КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ оз. ХУБСУГУЛ: НОВЕЙШАЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ И КЛИМАТА В ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ БАЙКАЛЬСКОГО РИФТА

Координаторы: член-корр. РАН Грачев М. А., член-корр. РАН Скляров Е. В.

Исполнители: ОИГГМ, ИГХ, ИЗК, ЛИН, ГС СО РАН, Центр морских исследований им. Ренарда (Бельгия), ИГиПР МАН, МонГУ

Впервые получены данные о палеонапряженном состоянии земной коры Хубсугульской впадины. Показано, что поле напряжений эволюционировало с миоцена от чистого растяжения к транспрессии (рис. 1). Установлено, что активные разломы, контролирующие борта впадины, наряду со сбросовой имеют сдвиговую компоненту смещений. Проведено моделирование напряженного состояния Прихубсугулья с применением поляризационно-оптического метода. Показано, что на современном этапе развития Хубсугульская впадина пассивно открывается под воздействием сжатия в северо-северо-восточном направлении. Организована сеть пунктов Хубсугульского геодинамического полигона для измерения современных движений методом GPS-геодезии, выполнена первая серия повторных измерений.

Рис. 1. Схема палео- и современного напряженного состояния Прихубсугулья.
1 — кайнозойские базальты; 2 — породы фундамента; 3—6 — разломы, активные в кайнозое (3 — сбросы, 4 — взбросы, 5 — сдвиги, 6 — под осадками (а) и предполагаемые (б)); 7-9 — стресс-тензоры (7 — раннеорогенного этапа, 8 — эпизода сжатия, 9 —позднеорогенного этапа (залитые стрелки указывают направление максимального горизонтального сжатия SHmax, открытые — направление минимального горизонтального сжатия SHmin, размер стрелок является функцией коэффициента формы эллипсоида напряжений R = (σ 2 – σ3 )/(σ1 – σ 3))); 10 — точки наблюдения (а — в кристаллических породах фундамента, б — в вулканитах и осадках кайнозойского возраста); 11, 12 — механизмы очагов землетрясений за 1950—1996 гг. (11 — по данным определений индивидуальным методом, 12 — по данным определений групповым методом).
Fig. 1. Scheme of the paleo- and present-day state of stress of Prikhubsugulye.
1 — Cenozoic basalts; 2 — basement rocks; 3-6 — Cenozoic active faults (3 — normal faults, 4 — reverse faults, 5 — strike-slip faults, 6 — beneath the sediments (а) end inferred (б)); 7-9 — stress tensors (7 — of early orogen stage, 8 — of the compression episode, 9 — of late orogen stage (filled arrows show the direction of the maximum horizontal compression SHmax, open arrows — that of the minimum horizontal compression SHmin, the arrow length is a function of coefficient of stress ellipsoid form R = (σ2 — σ3)/(σ1 – σ3))); 10 — observation points: a — in crystalline basement rocks, б — in volcanites and sediments of the Cenozoic; 11, 12 — earthquake focal mechanisms for 1950—1996 (11 — from individually obtained solutions; 12 — from solutions obtained by composite method.

Составленные разрезы показывают резкое отличие вертикальных движений восточного и западного бортов оз. Хубсугул. K-Ar и 40Ar/39Ar датирование свидетельствует, что вулканизм в Западном Прихубсугулье начинался в олигоцене—миоцене. Затем он возобновлялся в позднем миоцене и плиоцене. Выполненное микроэлементное моделирование показывает, что позднекайнозойские магмы этого региона формировались в результате частичного плавления гранатсодержащей мантии при сравнительно высоких степенях частичного плавления (F > 4 %).

Проведено сейсмопрофилирование донных осадков оз. Хубсугул, получены первые детальные данные по строению верхних 300 м осадочного чехла озера, где выделяются пять толщ, разделенных угловыми несогласиями (рис. 2).

Рис. 2. Основные сейсмокомплексы донных осадков центральной части оз. Хубсугул.

Fig. 2 Main seismic complexes of bottom sediments of the central part of Lake Khubsugul.

По результатам изучения вещественного состава донных осадков озера установлено, что основным фактором, регулирующим развитие Хубсугула в голоцен-позднеплейстоценовый период, был климатический. Средняя скорость накопления осадков в оз. Хубсугул в голоцене оценивается в пределах от 3,5 до 8,8 см/тыс. лет. Детально изучен минеральный состав донных осадков оз. Хубсугул, дающий отклик на изменения климата Байкальского региона в верхнем плейстоцене—голоцене (рис. 3). Главными минералогическими индикаторами потепления и увлажнения климата в голоцене являются отсутствие в диатомовых илах карбонатов, высокие содержания тонкодисперсного иллита и смектитовых межслоев (80 %) в смешаннослойном иллит-смектите. Установлено, что количество глинистых минералов, образующихся в коре выветривания в голоцене, составляет в среднем 50 % минеральной части осадка против 30 %, накопившихся в верхнем плейстоцене. Карбонатонакопление фактически прекратилось в современный период из-за опреснения озера.

