Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
17
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
13.37 Mб
Скачать

с в я з ан с магматическими растворами, поднимающимися из мантии

[62]. Д л я

оценки существующих в настоящее время термодинами­

ческих условий в основании земной коры С. К л а р к о м

[168], Р . М. Д е -

меішцкой

[49], H . А. Беляевским [9] и другими

производились

соответствующие расчеты температур и давлений. Они оказались существенно разными в различных тектонических зонах и завися ­ щими от многих факторов, но в основном я в л я ю щ и м и с я функцией мощности земной коры . Мозаичное распределение значений темпе­

ратур и давлений свидетельствует ие только о наличии резко

отли­

чающихся термодинамических условий, но и о том, что в

основании

земной к о р ы д о л ж н ы протекать существенно различные

процессы.

При подсчитанном распределении

температур на

глубине

свыше

15 км породы земной коры д о л ж н ы существовать в условиях

г р а н у -

литовой фазы метаморфизма, а в основании коры в ш и р о к и х

размерах

происходит

эклогитпзация .

 

 

 

 

Геологпческие наблюдения в районах распространения

коровых

эклогитов и

эклогитизированных пород (Северный Казахстан,

У р а л ,

Северный Т я н ь - Ш а н ь , Восточная

Сибирь, Альпы)

свидетельствуют

о том, что эклогитпзация не распространяется целиком на всю

кристаллическую толщу земной коры, а л и ш ь на отдельные

пачки

пород. Т а к , Н . А. Елисеев и другие

[54]

отмечают,

что д л я

одних

петрографических групп пород термодинамические условия

были

благоприятны д л я возникновения

пород

группы

эклогита,

тогда

к а к д л я других они оказались недостаточными. Об этом ж е свидетель­

ствуют и экспериментальные данные

[47]. Т а к и м

образом, существу­

ющие в земной коре

термодинамические условия

д о л ж н ы приводить

к метаморфической

расслоенное™

основания

земной коры, т. е.

к возникновению горизонтов, заметно различающихся по физиче­

ским свойствам (что, в свою очередь, должно

в ы р а ж а т ь с я

в п о я в л е ­

нии сейсмических неоднородностей), и,

к а к

следствие, к возникно ­

вению сейсмических границ .

 

 

 

ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРИРОДЕ ГРАНИЦЫ

МОХОРОВИЧИЧА

О природе границы Мохоровичича

пока

нет единого

мнения .

Одни считают, что она обусловлена появлением эклогитов в осно­ вании земной коры, другие предполагают, что граница к о р ы и ман ­ тии связана с химическими изменениями, так к а к последняя имеет пиролитовый состав. Против первой гипотезы возражают Д. X . Грин

и А. Э. Рингвуд [47],

так как плотность эклогита (3,5

г/см 3 )

больше

плотности мантийного

перидотита (3,3—3,4 г / с м 3 ) , а

такие

соот­

ношения- д о л ж н ы вызывать гравитационную неустойчивость земной коры, что не подтверждается н и геологическими, ни геофизи­ ческими данными. Этот довод отпадает, если допустить, что плот­

ность эклогита меньше или

р а в н а

плотности

пиролита .

Т а к , по

'наблюдениям Б . Г. Л у т ц а [81], эклогиты представляют собой

доста­

точно разнородную группу

пород,

имеющих

существенно

различ ­

ные химический состав и свойства.

П р и этом д л я коровых

эклогитов

135

типичны меньшие скорости и плотности,

чем для мантийных

[105].

В связи с этим м о ж н о предположить, что непосредственно

н и ж е

раздела Мохоровичича

распространены

разности

эклогитов, по

своим скоростным

и плотиостным параметрам мало

отличающиеся

от пиролнтового

вещества мантии.

 

 

 

В защиту гипотезы

об «эклогитовой»

природе границы Мохоро ­

вичича убедительные доказательства (по данным исследований на Сибирской платформе) были приведены недавно В . С. Соболевым [130] и Н . В . Соболевым [131]: они допускают, что рассматриваемая поверхность здесь может быть частично образована и перидотитами. О том, что зона эклогитизации охватывает широкие пространства в основании земной коры континентов, свидетельствуют и приве­ денные выше сейсмические данные по Кавказу, Тянь - Шаню и другим

районам, где в

н и ж н е й части земной

коры

выделен

сейсмический

слой,

х а р а к т е р и з у ю щ и й с я

скоростями

7,4—7,7 км/ с и

н а р у ш а ю щ и й

резкий

х а р а к т е р

раздела

кора — мантия .

