reforef.ru 1

СЕЙСМИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ АРКТИЧЕСКИХ РАЙОНОВ ЯКУТИИ

1Б. М. Козьмин, 2Л. П. Имаева, 2В. С. Имаев


1Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН, Якутск, b.m.kozmin@diamond.ysn.ru

2Институт земной коры СО РАН, Иркутск, imaev@crust.irk.ru
Через акваторию Северного Ледовитого океана и Cеверо-Восток Азии следится Арктико-Азиатский сейсмический пояс, продолжающий проявления землетрясений в Арктике к Тихоокеанскому региону Имаев и др., 2000. Он отделяет Североамериканскую плиту от Евразиатской и Охотоморской литосферных плит на расстоянии более 8 тыс. км. По сейсмотектоническим особенностям в нем выделяется несколько зон: Арктическая (хр. Гаккеля), Лаптевоморская (шельф моря Лаптевых), Хараулахская (северное окончание Верхоянского хребта) и система хребтов Черского. Лаптевоморская зона является переходной между срединноокеаническим хр. Гаккеля и континентальными структурами Северного Верхоянья и хр. Черского. Восточную часть Лаптевоморской зоны между меридианами 120 и 139 в.д. занимает сложноветвящаяся рифтовая система северо-западной и субдолготной ориентации протяженностью до 600 км при ширине 350-400 км. Рифтовая зона на шельфе моря Лаптевых представлена грабенами (Усть-Ленский, Омолойский, Усть-Янский, Чондонский, Бельковско-Святоносский и др.), которые ограничены и разделены между собой системой поднятий ( Центрально – Лаптевское поднятие, Шелонская структурная терраса, Столбовской горст и др.) и имеют северо-западное простирание Имаев и др., 2000; Drachev S.S. et al., 2003. На севере в области материкового склона рифтовая зона стыкуется с юго-восточным окончанием хр. Гаккеля, а на юге большинство перечисленных грабенов этой зоны продолжаются на континент. При этом, присутствие впадин подтверждается особенностями распределения аномалий поля силы тяжести в восточной части шельфа в виде ряда узких линейных высокоградиентных зон северо-западного и субдолготного простирания, вытянутых от континентального склона шельфа к побережью. Магнитное поле здесь практически однородно в отличие от резкого полосового рисунка магнитных аномалий, характерных для линейной структуры хр. Гаккеля. Мощность земной коры в южной части моря Лаптевых, определенная по временам пробега преломленных сейсмических волн, достигает 30-35 км Аветисов и др., 1991, а на южных флангах Нижнеленской, Нижнеянской и Омолойской впадин на континентальной части составляет 25-30 км Mackey et al., 1998.

Наиболее ярким элементом рифтовой системы является меридиональный Усть-Ленский грабен. Он пересечен рядом сейсмических профилей и уверенно прослежен от южной оконечности зал. Буор-Хая до 75 с.ш. на расстояние 400 – 420 км. В северной части ширина грабена достигает 150-170 км. К югу он постепенно сужается и в средней части зал. Буор-Хая его ширина составляет 30-40 км. На всем протяжении грабен ограничен сбросами с амплитудой вертикального смещения до 0.3-1.0 км. В северной и центральной частях грабена его борта кулисообразно смещены серией субширотных сдвигов. Внутри грабена также прослеживается система сбросов cо смещениями в осевой части до 1 км Аветисов и др., 1991; Грамберг и др., 1990. От восточного борта Усть-Ленского грабена между 72 и 73 с.ш. ответвляется более узкий (40-50 км) Усть-Янский грабен, который протягивается к побережью Янского залива и далее на континент. Здесь, в низовьях р. Яны, его осадочное заполнение пройдено параметрической скважиной на глубину 420 м. В бортах грабена отмечаются сбросы со смещениями до 0.5 км. Усть-Ленский и Усть-Янский грабены разделены горстом полуострова Буор-Хая, имеющим треугольные очертания. Такое сочетание горста и грабенов создало сложный тектонический узел в зал. Буор-Хая и условия повышенной сейсмической активности в акватории залива. Разрывные нарушения восточной части шельфа моря Лаптевых связаны с рассматриваемой Лаптевоморской окраинно-континентальной рифтовой системой, возникшей и развивавшейся в кайнозое на продолжении океанического спредингового хребта Гаккеля. Они контролируют границы грабенов и детальную структуру их внутренних частей. Здесь выделяется два типа разломов: субдолготные и северо-западные сбросы и субортогональные им сдвиги широтного и северо-восточного простирания, смещающиеся отложения рифтовых впадин и их сбросовые ограничения Грамберг и др., 1990. Землетрясения Арктических районов Якутии наблюдаются в четырех зонах: хр.Гаккеля, шельфах морей: Лаптевых и Восточно-Сибирского, Северном Верхоянье и Приморской низменности.


