Следы голоценовых землетрясений в докембрийских толщах

VII Всероссийское литологическое совещание 28-31 октября 2013
СЛЕДЫ ГОЛОЦЕНОВЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В ДОКЕМБРИЙСКИХ
ТОЛЩАХ РОССИЙСКОГО ОБРАМЛЕНИЯ БАЛТИЙСКОГО ЩИТА
Н.Н. Верзилин1, А.А. Бобков1, Н.С. Окнова2
Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург,
geografff@gmail.com
2
Всероссийский нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт,
Санкт-Петербург, ins@vnigri.ru
1
Авторы писали об изученных ими следах поздне-, послеледниковых землетрясений,
распространенных на территории Российского обрамления Балтийского щита: в Ленинградской
области, включая остров Гогланд, Республике Карелия в губе Чупа и на севере Кольского
полуострова в районе Териберской губы (Верзилин и др., 1998; Верзилин, Севастьянов, 2001;
Верзилин, Окнова, 2006, 2008; Верзилин, Бобков, 2009; Верзилин и др., 2010).
Сразу после проведенного изучения следов поздне-, послеледниковых землетрясений на
о. Гогланд сложилось убеждение, что они чрезвычайно разнообразны и могут быть подразделены
на два основных типа, существенно различающихся между собой (Верзилин, Окнова, 2006).
Последующее изучение палеосейсмодислокаций показало, что характер проявления их,
типичный для о. Гогланд, достаточно хорошо представлен по периферии Балтийского щита
в районе Териберской губы на севере Кольского полуострова. Следует подчеркнуть, что еще
146
Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории
раннее сходные проявления сейсмодислокаций, в частности, в виде протяженных тектонических
уступов высотой до 20 м, отмечались в котловине Онежского озера (Журавлев, Экманом, 1989),
в северо-восточной части Балтийского щита (Николаева, 2001) и для Мурманской области
(Николаева и др., 2007).
Можно полагать, что проявление одного из двух типов изученных следов древних
землетрясений в основном определяется тем, происходили ли землетрясения, вызывавшие
их образования, на территории достаточно устойчивого водного осадконакопления (первый
тип), или в пределах обширной области сноса (второй тип). В первом случае на территории
северо-западной части Ленинградской области между Ладожским озером и Финским
заливом характерно распространение следов землетрясений, проявившихся непосредственно
в голоценовых или в плейстоцен-голоценовых отложениях, без какой-либо заметной связи
с подстилающими их более древними отложениями. При толчках землетрясений рыхлые,
пластичные, насыщенные водой поверхностные донные осадки в водоемах могли испытывать
разнообразные подводнооползневые деформации. Они фиксировались в геологических разрезах
в виде пачек разнообразно деформированных осадков мощностью обычно от первых десятков
сантиметров и редко до двух метров среди пород с ненарушенным залеганием (Верзилин,
Севастьянов, 2001). В рассматриваемом регионе описанные следы землетрясений обычно
сочетаются с находящимися вблизи от них по разрезу прослоями, линзочками и иногда даже
пластами торфа или гиттии, позволяющими судить о радиоуглеродном возрасте осадков.
Следы землетрясений упомянутого типа были обнаружены в относительно
немногочисленных местах Ленинградской области в основном по берегам рек, вскрытых
или возникших на месте оз. Суходольского или вблизи от него в результате сброса его вод
напрямую в Ладогу человеком. Встречены они были и по р. Неве в ее береговых уступах
благодаря некоторому увеличению на протяжении голоцена ее среднего вреза. Можно полагать,
что пока в рассматриваемом регионе следы послеледниковых землетрясений обнаружены в
основном в местах антропогенного или естественного вскрытия содержащих их отложений
на глубину. При этом упомянутый тип следов землетрясений является характерным для
областей устойчивого осадконакопления в водоемах. Типично, что деформации имеют главным
образом горизонтальное залегание, как и сама осадочная толща, если она не была вторично
деформирована. Характерная черта следов рассматриваемых землетрясений — перемятость,
деформированность прослоев, проявляющаяся на фоне недеформированности вмещающей
осадочной толщи. Для рассматриваемого типа деформаций характерно горизонтальное или
близкое к нему первичное залегание и возраст, относительно близкий (несколько моложе) к
возрасту осадков, запечатлевших сейсмогенное текстурообразование.
