Геотектоника, 2023, № 6, стр. 78-93

ВВЕДЕНИЕ

Установка сейсмических станций Федеральным исследовательским центром комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лаверова Уральского отделения Российской академии наук (ФИЦКИА УрО РАН, г. Архангельск, Архангельская обл., Россия) в Баренцево‒Карском регионе позволила получить новые сведения о сейсмичности этого региона. На основе полученных нами данных была показана взаимосвязь землетрясений между срединно-океаническим хребтом (включающего хребты Мона, Книповича, Гаккеля и трог Лены) с платформенными (шельфовыми) территориями и сводово-глыбовыми орогенами [34].

На сейсмичность Баренцево‒Карского региона и северную окраину Восточно-Европейской платформы (ВЕП) оказывает влияние совместное действие срединно-океанических хребтов (СОХ), помимо таких факторов, как сброс частичных напряжений, создаваемых литосферными плитами; разгрузка от после-ледникового оледенения; индуцированная сейсмичность и т.д.

Выделены временны́е интервалы, через которые возмущения от СОХ, создаваемые силами отталкивания, могут достигать района архипелага Новая Земля и северной окраины ВЕП [34].

Срединно-океанические хребты Гаккеля, Книповича и Мона характеризуются как хребты с ультрамедленным спредингом. Именно эти хребты могут оказывать максимальное влияние на проявление сейсмичности в районе арх. Новая Земля и северной окраины Восточно-Европейской платформы [5, 13, 14].

В районе хребта Гаккеля выявлены наиболее низкие скорости спрединга при изменяющейся вдоль оси хребта температуре мантии и кинематике спрединга. На участке центрального амагматического сегмента хребта Гаккеля спрединг наиболее медленный. В его пределах растяжение идет в “холодном” режиме и на поверхность экспонируются породы мантии, толщина коры минимальна. При уменьшении эффективных скоростей спрединга и температуры подстилающей мантии магматическая активность все сильнее фокусируется в районе магматических сегментов с образованием все более крупных вулканических построек [5, 13].

Для хребта Книповича основными факторами являются [14]:

‒ формирование транзитной зоны между хребтами Гаккеля и Мона в условиях взаимодействия сдвиговых и раздвиговых напряжений и многочисленных перестроек спрединга;

‒ неортогональность спрединга;

‒ близость континентальной литосферы Баренцева моря и арх. Шпицбергена.

Для хребта Мона выявлен косой спрединг в условиях мощной и относительно холодной литосферы и узкой стабильной рифтовой зоны [5].

В работах [20, 51] убедительно была показана тесная связь временнóй изменчивости сейсмической активности Срединно-Антлантического хребта с Фенноскандией и Центральной и Восточной частями Северо-Американской платформы, что послужило основанием для проведенного нами исследования.

Мы выполнили обобщение сведений о сейсмичности Баренцево-Карского региона и сопредельных территориях за 1980–2019 гг. [34]. С 2020 по 2022 гг. включительно Архангельской сейсмической сетью ФИЦКИА УрО РАН (г. Архангельск, Архангельская обл., Россия) в районе арх. Новая Земля было зарегистрировано 13 землетрясений. Анализ проявления сейсмичности на архипелаге Новая Земля определил необходимость установки дополнительных сейсмических станции в этом регионе, что и было сделано в 2022 г.

Целью статьи является обобщение данных о сейсмичности арх. Новая Земля с уточнением связи на основе полученных данных с глобальными тектоническими процессами, происходящими под воздействием срединно-океанических хребтов.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК

Архипелаг Новая Земля имеет дуговидную форму, простирается в субмеридиональном направлении на ~900 км, его средняя ширина составляет ~100 км, 1/4 часть площади архипелага покрыта льдом. Архипелаг находится в центральной части Баренцево‒Карского региона в зоне активных тектонических процессов, является продолжением Уральской горной системы [19] (рис. 1).

Рис. 1.

Регион исследований на батиметрической карте. 1 – сейсмические станции: а – российские (ФИЦКИА УрО РАН); б – международных агентств; 2 – линии геолого-геофизических профилей, по [7]

Складчатый пояс арх. Новая Земля сформировался в результате раннекиммерийских (поздний триас‒ранняя юра) тектонических движений, обусловленных предполагаемым столкновением Баренцево-Сибирской и Западно-Сибирской плит, при этом напряжение направлено с востока‒юго-востока на запад‒северо-запад, о чем свидетельствуют надвиги и обратная складчатость на западном склоне арх. Новая Земля [11].