Сейсмичность хр. Гаккеля представлена узкой (60-80 км) полосой эпицентров землетрясений, которая на шельфе моря Лаптевых расширяется до 400-600 км, охватывая территорию между полуостровом Таймыр, дельтой р. Лены и Новосибирскими островами. Землетрясения происходят здесь на глубинах 4-36 км в пределах земной коры Аветисов и др., 1991; Имаев и др., 2000. На фоне рассеянной (диффузной) сейсмичности шельфа выделяется несколько субдолготных (северо-западных) полос с повышенной плотностью землетрясений.

Основная полоса, куда тяготеют все крупные сейсмические события с магнитудой Мs=5.5-6.2, фиксируется от хр. Гаккеля в направлении Янского залива моря Лаптевых, обозначая границу Евразиатской и Североамериканской плит. Очаги землетрясений этой полосы сосредоточены во впадинах Лаптевоморской рифтовой системы или тяготеют к их бортам. По краям шельфа моря Лаптевых параллельно основной полосе обнаруживаются еще две полосы слабых землетрясений: западная – Лено-Таймырская и восточная – Новосибирских островов. Первая – фиксируется через дельту р. Лены вдоль побережья и мелководье Оленекского залива моря Лаптевых, пересекает Хатангский залив вблизи о. Б.Бегичев, тянется к полуострову Таймыр и, возможно, к островам Северная Земля. Вторая – в виде субдолготной линии эпицентров следится из акватории Восточно-Сибирского моря через Благовещенский пролив между островами Фаддеевский и Новая Сибирь к северу.

За прошлый век в Лено-Таймырской полосе было зарегистрировано более 300 слабых землетрясений. Внутри неё наблюдается ряд отдельных максимумов сейсмичности. Так, скопление эпицентров землетрясений выявлено на участке Оленекской протоки дельты р. Лены и в Оленекском заливе моря Лаптевых, где отмечено 7-балльное событие 1980 г. с Мs=5.4 и небольшой серией афтершоков (около 20). Второе скопление эпицентров отмечено к западу от первого в том же заливе вблизи полуострова Терпяй-Тумса и представляет рой землетрясений, который возник в ноябре 1987 г. – мае 1988 г. (43 толчка). Среди них сильное событие, отмеченное 25.11.1987 г. с mb=5.1, имело в эпицентре интенсивность 6 баллов. И наконец, третья группа землетрясений тяготеет к полуострову Таймыр, где на его восточном побережье и примыкающей части шельфа произошло до 10 подземных толчков. Самыми значительными из них были сотрясения, произошедшие в 1964, 1973, 1986, 1990 и 1996 годах в интервале магнитуд mb =3.5-5.0. Лено-Таймырская полоса слабой сейсмичности приурочена к зоне влияния Лено-Анабарского краевого шва Сибирской платформы Имаев и др., 2000, который прослеживается под покровом мезозойских и кайнозойских отложений одноименного прогиба между устьями рек Лены и Анабара. Названный шов отчетливо диагносцируется по линейной магнитной аномалии и градиентной ступени силы тяжести. В частности, в дельте р. Лены наблюдается протяженная Быковско-Ленская полоса максимумов гравитационных аномалий, соответствующих крупному выступу древних высокоплотностных пород фундамента, которая пространственно совпадает с Оленекским сектором Верхоянского складчатого пояса. Фронтальная зона данного сектора протягивается на 500 км в широтном направлении от устья р. Лены до Хатангского залива вдоль побережья моря Лаптевых при ширине до 70 км и состоит из серии кулисно расположенных складок запад – северо-западного простирания. Считается, что складки и надвиги формировались при субширотных левосдвиговых перемещениях вдоль северной окраины Сибирской платформы. Также предполагается, что к северу структуры сектора имеют продолжение на шельфе моря Лаптевых, где его ограничением может служить полоса высокоградиентных положительных гравитационных аномалий Тектоника …, 2001. Сейсмичность полуострова Таймыр связывается с современными тектоническими движениями, выявленными по результатам среднемасштабной геологической съемки. Они фиксируются вдоль молодых разломов, которые в северо-западном и близдолготном направлениях пересекают субширотные древние мезозойские структуры. Особенно отчетливо "живые" разломы трассируются по участкам современной перестройке гидросети, которая связана с перехватом долин рек. При этом, реки изменяют свое русло, приспосабливаясь к трассам разломов. Чаще всего разрывные нарушения выражены прямолинейными отрезками речных долин с каньонообразным профилем. Сюда также тяготеют участки повышенной трещиноватости горных пород. Анализ геологических образцов показал, что разломы северо-западного и субдолготного простираний отражают позднемезозойскую активизацию и влияют на формирование и размещение рудных формаций Геологическая карта…, 1986. К зонам влияния таких молодых разломов приспособились долины рек Ленивая, Толевая, Нижняя Таймыра и другие, которые текут вкрест простирания субширотного хребта Бырранга. На востоке Таймыра сформировались два высокогорных массива: Заозерновский и Высотный с абсолютными отметками до 1146 м. Массивы резко выделяются на фоне среднегорного рельефа с высотами, не превышающими 400-700 м. Здесь обнаруживаются прямолинейные отрезки речных долин северо-западной и субдолготной ориентации, указывающие на систему современных "живых" разломов, секущих рассматриваемые массивы. Возможно, к одному из таких разломов приурочены проявления сейсмичности, зарегистрированные на восточной оконечности полуострова Таймыр. Они выражены субдолготной цепочкой эпицентров землетрясений на западном фланге Лено-Таймырской полосы, секущей полуостров Таймыр вдоль берега Прончищева примерно по границе древних (карбон-пермь) отложений с кайнозойскими осадочными толщами. В составе этой группы толчков отмечено самое крупное Таймырское землетрясение 09.06.1990 г. с mb=5.0. Число событий во второй (восточной) полосе землетрясений в районе Новосибирских островов и Восточно-Сибирском море значительно меньше, чем в Лено-Таймырской зоне. Здесь за последние 60 лет отмечено лишь несколько десятков слабых землетрясений. Самое крупное событие имело место 15.12.1973 г. с mb=4.9 в Восточно-Сибирском море. Оно сопровождалось небольшой последовательностью афтершоков.


