической коры. Комплексный анализ глубин-
* Нет чёткого определения понятия «домен». В геофизической практике за «домен» принимают область спонтанного магматизма.
Ю Кот1 БО ив ЯДв, Аидив^ 2014, N0 8
*
Рис. 1. Схема сейсмотектоники Тимано-Печорского геоблока (ТПГБ): 1—4 — схема тектонического районирования кристаллической коры: 1 — контуры структур I порядка, 2 — контуры мегаблоков, 3 — предполагаемые глубинные разломы, 4 — субширотные дислокации; 5—9 — структурные элементы новейшей тектоники: 5 — локальные поднятия: выразительные по амплитуде (а), менее выразительные (б); 6 — отрицательные структуры: выразительные по амплитуде (а), менее выразительные (б); 7 — поднятия по нижнепермским отложениям; 8 — поднятия по консолидированному фундаменту; 9 — предполагаемые нарушения; 10—12 — сейсмичность и региональное сейсморайонирование: 10 — местоположение очагов землетрясений, балльность (год) землетрясений, 11 — сейсмогенные узлы с установленной сейсмичностью, 12 — предполагаемые сейсмоопасные узлы (ПСОУ) и их номер;
13 — административная граница Республики Коми
ного строения, разломной тектоники, неотектоники, новейших тектонических движений способствовал созданию схемы сейсмического районирования Республики Коми и прилегающих территорий [5, 12].
Появление новой сейсмической информации в виде объёмной геолого-геофизической модели земной коры и новых схем тектонического районирования позволило по-иному подойти к проблеме регионального сейсморайонирования на примере ТПП [2, 3, 4, 7].
Методика и результаты
исследований
Для решения поставленной задачи использовались составленные схемы тектонического районирования кристаллической коры и докембрия [3, 4, 13], разломной тектоники [1, 6, 10], а также были проанализированы материалы по неотектонике и современной динамике [9]. На основе этой информации составлена схематическая сейсмотектоническая карта для территории с координатами 58 — 68 ° с. ш, 48—64 ° в. д. на севере и 48— 60 ° на юге (рис. 1). Итоговая схема соответствует разломно -блоковой мо -дели геологической среды с наличием глубинных разломов разных направлений и широтных дислокаций.
На составленной схеме сейсмо-районирования выделяются сейсмо-генные узлы (СГУ), которые соответствуют эпицентрам одного-двух землетрясений, расположенных на участках пересечения глубинных разломов разных направлений (рис. 2). Несколько таких СГУ, приходящихся на одно структурно-тектоническое подразделение, образуют группу, а их приуроченность к регионально выдержанной разломной дислокации верхней части литосферы — сейсмогенную зону. Такой подход к выделению сейсмоген-ных зон носит вероятностный характер и нуждается в дополнительных исследованиях. Более важным элементом регионального сейсморайонирования является выделение потенциально сей-смоопасных участков (ПСОУ), которые, сохраняя подобие в тектоническом плане с известными сейсмогенны-ми объектами геологической среды, пока не имеют прямых проявлений сейсмичности (это особенно относится к северной части ТПП). Для выделения ПСОУ необходима организация региональной сейсмической сети, анализ палеосейсмотектоники и исторических материалов.
Схема региональной сейсмотектоники Тимано-Печорской плиты и расположенной южнее северной части Волго-Уральского геоблока демонстрирует следующее.
1.По материалам выполненного анализа установлена отнесённость известных землетрясений к локальным неотектоническим поднятиям. При отсутствии такой информации — к локальным поднятиям по нижнепермским отложениям и по консолидированному докембрийскому фундаменту. Эти структуры показаны на
схеме различными знаками. В пределах отрицательных структур сейсмических событий не отмечено. Обнаруженный структурный критерий сейсмичности нуждается в тщательном анализе более обширной геологической информации. Необходимо также получить более надёжные данные о том, какой из разломов сейсмогенно-го узла проявляет активность на современном этапе развития.