Регион подвергался воздействию нескольких геодинамических обстановок. В настоящую геологическую эпоху кайназоя Пайхой‒Новоземельская складчатая область представляется элементом мозаики среди разнородных структурных элементов – обломков континентов, островных дуг, образования ложа океанов и их окраинных морей. Отметим некоторые особенности строения этого региона. Новоземельская микроплита со складчатыми системами Тиманским кряжем, Пайхой‒Новоземльским орогеном окружены древними Свальбардской (или Баренцевской), Тимано-Печорской и Западно-Сибирской плитами.

На границе Баренцевской плиты и Новоземельского складчатого сооружения расположена Предновоземельская структурная зона – зона надвигов и краевых поднятий. Форма Пайхой‒Новоземельской складчатости дугообразная, складчатые и дизъюнктивные структуры огибают впадину [11].

Фундамент архипелага Новая Земля разделен Байдарацким разломом на две части:

‒ с севера унаследован мезопротерозойский фундамент Баренцевоморской плиты;

‒ на юге часть неопротерозойского фундамента с вулканогенными отложениями, силлами и дайками габбрового состава.

Полоса складчатости протягивается в северо-западном направлении через Пай-Хой–Вайгач–южную часть архипелага и налегает на структуры Печорской плиты. В рифее закладывается Новоземельский прогиб. В Пайхой‒Южноновоземельском сегменте складчатого пояса происходили левосторонние смещения, максимальные по амплитуде в Байдарацкой зоне разломов [10]. Северо-Сибирский порог ограничивает Новоземельскую микроплиту с северо-востока, имеет сложный сдвиго-надвиговый генезис.

Новоземельское поднятие с запада претерпевает интенсивное сжатие. Кайнозойский подъем арх. Новая Земля был неотектонический, сопровождался блоковыми движениями [11].

При глубинных напряжениях в земной коре, когда превышен порог прочности породы, возникают разрывные нарушения. Исследования разломов землетрясений показали, что разрушение может быть сдвигом или разрывом. Межблоковые промежутки для пород на поверхности разрыва могут достигать до 100 м, на глубинах это ‒ узкая зона от 1 см до 1 м, т.к. породы обладают разными упругими характеристиками. В очагах напряжений землетрясения могут происходить на существующем геологическом разломе.

В разломных зонах и в разрывных нарушениях происходит релаксация среды [15]. Границы геологических структур имеют сложную морфологию и в некоторых случаях не картируются разрывными нарушениями [21].

Отличительной особенностью Баренцево-Карского региона является асейсмичность шельфовых областей (рис. 2).

Рис. 2.

Сейсмотектоническая схема арктической части Евразии (построена по данным [4, 27, 35], с дополнениями). 1‒4 – новейшие (поздний неоплейстоцен‒голоцен, поздний плиоцен‒средний неоплейстоцен) активные разломы с учетом данных [4]: 1 – сбросы (штрихи на опущенном крыле): а – достоверные, б – предполагаемые; 2 – взбросы (треугольники на приподнятом крыле): а – достоверные, б – предполагаемые; 3 – разломы неустановленного типа (штрихи на опущенном крыле): а – достоверные, б – предполагаемые; 4 – разломы без установленного смещения: а – достоверные, б – предполагаемые; 5 – направление смещения при сдвигах; 6‒9 ‒ разломы с учетом данных [27]: 6 – надвиг и взброс: а – достоверные, б – предполагаемые; 7 – фронт деформаций для орогенов: а – достоверные, б – предполагаемые; 8 – нормальные листрические разломы, 9 – неклассифицированные разломы; 10‒12 ‒ разломы с учетом данных [35]: 10 – активный спрединговый центр, 11 – сброс; 12 – неклассифицированные разломы; 13‒16 ‒ континентальная плита: 13 – Баренцевоморская, 14 – Тимано-Печорская, 15 – Карская, 16 – Западно-Сибирская; 17 – Новоземельская микроплита; 18 – краевые прогибы; 19 – складчатые области, подвергшиеся герцинским тектоническим деформациям; 20 – эпицентры землетрясений за 1980–2022 гг.

