Глава 7. ГЕОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СТРУКТУР ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ

   оглавление 

 начало монографии     предыдущая глава     заключение  

На Паужетском месторождении основными термовыводящами разломами являются разломы северо- западного простирания /27, 72, 80/. В то же время в структуре Мутновско-Жировской гидротермальной системы термовыводящими считаются разломы северо-восточного простирания /32/. По существующим в этом районе глубоким врезам северо-западного простирания термопроявления не вскрываются. Это заставляет предполагать, что проницаемость разломов в каждом конкретном случае может быть различной и определяется геодинамической обстановкой. Изучению последней в настоящее время уделяется большое внимание. При этом обычно используются тектонофизический, микроструктурный или петрофизический методы /111/. Однако они мало применимы в новейших вулканических областях, подобных рассмотренным выше геотермальным районам. Обширные площади в них покрыты молодыми, незначительно дзформированными породами, а среди разрывных нарушений преобладают трещины отрыва, а не скалывания.

Для реконструкции напряженного состояния среды в сейсмически активных районах в последние годы широко используются сейсмологические данные, анализ сдвиговых перемещений в очагах землетрясений. В региональном плане сейсмологические данные показывают /7, 8, 16, 17/, что поле напряжений в Курило-Камчатской области характеризуется преобладанием горизонтального сжатия, ориентированного в северозападном – юго-юго-восточном направлении, т.е. субпараллельно простиранию северозападных разломов на Камчатке. Благодаря этому последние можно считать открытыми и классифицировать их как трещины отрыва, благоприятные для локализации в них термопроявлзний. Однако более детальный анализ сейсмичности и механизма очагов землетрясений в Курило-Камчатской области показал, что локальные поля напряжений вдоль нее отличаются большим непостоянством /110/. Так, если на юге Камчатки в районе вулканов Камбальный и Кошелевский векторы подвижек в очагах землетрясений ориентированы в северо-западном и запад-северо-западном направлениях, что согласуется с региональным полем напряжений, то севернее в районе вулканов Мутновский и Горелый они ориентированы в юго-юго-западном направлении. Соответственно, в этом случае открытыми разломами, наиболее благоприятными для локализации в них термопроявлений, следует считать разломы северо-северо-восточного и северо-восточного простираний. Еще далее на север, в Семячикском районе векторы вновь имеют направление запад-северозапад - восток-юго-восток, что приводит к активизации в этом районе разломов субширотного и северо-западного простирания /110/.

Кроме того, в цитируемой работе отмечается, что для глубин 0-30 км, т.е. тех глубин, которые для наших целей представляют наибольший интерес, землетрясения связаны, по-видимому, большей частью не с глубинными процессами в фокальной зоне, а с блоковой тектоникой Камчатки. Восстанавливаемые для этих глубин локальные поля напряжений могут отличаться от регионального поля /110/. В последние годы опубликован ряд работ, в которых рассматривается механизм очагов землетрясений, происшедших на глубинах 0-10 км /45, 57, 58, 69/. Эти данные приведены на рис. 30. Видно, что большинство из описанных землетрясений происходило в поле напряжений, у которого ось напряжения сжатия была ориентирована в северо-северо-восточном направлении, а растяжения - в субпшротном. При этом в основном преобладало действие напряжения растяжения. Иную ориентировку имеет лишь локальное поле напряжений, существовавшее в период извержения в районе новых Толбачинских вулканов. Оно характеризуется осью напряжения сжатия, ориентированной в северо-северо-западном направлении (см. рис. 30). В этой связи интересно отметить, что наши работы на Южном конусе в заключительный период его деятельности показали приуроченность центров извержения на самом конусе и всех основных проявлений вулканической деятельности у его подножия к линейной зоне, имевшей простирание ССЗ 335-340° /75/. Эти данные, во-первых, подтверждают выводы об ориентировке локального поля напряжений в районе извержения, а, во-вторых, показывают, что наиболее благоприятными структурами для поступающих к поверхности Земли растворов и магм являются трещины, образующиеся параллельно оси напряжения сжатия и, соответственно, вкрест простирания действующих здесь и, по-видимому, преобладающих напряжений растяжения. Обращаясь вновь к стереограммам, изображенным на рис. 30, мы должны сделать вывод, что в остальных охарактеризованных районах наиболее благоприятными для развития вдоль них вулканической и гидротермальной деятельности должны быть разломы и трещины субмеридионального или северо-северо-восточного (ССВ 10-20°) направлений. Это подтверждает вывод о важной роли субмеридиональных и северо-северо-восточных (ССВ 20-30°) нарушений в структуре изученных геотермальных районов.