2. Сейсмогенные узлы, представленные одним или несколькими землетрясениями, можно объединить по
с
SecnHuc ИГ Коми НЦ УрО РАН, август, 2014 г., № 8
Рис. 2. Макет регионального сейсморайонирования ТПГБ и его южного обрамления: 1 — контуры структур I порядка; 2 — контуры мегаблоков и мегазон: Северо-Тиман-ский (СТМБ), Средне-Тиманский (СрТМБ), Южно-Тиманский (ЮТМБ), Ижма-Печорский (ИПМБ), Западно-Печорская мегазона (ЗПМЗ), Предтиманская зона (ПрТЗ), Центрально-Печорская мегазона (ЦПМЗ), Омра-Лузская мегазона (ОЛМЗ), Кировско-Кажимская зона (ККЗ), Восточно-Печорский (ВПМБ), Косью-Роговский (КРМБ), Чернышевский блок (ЧБ), Мезенский (МЗМБ); 3 — Предтиманская пограничная структура; 4 — предполагаемые глубинные разломы; 5 — сейсмогенные узлы; 6 — предполагаемые сейсмогенные узлы и их номера; 7 — вероятное положение сейс-могенных зон с доказанной сейсмичностью; 8 — возможное продолжение сейсмо-генных зон; 9 — сейсмогенные зоны: I и II класса, выделенные уверенно; III и IV класса, выделенные менее уверенно; 10 — направления сейсмогенных зон: Ме-зенско-Воркутинское (М-В), Кажимско-Воркутинское (К-В), Сыктывкарско-Ворку-тинское (С-В); 11 — предполагаемые пункты сейсмогеологической сети; 12 — местоположение очагов землетрясений, балльность (год) землетрясений
преобладающему их простиранию в некоторые зоны, учитывая при этом их приуроченность к геологическим структурам одного типа (рис. 2). Прежде всего это группа землетрясений северо-северо-восточной ориентировки (рис. 2, I), тяготеющая к Ка-жимско-Кировскому авлакогену. На севере она заканчивается в районе г. Сыктывкара, на границе восточной
окраины Русской плиты и Тимано-Печорской плиты. Землетрясения зафиксированы в относительно короткий временной промежуток и имеют интенсивность 4—7 баллов по шкале МБК. Организация регулярных наблюдений сейсмостанциями Горного института УрО РАН (г. Пермь) и Института геологии УрО РАН (г. Сыктывкар) позволила получать новую
сейсмологическую информацию по данной зоне.
В полосе 60° параллели по обе стороны от сейсмогенной зоны I на расстоянии около 100 км зарегистрированы два землетрясения: западное — в пределах Сысольского свода и восточное — в Коми-Пермяцком своде. Они, так же как сейсмические события I зоны, принадлежат к узлам пересечения субширотных и субвертикальных разломов. Не исключено, что оба землетрясения, так же как группа более восточных Соликамских событий, расположены в одной субширотной полосе, но уже в пределах Преду-ральского прогиба в районе Березни-ковского выступа нижнепермского возраста. Если в качестве основного фактора при сейсморайонировании рассматривать разрывную тектонику, то вышеуказанные землетрясения следует отнести к одной сейсмоген-ной зоне — сейсмолинеаменту IV, невзирая на то, что находятся они в разных структурах первого порядка.
По восточной части Печорской рифтовой структуры намечается II сейсмогенная зона северо-западного направления в интервале между Ухтой и Воркутой (рис. 2). Указанное направление согласуется со схемой тектонического районирования кристаллической коры, существующими тектоническими схемами и данными кос-модешифрирования. Однако южный сейсмогенный узел, соответствующий землетрясению в районе восточнее г. Ухты, приходится на прибортовую часть Средне-Тиманского мегаблока (Омра-Лузская структура), что предполагает её объединение в структур-но-тектоническом отношении с расположенным к северо-западу Ижем-ским узлом, в пределах которого зарегистрировано два землетрясения интенсивностью 4—5 баллов по шкале МБК (сейсмогенная зона III). Таким образом, Ухтинский узел попадает на район сочленения сейсмотектонических зон северо-северо-западного и северо-восточного направлений. Интересно также отметить, что Ижем-ское и Интинское землетрясения, находясь в разных сейсмогенных структурах, попадают в один субширотный коридор.
На макете регионального сейсмо-районирования (рис. 2) можно увидеть ещё три варианта объединения сейсмогенных районов (узлов) в сей-смогенные зоны, если не принимать во внимание структурный фактор, а ориентироваться на существование
Vestnik IG Komi SC UB RAS, August, 2014, No 8
региональных дислокаций северо-восточных, восточных-северо-восточных направлений. Это Кажимско-Воркутинская полоса (рис. 2, обозначена К—В), Мезенско-Воркутинская (М—В), Сыктывкарско-Вуктыльская (С-В).
Приведённых примеров достаточно для заключения, что существующая технология общего, в частности регионального сейсморайонирова-ния, применительно к платформенным регионам нуждается в корректировке с учётом глубинной тектонической ситуации. Она должна быть направлена на выделение сейсмоген-ных узлов (СГУ) как участков пересечения разломов разных направлений, один из которых проявляет, по-видимому, активность на современном этапе развития.
3. В пределах выделенных сейсмо-генных зон по аналогии с тектонической обстановкой показаны предполагаемые сейсмоопасные узлы (ПСОУ), где в будущем возможны сейсмические события, интенсивность которых определяется современной динамикой развития (рис. 1, 2). Это участок 1, расположенный в 100 км южнее г. Нарьян-Мара, приуроченный к локальному тектоническому поднятию. Второй предполагаемый узел, находящийся в 100 км севернее Интинского землетрясения, расположен также в пределах локального неотектонического поднятия Чернышевской положительной структуры Восточно-Печорской мегазоны. Третий потенциально сейс-моопасный узел оконтурен в районе г. Красновишерска на границе Тимано-Печорской плиты и Уральской складчатой системы (УСС).
Четвёртый и пятый ПСОУ расположены также в пограничной зоне ТПП и УСС, между сейсмогенной зоной II на севере и Березниковским узлом сейсмических событий на юге, совпадая с особыми в тектоническом отношении участками пограничной структуры (рис. 2).
