Гравитационные потоки в позднечетвертичных отложениях на северо-западе России (Кольский регион) и их возможная связь с плейстоценовыми землетрясениями

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследованы литологические особенности позднечетвертичных осадков, сформировавшихся в морскую изотопную стадию (МИС) 3 в долине реки Ура на Баренцевоморском побережье Кольского региона (северо-запад России). В песчано-глинистых отложениях обнаружены сейсмически индуцированные структуры в пяти деформированных слоях (SSDS), разделенных ненарушенными отложениями. Эти слои включают отпечатки нагрузки, структуры пламени, инъекции, осадочную брекчию, складки. SSDS были образованы в результате нескольких процессов: возникновения обломочных потоков в субаквальных обстановках в результате сдвиговых напряжений, гравитационной нагрузки вышележащих отложений и ликвефакции. Наиболее вероятным триггерным механизмом распространения активности гравитационных потоков, разжижения и флюидизации осадков было сейсмическое встряхивание и афтершоки. В качестве основной сейсмогенерирующей зоны мы рассматриваем реактивацию крупного сбросо-сдвига Карпинского, разделяющего Балтийский щит и Баренцевоморскую плиту Западно-Арктической платформы, и контрастность движений на границе крупных структурных элементов, а также возникновение напряжений перед фронтом надвигающегося поздневалдайского оледенения МИС 2.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Б. Николаева

Геологический институт Кольского научного центра РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: s.nikolaeva@ksc.ru
Россия, ул. Ферсмана, 14, Апатиты, Мурманская обл., 184209

Д. С. Толстобров

Геологический институт Кольского научного центра РАН

Email: d.tolstobrov@ksc.ru
Россия, ул. Ферсмана, 14, Апатиты, Мурманская обл., 184209