Пр и этом,

если

в самых

н и з а х

земной

к о р ы выделяется несколько

границ,

характеризу ­

ю щ и х с я

«мантийными»

скоростями,

то

возникает

представление

о множественности границ Мохоровичича

 

[132].

Ранее на это ж е

обращал

внимание

К. Л . К у к [49], который такое

взаимоотношение

к о р ы и мантии

назвал

«коромантпнной» смесью (по данным

сейсми­

ческих исследований в районе Скалистых гор). Таким

образом,

можно

полагать, что «смесь коры и мантии» на континентах

связана

с эклогитообразованием и другими фазовыми переходами в земной коре . Пр и этом к а ж е т с я мало вероятным скольконибудь большее участие в ее составе ультраосновных пород, ибо появление значитель­ ных т я ж е л ы х масс неминуемо должно было бы сопровождаться положительными гравитационными аномалиями, чего в действи­ тельности не наблюдается. Однако районы, отличающиеся неясной границей между корой и мантией, в целом немногочисленны. Го ­ раздо более широкие пространства заняты площадями, где раздел Мохоровичича отчетлив.

По другим представлениям раздел Мохоровичича не только под океанами, но и под континентами является первичной поверхностью мантии, на которой позднее возникла земная кора . Действительно, выше было показано, что граничные скорости вдоль границы Мо­ хоровичича дл я большей части территории СССР оказываются рав ­ ными 8,0—8,2 км/ с (большая часть платформ), тогда ка к в пределах •

авлакогенов и, особенно, в зоне

К у р и л ь с к о й

островной дуги они

меньше указанного значения, а

в пределах

У р а л о - Т я н ы п а н с к о г о

блока структур и сопредельных районов они больше. Это, по-ви­

димому, указывает не только на

сейсмические, но и скорее

всего

на плотностные

неоднородности

в

верхней мантии. Есть основание

полагать, что в

зоне островной

дуги, где активно происходит

р а з ­

витие земной коры, поверхность Мохоровичича находится в стадии становления, тогда как на платформах она в значительной мере от­ ражает стабильность обстановки, вероятно, связанной с завершив ­ шимися процессами метаморфических преобразований.

136

Т а к и м образом, приведенные данные свидетельствуют о гетеро­ генной природе подкорового субстрата и раздела Мохоровичича. Общим признаком д л я раздела Мохоровичича я в л я ю т с я высокие значения граничных скоростей (—8 км/с) вдоль него, что, по-види­ мому, указывает на высокую основность слагающих его пород .

Вопрос о природе (причинах) субгоризонтальной расслоенности верхней части мантии еще более с л о ж н ы й и неясный . Н е исключено,

однако, что и в верхней части

мантии

выделяемые сейсмические

границы могут быть связаны с неоднородностями

вещественного

состава, так

к а к предполагается

[132], что и

здесь

распространены

перидотиты

и эклогнты. Если

считать,

что

самая

в е р х н я я часть

мантии образована породами эклогнтового состава, то вертикальная ее расслоенность скорее всего обусловлена изменениями в составе эклогитов. Приведенные выше данные о распределении скоростей сейсмических волн на поверхности Мохоровичича и в верхней части мантии говорят о заметной латеральной ее изменчивости. Отмечае­ мые различия скоростей нельзя объяснить изменениями только одного гидростатического давления толщи земной коры, оказываемого на поверхность мантии. Т а к к а к мощности земной к о р ы в отдельности в пределах континентов и океанов довольно выдержаны, но в первых значительно больше, чем во вторых, приходится допустить, что

сейсмические неоднородности верхней мантии

д о л ж н ы

быть связаны

с изменчивостью вещественного состава. Т а к ,

в более

высокоскоро­

стном Урало - Казахстанском блоке качественные различия мантий­ ного вещества, вероятно, обусловлены большим количеством вне­

дрений

гипербазитов. Пониженные

значения скоростей (до 7,7

км/с)

в

верхней части

мантии

в

районах

Ю ж н о - К у р и л ь с к и х

островов

и

Камчатки

объясняются

 

[144]

весьма высокими температурами

в основании земной коры .

 

 

 

 

 

 

 

 

Из

сказанного

следует,

что

возникновение

сейсмических

границ

(также

слоев) в н и ж н и х частях

земной

коры и

в верхней

части ман ­

тии скорее

всего

связано

с

неоднородностями

исходного

вещества

земной коры . Однако в отличие от верхних частей земной коры, сейсмические слои и границы на больших глубинах, во многом обу­ словлены наложившимися процессами метаморфизма. Т а к к а к рас ­ пределение температур и давлений в известных пределах есть функ ­ ция мощности земной коры, уровни, которым они подчинены, п о -

видимому, д о л ж н ы располагаться

субгоризонтально . Возможно,

это является решающим фактором

д л я такого расположения сей­

смических разделов в земной коре и в верхней части мантии.