Сравнивая составленный макет сейсморайонирования с прежними схемами, отметим следующее:
• балльность сейсмических событий указана раздельно для каждого СГУ;
• центральная сейсмогенная зона (СГЗ) ТПП на юге ограничена на широте н. п. Ухта — Троицко-Печорск, а на севере предполагается её продолжение в направлении н.п. Нарьян-Мар;
• особое внимание уделено пограничной структуре между ТПП и УСС, которой соответствует северо-восточное звено II зоны и субмеридиональное звено между н.п. Печора — Березняки, в пределах которого намечены три потенциально опасных сейсмо-генных узла.
Выводы:
• Узлы землетрясений приурочены к палеоактивным структурам Печорской рифтовой системы, Кажим-ско-Кировскому авлакогену и пограничной зоне между ТПП и УСС.
• При выделении доменов (основной элемент общего сейсмического районирования) для геологической среды, представленной объёмной раз-ломно-блоковой моделью, и наличии пространственно разобщённой картины сейсмичности возможны различные варианты их положения.
• Приуроченность сейсмических событий преимущественно к узлам пересечения глубинных разломов не позволяет без дополнительного анализа распространять значения балльности на основную часть домена.
• Установлены структурный и тектонический критерии эпицентров землетрясений, которые могут быть использованы при выделении потенциально сейсмоопасных узлов и должны быть частью регионального сейсморай-онирования таких сложных в тектоническом отношении структур, как ТПП.
• Схема регионального сейсмо-районирования составлена на основе сейсмотектонической карты, учитывающей разломно-блоковую модель геологической среды, сведения по неотектонике и элементы космоде-шифрирования, и отличается от существующих схем, в частности, тем, что подчёркивает возможное наличие сложной сейсмотектонической обстановки в северных широтах ТПП.
Работа выполнена при поддержке проектов № 12-И-5-2067 и № 12-У-5-1029 программы фундаментальны/ж исследований РАН.
Литература
1. Башилов В. И. Регматическая система разломов и ее влияние на структуру и нефтегазоносность Тимано-Пе-чорского бассейна // Геология и минеральные ресурсы Европейского Северо-Востока России: новые результаты и перспективы. Сыктывкар, 1999. Т. III.
С. 19—20. 2. Дружинин В. С., Мартыш-ко П. С., Начапкин Н. И., Осипов В. Ю. Схема тектонического районирования Уральского региона на основе геолого-геофизической информации о строении верхней части литосферы // Отечественная геология. 2013. № 1. С. 43— 58. 3. Дружинин В. С., Мартышко П. С., Начапкин Н. И., Осипов В. Ю, Удоратин
B. В. Модель докембрия Тимано-Пе-чорского геоблока // Вестник Института Коми НЦ УрО РАН. 2013. № 9.
C. 3—8. 4. Дружинин В. С., Мартышко П. С., Начапкин Н. И., Осипов В. Ю. Строение верхней части литосферы и нефтегазоносность недр Уральского региона: Монография. Екатеринбург: ИГФ УрО РАН, 2014. 226 с. 5. Землетрясения и микросейсмичность в задачах современной геодинамики ВосточноЕвропейской платформы / Н. В. Шаров, А. А. Маловичко, Ю. К. Щукин, В. В. Удоратин и др. В 2 кн. Петрозаводск, 2007. 477 с. 6. МалышевН. А. Разломы Европейского Северо-Востока СССР в связи с нефтегазоносностью. Л.: Наука, 1986. 112 с. 7. Мартышко П. С., Дружинин В. С, Начапкин Н. И., Осипов
B. Ю., Фёдорова Н. В., Колмогорова В. В., Цидаев А. Г. Методика и результаты создания объёмной геолого-геофизической модели верхней части литосферы Северного и Среднего сегментов Уральского региона // Динамика физических полей Земли: Монография. М., 2011.
C. 9—30. 8. Кашубин С. Н., Дружинин В. С., Гуляев А. Н. и др. Сейсмичность и сейсморайонирование Уральского региона. Екатеринбург, УрО РАН, 2001. 126 с. 9. Рыжов И. Н. Неотектоника Европейского Севера СССР. Л.: Наука, 1988. 96 с. 10. Структура платформенного чехла Европейского Севера СССР / Под ред. В. А. Дедеева. Л.: Наука, 1982. 200 с. 11. Удоратин В. В., Мартышко П. С., Овчаренко А В., Угрюмов И. А. Сейсмичность европейской северо-восточной части России и методика динамического мониторинга для изучения её природы // Вестник Института Коми НЦ УрО РАН. 2012. № 10. С. 8—13. 12. Удоратин В. В. Сейсмологическое районирование // Атлас Республики Коми. Москва, 2011. С. 64—65. 13. Фундамент Тимано-Печорского нефтегазаносного бассейна / Л. Т. Белякова, В. И. Богац-кий, Б. П. Богданов, Е. Г. Довжикова, В. М. Ласкин. Киров: Кировская областная типография, 2008. 288 с.
Рецензент д. г.-м. н. Н. В. Шаров
