Автор: В.В. МУРАВЬЕВ, Г.В. КРАСНОПЕВЦЕВА


Доктор геолого-минералогических наук В.В. МУРАВЬЕВ, Г.В. КРАСНОПЕВЦЕВА, инженер-геофизик, Государственный научный центр "ВНИИГЕОСИСТЕМ" РФ

Очаги землетрясений и места их проявления (прежде всего аномальной сейсмоактивности) непредсказуемы и не подчиняются какому-либо детерминированному фактору структурного контроля? Механизм сейсмичности - разрушение краев литосферных плит на фронте происходящих коллизий? Геодинамика процесса обусловлена неоднородностью поля энергомассопереноса в недрах Земли? Поиск ответов на эти вопросы с неизбежностью приводит к формированию новой концепции - синергетической очаговой геодинамики.

Планетарная система поясов аномальной сейсмической активности земных недр в рамках учения о движении литосферных плит трактуется, как система разделяющих последние тектонических швов. Предполагается, что сейсмичность трассирует линию фронта взаимодействия плит: их столкновения (абдукции и др.) или расхождения (рифтинг). В первом случае события - следствие механических деформаций геосреды. Во втором - результат спрединга, т. е. расклинивания плит в зонах рифтогенеза внедряющимися плюмажами (каплевидными объемами легкого, разогретого, флюидизированного мантийного материала). В обоих вариантах ранг процессов - зональный. То есть для них не предполагается какое-либо геодинамическое влияние на внутренние области плит.

Но даже для высокоэнергетичного рифтогенного процесса масштабы динамического влияния на окружающее пространство отдельных плюмов ("горячих точек"), тем более их кооперативного (синергетического) действия, систематически и целенаправленно не изучали. Отдельные же оценки структуроформирующей роли некоторых из них (типа Хибинской) установили распространение ее воздействия на земную кору в радиусе до 200- 300 км. При этом было обнаружено: индикатором такого объекта служат многокольцевые (мультиринговые) системы концентрической делимости (нарушенности) геосреды (СКД), развивающиеся от эпицентров плюмогенного возмущения литосферы.

Объективно: учение о литосферных плитах отказывает открытой, высокодинамичной системе "Земля" в способности к унаследованным саморазвитию и самоорганизации. "Неуправляемая" же плитная кинематика может продуцировать лишь "хаотическую тектонику". Отмеченное обстоятельство стало очевидным в свете принципиально новых геофизических данных, полученных в ходе сейсмотомографического исследования петрофизической (термодинамической?) неоднородности мантии во всем ее объеме.

С целью развития моделей упорядоченной геосреды сделаем попытку мобилизовать далеко не исчерпанный информационный ресурс сейсмотектонических и геодинамических материалов на примере Каспийско-Черноморского звена Средиземноморского пояса позднейшего горообразования и рифтогенеза.

С позиций учения о литосферных плитах это звено приурочено к зоне коллизии Восточно-Европейской и Афро-Аравийской плит. С этим связывают ее сложное геологическое строение и высокую сейсмичность, а недавние катастрофические события (Спитакское, Рачинское, в Северном Иране и Турции*) обсуждают, как случайные составляющие роя сейсмических землетрясений, контролируемого этой зоной.

При рассмотрении сейсмичности Кавказа на базе представлений об упорядоченной геосреде, самоорганизованной процессами очаговой геодинамики**, обнаруживаются устойчивые критерии прогнозирования размещения в ней как сейсмических поясов и зон, так и отдельных сейсмоопасных районов. Структурный план поля сейсмичности формируется с участием соответствующих Средиземноморскому поясу линейных зон Кавказского

--------------------------------------------------------------------------------
* См.: А. А. Никонов. Катастрофа в Турции: неожиданность? - Наука в России, 2000, N I (прим. ред.).

** См.: В. В. Муравьев. Структурные направляющие геологической эволюции. - Наука в России, 1999, N 1 (прим. ред.).

--------------------------------------------------------------------------------
простирания (шириной порядка 100-150 км), а также кососекущих либо поперечных ему линеаментов* типа Транскавказского поперечного поднятия. Распределение сейсмичности внутри зон - полосовое: осевая часть на большем протяжении асейсмична. Высокая же плотность очагов наблюдается преимущественно на их внешних бортах.

