Reconstruction of parameters of shear stresses during the formation of multi-rank faults in the western Baikal region based on tectonophysical interpretation of lineaments

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Рұқсат ақылы немесе тек жазылушылар үшін

Аннотация

The author′s software made it possible to perform a detailed identification of lineaments at various scale levels for the region of the Obruchev fault system of the western Baikal region. The identified lineaments significantly complement the mapped framework of faults and are consistent with the strike of fault structures of the corresponding rank. Based on the analysis of the relative specific density of lineaments of the local scale level, reflecting the feathering megacracks of large faults, heterogeneous zones of dynamic influence of regional structures were established, which were divided into relatively homogeneous segments. For each identified segment and each structure as a whole, using the developed software “Lineament Stress Calculator”, a reconstruction of shear stress parameters was carried out using the P.L. Hancock′s model. It has been previously proven that the main features of the Early Paleozoic stage of the region development during the accretion of the Olkhon terrane to the southern margin of the Siberian craton were accompanied by activation of right-lateral strike-slip displacements along the SW-NE accretionary sutures and active metamorphism processes. The obtained results confirm that the main faults of the SW-NE strike, subparallel to the marginal suture of the Siberian platform, were formed at the early stage of their development as right-lateral strike-slips with the compression axis orientation of ≈90°. Second-order faults of the NW-SE orientation are defined as left-lateral strike-slips and were probably formed at that time as antithetical shears in relation to the main structures, having received their development during further structural rearrangements of the region.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

А. Svecherevskiy

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry of the Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: alexey@svecherevskiy.ru
Ресей, Moscow

S. Ustinov

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry of the Russian Academy of Sciences; Sadovsky Institute of Geospheres Dynamics of the Russian Academy of Sciences

Email: alexey@svecherevskiy.ru
Ресей, Moscow; Moscow

D. Lapaev

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: alexey@svecherevskiy.ru
Ресей, Moscow

V. Petrov

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: alexey@svecherevskiy.ru
Ресей, Moscow

