Выделение субмеридиональных и субширотных структур литосферы Приамурья на основе комплексного анализа рельефа и геофизических данных.

Разломные зоны, устанавливаемые на дневной поверхности геологическими методами, не являются единственными показателями тектонических деформаций и раздробленности земной коры и литосферы. Для их изучения используются линеаменты, полученные по разнородным данным, которые прямо или косвенно отражают особенности геологической структуры. Под линеаментами понимаются протяженные линейно ориентированные структуры рельефа, оси геофизических аномалий, узкие зоны аномальных значений градиентов геофизических полей. В качестве сейсмолинеаментов рассматриваются упорядоченные очаги землетрясений (Кац и др. 1986).
Скрытые разломы и зоны тектонической нарушенности контролируют блоковое строение и деструкцию литосферы на разных глубинных уровнях. Области повышенной трещиноватости и разуплотнения пород или внедрение плотных интрузивных пород, влияют на размещение рудных залежей и определяют положение ловушек углеводородов в осадочных бассейнах. С пространственным положением скрытых разломов или местами их пересечений тесно корреспондируют эпицентральные поля землетрясений. На схемах разломной тектоники территории Приамурья, составленные разными авторами в последние годы, преобладают разломы северо-восточного направления, что вызвано высокой активностью разломов системы Тан-Лу в мезозойско-кайнозойское время. На большей части района работ региональные разломы субмеридионального (СМ) и субширотных (СШ) направлений только в отдельных случаях устанавливаются геологическими методами. Эти разломы, испытавшие неоднократные этапы активизации, как правило, имеют древний возраст (Шатков и др. 2004). Сложность и многоактность их формирования обуславливает необходимость комплексного анализа данных, включая результаты космических съемок. При комплексном анализе тектонической структуры территории Приамурья нами использованы карты магнитного и гравитационного полей и цифровые модели рельефа SRTM-03.
Анализ рельефа проводился на основе преобразованных по специальному алгоритму цифровых моделей рельефа SRTM-03. Поиск линеаментов рельефа, распределения по площади статистических характеристик элементарных линейных элементов проводился по программе WinLESSA (Zlatopolsky 1997). Построены карты линеаментов, как общие, так и по заданным направления, роз диаграмм, линий вытянутости роз-диаграмм, карты плотности элементарных линейных элементов, и другие.
Для построения линеаментов геофизических полей использовались карты гравитационных и магнитных съемок масштаба 1:1000000. Разложение полей на региональные и локальные компоненты, трассировка осей аномалий выполнены с использованием программы КОСКАД-3Д (Петров 2010). Построены схемы осей региональных аномалий гравитационного и магнитных полей, осей локальной компоненты гравитационного поля 1-го порядка и получены линеаменты (оси аномалий), несущие информацию о расположении достаточно крупных линейных областей тектонической нарушенности глубинных горизонтов литосферы.
Аномалии наиболее глубинной (региональной) составляющей гравитационного поля характеризуются преобладанием субширотных (СШ) и субмеридиональных (СМ) направлений. В ориентировке локальных аномалий гравитационного поля 1-го порядка преобладает северо-восточное простирание, но в некоторых случаях аномалии этой компоненты имеют СМ, СШ направление. Региональные аномалии магнитного поля характеризуются разнонаправленностью, в том числе хорошо выражены аномалии СМ и СШ направления.
По данным сейсмотомографии, также выделяются аномалии этих ориентировок. На глубинах 300- 400 км для региона характерны аномалии субмеридионального направления (Zhao et al 2011). На глубине 400 км на территории России и Китая проявляется обширная аномалия относительно повышенных скоростей P-волн субмеридионального направления. По данным сейсмотомографии (S-волн) регион расположен на восточном ограничении крупной аномалии сложной формы пониженных значений скоростей на глубине 300 км, локализованном в субмеридиональном направлении (Актуальные вопросы... 2005).