Список литературы

  1. Ботвинкина Л.Н. Методическое руководство по изучению слоистости. М.: Наука, 1965. 259 с. (Тр. ГИН АН СССР. Вып. 119)
  2. Вашков А.А., Носова О.Ю., Толстобров Д.С. Краевые ледниковые образования в бассейне р. Цага (западная часть Кольского полуострова) // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. 2021. № 18. С. 74–78. https://doi.org/10.31241/FNS.2021.18.013
  3. Годзиковская А.А., Асминг В.Э., Виноградов Ю.А. Ретроспективный анализ первичных материалов о сейсмических событиях, зарегистрированных на Кольском полуострове и прилегающей территории в XXI веке. М.: Ваш полиграфический партнер, 2010. 130 с.
  4. Гудина В.И., Евзеров В.Я. Стратиграфия и фораминиферы верхнего плейстоцена Кольского полуострова. Новосибирск: Наука, 1973. 145 с.
  5. Градзиньский Р., Костецкая А., Радомский А., Унруг Р. Седиментология / Пер. с польского. М.: Недра, 1980. 646 с.
  6. Евзеров В.Я. Формирование и размещение месторождений легкоплавких глин северо-восточной части Балийского щита / Препринт научного доклада. Апатиты, 1988. 40 с.
  7. Евзеров В.Я. Породные парагенезисы флювиогляциальных дельт (на примере крайнего северо-запада России) // Литология и полез. ископаемые. 2007. № 6. С. 563–574.
  8. Евзеров В.Я. Строение и формирование внешней полосы одного из поясов краевых образований поздневалдайского ледникового покрова в Кольском регионе // Вестник Воронежского государственного университета. Серия Геология. 2015. № 4. С. 5–12.
  9. Евзеров В.Я. Геология четвертичных отложений Кольского региона. Мурманск: Изд-во МГТУ, 2016. 210 с.
  10. Евзеров В.Я., Кошечкин Б.И. Плейстоценовая палеогеография западной части Кольского полуострова. Л.: Наука, 1980. 105 с.
  11. Каган Л.Я. Диатомовые водоросли Евро-Арктического региона. Аннотированная коллекция: древние и современные морские и пресноводные. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2012. 209 с.
  12. Карта четвертичных отложений с элементами геоморфологии Мурманской области 1989. Масштаб 1:500000 / Ред. В.Я. Евзеров. Апатиты: Архив Геологического института КНЦ РАН, 1989. https://doi.org/10.31241
  13. Колька В.В. Некоторые аспекты формирования ленточных глин на Северо-востоке Балтийского щита // Известия РГО. 2004. Т. 136. Вып. 5. С. 69–78.
  14. Лаврова М.А. Четвертичная геология Кольского полуострова. Л.: Изд-во АН СССР, 1960. 234 с.
  15. Лаврушин Ю.А. Основы современной концепции строения и формирования отложений краевых образований плейстоценовых ледниковых покровов// Бюлл. комиссии по изучению четвертичного периода. 2021. № 79. С. 38–70.
  16. Лаврушин Ю.А. Гляциодинамическая модель постседиментационного возникновения ленточной структуры в отложениях четвертичных водных бассейнов в окрестностях Санкт-Петербурга // Бюлл. комиссии по изучению четвертичного периода. 2023. № 81. С. 39–60.
  17. Николаева С.Б. Сейсмогенные деформации в отложениях раннеголоценовой террасы реки Печенга (Кольский полуостров) // ДАН. 2006. Т. 406. № 1. С. 69–72.
  18. Николаева С.Б. Сейсмиты в позднеплейстоцен-голоценовых осадках северо-запада Кольского региона (северная часть Балтийского щита) // Геология и геофизика. 2009. Т. 50. № 7. С. 830–839.
  19. Николаева С.Б. Отражение палеосейсмических событий в позднеплейстоцен-голоценовых отложениях террас озера Имандра (Кольский регион) // Геоморфология. 2021. Т. 52. № 1. С. 86–99. https://doi.org/10.31857/S0435428121010119
  20. Николаева С.Б., Вашков А.А. Гляцио- и сейсмотектонические структуры на восточной окраине Фенноскандинавского щита: проблемы типизации и критерии выделения // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. 2022. Т. 19. С. 260–265. https://doi.org/10.31241/FNS.2022.19.047
  21. Поляков А.С. Гранулированные среды и седиментогенез // Общая и региональная геология, геология морей и океанов, геологическое картирование. М.: Геоинформмарк, 2001. 59 с.
  22. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. Т. 1. М., 1962. 212 с.
  23. Толстобров Д.С., Толстоброва А.Н., Колька В.В., Корсакова О.П., Субетто Д.А. Возможные следы голоценовых цунами в озерных отложениях в районе пос. Териберка (Кольский полуостров) // Труды Карельского научного центра РАН. 2018. № 9. С. 92–102. http://dx.doi.org/10.17076/lim865
  24. Boggs Sam Jr. Principles of sedimentology and stratigraphy. New Jersey, Englewood Cliffs: Prentice Hall, 1995. 774 p.
  25. Brandes C., Winsemann J. Soft-sediment deformation structures in NW Germany caused by Late Pleistocene seismicity // Int. J. Earth Sci. 2013. V. 102. P. 2255–2274. https://doi.org/10.1007/s00531-013-0914-4
  26. Brandes C., Steffen H., Sandersen P.E., Wu P., Winsemann J. Glacially induced faulting along the NW segment of the Sorgenfrei-Tornquist Zone, northern Denmark: Implications for neotectonics and Lateglacial fault-bound basin formation // Quat. Sci. Rev. 2018. V. 189. P. 149–168. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2018.03.036