Әдебиет тізімі

  1. Александров В.К. Надвиговые и шарьяжные структуры Прибайкалья. Новосибирск: Наука. 1990. 103 с.
  2. Аржанникова А.В., Гофман Л.Е. Проявление неотектоники в зоне влияния Приморского разлома // Геология и геофизика. 2000. Т. 41. № 6. С. 811–818.
  3. Борняков С.А., Семинский К.Ж., Буддо В.Ю., Мирошниченко А.И., Черемных А.В., Черемных А.С., Тарасова А.А. Основные закономерности разломообразования в литосфере и их прикладные следствия (по результатам физического моделирования) // Геодинамика и тектонофизика. 2014. № 5(4). С. 823–861.
  4. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. М.: Наука. 1975. 536 с.
  5. Гладкочуб Д.П., Донская Т.В., Федоровский В.С., Мазукабзов А.М., Ларионов А.Н., Сергеев., С.А. Ольхонский метаморфический террейн Прибайкалья: раннепалеозойский композит фрагментов неопротерозойской активной окраины // Геология и геофизика. 2010. Т. 51. № 5. С. 571–588.
  6. Гладкочуб Д.П., Донская Т.В., Федоровский В.С., Мазукабзов А.М., Скляров Е.В., Лавренчук А.В., Лепехина Е.Н. Фрагмент раннепалеозойской (500 млн лет) островной дуги в структуре Ольхонского террейна (Центрально-Азиатский складчатый пояс) // Докл. РАН. 2014. Т. 457. № 4. С. 429–433.
  7. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1 000 000 (третье поколение). Серия Ангаро-Енисейская. Лист N-48 — Иркутск. Объяснительная записка / Под ред. Е.П. Миронюка. СПб.: Картфабрика ВСЕГЕИ. 2009. 574 с.
  8. Донская Т.В., Гладкочуб Д.П., Федоровский В.С., Мазукабзов А.М., Чо М., Чонг В., Ким Д. Синметаморфические гранитоиды (~ 490 млн лет) — индикаторы аккреционной стадии в эволюции Ольхонского террейна (Западное Прибайкалье) // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 10. С. 1543–1561.
  9. Зорин Ю.А., Скляров Е.В., Беличенко В.Г., Мазукабзов А.М. Механизм развития системы островная дуга — задуговый бассейн и геодинамика Саяно-Байкальской складчатой области в позднем рифее — раннем палеозое // Геология и геофизика. 2009. № 3. С. 209–226.
  10. Иванченко Г.Н., Горбунова Э.М. Формализованный линеаментный анализ геологических структур Прибайкалья // Физика Земли. 2021. № 5. С. 223–234.
  11. Кац Я.Г., Полетаев А.И., Румянцева Э.Ф. Основы линеаментной тектоники. М.: Недра. 1986. 144 с.
  12. Корбутяк А.Н., Фролова Н.С., Мишакина А.А. Физическое моделирование структурообразования в осадочном чехле над разломом фундамента. Сопоставление с эшелонированными нефтегазоносными валообразными поднятиями севера Западно-Сибирской плиты // Каротажник. 2018. № 3 (285). С. 57–67.
  13. Кузьмин Ю.О. Современные аномальные деформации земной поверхности в зонах разломов: сдвиг или раздвиг? // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9. № 3. С. 967–987.
  14. Леви К.Г., Аржанникова А.В., Буддо В.Ю., Кириллов П.Г., Лухнев А.В., Мирошниченко А.И., Ружич В.В., Саньков В.А. Современная геодинамика Байкальского рифта // Разведка и охрана недр. 1997. № 1. С. 10–20.
  15. Лунина О.В., Гладков А.С., Неведрова Н.Н. Рифтовые впадины Прибайкалья: тектоническое строение и история развития. Новосибирск: Академическое изд-во “Гео”. 2009. 316 с.
  16. Мац В.Д., Уфимцев Г.Ф., Мандельбаум М.М., Алакшин А.М., Поспеев А.В., Шимараев М.Н., Хлыстов О.М. Кайнозой Байкальской рифтовой впадины: строение и геологическая история. Новосибирск: изд-во СО РАН филиал “Гео”. 2001. 252 с.
  17. Мельникова В.И., Радзиминович Н.А. Параметры сейсмотектонических деформаций земной коры Байкальской рифтовой зоны по сейсмологическим данным // Докл. РАН. 2007. Т. 416. № 4. С. 543–545.
  18. Мишарина Л.А., Солоненко Н.В. Механизм очагов и поле тектонических напряжений. Сейсмическое районирование Восточной Сибири и его геолого-геофизические основы. Наука. 1977. C. 71–78.
  19. Обухов С.П., Ружич В.В. Структура и положение Приморского сбросо-сдвига в системе главного разлома Западного Прибайкалья // Геология и полезные ископаемые Восточной Сибири. Иркутск: ИЗК СО РАН. 1971. С. 65–68.
  20. Парфеевец А.В., Саньков В.А., Мирошниченко А.И., Лухнев А.В. Эволюция напряженного состояния земной коры Монголо-Байкальского подвижного пояса // Тихоокеанская геология. 2002. Т. 21. № 1. С. 14–28.
  21. Петров В.А., Мострюков А.О., Васильев Н.Ю. Структура современного поля напряжений мезозойско-кайнозойского цикла деформации Байкальской рифтовой зоны // Геофизические исследования. 2008. Т. 9. № 3. С. 39–61.
  22. Петров В.А., Сим Л.А., Насимов Р.М., Щукин С.И. Разломная тектоника, неотектонические напряжения и скрытое урановое оруденение в районе Стрельцовской кальдеры // Геология рудных месторождений. 2010. Т. 52. № 4. С. 310–320.
  23. Плешанов С.П., Чернов Ю.А. О генетической связи кайнозойских разрывных нарушений западного Прибайкалья с разломами докембрийского заложения // Вопросы геологии Прибайкалья и Забайкалья. 1971. С. 51–54.
  24. Ребецкий Ю.Л., Сим Л.А., Маринин А.В. От зеркал скольжения к тектоническим напряжениям. Методики и алгоритмы. М.: ГЕОС. 2017. 235 с.
  25. Семинский К.Ж. Внутренняя структура континентальных разломных зон. Новосибирск: изд-во СО РАН. Филиал “Гео”. 2003. 244 с.
  26. Семинский К.Ж., Кожевников Н.О., Черемных А.В., Поспеева Е.В., Бобров А.А., Оленченко В.В., Тугарина М.А., Потапов В.В., Бурзунова Ю.П. Межблоковые зоны северозападного плеча Байкальского рифта: результаты комплексных геологогеофизических исследований по профилю п. Баяндай — м. Крестовский // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 2. С. 250–269.
  27. Семинский К.Ж., Кожевников Н.О., Черемных А.В., Поспеева Е.В., Бобров А.А., Оленченко В.В., Тугарина М.А., Потапов В.В., Зарипов Р.М., Черемных А.С. Межблоковые зоны в земной коре юга Восточной Сибири: тектонофизическая интерпретация геологогеофизических данных // Геодинамика и тектонофизика. 2013. Т. 4. № 3. С. 203–278.
  28. Семинский К.Ж. Спецкартирование разломных зон земной коры. Статья 1. Теоретические основы и принципы // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 2. С. 445–467.
  29. Скляров Е.В., Федоровский В.С., Котов А.Б., Лавренчук А.В., Мазукабзов А.М., Старикова А.Е. Инъекционные карбонатные и силикатно-карбонатные комплексы в коллизионных системах на примере Западного Прибайкалья // Геотектоника. 2013. № 3. С. 58–77.
  30. Федоровский В.С., Владимиров А.Г., Хаин Е.В. Тектоника и магматизм коллизионных зон каледонид Центральной Азии // Геотектоника. 1995. № 3. С. 3–22.
  31. Федоровский В.С. Купольный тектогенез в коллизионной системе каледонид Западного Прибайкалья // Геотектоника. 1997. № 6. С. 56–71.
  32. Фролова Н.С., Кара Т.В., Читалин А.Ф., Чернецкий А.Г. Аналоговое моделирование сложных сдвиговых зон. Пример Баимской рудной зоны (западная Чукотка). Проблемы тектоники континентов и океанов: Материалы LI-го Тектонического совещания. 2019. С. 320–324.
  33. Черемных А.В. Разломно-блоковое строение земной коры и напряженное состояние в зонах региональных разломов восточного побережья озера Байкал // Геология и геофизика. 2006. Т. 47. № 2. С. 250–258.
  34. Черемных А.В. Поля напряжений в зоне Приморского сброса (Байкальский рифт) // Литосфера. 2011. № 1. С. 135–142.
  35. Черемных А.В., Гладков А.С., Черемных А.С. Экспериментальное исследование формирования сети разрывов Накынского поля Якутской алмазоносной провинции // Известия Сибирского отделения Секции наук о Земле РАЕН. Геология, разведка и разработка месторождений полезных ископаемых. 2017. Т. 40. № 1. С. 66–82.
  36. Черемных А.В., Черемных А.С., Бобров А.А. Морфоструктурные и структурно-парагенетические особенности разломных зон Прибайкалья (на примере Бугульдейского дизъюнктивного узла) // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 9. С. 1372–1383.
  37. Шерман С.И., Борняков С.А., Буддо В.Ю. Области динамического влияния разломов (результаты моделирования). Новосибирск: Наука. СО АН СССР. 1983. 110 с.
  38. Шерман С.И., Днепровский Ю.И. Поля напряжений земной коры и геолого-структурные методы их изучения. Новосибирск: Наука. 1989. 158 с.
  39. Шерман С.И. Сейсмический процесс и прогноз землетрясений: тектонофизическая концепция. Новосибирск: Гео. 2014. 359 с.
  40. Anders M.H., Wiltschko D.V. Microfracturing, paleostress and the growth of faults // J. Struct. Geol. 1994. V. 16. № 6. P. 795–815.
  41. Anderson E.M. The dynamics of faulting // Transactions of the Edinburgh Geological Society. 1905. № 8. P. 387–402.
  42. Arzhannikova A., Arzhannikov S.G. Morphotectonic and paleoseismological studies of Late Holocene deformation along the Primorsky Fault, Baikal Rift // Geomorphology. 2019. V. 342. P. 140–149.
  43. Brink U.S., Taylor M.H. Crustal structure of central Lake Baikal: insights into intracontinental rifting // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. № B7. https://doi.org/10.1029/2001JB000300
  44. Cheremnykh A.V., Burzunova Yu.P., Dekabryov I.K. Hierarchic features of stress field in the Baikal region: Case study of the Buguldeika Fault Junction // Journal of Geodynamics. 2020. V. 141–142. Р. 101797.
  45. Delvaux D., Moeys R., Stapel G., Melnikov A., Ermikov V. Paleostress reconstructions and geodynamics of the Baikal region, Central Asia. Part I: Palaeozoic and Mesozoic pre-rift evolution // Tectonophysics. 1995. V. 252. № 1. P. 61–101.