Эпицентры землетрясений в основном приурочены к арктическим желобам, зонам новейших тектонических разломов, структурным поднятиям. Геолого-геофизические инструментальные исследования Баренцево‒Карского региона проводились с разной плотностью, в связи с чем, многие места положения очагов землетрясений попали в область отсутствия глубинных геофизических исследований.

Баренцевская плита, Новоземельская складчатая система, являющаяся северо-западным фрагментом Урало-Монгольского складчатого пояса и северной части Западно-Сибирской плиты значительно влияют на передачу возмущений [7]. Пространственно-временны́е структуры разного уровня и масштаба, представляющие собой вложенные друг в друга сегменты, соответствуют ранжированию геологической среды на блоки и создают соответствующие рангу структуры напряженно-деформированные состояния [8].

На архипелаге Новая Земля, шельфе Баренцева и Карского морей были проведены геолого-геофизические исследования [22, 25, 26] и в частности:

‒ выполнена регулярная сеть сейсмоакустических профилей;

‒ пройден комплексный геофизический геотраверс АР-2;

‒ получены глубинные геолого-геофизические разрезы.

Большая концентрация землетрясений рассматриваемого района сосредоточена на площади, ограниченной координатами 72°–76° с.ш. и 48°–60° в.д., в которую входят бо́льшая часть Северного острова и северная половина Южного острова архипелага Новая Земля, разделенные проливом Маточкин Шар [7].

Для проведения анализа напряженно-деформированного состояния среды в полях напряжений элементов структур в районе арх. Новая Земля, включая акваторию Баренцева и Карского морей, мы воспользовались геолого-геофизическими разрезами по профилям А‒А' и Б‒Б', которые проходят через районы максимальной концентрации сейсмических событий (рис. 3).

Рис. 3.

Сводная карта сейсмичности архипелага Новазя земля за 1986‒2022 гг. и значений теплового потока. 1‒2 ‒ эпицентры землетрясений с эллипсом ошибки: 1 – зафиксированные только станцией NVZ, 2 – более, чем тремя сейсмическими станциями; 3 – линии глубинных сейсмических профилей, по [7]; 4 – значения теплового потока, мВт/м², по [29, 31, 53]

Сводная карта сейсмичности арх. Новая Земля за 1980‒2022 гг. с указанием эллипсов ошибок для каждого землетрясения (доверительный интервал определения эпицентра землетрясения) дополнена информацией о локальных землетрясениях, зарегистрированных только сейсмической станцией “Новая Земля”, имеющей код NVZ, их эллипс ошибки показан зеленым цветом (см. рис. 3). На карту вынесены значения теплового потока, которые имеют неравномерный характер, но привлекаются для последующего анализа сейсмической обстановки рассматриваемого региона.

ПОЛУЧЕННЫЕ ДАННЫЕ И МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ

Методика исследований распространения возмущений

Волновые деформационные процессы, распространяющиеся в земной коре c различными скоростями, детально рассмотрены в работах [1, 2, 16, 33]. Деформационные волны возбуждаются большей частью естественными процессами в литосфере и проявляются в изменениях сейсмической активности и геофизических полей. Блоковая структура геологической среды существенно влияет на передачу подобных возмущений. Выявление связей между движениями тектонических структур и волновыми деформационными процессами имеет первостепенное значение [1, 16].

Мы рассмотрели процесс влияния хребтов Гаккеля и Книповича, и трога Лены, характеризующихся низкой скоростью спрединга, на сейсмичность арх. Новая Земля путем анализа временнóго распределения годовой сейсмической энергии [51]. Годовая сейсмическая энергия была получена непосредственным сложением энергий всех землетрясений, произошедших в каждом отдельном районе (хребет Гаккеля, район архипелага Новая Земля и т.д.). Для расчета энергии преобразуем магнитуду объемных волн (mb_ISC) в магнитуду поверхностных волн (M_S), по [3]:

(1)

${{M}_{{\text{S}}}} = 1.47{\text{m}}{{{\text{b}}}_{{ISC}}} - 2.91.$

Тогда энергия вычисляется по [3]:

(2)

${\text{lg}}{\kern 1pt} E\left( {{\text{эрг}}} \right) = 1.5{{M}_{{\text{S}}}} + 11.8.$

Процесс влияния силы отталкивания от СОХ на сейсмичность архипелага Новая Земля можно решить аналитически, путем применения модели Эльзассера.

