CC BY
54
УДК 550.348
БЕЛЕНОВИЧ Таисия Яковлевна, доктор геоло-го-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории глубинного геологического строения и динамики литосферы Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН. Автор более 100 научных публикаций, в т.ч. 8 монографий (в соавт.)
ВИД НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРУЕМОГО СОСТОЯНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ СРЕДИННО-АРКТИЧЕСКОГО ХРЕБТА
Механизм очага, сейсмотектоническая деформация, Срединно-Арктический хребет
Компоненты тензора средней сейсмотектонической деформации дают представление лишь об изменении величины элементарного объема осреднения в направлении координатных осей или их формы в соответствующих координатных плоскостях. Однако по таким данным представить себе деформацию элементарного объема в целом достаточно трудно. Обойти эту трудность позволяет коэффициент Лоде-Надаи, описывающий характер деформирования в рамках теории упругости.
Коэффициент Лоде-Надаи, введенный в сейсмологическую практику в работе [1], определяет вид деформации (сжатие, растяжение, сдвиг). Выражается коэффициент через главные значения тензора деформаций (е:; е2; £3) следующим образом:
МЕ= 2
Величина ¡ле меняется от 1 до -1. При ¡ле = 1 деформация имеет вид простого сжатия; при це = -1 — простого растяжения; при це = 0 — простого сдвига.
Определение главных значений тензора деформаций представляет собой классическую задачу теории упругости. Главные значения находятся из кубического уравнения:
(єк)є_І з(Єк)= 0 ,
2 \ I к Г 3 \ / к )
все корни которого вещественны, где 12 (Ех} — второй инвариант, 13 (в— третий инвариант тензора средней сейсмотектонической деформации, которые выражаются через его компоненты следующим образом:
I,
(єік)= 7 ( _єууУ + ( _є22У + ( _єхх)2 +
.)
13 ^ік)
= є -є -є +
хх уу и
1 1 2 1 2 1 2
+ — у -у -у -в — у -Е —у -е —у .
4 / ху / уг / IX хх 4 / уг уу 4 / гх II 4 / ху
Картируя величину коэффициента Лоде-Надаи, можно выделить однородно деформируемые области (участки, блоки). В пред-
Є1 _Є2
положении квазиоднородного деформирования всего сейсмоактивного слоя (Н=0—30 км), ранее [2] для Срединно-Арктического хребта были определены параметры тензоров (єхх; єєуу; £гг) средней сейсмотектонической деформации при землетрясениях различных магнитуд от (М=5,6) до (М=2,8).
Результаты расчетов показали, что деформации в пределах Срединно-Арктического хребта за счет весомого вклада наиболее сильных (М=5,0—5,6) землетрясений имеют чисто сдвиговый характер цє= 0,07—0,09).
Как на картах распределения значений компонент £ ; ее ; є направляющего тен-
хх УУ 22 Г
зора средней сейсмотектонической деформации, так и по значению коэффициента Лоде-Надаи, территориально Срединно-Арктический хребет делится на отдельные блоки, где на фоне сдвиговых деформаций отчетливо проявляется чередование участков с деформацией сжатия и участками растяжения. Таким образом, в целом для СрединноАрктического хребта деформация имеет вид простого сдвига цє= 0,07—0,09, для отдельных блоков — сжатия (0,28 < цє < 0,81) и растяжения (-1 < цє < —2).
Наиболее наглядно чередование участков с различными типами подвижек в очагах землетрясений (сдвиг, взброс), ориентацией осей главных нормальных напряжений сжатия (вдоль, вкрест простирания) и различными значениями (цє= 0,07—0,09) и (0,28 < цє < 0,81) коэффициента Лоде-Надаи можно видеть в пределах хребта Книповича и Шпицбергенской зоны разлома. Эта область сочленения двух глобальных океанических систем (Северо-Атлантической и Арктической) имеет характерную сейсмотектоническую особенность в виде резкого изменения ее простирания от субмеридиа-нального к субширотному (рис. 1).
Проведенные ранее исследования по миграции очагов землетрясений в районе
о. Шпицберген позволили предположить, что
Рис. 1. Сводная схема направления векторов смещения горных масс в очагах сильных (М > 5,0) землетрясений в пределах хребта Книповича и Шпицбергенской зоны разломов.
