Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Изучение современного напряженного состояния земной коры и литосферы

Читайте также:
  1. A. Изучение психики ребенка в развитии
  2. F1:Концепции современного естествознания
  3. I. Нормы современного русского литературного языка. Орфоэпические нормы. Лексические нормы.
  4. II. Изучение нового материала
  5. II. Профориентационное направление работы: обеспечение формирования и развития профессионального и жизненного самоопределения Изучение образовательных запросов
  6. II. Социальная стратификация современного российского общества.
  7. IV. Изучение научной литературы и уточнение темы.
  8. IV. Изучение нового материала
  9. IV. Особенности формы современного Российского государства.
  10. IV. Псевдокоматозные состояния

В последние годы справедливо придается большое значение
изучению современного напряженного состояния земной коры и
всей литосферы, и соответствующие исследования ведутся в меж-
дународном масштабе. Существует три основных метода опреде-
ления знака и ориентировки напряжений в земной коре (литосфе-
ре): 1) метод определения характера смещений в очагах земле-
фясений (сейсмофокальный механизм); 2) изучение ориентиров-
ки и знака перемещений по геологическим индикаторам — сколо-
iti.1 vi трещинам, штрихам и бороздам на зеркалах скольжения и
;i|i.; 3) изучение напряженного состояния пород в буровых сква-
жинах и горных выработках (штольнях, шахтах).

Для определения фокальных механизмов землетрясений необ-
ходимо иметь данные регистрации соответствующего землетрясе-
нии на нескольких сейсмостанциях, находящихся на разных ази-
мутлльных направлениях от эпицентра землетрясения. На сейсмо-
||>;|ммах, записанных на этих станциях, следует обратить внима-
iiiii1 на знак первых вступлений продольных волн. Если первое ко-
лсОшшс направлено вверх, это означает, что первой пришла вол-
мп сжатия, если вниз — волна разрежения (растяжения). Далее
необходимо нанести полученные данные на стереограмму, центром
к<>трои является эпицентр землетрясения. На этой стереограмме

|* 51

з:

с;
з:

о.
ю

X
:=;

должны быть затем обозначены плоскости, проходящие через ее
центр и разграничивающие области сжатия и растяжения. Эти
плоскости носят название модальных, т. е. узловых, плоскостей и
должны быть взаимно перпендикулярны. Они и отвечают плоскос-
тям, вдоль которых могло произойти смещение во время данного
землетрясения (рис. 4.4). Выбор той или другой возможной плос-
кости делается исходя из степени согласованности с данными о
смещениях на поверхности или о закартированных геологических
разрывах. Характер смещений устанавливается по распределению
областей сжатия и растяжения на стереограмме (см. рис. 4.4):
при взбросе в центре стереограммы располагается область сжа-
тия, по периферии — растяжения; при сбросе наблюдается обрат-
ная картина; при сдвиге стереограмма распадается на чередую-
щиеся квадранты сжатия и растяжения. В случае негоризонталь-
ной ориентировки двух или всех трех осей напряжений «картин-
ка» утрачивает симметричное расположение областей сжатия п
растяжения относительно вертикальной оси стереограммы.

Следующая группа методов основана на использовании чисто
геологических индикаторов. Эта группа включает три метода
(Л. А. Сим). Один из них — анализ ориентировки сопряженных
сколовых трещин — был предложен М. В. Гзовским. Условиями
получения правильных результатов при применении этого метода
являются наличие следов перемещений но трещинам и использо-
вание лишь одновозрастпых систем. При соблюдении утих усло-
вий положение оси сжатия определяется по биссектрисе острого
угла между сколовыми трещинами, оси растяжения — по биссект-
рисе тупого угла, а промежуточной оси — по линии пересечения
трещин.

Другой метод, называемый кинематическим, заключается в ис-
пользовании в качестве индикатора вектора перемещений штрихов
и борозд на зеркалах скольжения в горных породах. Метод наи-
более полно разработан в России О. П. Гущенко, а за рубе-
жом — французским геологом Ж- Анжелье. В этом методе изуча-
ются штрихи и борозды, наблюдаемые на зеркалах скольжения,
образующихся при сдвиговых смещениях, ориентированных, как

Рис. 4.4. Решение фокального механизма землетрясений по первым вступлениям
продольных сейсмических волн, которое широко используется в тектонике, начи-
ная с работ Л. Р. Сайкса (1967), Д. П. Мак Кензи (1969).