Другой тип сейсмоконтролирующих морфоструктур в регионе представлен рядом систем дуговых зон, размещенных в плане концентрически (система концентров): внутренние - Центрально- и Восточно-Кавказские, периферические - Восточно-Черноморская, Араратская, Ставропольская. Центром организации каждой из них служат тектонические узлы, образованные пересечением линеаментных зон.

Уровни проявления сейсмичности в концентрах дискретны и соответствуют радиусам кривизны дуг от 70 до 500 км при среднем разбросе очагов относительно осевой линии зон не более 15 %. Наиболее высокая сейсмическая активность наблюдается в Восточно- Кавказской СКД и, прежде всего, в принадлежащем ей круговом Циркум- Кавказском поясе с радиусом 220 км. Последний представляет собой ожерелье, составленное из восьми самых известных на Кавказе сейсмоактивных районов. Структурная привязка каждого связана с тектоническими узлами - пересечениями концентров соседних систем.

Выделение этого пояса и его структурно-тектоническая привязка к соответствующему концентру Восточно-Кавказской СКД были обоснованы авторами данной статьи в конце 1989 г. сразу после Спитакского землетрясения. Произошедшие чуть позже Джава- Цхинвальские

--------------------------------------------------------------------------------
* Линеаменты - линейные и дугообразные структурные элементы планетарного значения, связанные с глубинными разломами (прим. ред.).
--------------------------------------------------------------------------------
события, проявившиеся в той же зоне, стали естественной апробацией объективности использованного структурного критерия для выделения названного пояса.

Район Джава-Цхинвали расположен на стыке известных сейсмоактивных участков пояса и приурочен, по-видимому, к "пробудившейся" лакуне, находящейся в интервале имеющегося в нем разрыва. Следует заметить, что и Спитакский сейсмический очаг разместился аналогично: выпадает из Ахалкалакского звена пояса и скорее принадлежит северному флангу Арагацкого асейсмичного района.

Таким образом, правило структуризации аномального поля очагов землетрясений Кавказского региона заключается в концентрации сейсмических событий в зонах структурных элементов СКД. С наибольшей вероятностью диссипация (рассеяние) сейсмической энергии естественна в узлах пересечения сейсмоконтролирующих концентров. Это новый результат исследований и объективное свидетельство важного значения СКД, как показателя реального проявления очаговых геодинамических процессов.

На современном уровне геодинамический очаг может быть сопоставлен с аномальным участком общепланетарного поля энергомассопереноса. Его положение в геологическом пространстве определяется глубинной приуроченностью к столбовым каналам разрядки внутриземной энергии, сопряженным с крупными тектоническими узлами.

Получены убедительные показатели значительной рельефообразующей роли геодинамической обстановки в системах СКД. Она отражается, в частности, в строгой конформности простирания Главного Кавказского хребта (на 500-километровом отрезке от Казбека до Базар-Дюзи) внешнему концентру Араратской системы, в контролируемости склоновых фронтальных зон Большого и Малого Кавказа концентрами внутренних и Ставропольской СКД, жесткой привязке к ним оси Малого Кавказа на отрезке от Алаверды до Гямыша.

Геодинамическая природа Восточно-Кавказской СКД отражается в приуроченности ее ядра к Общекавказскому сводовому поднятию диаметром более 400 км. Прослеживается контрастная концентрическая зональность его строения. Она выражена в смене привершин-ной депрессии (радиус 70 км) широкой зоной орогенеза в пределах Восточного и Малого Кавказа. На расстоянии около 200 км от эпицентра СКД горная зона резко сменяется концентрическим поясом низменностей (Терско-Каспийской, Нижне-Куреинской, Араксинской и др.).

