Каспийское
море пересекает с севера на юг серию широтных структурных зон юго-восточной
окраины древней (докембрийской) Восточно-Европейской платформы, молодой (эпигерцинской)
Скифско-Туранской платформы и современного Альпийско-Гималайского орогенного пояса.
Тектоническая карта Каспийского моря
(Хаин, Богданов, 2003)
Важнейшие структурные элементы Каспийского региона
Фундамент платформенных областей (1-4):
1 - раннедокембрийский; 2 - байкальский; 3 - герцинский; 4 - раннекиммерийский;
Альпийские складчато-покровные системы (5,6):
5 - Большой Кавказ и Копетдаг; 6 - Малый Кавказ, Талыш, Эльбурс;
7 - передовые прогибы и впадины; 8 - впадины с корой океанического типа;
9 - разрывные нарушения, соответствующие границам крупных структур;
10 - прочие важные разрывы.
Важнейшие структуры (буквы в кружках):
BZ - Бузачинский свод, MU - Мангышлакско-Центрально-Устюртская зона,
SM - Южно-Мангышлакско-Устюртская система прогибов, TZ - Туаркырская зона,
KB - Средне-Каспийско-Карабогазская антеклиза, ЕМ - Восточно-Манычский прогиб,
РК - Прикумская система поднятий, NS - Ногайская ступень,
GC - складчатая система Большого Кавказа, KD - Кусаро-Дивичинский прогиб,
АР - Апшероно-Прибалханская зона, WK - Западно-Копетдагская зона,
LC - складчатая система Малого Кавказа, AR - Нижне-Араксинский прогиб,
TL - Талышская зона, AG - Эльбурсско-Горганский передовой прогиб,
WT - Западно-Туркменский прогиб, GD -Гограньдаг-Окаремская зона
Южно-Каспийская впадина выполнена мощной толщей осадков и характеризуется проявлением
грязевого вулканизма. Глубина моря не превышает 1000 м. Мощность осадочного чехла достигает
во впадине 25 км. На плиоцен-четвертичные отложения приходится 10 км. Ниже распространены
глинистые миоценовые и олигоценовые отложения, с которыми связаны корни грязевых вулканов.
Толщина консолидированной коры пониженная и составляет 15-20 км. Скорости сейсмических
волн – 6.5-7.0 км/с, характерные для океанического слоя. Скорости по поверхности Мохо
составляют 8.0-8.4 км/с.
Геофизический разрез литосферы
(Jackson et al., 2002)
По геологическим данным интенсивное погружение Южно-Каспийской впадины началось с
олигоцена c накоплением песчано-глинистых осадков свыше 10000 м толщиной. В позднем
миоцене в связи с «Мессинским кризисом соленосности» (когда Средиземное море утратило
связь с океаном) в Каспийском море резко понизился уровень моря. Вновь образовалось
море в плиоцене (когда в Средиземное море прорвались воды Атлантического океана через
Гибралтар), процесс прогибания резко ускорился и в результате за 5 млн. лет в отдельных
районах моря накопилось еще более 10 км осадков
(Грачев, 2000).
Сводный сейсмический разрез осадочного чехла
Многие ученые
(Jackson et al., 2002;
Allen et al., 2002;
Хаин, 2005;
Родкин, 2003)
пришли к выводу о поддвиге океанической литосферы Южно-Каспийской впадины под обрамляющие
котловину горные сооружения Эльбурса.
В эоцене в горной системе Эльбурса произошли мощные вулканические извержения,
по-видимому, связанные с процессами субдукции плиты Южно-Каспийского моря.
Проявление позднемиоценового – четвертичного вулканизма также отмечается исследователями
(Jackson et al., 2002;
Allen et al., 2002).
