О науке, высшей школе, жизни учёных на Дальнем Востоке : Как движется земная кора?

В.В. Голозубов

Заведующий лабораторией региональной геологии и тектоники доктор геолого-минералогических наук Владимир Васильевич ГОЛОЗУБОВ нынешним летом в очередной раз проводил полевые исследования на острове Сахалин. Вместе с ним в составе экспедиции трудились также научный сотрудник, кандидат геолого-минералогических наук Сергей Алексеевич Касаткин – специалист по структурной геологии и одновременно бессменный водитель микроавтобуса, а также молодой ученый, пока без ученой степени, Алексей Евгеньевич Нечаюк. Кроме того, в отряде работал Донг У Ли, старый друг лаборатории, профессор университета города Конджу (Республика Корея). Впервые, начиная с 2007 года, с ними не было безвременно ушедшего из жизни Владимира Павловича Симаненко – большого специалиста по петрологии и геохимии магматических комплексов. Маршрут экспедиции был таков: Владивосток – Хабаровск – порт Ванино, паром Ванино-Холмск – Южно-Сахалинск – город Александровск-Сахалинский, поселки Дуэ, Мгачи, Мангидай, Хоэ и обратно.

С.А. Касаткин (справа)

Донг У Ли

А.Е. Нечаюк

– Владимир Васильевич, вы много лет работали в Сихотэ-Алине. С чем связана необходимость проведения исследований именно на острове Сахалин?

– Рассмотрение тектоники Сихотэ-Алиня с позиций тектоники литосферных плит дало толчок к разработке новых идей и обобщений. Эта территория представляют собой коллаж террейнов, различающихся историей развития и аккретированных к восточной окране Азии в позднем палеозое, мезозое и кайнозое (интервал возраста не менее 300 млн. лет назад). Соответственно, здесь наблюдаются многочисленные наложения друг на друга разных стилей деформаций, разобраться в которых было отнюдь не просто и потребовало многих лет исследований, включая создание детальных геологических карт. Этой теме посвящены наши диссертации и статьи в научных журналах. На Западном Сахалине ситуация выглядит не такой сложной, здесь породы более молодого, позднемелового и кайнозойского возраста (от 70 до 2 млн. лет назад), деформированные одноактно и относительно недавно – около 2 млн. лет назад, причем эти деформации продолжаются и в настоящее время. Соответственно, появился соблазн изучить их в «чистом» виде, в том числе – с использованием систем глобального спутникового позиционирования (GPS) и данных по расшифровке механизмов землетрясений. Там, как оказалось, немало сделано но, как это всегда бывает, осталось достаточно много вопросов, требующих ответов. Первые результаты мы уже опубликовали, но появились новые вопросы, и мы пытаемся их решить.

– А что вы там изучали?

– Объекты наших исследований на Сахалине – фрагменты осадочных бассейнов позднемелового и кайнозойского возраста, обнаженные вдоль западного побережья о. Сахалин. Мы смотрим состав пород, отбираем пробы для различных анализов, измеряем ориентировки слоев, разломов, ищем следы перемещений вдоль них, выносим результаты на соответствующие диаграммы и реконструируем направления регионального сжатия, ответственного за эти деформации.

Некоторыми учеными, в том числе и нами, высказывалось предположение, что эти бассейны заполнялись осадками на фоне крупномасштабных правосторонних перемещений блоков по латерали вдоль крупных разломов, вытянутых вдоль острова Сахалин – в первую очередь, вдоль Тымь-Поронайского и Западно-Сахалинского разломов. Это могло происходить только при интенсивном косом, по отношению к разломам, сжатии, в данном случае – с юго-запада на северо-восток. Какими-либо наблюдениями этот тезис не был подтвержден, поскольку деформации последних 2 млн. лет происходили совершенно в другом, широтном направлении сжатия и следы более ранних процессов при этом терялись практически полностью. В результате работ в текущем году в ряде мест мы, наконец, установили с полной определенностью именно северо-восточное направление раннего сжатия и подтвердили, таким образом, предложенную ранее модель. Как оказалось, можно коррелировать интенсивность прогибания присдвиговой впадины с активностью горизонтальных перемещений вдоль контролирующих эту впадину разломов. При этом появляется возможность реконструировать интенсивность сдвиговых перемещений в различные периоды заполнения бассейнов – в нашем случае в течение последних 55 млн. лет.

- Какова же интенсивность этих перемещений?

– Горизонтальные перемещения во время землетрясений наиболее опасны для людей. Достаточно вспомнить судьбу г. Нефтегорска, полностью разрушенного при землетрясении в мае 1995 года, когда амплитуда горизонтальной составляющей перемещений вдоль новообразованного сейсморазрыва достигала 8 метров. В Южно-Сахалинске выпустили книгу с описанием этого землетрясения, в которой на одной из фотографий было зафиксировано перемещение корней лиственницы на шесть метров от оторванного ствола. На другой фотографии показан результат подъема блока по вертикали на два с половиной метра (у геологов такие перемещения называются сбросовыми), в результате которого на реке возникла запруда и образовалась озеро. Оно и сейчас существует.

Подобные процессы происходят, например, Калифорнии, в зоне разлома Сан-Андреас. Американским студентам в курсе структурной геологии демонстрируют фотографии бетонного забора, который разорвало, а края сдвинуло на пять метров. Перемещения на расстояния в несколько метров за одно землетрясение – это очень много. С учетом того, что, вдоль одной системы разломов сдвигание может происходить в одном направлении иногда десятки миллионов лет (а это доказано вполне корректно), суммарная амплитуда перемещений накапливается и достигает порой сотен и даже тысяч километров.

– Владимир Васильевич, вернемся к вашей экспедиции. Что нового вы еще обнаружили?

В этом году мы исследовали, в частности, разрезы Северного Сахалина в районе Мгачинского буроугольного месторождения. Угольные пласты встречаются здесь в составе среднемиоценовой (возраст 14-16 млн. лет) верхнедуйской свиты, накапливавшейся в обстановке морских лагун и прибрежных заболоченных равнин. Эти угли, кстати, хотя и моложе наших, артемовских, горят гораздо лучше, в чем мы не раз убеждались вечерами у экспедиционного костра. Угольные пласты видны здесь иногда и в береговых обнажениях, так что добыча их здесь очень несложна, чем, вероятно, пользуются местные жители. Так вот, южнее г. Александровск-Сахалинский у берега Татарского пролива эти угленосные отложения составляют верхнюю часть разреза кайнозоя, начало формирования которого датируется эоценом (55 млн. лет назад). В районе Мгачинского месторождения эта же угленосная толща с размывом перекрывает докайнозойский, меловой фундамент. Получается, таким образом, что в среднем миоцене область прогибания, компенсировавшегося накоплением осадочных угленосных отложений, расширилась, вышла за пределы главной впадины на прилегающие до этого размываемые участки. Соответственно, можно выделять этап активизации тектонических движений (вероятно, в том числе и сдвиговых) в среднем миоцене. Интересно, что этому времени (14-16 млн. лет назад) соответствует главная фаза раскрытия Японского моря в целом.

Важно отметить, что этот этап активизации тектонической активности не нашел отражения в складчатых деформациях. Среднемиоценовые, участками горизонтально залегающие слои, перекрывают таким же образом залегающие меловые слои фундамента. И лишь позднее, около 2 млн. лет назад, началась эпоха тотальных деформаций.

- Звучит угрожающе, а что же произошло в результате?

В результате полоса, зажатая между Тымь-Поронайским и Западно-Сахалинским разломами, стала ареной локальной инверсии. Это значит, что участки палеобассейна, в котором в обстановке морского мелководья, а временами – в обстановке прибрежных заболоченных равнин накопилась толща отложений мощностью местами более 10 километров, превратились в интенсивно размываемое сооружение – Западно-Сахалинские горы. Слои при этом были интенсивно деформированы, порою смяты в сложные складки и нарушены разломами. Наиболее молодые из деформированных отложений нередко даже не успели превратиться в полноценную породу, они рассыпаются в руках, однако имеют местами близкое к вертикальному залегание, а иногда и пронизаны трещинными телами (дайками) магматических пород. Примечательно, что стиль и интенсивность дислокаций приблизительно одинаков в породах как нижних, позднемеловых, так и верхних, плиоценовых стратиграфических уровней.