  27. Farrell K.M., Harris W.B., Mallinson D.J., Culver S.J., Riggs S.R., Pierson J., Sele-Trail J.M., Lautier J.C. Standardizing texture and facies codes for a process-based classification of clastic sediment and rock // J. Sed. Res. 2012. V. 82. P. 364–378. https://doi.org/10.2110/jsr.2012.30
  28. Gruszka B., Zielinski T. Gravity flow origin of glaciolacustrine sediments in a tectonically active basin (Pleistocene, Central Poland) // Annales Societatis Geologorum Poloniae. 1966. V. 66. P. 59–81.
  29. Gruszka B., Van Loon A.J. Pleistocene glaciolacustrine breccias of seismic origin in an active graben (Central Poland) // Sediment. Geol. 2007. V. 193. P. 93–104. https://doi.org/10.1016/J.SEDGEO.2006.01.009
  30. Hempton M.R., Dewey J.S. Earthquake-induced deformational structures in young lacustrine sediments, East Anatolian Fault, south-east Turkey // Tectonophysics. 1983. V. 98. P. 14–17.
  31. Kleman J., Hättestrand C., Borgstrm I., Stroeven A. Fennoscandian palaeoglaciology reconstructed using a glacial geological inversion model // J. Glaciol. 1997. V. 43. № 144. P. 283–299.
  32. Kolka V., Tolstobrov D., Corner G.D., Korsakova O., Tolstobrova A., Vashkov A. Isolation basin stratigraphy and Holocene relative sea-level change on the Barents Sea coast at Teriberka, Kola Peninsula, №rthwestern Russia // The Holocene. 2023. V. 33. № 9. P. 1060–1072. https://doi.org/10.1177/09596836231176489
  33. Korsakova O. Formal stratigraphy of the Neopleistocene (Middle and Upper/Late Pleistocene) in the Kola region, NW Russia // Quat. Int. 2019. V. 534. P. 42–59. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2019.03.007
  34. McCalpin J.P. Paleoseismology / 2nd ed. Amsterdam, London: Acad. Press, 2009. 615 p. (Intern. Ser. 95)
  35. Middleton G.V., Hampton M.A. Sediment gravity flows: mechanics of flow and deposition // Turbidites and Deep Water Sedimentation / Eds G.V. Middleton, A.H. Bouma. Anaheim, California, SEPM, 1973. P. 38.
  36. Montenat C., Barrier P., d’Estevou P.O., Hibsch C. Seismites: An attempt at critical analysis and classification // Sediment. Geol. 2007. V. 196. P. 5–30.
  37. Moretti M., Sabato L. Recognition of trigger mechanisms for soft-sediment deformation in the Pleistocene lacustrine deposits of the Sant-Arcangelo Basin (Southern Italy): Seismic shock vs. overloading // Sediment. Geol. 2007. V. 196. P. 31–45.
  38. Moretti M., van Loon A.J. Restrictions to the application of ‘diagnostic’ criteria for reognizing ancient seismites //Journal of Palaeogeography. 2014. V. 3. № 2. P. 62–173. https://doi.org/10.3724/SP.J.1261.2014.00050
  39. Morner N.-A. Paleoseismicity of Sweden: A Novel Paradigm. P&G-unit Stockholm: Stockholm Univ., 2003. 319 p.
  40. Nikolaeva S.B., Rodkin M.V., Shvarev S.V. Late Glacial and postglacial seismicity in the Northeastern Fennoscandian Shield: tectonic position and age of paleo-earthquakes near Murmansk // Bulletin of the Geological Society of Finland. 2021. V. 93. P. 53–72. https://doi.org/10.17741/bgsf/93.1.004
  41. Nikolaeva S., Tolstobrov D., Ryazantsev P. Evidence for postglacial seismicity in lacustrine records in the western Kola Peninsula north-western Russia) // The Holocene. 2023. V. 33. № 12. P. 1441–1452. https://doi.org/10.1177/09596836231197738
  42. Obermeier S.F., Olson S.M., Green R.A. Field occurrences of liquefaction-induced features: a primer for engineering geologic analysis of paleoseismic shaking // Engineering Geology. 2005. V. 76. P. 209–234.
  43. Ojala A.E.K., Mattila J., Hämäläinen J., Sutinen R. Lake Sediment Evidence of Paleoseismicity: Timing and Spatial Occurrence of Late- and Postglacial Earthquakes in Finland. // Tectonophysics. 2019. V. 771. P. 228–227. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2019.228227
  44. Olesen O., Bungum H., Dehls J., Lindholm C., Pascal C., Roberts D. Neotectonics, seismicity and contemporary stress field in Norway–mechanisms and implications / Eds L. Olsen, O. Fredin, O. Olesen // Quaternary Geology of Norway. Geological Survey of Norway. Special Publication 13. 2013. P. 145–174.
  45. Owen G. Load structures: gravity-driven sediment mobilization in the shallow // Sediment Mobilization. Geological Society, London. Special Publications 216. 2003. P. 21–34.
  46. Owen G., Moretti M. Identifying triggers for liquefaction-induced soft-sediment deformation in sands // Sediment. Geol. 2011. V. 235. P. 141–147. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2010.10.003
  47. Polonia A., Panieri G.L., Gasperini G., Gasparotto L.G., Bellucci L., Torelli L. Turbidite paleoseismology in the Calabrian Arc subduction complex (Ionian Sea) // Geochem. Geophys. Geosystems. 2013. V. 14. P. 112–140. https://doi.org/10.1029/2012GC004402