В полях геофизических характеристик отражены глубинные корни концентрических элементов СКД. По поверхности кровли мантии в области эпицентра Восточно-Кавказской СКД выделяется локальное поднятие диаметром около 50 км. Мощность земной коры менее 40 км, а граничная скорость прохождения продольных сейсмических волн снижается до 8,0 - 8,1 км/с. В соседних блоках те же показатели составляют 45- 50 км и 8,2 - 8,4 км/с.

По характеристике средних сейсмических скоростей эпицентр Восточно- Кавказской СКД выделен локальным минимумом (до 5,6 км/с). Контрастной градиентной зоной, протягивающейся от Владикавказа до Баку и совпадающей с фасом Восточного Кавказа, трассируется 220-километровый концентр этой системы. И подобные аномалии характерны для эпицентральных областей многих СКД.

Ядро Восточно-Кавказской СКД пересечено профилем глубинного сейсмического зондирования "Волгоград-Нахичевань". Данные зондирования указывают на приуроченность эпицентра системы к тектонически интенсивно нарушенному участку верхней коры. В средней же ее части фиксируется высокоскоростное интрузивное тело. Оно оконтурено многочисленными точками дифракции, особенно на южном фланге.

В целом аномальные характеристики среды СКД Кавказского региона однозначно подтверждают обусловленность их геодинамической природы локализованным воздействием на литосферу очагов энергетического возбуждения мантии. Именно оно вызывает сокращение мощности коры и одновременно снижение над очаговой областью ее сейсмоскоростных характеристик. Последнее говорит о возникновении в надочаговой области литосферы условий растяжения и отсутствия здесь предпосылок для накопления напряжений, подтверждением чему является асейсмичность эпицентральных областей практически всех СКД. Концентрически облекающие ядра внутрикавказских СКД зоны значительного утолщения коры и увеличения средних скоростей соответствуют, скорее всего, проявлению условий сжатия. Именно с внешними и внутренними бортами этих зон сопряжены местопроявления аномальной сейсмической активности.

Для повышения надежности геодинамической характеристики Восточно- Кавказской СКД рассмотрим также геологическую модель Дагестанского клина - сектора Восточного Кавказа от Грозного до Дербента, представляющего почти четверть площади данной СКД. В его пределах отчетливо выражена концентрическая дискретно-волновая зональность в распределении структурных элементов. Так, зона антиклинория(подъема) Восточного Кавказа обрамлена с севера синклинорным (углубленным) поясом, представленным цепочкой впадин: Ансалинской, Мурадинской, Урминской, заложенных в верхнемеловое время. Конформно по отношению к предыдущему синклинорному поясу по внешней границе развития (на уровне эрозионного среза) мезозойских отложений снова прослеживается антиклинорная зона. Последнюю центробежно сменяет пояс обособившихся в позднем мелу впадин: Буйнакской, Каранайской и др.

Внешний фронт сегмента замыкает дуговая цепочка подставляющих друг друга антиклиналей (типа Дмитровской), сложенных олигоцен- миоценовыми молассами*. Основным структурным элементом внешней зоны являются клиновидные "вдвиговые" пластины, расщепляющие осадочную толщу Терско-Каспийского прогиба. Именно здесь сосредотачиваются наиболее активные сейсмодислокации. Наряду с концентрической зональностью Дагестанского клина

--------------------------------------------------------------------------------
* Моласса - комплекс горных пород (конгломератов, песчаников, глин), формировавшихся в краевых и межгорных прогибах при разрушении поднимающихся гор (прим. ред.).
--------------------------------------------------------------------------------
отмечается дискретность миграции в его пределах центров осадконакопления и ее центробежный характер.

Приведенные геологические данные говорят об импульсно-очаговом характере геодинамического процесса и его направленности от ядра Восточно-Кавказской СКД. Этот процесс, как было показано выше, связан с внедрением в кору мантийной массы и может быть апроксимирован механизмом "распирающего клина". Действие последнего объясняет горизонтальные перемещения литопластин (отдельных слоев осадочной толщи), а в конечном счете - формирование дискретно-расслоенной литосферы.

В общем случае развитие высокоамплитудного мантийного поднятия обусловливает создание на его "плечах" условий для центробежного гравитационного оползания коромантийных блоков. При этом на его фронте будет наблюдаться скучивание масс вплоть до образования покровов и складчатости, вызывающих активное горообразование.

