ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И БИОСФЕРА. 2018. T. 17, № 1. С. 77–108. DOI 10.21455/GPB2018.1-4
УДК 551.242
АВТОНОМНАЯ (НЕПЛЕЙТТЕКТОНИЧЕСКАЯ)
ГЕОДИНАМИКА ПИРЕНЕЕВ
© 2018 г. В.И. Шевченко, Т.В. Гусева, И.П. Добровольский,
И.С. Крупенникова, А.А. Лукк
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия
По литературным материалам рассматривается тектоническая структура, сейсмичность и современная геодинамика Пиренеев. Пиренеи – субширотно ориентированный мегантиклинорий. Геологические данные свидетельствуют о том, что в строении названного сооружения основную роль играют чешуйчатые надвиги, частично переходящие в тектонические покровы, и сопряженные с ними складки. Ожидаемое в рамках плейттектонической концепции уменьшение ширины Пиренеев в близмеридиональном направлении, вкрест простирания, за счет сжатия, возникающего в результате сближения Евразиатской на севере и Африканской и Иберийской литосферных плит на юге, не подтверждается геодезическими данными. По данным GPS-измерений выявлено увеличение ширины Пиренеев, что устанавливается также и по сейсмологическим данным, основанным на интерпретации совокупностей механизмов очагов землетрясений. Таким образом, имеет место явное противоречие между результатами, полученными, с одной стороны, геологическими методами, а с другой – геодезическими и сейсмологическими методами. Это противоречие предлагается устранить путем привлечения ранее разработанных нами представлений об объемном расширении слоистых пород, объемом распоре соответствующих частей земной коры в результате поступления в них дополнительного минерального вещества с глубинными флюидами, восходящими из низов коры/верхов мантии.
Ключевые слова: тектоническая структура, сейсмичность, напряженное состояние, современная геодинамика, Пиренеи.
Цитируйте эту статью как: Шевченко В.И., Гусева Т.В., Добровольский И.П., Крупенникова И.С., Лукк А.А. Автономная (неплейттектоническая) геодинамика Пиренеев // Геофизические процессы и биосфера. 2018. Т. 17, № 1. С. 77–108. DOI: 10.21455/GPB2018.1-4
Литература
Аптикаева О.И., Копничев Ю.Ф., Шевченко В.И. Строение коры и верхней мантии и тектогенез территории Гармского полигона (Таджикистан) // Физика Земли. 1994. № 7/8. С. 53–64.
Артемьев М.Е. Изостатические аномалии силы тяжести и некоторые вопросы их геологического истолкования. М.: Наука, 1966. 138 с.
Барковская К.С., Безбородов Р.С., Брод И.О. и др. Геологическое строение восточной части северного склона Кавказа. М.: Гостоптехиздат, 1960. 320 с. (Тр. Компл. Южной геол. эксп., вып. 2).
Баталев В.Ю., Баталева Е.А., Рыбин А.К., Матюков В.Е. Взаимосвязь тектонических и морфологических характеристик с глубинным строением Центрального Тянь-Шаня // Тектоника современных и древних океанов и их окраин: Материалы XLIX Тектон. совещ. М., ГЕОС, 2017. Т. 1. С. 48–52.
Белоусов В.В. Структурная геология. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1971. 278 с.
Богданов Н.А., Короновский Н.В., Ломизе М.Г., Чехович В.Д., Юцис В.В. Тектоническая карта Средиземного моря. М.: Фед. служба геодезии и картографии России, 1994.
Горбатиков А.В. Метод микросейсмического зондирования: Исследование разрешающей способности, области и примеры применения // Современная тектонофизика, методы и результаты. М.: ИФЗ РАН, 2013. Т. 2. С. 3–17.
Горбатиков А.В., Рогожин Е.А., Степанова М.Ю., Харазова Ю.В., Андреева Н.В., Передерин Ф.В., Заалишвили В.Б., Мельков Д.А., Дзеранов Б.В., Дзебоев Б.А., Габараев А.Ф. Особенности глубинного строения и современной тектоники Большого Кавказа в Осетинском секторе по комплексу геофизических данных // Физика Земли. 2015. № 1. С. 28–39.
Гусева Т.В., Лукк А.А., Трапезников Ю.А., Шевченко В.И. Геодинамика территории Гармского полигона (Таджикистан) по результатам светодальномерных наблюдений // Геотектоника. 1993. № 3. С. 47–54.
Гущин А.И., Никитин М.Ю., Панов Д.И., Шевченко В.И. Строение Восточного Кавказа (Варандинско-Андийское и Сторское пересечения) // Бюл. МОИП, отд. геол. 1996. Вып. 2. С. 53–63.
Добровольский И.П. Задача о включении // Изв. РАН. Механика твердого тела. 2010. № 5. С. 89–97.
Кузин А.М. Пространственно-фазовая локализация месторождений углеводородов и отображение конвергентности процессов флюидизации в земной коре по сейсмическим данным // Дегазация Земли и генезис нефтегазовых месторождений. М.: ГЕОС, 2011. С. 276–301.
Лукк А.А., Шевченко В.И. Характер деформирования земной коры Гармского района (Таджикистан) по геологическим и сейсмологическим данным // Физика Земли. 1986. № 7.
С. 16–33.
Лукк А.А., Шевченко В.И. Структура сейсмического поля и разрывная тектоника Гармского района в Таджикистане // Физика Земли. 1990. № 1. С. 5–20.
Лукк А.А., Шевченко В.И. Роль локальных процессов тектогенеза в деформировании слоистых пород Таджикской депрессии // Физика Земли. 2004. № 11. С. 5–25.
Лукк А.А., Шевченко В.И. Островные дуги, глубоководные желоба и сейсмофокальные зоны Индонезии и Тихого океана: сходство и различия // Физика Земли. 2008. № 2. С. 3–38.
Лукк А.А., Шевченко В.И. Особенности соотношения между сейсмичностью и тектонической структурой Пиренеев // Физика Земли. 2018. № 3. С. 32–48.
Лукк А.А., Леонова В.Г., Шевченко В.И. Сейсмотектоническая характеристика северного крыла и осевой части Таджикской депрессии (Гармский геодинамический полигон) // Физика Земли. 2008. № 12. С. 24–64.
Маттауэр М., Анри Ж. Пиренеи // Мезозойско-кайнозойские складчатые пояса. М.: Мир, 1977. Т. 1. С. 17–39.
Международная тектоническая карта Европы. М. 1:2 500 000. М.: Мин-во геологии СССР, 1981.
Прилепин М.Т., Шевченко В.И. Геодинамика Средиземноморья по данным GPS // Геотектоника. 2005. № 6. С. 19–31.
Ребецкий Ю.Л. Геомеханические основы тектонофизического изучения природных напряжений // Современная тектонофизика: Методы и результаты. М.: ИФЗ РАН, 2017. С. 9–38.
Хаин В.Е. Региональная геотектоника: Северная и Южная Америка, Антарктида, Африка. М.: Недра, 1970. 548 с.
Хаин В.Е. Региональная геотектоника: Альпийский Средиземноморский пояс. М.: Недра, 1984. 344 с.
Хаин В.Е. Тектоника континентов и океанов (год 2000). М.: Науч. мир, 2001. 606 с.
Шевченко В.И. Роль чешуйчатых надвигов в структуре Центрального Кавказа // Сов. геол. 1973. № 5. С. 107–114.
Шевченко В.И. Происхождение структур горизонтального сжатия в складчатом сооружении. М.: Наука, 1984. 160 с.
Шевченко В.И. О возможной роли некоторых процессов литогенеза в формировании тектонических дислокаций субгоризонтального сжатия // Бюл. МОИП, отд. геол. 1999. Вып. 3. С. 14–25.
Шевченко В.И. Средиземноморье – Кавказ: Плейттектоническая и геосинклинальная концепции // БМОИП, отд. геол. 2005. Вып. 4. С. 21–29.
Шевченко В.И., Арефьев С.С., Лукк А.А. Близвертикальные скопления очагов землетрясений, не связанные с тектонической структурой земной коры // Физика Земли. 2011а. № 4.
С. 16–38.
Шевченко В.И., Добровольский И.П., Лукк А.А. Напряженно-деформированное состояние литосферы Эгейского сектора Средиземноморского подвижного пояса // Физика Земли. 2001. № 12. С. 52–63.
