Все последние события из жизни вулканологов, сейсмологов
Японцев, Американцев и прочих несчастных, которым повезло родиться, жить
и умереть в зоне сейсмической активности

Стихия

град, Землетрясение, Извержения вулканов, ледоход, Ледяной дождь, Лесные пожары, Ливни, Наводнения, Огненный смерч, Паводок, Смерчи (Торнадо), Тектонический разлом, Ураганы (Тайфуны), Цунами

Вулканы

Авачинский, Алаид, Асама, Асо, Багана, Баурдарбунга, Безымянный, Бромо, Булусан, Везувий, Вениаминова, Вильяррика, Вольф, Вулкан Мерапи. Остров Ява. Индонезия. Извержений. Фото, фидео, вулкан Агунг, Вулкан Таранаки, Вулкан Хурикес. Боливия, Вулкана Богослов, Вулкана Эрта Але, Гамалама, Даллол, Дуконо, Жупановский, Ибу, Иджен, Йеллоустоун, Кальбуко, Камбальный, Кампи Флегрей, Карангетанг, Карымский, Катла, Килауэа, Кливленд, Ключевская Сопка, Колима, Копауэ, Котопахи, Кроноцкая Сопка, Локон, Майон, Масая, Мауна-Лоа, Меру, Михара, Момотомбо, Мон-Пеле, Мутновский, Невадо-дель-Руис, Невадо-дель-Уила, Невадос-де-Чильян, Ньирагонго, Онтаке, Павлова, Питон-де-ла-Фурнез, Сабанкая, Симмоэ, Тавурвур, Толбачик, Тунгурауа, Турриальба, Тятя, Убинас, Узон, Фогу, Фуэго, Шивелуч, Эйяфьятлайокудль, Эльдфедль, Этна, Ясур

Тайфуны

Тайфун Нору

Наводнения

Наводнение в Приморье

Районы вулканической активности

Вулканы Камчатки, Вулканы Мексики, Курилы

Грязевые вулканы и гейзеры

Локбатан

Природа

Вулканы, Изменение климата, Красота природы

Наука

Археология, Вулканология

Наша планета

Живая природа, Спасение животных

Ураганы

Тайфун Мэттью, Ураган Ирма, ураган Мария, Ураган Харви

Районы сейсмической активности

Землетрясение в Италии, Землетрясение в Китае, Землетрясение в Турции

Солнечная система

Венера, Марс, Меркурий, Планета Земля, Плутон, Сатурн, Юпитер

Космос

экзопланеты

Астрономические события

Метеориты, Суперлуние

Антропогенные факторы

Климатическое оружие

Землетрясения

Прогноз землетрясений

2018-06-08 11:41

Земля как система оболочек, объединённых каналами глубинной дегазации

Тектонический разлом

Глубинная дегазация Земли влияет на землетрясения, погоду, лесные пожары, урожайность растений, интенсивность роста леса и многое другое. Уникальное междисциплинарное исследование глубинной дегазации проведено в Архангельском Институте геодинамики и геологии ФГБУН ФИЦКИА РАН

Доклад сотрудников Института геодинамики и геологии ФГБУН ФИЦКИА РАН (Архангельск) доктора геолого-минералогических наук Юрия Григорьевича Кутинова, кандидата геолого-минералогических Зинаиды Борисовны Чистовой, доктора сельскохозяйственных наук Владимира Васильевича Беляева и кандидата сельскохозяйственных наук Николая Александровича Неверова «Покомпонентные модели тектонических узлов» на ХХIV заседании Всероссийского междисциплинарного семинара-конференции геологического и географического факультетов МГУ «Система Планета Земля» 30 января — 2 февраля 2018 года.

* * *

К настоящему времени большинством исследователей осознано, что Земля как планета представляет собой цельную, сложную и многооболочечную систему, которая характеризуется как открытая, неравновесная, самоорганизующаяся и саморазвивающаяся. При этом, если речь идет об изучении процессов взаимодействия геосфер, то имеет смысл использовать либо сферный подход при описании строения и состояния среды (атмосфера, биосфера, литосфера, гидросфера, техносфера) и рассматривать связи между сферами как внешние, либо экосистемный подход (водные, почвенные и другие экосистемы) (Белоусова, 1998) и рассматривать совокупность внешних и внутренних связей подсистем, имеющих различные пространственно-временные закономерности развития. По глубокому убеждению авторов, при исследовании межгеосферных процессов предпочтение следует отдавать сферному (оболочечному) подходу, как более точно отражающему структуру изучаемого объекта.

Масштабы явлений, протекающих в системе взаимодействующих геосфер, определяются, прежде всего, распределением в них энергии (Зецер, 2009), то есть источниками и стоками энергии во внутренних и внешних геосферах, определяющими баланс и параметры процессов.

В целом энергия, накопленная во внутренних геосферах, выше, чем во внешних геосферах. Но энергия геосфер, которая поступает извне, сразу расходуется, в отличие от энергии внутренних геосфер. Кроме того, суммарная масса газов, заключенная в верхних геосферах, значительно меньше массы твердой Земли, включая океаны. Поэтому, сравнивая удельные по массе мощности для указанных геосфер (Табл. 1), можно заключить, что физические процессы, происходящие во внешних геосферах, расходуют гораздо больше мощности (энергии) на единицу массы, чем во внутренних геосферах.

Табл. 1. Оценка мощностей, расходуемых на глобальные процессы во внутренних и внешних геосферах (Зецер, 2009)

Внутренние геосферы

Внешние геосферы

Процесс охлаждения внутренних геосфер

4,4•1013 Вт

Мощность Аврорального высыпания электронов

2•1011 Вт

Поток механической энергии твердой Земли

4,8•1012 Вт

Мощность Джоулева нагрева ионосферы

2,7·1010 Вт

Энергия ядра и геомагнитного поля

3,7•1012 Вт

Мощность кольцевого тока

6•109 Вт

Суммарная мощность, расходуемая во внутренних геосферах

5,25•1013 Вт

Мощность образования плазмоида+мощность, расходуемая на нагрев плазменного слоя

5•1010 Вт

Средняя масса внутренних геосфер

4•1024 кг

Средняя масса внешних геосфер

6•1019 кг

Мощность, расходуемая во внутренних геосферах, приходящаяся на единицу массы

1,3•10-11 Вт/кг

Мощность, расходуемая во внешних геосферах, приходящаяся на единицу массы

4•10-10 Вт/кг

Представление о нашей планете как системе взаимодействующих геосфер диктует необходимость выделения и установления взаимных связей между различными процессами в геосферах. При этом геосферы не выступают как независимые, а под действием как внешних, так и внутренних возмущений непрерывно взаимодействуют друг с другом, обмениваясь энергией, импульсом и массой (Зецер, 2009). Однако конкретные формы и механизмы взаимодействия не так однозначны и слабо изучены. Традиционно наибольший интерес представляют нелинейные взаимодействия, определяемые достаточно сильными возмущениями, когда-либо возбуждаются несколько геосфер, либо реакция отдельной геосферы на такое возмущение настолько сильна, что возмущение передается на соседние геосферы (Адушкин, Зецер, 1994).

Наибольший интерес представляет исследование межгеосферных взаимодействий на границе земная кора — атмосфера, которая характеризуется высококонтрастными изменениями свойств контактирующих сред (Рис. 1) и где, по современным данным, потоки массы и энергии значительны (Новик, 2001, Резанов, 2002). Исследования геодинамических процессов, развивающихся в пределах указанной границы, проводятся в интенсивно развивающемся в последнее время разделе науки «Приповерхностная геофизика» (Slater, 2006). Эти исследования наиболее важны для определения условий обитания человека, их изменений и для предупреждения последствий катастрофических процессов, опасных для человека (Экология человека…, 2006)

Рис. 1. Структурная модель Земли (Алексеева, 1990)

А — земная кора; В — верхняя мантия; С — переходная зона; D' — D» — нижняя мантия; E, F, G — ядро.

