13.2. Принципы выделения глубинных разломов по магнитным аномалиям
В современной литературе существуют некоторые различия в толковании широко распространенного термина «глубинный разлом». Преобладает формулировка, по которой глубинные разломы – это крупные вертикальные и наклонные линейно вытянутые зоны концентрации преимущественно разрывных дислокаций и связанных с ними изменений структуры и состава вещества земной коры, достигающие ее подошвы и являющиеся естественными ограничениями ее блоков.
Все исследователи едины во мнении, что крупные глубинные разломы проявляются в магнитных полях. Однако при обособлении, выделении и диагностике каждый автор оперирует своим понятием «глубинный разлом» и в зависимости от поставленной геологической задачи формулирует критерии его выделения. Существует несколько принципов, по которым можно обнаружить глубинные разломы по магнитным аномалиям.
Принцип межблокового положения. Установлено, что зоны глубинных разломов разделяют земную кору на блоки разного строения. По межблоковому положению устанавливаются границы соответствующих блоков, которые определяют положение разделяющего глубинного разлома.
При интерпретации магнитных аномалий межблоковое положение зоны определяют по следующим признакам:
резкая смена характера магнитного поля, смена уровня поля (рис.13.2);
резкая смена доминирующего направления локальных аномалий (рис.13.3);
наличие узких, протяженных, интенсивных локальных аномальных зон (рис.13.4).
Первые два признака свидетельствуют о значительных изменениях состава или структуры крупных блоков, скачкообразно меняющихся на их границе. Третий признак указывает на наличие крупных внедрений или на изменение состава пород в узких глубоких зонах земной коры.
Принцип протяженности. Одним из основных в ряду косвенных признаков выявления глубинного разлома по магнитным аномалиям является критерий протяженности.
Подавляющее большинство известных крупных глубинных разломов имеют длину 120 – 200 км и более. На этом основании зоны нарушений земной коры длиной свыше 150 – 200 км можно относить к глубинным разломам.
Вследствие большой протяженности глубинный разлом на разных участках может развиваться в различных геологических условиях, поэтому отдельные участки коры приобретают в процессе эволюции свои особенные черты, отображающиеся в магнитном поле меняющимися по простиранию характеристиками.
Принцип унаследовательности. Это гетерогенность магнитных аномалий, указывающая на образующую единую, хорошо коррелирующую по направлению протяженную зону.
Рис. 13.2. Линейно вытянутая секущая магнитная аномалия
Прямолинейность разломов является их важным свойством, кроме того, развитие разломов отражается в их фрагментарности. Фрагментарность разломов связана с многоактивностью тектонических активизаций, поэтому геологические характеристики фрагментов разломов и их проявление в физических полях в пределах разных блоков будут различными. Эти различия обусловлены неодинаковой предысторией формирования блоков. Некоторые фрагменты могут вообще не иметь геологических особенностей.
Если фрагменты разломов оказываются смещенными относительно друг друга, то их называют трансформными. Вдоль трансформных разломов располагаются участки поперечного смещения, участки латерального сдвига. Это смещение возникает в результате растяжения блоков по разные стороны от разлома, происходящего с неодинаковой скоростью. Трансформность считается еще одним критерием выделения элементов разрывной тектоники.
Рис. 13.3. Фрагмент трансформного разрывного нарушения, выделяемого по смещению осей магнитных аномалий
Глубинные разломы обнаруживают тесную связь с другими тектоническими элементами в пределах крупных регионов. Возможны влияния планетарных, региональных и локальных факторов в их сочетании на развитие сети глубинных разломов. Наблюдается пространственная корреляция между глубинными разломами и связанными с ними современными проявлениями тектонической и магматической деятельности.
Миграция глубинного вещества осуществляется по имеющимся или образующимся каналам и трещинам. Перемещение обычно сопровождается образованием разрывов. Внедрившиеся локальные тела магматических и метаморфических пород формируют линейно вытянутые магнитные аномалии с подчеркнутой ориентировкой нарушения или мелкие изометрические аномалии и их цепочки (рис.13.4).