Изучение поля тектонических напряжений , действующих на шельфе моря Лаптевых, проводилось на основе анализа фокальных механизмов землетрясений. В результате для главной эпицентральной зоны – границы между Евразиатской и Североамериканской плитами были проанализированы фокальные механизмы 16 сильных землетрясений с Мs=5.5-6.2, произошедших в 1964-2003 гг. на юго-восточном окончании арктического хребта Гаккеля и в рифтовой зоне шельфа моря Лаптевых. В этих районах наблюдается устойчивое поле тектонических напряжений растяжения, ориентированного субширотно вкрест простирания основных структурных элементов, а подвижки в очагах землетрясений соответствуют сбросам.

Для определения типа тектонических движений в очагах землетрясений Лено-Таймырской полосы были рассмотрены решения для 4 землетрясений, отмеченных в дельте р. Лены. Все они характеризуются сбросовыми смещениями в их очагах, но азимут действия напряжений растяжения при сравнении с таковыми в главной сейсмической полосе шельфа моря Лаптевых изменился с широтного на северо-восток-юго-западный. Наибольший интерес представляют два фокальных механизма: Таймырского землетрясения 1990 г., отмеченного на западной окраине шельфа моря Лаптевых, и Ляховского события 1973 г., возникшего восточнее в Восточно-Сибирском море. Механизм очага Таймырского землетрясения показал, что простирание обеих плоскостей разрыва – субдолготное и совпадает с простиранием трасс фиксируемых в рельефе молодых разломов на Таймыре Геологическая карта…, 1986. Одна из них круто (угол 70) падает на запад, а другая – под небольшим углом (20) на восток. Подвижка по первой возможной плоскости разрыва соответствует взбросу, а по второй – надвигу. Главные напряжения сжатия и растяжения были ориентированы в субширотном направлении (азимут соответственно 268 и 88) под углами в 25 и 55 к горизонту. В очаге Ляховского землетрясения 1973 г. одна из плоскостей сместителя была ориентирована в направлении юго-восток-северо-запад (азимут 156) с крутым паденим на юго-запад (угол 66), другая – близширотная (азимут 277) с падением на северо-восток (угол 41). Движение в очаге – взброс Fujita et.al., 1994. Выявленные полосы эпицентров землетрясений (Лено-Таймырская и Новосибирских островов) совместно с основной полосой, возможно, оконтуривают на шельфе моря Лаптевых два блока: западный (Лаптевский) и восточный (Новосибирских островов), расположенных по обе стороны от границы Евразиатской и Североамериканской плит. При этом, на западной границе Лаптевского блока (район Таймыра) и восточной границе блока Новосибирских островов (шельф Восточно-Сибирского моря) по данным фокальных механизмов, по-видимому, существует режим сжатия как реакция на рифтинг, господствующий в пределах основной полосы эпицентров. Именно образование названных блоков, возможно, объясняет наличие диффузной сейсмичности на шельфе моря Лаптевых. Высоким сейсмическим потенциалом обладает примыкающая с юга к шельфу Хараулахская сейсмотектоническая зона в Северном Верхоянье, где развиты 4 системы активизированных разломов: Приморская, Западно-Верхоянская, Хараулахская и Буор-Хаинская. Из них наиболее активны Хараулахские сдвиго-сбросы. Именно к их зоне влияния приурочены пять 7-9 балльных (шкала MSK-64) Булунских землетрясений 1927-1928 гг. с Мs=5.6-6.8. Активность Хараулахских разломов подчеркивается их яркой морфологической выраженностью на аэрофотоснимках, приуроченность к ним значительного числа сейсмопроявлений и дислокаций в виде ложбин, рвов, оползней и обвалов. Самым мобильным является южный фланг этой системы разрывных нарушений, которые в субдолготном направлении рассекают западные склоны Хараулахского хребта в Северном Верхоянье параллельно его осевой линии на расстоянии 15 км. Один из разломов дешифрируется на аэрофотоснимках прямой линией, которая однотипно смещает многочисленные субширотные параллельные русла р. Буркан и Баданг-Балагина (бассейн р. Бэрис, правого притока р. Лены), а также сечет разделяющие их водораздельные хребты. Здесь обнаружено более 20 проявлений и сейсмодислокаций гравитационного и тектонического генезиса, образовавшихся при названных и более древних сейсмических событиях Имаев и др., 2000.


