К обоснованию механизма латеральной экструзии земной коры Горного Крыма

З урахуванням закономірностей розподілу сейсмічності виконано чисельне моделювання деформацій кори в розрізі Південно-Західного Криму, що зазнає тилового інденторного стиснення з боку Східночорноморської западини. В результаті уточнено механізм латеральної екструзії, прогнозується насування орогена...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2015
1. Verfasser:	Гончар, В.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України 2015
Schriftenreihe:	Геофизический журнал
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103706
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	К обоснованию механизма латеральной экструзии земной коры Горного Крыма / В.В. Гончар // Геофизический журнал. — 2015. — Т. 37, № 4. — С. 145-150. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-103706
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1037062025-02-05T20:30:52Z К обоснованию механизма латеральной экструзии земной коры Горного Крыма On substantiation of mechanism of lateral extrusion the earth crust of the Mountain Crimea Гончар, В.В. З урахуванням закономірностей розподілу сейсмічності виконано чисельне моделювання деформацій кори в розрізі Південно-Західного Криму, що зазнає тилового інденторного стиснення з боку Східночорноморської западини. В результаті уточнено механізм латеральної екструзії, прогнозується насування орогена на Західночорноморську западину. Numerical modeling of the crust deformations in the section of the Southwest Crimea subjected to rear indentor compression from the side of the East-Black Sea depression has been fulfilled taking into account regularities of seismic activity distribution. As a result mechanism of lateral extrusion has been specified, thrust-fault of orogen to the West-Black Sea depression is predicted. 2015 Article К обоснованию механизма латеральной экструзии земной коры Горного Крыма / В.В. Гончар // Геофизический журнал. — 2015. — Т. 37, № 4. — С. 145-150. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0203-3100 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103706 551.24.035 ru Геофизический журнал application/pdf Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	З урахуванням закономірностей розподілу сейсмічності виконано чисельне моделювання деформацій кори в розрізі Південно-Західного Криму, що зазнає тилового інденторного стиснення з боку Східночорноморської западини. В результаті уточнено механізм латеральної екструзії, прогнозується насування орогена на Західночорноморську западину.
format	Article
author	Гончар, В.В.
spellingShingle	Гончар, В.В. К обоснованию механизма латеральной экструзии земной коры Горного Крыма Геофизический журнал
author_facet	Гончар, В.В.
author_sort	Гончар, В.В.
title	К обоснованию механизма латеральной экструзии земной коры Горного Крыма
title_short	К обоснованию механизма латеральной экструзии земной коры Горного Крыма
title_full	К обоснованию механизма латеральной экструзии земной коры Горного Крыма
title_fullStr	К обоснованию механизма латеральной экструзии земной коры Горного Крыма
title_full_unstemmed	К обоснованию механизма латеральной экструзии земной коры Горного Крыма
title_sort	к обоснованию механизма латеральной экструзии земной коры горного крыма
publisher	Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
publishDate	2015
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103706
citation_txt	К обоснованию механизма латеральной экструзии земной коры Горного Крыма / В.В. Гончар // Геофизический журнал. — 2015. — Т. 37, № 4. — С. 145-150. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series	Геофизический журнал
work_keys_str_mv	AT gončarvv kobosnovaniûmehanizmalateralʹnojékstruziizemnojkorygornogokryma AT gončarvv onsubstantiationofmechanismoflateralextrusiontheearthcrustofthemountaincrimea
first_indexed	2025-11-25T06:24:53Z
last_indexed	2025-11-25T06:24:53Z
_version_	1849742487780851712
