Введение к работе
Актуальность проблемы подтверждена включением ее в пятилетний план работ (1986-1990) Ордена Ленина Института физики Земли им.О.Ю.Шмидта АН СССР, тема "Изучить механизм тектонических деформаций и тешюмассопереноса в коре и верхней мантии" (раздел 02.05.НІ9 программы 0.50.01 ГКНТ СССР).
Основная цель работы состояла в возможно более детальном анализе и классификации тлеющихся структурных материалов по двум достаточно представительным и хорошо изученным складчатым системам юга СССР - Юкного Тянь-Шаня и Большого Кавказа, с последующим их обобщением для получения целостной общей картины их строения. В задачу исследования также уходило прослеживание истории формирования выявленных структурных неоднородностей на разных этапах развития складчатых систем.
Для достижения поставленных целей решены следующие конкретные задачи:
-
Сбор по единой методике неоднородной детальностью структурного материала (кале полевого, так и литературного) по морфологии геосинклинальной складчатости дія территории Юаного Тянь-Шаня и Большого Кавказа.
-
Разработка методики для комплексной.(количественно-качественной) оценки степени морфологической сложности складчатости .
-
Анализ собранного материала с помощью этой методики.
-
Выделение структурних зон с учетом шарьяжного етроыиы некоторых из них и районирование изученных районов по типам складчатых структур.
-
Восстановление на основе имеющихся и вновь составлению; карт фациЙ и мощностей главных этапов и стадий развития tonого Тянь-Шаня и Большого Кавказа.
-
ІІОДСЧеТ С ПОМОЩЬЮ МеТОДИКИ КОЛИЧеСТВеННОЙ ОЦеНКИ рьКіЬіц
вертикальных движений (по В.Н.ШолпоД9?8) значении средней скорости и контрастности движений для всех геологических эпох палеозойского развития Южного Тянь-Шаня.
-
Сопоставление характеристик режима вертикальных движений и времени главнейших фаз складко- и шарьяжеобразовання обь-их изученных складчатых систем.
-
Сопоставление составленных карт районирования Южного Тянь-Шаня и Большого Кавказа по типам складчатости с ісарташ новейших движении и картами эпицентров землетрясений для выяснения корреляции древних, новейших и сейсмогенерирующпх структур.
-
Определение возможного механизма складкообразования на основе морфологического п кинематического сопоставления складчатых структур с результатами математического и экспериментального моделирования.
Научная новизна работы.
-
Разработан комплекс методических приемов, позволяющий объективно виявлять морфологические неоднородности голоморрноц складчатости и картировать их на площади в пределах целых складчатых систем.
-
Предложена новая морфологическая классификация геосин-ішшальной складчатости, .дающая'возможность проводить ішнемати-ческий анализ и изучение условий образования складчатости на количественной основе.
-
Доказательно обосновано, что морфологическая неоднородность - не- только общее явление складчатых систем, но и основное свойство геосинклинальнои складчатости. Причем неоднородность эта закономерна. То есть, в работе описано новое свойство такого широко распространенного, природного явления, как складчатость.
-
Выявленное закономерно-неоднородное сгроинне складчатых систеЪ позволяет по новому взглянуть я на проблему окладкообра-
- 4 -'. -ц-,іця п целом. Для обьяснешія установленной, автором широко-
. '.: r.vJHoii латеральной и вертикальной дисгармонии складчатости -. j.-a-e подходящим механизмом является термофлюидная адвекция
- городах геосинклинального чехла.
5. Сформулирован новый подход к изучению природы и влия-
,-т пноишего сжатия на процесс складкообразования. Как показали
и 'г.чук-чшые исследования, с использованием детального структур-;--го материала, горизонтальное сокращение толщ пород является ."гшизмом локального проявления, формирующим складчатость в ,чих зонах, прилегающих к крупнейшим разломам взбросо-надвиго-о-л типа.
6. Выявлена временная корреляция между определешшми ста-
;:і'чми вертикальних движений изучешпіх геосинклинальных систем
:; ї-ілами шарьяже- и складкообразования.
7. Для рассмотренных складчатых систем лросланєно унасле
дованное развитие новейших, орогешшх блоков от складчатых струк
тур, а тех, в свою очередь, от зон геосинклиналыюго этапа раз
вития .