1?3 — направления: (1) — потоков космической энергии и вещества, (2) — рассеяния внутренней энергии и миграции эндогенного вещества (тепломассообмен), (3) — увеличение относительной гомогенности и гетерогенности субстрата;4 — биосфера; 5 — гидросфера; 6 — глубинные разломы коровые (а), подкоровые (б); 7?10 — условные уровни вещественно-структурной гетерогенности Земли: (7) — химической неоднородности (на уровне ионов и элементарных частиц), (8) — горно-породной (а) и минеральной (б) неоднородности (от химических соединений до минералов), (9) — вещественно-структурной неоднородности геосферной расслоенности (от минеральных до формационных элементов), (10) — коровой неоднородности (от формационной до геосферной) со сложной блоковой расслоенностью.

В формировании режимов и динамики взаимодействия литосферы, атмосферы и ионосферы значительную роль играют разломно-блоковые структуры земной коры, в первую очередь разрывные нарушения. Особенности структуры и свойства тектонических зон определяют не только глубинную дегазацию и повышенную релаксацию горных пород, но и условия для формирования источников электромагнитных сигналов и обмен энергией между геофизическими полями разной природы, в том числе внешними и внутренними. Наличие глубинных разломов является одной из характерных черт литосферы, которые в период своего активного существования служат флюидопроводниками. Между нижними уровнями проникновения разломов в литосферу и дневной поверхностью существуют градиенты температуры (Т) (до 1000 0С) и давления (Р) (до 46?50 кбар), которые являются движущей силой переноса флюидов (по сути высокотемпературного электролита) (Экология человека., 2006).

Ранее нами была выделена единая циркумполярная зона влияния спрединга Северного Ледовитого океана (Рис. 2), что говорит о единстве происходящих здесь современных геодинамических процессов, особенно в районах тектонических узлов, что позволяет распространить выводы, получаемые на территории Архангельской области, на всю Арктическую зону России.

Рис. 2. Схема сопоставления материалов (Кутинов и др., 2014)

А — гравиметрическая карта России; Б — карта рельефа подошвы литосферы России; В — карта аномального магнитного поля (? Т) России. Пунктирной линией показана граница влияния зоны спрединга; Г — схема сопоставления характера аномальногомагнитного поля (АМП) (КА MAGSAT-400) с сейсмоактивными зонами: 1 — отрицательные области АМП, 2 — нулевые значения АМП, 3 — области корреляции АМП с крупными неоднородностями земной коры (I — Балтийский; II — Северо-Карский; III — Анабарский; IV — Алданский; V — Омолонский), 4 — сейсмоактивные зоны.

Основная сеть разломов севера Русской плиты была заложена главным образом в позднем архее (2600?2800 млн лет) в связи с кеноранским диастрофизмом (Салоп, 1982). В домезозойской истории разрывных нарушений отмечаются от четырех до десяти этапов их активизации (Савицкий и др., 1986), протекавших в разное время в различных геодинамических режимах. Эти разломы являются долгоживущими и, как правило, характеризуются сложным внутренним строением как вкрест, так и вдоль простирания. Более подробно тектоническое строение, эволюция тектонических структур и магматизм региона изложены в работе Ю.Г. Кутинова и З.Б. Чистовой (2004).

Ограниченная обнаженность территории значительно затрудняет систематическое площадное изучение тектонического строения прямыми геологическими методами. Построенные разными авторами мелкомасштабные карты и схемы блоковой тектоники региона, несмотря на существенное сходство, несут и определенные принципиальные различия не только в определении генезиса и истории развития структур, но и в их пространственном размещении. Особенно наглядно это проявляется при сравнении карт, построенных по результатам дешифрирования космофотоматериалов и геоморфологических исследований, и карт интерпретации геопотенциальных полей (Кутинов и др., 2011).

Для корректного выделения тектонических нарушений нами была разработана методика, представленная на Рис. 3.

Рис. 3. Алгоритм выделения систем разломов и тектонических узлов

1?2 — архивные материалы: 1 — имеющиеся для всех территорий древних платформ; 2 — не всегда имеющиеся; 3?4 — карты и материалы, получаемые в процессе исследований: 3 — промежуточные; 4 — окончательные.

В результате была создана карта пространственного размещения тектонических узлов (Рис. 4).

Рис. 4. Схема размещения тектонических узлов

Цифры на схеме: 1?5 — участки повышенного природного экологического риска: 1 — места гибели морских звезд, 2 — места повышенной дихотомии деревьев и повышенного содержания тяжелых металлов в коре деревьев, 3 — места массовой гибели рыб, 4 — участки с повышенным содержанием тяжелых металлов в почвах, 5 — участки изменения структуры растительного покрова.

К настоящему времени накоплены многочисленные данные, указывающие на наличие существенной зависимости между процессами в литосфере, гидросфере, атмосфере, биосфере и, частично, ионосфере Земли, гелиогеофизическими и метеорологическими факторами и тектоническими структурами земной коры.

Наименее изученными являются «энергетические» свойства тектонических нарушений, являющихся областями разрядки напряжений в земной коре. Обычно неотектонические и современные подвижки характеризуются пульсирующим режимом с изменениями направления и амплитуды перемещения, сопровождающимися вариациями, иногда значительными, геофизических полей, в первую очередь электромагнитного, вдоль дислокаций. Наиболее интересными объектами для изучения являются узлы пересечения тектонических дислокаций. Узлы представляют собой сложно построенные объемные тела, простирающиеся на большие глубины. С увеличением числа пересекающихся тектонических зон (как выраженных в верхних частях земной коры, так и скрытых систем нарушений) степень раздробленности, проницаемости и глубинности тектонического узла возрастает. То есть возникает и функционирует длительное время вертикальная высокопроницаемая область, которая обеспечивает коро-мантийное взаимодействие и постоянный приток флюидов и глубинных газов (Кутинов, Чистова, 2012). При этом узлы пересечения тектонических нарушений, имея сложную структуру поля проводимости, могут являться источниками наведенных вихревых токов, изменяющих общую картину геомагнитного поля (своего рода природные диполи). Так, в результате исследований нами было выявлено явление резкого увеличения амплитудно-частотных характеристик короткопериодических колебаний магнитного поля в момент магнитных бурь на площади тектонического узла. Т. е., возникают и длительное время функционируют диссипативные структуры земной коры, создающие аномальные условия развития компонентов окружающей среды.

Общей целью исследования являлась разработка комплексной модели межгеосферного взаимодействия (литосфера, атмосфера, биосфера) в районах тектонических узлов на территории Севера Русской плиты и разработка на основе полученных данных как покомпонентных (литосфера, гидросфера, биосфера, атмосфера и, частично, ионосфера), так и комплексных физико-геоэкологических количественных моделей взаимодействия геосфер в зонах влияния тектонических узлов и обоснование их типовых характеристик в геолого-геофизических материалах.

В результате проведенных ранее исследований была разработана предварительная геоэкологическая модель взаимодействия геосфер в районах тектонических узлов (Кутинов, Чистова, 2012, Kutinov, Chistova, 2010). В дальнейшем был необходим переход к разработке покомпонентных моделей и на их основе комплексной физико-геоэкологической количественной модели взаимодействия (литосфера, гидросфера, биосфера, атмосфера и, частично, ионосфера) в районах тектонических узлов и оценке их влияния на окружающую среду (рис. 5). Успешное решение поставленной задачи определялось в первую очередь системным анализом геолого-геофизических материалов и проведением мониторинговых наблюдений, разработкой теоретических основ количественного описания межгеосферных процессов.