В. Эльзассер [38] впервые предложил теорию литосферных волноводов напряжений и создал уравнение для переноса локальных напряжений в жесткой упругой литосфере, подстилаемой вязкой астеносферой, которая впоследствии использовалась с различными модификациями (рис. 4).

Рис. 4.

Схема передачи возмущений в системе литосфера–астеносфера. Обозначено: H – мощность литосферы (полубесконечная упругая пластина); σ, τ – нормальное и касательное напряжения на подошве литосферы; h – мощность астеносферы, моделируемая линейно-вязкой жидкостью; η – вязкость; V₁ – скорость скольжения литосферной плиты, нормальной к плоскости разлома.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Влияние СОХ на сейсмичность арх. Новая Земля

В результате нами были получены кривые выделения сейсмической энергии за год для хребта Гаккеля, системы хребет Книповича–трог Лены, отдельно для этих геологических структур, а также для архипелага Новая Земля (рис. 5).

Рис. 5.

Распределение выделившейся сейсмической энергии по годам с 1985 по 2022 гг. 1 – трог Лены; 2 – геологическая система хребет Книповича–трог Лены (оранжевая); 3 – арх. Новая Земля; 4 – хр. Гаккеля; 5 – возможная корреляция (визуальное сходство) в передаче возмущений между тектоническими структурами

Кривая годовой реализации сейсмической энергии для всех рассматриваемых геологических структур сглаживалась в 5-летнем окне.

Сравним временнóй ход комбинации различных кривых. Наблюдается определенное подобие между кривыми, причем график распределения выделившейся сейсмической энергии для геологической системы хребет Книповича‒трог Лены наиболее схож с аналогичным графиком для арх. Новая Земля. При этом в системе хребет Книповича–трог Лены больший вклад в сейсмичность арх. Новая Земля оказывает трог Лены, что можно наблюдать из сопоставления кривых (см. рис. 5, а).

Запаздывание кривых для арх. Новая Земля относительно графика для системы хребет Книповича–трог Лены составляет в среднем 1‒2 года, для хребта Гаккеля – 3‒5 лет. Это можно объяснить различиями в геологическом строении блоковых структур между рассматриваемыми хребтами и архипелагом и пространственным расположением хребтов относительно арх. Новая Земля (см. рис. 1, см. рис. 3).

Нами представлены результаты расчетов амплитуд возмущения в зависимости от расстояния от источника и времени, полученные в сравнении с таковыми для арх. Новая Земля, при:

η = 1.5 × 10¹⁷ Па с, T = 1 год для системы хребет Книповича–трог Лены (см. рис. 5, а);

η = 3.1 × 10¹⁷ Па с, T = 1 год для хребта Гаккеля (см. рис. 5, б).

Результаты моделирования передачи возмущений от СОХ к арх. Новая Земля показывают следующее (рис. 6).

Рис. 6.

Изменение амплитуды возмущений со временем на различных расстояниях от геологической системы хребет Книповича‒трог Лены (а) и хребта Гаккеля (б). Расстояния: 1 – 500 км; 2 ‒ 1000 км; 3 – 1300 км; 4 – 1500 км; 5 – 2000 км

Максимальное возмущение на расстоянии 500 км от рассматриваемых геологических структур возникает через 2 года после того, как процесс возмущений начал действовать на краю плиты, причем максимальное значение от величины возмущения, приложенного к краю плиты, составляет:

≥70% для геологической системы хребет Книповича–трог Лены;

≥60% для хребта Гаккеля.

Максимальные возмущения в районе арх. Новая Земля на расстоянии 1300‒1500 км, распространяющиеся от геологической системы хребет Книповича–трог Лены, возникают через 2 года и составляют 30% от прикладываемого значения возмущений.

Относительно хребта Гаккеля максимальные возмущения на расстоянии 1000‒2000 км возникают через 3‒5 лет и на расстоянии от прикладываемого значения возмущений составляют:

25% ‒ 1000 км;

19% – 1300 км;

14% – 1500 км;

9% – 2000 км.