I la диаграмме двойного диполя модальные (узловые) плоскости разделяют
киадранты, где первые вступления выражены сжатием («плюс») и растяжением
(••минус»). Главные оси напряжений: а\, Оз — оси максимального и минимального
сжимающего напряжений (в русской геологической литературе встречается и
"Прнтпая их нумерация); аз — ось промежуточного напряжения. Для сдвигов,
и тросов и сбросов то же дано в виде стереографических проекций (квадранты
i жития заштрихованы); разрывные смещения — по одной из двух плоскостей
• шксимальных касательных напряжений (совпадающих с нодальным плоскостя-
ми).

i ирама — решения фокального механизма для Панамского разлома в Тихом
(но С. Адамеку и др., 1988), определившие его как правосторонний

сдвиг

правило, вдоль вектора касательных напряжений. Некоторую
трудность вызывает, однако, однозначное определение направле-
ния перемещения по плоскости сместителя (сброс или взброс, пра-
вый или левый сдвиг и т. п.); для решения этой альтернативы не-
обходимо привлечение других геологических данных. В связи с
этим предпочтение следует отдавать изучению смещений по ре-
гиональным разрывам, по которым имеется наиболее полная гео-
логическая информация (данные картирования).

Третий метод — структурно-парагенетический, или комплекс-
ный. Он использует две категории индикаторов тектонических на-
пряжении: 1) минерализованные жилы, дайки магматических по-
род; 2) плоскости рассланцевания, кливажа, сколовые трещины,
стилолитовые швы. Условиями правильного применения метода
являются одновозрастность изучаемых индикаторов и принадлеж-
ность их к структурным ансамблям одного ранга.

Индикаторы первой категории позволяют, по данным
Л. А. Сим, уверенно находить положение оси растяжения и менее
уверенно — оси сжатия. Индикаторы второй категории, напротив,
дают возможность более точно определять ось сжатия, чем ось
растяжения. Метод был успешно применен Л. М. Расцветаевым,
Л. А. Сим и др. Иллюстрацией итогов подобных исследований в
сочетании с применением кинематического метода могут служить
построения Л. А, Сим для европейского севера России и приле-
гающих зарубежных территорий (рис. 4.5). Наиболее интересный
и важный результат заключается в том, что этот обширный реги-
он, принадлежащий одной литосферной плите — Евразийской, по
характеру полей напряжения разделяется на несколько блоков —
субплит: Балтийский щит с ориентировкой напряжений, связанной
с раздвижением Северо-Атлантического хребта, Русскую и Тима-
но-Печорскую плиты — с раздвижением хребта Гаккеля в Аркти-
ческом океане; в обеих субплитах преобладают сдвиговые переме-
щения, а в Уральском возрожденном орогене — взбросовые, с
осью сжатия, ориентированной вкрест его простирания.

Изучение напряженного состояния земной коры в скважинах
основано на наблюдениях как естественных деформаций ствола
скважины, так и искусственно вызванных деформаций пород сла-
гающих этот ствол. В первом случае с помощью либо магнитно-
ориентированного специального «четырехрукого» прибора, либо
акустического телевизионного устройства устанавливается иска-
жение поперечного сечения ствола скважины или сдвиговое нару-
шение этого ствола, и по ним определяется ориентировка оси мак-
симального сжимающего напряжения. В другом случае произво-
дится закупорка участка ствола скважины и с помощью закачки
воды в нем повышается давление до тех пор, пока не происходит
«гидроразрыв» и образуются трещины, ориентированные вдоль
минимального сжимающего напряжения. Эти трещины иногда яв-
ляются возобновлением ранее существовавших в породах вокруг
ствола скважины. Обе эти методики в настоящее время широко
применяются в разных странах.

Рис 45 Карта неотектонических напряжений европейского севера России, по

Л. А. Снм (1993):

I, 2 — тектонические напряжения первого (1) и второго (2) порядка, восста-
новленные кинематическим методом по зеркалам скольжения (стереографичес-
кие проекции, верхняя полусфера, оси сжатия показаны крестиками, оси рас-
тяжения — кружками; стрелки на плоскостях максимальных касательных на-
пряжений указывают перемещение висячего крыла); 3, 4 — субгоризонтальные
оси сжатия (3) и растяжение (4) первого (а) и второго (б) ранга, восстанов-
ленные методом вторичных нарушений; 5 — неотектонические разломы первого
(а) и второго (б) ранга; 6 — прогнозируемые сдвиговые смещения

Для изучения напряженного состояния пород в горных выра-
ботках используются трехмерные измерения в образцах этих по-
род, изолированных от окружающего их объема. В России такие
исследования проводились на Кольском полуострове и на Урале,
проводились они и в Киргизии.