Западнее, в пределах акватории Татарского пролива отложения этого же состава и возраста, судя по данным сейсморазведки, остаются практически не деформированными, до них, судя по всему, очередь дойдет позднее. Результатом современного интенсивного сжатия, ориентированного в восток-северо-восточном (60-90 градусов) направлении является сближение о. Сахалин и материка. Если эта тенденция сохранится, через несколько миллионов лет о. Сахалин, как и Японские острова, « причалят» к материку и Японское море исчезнет.

– Впечатляющие перспективы. А уже сейчас могут ли ваши исследования иметь практическое применение?

– Адекватное понимание закономерностей механизма формирования и дальнейшего развития угленосных и нефтегазоносных осадочных бассейнов само по себе несет в себе серьезный коммерческий потенциал, поскольку способствует выработке правильной стратегии поисков и разведки залежей углеводородного сырья. Разрабатываемые нами модели формирования бассейнов в обстановке присдвигового растяжения весьма актуальны, этим направлением в России мало кто занимается, а именно такого рода бассейны являются главными источниками, например, калифорнийской нефти. В последнее десятилетие именно со сдвиговыми перемещениями связывают формирование седиментационных ловушек и нефтегазоносных структур в Западной Сибири. Эта новость произвела фурор на последнем тектоническом совещании в Москве в феврале текущего года. Выяснение условий залегания угольных пластов не менее важно для оптимальной их разработки.

– То есть, можно спрогнозировать, в каких районах Сахалина можно найти залежи угля?

– Сахалинские угли уже давно и хорошо разведаны. Вы, филологи, наверняка читали у А.П. Чехова о добыче угля в тех краях. Со времен царизма, в советский период и даже в период оккупации японцами южной части острова углеразведка и угледобыча на Сахалине развивались весьма активно. В постперестроечный период эта отрасль остановилась в своем развитии и даже была отброшена назад. Многие шахтерские поселения опустели, от предприятий остались только развалины, но в последнее время некоторые из них возрождаются.

– Разве это не опасно, восстанавливать жилье в местах, где столь часты землетрясения?

– Конечно, опасно, поэтому строить нужно с соблюдением всех необходимых правил, предусматривая солидный запас прочности. Ведь стоят же капитальные сооружения в зоне сейсмической опасности в Калифорнии и не падают.

Иногда, правда редко, можно наблюдать и положительный эффект от землетрясений. Так, после мощного землетрясения в районе г. Невельск в августе 2007 года прибрежное мелководье поднялось на 2-3 м и стало сушей. Так что стихия подарила городу длинную полосу суши около шестисот метров шириной.

– Как подарила, так может и забрать обратно. Разве не так?

– Если современная динамика сжатия сохранится, то последующее опускание суши ниже уровня моря представляется маловероятным. Другое дело, что поднятая часть находится в области прибоя и может быть быстро размыта.

– Во Владивостоке, к счастью, значительно спокойнее в этом отношении.

– Вблизи от нашего города располагаются две сейсмоактивных зоны. Одна из них простирается от Амурского залива к озеру Ханка, а вторая – вдоль долины реки Партизанская. На самом деле, нас тоже «трясет» и достаточно часто, но эпицентры землетрясений располагаются на глубинах нескольких сотен километров, в связи с чем последствия не сравнимы с результатами сахалинских землетрясений. Однако делать сколько-нибудь ответственные прогнозы я бы не стал, поскольку есть слишком много примеров разрушительных землетрясений на участках, где их никто, в том числе и ученые, не предполагал.

– Владимир Васильевич, что является причиной такого рода катаклизмов?

– Мы считаем, что сложная и гетерогенная структура переходной от Азиатского континента к Тихому океану зоны является результатом активного взаимодействия литосферных плит. Острову Сахалин, как и располагающимся южнее Японским островам в этом отношении не повезло – они располагаются вдоль непосредственных границ плит, где высвобождается энергия тектонических напряжений.