Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 493, № 1, стр. 73-77

Южная часть Енисейского кряжа находится в зоне сочленения крупных региональных тектонических структур: древней Сибирской платформы, эпигерцинской Западно-Сибирской плиты и Западно-Саянской орогенной складчатой области [1]. В пределах Нижне-Канского гранитогнейсового массива, непосредственно граничащего с Атамановским отрогом Енисейского кряжа, в 2019 г. начато строительство подземной исследовательской лаборатории (ПИЛ) для обоснования безопасности захоронения высокоактивных радиоактивных отходов (РАО) [2].

В 2010 г. сотрудниками Горно-химического комбината (г. Железногорск) и Геофизического центра РАН в пределах Нижне-Канского массива была создана спутниковая геодезическая сеть, состоящая из 30 пунктов ГНСС-наблюдений за современными движениями земной коры (СДЗК) [3]. На этих пунктах было проведено семь циклов измерений. Выполнен анализ временных рядов изменения координат ГНСС‑пунктов за период с 2010 по 2019 гг.

Для определения векторов смещений и скоростей деформаций использованы методические подходы и алгоритмы, описанные в работах [4, 5]. Основой для обработки данных ГНСС-измерений и их интерпретации стали векторы базовых линий и их корреляционные матрицы, полученные в результате статической обработки и диагностического уравнивания циклов измерений с 2010 по 2019 гг. Были получены временные ряды смещений для 23 геодезических пунктов. В табл. 1 приведены впервые рассчитанные скорости смещений ГНСС-пунктов, представленных на рис. 1. Средние квадратические ошибки (СКО) определения их положения в плане для отдельных эпох измерений не превышали 3–3.5 мм [5].

Рис. 1.

Структурно-тектоническая схема и современные горизонтальные движения в южной части Енисейского кряжа. 1 – граница контакта Сибирской платформы и Западно-Сибирской плиты; 2 – крупные тектонические разломы; 3 – ГНСС-пункты; 4 – векторы скоростей СДЗК ГНСС-пунктов, мм/год. Цифрами на рис. 1 и рис. 2 обозначены основные тектонические разломы: 1 – Первый Красноярский разлом; 2 – Муратовский разлом; 3 – Атамановский разлом; 4 – Канско-Атамановский разлом; 5 – Малотельский разлом; 6 – Правобережный разлом; 7 – Большетельский разлом; 8 – Шумихинский разлом; 9 – Байкальский разлом. Место строительства ПИЛ показано прямоугольником.

При проектировании геодинамического полигона была использована структурно-тектоническая схема района [6], согласно которой поле СДЗК определяется силовым взаимодействием крупнейших тектонических структур – Западно-Сибирской плиты и Сибирской платформы (рис. 1), контактирующих по Муратовскому разлому, и подчиненных им разломов, в основном субмеридионального простирания [7].

Карта скоростей СДЗК была проанализирована в совокупности с данными высокоточного нивелирования 1-класса [8] и геологических исследований [9]. На рис. 2 показано поле среднегодовых скоростей горизонтальных СДЗК и результат их кинематической интерпретации. Район делится на 13 крупных структурных блока, границами которых в большинстве случаев служат выделенные ранее геологическими методами крупные тектонические разломы [6, 10].

Рис. 2.

Поле средних скоростей современных горизонтальных движений земной коры в южной части Енисейского кряжа. 1 – граница контакта Сибирской платформы и Западно-Сибирской плиты; 2 – крупные тектонические разломы; 3 – ГНСС-пункты; 4 – векторы скоростей СДЗК ГНСС-пунктов, мм/год; 5 – активные геодинамические зоны, соответствующие границам структурных блоков с различными кинематическими характеристиками. Латинскими цифрами обозначены тектонические блоки, выделенные по данным ГНСС-наблюдений.

Скорости горизонтальных СДЗК (табл. 1) свидетельствуют о современной тектонической активности Муратовского, Атамановского, Канско-Атамановского, Правобережного и Шумихинского разломов (рис. 1, 2). На территории Западно-Сибирской плиты распределение скоростей движений достаточно однородно. Выделено 3 блока, с максимальными скоростями ∼2–3 мм/год (рис. 2).

Движения в центральной и северной части зоны контакта Западно-Сибирской плиты и Сибирской платформы (структурные блоки IV и V) меняют направления с субширотного на субмеридиональное, что свидетельствует о сдвиговом характере движений по Муратовскому и Атамановскому разломам (рис. 2). Этот участок является наиболее подвижным в районе. Структурные блоки VI, VIII, IX, X, XI, ограниченные Канско-Атамановским (с севера) и Муратовским (c запада) разломами, имеют максимальные градиенты движений со скоростями до 3.5 мм/год.

В крыльях Правобережного разлома блоковые сдвиговые движения создают “уступовидную” структуру. При этом по контакту блоков VII и IX получены максимальные градиенты горизонтальных СДЗК. Cмена направлений горизонтальных движений с субширотного на субмеридиональное совпадает с Шумихинским разломом, который непосредственно пересекает участок строительства ПИЛ (на рис. 2 он показан прямоугольником). Этот структурный блок находится на расстоянии 2–3 км от зоны контакта Сибирской платформы и Западно-Сибирской плиты и, безусловно, испытывает его влияние.

Полученная модель хорошо согласуется с результатами структурно-геологических и геодинамических исследований в данном районе [6–8, 10]. Скорость сближения Сибирской платформы и Западно-Сибирской плиты в зоне взаимодействия южной части Енисейского кряжа можно оценить величиной 2–4 мм/год. При этом скорость движений Западно-Сибирской плиты ниже на 1–2 мм/год, чем Сибирской платформы. Возможно, с этим связано воздымание Атамановского отрога на неотектоническом этапе развития, когда произошло гипсометрическое разобщение древней Сибирской платформы и молодой Западно-Сибирской плиты. Сибирская платформа оказалась поднятой до абсолютных отметок ∼700–800 м, а Западно-Сибирская плита – относительно опущенной, на 120–200 м [7]. Атамановский хребет воздымается, что подтверждает унаследованный характер движений, по крайней мере, с четвертичного периода [7]. В результате этого, блок VII движется на запад, а блок XIII– на восток.

Также был установлен циклический характер развития геодинамических движений в районе геодинамического полигона [3]. В 2013–2014 гг. была зафиксирована активизация геодинамического режима, проявившаяся в смене знака деформаций сжатия и растяжения на западном и восточном берегах р. Енисей.

В целом, для региона можно заключить, что движения обусловлены субширотным сжатием по азимуту ∼100°–110°. Внутри выделенных тектонических блоков получены относительно невысокие скорости современных горизонтальных движений земной коры, что подтверждает стабильный геодинамический режим структурного блока, вмещающего ПИЛ. Тем самым результаты работы демонстрируют возможность захоронения высокоактивных РАО в выбранном структурном блоке.