  48. Pisarska-Jamroży M., Woźniak P.P. Debris flow and glacioisostatic-induced soft-sediment deformation structures in a Pleistocene glaciolacustrine fan: The southern Baltic Sea coast, Poland // Geomorphology. 2019. V. 326. P. 225–238. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2018.01.015
  49. Pisarska-Jamroży M., Belzyt S., Börner A., Hoffmann G., Hüneke H., Kenzler M., Obst K., Rother H., Van Loon A.J. Evidence from seismites for glacio-isostatically induced crustal faulting in front of an advancing land-ice mass (Rügen Island, SW Baltic Sea) // Tectonophysics. 2018. V. 745. P. 338–348.
  50. Pisarska-Jamroży M., (Tom) Van Loon A.J., Mleczak M., Roman M. Enigmatic gravity-flow deposits at Ujście (western Poland), triggered by earthquakes (as evidenced by seismites) caused by Saalian glacioisostatic crustal rebound // Geomorphology. 2019. V. 326. P. 239–251. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2018.01.010
  51. Rodriguez-Pascua M.A., Calvo J.P., De Vicente G., Gomez-Gras D. Soft-sediment deformation structures interpreted as seismites of the Prebetic Zone, SE Spain, and their potential use as indicators of earthquake magnitudes during the Late Miocene // Sediment. Geol. 2000. V. 135. P. 117–135.
  52. Roep T.B., Everts A.J. Pillow-beds: a new type of seismites? An example from an Oligocene turbidite fan complex, Alicante, Spain // Sedimentology. 1992. V. 39. P. 711–724.
  53. Sammartini M., Moernaut J., Kopf A., Stegmann S., Fabbri S.C., Anselmetti F.S., Strasser M. Propagation of frontally confined subaqueous landslides: Insights from combining geophysical, sedimentological, and geotechnical analysis // Sediment. Geol. 2021. V. 416. P. 105–877. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2021.105877
  54. Seilacher A. Fault-graded beds interpreted as seismites // Sedimentology. 1969. V. 13. P. 155–159. https://doi.org/10.1111/j.1365-3091.1969.tb01125.x
  55. Shanmugam G. High-density turbudity currents: are they sandy debris flows? // JSR. 1996. V. 66. № 1. P. 2–10.
  56. Stewart L.S., Sauber J., Rose J. Glacio-seismotectonics: ice sheets, crustal deformation and seismicity // Quat. Sci. Rev. 2000. V. 19. P. 1367–1389. https://doi.org/10.1016/S0277-3791(00)00094-9
  57. Sutinen R., Hyvönen E., Middleton M., Airo M.L. Earthquake-induced deformations on ice-stream landforms in Kuusamo, eastern Finnish Lapland // Glob. Planet. Change. 2018. V. 160. P. 46–60. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2017.11.011
  58. Svendsen J.I., Alexanderson H., Astakhov V.I., Demidov I., Dowdeswell J.A., Funder S., Gataullin V., Henriksen M., Hjort C., Houmark-Nielsen M., Hubberten H.W., Ingélfsson Ó., Jakobsson M., Kjær K.H., Larsen E., Lokrantz H., Lunkka J.P., Lyså A., Mangerud J., Matiouchkov A., Murray A., Möller P., Niessen F., Nikolskaya O., Polyak L., Saarnisto M., Siegert C., Siegert M.J., Spielhagen R.F., Stein R. Late Quaternary ice sheet history of №rthern Eurasia // Quat. Sci. Rev. 2004. V. 23. P. 1229–1271.
  59. Tuttle M.P., Hartleb R., Wolf L., Mayne P.W. Paleoliquefaction studies and the evaluation of seismic hazard // Geosciences. 2019. V. 9. P. 61. https://doi.org/10.3390/geosciences9070311
  60. Van Loon A.J., Pisarska-Jamroży M., Nartišs M., Krievāns M., Soms J. Seismites resulting from high-frequency, high-magnitude earthquakes in Latvia caused by Late Glacial glacio-isostatic uplift // Journal of Palaeogeography. 2016. V. 5. P. 363–380.
  61. Woźniak P.P., Belzyt S., Pisarska-Jamroży M., Woronko B., Lamsters K., Nartišs M., Bitinas A. Liquefaction and re-liquefaction of sediments induced by uneven loading and glacigenic earthquakes: Implications of results from the Latvian Baltic Sea coast // Sediment. Geol. 2021. V. 421. P. 105–944. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2021.105944
  62. Yevzerov V.Ya., Nikolaeva S.B. The Ice Sheet of the Kola Region in the Interval of the Marine Isotopic Stage (MIS) 4 // Doklady Earth Sciences. 2011. V. 441. P. 1598–1601.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Фрагмент карты четвертичных отложений Кольского региона [Карта четвертичных…, 1989] и расположение изученного разреза. 1–8 – отложения: 1 – биогенные, 2 – морские послеледниковые, 3 – ледниково-озерные, 4 – флювиогляциальные, 5 – морена, 6 – ледниковые и флювиогляциальные нерасчлененные, 7 – морские (поздне- и послеледниковые) нерасчлененные, 8 – кристаллические породы, частично перекрытые элювием или коллювием; 9–17 – элементы рельефа: 9 – озы, 10 – ложбины стока, 11 – дельты и конуса выноса, 12 – моренные гряды напорные, 13 – моренные гряды невыясненного генезиса, 14 – гляциодиапиры, 15 – мелкохолмистый и холмисто-грядовый рельефы, 16 – друмлины, 17 – роген морены; 18 – разлом Карпинского; 19 – положение изученного разреза Ура-1, обсуждаемого в тексте.