Подобные результаты находятся в хорошем согласовании с экспериментальными данными при рассмотрении воздействий, оказываемых каждым хребтом в отдельности, на арх. Новая Земля (см. рис. 5).

Скорость распределения возмущений от рассматриваемых геологических структур варьирует от 0.5 до 2 км/день.

Корреляция теплового потока, сейсмичности и глубинного строения

Современная сейсмичность и плотность теплового потока являются индикаторами геодинамических процессов. Для возможной корреляции в передаче возмущений между тектоническими структурами, в том числе от СОХ, мы привлекли результаты глубинных исследований в районе арх. Новая Земля (см. рис. 3).

Мы провели сопоставление распределения значений теплового потока, сейсмичности, протяженности структурных элементов и геолого-геофизических разрезы вдоль профилей А‒А′ и Б‒Б′ (табл. 2, см. рис. 3, рис. 7, рис. 8).

Рис. 7.

Распределение значений теплового потока (а); сейсмичность (б); протяженность структурных элементов (в); геолого-геофизический разрез вдоль профиля Б‒Б′ (г), (с использованием данных [7]). Структурные элементы 1-го порядка (арабские цифры жирным шрифтом), 2-го порядка (арабские цифры тонким шрифтом): 1 – Предновоземельская региональная ступень (4 – Гусиноземельская субрегиональная ступень); 2 – Центрально-Новоземельский мегантиклинорий (5 – Западно-Новоземельский моноклинорий, 6 – Северо-Новоземельский антиклинорий, 7 – Карский синклинорий); 3 – Западно-Сибирская платформа (8 – Припайхойско-Приновоземельская моноклиза). 1 – значения теплового потока, мВт/м² (по [29]); 2 – эпицентры землетрясений, зарегистрированные: а ‒ только станцией NVZ, б – более, чем тремя сейсмическими станциями (см. рис. 1); 3 – границы структурных элементов: а ‒ достоверные; б – предполагаемые; 4‒5 ‒ тектонические нарушения с учетом данных [7]: 4 – главные: а – достоверные; б – предполагаемые, 5 – второстепенные: а – достоверные; б – предполагаемые; 6‒20 ‒ сейсмокомплексы осадочных отложений с учетом данных [7]: 6 – меловых (верхний отдел), 7 – меловых (нижний отдел), 8 – юрских, 9 – триасовых, 10 – пермских, 11 – каменноугольных, 12 – девонских, 13 – нерасчлененных девонско‒силурийских, 14 – нерасчлененных ордовикско‒силурийских терригенно-карбонатных пород, 15 – сланцев, песчаников, алевролитов раннего-позднего ордовика, 16 – известняково-терригенных толщ раннего-среднего кембрия, 17 – амфиболитов, сланцевых толщ позднего протерозоя, 18 – аляскит-гранитовый интрузивный комплекс позднего протерозоя (RF₃), 19 – терригенно молассовая толща с вулканитами, возраст (P₃‒T₁ad), 20 – сланцев, кристаллосланцев верхнепротерозойские

Рис. 8.

Распределение значений теплового потока (а); сейсмичности (б); протяженность структурных элементов (в); геолого-геофизический разрез вдоль профиля А‒А^/ (г), (с использованием данных [7]). Структурные элементы первого порядка (арабские цифры жирным шрифтом) и другие – второго порядка (арабские цифры тонким шрифтом): 1 – Восточно-Баренцовский мегапрогиб (6 – разломно-флексурная зона Седовского блока, 8 – Софроновский жесткий блок добайкальской консолидации); 2 – Центрально-Новоземельский мегантиклинорий (9 – Предновоземельский блок, 10 – Центральный поднятый блок, 11 – Восточнопахтусовский блок, 12 – Пахтусовский блок); 3 – чехол Западно-Сибирской платформы (13 – Приновоземельский поднятый блок). 1 – значения теплового потока, мВт/м² (по [29]); 2 – эпицентры землетрясений, зарегистрированых: а ‒ только станцией NVZ, б – более, чем тремя сейсмическими станциями (см. рис. 1); 3 – гипоцентры землетрясений; 4 – границы структурных элементов; 5–6 ‒ тектонические нарушения (по [7]): 5 – главные: а – достоверные, б – предполагаемые, 6 – второстепенные: а – достоверные, б – предполагаемые; 7 – сейсмокомплексы мезозойского возраста; 8‒12 ‒ палеозойский осадочный чехол (сейсмокомплексы с указанием возраста): 8 – триасовый, 9 – пермский, 10 – кембрийско‒пермский, 11 – карбоно‒пермский, 12 – силуро-карбонатный; 13‒14 ‒ консолидированная кора: 13 – верхняя, 14 – нижняя; 15 – мантия