Рис. 5. Стратегия проведения исследований

Важно подчеркнуть, что длительность функционирования таких систем, как крупные узлы разломов и/или зоны их динамического влияния, может достигать десятков и сотен миллионов лет. Естественно, что в объеме литосферы, занятом этой системой, за это время могут происходить различные геологические процессы: погружение с накоплением осадочных и вулканогенных толщ, тектоническое скучивание, метаморфизм, повторная магматическая деятельность, общее поднятие территории с энергичной поверхностной эрозией и т.п. Эти геологические явления влияют на положение верхней и нижней границ исследуемой системы, изменяют направление миграции расплавов и флюидов, приводят к нарушению термобарического поля системы (Казанский, 1989). Может меняться и пространственное положение разломов, их морфокинематика и взаимоотношения между собой. То есть узлы тектонических нарушений относятся к сложным открытым системам. Определение систем и правила их исследований изложены в общей теории систем. Система — это множество элементов, приведенных в сложную иерархическую связь друг с другом, образующих неразрывную общность, обособившуюся от окружения и находящуюся с ним в состоянии динамического равновесия (Ковалев, 1990). Если система подвергается какому-нибудь внешнему воздействию, то внутри нее возникают процессы, направленные на подавление, нейтрализацию этого внешнего влияния. Чем сложнее система, тем разнообразнее ее внутренние и внешние взаимодействия и тем выше устойчивость системы для блокирования возмущений.

Сложные открытые системы не только не пребывают в постоянном стационарном режиме, но не могут долго существовать и в режиме колебательном. Для них характерны так называемые режимы с перемешиванием (Ковалев, 1990). Подобные системы не подчиняются линейным закономерностям из-за большого числа внешних и внутренних связей и степеней свободы. Они обнаруживают устойчивость в целом при неустойчивости в каждой точке. В этих локальных неустойчивых системах идет обмен с окружающей средой информацией, энергией, веществом. Макросистемы относятся к системам с неустойчивой динамикой и появляются там, где возникают потенциалы и градиенты. В таких системах нередки катастрофические исходы, так как критические состояния у них весьма чувствительны даже к небольшим возмущениям. То есть такие системы могут иметь разные черты при схожем генезисе и геодинамическом режиме.

Большинство данных было получено геофизическими методами, которые интегрально отражают эволюцию региона и с помощью которых зачастую весьма сложно отнести особенности строения земной коры к определенному тектоно-магматическому этапу. К тому же геофизические материалы достаточно часто фиксируют не геологические границы и блоки, а определенное напряженно-деформированное состояние вещества, и переменчивы во времени. Но в процессе прогноза приходиться мириться с существующими неопределенностями, компенсируя их анализом независимых материалов.

Для уточнения глубинного строения надпорядковых узлов нами привлекались данные сейсмотомографии по территории Канадской алмазоносной провинции. Этот выбор обусловлен тем обстоятельствам, что Канадская и Архангельская провинции относятся к единой Канадско-Русской мегапровинции (Милашев, 1990, Кимберлиты, 1990), и их тектонические структуры пережили сходные этапы развития.

В целом были созданы следующие покомпонентные модели на уровнях: 1) мантия-литосфера; 2) фундамент-осадочный чехол-современный рельеф; 3) литосфера-атмосфера; 4) литосфера-атмосфера-биосфера.

Рассмотрим эти модели более подробно.

«Корни» надпорядковых тектонических узлов отражаются в глубинных неоднородностях мантии по данным сейсмотомографии с глубин как минимум порядка 400 км (Рис. 6) и прослеживаются в структуре поверхности Мохо (рис. 7) и во всех слоях земной коры (рис.7, 8), что отражает многоэтапную эволюцию структур.

Рис. 6. Возмущенные скорости поперечных сейсмических волн согласно томографической инверсии сейсмических волн (провинция Саскачеван, Канада) (Лехи, Тэйлор, 1997)

1 — выходы кимберлитов; 2 — проекция предполагаемых ослабленных зон на земной поверхности.

Рис. 7. Проявления тектонического узла

А — на карте глубины залегания поверхности Мохоровичича Восточно-Европейской платформы (ВЕП) [92]; Б — на карте «резкости» границы Мохоровичича ВЕП [92]. Выделены области (со значения К более 0,9) с активизированными свойствами границы Мохоровичича.

Следует отметить, что «след» узла от нижнего слоя земной коры к верхнему закономерно увеличивается по площади (Рис. 8).

Структура поверхности Мохо отличается своеобразным рисунком, отражающим многоэтапную эволюцию региона и влияние рифейских авлакогенов северо-западного и северо-восточного простирания, и уменьшенной глубиной залегания. На карте «резкости» границы Мохо регион отчетливо выделяется контуром зон границ Мохоровичича с активизированными свойствами.

Анализ имеющихся в распоряжении авторов данных подтверждает сделанные выводы об обособленности региона от окружающих территорий в структуре нижнего, среднего и верхнего слоя земной коры (Рис. 8).

Рис. 8. Отражение надпорядкового тектонического узла в строении земной коры

А — карта мощности нижнего слоя земной коры Восточно-Европейской платформы (ВЕП) (Юдахин и др., 2003); Б — карта мощности среднего слоя земной коры (ВЕП) (Юдахин и др., 2003); В — карта мощности верхнего слоя земной коры (ВЕП) (Юдахин и др., 2003); Г — скорость Р-волн на поверхности Мохоровичича (Щукин и др., 1995): блоки со средней скоростью Р-волн, км/с: 1 — 7.80?8.00; 2 — 8.20; 3 — 8.40; 4 — более 8.40; 1 — «след» узла

По результатам ГСЗ на севере платформы достаточно четко выделяется субширотная полоса повышенной раздробленности земной коры (Рис. 8, Г), которая отчетливо выделяется в структуре первого и третьего (трехслойная модель) слоев земной коры и в скорости Р-волн на поверхности Мохо.

Это подтверждается и в структуре термической модели литосферы от 200 до 10 км (Рис. 9). Таким образом, надпорядковый узел разломов представляет собой холодный мантийный клин глубиной более 200 км, в котором на разных глубинах наблюдается отрицательная аномалия температур, причем ее размеры увеличиваются от верхнего к нижнему слою земной коры, причем на глубинах 10?20 км она отражается слабо.

Рис. 9. Термическая модель литосферы Европейской части России на разных глубинах (Глазнев, 2003)

Испытывая давление со стороны зоны спрединга, вышеописанная структура за счет наличия «мантийного якоря» представляет собой как бы многослойную структуру (в вертикальном разрезе), в которой движение каждого слоя имеют свою скорость (максимальную в верхнем, более жестком слое) (Рис. 10).

Рис. 10. Строение земной коры Балтийского щита и прилегающих территорий

1 — скорость распространения упругих волн; 2 — очаги землетрясений; 3 — ослабленные зоны в земной коре (волноводы); 4 — разломы; 5 — направление регионального сжатия; 6 — поднятие Балтийского щита; 7 — направления вертикальных движений блоков; 8 — направление горизонтального проскальзывания.

А — модель современной динамики земной коры Балтийского щита (Леонов, 1997): 1 — гранито-гнейсовый слой с пониженными значениями Vp; 2 — гранито-гнейсовый слой с повышенными значениями Vp; 3 — базальтовый слой; 4 — тектонические нарушения: а) первого порядка, б) второго порядка; 5 — сейсмические границы; 6 — физические параметры (Vp, км/с; б, г/см3); 7 — коровые волноводы;Б — Фрагмент разреза по профилю ГСЗ №3 (Кутинов, Чистова, 2004).