Структурные исследования в северной части Эльбурса свидетельствуют о том, что разломы
на его границе с Южно-Каспийской впадиной являются компрессионными, связанными с подвигом
Южного Каспия под Эльбурс. Данные фокальных механизмов очагов землетрясений указывают, главным
образом, северо-восточную ориентацию осей сжатия. Огромная осадочная толща в Южно-Каспийской
впадине, по-видимому, усилила погружение и поддвиг бассейна.
Геофизические данные, приведенные здесь, также свидетельствуют о процессах субдукции.
Поле значений градиентов высот геоида
и расположение эпицентров землетрясений (M>=4.5)
Крестики - землетрясения с глубиной очага не более 40 км,
кружки - от 40 до 60 км, черные кружки - более 60 км.
Синей линией показано расположение сейсмического профиля
На карте градиентов поля высот геоида и расположения эпицентров землетрясений
с магнитудой M >= 4,5 в Каспийском регионе хорошо видны пояса повышенных значений
градиентов и приуроченность землетрясений (в особенности подкоровых) к этим поясам.
Впадина ограничена с севера и юга сейсмоактивными поясами Апшеронского порога
и горной системы Эльбурса. Кроме многочисленных коровых землетрясений здесь фиксируются
и верхнемантийные землетрясения. Максимальная глубина землетрясений в Апшеронском пороге
достигает 90-100км. С горной системой Эльбурса связана менее интенсивная зона подкоровой
сейсмичности. Эти два сейсмоактивные пояса выделяются как области повышенных значений
градиентов поля высот геоида. Это, по-видимому, свидетельствует о наличии здесь контактов
различных по своему плотностному строению блоков литосферы. Аналогичные по характеру
аномалии градиентов высот геоида маркируют современные зоны субдукции и глубинных надвигов,
которые, по-видимому, прослеживаются вдоль Эльбурса. В Охотском море высокие значения
градиентов поля высот геоида сопровождают островные дуги и глубоководные желоба
(т.е. современные субдукционные зоны).
Предположение о субдукции плиты Южно-Каспийской впадины под Эльбурс подтверждается
томографическими построениями.
Сейсмический профиль через восточную часть котловины Южного Каспия
и расположение эпицентров землетрясений (M>=4.5)
Показан профиль значений поверхностного теплового потока Q в единицах теплового
потока (етп)
и положение области грязевого вулканизма.
Цифрами указаны скорости
поперечных волн Vs. Хорошо видна наклонная низкоскоростная зона,
возможно,
соответствующая поверхности палеонадвига (палеозоны субдукции?)
На рисунке приведен усредненный сейсмический разрез тектоносферы западной
части котловины Южного Каспия до глубины 60-70 км. ???
На сейсмическом профиле видно, что волновод поднимается
к земной поверхности в области Апшеронского порога и погружается под цепь Эльбурса.
К области подъема кровли волновода к поверхности приурочены пониженные значения
сейсмических скоростей в верхних горизонтах коры и интенсивное развитие грязевого
вулканизма.
Вероятно, что флюиды отжимаются вдоль зоны волновода наверх, что и приводит к развитию
здесь интенсивного грязевого вулканизма. В пользу предположения об участии глубинных
горизонтов в питании грязевых вулканов свидетельствует то, что грязевые вулканы выносят
на поверхность обломки меловых пород, залегающих существенно ниже накопившихся за эпоху
лавинного осадконакопления молодых отложений, традиционно считающихся источником вещества
для грязевого вулканизма
(Родкин, 2002).
Верхние слои соответствуют осадочным отложениям и коре, вероятно мезозойско-кайнозойского
возраста. Четвертый слой с низкими значениями сейсмических скоростей, вероятно
представляет собой волновод, поднимающийся к Апшеронскому порогу и погружающийся
под Эльбурс. Флюиды, поднимающиеся по волноводу, приводят к развитию вдоль Апшеронского
порога грязевых вулканов. Нижний слой относится к верхней мантии, характеризующейся
пониженными значениями сейсмических скоростей. Граница Мохо под впадиной залегает на
глубине около 30км. По окраинам впадины она расположена на глубинах 40-45 км.