Для обоих профилей значения теплового потока центральной части арх. Новая Земля и прилегающих районов шельфа Баренцева и Карского морей довольно стабильны и определены в пределах 60‒70 мВт/м² (см. рис. 7, см. рис. 8). Землетрясения приурочены к основным структурным элементам. На глубинном разрезе по линии Б‒Б′ хорошо отражены разрывные нарушения, показаны структурные этажи сейсмокомплексов, отвечающих за смену геодинамической обстановки, проявлен генезис отложений Баренцево-Карского шельфа, представлена складчатость деформаций Центрально-Новоземельского мегантиклинория (рис. 7, г).

Представлены сутуры – глубинные мантийные разломы, которые отражают прогиб в мантии и в нижней коре (см. рис. 8, г: разрез по линии А‒А′). Разрывные нарушения в верхней и средней коре показывают зону складчато-надвиговых областей. Продолжающееся развитие глубинных надвигов и зоны субдукции, сопряженной с осадочными бассейнами, проявляется на современном этапе в виде сейсмической активности. На глубинный разрез вынесены гипоцентры землетрясений в соответствии с созданным сейсмическим каталогом (см. табл. 2).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Из сопоставления полученных модельных расчетов с наблюдаемыми величинами можно отметить, что получены весьма схожие результаты, т.е. модель с подобранными значениями коэффициентов вязкости астеносферы, достаточно хорошо описывает временны́е характеристики процесса передачи возмущений на расстояния. Мы не беремся анализировать значения коэффициента вязкости, которые оказались заметно ниже, чем в других работах [39, 50, 54], понимая, что используемая нами модель имеет ограничения [1]. Тем не менее, аналогичные оценочные значения имеются в работах [20, 46, 49].

Землетрясения маркируют тектонически активные зоны земной коры и являются результатом превышения предела прочности накопленных напряжений, порождаемых глубинными эндогенными процессами. При наличии квазициклических воздействий от СОХ и влияющих на сейсмичность, можно предположить, что эти воздействия могли послужить триггером для сброса накопившихся напряжений.

Полученные величины затухания возмущений от рассматриваемых структур СОХ при продвижении по литосфере вполне правдоподобны: на расстоянии 1300‒2000 км амплитуда возмущения падает от 30% до 9% от первоначальной величины, что представляется вполне достаточным для триггерного воздействия на сейсмичность арх. Новая Земля.

Для профиля Б‒Б′ преобладающая часть землетрясений приурочена Центрально-Новоземельской мегантиклинории (см. рис. 7, г). Можно выделить область Главного Новоземельского разлома (долгоживущий глубинный шов, ширина на юге – 10–20 км, на севере до 2–3 км), вдоль которого фиксируются большинство современных событий (см. рис. 7, г).

В области Главного Новоземельского разлома развиты взбросо-надвиги, падающие на восток‒ юго-восток, к данной области приурочен выход позднепротерозойской интрузии (Митюшевский комплекс аляскит-гранитов) [7, 12]. Для всех тектонических единиц Центрально-Новоземельского мегантиклинория характерна отчетливо линейная голоморфная складчатость. Степень интенсивности дислокаций в пределах крупных продольных блоков находится в прямой зависимости от приуроченности их к крупным разломам [10].

Землетрясение, произошедшее 23.08.2020 г. в Западно-Новоземельском моноклинории, приурочено зоне коллизии межплитного орогенеза пестроцветно терригенно молассовой толщи с вулканитами, возраст (P₃‒T₁ad) (см. рис. 7, г).

Эпицентры сейсмотектонических событий, возникших 31.11.1992 г., 29.11.2002 г. и 26.06.2007 г. можно отнести к Северо-Новоземельскому антиклинорию (см. рис. 7). Эпицентр землетрясения 1.08.1986 г. находился в разломе в блоке Карского синклинория.