В строении земной коры, по данным метода глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ), выделяются волноводы на глубинах 7?15 км и 20?25 км, являющиеся структурами проскальзывания (Рис. 10). Горизонтом проскальзывания на глубинах 7?15 км, скорее всего, является среднекоровый срыв на границе слоев коры с разными реологическими свойствами (волновод) (Рис. 10). Ниже глубин 15?20 км до границы Мохо в земной коре континентальных платформ выделяется подвижный слой, в отличие от хрупкой верхней коры, обладающий более высокой пластичностью. В нижней коре при определенных условиях происходит течение материала в горизонтальной плоскости, в свете чего она получила название расслоенной (ламинированной) нижней коры (Леонов, 1997). Под действием горизонтальных напряжений и вертикальных эндогенных сил происходит ремобилизация древнего структурного плана и оживление уже существующих разломов.

В результате происходит проскальзывание верхнего слоя, приводящее к короблению верхних частей земной коры, возникновению латеральных срывов (волноводы-линзы, зоны трещиноватости на глубинах 10?15 км) и распространению зон повышенной трещиноватости и флексур, чередующихся с прогибами в осадочном чехле. Сам «мантийный якорь» испытывает наряду с горизонтальным давлением и косовое выдавливание, сопровождающееся латеральным перетоком вещества. Последнее, в свою очередь, вызывает латеральное отжимание глубинных флюидов (разломы, по данным ГСЗ, достигают как минимум поверхности Мохо) и переходят вверх по разрезу из зон сжатия в зоны растяжения. Т. е. вдоль глубинных разломов и грабенов юго-восточного склона Балтийского щита возникает своего рода полициклическая деформационная волна, вдоль фронта распространения которой происходит смена латерального перетока флюидов на вертикальный. Судя по характеру миграции очагов землетрясений, эта волна распространяется, прежде всего, по глубинным разломам северо-западного простирания, ограничивающим рифейские грабены.

Разработанная нами модель развития глубинных разломов (Рис. 11) говорит, что глубинность структур может быть значительно больше (Рис. 6, 9), но прослеживание их из-за ступенчатого строения весьма затруднительно (Рис. 12). Поэтому источник глубинной дегазации и электромагнитной эмиссии может быть значительно глубже, чем в земной коре региона, как обычно стандартно считается.

Рис. 11. Модель тектонического узла на уровне мантия-литосфера

I — Возмущенные скорости поперечных сейсмических волн согласно томографической инверсии сейсмических волн (провинция Саскачеван, Канада) (Лехи, Тейлор, 1997); II — термическая модель литосферы региона на разных глубинах (Глазнев, 2003); III — геолого-геофизический разрез литосферы по 400в.д. (хр. Гаккеля — Архангельск) (Шварцман, 2001): 1 — осадочный слой земной коры; 2 — консолидированная земная кора; 3 — верхняя мантия литосферы; 4 — граница М и температура на ней, 0С; 5 — граница литосферы и астеносферы по геотермическим данным; 6 — график изменения теплового потока, мВт/м2; 7 — линия его фоновых значений на континенте и в океане; 8 — астенолиты; 9 — направления активного тепломассопереноса в астеносфере и преобладающих напряжений в нижней части литосферы; 10 — изотермы в верхней части земной коры, 0С; IV — проявление тектонического узла поверхности Мохоровичича (Юдахин и др., 2003); V — отражение надпорядкового тектонического узла строении земной коры; VI — строение земной коры Балтийского щита и прилегающих территорий; VII — процесс развития тектонических структур за гидро? и магморазрыва; VIII — отражение надпорядкового тектонического узла в характере потенциальных геофизических полей; IX — модель эволюции рифтогенных систем и тектонических узлов севера Русской плиты (Кутинов, Чистова, 2012)

Таким образом, строение надпорядкого тектонического узла имеет фрактально-подобную (древовидную) структуру, схожую со структурой адвективных поднятий и диапиров мантийных астенолитов, и, возможно, на уровне мантии им обусловленную.

Рис.12. Процесс развития тектонических структур за счет гидро? и магморазрыва

Рассмотрим более детально строение тектонических узлов на уровне фундамент-осадочный чехол-современный рельеф (Рис. 13). В целом наблюдается та же тенденция, что и на уровне мантия-литосфера, т. е. тектонические узлы первого порядка (Рис. 12) имеют такую же фрактально-подобную (древовидную) структуру.

Рис. 13. Покомпонентная модель на уровне фундамент-осадочный чехол-современный рельеф

I — геологический разрез (Коротков, 2011); II — отражение бортов Онежского грабена в сейсмологических материалах (по данным Данилова К. Б.); III — фрагменты карт потенциальных полей севера Русской плиты, их трансформант (карт разностного и осредненного поля ?g) и профиль ГСЗ (Кутинов, Чистова, 2004); IV — результаты обработки элементов-индикаторов разломов (Кутинов, Чистова, 2004); V — геоэлектрический разрез (Коротков, 2011); VI — геологический разрез через палеодолину (Кутинов, Чистова, 2004); VII — петрофизические модели и геолого-геофизические модели палеодолин (Кутинов, Чистова, 2004); VIII — районирование территории Архангельской области по формам отражения структур фундамента в дневном рельефе; IX — карта эпицентров землетрясений Севера Европейской части России за 1467?1995 гг. (Юдахин, Французова, 2000); X — отражение тектонического узла на карте макросейсмического поля ВЕП и схеме разломно-блоковой тектоники северо-запада Восточно-Европейской платформы; XI — карта теплового потока Европейской части России (Карта теплового., 1987).

Поверхность фундамента представляет собой пенеплен, осложненный впадинами глубиной до 4,5 км, обусловленными рифейскими грабенами (Рис. 13, I, II). В целом фундамент имеет разломно-блоковое строение. Региональные тектонические узлы образованы пересечением рифейских грабенов северо-западного и трансблоковых зон меридионального и северо-восточного простираний. Узлы их сопряжения характеризуются высокой блоковой делимостью, повышенной сейсмичностью и аномальными значениями теплового поля. Господствующее простирание разрывных нарушений — северо-восточное и субмеридиональное, существенно подновлялись и рифейские структуры северо-западного простирания. Т. е. система разломов представляла собой динамо-пару, функционировавшую в режиме растяжения-сжатия, и на пересечении разноориентированных дислокаций возникал вертикальный глубинный стволовой канал с аномальными свойствами среды (рис. 14), что подтверждается сейсмическими событиями.

Рис. 14. Модель эволюции рифтогенных систем и тектонических узлов севера Русской плиты (Кутинов, Чистова, 2012)

1 — осадочные отложения; 2 — рифейские осадочно-вулканические отложения; 3 — гранитно-метаморфический слой; 4 — базальтовый слой; 5 — поверхность Мохо; 6 — высоко проницаемая вертикальная мантийная колонна; 7 — теплопотоки (а), флюидные потоки (в); 8 — конические разломы; 9 — зоны проницаемости (трещиноватости, разломы); 10 — осевые грабены; 11 — направление и интенсивность растяжения; 12 — зоны сжатия.

I-III — стадии развития: I — зарождения и созревания, II — активного рифтогенеза, III — затухания; IV-палеозойская тектоно-магматическая активизация рифейскогопалеорифта: IV/1 — вендская активизация, IV/2 — образование вертикальной высокопроницаемой структуры (герцинский этап); V — современный этап: схема прецессии структурного блока земной коры

В целом в фундаменте развиты контрастные структуры: горсты и авлакогены северо-западного простирания, осложненные дизьюнктивами других направлений. Авлакогены вносят основной вклад в строение потенциальных полей (Рис. 13, III).

Тем не менее характер глубины изотермы Кюри (Рис. 15 А), глубинных аномалий (Рис. 15 Г) и осредненного поля силы тяжести (Рис. 16 Д) свидетельствуют, что этого вклада недостаточно для полной компенсации потенциальных полей, хотя разломы, ограничивающие авлакогены, прослеживаются до границы Мохо, «исчезновение» отражения авлакогенов в поле силы тяжести (радиус осреднения — 100 км), свидетельствует, что основным источником аномалообразующих объектов северо-западного простирания являются тектонические структуры верхней части земной коры.

Рис. 15. Отражение надпорядкового тектонического узла в характере потенциальных геофизических полей Восточно-Европейской платформы (ВЕП) и Европейского севера России

А — карта глубины изотермы Кюри (Глазнев, 2003); Б — карта аномального магнитного поля, нТ (Юдахин и др., 2003); В — карта аномалий силы тяжести в редукции Буге, мгал (Юдахин и др., 2003); Г — глубинные аномалии силы тяжести ВЕП (Юдахин и др., 2003); 1 — «след» узла.

Таким образом, глубинные неоднородности земной коры также отражаются в структуре потенциальных полей (Рис. 16 Г).

Рис. 16. Фрагменты карт потенциальных полей севера Русской плиты, их трансформант (карт разностного и осредненного поля ?g) и профиль ГСЗ (Кутинов, Чистова, 2004)

А — Фрагмент карты магнитного поля ?Та: 1 — изолинии поля ?Та: а) положительные; б) отрицательные; 2 — границы Балтийско-Мезенской разломно-блоковой зоны; 3 — разломы, ограничивающие авлакогены; 4 — глубинные разломы 2-го порядка: а) северо-западного простирания; б) северо-восточного; в) субмеридионального; г) субширотного; 5 — магматические тела; Б — Фрагмент карты поля ?g: 1 — изолинии поля ?g; 2 — границы Балтийско-Мезенской разломно-блоковой зоны; 3 — разломы, ограничивающие авлакогены; 4 — глубинные разломы 2-го порядка: а) северо-западного простирания; б) северо-восточного; в) субмеридионального; г) субширотного; 5 — магматические тела; В — Фрагмент схемы намагниченных образований поверхности фундамента: 1 — разломы фундамента, ограничивающие рифейскиеавлакогены; 2 — разломы фундамента, ограничивающие структуры 2-го порядка; Г — Фрагмент карты разностного поля ?gлок=(?gR1 — ?gR2) (R1= 10 км; R2= 50 км): 1 — изолинии ?gлок: а) положительные; б) нулевые в) отрицательные; 2 — разломы фундамента: а) ограничивающие авлакогены; б) второго порядка; Д — Фрагмент карты осредненного поля ?g (?gоср= 100 км); Е — Фрагмент разреза по профилю ГСЗ № 5: 1 — гранито-гнейсовый слой с пониженными значениями Vp; 2 — гранито-гнейсовый слой с повышенными значениями Vp; 3 — базальтовый слой; 4 — тектонические нарушения: а) первого порядка; б) второго порядка; 5 — сейсмические границы; 6 — физические параметры (Vp, км/с; ?, г/см3); 7 — промежуточный очаг

Суммируя вышеизложенное, следует отметить, что «следы» данного тектонического узла должны наблюдаться в структуре осадочного чехла (Рис. 13 IV) и в современных геодинамических процессах.

Венд-палеозойский осадочный чехол. Подавляющее большинство разломов региона — нарушения со смещением слоев в теле фундамента, а в осадочном чехле им соответствуют узкие зоны трещиноватости, флексурообразные перегибы. Иначе обстоит дело с тектоническими узлами, представляющими собой сложно построенные как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях объемные тела, простирающиеся на значительные глубины (вплоть до поверхности Мохо и глубже). То есть на пересечении сдвиговых структур с нарушениями других простираний может возникать и возникает вертикальный канал, образованный по типу трансформных разломов (Рис. 14).

По узлам тектонических нарушений наблюдается подъём глубинных минерализованных вод венда (Рис. 13, V), являющихся транспортером глубинных газов и каналом проникновения поверхностных вод в осадочный чехол. Узлы тектонических нарушений, имея сложную структуру проводимости (Рис. 13, V), могут являться источниками наведенных вихревых токов, изменяющих общую картину геомагнитного поля (своего рода природные диполи) (Рис. 17).

Рис. 17. Отражение тектонических нарушений разного ранга в геомагнитных вариациях

А — сопоставление характера Dst-вариаций с деформационными полями (Чистова, Кутинов, 2000): 1 — границы литосферных плит; 2 — изолинии деформационного поля; 3 — оси напряжений; 4 — изолинии максимальной депрессии поля геомагнитных вариаций Dst-сечение изолиний 5?104А (Файнберг и др., 1975); Б — сопоставление характера Dst-1вариаций с деформационными полями для территории Европы (Чистова, Кутинов, 2000): 1 — ориентации главных осей в поле упругих напряжений; 2 — изолинии модуля радиальной компоненты Hra для первой гармоники вариаций Dst-1 (Файнберг и др., 1975); В — изменение характера высокочастотной составляющей короткопериодных возмущенных вариаций магнитного поля в зоне пересечения разломов (Кутинов, Чистова, 2004, Чистова, 1996): 1 — в узле пересечения разломов; 2 — за пределами узла

В верхней части разреза наблюдаются палеодолины сложного строения с глубиной вреза до 200 м (Рис. 13, VI), являющиеся «гидрогеологическими окнами». Наблюдается усиленный водообмен между поверхностными и глубинными горизонтами, который характерен не только для палеодолин, но и для зон повышенной трещиноватости (Рис. 13, V). К верхней части разреза приурочены и комплексные геохимические аномалии. О протекающих здесь гидрохимических процессах указывает и повышенная намагниченность четвертичных отложений (Рис. 13, VII).

В целом на уровне осадочного чехла узлы представлены аномалиями повышенной плотности малоамплитудных нарушений, в основном зон трещиноватости. Таким образом, на уровне осадочного чехла узлы являются каналами/транспортерами глубинных газов и потоков электромагнитной эмиссии. По вышеупомянутым структурам наблюдается подъем минерализованных вод (Рис. 13, V), сопровождающийся гидрохимическими процессами (Рис.13, VI).

Еще в 1961 году Р. А. Ходжсон, основываясь на полевых наблюдениях, сделал вывод, что над разломами продолжают формироваться трещины в процессе осадконакопления и диагенеза осадков, последовательно распространяясь в каждый новый слой. Разрывная сетка нижележащих пород влияет на новые, еще не растрескавшиеся породы, и таким образом контролирует направление трещин, ибо как можно объяснить тот факт, что в породах, перекрывающих такие зоны, над нарушениями пропадает корреляция слоистости осадочных пород. Это можно наблюдать и сейчас при изучении самой верхней части разреза над разломными зонами с использованием современных технических средств, к примеру, георадиолокационных методов. На Рис. 18 представлен вертикальный разрез по результатам георадиолокационных наблюдений с использованием георадара ГРОТ-12 по одному из профилей на геофизическом опытно-методическом полигоне «Белая-2» (Волкомирская, 2008).

Рис. 18. Вертикальный разрез на полигоне «Белая» Беломорско-Кулойского плато по данным радиолокационных измерений с аппаратурой ГРОТ-12 (Волкомирская, 2008)

На разрезе хорошо видно, как в перекрывающих (четвертичного возраста) породах над разломом (в вендских отложениях) нарушается корреляция по проводимости линейного залегания слоев. Изменение фазы сигнала свидетельствует о том, что сигнал распространяется из зоны с меньшей проводимостью в зону с большей проводимостью и диэлектрической проницаемостью. На основании этого можно говорить о том, что в интервале 90?160 метров (по профилю) проводимость больше, и это наблюдается от поверхности до глубины 35?40 м, что соответствует мощности четвертичных отложений. Эта зона в точности совпадает с надтрубочным пространством, трассируя неоднородность с глубины 38?40 м по перекрывающим четвертичным отложениям, и, соответственно, в какой-то степени определяет местоположение трубки с дневной поверхности или в дальнейшем — направление распространения разлома. Сам же разлом в отложениях венда (глубже 38 м — кровля венда) по данным наблюдений георадаром практически не проявляется, так как глубинность исследования прибора в этом случае недостаточная.

Узлы, являющиеся вертикальными сквозными стволовыми каналами сложной формы, находящимися в колебательном режиме, отражаются в современном геодинамическом режиме, в частности в современной сейсмичности (Рис. 13, IX, X).

Такие свойства узлов находят свое отражение и в атмосферных процессах (Рис. 19).

Рис. 19. Покомпонентная модель на уровне литосфера-атмосфера

1 — центры озоновых аномалий над территорией России в 1992, 1995, 1996 гг. (Сывороткин, 2002); 2 — строение водородной флюидной колонны при различных соотношениях скорости химических реакций (V) и скорости потока (K) (Летников, 1992); 3 — особенности проявления атмосферных процессов: I — схема размещения тектонических узлов 1-го порядка; II — пример результатов детальных исследований атмосферного давления и содержания кислорода на площади Холмогорского тектонического узла, III — характер облачности над тектоническими узлами; IV — схема сопоставления спутниковых и наземных наблюдений на территории Холмогорского тектонического узла; V — динамика мощности снежного покрова на площади Вельско-Устьянского тектонического узла; 4 — эксперимент в Хибинах (устное сообщение Сывороткина В. Л.); 5 — деформационная структура земной коры, обусловленная переменным восходящим потоком легких газов (Гуфельд, 2011): 1 — границы блоков, 2 — блоки, 3 — области, различающиеся структурными параметрами и скоростями упругих волн, 4 — направление восходящих потоков легких газов, 5 — области деструкции (повышенной трещиноватости); 6 — пористость и микротвердость кристалла оливина, выделенного из гарцбургита. Увел. 300x (б, в) и 600x (а). Темные полосы и пятна — цепочки пор и отдельные поры, 3 — трещины у пор (Гуфельд, 2011); 7 — тонкая структура струйного течения гелия при его имплантации в кристалл оливина. Увел. 600x. Врезки: а — общий вид полос струйного течения, 60x, такие полосы пронизывают кристалл в различных направлениях, вдоль некоторых полос происходит его дробление; б — цепочки пор, выделенные в направлении, перпендикулярном к струйному течению гелия, трещины у пор, между порами и слившиеся поры, 300x (Гуфельд, 2011); 8 — карта пространственного размещения грозовых и электрических разрядов на территории Архангельской области; 9 — вариации интенсивности низкочастотного излучения, зарегистрированные КА «Интеркосмос-19» над глубинными разломами (Ларкина и др., 1998); 10 — изменение характера высокочастотной составляющей короткопериодных возмущенных вариаций магнитного поля в зоне пересечения разломов; 11 — пример результатов детальных исследований Холмогорского тектонического узла за разное время; 12 — аномальные свойства атмосферы над литосферными разломами (устное сообщение Натяганова и др.); 13 — вибрационное и электромагнитное воздействие на зависание частиц (устное сообщение Натяганова и др.)

К ним относятся:

постоянный «дефицит» атмосферного давления (до 25 mb) (Рис. 19, 3);

частота выпадения осадков и их количество в центре и на периферии узлов пересечений тектонических дислокаций существенно различаются (Рис.19, 3). Осадки в центре тектонических узлов выпадали значительно реже, а их объем на 26% меньше, и, как следствие, наблюдается повторение гидросетью контуров тектонического узла и приуроченность к ним палеодолин;

выпадение снежного покрова на периферии узлов происходит раньше (при большей глубине снежного покрова), а стаивание — позже, чем на фоновых территориях (Рис.19, 3);

наблюдается глубинная дегазация (Рис. 19, 3) и повышенная частота гроз по периферии узлов и, как следствие, с этими же участками связано повышенное количество лесных пожаров;

наблюдается изменение площадной структуры растительного покрова в узлах тектонических нарушений (по данным дешифрирования снимков Landsat-7) (Гофаров и др., 2006). То есть возможен подток минерализованных вод и дегазация из глубоких горизонтов земной коры. К тому же во время магнитных бурь не исключено и изменение ионного состава вод;

изменения динамики короткопериодных вариаций в момент магнитных бурь в тектоническом узле (Рис. 17 и 19, 10) и наличие зон повышенной проводимости позволяет предположить возникновение в тектонических структурах наведенных магнитотеллурических токов и, как следствие, ионизацию воздуха над узлами разломов. Своеобразная структура облачности над узлами (19, 3) говорит об изменении электрической проводимости атмосферного воздуха. Постоянно наблюдаемый розоватый оттенок облачности можно интерпретировать как проявление эффекта черенковского свечения, возникающего за счет сжатия горных пород, что подтверждается космическими снимками циклонов в северном полушарии.

Природа изменения барического поля над тектоническими нарушениями нуждается в дальнейшем исследовании, так как это явление обусловлено целым набором далеко не равновесных факторов, проявленных с разной интенсивностью в зависимости от конкретных геологических условий, изменяющихся во времени и пространстве. В первом приближении — это глубинная дегазация по разломам в земной коре или возникновение наведенных теллурических токов. Учитывая выявленные различия в структуре барического поля над современными геодинамически активными и более древними тектоническими структурами (Кутинов, Чистова, 2012), можно предположить, что в первом случае, возможно, доминирует глубинная дегазация, а во втором добавляется и воздействие теллурических токов, связанных с подвижками вдоль разломов и миграцией очагов землетрясений, то есть постоянной сменой напряженно-деформируемого состояния. Возможные механизмы этого явления авторами подробно были рассмотрены в работе (Кутинов, Чистова, 2012 и др.).

* * *

Таким образом, наши данные свидетельствуют о наличии воздействия тектонических нарушений на окружающую среду за счет возникновения наведенных магнитотеллурических токов, глубинной дегазации и изменения структуры барического поля. Наблюдается встречная система «воздействие-отклик», то есть не только изменение геомагнитного поля и атмосферного давления воздействуют на напряженно-деформированное состояние геологической среды, но и сама среда воздействует на гелио-метеорологические параметры. То есть в районе тектонических узлов формируются вертикальные сквозные каналы сложного межгеосферного взаимодействия, захватывающие литосферу, гидросферу, биосферу и атмосферу.

Такие особенности протекания процессов на уровне литосфера-атмосфера не могут не сказаться на состоянии биоты в районах тектонических узлов. На территории тектонических узлов (Рис. 4) нами (сотрудниками лаборатории Глубинного геологического строения и динамики литосферы ФГБУН ФИЦКИА РАН) были проведены следующие исследования:

Лекшмозерский — продуктивность ягодников черники и брусники, морфометрические показатели растений брусники, минеральный состав ягодников, химический состав почв;

Кенозерский — продуктивность ягодников, содержание витамина С в ягодах черники и брусники;

Вельско-Устьянский — атмосферное давление, содержание кислорода в приземном слое воздуха, количество осадков (дожди, снег), грозы, химический состав почвы, продуктивность ягодников черники и брусники; температура почв на глубине 30 см;

Емецкий — атмосферное давление, процентное содержание кислорода в приземном слое воздуха, высокотравье, пожары, фотоионизационный анализ: суммарная концентрация летучих органических соединений и других токсичных газов включая хлорированные углеводороды, инфракрасный анализ: выборочное обнаружение метана, углеводородов нефти и углекислого газа, дихотомия деревьев;

Холмогорский — мониторинговые измерения барического поля и процентного содержания кислорода в приземном слое воздуха, осадки, химический состав почвы, ягоды, грибы, качество древесины, интенсивность сигнала сотовой связи;

Зимнебережный — структура растительного покрова, пожары, качество древесины, атмосферное давление.

Вкратце, в результате проведенных исследований было установлено:

1) В Архангельской области распространение лиственницы совпадает и с выходом на поверхность карста, и с территориями тектонических узлов. Геологические факторы оказывают влияние не только на формирование высокопродуктивных лиственничных древостоев в притундровой зоне тайги, но и способствуют существованию лиственничников в течение многих сотен лет (Неверов, Беляев, 2014).