  46. Delvaux D., Moyes R., Stapel G., Petit C., Levi K., Miroshnitchenko А., Ruzhich V., San′kov V. Paleostress reconstruc-tion and geodynamics of the Baikal region, Central Asia. Part II: Cenozoic rifting // Tectonophysics. 1997. V. 282. № 1. P. 1–38.
  47. Donskaya T.V., Gladkochub D.P., Fedorovsky V.S., Sklyarov E.V., Cho M., Sergeev S.A., Demonterova E.I., Mazukabzov A.M., Lepekhina E.N., Cheong W., Kim J. Pre-collisional (0.5 Ga) complexes of the Olkhon terrane (southern Siberia) as an echo of events in the Central Asian Orogenic Belt // Gondwana Res. 2017. 42. P. 243–263. https://doi.org/10.1016/j.gr.2016.10.016
  48. Enoh M.A., Okeke F.I., Okeke U.C. Automatic lineaments mapping and extraction in relationship to natural hydrocarbon seepage in Ugwueme, South-Eastern Nigeria // Geod. Cartogr. 2021. V. 47. P. 34–44.
  49. Faulkner D.R., Mitchell T.M., Jensen E., Cembrano J. Scaling of fault damage zones with displacement and the implications for fault growth processes // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2011. V. 116. № 5. P. 1–11.
  50. Faulkner D.R., Sanchez-Roa C., Boulton C., den Hartog, S.A.M. Pore fluid pressure development in compacting fault gouge in theory, experiments, and nature // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2018. V. 123. № 1. P. 226–241.
  51. Gladkochub D.P., Donskaya T.V., Wingate M.T.D., Poller U., Kröner A., Fedorovsky V.S., Mazukabzov A.M., Todt W., Pisarevsky S.A. Petrology, geochronology, and tectonic implications of ca. 500 Ma metamorphic and igneous rocks along the northern margin of the Central-Asian Orogen (Olkhon terrane, Lake Baikal, Siberia) // J. Geol. Soc. Lond. 2008. V. 165. P. 235–246. https://doi.org/10.1144/0016-76492006-125
  52. Hancock P.L. Brittle microtectonics: principles and practice // J. of Struct. Geol. 1985. V. 7. № 3/4. P. 437–457.
  53. Hawker L., Uhe P., Paulo L., Sosa J., Savage J.T., Sampson C.C., Neal J.C. A 30 m global map of elevation with forests and buildings removed // Environmental Research Letters. 2022. V.17. № 2. P. 24016.
  54. Hobbs W.H. Lineaments of the Atlantic Border Region // Geological Society. American Bulletin. 1904. V. 15. P. 483–506.
  55. Ivanchenko G.N., Gorbunova E.M., Cheremnykh A.V. Some Possibilities of Lineament Analysis in Mapping Faults of Different Ranks: Case Study of the Baikal Region // Izvestiya, Atmospheric and Ocean Physic. 2022. V. 58. № 9. Р. 1086–1099. https://doi.org/10.1134/S0001433822090092
  56. Jolivet M., De Boisgrollier T., Petit C., Fournier M., Sankov V.A., Ringenbach J.-C., Byzov L., Miroshnichenko A.I., Kovalenko S.N., Anisimova S.V. How old is the Baikal Rift Zone? Insight from apatite fission track thermochronology // Tectonics. 2009. V. 28. P. TC3008. https://doi.org/10.1029/2008TC002404
  57. Lunina O.V., Gladkov A.S., Cheremnykh A.V. Fracturing in the Primorsky fault zone (Baikal Rift system) // Russ. Geol. Geophys. 2002. V. 43. № 5. P. 446–455.
  58. Mats V.D., Lobatskaya R.M., Khlystov O.M. Evolution of faults in continental rifts: morphotectonic evidence from the south-western termination of the North Baikal basin // Earth Science Frontiers. 2007. V. 14. № 1. P. 207–219.
  59. Mats V.D., Perepelova T.I. A new perspective on evolution of the Baikal Rift // Geosci. Front. 2011. V. 2. № 3. P. 349–365.
  60. Petit C., Déverchère J. Structure and evolution of the Baikal rift: a synthesis // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2006. V. 7. № 11. P. Q11016. https://doi.org/10.1029/2006GC001265
  61. San′kov V.A., Miroshnichenko A.I., Levi K.G., Lukhnev A., Melnikov A.I., Delvaux D. Cenozoic stress field evolution in the Baikal rift zone // Bulletin du Centre de Recherches Elf Exploration Production. 1997. V. 21. № 2. P. 435–455.
  62. Wilson J.E., Chester J.S., Chester F.M. Microfracture analysis of fault growth and wear processes, Punchbowl Fault, San Andreas System, California // J. Struct. Geol. 2003. №. 25. P. 1855–1873.
  63. Zlatopolsky A.A. Program LESSA (Lineament Extraction and Stripe Statistical Analysis) automated linear image features analysis — experimental results // Computers & Geoscience. 1992. V. 18. № 9. Р. 1121–1126.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Scheme of possible migration of the Barguzin microcontinent in the Neoproterozoic – Early Paleozoic according to [Gladkochub et al., 2010; 2014]: 1 – Barguzin microcontinent; 2 – island arc; 3 – back-arc basin; 4 – back-arc spreading zone; 5 – Neoproterozoic rift zone in the southeast of the Siberian Craton; 6 – paleosubduction zone; 7 – putative transform fault; 8 – direction of possible migration of the Barguzin microcontinent in the Neoproterozoic – Early Cambrian.