fulltext	К ОБОСНОВАНИЮ МЕХАНИЗМА ЛАТЕРАЛЬНОЙ ЭКСТРУЗИИ ЗЕМНОЙ КОРЫ ... Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 145 Введение. Юго-западный выступ Горного Крыма в акваторию Черного моря — слишком заметный элемент морфотектоники, чтобы его игнорировать в построениях, касающихся при- роды новейшего крымского орогенеза. В колли- зионной модели [Паталаха и др., 2003; Гончар, 2013] он трактуется как следствие латеральной экструзии коры. Вероятность последней следу- ет из рассчитываемого поля пластического де- формирования континентальной окраины при свободной южной границе [Гончар, 2013]. При- влечение свободной границы — абстрактное упрощение, поэтому требуется подтверждение экструзии в контексте реальностей глубинного разреза. Предлагаемое краткое исследование посвящено воспроизведению механизма экс- трузии в разрезе на стыке орогена и впадины. Как и ранее, использовалось численное моде- лирование деформаций упругопластической коры, базирующееся на закономерностях про- странственного распределения сейсмичности. Чисто теоретический интерес здесь тесно со- прикасается с практическим ввиду проблема- тичности очагов землетрясений юго-западной периферии Крыма, которые отделены от его центрального сегмента сейсмической брешью. Пространственный анализ сейсмично- сти. Меридиональный сейсмический разрез I (рис. 1, а и б) отбивает западное окончание Центральной подзоны сейсмофокальной зоны Крыма; разрезы II—V, ориентированные в на- правлении ЮЮЗ—ССВ, представляют интере- сующую нас Западную подзону. Для Централь- ной подзоны в целом характерно присутствие двух групп очагов землетрясений: мелкофокус- ных под южным склоном Крымских гор и глу- УДК 551.24.035 К обоснованию механизма латеральной экструзии земной коры Горного Крыма © В. В. Гончар, 2015 Институт геофизики НАН Украины, Киев, Украина Поступила 23 марта 2015 г. Представлено членом редколлегии О. Б. Гинтовым З урахуванням закономірностей розподілу сейсмічності виконано чисельне моделюван- ня деформацій кори в розрізі Південно-Західного Криму, що зазнає тилового інденторного стиснення з боку Східночорноморської западини. В результаті уточнено механізм латераль- ної екструзії, прогнозується насування орогена на Західночорноморську западину. Ключові слова: Південний Захід Гірського Криму, латеральна екструзія, сейсмічність. бокофокусных во внешней зоне, связанных, как предполагается [Гончар, 2013], с поддвигом под Крым мантийной части литосферы Чер- ного моря. К западу от нее очаги под горным сооружением отсутствуют и сейсмическая активность регистрируется во фронтальной части зоны орогенеза, где гипоцентры прое- цируются в область подножия континенталь- ного склона. На разрезе ІІ, представляющем восточный фланг Западной подзоны, хорошо видно расхождение между очагами под горным сооружением Центральной подзоны, наиболее мелкофокусными (10—25 км), и гипоцентрами во фронте орогена. Последние вытянуты в виде полосы, падающей под ороген на глубинах от 18 до 35 км. Эта конфигурация позволяет ис- пользовать для тектонической интерпретации передовой группы очагов приближение фрон- тального корового надвига. Другими словами, можно предполагать, что наклоненный под ороген сейсмофокальный комплекс отража- ет разломную деформацию коры, связанную с надвиганием орогена на впадину. Вместе с тем конфигурация и глубины наблюденных гипоцентров недостаточны, чтобы увязывать их также с поддвигом мантии (см. ниже). Это относится и к следующему к северо-западу разрезу ІІІ. Далее ситуация изменяется и два последующих разреза (IV и V) не показывают вытянутого погружающего тренда, гипоцен- тры на них более-менее равномерно распре- делены вдоль простирания разрезов; это мо- жет указывать на обстановку горизонтального сдвигания в вертикальной плоскости. Исходя из комплекса предпосылок и моделирования [Гончар, 2013], действующим здесь можно В. В. ГОНЧАР 146 Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 полагать правосдвиговое деформирование, ограничивающее латеральную экструзию юго-западной части Крыма, включающей шельфовый выступ. На суммарном разрезе, учитывающем элементы глубинного строе- ния [Молодые…, 1994] (рис. 1, в), группа оча- гов предполагаемого фронтального надвига остается в пределах коры орогена и не доходит до границы с мантией, расположенной на не- сколько километров ниже, что противоречит идее квазисубдукции мантийной литосферы на этом участке активной окраины. Исходя из вышесказанного, первоочеред- ной задачей численного моделирования дол- жно