В 1986 г. в рамках Международной программы «Литосфера»
группой ученых из 18 стран под общим руководством американ-
ского геофизика Мэри Лу Зобак в целях изучения в первую оче-
редь внутриплитной геодинамики было предпринято составление
Мировой карты (World Stress map —WSM)c использованием всех
перечисленных выше методов их изучения. В 1989 г. были опубли-
кованы первые результаты этой работы, в 1992 г. — карта, для
составления которой было использовано более 4400 пунктов на-
блюдений, К большому сожалению, почти вся территория бывше-
го Советского Союза осталась на этой карте, воспроизведенной
па рис. 4.6, большим белым пятном, за исключением Урала, Бай-
кальской рифтовой золы и частично Верхояно-Колымскон облас-
ти, хотя, как указывалось выше, некоторые исследования в этом

направлении велись также на Кольском полуострове и в Кирги-
зии.

Что же было выявлено в результате проведенного обобщения?
Авторы этого обобщения, и прежде всего сама М. Л. Зобак, раз-
личают региональное (первого порядка) и локальное (второго по-
рядка) поля напряжений. Региональные напряжения — это на-
пряжения сжатия, они обнаруживают закономерную ориентацию,
согласующуюся либо с направлением расхождения литосферных
плит от осей спрединга срединно-океанских хребтов, либо с на-
правлением, перпендикулярным простиранию коллизионных оро-
генов. Соответственно в Северной Европе, в частности в Сканди-
навии, напряжения ориентированы нормально к простиранию Сре-
динно-Атлантического хребта, а в Западной Европе, в Англии,
Франции, Германии, — нормально к простиранию Альпийского
арогена. Эффект коллизии наблюдается также по другую сторону
альпийского пояса в Северной Африке и Индостане. Ориентиров-
ка первого типа свидетельствует, что ведущая роль в смещении
литосферных плит принадлежит их расталкиванию на осях спре-
динга (ridge push) наряду с затягиванием плит в зоны субдукции
(slab pull) и их волочением (drag).

Локальные отклонения от регионального поля напряжений от-
мечены прежде всего в рифтовых зонах. Это касается, в частнос-
ти, Восточно-Африканской рнфтовой системы, области Бассейнов
и Хребтов в Североамериканских Кордильерах и Байкальском
рифтовой системы. Утолщение коры, как в Андах или Тибете, или
утонение литосферы также ведет к преобладанию растяжения и
нормального сбросообразования в фокальных механизмах. Откло-
нения от регионального поля напряжений наблюдается и в связи
с мощным осадконакоплением на пассивных окраинах континен-
тов — растяжение под окраинами, сжатие -на прилегающей океан-
ской плите. Пс оценке М. Л. Зобак, величина локального стрес-
са может быть равна величине регионального стресса или превос-
ходить ее до 2,5 раз.

Исследования типа проведенных Л. А. Сим на севере европей-
ской территории России являются существенной детализацией гло-
бального обобщения, позволяющей, как мы видели выше, выде-
лить в пределах литосферных плит области — субплиты — с напря-
жениями разных знаков и ориентации. Все это очень важно для
понимания внутриплитной тектоники и сейсмичности.

Рис. 4.6. Генералпзованная карта напряжений в литосфере, составленная по-
международной программе «Литосфера» (М. Л. Зобак, 1992). Учтены решения
фокального механизма землетрясений, наблюдения в скважинах, штрихи на
сместителе разрывов, ориентировка выводных каналов при вулканических извер-
жениях. Размер нанесенных на карту знаков пропорционален количеству и

согласованности исходных данных.

1 — растяжение, образование сбросов; 2 — сжатие с образованием взбросов и

надвигов; 3 — сжатие с образованием диагональных сдвигов; 4 — границы

литосферных плит; 5 — траектории абсолютного движения литосферных плит

согласно модели Минстера—Джордана




Дата добавления: 2014-12-18; просмотров: 33 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав