книги из ГПНТБ / Вольвовский И.С. Сейсмические исследования земной коры в СССР

40

30

20

10

О

5

5

4в

•

•

г — области к а л е д о н с

к о й л г е р ц и н с к о й

складчатости; д — ооласти а л ь п и й с к о й складчатости;

е — с т р у к т у р ы дн а К а с п и й с к о г о м о р я ;

ж — Ч е р н о м о р с к а я

впадина; э — структуры

Охот ­

с к о г о м о р я ;

и — в п а д и н а Я п о н с к о г о м о р я ; к — К у р и л ь с к а я

островная дуга; л — К у р п л о -

К а м ч а т с к н й

ж е л о б ; м — с т р у к т у р ы континента (в целом); н — области к а й н о з о й с к о й

с к л а д ­

чатости Т и х о о к е а н с к о г о п о д в и ж н о г о п о я с а (в целом); о — п е р е х о д н а я

з о н а от А з и а т с к о г о ма ­

терика к Т и х о м у о к е а н у ;

п — с т р у к т у р ы д н а Т и х о г о

океана .

6,4

5,7-6,9 5,8-6,5

—

—

—

6,3 5,3-6,7 5,8-6,7

—

—

—

Западно-Сибирская плита 6,2 5,5-6,5

5,5-6,5

—

—

—

Области каледонской и гер­

цинской

складчатости

6,6

5,8-6,6

5,8-6,6

—

—

—

Области

альпийской

склад-

6,2 5,3-6,6 5,3-6,6 ' —

—

—

Структуры

континента (в

6,2

4,9-6,7

5,8-6,6

—

—

—

Структуры

дна

Каспий-

5,9

5,1-5,9 5,1-5,9

4,4

4.4-4,8

4,4-4,8

Черноморская

впадина . .

5,0

5,0-5,5

5,0-5,5

4,0

4,0-4,5

4,0-4,5

Структуры

дна

Охотского

моря

5,8

5,8-6.5 5,8-6,5

4,4

3,9-5,4

—

Впадина

Японского

моря

5,9

5,2-6,1 5,1-6,1 .

5,0

4,8-5,6

4,8-5,6

Курильская

островная дуга

5,9

5,5-6,0 5,6-6,0

5,0

4,8-5,5

4,8-5,0

Курпло-Камчатскпй желоб 5,7

5,3—6 4

5.3-6,4

5,5

5,3-5,6

5,3—5,6

Области

кайнозойской

складчатости

Тихоокеан­

ского

подвижного

пояса

5,8

5,8-5,9

5,8-5,9

—

—

—

Переходпая

зона от Азиат­

ского

материка к

океану

6,1

6,0—6,1

6,0-6,1

5,8

4,8-6,4

4,8-6,4

Структуры дпа Тихого оке-

6,0

4,9-6,4

5.6-6,4

Во впадинах внутренних (Каспийского, Черного)

и

окраинных

(Охотского и Японского) морей т а к ж е

выделяется по два

максимума

средних скоростей, что объясняется развитием здесь

двух

типов зем­

ной к о р ы — «гранитно-базальтового»

с незначительной

мощностью

правило, значительно

больший, чем в глубоководных их частях —

соответственно':

0,8 н

0,5 км/с. Н а и б о л ь ш и й

разброс значений сред­

них скоростей

отмечается в переходной от

Азиатского материка

тически одинаковы и дл я всех выделенных зон составляют

5,8 км/с.

В

Тихом океане 40%

определений

дают значения средней

скорости

в

земной коре 6 км/с при разбросе

значений на уровне,не

менее 5%

определений

от 5,6 до 6,4 км/с.

Схема

средних

скоростей распространения

продольных

сейсмических волн в земной коре

Прп составлении

схемы средних скоростей

были использованы

смологип

в сопредельных

странах

(Венгрия, Н о р в е г и я , Ф и н л я н д и я ,

Япония)

[158]. Значения

средних

скоростей

наносились на

схему

масштаба

1 : 10 000 000 (рис. 56).

Всего было

использовано

свыше

в

случае отсутствия их значений на разрезах ГСЗ , приравнивали

к

граничным. Расчеты средних скоростей дл я возможных вариантов

будет соизмерима

с точностью, оцениваемой по результатам интерпре ­

тации материалов

ГСЗ, порядка ± 0 , 1 — 0 , 2 км/с. В

районах, где

исследования по ГСЗ не проводились, средние скорости

вычислялись

Рис. 56. Схема средних скоростей распространения продольных сейсмических волн в

земной

коре территории СССР

^_ и акваторий омывающих морей. Составили Н. А. Беляевский, И. С. Вольвовский, В. 3.

Рябой,

М. И. Разинкова[135].