Остановимся на втором из основных типов следов древних землетрясений, для которого
характерно присутствие в докембрийских отложениях. Формы проявления их существенно
иные, поскольку они образовались в сформировавшихся литифицированных крепких
осадочных, метаморфических и магматических породах. Обычно во время палеоземлетрясений
они располагались на территории областей сноса, а не осадконакопления, поэтому их возраст
обычно не может быть точно выявлен. Ясно лишь, что он несравненно моложе, чем возраст
коренных пород, в которых они проявляются. Так, возраст следов землетрясений этого типа
на территории Балтийского щита и сочленения его с Русской плитой, как правило, может быть
оценен либо как послеледниковый, либо как древнее последней стадии оледенения. Можно
полагать, что для следов палеоземлетрясений этого типа, в отличие от первого, характерно
наличие вертикальных и субвертикальных разломов, иногда образующих в рельефе уступы в
несколько метров (а изредка в первые десятки метров) высотой, ущелья, рвы, грабенообразные
провалы (Журавлев, Экман, 1989; Ассиновская, Никонов, 1998; Николаева, 2001; Верзилин,
Окнова, 2006; Николаева и др., 2007; Верзилин, Бобков, 2009; Верзилин и др., 2013).
Следует подчеркнуть, что следы землетрясений второго типа, как правило, несут в
себе признаки вертикальных подвижек. В одних случаях они приводили к возникновению
зияющих разломов со стенками, располагающимися примерно на одинаковой высоте, в других
происходило смещение крыльев разломов, имеющее рельефообразующее значение. Иногда
соотношение высоты стенок разломов изменялось по их простиранию, имея соответственно
147
VII Всероссийское литологическое совещание 28-31 октября 2013
геоморфологическое значение. Следы землетрясений упомянутых типов изредка сочетаются
друг с другом, в частности, благодаря сохранению в зоне развития докембрийских пород
молодых голоценовых следов землетрясений в озерных и речных отложениях (Журавлев, Экман,
1989; Верзилин, Окнова, 2006; Николаева и др., 2007).
Своеобразным заповедником следов древних землетрясений может считаться о. Гогланд,
расположенный в центральной части Финского залива. Протяженность его всего 11 км, а ширина
до 3 км. Остров значительно возвышается над дном залива, наземная высота его достигает
175 м. Данные особенности позволяют предполагать, что в таком виде остров не мог возникнуть
до или во время оледенения — ледник снес бы его или в значительной мере деформировал.
Для острова характерно широкое распространение следов вертикальных и субвертикальных
разломов. Нередко они образуют почти вертикальные стенки, достигающие иногда высоты по
крайней мере около 50 м (Верзилин, Окнова, 2006; Верзилин и др., 2010). Высота и отвесность
таких обрывов часто поражает. На их склонах отмечаются ниши обрушения, нависающие
уступы, столбы оседания. У подножия склонов нередко отмечаются скопления остроугольных
обломков и глыб размером иногда до 5–8 м. Обрывы нередко выглядят совсем свежими, недавно
образовавшимися. Неслучайно в (Богданов и др., 2011) представлен фрагмент тектонического
сброса, совпадающего по простиранию с длинной осью острова. Указывается, что амплитуда
тектонического нарушения составляет десятки, возможно, сотню метров. При этом авторы
полагают, что, судя по толщине деревьев на склонах нарушения, возраст последнего не старше 100
лет. Отмечается, что образование такого смещения породило бы разрушительное землетрясение,
которое не могло бы остаться незамеченным. По нашему мнению, это смещение, по крайней мере,
в основном имело место в начале голоцена. Поэтому оно и не было зафиксировано человеком.
Конечно, подобные нарушения являются послеледниковыми образованиями, поскольку
возникшие за счет обрушения материала склонов осыпи нередко залегают на моренных или
флювиогляциальных отложениях.
Современный рельеф о. Гогланд не мог образоваться до оледенения. Следы интенсивной
деятельности ледника широко распространены на нем на самых различных высотах, вплоть
до максимальных. Они проявляются в виде сглаженных, отполированных и исштрихованных
поверхностей, бараньих лбов, курчавых скал и разнообразных округленных глыб экзотических
пород, в частности, гранитов рапакиви. Вполне естественно, что если бы амплитуда высот
острова во время деятельности ледника была близка к современной и существовали как
в настоящее время в десятки метров высотой обрывы, ущелья, то ледник должен был в
значительной мере их преобразить или уничтожить. Представляется поэтому несомненным, что
современный расчлененный рельеф о. Гогланд является тектонически обусловленным и возник
в основном в голоценовое время вследствие землетрясений значительной мощности. На их
существование указывают и характерные для прибрежной части острова «зияющие» трещины
в скальных докембрийских породах, которые иногда образуют даже серии (Верзилин, Окнова,
2006; Верзилин и др., 2010).