Разработанное в результате проведенных исследований новое научное направление базируется не на традиционных оплсатель-них, чисто качественных характеристиках отдельных складок или абстрактной складчатости, а на применении объективных комплексних (качественно-количественных) оценок структуры для целых складчатых систем. Это позволяет достигнуть новой, более высокой, чем ранее степени обобщения детального структурного мате— риача. Выявляются иерархия структур разных размеров и морфологические особенности деформаций на каздом иерархическом уровне. Сообщества складок предстают в ваде строгой системы соподчиненных объектов, при этом формальный термин "складчатая система" наполняется конкретным содержанием в соответствии с принципа&ш системного анализа.
Изученные складчатые системы выступают как мегантпклшюрпи; при более детальном анализе они распадаются на ряд по разному устроенных антиклшюриев и синклшюриєв. В антиклпнорилх и син-клшюрнях, в свою очередь, выделяются структуры более мелкого размера - складки четырех порядков с более или менее устойчивыми характерными размерами. Наконец, мелкие формы складчатости, будинок, клпиа-тс и т.д. отрада-ют самый детальный из макроскопических урошеіі диіюрмацип.
Системный подход к анализу особенностей морфологии складчатости позволяет выявить и иерархию Неоднородностей, хар;штс-[>-ных для того или иного уровня исследования. Знание этих неоднородностей строения и развития складчатых систем способствует достижению нового уровня познания крупных тектонических объектив н причин их происхождения.
Кроме того работа является крупным обобщением имеющихся и вновь собранных структурных фактических данных по дьуїд представительным объектам - ярко выраженным складчатым систоі.іам Lkuoro Тянь-Шаня и Большого Кавказа.
Драктическое значение работы. Разработанная методика типизации складчатых структур может быть применена для целей структурного районирования территории складчатых зон при крупномасштабном геологическом картировании сложнодислоцированных толщ.
Выявленная унаследованность блоков с разным знаком новей-ших движений от крупных зон неоднородности складчатости яозволл--ет выделять и трассировать по изменению характера складчатых дислокаций активные продольные и поперечные структуры для целей сейсмотектонического районирования.
Собранные структурные материалы и установленные закономерности неоднородного строения складчатых систем Южного Тянь-Шаня и Большого Кавказа могут быть использованы для геологической интерпретации материалов геофизических работ, проводимых на их территории и в соседних районах.
Внедрение результатов работы. Составленные автором структурно-геологические разрезы Алайского хребта включенії ь производственные отчеты геолого-съемочных партий Кино-Киргизской геологической экспедиции ПО "Киргизгеология", а структурно-геологический разрез по р.Кодори на южном склоне Б.Кавказа использован в производственном отчете Геофизической партии но региональным работам Ш "Грузгеология" для интерпретации данных по составленному профилю МОВЗ.
Материалы по складчатому строению Кино го Тянь-Шаня и Большого Кавказа послужили основой для изображения этих районов на Карте региональных тектонических структур складчатых областей СССР (Основе для Карты редкомоталыюй металлогении СССР) м-ба 1:2500000, издание ШГРЭ, 1980; и Карте тектонических структур складчатых областей Азиатской части СССР (Основе д.';;; к:шги ред-
— о —
'"мотальной металлогении СССР) м-ба 1:7500000. Издалие ШГРЭ,
(тс.
Результаты сейсмотектонических исследоваїшй использованы автором при составлении карты разломов и блоков Кавказа, послужившей основой яш карт оперативного слежения за режимом сейсмичности при работе по среднесрочному прогнозу землетрясений в состапе мсжотдельской группы ОСАС №3 ЛИ СССР (в содружестве с Кавказским региональным центром прогноза землетрясений).
Публикации по темо диссертации. Основные результаты проведенного исследования опубликованы в монографии (Рогожин,1977), п трох сборниках и монографиях в соавторстве, а также более, чом в 30 статьях, содержащихся в журналах "Бюллетень Московского общества исіштателей природа", "Доклады АН СССР", "Геотектоника", "Физика Земли", "Советская геология",в сборниках серии "Вопроси инженерной сейсмологии" и других изданиях.