Шевченко В.И., Лукк А.А., Гусева Т.В. Геология, геодезия, сейсмичность Большого Бассейна (Провинция Бассейнов и Хребтов, США) // Физика Земли. 1996. № 9. С. 3–27.
Шевченко В.И., Лукк А.А., Гусева Т.В. Автономная и плейттектоническая геодинамики некоторых подвижных поясов и сооружений. М.: ГЕОС, 2017. 612 с.
Шевченко В.И., Лукк А.А., Прилепин М.Т. Геодинамика района Эгейского моря и его горного обрамления в Средиземноморском подвижном поясе // Физика Земли. 2000. № 10.
С. 29–47.
Шевченко В.И., Лукк А.А., Прилепин М.Т. Суматранское землетрясение 26.12.2004 г. – проявление неплейттектонического процесса в литосфере // Физика Земли. 2006. № 12. С. 55–76.
Шевченко В.И., Гусева Т.В., Лукк А.А., Прилепин М.Т. Урал – плейттектоническая или автономная геодинамика? // Бюл. МОИП, отд. геол. 2011б. Вып. 3. С. 11–20.
Шевченко В.И., Лукк А.А., Прилепин М.Т., Рейлинджер Р.Е. Современная геодинамика Средиземноморско-Малокавказской части Альпийско-Индонезийского подвижного пояса // Физика Земли. 2014. № 1. С. 40–58.
Шевченко В.И., Гусева Т.В., Лукк А.А., Мишин А.В., Прилепин М.Т., Рейлинджер Р.Э., Хамбургер М.У., Шемпелев А.Г., Юнга С.Л. Современная геодинамика Кавказа (по результатам GPS-измерений и сейсмическим данным) // Физика Земли. 1999. № 9. С. 3–18.
Шевченко В.И., Гусева Т.В., Лукк А.А., Прилепин М.Т., Стеблов Г.М., Милюков В.К., Миронов А.П., Кусраев А.Г., Дробышев В.Н., Хубаев Х.М. Неплейттектоническая GPS-геодинамика Большого Кавказа // Тектоника, геодинамика и рудогенез складчатых поясов и платформ: Материалы XLVIII Тектон. совещ. М.: ГЕОС, 2016. Т. 2. С. 295–299.
Шукрун П., Маттауэр М. Пиренеи // Тектоника Европы и смежных областей. Варисциды, эпипалеозойские платформы, альпиды. М.: Наука, 1978. С. 306–314.
Шукрун П., Сэгюре М. Тектоника Пиренеев: Роль сжатия и силы тяжести // Сила тяжести и тектоника. М.: Мир, 1976. С. 154–168.
Юнга С.Л. Методы и результаты изучения сейсмотектонических деформаций. М.: Наука, 1990. 191 с.
Alasset P.-J., Meghraoui M. Active faulting in the Western Pyrenees (France): Paleoseismic evidence for late Holocene ruptures // Tectonophysics. 2005. V. 409. P. 39–54.
Asensio E., Khazaradze G., Echeverria A., King R.W., Vilajosana I. GPS studies of active deformation in the Pyrenees // Geoph. J. Intern. 2012. V. 190. P. 913–921.
Aubouin J. Mediterranee orientale et Mediterranee occidentale: Esquisse d′une comparaison du carde alpin // Bul. de la Soc. Geol. de France. 1977. 7 ser., tome XIX, N 3. P. 421–435.
Aubouin J. Mediterraneenne (Aire). Encyclopedia Universalis. 2nd ed. 1984. V. 11. P. 1023–1030.
Belokopytov V.A., Guseva T.V., Lukk A.A., Skovorodkin Ju.P., Trapeznikov Ju.A., Shevchenko V.I. Present-day geodynamics and seismicity in the Garm test area, Tadjikistan // Tectonophysics. 1992. V. 202, N 2–4. P. 163–167.
Bourouilh R., Moen-Maurel L., Munoz J., Teixell A. Western Pyrenees fold-and-thrust-belt: Geodynamics, sedimentation and plate boundary reconstruction from rifting to inversion // 32nd Intern. geol. congress, Florence, Italy, 2004. V. 2. P. B16–1-64.
Calvet M., Sylvander M., Margerin L., Villasenor A. Spatial variations of seismic attenuation and heterogeneity in the Pyrenees: Coda Q and peak delay time analysis // Tectonophysics. 2013. V. 608. P. 428–439.
