Современные представления о природе линеаментов как объектов Алдано-Станового блока, отражающих делимость литосферы и межблоковые структуры, сформировались на основе многочисленных исследований тектонических критериев сейсмичности [1–3], по моделированию геофизических полей [4, 5], структурных форм рельефа [6], геологических формаций [7], сейсмичности изучаемой территории [8, 9].
Восточная часть Алданского щита и Становой складчатой области (Алдано-Становой блок) приурочена к современной границе Евразиатской и Амурской литосферных плит, интенсивность тектонических процессов которой контролируется современной сейсмичностью с ожидаемыми сотрясениями в 6–9 баллов (М = 4,5–6,5) [1].
Аномалии гравитационного и магнитного полей отражают свойства вещества земной коры и верхней мантии. Полученные результаты моделирования в работах [10, 11] свидетельствуют также о взаимосвязи аномалий со структурами рельефа и сейсмичностью. При этом шовные зоны, разделяющие блоки, фиксируются в региональном магнитном поле положительными аномалиями [7].
Сопоставлением аномалий геофизических полей Алдано-Станового блока с разломной тектоникой установлено, что все региональные разломы находят свое отражение в аномалиях геофизических полей типа гравитационных ступеней и линейных магнитных аномалий [7] и отражаются в виде протяженных зон линеаментов [12].
Технология геометрических построений линейных индикаторов разломов методами статистического анализа пространственной структуры геофизических полей и рельефа представлены в работах [3, 12]. Аналогично данному исследованию по структуре рельефа выделяются максимумы направленности структур северо-восточного и северо-западного направлений с применением программы WinLessa [6].
Для Алдано-Станового блока по геофизическим полям наиболее контрастно проявляется система линеаментов в азимутах (40–310 °) ± 3 [3], которая контролирует эпицентральные поля современной сейсмичности [9], а меридиональные и широтные зоны линеаментов – зоны пластического течения Алданского щита [12].
Наиболее важным вопросом при изучении линеаментных структур является их пространственная корреляция с сейсмическим процессом [13]. Так как изучаемый район относится к зоне высокой сейсмической активности [1, 2], то долгосрочный прогноз места и времени сильных землетрясений определяет актуальность данного исследования.
В геологической практике выявления и изучения линеаментов используются различные методы: прямые и косвенные, качественные и количественные, основы которых заложены в фундаментальной работе [4]. Прямые и косвенные методы поиска, выделения и изучения линеаментов образуют вместе комплекс качественных методов поиска и выявления линеаментов.
Количественные методы подразумевают построение роз-диаграмм или гистограмм простираний линеаментов, в виде карт роз-диаграмм линеаментов или карт удельной длины линеаментов и в виде различных графиков [3].
В данной работе показаны результаты построения линеаментов по линейным индикаторам аномалий геомагнитного поля в программном комплексе КОСКАД 3D [14], на основе которых построена схема линейных элементов геофизических полей восточной области Алдано-Станового блока.
Построение систем линеаментов по аномалиям магнитного поля
Технологию построения систем линеаментов по аномалиям магнитного поля можно разделить на ряд последовательных процедур. На первом этапе подготовки данных производится оцифровка исходных карт в программе MapInfo, при этом используются карты аномального магнитного поля масштаба 1:1 000 000. В результате получается файл формата tab с картой изолиний, каждой из которых присваивается значение интенсивности магнитного поля.
Далее для получения матрицы с равномерной сеткой производится экспорт полученного файла в форматы mif (графическая информация) и mid (текстовая информация), которые позволяют сопоставлять различным графическим элементам настраиваемые данные.
Для дальнейшей работы с файлами необходим отдельный тип данных, предназначенный для хранения регулярных и нерегулярных сетей (таблица объект – свойство (ТОС)), который создаётся посредством геоинформационной системы Integro. При работе с утилитой «Пересчёт на сеть» для построения систем линеаментов используется метод многоуровневой b-сплайн интерполяции.
В результате выполнения данных процедур на выходе создаётся файл с расширением tos, который служит основой для дальнейшей работы в программном комплексе КОСКАД 3D, по методике [15].
Для выделения линеаментов выполняется разложение сети на составляющие: локальную и региональную. Использование локальной компоненты позволяет проводить трассировку линеаментов в различных азимутах. В качестве примера на рис. 1 приведены результаты построения систем линеаментов в азимутах (26–296)0 по магнитным и гравитационным аномалиям с использованием исходных карт масштаба 1:500 000 [13].