Пассивная континентальная окраина, включающая шельф, слагается известняково-терригенными формациями, а континентальный склон и подножие состоят из карбонатно-кремнисто-терригенных формаций [7]. Данный район является асейсмичным, тем не менее, редкие землетрясения происходят в районе разлома Припайхойско-Приновоземельской моноклизы (см. рис. 7, г).

Для части землетрясений вдоль профиля А‒А′ нами были рассчитаны гипоцентры, обозначенные звездочками на глубинном разрезе (см. рис. 8, г).

Эти землетрясения относятся к Центрально-Новоземельскому мегантиклинорию, попадают в зону глубинных разломов, связанных с мантийным прогибом, и происходят на глубинах от 20 до 40 км – на границе верхней и нижней коры. Землетрясения 13.06.1995 г., 13.01.1996 г. и 2.05.2017 г. без установленных гипоцентров мы относим к разломам вдольскладчатой системы (см. рис. 8). В пределах прогиба Седова перед Предновоземельским надвигом проявлена форма приразломного структурного клина, к которому приурочено землетрясение 14.03.2006 г.

Опираясь на геолого-геофизические данные, которые мы обобщили для арх. Новая Земля и получили следующие результаты. Магнитуда землетрясений (mb_ISC) за рассматриваемый период 1980‒2022 гг. находится в диапазоне от 0.3 до 4.7, в среднем преобладают землетрясения магнитудами 3.2‒3.4.

Землетрясения происходят вдоль выявленных разрывных нарушений разного порядка, преимущественно на границе верхней и нижней коры. Процессом подготовки корового землетрясения является накопление в его очаге упругих изгибных сейсмогенных деформаций. Разрядка напряжений происходит при превышении предела прочности среды, при этом блоки двигаются относительно друг друга, что исключает возможности зарождения очага сильного корового землетрясения, ‒ и здесь триггером могут служить возмущения, распространяющиеся от СОХ.

Влияние возмущений в случае их взаимной корреляции при распространении от хребтов на расстояниях 1300‒1500 км в центральной части арх. Новая Земля, где фиксируется наибольшее количество землетрясений, достаточно высокое. По результатам моделирования максимальный совместный вклад энергии распространения возмущений на данных расстояниях может достигать 40‒60% от прикладываемых значений возмущений (см. рис. 6).

Таким образом, проведенная нами оценка передаваемых возмущений позволяет нам предположить, что срединно-океанические хребты оказывают значительное влияние на сейсмичность района архипелага Новая Земля.

ВЫВОДЫ

Наше исследование показало наличие причинно-следственных связей между событиями на СОХ и землетрясениями архипелага Новая Земля.

1. Эпицентры землетрясений коррелируются с глубинными разломами и отражают новейшую тектоническую активность архипелага, возможно, являющуюся следствием развития высокоскоростных неоднородностей в верхней и нижней коре или результатом накопления напряжений и их разрядки в ослабленных зонах.

2. Триггерным механизмом может служить совместная активность арктических рифтовых структур.

3. Временны́е интервалы, через которые возмущения от срединно-океанических хребтов (СОХ) достигают архипелаг Новая Земля, составляют:

‒ 1‒2 года для геологической системы хребет Книповича–трог Лены;

‒ 3‒5 лет для хребта Гаккеля.

4. Максимальный совместный вклад различных геолого-тектонических структур срединно-океанических хребтов может достигать 40‒60% от прикладываемых значений возмущений, что является достаточным условием для разрядки накопившихся напряжений.

Благодарности. Выражаем благодарность к.г.-м.н. Д.С. Никитину (ГИН РАН, г. Москва, Россия) за всестороннюю поддержку в установке сейсмической станции на арх. Новая Земля. Благодарим ВСЕГЕИ (г. Санкт-Петербург, Россия) за возможность использования разработанных во ВСЕГЕИ цифровых геологических карт. Авторы признательны рецензенту Е.П. Дубинину (Музей Землеведения МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия) и анонимному рецензенту за полезные комментарии и редактору М.Н. Шуплецовой (ГИН РАН, г. Москва, Россия) за тщательное редактирование.

Финансирование. Работа выполнена в рамках темы государственного задания ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН, № гос. регистрации 122011300389-8.