Геотектоника с основами геодинамики - Хаин В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Изучение напряженного состояния земной коры в скважинах основано на наблюдениях как естественных деформаций ствола скважины, так и искусственно вызванных деформаций пород слагающих этот ствол. В первом случае с помощью либо магнитно ориентированного специального "четырехрукого" прибора, либо акустического телевизионного устройства устанавливается искажение поперечного сечения ствола скважины или сдвиговое нарушение этого ствола, и по ним определяется ориентировка оси максимального сжимающего напряжения. В другом случае производится 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 являются возобновлением ранее существовавших в породах вокруг ствола скважины. Обе эти методики в настоящее время широко применяются в разных странах.
Для изучения напряженного состояния пород в горных выработках используются трехмерные измерения в образцах этих пород, 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 американского геофизика Мэри Лу Зобак в целях изучения в первую очередь внутриплитной геодинамики было предпринято составление Мировой карты (World Stress map - WSM) с использованием всех перечисленных выше методов их изучения. В 1989 г. были опубликованы первые результаты этой работы, в 1992 г. - карта, для составления которой было использовано более 4400 пунктов наблюдений, К большому сожалению, почти вся территория бывшего Советского Союза осталась на этой карте, воспроизведенной на рис. 4.6, большим белым пятном, за исключением Урала, Байкальской рифтовой зоны и частично Верхояно-Колымской области, хотя, как указывалось выше, некоторые исследования в этом направлении велись также на Кольском полуострове и в Киргизии.
Рис. 4.6. Генерализованная 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 извержениях. 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
Что же было выявлено в результате проведенного обобщения? Авторы этого обобщения, и прежде всего сама М.Л. Зобак, различают региональное (первого порядка) и локальное (второго порядка) поля напряжений. Региональные напряжения - это напряжения сжатия, они обнаруживают закономерную ориентацию, согласующуюся либо с направлением расхождения литосферных плит от осей спрединга срединно-океанских хребтов, либо с направлением, перпендикулярным к простиранию коллизионных орогенов. Соответственно в Северной Европе, в частности в Скандинавии, напряжения ориентированы нормально к простиранию Срединно-Атлантического хребта, а в Западной Европе, в Англии, Франции, Германии, - нормально к простиранию Альпийского орогена. Эффект коллизии наблюдается также по другую сторону альпийского пояса в Северной Африке и Индостане. Ориентировка первого типа свидетельствует, что ведущая роль в смещении литосферных плит принадлежит их расталкиванию на осях спрединга (ridge push) наряду с затягиванием плит в зоны субдукции (slab pull) и их волочением (drag).
Локальные отклонения от регионального поля напряжений отмечены прежде всего в рифтовых зонах. Это касается, в частности, Восточно-Африканской рифтовой 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. Отклонения от регионального поля напряжений наблюдается и в связи с мощным осадконакоплением на пассивных окраинах континентов - растяжение под окраинами, сжатие на прилегающей океанской плите. По оценке М.Л. Зобак, величина локального стресса может быть равна величине регионального стресса или превосходить ее до 2,5 раз.
Исследования типа проведенных Л.А. Сим на севере европейской территории России являются существенной детализацией глобального обобщения, позволяющей, как мы видели выше, выделить в пределах литосферных плит области - субплиты - с напряжениями разных знаков и ориентации. Все это очень важно для понимания внутриплитной тектоники и сейсмичности.
Таким образом, изучение напряженного состояния земной коры и литосферы удачно дополняет материалы регистрации современных тектонических движений и дает возможность получить более полную картину современной тектонической активности и геодинамики.