Апробация работы. Результаты диссертационного исследования и его части докладывались на ряде Всесоюзных и Международных совещаний, важнейшими из которых являются следующие: совещание, посвященное 30-летию Ашхабадского землетрясения (1978, Ашхабад), совещание "Соотношение геологических процессов в палеозойских складчатых сооружениях Средней Азии" (1978г., Фрунзе), Международный симпозиум по изучению сейсмичности и сейсмической опасности (1981, г.Либлиде ЧССР), XIX Генеральная Ассамблея Европейской сейсмологической комиссии (1984, Москва), Всесоюзное совещание "Опыт изучения Газлийских землетрясений и проблема прогнозирования землетрясений" (1985, Ташкент), ХХШ Генеральная Ассамблея Меадународной ассоциации сейсмологии и физики земных недр ( і/^ічл ) (1985г., Токио); Ш Всесоюзный семинар-школа "Геодинамика Кавказа" (1986, оз.Севан), УІ Краевая конференция по геологин и полезным ископаемым Северного Кавказа (1985г.,Еесен-туки), XX Всесоюзное тектоническое совещание (1987, Москва), Всесоюзная конференция "Современная геодинамика литосферы континентов" (1985, Иркутск), П Всесоюзный симпозиум "Экспериментальная тектоника в решении задач теоретической и практической геологии" (1987, Ялта). Автор принимал участие в работе ряда других совоіпшііі и енглознумор, делая доклади на заседаниях Московского общества 7спь"гателеп природы (1973,1976гг.), заседании Ученого Совета ИЮ КГ. СССР, читал ле.чпии дія молодых ученых
(школа-семинар, 1987, Суздаль). В ответ на письменные и устны,-заяросы публикации автора (Рогожин, 1976,1977.; Рогожки, якошнл>, 1983; Белоусов,Рогожин,1982) переданы зарубежным учешім Р.ііраа-су (Калгари,Канада), р.Трюмш (Цюрих.Швейцария), Б.Сикоиюку, М.Моичевичу (Белград,Сараєво, Югославия), М.Мограоуи; О.Кирецу (Алжир), С.Кумару (Дорадун,Индия), К.Кхатри (Рурки, Индия). Ссылки на работы автора содержатся в вышедшей в Югославии ..юно-Графил ( о.Оібій Uporodna analiza иЬгаповІі DJuariiia і vili-kog Kavicaza // a.)
Фактический материал. В основу работы положены следующие данные.
-
Личные многолетние полевые исследования, начинал с I9t.'(-; . в пределах Шного Тянь-Шаня, Большого Кавказа, систематииирош.н-ныв в виде большого количества детальных структурно-гиологичее--ких разрезов и карт.
-
Опубликованные материалы, (разрезы), отражающие строїли» Южного Тянь-Шаня и Большого Кавказа (Сорокин,1962; Шолпо.1974, 1978; Виноградов ,1957, Шадчинев.1970 и др.).
-
Карты фаций и мощностей п&чеозойских отлояешііі шного Тянь-Шаня, построенные автором на основании анализа болылого колігчества данных по стратиграфии как опубликованных, так и фондовых.
-
Опубликованные результаты математического (Гончаров, 1979) и "экспериментального моделирования (Гончаров,Го].-:;ЯОіі,Гс;7г;; Ларин, 1975; Вюргобианл, 1985; Раглберг, 1986; Латалаха и др., 1974; ґутерман, 1987 и др.).
-
Материалы по неотектонике и сейсмичности для отдельши зон из опубликованных работ (Ранцтан, 1987; Джамалов и др., 1987; Новый каталог сильных землетрясений, 1977; Kiayij и др., Иогансон, 1985), а также из совместных исследований с .Іі.Б.Сіа-шшой и Т.Я.Машдовым (Гасанов, Рогожин и др., 1987; Рогозин, Рейснер, Мамедов, 1908).
-
Сравнительный .литературный материал по другим складчатым системам, проанализированный автором.
,Оонов)шв. положения, выносшлле на защиту.
I. Разработана методика количественной оценки с^лынл морфологической сложности геосинклинальной складчатости, примененная для решения проблемы типизации складчатой о-тр./к^Уры Ккного Тянь-Шіїл и Большого'Кавказа, в стлал с с/^^/'Гл.л; вь
- a -
Г'иіочнса.