Следы землетрясений, сходные с отмеченными для о. Гогланд, были обнаружены на севере
Кольского полуострова в районе губы Териберской. В этом районе они также обусловливают
современный расчлененный рельеф. При рассмотрении топографической карты района
поражает отчетливо выраженный мелкий расчлененный рельеф территории. По характеру
своей расчлененности, быстроте смены возвышенных и пониженных участков он выглядит как
горный, причем весьма расчлененный, несмотря на то что абсолютные высоты его достигают
величины всего лишь около 200 м. Формально этот рельеф относится к периферийной зоне
горной системы Феноскандии, которая во время оледенения проявляла себя как транзитная, то
есть была связана с возвышенными участками ледниковой системы (Лисицин, 1994). Однако
современные водосборы на Кольском полуострове являются местными, поскольку реки не
текут на него из Феноскандии. По нашему мнению, это вызвано, как и в изученном нами районе,
значительным омоложением и возрастанием расчлененности рельефа на Кольском полуострове
в голоценовое время.
Относительно мелкий сильно расчлененный рельеф в районе губы Териберской
проявляется весьма определенно. Четко выражен, соответственно, и изменчивый, часто
148
Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории
причудливый рисунок границы суши и моря. Типична резкая изрезанность береговой линии.
Очень характерно обилие озерных водоемов разной величины, имеющих причудливые
очертания и располагающихся на различной высоте. Они часто сочетаются с крутыми склонами
прилежащих возвышенностей. Характерен интенсивно дифференцированный рельеф с обилием
обрывистых и крутых склонов возвышенностей, резкими понижениями и располагающимися
часто на незначительном расстоянии друг от друга, но на разной высоте озерными водоемами.
По нашему мнению, указанные особенности интенсивно дифференцированного рельефа
не могли существовать в ледниковое время. Естественно, что изменчивые по высоте западинки
рельефа с резкими разновысотными понижениями, крутыми склонами возвышенностей должны
были быть заполнены ледниковыми отложениями, причем нередко обладающими громадными
мощностями. Однако ничего подобного нет. Следовательно, вывод может быть один —
современный расчлененный рельеф возник в послеледниковый этап.
Заключение подтверждается тем, что нередко отчетливо видно, что современный рельеф
состоит в значительной мере из ледниковых поверхностей выравнивания архейских толщ,
поднятых на разную высоту и под разным уклоном по отчетливым субвертикальным разломам.
При этом в соответствующих разломах не были встречены ледниковые отложения, то есть
рассматриваемые рельефообразующие разломы были послеледниковые. Поскольку приводилось
описание этих разломов и оценки их возраста на основании отсутствия в них ледниковых
отложений и наличия нередко торфяников возрастом от 6300±80ВР до 1497±50ВР (Верзилин,
Бобков, 2009; Верзилин и др., 2010; Верзилин и др., 2013), мы не будем снова останавливаться
на этом вопросе.
Нужно подчеркнуть, что полевые исследования 2009 года были дополнены в 2013 г.
Последние подтвердили ранее сделанное утверждение, что в голоценовых «зияющих» (с
поперечником в первые метры) разломах часто присутствует среди глыб архейских пород,
слагавших стенки разломов, торфяной материал. Кроме того, новые наблюдения позволили
предположить на основании замеров мощностей конусов выноса прибрежных часто глыбовых
валунников западнее мыса Долгий, что трансгрессия Баренцевого моря во время их образования
была, по крайней мере, заметно больше 56 м — мощности валунников. Если учесть, что рядом
на прилежащих возвышенностях на высотах порядка до сотни метров развиты глыбовые валуны
(то есть крупнее 1 м), изредка лежащие на небольших валунах, иногда на трех, а более мелкий
материал обычно отсутствует, можно предполагать, что постледниковые трансгрессии моря
достигали и этих высот. Правда, нельзя исключать, что соответствующие территории могли
испытать и относительно молодое посттрансгрессионное поднятие. В этом случае относительно
мелкий ледниковый материал мог быть вымыт при морских трансгрессиях и с меньшей высоты.
Отсутствие на рассматриваемой территории лесного покрова и вообще древесной
растительности способствует отчетливому проявлению на ней следов тектонических
нарушений. Это сказывается как в четкости субвертикальных значительных смещений, так и в
наблюдаемой большой протяженности нарушений. Протяженность иногда фиксируется в виде
зияющих рвов без существенных вертикальных смещений стенок. В других случаях — в виде
даже многометровых вертикальных стенок, обусловливающих современное существование
возвышенностей с контактирующими с ними относительными понижениями.