Рис. 3. Распределение минералов в донных осадках центральной котловины оз. Хубсугул (станция HSG-01-8).
1 - содержание в пробах SiO2 биог., полученное по методу Мортлока, Фроелиха, 2 - содержание биогенного кремнезема по данным ИК-спектроскопии. В колонке с распределением сумм слоистых силикатов и глинистых минералов мелкими точками обозначены данные за вычетом органического вещества. Содержания кварца, плагиоклаза, карбонатов, сумма слоистых силикатов и сумма глинистых минералов даны в пересчете на минеральную часть осадка (за вычетом SiO2 биог.).
Fig. 3. Distribution of minerals in bottom sediments from Central deep, Hovsgol lake (station HSG-01-8).
1 - biogenous SiO2 contents obtained by Mortlock and Froelich method. 2 - biogenous SiO2 contents obtained by IR-spectroscopy data. The column with fine dots shows total phyllosilicates and clay minerals except organic matter. Quartz, plagioclase, carbonates, total phyllosilicates and clay minerals contents are recalculated considering only mineral part of sediments except biogenous SiO2.

Методом ICP-MS проанализирована колонка осадочного керна длиной 109 см, отобранная в глубоководной части оз. Хубсугул. На глубине 104,5 см обнаружен слой, аномально обогащенный осмием (до 0,255 мкг/г). Рассчитанное изотопное отношение 187Os/188Os (0,125) находится в диапазоне изотопных отношений, характерных для хондритовых и железных метеоритов. Cделан вывод о том, что обнаруженная аномалия имеет космогенную природу.

Выделены четыре этапа развития озера под действием глобального изменения климата в олоцен- позднеплейстоценовый период. В период холодного и сухого климата (1-й этап) последнего оледенения палеоуровень озера был ниже современного на 170—200 м, его воды были в 20 раз более насыщены солями по сравнению с настоящим временем. В период эпизодичного потепления климата (15000—13000 л. н.) произошло частичное поднятие уровня озера (2-й этап), начинают развиваться бентосные водоросли. Озеро оставалось мелководным, несмотря на таяние ледников и возросший снос в него терригенного материала. В период 13000—12000 л. н. заполнение чаши озера приостановилось (3-й этап), произошла стабилизация уровня воды на отметках 2-го этапа. С началом глобального голоценового потепления и увлажнения климата произошло заполнение хубсугульской впадины до современных отметок (4-й этап), воды озера стали пресными, снизился приток терригенных компонентов. На этом этапе начался бурный рост планктонных водорослей.

Список основных публикаций

  1. Федотов А. П., Безрукова Е. В., Воробьева С. С., Хлыстов О. М., Левина О. В., Мизандронцев И. Б., Мазепова Г. Ф., Семенов А. Р., Железнякова Т. О., Крапивина С. М., Чебыкин Е. П., Грачев М. А. Осадки озера Хубсугул (Монголия) как летопись палеоклиматов голоцена и позднего плейстоцена// Геология и геофизика, 2001. т. 42, № 1—2. С. 384—390.

  2. Федотов А. П., Де Батист М., Шапрон Е., Де Райкер К., Паулс Т., Грачев М. А. Сейсмопрофилирование осадков озера Хубсугул// Докл. РАН. 2002. т. 382, № 2. С. 261—263.

  3. 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.

  4. Саньков В. А., Мирошниченко А. И., Парфеевец А. В., Аржанникова А. В. Новые данные
    о позднекайнозойских полях тектонических напряжений Прихубсугулья (Монголия)// Докл. РАН. 2003. т. 388, № 4 (в печати).

  5. Ivanov A. V., Chebykin E. P., Tomurhuu D., Tomurtogoo O. Tracing cosmic impacts by osmium in lacustrine sediments// Eos, AGU transactions. 2002. v. 83, N 42. p. 471.

  6. Parfeevets A. V., Sankov V. A., Miroshnichenko A. I., Galsan P. Paleostresses in the Earth’s crust of the southwestern flank of the Baikal rift system and conjugated neotectonic structures of the Northern Mongolia// Физик технологийн хурээлэнгийн буеээл. 2001. N 28. P. 111—122.

  7. Потемкина Т. Г., Потемкин В. Л. Сравнительная характеристика речного стока в озера Байкал и Хубсугул// География и природные ресурсы. 2002. № 3. С. 39—43.

  Оглавление Далее