Chevrot S., Sylvander M, Delouis B. A preliminary catalog of moment tensors for the Pyrenees // Tectonophysics. 2011. V. 510, is. 1–2. P. 239–251.
Chevrot S., Villasenor A., Sylvander M., Benahmed S. et al. High resolution imaging of the Pyrenees and Massif Central from the data of the PYROPE and IBERARRAY portable array deployments // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2014. V. 119. P. 6399–6420.
Debelmas J. Alpine Europe // Episodes. 1980. V. 1980, N 1. P. 28–32.
De Vicente G., Cloetingh S., Munoz-Martin A., Olaiz A., Vegas R., Galindo-Zaldivar J., Fernandez-Lozano J. Inversion of moment tensor focal mechanisms for active stresses around the microcontinent Iberia: Tectonic implications // Tectonics. 2008. V. 27. TC1009.
Dumont T., Replumaz A., Rouméjon S., Briais A., Rigo A., Bouillin J.-P. Microseismicity of the Béarn range: Reactivation of inversion and collision structures at the northern edge of the Iberian plate: Seismicity and structures in Western Pyrenees // Tectonics. 2015. V. 34, N 5. P. 934–950.
Gasparini C., Iannaccone G., Scandone P., Scarpa R. Seismotectonics of the Calabria arc // Tectonophysics. 1982. V. 84, N 2–4. P. 267–286.
Heflin M. et al. 2004. URL: http:sideshow.jpl.nasa.gov/mbh/series.html.
Kober L. Tektonische geologie. Verlag von Gebruder Borutcalger, 1942. 492 s.
Lacan P., Ortuño M. Active tectonics of the Pyrenees: A review // J. of Iber. Geol. 2012. V. 38, N 1. P. 9–30.
Muller B., Zoback M.L., Fuchs K., Mastin L., Gregersen S., Pavoni N., Stephansson O., Ljunggren C. Regional patterns of tectonic stress in Europe // J. Geoph. Res. 1992. V. 97, N B8. P. 11783–11803.
Papazachos B.C., Kiratzi A.A. Type of faulting and seismic deformation in the Hellenic arc // Seismicity of the Carpathian-Balkan region: Proc. XV congr. of Carpatho-Balcan Assos. Athens, 1996. P. 41–45.
Papazachos B.C., Papazachou C.B. The earthquakes of Greece. Thessaloniki: Ziti, 1997. 304 p.
Ricou L.E., Dercourt J., Geyssant J., Grandjacquet C., Lepvrier C., Biju-Duval B. Geological constrains on the Alpine evolution of the Mediterranean Tethys // Tectonophysics. 1986. V. 123, N 1–4. P. 83–122.
Rigo A., Vernant P., Feigl K.L., Goula X., Khazaradze G., Talaya J., Morel L., Nicolas J., Baize S., Chery J., Sylvander M. Present-day deformation of the Pyrenees revealed by GPS surveying and earthquake focal mechanisms until 2011 // Geoph. J. Intern. 2015. V. 201. P. 947–964.
Roure F., Choukroune P., Berastegul X., Munoz J.A., Villien A., Matheron P., Bareyt M., Seguret M., Camara P., Deramond J. ECORS deep seismic data and balanced cross section: Geometric constraints on the evolution of the Pyrenees // Tectonics. 1989. V. 8, N 1. P. 23–39.
Sass P., Ritter O., Ratschbacher L., Tympel J., Matiukov V.E., Rybin A.K., Batalev V.Yu. Resistivity structure underneath the Pamir and Southern Tian Shan // Geoph. J. Intern. 2014. V. 198. P. 564–579.
Shaw B., Jackson J. Earthquake mechanisms and active tectonics of the Hellenic subduction zone // Geoph. J. Intern. 2010. V. 181, N 2. P. 966–984.
Sylvander M., Sourian A., Rigo A., Tocheport A., Toutain J.-P., Ponsolles C., Benahmed S. The 2006 November, ML = 5.0 earthquake near Lourdes (France): New evidence for NS extension the Pyrenees // Geoph. J. Intern. 2008. V. 175, N 2. P. 564–579.
Taymaz T., Jackson J., Westaway R. Earthquake mechanisms in the Hellenic Trench near Crete // Geoph. J. Intern. 1990. V. 102, N 3. P. 695–731.
Teixel A. The Anso transect of the Southern Pyrenees: Basement and cover thrust geometries // J. of the Geol. Soc. London, 1996. V. 153. P. 301–310.
Vissers R.L.M., Meijer P.Th. Iberian plate kinematics and Alpine collision in the Pyrenees // Earth-Sci. Rev. 2012. N 114 (1–2). P. 61–83.
Vissers R.L.M., van Hinsbergen Douwe J.J., van der Meer Douwe G., Spakman Wim. Cretaceous slab break-off in the Pyrenees: Iberian platekinematics in paleomagnetic and mantle reference frames // Gondwana Res. 2016. V. 34. P. 49–59.
Zoback M.L. First- and second-order patterns of stress in the lithosphere: The world stress map project // J. Geoph. Res. 1992. V. 97, N B8. P. 11703–11728.
Zoback M.L., Zoback M.D., Adams J., Assumpcao M., Bell S., Bergman E.A., Blumling P., Brereton N.R. et al. Global patterns of tectonic stress // Nature. 1989. V. 341, N 6240. P. 291–298.
Сведения об авторах
ШЕВЧЕНКО Владимир Иванович – кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7 (499) 254-90-35. E-mail: shevch@ifz.ru
ГУСЕВА Тамара Вениаминовна – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7 (499) 254-24-96. E-mail: guseva@ifz.ru
ДОБРОВОЛЬСКИЙ Игорь Петрович – доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7 (499) 254-53-16. E-mail: dipedip@gmail.com
КРУПЕННИКОВА Ирина Сергеевна – научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1.
Тел.: +7 (499) 254-24-96. E-mail: ik@ifz.ru
ЛУКК Альберт Артурович – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7 (499) 254-90-35. E-mail: lukk@ifz.ru
AUTONOMOUS (NOT PLATE-TECTONIC)
GEODYNAMICS OF PYRENEES
V.I. Shevchenko, T.V. Guseva, I.P. Dobrovolsky, I.S. Krupennikova, A.A. Lukk
Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
Abstract. According to the literary materials, the tectonic structure, seismicity and modern geodynamics of the sublatitudinal Pyrenees are considered. Geological evidence suggests that in the structure of this edifice the main role is played by flaky overthrusts, partially shifting into tectonic covers, and the folds associated with them. The decrease in the width of the Pyrenees in the near-terminational direction, across the strike, expected in the context of the plat-tectonic concept, due to the compression resulting from the convergence of the Eurasian in the north and the African and Iberian lithospheric plates in the south, is not confirmed by geodetic data. The GPS-measurements revealed an increase in the width of the Pyrenees. The increase in the width of this structure is also established by seismological data, based on the interpretation of the sets of mechanisms of earthquake foci. Thus, there is a clear contradiction between the results obtained, on the one hand, by geological and, on the other hand, by geodetic and seismological methods. This contradiction is proposed to be eliminated by invoking previously developed ideas about the volume expansion of stratified rocks, the expansion of the corresponding parts of the Earth's crust as a result of the inflow of additional mineral matter with deep fluids rising from the lower crust/upper mantle.
Keywords: tectonic structure, seismicity, stress state, modern geodynamics, Pyrenees.
About the authors
SHEVCHENKO Vladimir I. – Ph. D. (geol.-min.), senior researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Moscow, Russia. Tel.: +7 (499) 254-90-35.
E-mail: shevch@ifz.ru
GUSEVA Tamara V. – Ph. D. (tech.), leading researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Moscow, Russia. Tel.: +7 (499) 254-24-96. E-mail: guseva@ifz.ru
DOBROVOLSKY Igor P. – Ph. D. (phys. and math.), chief researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Moscow, Russia. Tel.: +7 (499) 254-53-16. E-mail: dipedip@gmail.com
KRUPENNIKOVA Irina S. – science researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Moscow, Russia. Tel.: +7 (499) 254-24-96. E-mail: ik@ifz.ru
LUKK Albert A. – Ph. D. (phys. and math.), leading researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Moscow, Russia. Tel.: +7 (499) 254-90-35. E-mail: lukk@ifz.ru
ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И БИОСФЕРА 2018 Т. 17 № 1