Скачать (33KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Общий вид обнажения на правом берегу р. Ура и литологическая колонка с тремя осадочными толщами VI, VII и VIII (справа). 1 – пески, алевриты, супеси, 2 – глины ленточные, 3 – глины однородные, неотчетливо слоистые.

Скачать (110KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Литология осадков толщи VII с циклическим проявлением деформированных слоев SSDS-1–SSDS-5. 1–4 – деформации: 1 – складчатые структуры, 2 – структуры типа “пламя” и отпечатки нагрузки, 3 – осадочная брекчия, 4 – изолированные обломки глин в песке; 5–7 – символы: 5 – фото рисунка в тексте и его номер, 6 – слои с SSDS, 7 – ОСЛ даты в тыс. лет. Литофации: Fv – ленточные глины, Fm – массивные глины, Fh – алевриты с глинами слоистые, Fd – алевриты, супеси и глины деформированные, Sm – пески однородные мелкозернистые, Sh – пески слоистые, тонко- и мелкозернистые, Sd – пески тонкозернистые деформированные, Sfd – пески алевритистые и алевриты деформированные.

Скачать (124KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Примеры деформаций в SSDS слоях. а – складки в слое SSDS-1, образованные в результате массового перемещения материала и начального разжижения. Стрелками показано направление потоков; б, в – осадочная брекчия слоя SSDS-3 (б – фото, в – интерпретация). В верхнем подслое (б1) присутствуют более мелкие фрагменты глин и песков, чем в нижнем подслое (б2); г – структура типа “пламя” и отпечатки нагрузки в слое SSDS-4, образовавшиеся в результате различной плотности материала и явлений разжижения. Можно видеть развитие двух уровней деформаций: в подслое г2 структуры более изогнуты и наклонены, чем в верхнем подслое г1; д – отложения обломочного потока в SSDS-4; е ‒ фрагмент глины, “плавающий” в матрице песка (показан стрелкой); ж – обломки и фрагменты глин, распределенные линейно вдоль слоя песка (показаны стрелками).

Скачать (149KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Схема формирования флювиогляциальной дельты и позднеледниковых морских отложений (по [Евзеров, 1988]) и сценарий развития гравитационных потоков и сейсмитов. 1 – кристаллические породы, 2 – морена, 3 – флювиогляциальная дельта, 4 – морские глины и пески, 5 – лед, 6 – направление гравитационных потоков.

Скачать (15KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Стадии развития деформационных процессов в слоях SSDS-3 (а) и SSDS-4 (б) обнажения Ура-1. а – стадия (I) – первичная седиментация, турбидитные и обломочные потоки, стадия (II) – ликвефакция, возможно начальное оползание и будинаж, стадия (III) – повторное брекчирование и ликвефакция (пример полевого наблюдения, финальная стадия литификации); б – стадия (I) – первичная стратиграфия, двухслойная система, стадия (II) – различная плотность и начальная ликвефакция, стадия (III) – пример полевого наблюдения, финальная стадия литификации.

Скачать (55KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025