Ученые из Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН и Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН применили новый способ датировки палеоземлетрясений в Горном Алтае — через 230Th–U-датирование карбонатных минералов травертинов. В результате работы получилось установить связь травертинов с палеосейсмичностью территории, а также достоверно определить возрасты землетрясений в пределах последних 500 тысяч лет.
Схема образования травертинов, пространственно связанных с активными разломами на территории Юго-Восточного Горного Алтая
Травертины — континентальные карбонаты, которые кристаллизуются из холодных или горячих вод, изливающихся на поверхность. Помимо Горного Алтая крупные травертиновые комплексы есть в Турции, большие залежи присутствуют также в Италии, Китае и на территории Северной Америки. Они появляются в определенных местах: образование травертинов приурочено к разломным зонам. В процессе хрупких деформаций пород образуется множество трещин, по которым минерализованные воды, ранее погребенные в коллекторах, изливаются на поверхность. Используя данные, полученные при анализе карбонатов, кристаллизовавшихся из таких вод, ученые могут выяснить возрасты сейсмогенных подвижек на каком-либо участке земной коры.
«Травертины можно назвать хранилищем информации о растворах, из которых они отлагались. При излиянии минерализованных вод на поверхность, из них осаждаются карбонаты, чаще всего кальцит, в некоторых случаях — арагонит. Изучая изотопный состав углерода в этих минералах, мы можем узнать его источник, что позволит реконструировать историю формирования раствора. Мы используем образцы травертинов, собранные в месте предполагаемого землетрясения или на участках с известной палеосейсмической активностью, и детально их изучаем: морфологию, фазовый и изотопный состав. Не все травертины появились в результате землетрясений, поэтому необходимо детально подходить к анализу их изотопно-геохимических характеристик. Если удается установить, что источник углерода глубинный, то такие травертины потенциально можно использовать для датировки палеоземлетрясений», — рассказывает старший научный сотрудник лаборатории метаморфизма и метасоматизма ИГМ СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Светлана Николаевна Кох.
Сбором материала ученые занимаются в полевых экспедициях в сейсмоактивных регионах. С помощью космоснимков расшифровывают элементы рельефа, которые могут быть сопоставлены с первичными следами палеоземлетрясений. Затем обследуют, опробуют и документируют травертиновые тела, расположенные в разломных зонах. После этого собранные коллекции образцов травертинов исследуются с привлечением широкого арсенала изотопно-геохимических методов анализа, и потом наиболее подходящие образцы выбираются для датирования 230Th–U-методом.
Траншейные исследования поверхностных разрывов древних землетрясений на южном склоне Курайского хребта
«Мы продолжительное время занимаемся палеоземлетрясениями, изучаем разрывы, оползни и обвалы. Идея датировать землетрясения с помощью травертинов появилась неслучайно, это связано в первую очередь с удобством такого метода: интересующие нас участки не нужно вскрывать траншеями, травертины находятся на поверхности около разломов. На территории Юго-Восточного Алтая (именно здесь и выполнена большая часть исследований) травертины цементируют рыхлые коллювиальные — обломочные отложения и формируют тела, устойчивые в процессах эрозии. В отличие от них, поверхностные разрывы землетрясений исчезают в течение нескольких тысяч лет. Изначально мы ставили задачу сравнить результаты датирования карбонатов травертинов 230Th–U-методом с возрастами палеоземлетрясений, определенных по результатам традиционно применяемого радиоуглеродного датирования. Оказалось, что в голоцене за последние 12 тысяч лет практически все возрасты травертинов, определенных 230Th–U-методом, совпадают с возрастами землетрясений, которые датировали с помощью радиоуглеродного анализа. Отсюда мы сделали вывод, что триггером образования травертинов были палеоземлетрясения, а значит, травертины подходят в качестве материала для их датировки», — комментирует руководитель проекта ведущий научный сотрудник лаборатории геотектоники и геодинамики ИНГГ СО РАН доктор геолого-минералогических наук Евгений Викторович Деев.
По мнению ученых, при нахождении древних травертинов с определенным набором изотопно-геохимических характеристик можно утверждать, что их возраст соответствует возрастам подвижек по разломам, к которым они пространственно приурочены. Этот новый инструмент датировки поможет существенно дополнить и расширить временные рамки сейсмической летописи изучаемого региона, что крайне важно при уточнении параметров сейсмического районирования территории и планировании ее хозяйственного освоения. В рамках работы по проекту Российского научного фонда сибирские геологи уже получили данные о возрастах карбонатов травертинов вплоть до 400 тысяч лет. Алгоритм исследований, разработанный сотрудниками ИНГГ СО РАН и ИГМ СО РАН, может применяться на любой территории.
Исследование поддержано Российским научным фондом (грант № 21-17-00058).
Кирилл Сергеевич
Изображения предоставлены исследователями