В качестве крупных линеаментов часто рассматриваются осевые линии линейных зон повышенных значений модуля горизонтального и полного градиента геофизических полей. Выполненные расчеты модулей горизонтального и полного градиентов исходного поля, показали, что характер аномалий горизонтального и полного градиентов гравитационного поля похож. Мы использовали аномалии полного градиента, так как они имеют более выраженную линейность.
С разрывной тектоникой региона могут корреспондировать области аномальных отношений скоростей Vp/Vs. Для территории Приамурья области аномальных значений Vp/Vs были получены в процессе массовой обработки землетрясений в 1982-1984гг. Преобладающая глубина землетрясений - до 25 км, то есть мы имеем скоростные характеристики коры примерно в этом интервале глубин. Пониженные, и повышенные значения этого параметра, могут отражать аномально трещиноватые и флюидонасыщенные зоны, фиксирующие геодинамически неустойчивые области в земной коре.
Упорядоченно расположенные очаги землетрясений (сейсмолинеаменты) можно рассматривать как факт существования крупной глубинной структуры. На схемы линеаментов были вынесены землетрясения с М≥3. Построена карта выделившейся энергии землетрясений, где также отчетливо проявляются СМ области.
Проведен совместный анализ положения осей аномалий полного градиента, региональных и локальных аномалий СШ и СМ ориентировки гравитационного и магнитных полей, аномальные значения отношения Vp/Vs и распределение эпицентров землетрясений с М≥3. Получена информация о структуре глубинных слоев литосферы. Выделены зоны тектонической нарушенности двух порядков: зоны первого порядка отличаются от зон второго порядка протяженностью и более четким проявлением в полях и особенностях строения. На следующем этапе выделенные глубинные зоны сопоставлялись с осями региональных аномалий магнитного поля, источники которых, по мнению некоторых исследователей, расположены в земной коре. На последнем этапе выполнено сопоставление с основными особенностями рельефа, свидетельствующие о нарушенности поверхностных слоев разрывными структурами СШ, СМ направлений. Вся информация по линеаментам была интегрирована в проекте ArcGis 10.2, где также был добавлен слой разломной сети по геологическим данным.
По совокупности геофизических признаков и анализу цифровых моделей рельефа установлена густая сеть протяженных линейных зон субмеридионального, субширотного простирания, которая демонстрирует более высокую степень нарушенности земной коры региона, чем по выраженным на дневной поверхности геологическим разломам. Зоны тектонической нарушенности могут в отдельных фрагментах корреспондировать с региональными разломами, установленными на дневной поверхности, но по геофизическим данным представлять значительно более протяженные зоны. Совпадение фрагментов выделенных зон с геологическими разломами можно рассматривать, как дополнительные подтверждающий факт. Некоторые из линеаментов СМ и СШ направлений геологическими методами не подтверждаются, а устанавливаются только по анализу рельефа и геофизическим данным.
Корреляция упорядоченных эпицентров землетрясений с осями аномалий гравитационного поля, его градиентов и аномальными зонами отношения скоростей Vp/Vs также позволяет достаточно уверенно выделять скрытые разрывные структуры СМ и СШ направлений.
Глубинные структуры определяют металлогеническую зональность региона и крупных рудных узлов. Субмеридиональная ориентировка месторождений и рудных тел, косо пересекающих структуры более молодого возраста отмечалась для многих объектов Приморья и Хабаровского края, что подтверждает важную рудолокализующую роль СМ и СШ линеаментов, перекрытых более молодыми породами. Геологические исследования с учетом данных по глубинным субмеридиональным и субширотным структурам могут изменить направление поисков и расширить прогноз ресурсной базы. Анализ субмеридиональных структур на Российской части Малого Хингана позволил выявить приуроченность рудной минерализации к палеосубдукционной зоне развития известково-щелочной серии магматических пород (флюидолитов). С ними связана ранее неизвестная благороднометалльная минерализация нового типа с содержаниями платиноидов в пробах свыше 10 г/т, а также повышенными концентрациями золота и серебра.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 16-17-00015) и в рамках государственного задания ИТиГ ДВО РАН.