Таким образом, в районе Териберки на севере Кольского полуострова выявлены следы
древних землетрясений, сходные с отмеченными для о. Гогланд. Более того, даже на уровне
воды на берегу Баренцева моря на западном окончании бухты Териберки, как и на берегу
о. Гогланд, встречены зияющие разломы в архейских гранитоидных породах. Один из разломов
близ окончания мыса из архейских пород имеет ширину обычно около 3 м. Будучи в основном
зияющим высотой до 7 м, он частично заполнен разнопородными валунами размером часто
более 1 м, снесенными с прилежащих поверхностей. Время образования таких разломов может
оцениваться как средняя часть голоцена.
Сходные описанным в настоящей статье смещения архейских пород по относительно
молодым разломам, отмеченные для о. Гогланд и севера Кольского полуострова, не являются
большой редкостью и для промежуточной между ними территории, сложенной докембрийскими
породами. На севере Кольского полуострова, возможно, они просто лучше заметны из-за
149
VII Всероссийское литологическое совещание 28-31 октября 2013
отсутствия лесной растительности. Однако, на о. Гогланд, вероятно, интенсивность сейсмогенных
нарушений была значительно более высокой, чем во всех других изученных районах, включая
Териберский.
Работа частично выполнялась по гранту НИР 18.37.69.2011.
Литература
Ассиновская Б.А., Никонов А.А. Загадочные явления на Ладожском озере // Природа. 1998. № 5.
С. 49–53.
Богданов В.И., Кременецкая Е.О., Певнев А.К. Сейсмотектонические условия вдоль трассы североевропейского газопровода по дну Балтийского моря // Изв. РГО. 2011. Т. 143. Вып. 2. С. 14–22.
Верзилин Н.Н., Ассиновская Б.А., Бобков А.А., Окнова Н.С., Севастьянов Д.В. Свидетельства
послеледниковых землетрясений в российском обрамлении Балтийского щита // XIV съезд Русского
географического общества. Сборник научных работ. СПб., 2010. С. 465–469.
Верзилин Н.Н., Бобков А.А. Следы голоценовых землетрясений на севере Кольского полуострова //
Геология, геоэкология, эволюционная география. СПб., 2009. С. 20–25.
Верзилин Н.Н., Бобков А.А., Кулькова М.А., Нестеров Е.М., Нестерова Л.А., Мадянова Н.П. О
возрасте и образовании современного расчлененного рельефа севера Кольского полуострова // Вестник
СПбГУ. Сер. 7. 2013. Вып. 2. С. 78–92.
Верзилин Н.Н., Калмыкова Н.А., Суслов Г.А. Следы землетрясений в позднеледниковых- голоценовых
отложениях Приладожья // Всеросс. Совещание «Главнейшие итоги в изучении четвертичного периода и
основные направления исследований в XXI веке». Тезисы докл. СПб.: ВСЕГЕИ, 1998. С. 312–313.
Верзилин Н.Н., Окнова Н.С. Палеосейсмичность о-ва Гогланд в поздне-, послеледниковье // Известия
РГО, 2006. Т. 138. Вып. 5. С. 57–69.
Верзилин Н.Н., Окнова Н.С. Следы голоценовых землетрясений в бассейне р. Вьюн (западная
окраина Ладожского озера) и гранулометрический состав отложений // Типы седиментогенеза и литогенеза
и их эволюция в истории Земли. Материалы 5-го Всероссийского литологического совещания. Том 1. 2008.
С. 134–137.
Верзилин Н.Н., Севастьянов Д.В. Следы голоценовых землетрясений в Приладожье // Доклады АН,
2001. Том 381, № 2. С. 255–258.
Журавлев А.П., Экман И.М. По следам землетрясения в Пегреме // Природа. 1989. № 6. С. 27–30.
Лисицын А.П. Ледовая седиментация в Мировом океане. М.: Наука, 1994. 448 с.
Николаева С.Б. Палеосейсмические проявления в северо-восточной части Балтийского щита и их
геолого-тектоническая позиция // Геоморфология. 2001. № 4. С. 66–74.
Николаева С.Б., Евзеров В.Я., Петров С.И. Сейсмические проявления в рельефе северо-запада
Мурманской области // Кольский научный центр. «Север 2007» (http://www.kolasc.net.ru/russian/sever07_5.
pdf). 14 c.
150