S И з о

л и н и и с р е д н и х с к о р о с т е й (в км/с): 1 — п о д а і ш ы м ГСЗ , 2 — на основании э к с т р а п о л я ц и и д

а н н ы х ГС З п р и п о м о щ и

э м п и р и ч е с к и х

ф о р м у л ,

з —

п р е д п о л о ж и т е л ь н ы е и з о л и н и и с р е д н и х скоростей; области, х а р а к т е р и з у ю щ и е с я с л е д у ю щ

и м и з н а ч е н и я м и с р е д н и х

с к о р о с т е й : 4

— <5,4,

5 — 5,4—5,8, в — 5,8—0,2, 7 — 6,2—6,4 к м / с и

б о л е е .

ризуется

относительно

невысокой

плотностью. П р и к а с п и й с к а я , Пе­

чорская

и Вилюйская

сішеклизы,

Днепровско - Донецкпй авлакоген

ние скорости здесь по величине все же заметно

больше, чем это мож­

но было бы предположить, если считать, что большая часть

неконсо­

лидированной осадочной толщи образована только лишь одними пес-

чано-глинистымп

накоплениями .

Следуя

теоретическим

моделям

с осадочным чехлом, состоящим из песчаников

н

глин

мощностью

около 10 км, в этих глубочайших

седпментацнонных

впадинах зна­

чения средних скоростей должны быть порядка

4,8—5,0 км/с, тогда

к а к фактически они здесь равны 5,6—5.8 км/с. Такое различие

заста­

вляет предполагать распространение в средней и нижней

частях

осадочного

чехла

мощных карбонатных,

хемогенных

и,

возможно,

д р у г и х высокоскоростных отложений, а т а к ж е

наличие

высокоско­

ростных пород в толще консолидированной

коры.

Скифская, Т у р а н с к а я н Западно - Сибирская

палеозойские

плиты

по сравнению с докембрийскими платформами

характеризуются

средними скоростями

около

6 км/с. Это, по-видимому, связано ка к

с наличием

мощного

чехла

слабо уплотненных

песчано-глинистых

накоплений

(3—4 км и местами более), так и тем, что в е р х н я я

часть

консолидированного

основания

представлена

здесь

сравнительно

слабо измененными осадочными и осадочно-вулканогеннымп

поро­

дами. Кроме того, в пределах Туранской и Скифской плит

«гранит­

ный» слой

по мощности . заметно преобладает

над

«базальтовым».

Д л я северо-восточной

части

Туранской и

западной части

Западно -

прилегающей к ней восточной окраины Восточно-Европейской

плат­

формы

характерны повышенные

значения

скорости — 6,4

км/с и

нередко

больше. Теми же особенностями

обладают северные

цепи

Т я н ь - Ш а н я , а также большая западная часть Центрального

К а з а х ­

стана.

В этой области большие

средние скорости отмечаются

ка к

так н там, где консолидированный

фундамент находится под чехлом

осадочных отложений (2—3 км и

более) — П р и у р а л ь е , Т у р г а й с к и й

Высокие

значения средних скоростей (6,4 км/с) т а к ж е характерны

д л я

областей б а й к а л ь с к и х и палеозойских

горно-складчатых соору­

жений юга

Сибири, в к л ю ч а я Прибайкалье

и З а б а й к а л ь е .

Сравнительно невысокие средние скорости (6,0—6,2 км/с) типичны

д л я

районов

альпийских н мезозойских горно-складчатых сооруже ­

участвуют очень мощные

малой вмененные песчано-глпнистые

толщп

( К а р п а т ы ,

большая

часть

Большого

К а в к а з а , в

значительной

мере

мезозоиды

Дальнего

Востока). Б л и з к и е значения

средних

скоростей

отмечаются

дл я южных

г е р щ ш с к н х

цепей Т я н ь - Ш а н я и

Памира,

чин, а в составе верхней части консолидированной к о р ы

существен­

ную роль

играют

дислоцированные песчано-сланцевые толщи.

Впадины

внутренних

морей

отличаются

низкими

значениями

средних скоростей. В Ю ж н о - К а с ш ш с к о й

впадине средние скорости

не превышают 4,4

км/с, а в Черноморской — 4 км/с. Это, несом­

ненно, связано с тем, что под

толщей

воды

здесь

располагаются

мощные накопления

слабо

уплотненных

осадочных пород (до 15 к м

и более). При этом

общая мощность земной коры становится значи­

тельно меньше (25—30 км). Однако

значения средних

скоростей дл я

Южно - Каспийской

впадины выше,

чем

дл я

Черноморской, хотя

около 20 и 15 км). Эта особенность Южно - Каспийской

впадины, к а к

показывают расчеты, не может быть

объяснена только

увеличением

в ее пределах мощности

«базальтового» слоя. Необходимо допустить

т а к ж е наличие высоких

скоростей

распространения

сейсмических

пород в нижней части

разреза, но и с вероятным распространением

в ее пределах мощных

высокоскоростных карбонатных пород.

Область

дальневосточных окраинных

морей, в к л ю ч а я К у р и л ь ­

скую, Сахалнно - Японскую и Алеутскую

островные дуги, отличается

тем, что в

составе верхней части земной

коры здесь большую р о л ь

менее 6 KM/G).