Условные обозначения: 1 — направления векторов смещения; 2 — схемы разнотипной (лево- и правосторонней) миграции в очагах слабых (М = 2,8—3,5) землетрясений;
3 — расположение предполагаемой зоны (перемычки); 4 — простирание СрединноАрктического хребта (а) и прочих разломов (б); СЛО — Северный Ледовитый океан.
в пределах зоны должны существовать кольцевые (или вихревые) структуры, поскольку перемещение эпицентров землетрясений происходит против часовой стрелки от направления на север. Б.А. Ассиновская [3] приходит к выводу о том, что в пределах области сочленения Северо-Атлантической и Арктической систем очаги землетрясений мигрировали по полукруговой траектории в направлении по часовой стрелке от севера хребта Книповича до его центральной части, а далее — на север к Шпицбергенской зоне разломов (рис. 2).
Анализ полученных данных наводит на мысль о том, что в пределах области сочле-
Беленович Т.Я. Вид напряженно-деформируемого состояния земной коры.
Рис. 2. Сводная схема фокальных механизмов и ориентация осей главных нормальных напряжений сжатия в очагах сильных землетрясений в пределах хребта Книпо-вича и Шпицбергенской зоны разломов. Условные обозначения: 1 — фокальные механизмы (в проекции на верхнюю полусферу сетки Вульфа; закрашена область волн сжатия); 2 — ориентация осей сжатия; 3 — направление миграции очагов землетрясений вдоль хребтов: Гаккеля; Книповича; Мона и Шницбергенской зоны разломов; 4 — границы, разделяющие участки с различной ориентацией осей сжатия; 5 — простирание Срединно-Арктического хребта (а) и прочих разломов (б).
нения вышеуказанных систем должна существовать зона (или перемычка), относительно которой проявляется разнотипная (лево-
и правосторонняя) миграция в очагах землетрясений (другими словами, различный разворот блоков по разные от нее стороны). Этот вывод подтвердился анализом осей главных нормальных напряжений сжатия. В пределах зоны перемычки оси напряжений сжатия ориентированы вкрест простирания хребта (взбросовый тип подвижки в очагах землетрясений), в то время как в блоках с разворотом оси сжатия ориентированы вдоль простирания хребта (типично сдвиговый механизм очага).
Выделяемый узел, возможно, является связующим звеном между срединно-океаническими хребтами Норвежско-Гренландского бассейна и Евразийского суббассейна (хребет Гаккеля).
В процессе исследования были сделаны следующие выводы.
1. Результаты расчетов коэффициента Лоде-Надаи показали, что деформация в пределах Срединно-Арктического хребта за счет весомого вклада наиболее сильных (М=5,0—5,6) землетрясений имеет чисто сдвиговый характер.
2. Различные значения коэффициента Лоде-Надаи отмечены в пределах хребта Книповича и Шницбергенской зоны разломов.
3. По миграции очагов землетрясений, типам подвижек и ориентации осей напряжений в пределах области сочленения выше-отмеченных систем выявлена зона (или перемычка), в пределах которой отмечен различный разворот блоков по разные стороны от нее.
Список литературы
1. Юнга С.Л. О механизме деформирования сейсмоактивного объема земной коры // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1979. № 10. С. 14—23.
2. Беленович Т.Я. О напряженно-деформируемом состоянии земной коры Срединно-Арктического хребта // Вестн. Помор. ун-та. Сер. «Естественные и точные науки». 2005. № 2(8). С. 12—18.
3. Ассиновская Б.А. Землетрясения Баренцева моря. М., 1994. С. 126.
Belenovich Taisya
TENSELY-DEFORMED CONDITION FORM OF THE EARTH’S CRUST OF THE MEDIAL-ARCTIC RIDGE
The article gives the calculation data of Lode-Nadai coefficient characterizing the tensely-deformed condition state of the Earth's crust. It has been established that deformation takes the form of a simple shift within the bounds of Medial-Arctic ridge and the form of overfault-shift within the bounds of «Knipovich ridge - Spitsbergen fractured zone» system.
Рецензент — Видякин В.В., доктор физико-математических наук, профессор кафедры прикладной математики Архангельского государственного технического университета
