Введение к работе
Актуальность теми. Важнейшими структурными элементами земной коры и литосферы являются глубинные разломы и разломше зоны, имеющие протяженность в сотни и первые тысячи километров и часто представляющие собой межплитные границы. Крупные разломы играют контролирующую и, в большинстве случаев, определяющую роль в.развитии различных геологических процессов, сопровождающих тектогенез. Среди широкой гаммы морїюгенетических типов разломов наиболее распространены сдвиги.
Многие исследователи работают в направлении изучения закономерностей развития процесса разломообразования, дающих ключ к пониманию характера тектонических движений, сейсмической активности, магматизма, флюидного режима, локализации месторождений полезных ископаемых в зонах крупных разломов. Ход процесса деструкции определяется и неразрывно связан с напряженно-деформированным состоянием разрушаемых слоев горішх пород, возникающих под действием тектонических сил. Современные геолого-геофизические данные и измерения в скважинах показывают, что напряженно-деформированное состояние массивов горішх пород в каждой точке сложным образом меняется как по величине, так и по ориентации главных осей за короткие промежутки времени. Поэтому изучение динаміки полей деформаций и напряжений является необходимым условием познания закономерностей формирования структуры разломных зон, прогноза ее развития и хода контролируемых ею процессов. В связи с этюл проблема динамики полей деформаций и напряжений в зонах разломов весьма актуальна, но ее развитие сдерживается невозможностью изучения динамики процессов ввиду большой длительности эволюции крупных разломных зон в природе, а также недостаточной разработанностью методов оценки напряженно-деформированного состояния массивов на больших глубинах.
Цель работы. Изучение общих пространственно-временных закономерностей динамики полой деформаций и напряжений в объеме областей активного динамического влияния крупных сдвигов земной коры и литосферы методом тектонического моделирования. Задачи исследования:
I. Разработка методики количественной оценки деформаций и
напряжений в объеме непрозрачного упруговязкопластичного материала и постановка автоматизированного эксперимента по модели-роваїшю сдвиговых зон на основе этой методики.
2. Анализ пространственно-временного распределения и характера изменения деформаций и напряжений в объеме областей активного динамического влияния формирующихся сдвигов.
Фактический материал, положенный в основу работы, получен в результате проведения экспериментальных исследований (1982 -1988 гг.). Моделирование крупных сдвиговых зон на упруговяз-копластичном материале выполнено в лаборатории тектонофизики Института земной коры СО АН СССР. В ходе сравнительного анализа геолого-геофизических данных и экспериментальных результатов в неоходимом объеме использованы литературные материалы.
Защищаемые положения:
-
При формировании крупных сдвигов поле скоростей сдвиговой деформации и напряжений в областях их активного динамического влияния обладает пространственно-временной неравномерностью и имеет колебательный характер при постоянстве действующих тектонических сил. Установлены продольная, поперечная и вертикальная компоненты миграции повышенных значений этих параметров в объеме зон сдвига. Неравномерность накопления деформаций является характерным свойством процесса множественного разрушения упруговязкопластичного материала.
-
В области активного динамического влияния крупного сдвига участки поверхности с повышенными значениями накопленных сдвиговых деформаций и напряжений могут не соответствовать расположению глубинных зон повышенных деформаций и напряжений.
-
Подвижное крыло зоны сдвига обладает повышенным уровнем скоростей деформации и напряжений, что выражается в большей степени его раздробленности.
-
Разработана методика измерения сдвиговых деформаций с помощью тензорезистивных датчиков в объеме упруговязкопластич-ных моделей крупных сдвиговых зон.
Научная новизна. Получены новые представления об асинхронном развитии деформаций и напряжений в крыльях формирующихся зон сдвигов. Это следует из установленной пространственно-временной неравномерности и колебательного характера полей скоростей деформаций и напряжений.
Выявлен неравномерный характер поля по вертикальному разрезу зон сдвига, в котором средняя его часть имеет пониженные значения скоростей деформации и напряжений по сравнению с верхней и нижней частями.
Разработана новая методика измерения сдвиговых деформацій в объеме непрозрачного упруговязкопластичного материала, позволяющая изучать динамику полей сдвиговых деформаций и напряжений и полностью автоматизировать эксперимент.
Практическая значимость. Полученные в эксперименте закономерности позволяют объяснить ряд особенностей неравномерного протекания некоторых геолого-геофизических процессов: импульсный характер современных тектонических движений, миграции сейсмической активности в сейсмогешрирующих зонах, дискретность локализации одновозрастных рудопроявлений в зонах крупных разломов. Они отражают закономерности, присущие процессу множестьэнного разрушения упруговязкопластичного материала. Общие закономерности деструкции необходимо учитывать при ретроспективном и перспективном прогнозах геолого-геофизических процессов в зонах крупных разломов.
Материалы, включающие часть результатов диссертации, в виде брошюры С.И.Шормана, С.А.Борнякова, В.Ю.Буддо "Рекомендации по оценке ширины зон приразломных структурішх изменений (по результатам физического моделирования)" (1985) известны в производственных и научных организацях страны, а также -в виде отчета переданы на внедрение в ВостСибНИИТТиМС (Иркутск).
Апробаїгия работы. Основные результаты исследования докладывались на региональной научно-технической конференции (Иркутск, 1981), на Всесоюзном симпозиуме "Экспериментальная тектоника в решении задач теоретической и практической геологии" (Новосибирск, 1982), на Совместном заседании Координационного совета по развитию исследований в области сейсмологии и созданию научных основ прогноза землетрясений при Президиуме СО АН СССР и Геофизической секции Объединенного Ученого совета наук о Земле СО АН СССР (Иркутск, 1984), на пятом Всесоюзном семинаре по механике тектонических и сейсмических процессов (А^.ліа-Ата, 1984), на Всесоюзной школе-семинаре "Физические основы прогнозирования разрушения горных пород" (Иркутск-Листвянка, 1988), на Всесоюзном совещании "Сдвиговгэ тектонические лару-
шания и их роль в образовании месторождений полезных ископаемых" (Ленинград, 1988), на Всесоюзном совещании "Активные разломы: метода изучения, морфология, кинематика, геодинамика" (Иркутск, 1939), а также в разное время обсуждались на семинарах ряда лабораторий ИФЗ АН СССР, ИГД СО АН СССР, ИГиГ СО АН СССР и ИЗК СО АН СССР.
Публикации. По теме диссертации в соавторстве и самостоятельно опубликовано 23 работы, в том числе 2 монографии и одна брошюра.
Объем и структура работы. Работа состоит из 3 глав, введения, заключения и приложения. Объем составляют 125 с. текста, БО рисунков, 19 таблиц и список использованной литературы из 190 наименований.