Впадина отличается значительным нарушением изостазии, отрицательные аномалии,
по данным М.Е.Артемьева
(Артемьев и др., 1992),
превышают -100 мГал. Такие же аномалии наблюдаются
в глубоководных желобах островных дуг Тихого океана.
Результаты магнитотеллурического зондирования показали существование
в верхней мантии под корой области низкого удельного сопротивления
(Грачев, 2002).
Верхняя мантия под впадиной является также областью затухания поверхностных волн
(Priestley, Cipar, 2002).
Поверхность астеносферы образует выступ под Южно-Каспийской впадиной на глубине 40-60 км,
по периферии она погружена на 100-120 км
(Геофизические...,2002).
Эти данные, а также несколько повышенный тепловой поток (70-100 мВт/м2) могут
свидетельствовать о наличии в верхней мантии под впадиной астеносферного диапира, насыщенного
флюидами.
Сопоставление геолого-геофизических данных по нескольким
разновозрастным быстроразвивающимся осадочным бассейнам окраинных и внутренних морей
свидетельствует о значительном единообразии их глубинного строения и процессов
развития. Все такие бассейны подстилаются (или подстилались в период формирования)
активизированной верхней мантией. Для всех бассейнов характерна активизация
глубинного флюидного режима. С образованием таких бассейнов и с развитием в них
активного флюидного режима связаны процессы формирования месторождений рудных
и нерудных полезных ископаемых, в частности формирование больших и гигантских
скоплений углеводородов. В основании бассейнов обычно располагаются линейные
древние структуры интенсивного прогибания. При этом оказывается, что расположение
бассейнов тесно связано или наследует структуры зон субдукции.
Осадочные бассейны окраинных и внутренних морей отличаются специфическим
глубинным строением. Для них характерны: линейные структуры прогибания древнего
заложения в основании бассейнов; на стадии развития - магматизм и гидротермальные
процессы, на стадии окончательного формирования - повышенные значения теплового потока
и активный флюидный режим. Мантия таких бассейнов характеризуется увеличением мощности
и подъемом кровли астеносферы. Развитие бассейнов приводит к накоплению мощных толщ
осадков, формированию скоплений углеводородов и иных типов месторождений
(Родников и др., 2002).
Астеносферные диапиры с частичным плавлением вещества способствуют концентрации
обычно рассеянного в больших объемах мантии флюида и некогерентных элементов и
обеспечивают их совместный перенос в толщу литосферы, туда, где происходят кристаллизация
магм и разгрузка тепловой энергии, флюида и растворенных в них рудных компонент.
Высвободившиеся при кристаллизации магм и несущие продукты дегазации мантии горячие
глубинные флюиды проникают в основание формирующихся осадочных бассейнов, вызывая падение
жесткости упругой литосферы, рост тектонической активности и развитие процессов
прогибания за счет активизации процессов эклогитизации в глубоких горизонтах земной коры
и в кровле мантии
(Артюшков, 2002).
Наиболее полное сходство в строении и развитии наблюдается между древней впадиной
Дерюгина в Охотском море и молодой Южно-Каспийской впадиной. Это мощный
осадочный слой (20-25 км в Южно-Каспийской впадине и 12 км во впадине Дерюгина), утоненная
консолидированная кора (10-15 км) океанического типа (отсутствует «гранитный слой»),
гидротермальная деятельность, развитие грязевых вулканов, распространение залежей
углеводородов, аномальное глубинное строение коры и верхней мантии под осадочными
бассейнами. Впадина Дерюгина – древняя структура. Она возникла на месте глубоководного
желоба, после завершения в раннепалеогеновое время субдукции плиты Охотского моря под
Сахалин. Южно-Каспийская впадина – современная структура с продолжающейся субдукцией
под Эльбурс.
|
|