 

 

 

Риc.30. Сводные стереограммы распределения осей напряжений в очагах землетрясений. А, Б - в Паужетском геотермальном районе, по В.И.Левиной и др., /69/; В, Г, Д - в районе Ключевской группы вулканов (Д - в период БТТИ в районе извержения, В, Г - вне извержения), по В.И.Горельчик и др. /45/; Е - в районе Карымского вулкана, по В.М.Зобину и др. /58/; Ж - в районе Ключевского вулкана по В.М.Зобину /57/. Стрелками отмечены осредненные векторы локальной системы напряжений.

Выше было показано, что разломы северо-северо-восточного простирания (ССВ 20-30°) на Камчатке развиты очень широко. Они откартированы во всех описанных геотермальных районах, а по результатам дешифрирования аэрофотоснимков выявлены повсюду в пределах Восточно-Камчатского вулканического пояса. Возраст разломов определяется как позднеплейстоцен-голоценовый. Совпадение простирания их с осями напряжений сжатия отмеченных локальных полей напряжений свидетельствует о том, что, по-видимому, вдоль всего Восточно-Камчатского вулканического пояса на глубинах 0-10 км в позднем плейстоцене - голоцене действуют в основном однотипные поля напряжений, характеризуемые северо-северо-восточным направлением оси сжатия и субгоризонтальным растяжением в перпендикулярном направлении. При этом преобладают действия напряжений растяжения /45, 58, 69/. 

В последние годы предложена еще одна методика определения полей напряжений в вулканических районах. Она основана на анализе расположения на стратовулканах побочных конусов: в однородном поле побочные конусы распределяются равномерно на склонах стратовулканов, в неоднородном - группируются в полосы, проходящие через вершину вулкана и совпадающие по простиранию с осью максимального напряжения сжатия /93/. Мы воспользовались этой методикой для восстановления полей напряжений позднеплейстоцен-голоценовых вулканов, что позволяет проверить выводы, сделанные выше. Как видно на рис. 31, при формировании рассмотренных вулканов в основном "работали" трещины северо-северо-восточного и перпендикулярного к ним запад-северо-западного простираний. При этом субширотные направления трещин играют заметную роль только на юге полуострова и в районе Узон-Гейзерной структуры. В отдельных случаях, как, например, на вулкане Крашенинникова, мы обнаруживаем почти одновременное (в геологическом масштабе времени) раскрытие трещин обоих направлений.

Рис.31.Схема локальных полей напряжений Восточно-Камчатского вулканического пояса, восстановленных по методике К.Накамуры. 1 - вулканы (а) (1 – Камбальный; 2 - Дикий Гребень; 3 - Ильинский; 4 - Желтовский; 5 - Ксудач; 6 - Ходутка; 7 - Асача-Желтая; 8 - Мутновский; 9 - Горелый; 10 - Вилючинский; 11 - Опала; 12 - Корякский; 13 - Дзендзур; 14 - Малый Семячик; 15 - Тауншиц; 16 - Крашенинникова; 17 - Унана; 18 - Комарова), кальдеры (б); 2 - вулканы на врезках; 3 - уступы ограничения кальдер на врезках; 4 – кратеры (а), шлаковые конусы и экструзии (б); 5 - центры излияния лавовых потоков и эксплозий (а), лавовые потоки (б); 6 - дайки (а), маары(б); 7 - разрывные нарушения: а - сбросы, б - трещины; 8 - главные оси максимального напряжения сжатия, восстановленные по расположению паразитических конусов на стратовулканах. При составлении структурных схем стратовулканов использованы материалы сотрудников Института вулканологии ДВНЦ АН СССР, опубликованные в Бюллетене вулканологических станций за 1966-1978 гг. и личные материалы автора. Внизу указан масштаб, в котором выполнены структурные схемы.