быть объяснение неоднородности про- явления сейсмотектонической деформации в разрезе экструзивного блока: концентрации ее под Центральным Горным Крымом и конти- нентальным склоном с большой сейсмической брешью между ними. Численное моделирование деформаций коры экструзивного блока (в разрезе). В предыдущем исследовании [Гончар, 2013] было использовано представление о расслоении ли- Рис. 1. Строение сейсмофокальной зоны Крыма (с элементами тектонической интерпретации [Гончар, 2013]): а — рас- пределение эпицентров землетрясений (1986—2008) с элементами новейшего тектогенеза Черноморской активной окраины; показаны направления и объем сейсмических разрезов (I — V), ЗЧВ — Западно-Черноморская впадина (1 — эпицентры землетрясений, 2 — предполагаемые сейсмогенные разломы, 3 — фронт деформации чехла перед Крым- ским орогеном, 4 — контуры магнитной аномалии, маркирующей предполагаемый индентор Восточно-Черноморской впадины и направление его движения, 5 — изогипсы, 6 — изобаты); б — сейсмотектонические разрезы Центральной (I) и Западной (II—V) подзон сейсмофокальной зоны Крыма; в — сводный сейсмотектонический разрез (II+III) с эле- ментами глубинного строения. К ОБОСНОВАНИЮ МЕХАНИЗМА ЛАТЕРАЛЬНОЙ ЭКСТРУЗИИ ЗЕМНОЙ КОРЫ ... Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 147 Рис. 2. Численная модель деформирования коры экструзивного блока Горного Крыма: а — двухкомпонентная реоло- гическая схема коллизионного орогена (по [Vanderhaeghe et al., 2003]); о.с. — ослабленный слой; б — схема строения расчетной модели (стрелкой показано смещение боковой границы, заштрихованная оторочка — неподвижные грани- цы); в—Д — изолинии эквивалентной деформации при смещении тыловой границы на 4 км при наличии ослабленной «подушки» и осадочного чехла — базовая модель (в), только ослабленной «подушки» (г) и только чехла (Д) (штриховыми линиями обозначены зоны локализации деформации); е — сопоставление деформаций в базовой модели с распределе- нием гипоцентров землетрясений вдоль сейсмопрофилей II и III (см. рис. 1). В. В. ГОНЧАР 148 Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 тосферы Восточно-Черноморской микропли- ты вдоль границы кора/мантия, откуда следо- вал вывод о коровой природе индентора. Для решения поставленной задачи привлекается ставший уже классическим постулат о рео- логической расслоенности коры орогена. По геофизическим данным мощность коры под Горным Крымом достигает 50 км [Молодые…, 1994]; при этом максимальные глубины гипо- центров землетрясений под ним составляют 30 км, а на границе с Черноморской впадиной опускаются до 40 км (рис. 1, в). Ясно, что в нижней асейсмической части коры деформа- ция протекает в условиях криповых течений, тогда как в верхней сейсмогенной части коры — хрупких (упругопластических) дислокаций. Причина реологического расслоения орогена связана с общей природой хрупко-вязкого пе- рехода в литосфере, когда уровень предельных напряжений разломообразования на глубине превышает дифференциальные напряжения крипового течения [Лобковский, 1988]. Кол- лизионная обстановка усиливает эту тенден- цию: погружение пород нижней коры при сжатии приводит к их разогреву и, как след- ствие, падению вязкости [Vanderhaeghe et al., 2003]. Поэтому процесс сейсмотектонического деформирования Крыма будем рассматривать на основе реологической схемы, предусматри- вающей верхнюю упругопластическую плиту и нижнюю маловязкую подушку (рис. 2, а). Модель включает ослабленный слой коры и чехол осадочного бассейна, чьи мощности выклиниваются в противоположных направ- лениях (рис. 2, б); нагрузка задана в виде ты- лового сжатия упругопластической плиты. Без внимания здесь остается деформация, связан- ная с поддвигом мантийной части литосферы Восточно-Черноморской микроплиты. Как предполагается, она не оказывает влияния на динамику экструзивного блока. Расчет выпол- нялся методом конечных элементов, описание пластической деформации дано на основе кри- терия Кулона в рамках плоской задачи теории пластического течения. Коровая плита прини- малась однородной по свойствам: модуль Юнга =7,5·1010 Па, коэффициент Пуассона =0,25, угол внутреннего трения q=25°, средняя плот- ность ρ=2950 кг/м3; для чехла q=15°, ρ=2450 кг/м3. Для описания вязкой деформации