Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2021, T. 499, № 1, стр. 60-64

Определенная в Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации необходимость всестороннего освоения Арктических регионов нашей страны требует оперативного устранения оставшихся “белых пятен” в части разномасштабной геотектонической изученности. Из-за естественной труднодоступности, сурового климата и слабой заселенности Арктическая зона Российской Федерации (АЗРФ) недостаточно глубоко изучена и в плане оценки сейсмической опасности [1, 2]. В этой связи новые результаты, полученные в натурных исследованиях методами сейсмотектоники, среди которых особое место занимает палеосейсмогеологический [6], последовательно способствуют совершенствованию наших представлений о закономерностях регионального сейсмического процесса [5, 7]. В первую очередь для этого используются конкретные морфологические параметры сейсмотектонических нарушений – длина, величина и кинематика смещений, которые можно определить непосредственными измерениями деформаций молодых отложений и форм рельефа.

Участие в работе Комплексной экспедиции Северного флота и Русского географического общества на арктические архипелаги в 2020 г. предоставило уникальную возможность реализации плана геолого-геофизических исследований на северном побережье Таймыра и прилегающих островах. Выполнены пионерские исследования следов сильных землетрясений на Таймыре, включая полевые работы, анализ данных дистанционного зондирования, структурно-геоморфологическое и палеосейсмологическое картирование; впервые выявлены сейсмические очаги, которые ранее здесь были неизвестны.

В настоящем сообщении приведены результаты, полученные на о. Белуха в Карском море у северо-западных берегов п-ова Таймыр (рис. 1). По имеющимся сейсмологическим данным Таймыр и его окрестности характеризуются весьма умеренной сейсмичностью, сконцентрированной в основном на северо-востоке полуострова, где было зарегистрировано несколько событий с магнитудами mb = 3.9–4.9 [2].

Рис. 1.

Общая карта района п-ова Таймыр с положением о. Белуха.

Остров Белуха представляет собой небольшую возвышенность с полого изогнутой площадкой (террасой) на вершине, высотой около 30 м. Такая морфология резко выделяет его среди основной массы мелких островов притаймырского участка Карского моря, которые, как правило, имеют плоский рельеф и высоту не более 20 м. Породы, слагающие о. Белуха, достаточно однообразны по составу и представлены в основном крупнозернистыми плагиогранитами, относимыми к Еремеевско-Бирулинскому гранитоидному комплексу каменноугольного возраста [3].

В южной части острова выявлен молодой тектонический разрыв, представленный выразительными сейсмотектоническими рвами шириной от 3 до 15 м и уступами с вертикальным смещением бенча. Уступ прослеживается в виде двух основных сегментов, смыкающихся валом высотой 1–1.3 м, образуя правосдвиговый структурный ансамбль (рис. 2).

Рис. 2.

Фотоплан о. Белуха с профилями острова и тектонических уступов по данным аэрофотосъемки.

На западном фланге уступ имеет две генерации, в разной степени сглаженные выветриванием (рис. 3а). Очевидно, что две разновозрастные плоскости уступа отражают моменты его импульсного подрастания на 1.8 и 2.3 м. Вероятнее всего, эти подрастания произошли в результате сейсмотектонических подвижек на соответствующие величины.

Рис. 3.

Молодые сейсмотектонические разрывы на о. Белуха. а – разновозрастные поверхности смещения на западном выходе разрыва к морю, вид на северо-запад. б – смещение бенча на восточном выходе разрыва к морю, цифрами обозначены отмершие береговые линии и суммарная величина правого сдвига, вид на север. в – сейсмотектонический уступ с горизонтальным смещением крупных глыб, косо по отношению к простиранию уступа (направление смещения показано стрелкой), вид на северо-восток в районе профиля C–D. г – горизонтальное смещение плиты, сползшей с новообразованного уступа в результате последней подвижки, вид на север в районе профиля E–F. д – сейсмический выброс крупных глыб в горизонтальном направлении, вид на север в районе профиля E–F.

На восточном фланге разрыва суммарное смещение бенча в горизонтальной плоскости составляет 12–13 м (рис. 3б). По всей видимости, поднятие трех террасовидных площадок и отмирание соответствующих береговых линий произошло в результате резких подрастаний северного крыла разрыва. Можно предположить, что суммарное смещение накопилось в результате трех импульсных сейсмотектонических подвижек величиной примерно по 4 м. Основная компонента смещений – в горизонтальной плоскости (правый сдвиг); подчиненная – вертикальная с поднятием северного крыла.

Горизонтальное смещение, дающее минимальную величину последней подвижки в горизонтальной плоскости, обнаруживается в случае правого сдвига плиты, сползшей с новообразованного уступа (рис. 3г). Основание плиты сдвинуто вправо относительно бровки уступа на 1.7–1.8 м. Кроме того, в пределах островной суши на уступе наблюдаются смещения крупных глыб в горизонтальном направлении, косо по отношению к простиранию уступа (рис. 3в), что также указывает на правосдвиговые смещения.

О том, что смещения сопровождались сильным землетрясением, свидетельствуют деформации выброса, которые отражают редкие случаи импульсного выбрасывания скальных блоков, глыб и грунтовых масс, возникающие в случае мгновенного превышения локальными пиковыми ускорениями грунта ускорения силы тяжести [4]. Один из наиболее ярких случаев – выброс крупной (размером 4 × 6 м при толщине до 1.3 м) плиты в восточном направлении, расколовшейся в результате удара на две части (рис. 3д). Суммарное перемещение на 3–3.5 м произошло на горизонтальной поверхности в восточном направлении. Эта аномальная деформация расположена в 70 м к северу от разрыва. Вероятнее всего, выброс глыб произошел при резком возвратно-поступательном смещении земной поверхности в результате правосдвиговой сейсмотектонической подвижки по разрыву.

Таким образом, полученные данные дают основание полагать, что о. Белуха пересечен активным разломом – очагом неоднократных сильных землетрясений прошлого интенсивностью Io = = 9–10 баллов (М = 7.0–7.5). Без абсолютного датирования остается лишь предполагать возраст событий – первые сотни–тысячи лет. При этом на острове выявлен лишь небольшой фрагмент крупной сейсмогенерирующей структуры, размеры которой, судя по параметрам смещений, могут достигать десятков километров и более. По космическим снимкам аналогичные молодые тектонические разрывы прослежены и на соседних островах, расположенных на удалении около 20 км (рис. 4). Отметим, что подобные исследования в районе п-ова Таймыр ранее не проводились, а их результаты представляют фундаментальный научный интерес для решения практически значимых задач по оценке сейсмической опасности, а также при разработке разномасштабных геодинамических моделей Арктической зоны Российской Федерации.

Рис. 4.

а – схема молодых тектонических разрывов в районе о. Белуха (красные линии). б – молодые тектонические разрывы (показаны стрелками) на о. Продолговатый, космоснимок. в – молодой тектонический разрыв (правый сдвиг) на о. Гыдоямо, космоснимок. Cнимки сделаны аппаратом WorldView-2, изображения получены посредством Esri ArcGIS Desktop.