|
Глава
7. ГЕОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СТРУКТУР ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ
ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ
|
оглавление
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.
|