Приведенные геолого-геофизические материалы позволяют оценить сейсмическую опасность выявленных активных участков Арктических районов Якутии. Зоной максимального сейсмического воздействия будет являться область срединно-океанического рифтогенеза хр. Гаккеля и расположенной к юго-востоку от него Лаптевоморской окраинно-континентальной рифтовой системы – границы Евразиатской и Североамериканской литосферных плит, где уже отмечены сильные землетрясения с магнитудой Мs=5.5-6.2 и интенсивностью в эпицентре до 9 баллов. Продолжением этой границы на континент служит Хараулахская сейсмотектоническая зона в Северном Верхоянье, где величина сейсмических воздействий возрастает до 9-10 баллов при землетрясениях с возможной магнитудой Мs=7.0-7.5. Меньший уровень сейсмической опасности имеет место на границах выделенных блоков: Лаптевского и Новосибирских островов, где для первого – возможны землетрясения с магнитудой до 5.0-5.5, а второго – до 4.2-5.0 с интенсивностью в эпицентре 6-7 баллов. Такая градация по уровню сейсмической опасности Арктических районов Якутии прежде всего необходима в связи с будущим освоением Лаптевоморского шельфа и прибрежных участков Лено-Анабарского прогиба, где уже известны значительные запасы углеводородного сырья и других полезных ископаемых. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 06–05–96069–р_восток_а).

Список литературы


Аветисов Г. П., Гусева Ю. Б. Глубинное строение района дельты р. Лены по сейсмологическим данным // Сов. Геология, 1991. №4, С. 73-81.

Геологическая карта Горного Таймыра. М. 1: 500 тыс. Объяснительная записка. – Красноярск: ПГО"Красноярскгеология", 1986, 177 с.

Грамберг И. С., Деменицкая Р. М., Секретов С. Б. Система рифтогенных грабенов шельфа моря Лаптевых как недостающего звена рифтового пояса хребта Гаккеля – Момского хребта // Докл. АН СССР, 1990, Т11, №3. С. 689-694.

Имаев В. С., Имаева Л. П., Козьмин Б. М. Сейсмотектоника Якутии. М.: ГЕОС, 2000, 227 с.


Тектоника, геодинамика и металлогения территории Республики Саха (Якутия). М.: МАИК "Наука/Интерпериодика", 2001, 571 с.

Drachev S. S., Kaul N., and Beliaev V. N. Eurasia spreding basin to Laptev Sea transition structural pattern and heat flow. // Geophys..J. Int., 2003. № 152, P. 688-698.

Fujita K. And Koz'min B. M. Seismicity of Arctic Shelf and its relationship to tectonic features // 1992 Proceedings International Conference on Arctic Margins. U.S. Minerals Management Service. OCS Study MMS, 1994. P. 307-312.

Mackey K. G., Fujita K., Ruff L. J. Crustal thickness of northeast Russia // Tectonophysics, 1998, V.284, №3-4. P. 283-297.