ослаблен- ного слоя вводился пониженный модуль упру- гости ʹ=1·107 Па и коэффициент Пуассона =0,499, приближающий среду к несжимаемой. В процессе расчетов исследовались эффек- ты передачи деформации за счет ослабленного слоя и ее концентрации вследствие искривле- ния поверхности коры. Установлено, что при заданной конфигурации модели и принятых параметрах в условиях тылового сжатия (сме- щение границы 4 км) воспроизводится требуе- мое дискретное распределение эквивалентной деформации 2 2 22 3 (рис. 2, в). Сложный максимум образуется в тылу плиты, где обособляются восстающая и нисходящая ветви концентрации деформаций. Эквивалент- ная деформация здесь достигает максимальных для верхней коры величин 0,08—0,11. Тыловой максимум обособлен от другого, горизонталь- но вытянутого максимума, приуроченного к зоне скольжения в кровле ослабленного слоя. Правее него располагается обширный относи- тельный минимум деформации с падением ε до 0,04, охватывающий часть коры под шель- фовым выступом и континентальным склоном. Далее справа располагается важная в контек- сте поставленной задачи наклонная линейная зона локализации деформации с усилением до 0,06, протягивающаяся от места выклинивания зоны горизонтального скольжения до места пе- региба континентального склона в основании осадочной призмы. Этот вытянутый максимум представляет собой прообраз коровой надви- говой зоны на границе орогена и впадины. Он, с небольшим уменьшением интенсивности, переходит в область чехла, чем обосновыва- ется возможность продолжения надвига коры в виде фронтального надвига складчатой зоны чехла. Появление наклонной зоны локализации на удалении от места приложения нагрузки вызвано совместным эффектом маловязкого детачмента и перегиба фундамента под оса- дочным чехлом. Об этом свидетельствуют результаты экспериментов с поочередным устранением одного из агентов локализации деформации (рис. 2, г и Д). В отсутствии оса- дочного бассейна (при замещении его корой) воспроизводится максимум в тылу, который становится более расплывчатым; локализа- ция же деформации над местом выклинивания ослабленного слоя находится в зародышевом состоянии и только обозначает потенциал раз- вития корового надвига. Здесь ясно, что роль изгиба поверхости коры под осадочным бас- сейном заключается в понижении интеграль- ной прочности ее сечения. Исключение мало- вязкого детачмента при сохранении бассейна приводит к обособлению резко выраженной зоны локализации типа надвига, восстающей из низов области приложения нагрузки в на- К ОБОСНОВАНИЮ МЕХАНИЗМА ЛАТЕРАЛЬНОЙ ЭКСТРУЗИИ ЗЕМНОЙ КОРЫ ... Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 149 Рис. 3. Перспективная схема Крымского орогена и модельные разрезы его Центрального (коллизионного) и Юго- Западного (экструзивного) доменов. См. пояснения в тексте. правлении континентального склона, что так- же не согласуется с характером распределения сейсмотектонической деформации. Соотношение зон локализации деформации в основной модели и мест концентрации очагов землетрясений экструзивного блока показано на рис. 2, е. Сейсмичность непосредственно под горным сооружением и, частично, под шельфовым выступом, совмещается с тыло- вой зоной максимумов деформации в модели; при этом видно, что только верхняя ветвь зоны совпадает с трендом коровых гипоценторов. В таком представлении тыловая сейсмичность должна быть связана непосредственно с на- грузкой, приложенной к краю континенталь- ной плиты, т. е. с действием индентора. Сейс- мичность фронтальной части укладывается в наклонную транскоровую полосу локализации деформации с ε > 0,5, трактуемую как прояв- ление корового надвига на границе орогена и впадины. Суммируя изложенные результаты с по- ложениями базовой модели [Гончар, 2013], получаем уточненное представление о дина- мике коры коллизионно-экструзивного оро- гена. Различия в деформации двух его основ- ных блоков — центрального (коллизионного) и юго-западного (экструзивного) — отобра- жены на модельных разрезах (рис. 3). Дина- мика и структура коллизионного блока, под- верженного инденторному давлению со сто- роны Восточно-Черноморской микроплиты, определяются чертами рамп-обдукционного взаимодействия континентальной окраины с субокеанической