КРИТЕРИИ ВЫДЕЛЕНИЯ И КОРРЕЛЯЦИИ ГЛУБИННЫХ ГРАНИЦ

Геологическая интерпретация сейсмических материалов п р и региональных построениях основывается* на региональной к о р р е л я ­ ции одноименных г р а н и ц раздела . Из -за невозможности п р и в я з к и (стратификации) глубинных сейсмических границ к геологическому

137

р а з р е з у, полученному, например, по данным бурения, определя ­ ющее значение приобретает выработка критериев (совокупности качественных и количественных параметров), в данном случае сей­ смических (волновых и скоростных), позволяющих произвести «тео­

ретическую» стратификацию

г р а н и ц

[15] и прокоррелпровать их

через

все тектонические

зоны.

 

 

 

Н а основании

анализа

рассмотренных выше волновых и скорост­

ных

параметров

разреза,

характера

залегания и

взаимоотношения

г р а н и ц и пх

геологической

природы

представляется возможным

сформулировать

следующие

критерии

выделения,

отождествления

и к о р р е л я ц и и

глубинных

сейсмических

границ и

слоев.

Поверхность консолидированной коры

Волновые критерии

1. Тип волны — в основном преломленные, отчасти отраженные

побменные.

2.Интервал и времена регистрации — волны формируют годо­ граф первых и б л и ж а й ш и х последующих вступлений в интервале наблюдений от 10 до 70 км. Интервал регистрации в первых вступ­ лениях составляет 0,8 общей длины годографа. Времена регистрации 5—18 с.

3. Х а р а к т е р записи — с л о ж н а я , плохо р а з р е ш е н н а я , много­ фазная; оси синфазности короткие, искаженные наложением ди­

фрагированных, боковых

и

других

волн

с

большими

значениями

к а ж у щ и х с я

скоростей. Характерно

наличие

осложнений типа «пе­

тель»

и «заходов»,

к а ж у щ и х с я смен

волн,

обрывов

корреляции,

придающих

осредненному

годографу

вид

«гребешка».

 

4.

Интенсивность

записи,

затухание,

частоты — интенсивность

в общем высокая, однако местами сильно м е н я ю щ а я с я от резких всплесков до почти полного з а т у х а н и я . С увеличением расстояния от источника она быстро падает и на конце годографа часто ослабе­

вает почти в 10 раз;' отношение амплитуд волн PJL, и Р^«

изменяется

с удалением от источника от 1 до 10.

Т а к и м образом, эффективное

затухание

волн

довольно высокое

— 2—5 • 10~4 м - 1 ,

т. е.

оно

на порядок больше и на порядок меньше, чем у предыдущих

осадоч­

ных (1—3

• 10~3

м - 1 ) и последующих «базальтовых» (3—4

• 10~5

м - 1 )

волн . Видимые частоты волн 13—15

Гц.

 

 

 

5. Форма годографа, к а ж у щ и е с я

скорости — годограф

к р и в о ­

линейный, слегка выпуклый . Наиболее резкий градиент скорости

отмечается в интервале первых 20—25 км регистрации .

К р и в и з н а

годографа

в

разных

районах

р а з н а я , однако она, к а к

п р а в и л о ,

больше там,

где толще

осадочный слой. К а ж у щ и е с я скорости увели ­

чиваются

с расстоянием от . 5,5

до 6,5 к м / с . Н а г о н я ю щ и е

годографы

непараллельны и имеют тенденцию к сближению . Характерен рез ­

кий излом

годографа первых вступлений при смене «осадочных» волн

на

волны

Р ^ 1 , в связи с резкой разницей их к а ж у щ и х с я скоростей

(до

2 км/с) .

138

 

 

 

Скоростные

критерии

 

 

1.

Граничные

скорости — на

поверхности

консолидированной

коры

изменяются

в

очень широких

пределах — от 5,5 до

7,5 к м / с е к

(Дуг

= 2 км/с) при

преобладающем значении

6 к м / с .

В пределах

отдельных тектонических зон не наблюдается больших изменений скоростей к а к в горизонтальном направлении, так и при изменении глубины залегания границы .

2. Отношение скоростей — на поверхности консолидированной коры составляет в среднем по Советскому Союзу 0,4—0,6, т. е. по ­

верхность консолидированной к о р ы является наиболее

сильной

(резкой)

сейсмической границей .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поверхность

«базальтового» слоя

 

 

 

 

 

 

 

Волновые

критерии

 

 

 

 

 

1. Т и п

волн

— с л о ж н а я

группа,

состоящая

из

отраженных

(в на ­

чале регистрации)

и преломленных

(на

конце

годографа

при

реги ­

страции в первых

вступлениях) волн.