Оценивая структурную позицию вулканов, на которых "работают" субширотные трещины, необходимо отметить, что все они расположены либо непосредственно в зонах разрывов более древнего заложения, либо весьма близко от них. Такую позицию занимают вулканы южной части полуострова - Камбальный, Дикий Гребень, Ильинский, Кошелевский. Все они локализованы вблизи крупных разломов северо-западного и широтного простирания. В субширотном направлении вытягиваются многочисленные кратеры на вершине вулкана Горелый, который также сформировался в зоне крупного широтного разлома. Аналогичную ситуацию мы имеем в районе Узон-Гейзерной депрессии и вулкана Крашенинникова, которые находятся вблизи Узонско-Валагинского разлома /126/. Таким образом, мы должны сделать вывод, что крупные древние нарушения оказывают существенное влияние на позднеплейстоцен-голоценовую и современную геодинамическую обстановку в верхних этажах земной коры и в отдельных случаях (как на Паужетке) могут полностью определять ее.

Используя методику К.Накамуры /93, 146/, мы можем оценить также ориентировку полей напряжений для средне-верхнечетвертичного времени, когда в рассмотренных районах происходило формирование многочисленных экструзий и вулканов кислого состава (см. рис. 23). Расположение последних свидетельствует о том, что в этот период на Узон-Гейзерном участке ось напряжения сжатия была ориентирована в субширотном направлении, в Мутновском районе - имела субмеридиональное простирание, а в Паужетском районе - широтное в районе Кошелевского массива и субмеридиональное в районе Камбального хребта. Как и в предыдущем случае, на распределение экструзий и вулканов здесь также существенное влияние оказали, по-видимому, зоны древних разломов. Региональное поле напряжений вблизи них трансформировалось и приводило к активизации этих разломов. Отсюда следует важное заключение о том, что, рассматривая современные поля напряжений на геотермальных месторождениях и определяя по ним степень открытости или сжатости трещин различного простирания, мы должны учитывать роль крупных древних разломов, которые могут значительно изменять ориентировку осей напряжений в районе этих месторождений.

1. Курило-Камчатская область в целом по сейсмологическим данным характеризуется региональным полем напряжений, в котором вектор максимального сжатия ориентирован в направлении ССЗ-ЮЮВ. В то же время для верхних этажей земной коры на Камчатке (для глубин 0-10 км) поля напряжений отличаются преобладающей ССВ ориентировкой вектора максимального сжатия и преобладанием растягивающих усилий, направленных перпендикулярно.

2. Современное поле напряжений, устанавливаемое по сейсмологическим данным на глубинах 0-10 км, согласуется с региональным расположением северо-северо-восточных структур растяжения на Камчатке, образование которых датируется поздним плейстоценом - голоценом.

3. Определение полей напряжений по методике К.Накамуры /93/ подтверждает сейсмологические данные. Система напряжений, характеризующая верхние этажи земной коры на Камчатке, отличается преимущественно ССВ направлением вектора максимального сжатия.

4. Крупные древние (предположительно миоценовые) нарушения оказывают существенное влияние на позднеплейстоцен-голоценовую и современную геодинамическую обстановку в верхних втажах земной коры на Камчатке и в отдельных случаях могут полностью определять ее. 

 начало монографии    предыдущая глава       заключение    наверх