2) Узлы пересечения тектонических дислокаций влияют на строение и свойства древесины хвойных пород, произрастающих на их территориях (Беляев, Неверов, 2016).

3) В насаждениях одноименных типов леса, расположенных на территории тектонических узлов, видовое разнообразие растительности значительно выше, в том числе и лекарственных видов растений. Морфометрические показатели некоторых видов растений, которые относятся к лекарственным, изменяются в зависимости от положения зарослей по отношению к тектоническим узлам (Беляев и др., 2014).Это, вероятно, связано с различиями в количестве осадков за вегетационный период, содержанием микроэлементов в почве и другими показателями среды на таких территориях.

4) В центре узла урожайность брусники и черники значительно меньше, чем на периферии (Старицын, Беляев, 2015).

5) В центре тектонического узла содержание витамина С в бруснике и чернике значительно больше, чем на периферии, и отличается на 59% у брусники и на 62% у черники (Старицын, Беляев, 2015).

6) Биохимические показатели в изучаемых видах лишайников, произрастающих на территории тектонического узла и за его пределами, существенно различаются практически по всем показателям. Причем эти различия отмечаются в течение всего вегетационного периода.

В целом же следует отметить, что влияние тектонических узлов на биоту на территории Севера Русской плиты достаточно значительно, и его необходимо изучать и учитывать.

* * *

Выводы

В результате проведенных исследований были получены следующие выводы и результаты:

1. Комплексный анализ геолого-геофизических материалов Восточно-Европейской платформы и, более детально, Европейского Севера России показал, что «след» надпорядкового тектонического узла наблюдается: в пониженных значениях температуры в литосфере с глубины как минимум 200 км и практически до дневной поверхности; в значениях теплового потока; в структуре потенциальных полей; в строении поверхности Мохо и кристаллического фундамента; в мощности нижнего, среднего и верхнего слоя земной коры; в современном геодинамическом режиме, что отражается в макросейсмическом поле, дегазации и ионизации атмосферы. В целом еще с докембрия здесь была сформирована вертикальная стволовая структура с аномальными свойствами среды, находящаяся в колебательном режиме. Проекция этой структуры на дневную поверхность в первом приближении может рассматриваться как граница области динамического влияния на окружающую среду.

2. Проведенные исследования влияния узлов пересечения тектонических дислокаций на окружающую среду показали, что в районах тектонических узлов наблюдаются: изменение характера растительности, величины снежного покрова, облачности, количества осадков в летний период, ионизационных эффектов в атмосфере и т.п.

3. В целом были созданы следующие покомпонентные модели на уровне: мантия-литосфера; фундамент-осадочный чехол-современный рельеф; литосфера-атмосфера; литосфера-атмосфера-биосфера. Узлы, являющиеся вертикальными сквозными стволовыми каналами сложной формы, находящимися в колебательном режиме, отражаются в современном геодинамическом режиме и имеют более глубокие «корни», чем предполагалось ранее.

4. Свойства тектонических узлов отражаются и в атмосферных процессах. К ним относятся:

а) постоянный «дефицит» атмосферного давления (до 25 mb);

б) частота выпадения осадков и их количество в центре и на периферии узлов пересечений тектонических дислокаций существенно различаются. Осадки в центре тектонических узлов выпадали значительно реже, а их объем на 26% меньше, и, как следствие, наблюдается повторение гидросетью контуров тектонического узла и приуроченность к ним палеодолин;

в) выпадение снежного покрова на периферии узлов происходит раньше (при большей глубине снежного покрова), а стаивание — позже, чем на фоновых территориях;

г) наблюдается глубинная дегазация и повышенная частота гроз по периферии узлов и, как следствие, с этими же участками связано повышенное количество лесных пожаров;

д) наблюдается изменение площадной структуры растительного покрова в узлах тектонических нарушений, то есть возможен подток минерализованных вод и дегазация из глубоких горизонтов земной коры, к тому же во время магнитных бурь не исключено и изменение ионного состава вод;

е) изменения динамики короткопериодных вариаций в момент магнитных бурь в тектоническом узле и наличие зон повышенной проводимости позволяет предположить возникновение в тектонических структурах наведенных магнитотеллурических токов и, как следствие, ионизацию воздуха над узлами разломов. Своеобразная структура облачности над узлами говорит об изменении электрической проводимости атмосферного воздуха.

5. Такие особенности протекания процессов на уровне литосфера-атмосфера не могут не сказаться на состоянии биоты в районах тектонических узлов. В результате проведенных исследований было установлено, что:

а) в Архангельской области распространение лиственницы совпадает и с выходом на поверхность карста, и с территориями тектонических узлов;

б) узлы пересечения тектонических дислокаций, влияет и на строение и свойства древесины хвойных пород, произрастающих на их территориях;

в) в насаждениях одноименных типов леса, расположенных на территории тектонических узлов, видовое разнообразие растительности значительно выше, в том числе и лекарственных видов растений;

г) морфометрические показатели некоторых видов растений, которые относятся к лекарственным, изменяются в зависимости от положения зарослей по отношению к тектоническим узлам;

д) в центре узла урожайность брусники и черники значительно меньше, чем на периферии, а содержание витамина С в бруснике и чернике значительно больше, чем на периферии, и отличается на 59% у брусники и на 62% у черники;

е) биохимические показатели лишайников, произрастающих на территории тектонического узла и за его пределами, существенно различаются практически по всем показателям, причем эти различия отмечаются в течение всего вегетационного периода.

6. В целом же следует отметить, что влияние тектонических узлов на биоту на территории Севера Русской плиты достаточно значительно, и его необходимо учитывать.

7. Таким образом, наши данные свидетельствуют о наличии воздействия тектонических нарушений на окружающую среду за счет возникновения наведенных магнитотеллурических токов, глубинной дегазации и изменения структуры барического поля.

8. Наблюдается встречная система «воздействие-отклик», то есть не только изменение геомагнитного поля и атмосферного давления воздействуют на напряженно-деформированное состояние геологической среды, но и сама среда воздействует на гелио-метеорологические параметры. То есть в районе тектонических узлов формируются вертикальные сквозные каналы сложного межгеосферного взаимодействия, захватывающие литосферу, гидросферу, биосферу и атмосферу.

9. Полученные в процессе исследований данные принципиально не изменили ни концепции, заложенной в модели, ни ее самой. Но в то же время они позволили уточнить саму модель и выявить новые факты межгеосферного взаимодействия тектонических узлов.

10. Результаты проведенных исследований могут быть использованы при прогнозировании опасных природных явлений и разработке мероприятий по их предотвращению и ликвидации их последствий, а также при народно-хозяйственном освоении приарктических регионов.

* * *

Литература

Белоусова А.П. О проблеме индикаторов и индексов устойчивого развития водных экосистем //Геоэкология, 1998. № 2. С. 124?125.

Зецер Ю.И. Энергетика внутренних и внешних геосфер //Проблемы взаимодействия геосфер. Сборник научных трудов ИДГ РАН. М.: ГЕОС, 2009. С. 9?18.

Адушкин В.В., Зецер Ю.И. Перераспределение энергии во внутренних и внешних геосферах при высокоэнергетических воздействиях // Динамические процессы в геосферах. Под ред. Ю. И. Зецера — М.: ИДГ РАН, 1994. С. 10?18.

Новик О.Б. Электромагнитные и тепловые сигналы из недр Земли. М.: Круглый стол, 2001. 255 с.

Резанов И.А. Эволюция представлений о земной коре. М.: Недра, 2002. 299 с.

Slater L. New-Surface Geophysics. A New Focus Group // EOS, 2006. Vol. 87. No. 25. P. 248?249.

Экология человека в изменяющемся мире // Колл.авторов. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 570 с.