Разломам, заполненным магнитными разностями интрузивных образований, соответствуют полосовые линейные аномальные зоны с преобладанием интенсивных положительных магнитных аномалий. Разломам молодых, современных поднятий, претерпевших полный геосинклинальный цикл изменений, заполненных слабомагнитными и немагнитными гранитоидными интрузиями, соответствуют полосовые линейные зоны мозаичного магнитного поля. Линейные аномальные зоны отрицательного знака с локальными аномалиями того же знака отмечаются над разломами, не содержащими магматические породы, над зонами дробления и смятия. Широкие линейные зоны пестрого магнитного поля с преобладанием локальных магнитных аномалий положительного знака соответствуют подвижным глубинным зонам. Градиентные зоны аномального магнитного поля зависят от состава контактирующих блоков и от их магнитных характеристик.
Глубинные разломы с отпечатанной историей развития прошлых геологических эпох отображаются в магнитных аномалиях через остаточную намагниченность. Материалы магнитных съемок, несмотря на дискретность измерений, носят площадной характер, и их можно использовать при корреляции и трассировании аномалий и аномальных зон. Наблюденное магнитное поле содержит информацию об источниках аномалий, залегающих на различных глубинах. Информацию о магнитных аномалиях можно использовать при выделении блоков земной коры и глубинных разломов, определении их положения, формы и других характеристик.
Рис. 13.4. Выделение разрывного нарушения по цепочкам локальных магнитных аномалий
К.Ф.Тяпкин считает, что региональные разломы располагаются не произвольно, а укладываются в определенные системы. Каждая система характеризуется выдержанностью азимутов простирания разломов, их взаимной ортогональностью, выдержанностью интервалов между разломами одного порядка. Разломы разных систем отличаются друг от друга геологическим строением и временем заложения, они формируют сетки, развернутые одна по отношению к другой на некоторый угол. На Украине самые крупные разломы первого порядка отстоят друг от друга на расстоянии 100–140 км. Между ними располагаются параллельные им разломы на расстояниях, равных ½, ¼ и т.д. расстояния между разломами первого порядка.
При интерпретации карт магнитного поля необходимо учитывать, что на формирование этих полей влияют лишь намагниченные образования, которые сверху перекрываются осадочными породами, а снизу ограничиваются зоной высоких температур, превышающих температуру точки Кюри. Поэтому рассматриваемые магнитные аномалии отображают главным образом строение и положение разломов в дифференцированных по магнитным свойствам комплексах гранитно-метаморфического слоя. В магнитном поле отображается суммарный эффект всех аномалиеобразующих тел.
Один из основных способов трассирования разломов базируется на использовании магнитных аномалий. Обычно блоки, между которыми находится разлом, в какой-то мере различаются не только по глубине, но и по литолого-минералогическому составу. Полосе, в которой блоки контактируют, в аномальном поле соответствует градиентная зона, служащая индикатором для трассирования. Кроме того, по профилю, взятому в крест вытянутости зоны, по формуле (3.14) можно оценить глубину поверхности приподнятого блока, а затем и глубину опущенного блока.
При формировании или активизации уже существующего разлома из мантии может подниматься по разлому расплавленное вещество и затем образуются объекты в виде даек. По соответствующим им аномальным полям, небольшим по размерам и интенсивности, можно уточнять трассирование разломов.
При отсутствии признаков разломов на магнитных картах для достоверного трассирования разломной тектоники следует обратить внимание на морфологию аномальных полей. Если на двух соседних участках морфология не согласуется, то можно предположить, что между ними проходит разлом. Разумеется, определенный таким путем участок трассы разлома должен совпадать с направлениями, выявленными по другим признакам.
Например, выделение разломов по магнитному полю на территории Казахстана осуществляется по материалам магнитных съемок. Резкое изменение значений магнитного поля в центральной части Казахского щита свидетельствует о широтном простирании Успенской зоны разломов (рис. 13.5, А).
По резкому переходу от области спокойного магнитного поля к зоне линейно вытянутых аномалий интенсивностью более 500 нТл, общей протяженностью около 400 км намечен Иртышский региональный разлом (рис. 13.5,Б). Глубинный разлом Джалаир-Найманской зоны, как выявлено магниторазведкой, идет по интрузиям гипербазитов (рис. 13.5,В).
Магниторазведка при всем многообразии признаков выделения разломов не обеспечивает непрерывного их прослеживания. Для детализации и изучения разломов применяются также другие геофизические методы, особенно гравиразведка.
Рис. 13.5. Магнитное поле Та над зонами глубинных разломов:
А – Успенская зона; Б – зона Иртышского разлома; В – Джалаир- Найманская зона