Рис. 1. Система линеаментов геофизических полей восточного фланга Алдано-Станового блока в азимутах (26–296)0 с эпицентрами землетрясений (по [6, 8]) на топографической основе
Рис. 2. Система линеаментов региональной компоненты аномального магнитного поля восточного фланга Алдано-Станового блока с эпицентрами землетрясений. Обозначения: 1 – индикаторы линейных элементов отрицательных магнитных аномалий; 2 – эпицентры землетрясений с магнитудами M ≥ 2
Можно отметить, что максимумы плотности линейных элементов геофизических полей в азимутах группируются по границам геоморфологических структур и образуют регулярные пространственные решетки (рис. 1), что согласуется с результатами предшествующих исследований [3, 12] для центральной и западной частей Алданского щита, соответствуют задачам, определенным в работе [13]. Размер решеток (доменов) составляет (1–1,5)0, что примерно равно (120–150) км. Причем выдержанность направлений в пространстве групп линеаментов сохраняется при переходе от поднятий (Алданский щит) к впадинам (северная и южная области моделирования).
При использовании региональной компоненты производится трассирование осей аномалий в программном комплексе КОСКАД 3D. В окончательном виде получается изображение карты линеаментов пространственной выдержанности аномалий магнитного поля. Результаты построений по описанной технологии показаны на рис. 2, 3.
Качественное сопоставление распределения линеаментов, выделенных по локальным аномалиям (рис. 1) и по региональной компоненте магнитного поля (рис. 2, 3) показывает, что в центральной области исследования плотность линеаментов одинаково выдержана в пространстве в северо-западном направлении (в азимуте 2960). Ортогональная система линеаментов северо-восточного простирания азимутом 260, характерно проявляющаяся на локальной компоненте (рис. 1), в региональном плане представлена фрагментарно в юго-восточном сегменте области моделирования (рис. 2, 3). В центральном сегменте, в пределах (55–57)0 СШ по рис. 2, 3 выделяется доменная ромбическая структура размером (2–2,5)0 (см. рис. 2).
Рис. 3. Система линеаментов региональной компоненты аномального магнитного поля восточного фланга Алдано-Станового блока с эпицентрами землетрясений. Обозначения: 1 – индикаторы линейных элементов положительных магнитных аномалий; 2 – эпицентры землетрясений с магнитудами M ≥ 2
Севернее 580, по региональной компоненте магнитного поля, системы линеаментов трассируются в меридиональных и субмеридиональных (рис. 2, 3) азимутах. При этом можно отметить уменьшение общего числа линеаментов в данном сегменте области моделирования.
Для южного сегмента характерно сохранение общего рисунка линеаментов при переходе от Алдано-Станового блока к обрамляющей его впадине.
Выводы
Отличительной особенностью построений систем линеаментов по аномалиям магнитного поля, представленных в данном исследовании, является раздельное представление линеаментов отрицательных (рис. 2) и положительных (рис. 3) аномалий. На данном этапе изучения структуры линеаментов можно отметить качественное подобие общего плана распределения систем линеаментов положительных и отрицательных аномалий магнитного поля. Это может свидетельствовать о закономерном чередовании пространственных структур с различными физическими свойствами горных пород.
Широтные и меридиональные структуры (линеаменты), выделенные автором [4] в центральной и западной части Алдано-Станового блока, в данной области представлены сериями непротяженных линеаментов в полосе (57–58)0 и отдельными меридиональными линеаментами.
Доменная структура, выделяемая качественно (рис. 2) по региональной компоненте магнитного поля в центральной части (рис. 2), фактически состоит их 4-х вложенных доменов (рис. 1). Тем самым подтвержден результат исследования авторов [12] о наличии в пределах Алдано-Станового блока самоподобных пространственных структур.
В ряде работ показано [3, 9, 11], что в систему линеаментов укладываются пространственные распределения эпицентров землетрясений, а к осевым линиям повышенной плотности линеаментов приурочены очаги сильных землетрясений.
Задачей данного исследования было определено именно построение систем линеаментов и установление качественных взаимосвязей их с распределением эпицентров землетрясений. В этой связи можно отметить, что вытянутость линий южнее 57 ° СШ имеет преимущественно северо-западное простирание, согласно которому распределены эпицентры землетрясений. Эпицентры сильных землетрясений, которые на рис. 2, 3 отмечены коричневым цветом, пересекаются отдельными линеаментами или отрицательных, или положительных аномалий.
Данное исследование выполнено в рамках НИР лаборатории сейсмологии и сейсмотектоники ИТиГ ДВО РАН при финансовой поддержке проекта гранта Российского научного фонда (РНФ) 16-17-00015.