Алексеева Л.К. Методологические аспекты ретроспективного анализа развития Земли // Идея развития в геологии: Вещественный и структурный аспекты. Новосибирск: Наука, 1990, C. 301?308.

Кутинов Ю.Г., Чистова З.Б., Беленович Т.Я. Современный геодинамический режим арктической окраинно-континентальной зоны // Пространство и Время. 2014. № 1 (15). С. 208?215.

Салоп Л.И. Геологическое строение Земли в докембрии. Л.: Недра, 1982. 343 с.

Савицкий А.В., Афанасьева Е.Н., Гукасян Г.О. и др. Разрывные нарушения северо-запада Русской платформы и их металлогеническое значение //Блоковая тектоника и перспективы рудоносности северо-запада Русской платформы. Л.: ВСЕГЕИ, 1986. С. 39?52.

Кутинов Ю. Г., Чистова З. Б. Иерархический ряд проявлений щелочно-ультраосновного магматизма Архангельской алмазоносной провинции. Их отражение в геолого-геофизических материалах. Архангельск: ОАО «ИПП «Правда Севера», 2004. 283 с.

Кутинов Ю.Г., Чистова З.Б., Гофаров М.Ю. Выявление индикационных признаков перспективных на поиски коренных источников алмазов в условиях Архангельской алмазоносной провинции //Современные п0роблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8, № 2. С. 150?156.

Кутинов Ю.Г., Чистова З.Б. Комплексная модель процессов межгеосферного взаимодействия в тектонических узлах Севера Русской плиты // Электронное научное издание Альманах Пространство и Время. Т. 1. Вып. 1 • 2012.

Kutinov Y., Chistova Z. Reflection of tectonic structures of platform cover of the North of Russian plate in atmospheric field, character of geomagnetic variations and deep’s decontamination //Геофизическийжурнал, 2010. Т. 32, № 4. С. 77?80.

Казанский В. И. Глубинное строение литосферы и рудообразование //Глубинные исследования недр в СССР. Докл. сов. геологов на XXVIII сессии МГК. Л., 1989. С. 55?61.

Ковалев В. П. Принципы организации и развития материальных систем — методологическая основа истолкования геологической истории литосферы //Идея развития в геологии: Вещественный и структурный аспекты. Новосибирск: Наука, 1990. С. 190?199.

Милашев В.А. Кимберлиты и глубинная геология. Л.: Недра, 1990. 167 с.

Кимберлиты и кимберлитоподобные породы: Кимберлиты — ультраосновная формация древних платформ /Владимиров Б.М., Соловьева Л.В., Кисилев А.И. и др. Новосибирск, Наука. Сиб. отд-е: 1990. 264 с.

Лехи К., Тэйлор Р. Влияние глубинной структуры региона Глени на алмазы в кимберлитах Саскачевана //Геол. и геофиз., 1997. Т. 38. № 2. С. 451?460.

Юдахин Ф.Н., Щукин Ю.К., Макаров В.И. Глубинное строение и современные геодинамические процессы в литосфере Восточно-Европейской платформы. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 299 с.

Щукин Ю.К., Ермаков Б.В., Краснопевцева Г.В., Ивановская Л.В. Обобщение данных региональных геолого-геофизических работ для обоснования перспектив экспериментальных глубинных исследований в пределах Русской плиты. Отчет о работах по договору № 1?423?796/101. М., ВНИИГеофизика, 1995. 184 с.

Глазнев В.Н. Комплексные геофизические модели литосферы Фенноскандии. Апатиты: КАЭМ. 2003. 244 с.

Леонов Ю.Г. Тектоническаярасслоенность коры платформ: факты и соображения //Вестник ОГГГИ РАН, 1997. № 1. С. 131?152.

Шварцман Ю. Г. Тепловое состояние литосферы и новейшие измерения климата на Европейском Севере //Литосфера и гидросфера европейского Севера России. Екатерин-бург: УрО РАН, 2001. С. 130?154.

Коротков Ю.В. Поиск скрытых кимберлитовых тел с использованием импульсной индуктивной электроразведки в Архангельской Алмазоносной провинции. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. геол.-минерал. наук. М., РГГРУ, 2011. 185 с.

Юдахин Ф.Н., Французова В.И. Сейсмичность Севера Европейской части России //Поморье в Баренц-регионе на рубеже веков: экология, экономика, культура. Матер.междунар. конферен. Архангельск: изд-во ИЭПС УрО РАН, 2000. С. 276?277.

Карта теплового потока европейской части России. Масштаб 1:5?000?000 /Под ред. В.В. Гордиенко, А.А. Смыслова, У.И. Моисеенко. Л.: Ин-т геофизики АН УССР, ВСЕГЕИ Мингео СССР, 1987.

Чистова З.Б., Кутинов Ю.Г. Пространственно-временная структура геомагнитных вариаций — неотъемлимая часть экологических исследований //Север: экология. Екатеринбург: УрО РАН, 2000. с. 388?405.

Файнберг Э. Б., Дубровский В. Г., Лагутинская Л. П. Океанический эффект в поле Dst-вариаций. //Анализ пространственно-временной структуры геомагнитного поля. М.: Наука, 1975. С. 130?152.

Чистова З. Б. Система геофизических исследований с целью прогноза и поиска кимберлитовых образований в пределах Архангельской (Русской) алмазоносной провинции. Автореф. дис… канд. геол.-минерал. наук. М., МГГА, 1996. 25 с.

Hodgson R.A. Genetic and geometricrelation between structures in basement and overlying sedimentary rocks, with examples from Colorado plateau and Wyoming // B.A.A.P.G. 1961. V. 49. № 7. С. 3?5.

ВолкомирскаяЛ.Б. Отчет о выполнении опытно-методических работ по Договору № 507/08 по георадиолокации на геофизическом полигоне «Белая-2», Троицк, Московская обл. 2008.

Сывороткин В. Л. Глубинная дегазация Земли и глобальные катастрофы. М.: ООО «Геоинформцентр», 2002. 250 с.

Летников Ф.А. Синергетика геологических систем. Новосибирск: Наука, 1992. 230 с.

Гуфельд И.Л., Матвеева М.И. Барьерный эффект дегазации и деструкция земной коры //ДАН, 2011. Т. 438. № 2. С. 253?257.

Ларкина В. И., Мигулин В. В., Сергеева Н. Г., Сенин Б.В. Электромагнитное излучение над глубинными разломами литосферы по измерениям на спутнике //ДАН, 1998. Т. 300. № 6. С. 814?818.

Гофаров., Болотов И. Н., Кутинов Ю. Г. Ландшафты Беломорско-Кулойского плато: тектоника, подстилающие породы, рельеф и растительный покров. Екатеринбург: УрО РАН. 2006. 167 с.

Неверов Н.А., Беляев В.В. Влияние геоэкологических факторов среды на распространение лиственницы сибирской (Larixsibirica) в Архангельской области. // Вестник САФУ. Сер. Естеств. науки. 2014. № 4. С. 90?97.

Беляев В.В., Неверов Н.А. О влиянии тектонических узлов на строение и свойства древесины и ели в Архангельской области // В е с т н и к Кр, а с Г А У. 2016. №4. С. 101?106.

Беляев В.В., Кутинов Ю.Г., Дурынин С.Н. Морфометрические показатели растений брусники (Vacciniumvitis-idaea L.) на территории Лекшмозерского тектонического узла // Вестн. Сев. (Арктич.) федер. ун-та. Сер. Естественные и точные науки. 2014. № 4. С. 61?67.

Старицын В.В., Беляев В.В. Урожайность и содержание витамина Св бруснике (VaccunumVitisIdeale L.) и чернике (VaccunumMirtilis L.) в пределах Плесецкого тектонического узла // Лесной журнал 1/343, 2015.с. 78?84.


Источник: regnum.ru