Этим область резко

отделяется к а к от западной части

ТИХОГО океана,

так и от восточной

окраины Азиатского континента.

Д л я южной группы К у р и л ь с к и х и Японских островов, а т а к ж е и К а м ­

температура в основании

земной коры, так к а к именно с этим факто ­

ром в настоящее время

связывают предполагаемое уменьшение

ние или геологическим, или физико-химическим процессам, или

их

совокупности [71, 117, 122, 146]. Некоторые исследователи [44,

117,

129] считают, что сейсмические границы в консолидированной

коре

разделяют разновозрастные структурные этажи, т. е. к а к бы- я в л я ­

верхней мантии под континентами. Д р у г и е исследователи [13,

122]

полагают, что глубинные сейсмические границы не отражают

исто­

ростей с глубиной: в верхней части консолидированной коры

5,5—

6,3

к м / с ,

в н и ж н е й — 6,5—7,0 к м / с ;

в верхней части мантии

7,8—

8,5

км/с),

результаты сопоставления

их со скоростями упругих

горных

пород, позволили р я д у

авторов

[8, 11, 12] высказать гипо ­

тезу о том, что в е р х н я я часть коры сложена кислыми

изверженными

и метаморфическими

породами

типа

гранита

(«гранитный»

слой),

н и ж н я я

— породами типа базальта и

габбро

(«базальтовый»

слой);

в е р х н я я часть мантии, непосредственно под границей

Мохоровичича,

представлена породами типа перидотита,

эклогита и дунита. Переход

между этими комплексами пород может

быть

к а к постепенный,

так

и резкий . В последнем случае возникает

сейсмическая граница

(на­

пример,

поверхности

Мохоровичича

и

Конрада) .

Высказываются

т а к ж е предположения

[47], что н и ж н я я

часть

земной коры предста­

в

результате

фазовых превращений

в горных породах и минералах

одного и того же химического состава [3, 47].

Наибольшее

внимание многие

исследователи [65]

уделяют

опре­

делению природы раздела Мохоровичича, который

трактуется (во

всяком

случае

на континентах)

как фазовый переход базальта в

эклогит. Под океанами в низах

коры термодинамические

условия

для перехода

базальта в эклогит

(и

обратно) отсутствуют,

в

связп

с

чем

раздел

Мохоровичича

здесь,

по-видимому,

обусловлен

изме­

нением

химического состава

горных

пород [47]. В .

С. Соболев

[130]

вана как эклогнтами,

так

и породами ультраосновного состава.

А. А. Маракушев [83]

считает, что подошва земной коры под конти­

нентами и океанами связана

в основном с изменением вещественного

раздел Мохоровичича возник в результате переплавлення к а к

норо­

вого, так и подкорового вещества [32]. Весьма вероятно, что на

фор­

Таким образом,

вопрос о природе глубинных

границ

и

слоев

в земной коре и верхней части мантии в настоящее

время

является

дискуссионным.

Н а

основании

современных представлений

можно

лишь полагать,

что

одним из

основных ( следствий

геологических,

щее

время границами в консолидированной коре, сейсмогеологиче-

с к а я

трактовка которых не вызывает сомнения (кроме нескольких

установить значительно труднее. Тем не менее, объективность

уста­

новленной

в последние годы

тонкой расслоенности земной

коры

не вызывает

сомнения, а употребляющееся традиционное разделение

консолидированной коры на

«гранитный» н «базальтовый»

слои

пространения

сейсмических

воли.

С учетом

многообразия

существующих в настоящее время пред­

может подразделяться по крайней

мере на три тина:

1) однослойная

кора с постепенным нарастанием скорости

с глубиной; 2) двухслой­

н а я кора с возможными положительными

и отрицательными гради­

ентами скоростей в каждом слое;

3) многослойная

кора.

Первые две

модели возникли

в результате обработки

записей

землетрясений и

взрывов, полученных при

малодетальных

системах

от того, к а к определялась

природа

волн

Р * — однослойная

модель

получалась

при интерпретации волн

Р *

к а к отраженных

от гра­

ницы Мохоровичича, двухслойная — к а к

преломленных на

границе

Конрада .

Некоторые

советские и

зарубежные

(в основном

американские)

геофизики

до

настоящего

времени

придерживаются

ОДНОСЛОЙНОЙ

ких

скоростей — 7,5—7

к м / с .

В

свете

современных

данных о структуре сейсмических полей

однослойные

модели

представляются

весьма грубым

приближением

к действительности.

Они

появились

в результате

осредняющих

Очевидно, что изменение скорости внутри

каждого слоя

возможно

в результате простого увеличения давления

(с глубиной),

в то

время

к а к существенная на разных глубинах разница

в скоростях

(6, 7 и

8 км/с) объяснима лишь принципиальной

сменой

состава

вещества.

В последние годы в результате постановки детальных

исследова­