Жүктеу (195KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Geological scheme of the Obruchev fault system area of ​​the Baikal rift zone based on data from [Gladkochub et al., 2008; Gosudarstvennaya…, 2009; Donskaya et al., 2013; Gladkochub et al., 2014; Donskaya et al., 2017; Cheremnykh et al., 2020]: 1 — coastal lacustrine sediments and alluvium of river valley terraces; 2 — Manzurskaya suite, sedimentary deposits; 3 — combined Khalagai and Kharantsinskaya suites, sedimentary deposits; 4 — Bayandayskaya suite, sedimentary deposits; 5 — Jurassic deposits of the Siberian platform cover; 6 — Lower and Middle Cambrian deposits of the Siberian craton; 7 — Atarkhan peridotite-gabbro complex; 8 — Ozersky gabbro–diorite complex; 9 — Olkhon migmatite–granite complex; 10 — Early Paleozoic metamorphic complexes of the Olkhon terrane; 11 — Upper Proterozoic deposits (Baikal group); 12 — Primorsky granite complex; 13 — basement of the Early Proterozoic craton; 14 — main faults; 15 — inferred strikes of the main fault planes.

Жүктеу (541KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Schemes of relative specific density and rose diagrams of orientation of the identified lineaments for different scale levels of the Obruchev fault system of the Baikal rift zone: (a) — regional; (b) — subregional; (c) — supralocal; (d) — local. Thick black lines — faults of the Obruchev system and other established discontinuous faults, thin black lines — identified lineaments. The increase in the relative specific density of linear objects is shown from blue to red areas. N — the number of identified lineaments at a certain scale level.

Жүктеу (2MB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Scheme of the arrangement of quarters (N1–N4) of the spatial distribution of feathering structures relative to the orientation of the main fault plane (red shading – Y).

Жүктеу (204KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Systems of en echelon structural elements formed in a strike-slip fault zone by simple shear [Hancock, 1985]: Y — main strike-slip fault; R and R′ — conjugate Riedel shears; X, P — secondary strike-slip faults; e — detachments; n — normal faults; t — reverse faults; f — folds; S1 — cleavage; σ1 — axis of maximum compression; σ3 — axis of maximum extension.

Жүктеу (195KB)
Метадеректер
7. Fig. 6. Scheme of the relative specific density of lineaments of the local scale level and the identified zones of dynamic influence with homogeneous segments of zones of different-rank faults: green - Pribaikalsky fault; purple - Primorsky fault; red - Akademichesky fault; blue - zones of influence of second-rank faults: 1 - Khidus zone, 2 - Anginskaya zone, 3 - Sarminskaya zone, 4 - Sredneiliktinskaya zone, 5 - Pravoiliktinskaya zone, 6 - Zundukskaya zone.

Жүктеу (607KB)
Метадеректер
8. Fig. 7. Result of tectonophysical interpretation of the parameters of the PND based on the analysis of megacracks for the Pribaikalsky fault zone and its segments using the LSC software. The numbers indicate the numbers of the fault zone segments and the corresponding rose diagrams.

Жүктеу (1MB)
Метадеректер
9. Fig. 8. Result of tectonophysical interpretation of the parameters of the PND based on the analysis of megacracks for the Primorsky fault zone and its segments using the LSC software. The numbers indicate the numbers of the fault zone segments and the corresponding rose diagrams.

Жүктеу (990KB)
Метадеректер
10. Fig. 9. Result of tectonophysical interpretation of the parameters of the PND based on the analysis of megacracks for the Akademichesky fault zone and its segments using the LSC software. The numbers indicate the numbers of the fault zone segments and the corresponding rose diagrams.

Жүктеу (967KB)
Метадеректер
11. Fig. 10. Result of tectonophysical interpretation of the parameters of the PND based on the analysis of lineaments for the system of fault zones of SE–NW strike using the LSC software. The numbers indicate the numbers of the fault zone segments and the corresponding rose diagrams.

Жүктеу (982KB)
Метадеректер

© Russian academy of sciences, 2025