Ареалы окучивания - это области энергичного морфогенеза. Значительную роль в его реализации играют очаговая морфотектоника, генерирующая заложение разномасштабных СКД. Поэтому используя в качестве показателя активности современных геодинамических процессов значения удельной плотности локальных СКД (диаметром 20 - 50 км), удается осуществить независимую экспериментальную оценку эффективности предложенной геодинамической интерпретации рассмотренных выше результатов.

Анализ поля проявления локальных СКД отмечает соответствие распределения аномалий этого поля с современным рельефом. Так, для областей Восточного Кавказа характерны наиболее высокие значения удельной плотности. Подобная картина характерна и для Присеванской горной страны. Оказалось неожиданным, что аномальные зоны высокой плотности СКД с большой степенью адекватности сопоставимы с зонами развития в коре высокоскоростных и одновременно наиболее мощных блоков земной коры.

На всем протяжении Циркум-Кавказского сейсмического пояса активность очагового морфогенеза понижена. Внешний борт, контролирующий пояс концентра, отражается региональными контрастными градиентами плотности СКД. Заметную роль здесь оказывают зоны Арарат-Владикавказского и Арагац-Дербентского антикавказских линеаментов, что предопределено их ролью как тектонических ограничений Дагестанского клина.

Для обоснования генетической связи обсужденной морфоструктурной характеристики геосреды с сейсмичностью были также дешифрированы поля распределения эпицентров землетрясений. Выявлялись системы дуговых элементов, контролирующих цепочки сейсмических очагов, имеющих в плане концентрическое заложение. Модальные значения максимумов распределения их радиусов полностью отвечают установленному В. В. Муравьевым в 1982 г. ряду значений кривизны концентрических, дуговых морфодислокаций (отрезков правильных кругов), представленных уступами, горными хребтами, линиями водоразделов, бортами и осевыми зонами долин рек и др.

Полученный результат - прямое свидетельство связи сейсмотектонических процессов с рельефообразованием. Причем замечено, что сейсмогенные элементы каркаса СКД практически отсутствуют в рельефе. В то же время хорошо выраженные в морфотектонике элементы не трассируются известными эпицентрами. Наблюдается отчетливая корреляция сейсмоактивных СКД с особенностями структуры аномального магнитного поля. Учитывая приведенные данные, выделенные выше области с пониженной плотностью СКД следует рассматривать, как наиболее сейсмоопасные (положение Спитака и Джавы). Характер напряжений - сжатие, приуроченное к фронтальной зоне горного поднятия.

Обсуждаемая геодинамическая природа системной структурированности поля аномальной сейсмичности Кавказа обоснована материалами регионального масштабного уровня. Они могут быть доказательными только в отношении генезиса и структуроформирующей роли провинциальных по рангу СКД. А что можно сказать о геодинамике сети сейсмичных линеаментов и СКД планетарного ранга и закономерностях их пространственного развития?

Схематичный ответ дается на примере Перинейско-Индонезийского сегмента Средиземноморского пояса. В Северном полушарии он протягивается от 75 з. д. по дуге "большого круга" (экватора) через 45 с. ш. и 15 в. д. до 105 в. д. на экваторе. В пределах Евразии сейсмоактивные СКД ранга Кавказских приурочены к узлам пересечения линии Средиземноморского "большого круга" зонами концентров радиусом 5000 и 7000 км, принадлежащих сейсмоактивным СКД планетарного ранга. Эпицентры последних располагаются в зоне экватора и имеют привязку к узлам пересечения его сейсмоактивного пояса с геодинамически активными меридиональными поясами.

Уровни проявления аномальной сейсмичности в системах концентров провинциального ранга в других, помимо Кавказского, регионах также дискретны по удалению от эпицентра и концентричны. По метрическим показателям они идентичны СКД Кавказа. Значит, и в планетарном измерении универсальность структурной организации систем сейсмоактивных областей является следствием ее подчиненности общим принципам структуризации геопространства в целом.