литосферой. Осуществляе- мый синхронно поддвиг мантийной части ли- тосферы Восточно-Черноморской микроплиты обеспечивает утолщение нижней части коры орогена, что приводит к его реологическому расслоению. Экструзивный блок верхней коры выталкивается латеральным давлением из зоны коллизии в направлении наимень- шего сопротивления, т. е. в сторону Западно- Черноморской впадины. Заключение. Выполненное численное мо- делирование дополняет базовую модель кол- лизионного тектогенеза в Крыму, уточняя представление об экструзивной динамике Юго-Западного Горного Крыма. Развитие про- цесса рассмотрено в рамках положения о един- ственном источнике деформации — коровом инденторе Восточно-Черноморской микро- плиты. Присутствие маловязкой подушки в основании хрупкой коры и изгиб поверхности континентальной литосферы в области пере- хода к субокеанической впадине совместно обеспечивают его выдвижение в направле- нии, ортогональном действию индентора. Тем самым подтверждается процесс латеральной экструзии — надвигания юго-западной части орогена на Западно-Черноморскую впадину, выражением которого являются очаги зем- летрясений под континентальным склоном и фронтальный надвиг складчатой зоны чехла. Движения эти ограничены нижней корой, поэтому нет оснований предполагать на этом участке активной окраины тектоническое по- гружение (субдукцию) литосферы Западно- Черноморской субокеанической микропли- ты. Пространственный характер сейсмично- сти крайнего западного ограничения Крыма указывает на отсутствие там очаговой лока- В. В. ГОНЧАР 150 Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 лизации типа надвигового, что подтверждает ранние выводы о трансформации надвиговой деформации в сдвиговую на фланге орогена. Автор выражает признательность чл.-кор. НАН Украины О. Б. Гинтову, благодаря инициа- тиве которого состоялось данное исследование. Список литературы On substantiation of mechanism of lateral extrusion the earth crust of the Mountain Crimea © V. V. Gonchar, 2015 Numerical modeling of the crust deformations in the section of the Southwest Crimea subjected to rear indentor compression from the side of the East-Black Sea depression has been fulfilled taking into account regularities of seismic activity distribution. As a result mechanism of lateral extrusion has been specified, thrust-fault of orogen to the West-Black Sea depression is predicted. Key words: Southwest Mountain Crimea, lateral extrusion, seismicity. Gonchar V. V., 2013. Collision Orogen Crimean model — research experience by finite element method. Geofizicheskiy zhurnal 35(6), 146—164 (in Russian). Lobkovskiy L. I., 1988. Geodynamics zones spreading, subduction and plate tectonics bunk. Moscow: Nauka, 252 p. (in Russian). Young platform and Alpine fold belt. Lithosphere of Cen- tral and Eastern Europe. Heads, 1994. Ed. A. V. Che- kunov. Kiev: Naukova Dumka, 331 p. (in Russian). Гончар В. В. Коллизионная модель Крымского оро- гена — опыт исследования методом конечных элементов. Геофиз. журн. 2013. Т. 35. № 6. С. 146— 164. Лобковский Л. И. Геодинамика зон спрединга, суб- дукции и двухъярусная тектоника плит. Москва: Наука, 1988. 252 с. Молодые платформы и альпийский складчатый пояс. Литосфера Центральной и Восточной Европы. Гл. ред. А. В. Чекунов. Киев: Наук. думка, 1994. 331 с. References Паталаха Е. И., Гончар В. В., Сенченков И. К., Чер- винко О. П. Инденторный механизм в геодина- мике Крымско-Черноморского региона. Киев, 2003. 226 с. Vanderhaeghe O., Medvedev S., Fullsack P. Beau- mont C., Jamieson R. A., 2003. Evolution of oro- genic wedges and continental plateaux: insights from crustal thermal-mechanical models overlying subducting mantle lithosphere. Geophys. J. Int. 153, 27—51. Patalakha E. I., Gonchar V. V., Senchenkov I. K., Cher- vinko O. P., 2003. Indentorny mechanism in geody- namics Crimean Black Sea region. Kiev, 226 p. (in Russian). Vanderhaeghe O., Medvedev S., Fullsack P. Beaumont C., Jamieson R. A., 2003. Evolution of orogenic wed- ges and continental plateaux: insights from crustal thermal-mechanical models overlying subducting mantle lithosphere. Geophys. J. Int. 153, 27—51.

К обоснованию механизма латеральной экструзии земной коры Горного Крыма

Institution

Ähnliche Einträge