2. Выявлена значительная морфологическая неоднородность
ii'j.'iiioit складчатости, выражающаяся в том, что:
а) наиболее интенсивная ее разновидность наблюдается в яд-
; ..ч«; крупных антшслинориев, располагающихся в осевых частях склад-ччтых областей. В периферийных частях интенсивность складчатое-гл ослабевает в антиклнориях и еще сильнее в елнклинориях; гч'.рост и по простиранию структурных зон полная складчатость те-1-чет свою однородность и приближается по морфологии к промежу-.-чному типу, а часто и замещается складчатостью этого типа;
б) встречаются зоны интенсивной складчатости небольшие по
: іямнрш.і, изолированные друг от друга, овальные в плане и обрам-аыгщесл полями с менее сложной структурой;
в) складчатые структуры разных порядков образуют в плане
-і:і!елонировашше системи, причем ориентировка осей крупных и мел
ких структур обычно не совпадает.
3. На основе анализа карт фаций и мощностей, палинспастичес-
ких реконструкций и количественной оценки режима вертикальных
пвижениц установлено, что
а) зоны разной интенсивности складчатости прошли различную
историю геологического развития: сложно построенные крупные ан-
тнклшюрии сформировались на месте ранних инверсионных централь
них поднятий; зоны более просто устроенных крупных сянклинориев
и периферийных антшслинориев - на месте краевых прогибов;
б) важнейшие фазы структурообразования коррелируют о опре
деленным регишом вертикальных движений геосинклиналей: ранние
фазы складчатости происходили на фоне их общего поднятия при
малой контрастности движений; шарьяжеобразование было связано
с общим контрастным опусканием, "главная" складчатость сопровождала общее поднятие геосишелиналышх систем (орогенез) при очень большой контрастности движений.
-
Корреляция складкообразования и хода вертикальных движений позволяет рассматривать складчатость в едином ряду с другими проявлениями геосинклинальиого режима такими как осадко-накоплешге, метаморфизм, магматизм, частнач и общая инверсия.
-
Количественное сопоставление структуры разных типов экспериментальных моделей и пзученнчх складчатых зон показало значительное сходство последних с моделями складчатости, возникшей в процессе торлофтскдной адвекщш.
-
Выявленные закономерности неоднородного строения и развития рассмотренных складчатых систем могут быть объяснены о точки зреїшя несколько усложненной и модернизированной вдвекгиь-ной гипотезы складкообразования. Полная геосинклінальная склад-чатость является продуктом совместного действия нескольких механизмов. Главным из них, формирующим лицо складчатой, структуры, является термофлюидная адвекция в гравитационно неустойчивых массах пород. Внешнее горизонтальное сжатие прояшшотся локально и играет в процессе складкообразования сшхронизируюіцую и провоцирующую роль.
-
Положєїшє новейших блоков, контролирующих сейсмичность, унаследовано от складчатых структур, а тех, в свою очередь, -от зон геосишишнального этапа развития.
Построение и объем работы, диссертация состоит из 9 глав, введения и заключения, имеет объем ЗСЗ страниц, сопровождается 79 иллюстрациями, 4 таблицами и списком литературы, содержащим 293 названии.
На всех этапах работы автор пользовался постоянными советами и консультациями научного руководителя до этой тьме В.В.Гелоусова. В процессе исследований и подготовки работы автором учтены ценные советы и замечания Б.А.Борисова, А.В.Горячева , Ю.П.Видяшша, К.Л.Волочковича,'Н.Б.Лебедевой, М.Г.Леонова, В.И.Лыкова, В.Н.Нонахова, Д.П.Резвого, П.Д-Резвого, Г.И.Район ера, А.С.Перфильева, Г.С.Поршнякова, В.П.Черншлука, Ф.Л.Яков-лева.
Большой труд по чтению всей рукописи взяли на своя Ь.В.Белоусов, М.А.Гончаров, В.Н.Шолпо, а также огделышх ее частей К.Б.Сеславинский, М.Л.Сомин, чьи замечания и добро^ечательнан. критика учтены автором при подготовке окончателшого варианта работы. В подготовкерукописи неоценимую помощь оказали К.П.Исакова, Е.П.Белякова, В.А.Николаичева и И.Н.Макарова.
Автор многим обязан коллективу лаборатории геодинамики №3 АН-СССР, руководимой член-корр. АН СССР В.В.Велоусоыш. Автор выражает глубокую признательность всем товарищам, способствовавшим.выполнению этой работы.