 

 

 

 

 

 

2. Интервал

и

времена

регистрации

— волны

формируют

при ­

мерно середину годографа, т. е. интервал регистрации

от 50 до 170 км,

в основном вторые вступления

(в первых вступлениях

они

п р о с л е ж и ­

ваются на расстоянии, составляющем всего 0,3 общей длины годо­ графа). Времена регистрации 11—30 с.

3.Х а р а к т е р записи — сравнительно простая, многофазная, от­ дельные оси синфазности достаточно протяженные, искаженные ин ­ терференцией. •

4.Интенсивность записи, затухание, частоты — интенсивность высокая, в целом мало и з м е н я ю щ а я с я с расстоянием. Отношение

амплитуд волны Р о т р и

Р^* изменяется с удалением

от источника

от 1 до 6. Затухание

небольшое — 3—4 • 10~5 м - 1 ,

видимые ч а ­

стоты

11—14

Гц.

 

 

5.

Форма

годографа,

к а ж у щ и е с я скорости — годограф криво ­

линейный: гиперболический в последующей части записи, п р я м о ­

линейный

— п р и

регистрации в первых

вступлениях .

К а ж у щ и е с я

скорости

сильно изменяются

с удалением от источника

— от

11,0—

9,5 к м / с

в начале регистрации до 6,5

к м / с на конце

годографа.

Наиболее

распространенные

значения

к а ж у щ и х с я ' скоростей

п р и

регистрации волн

в первых

вступлениях 7,0—7,5 к м / с . Вообще

б о л ь ш а я к а ж у щ а я с я скорость и относительно небольшое затухание —

основные волновые

п р и з н а к и волн

Р^=.

 

 

 

 

 

Скоростные

критерии

 

 

1. Граничные

скорости — на поверхности

«базальтового»

слоя

изменяются

от

6,6

до 7,6 к м / с .

 

 

 

2. Отношение

скоростей — на

поверхности

«базальтового»

слоя

изменяется

от 0,92 до 0,95, т. е. поверхность Конрада я в л я е т с я

очень

слабой сейсмической границей .

 

 

 

139

 

 

 

Поверхность

Мохоровичича

 

 

 

 

 

 

Волновые

критерии

 

 

 

1.

Ти п в о л н — о т р а ж е н н ы е

(докрнтические

п

закритнческііе)

п преломленные

(головные

или

слаборефрагнрованные).

2.

Интервал

п времена

регистрации — волны

Р „ р

регистриру ­

ются только в последующих вступлениях в интервале

наблюдений

от 60 до 280 км, волны PJ}p

— только в первых вступлениях на уда ­

лениях от 150 до 300 км. Времена их

регистрации

соответственно

18—44 и

26—45 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Х а р а к т е р

записи — сравнительно

простая,

многофазная, ин ­

терференционная. Отдельные оси синфазности имеют

протяженность

до нескольких километров .

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Интенсивность записи,

затухание,

ч а с т о т ы — и н т е н с и в н о с т ь

волн

Р о т р

преобладающая

на всем интервале регистрации, отноше­

ние и х амплитуд к амплитудам

всех остальных волн всегда больше

1; к а к правило,

оно составляет

4—6, а нередко достигает 10—15.

Интенсивность волн Р * р самая

н и з к а я на

сейсмограммах,

амплитуды

и х в 6—15 ра з н и ж е амплитуд совместно регистрируемых с ними

волн

f p .

Затухание

волн

Р м

небольшое,

соответственно . 1 — 2 х

Х І 0 ~ 5

м - 1

и 2—5

• Ю -

5 м -

1 .

Видимые

частоты

имеют

порядок

10—14 Гц, однако

частоты

отраженных

волн

закономерно

 

н и ж е

частот

преломленных волн на 1—2 Гц.

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

Форма

годографа,

к а ж у щ и е с я скорости — годограф

 

волн

РМр гиперболический,

к а ж у щ а я с я

скорость

вдоль

которого

законо ­

мерно

уменьшается с удалением от пункта

взрыва

от 12 до 7 км/с.

Н а г о н я ю щ и е

годографы

волн

Р о т р

непараллельны

и

с удалением

от источника расходятся . Годограф воли

Р ^ р

практически

 

прямо ­

линейный, нагоняющие годографы параллельны .

К а ж у щ и е с я

ско­

рости

волн

Р^г р

повсеместно

выдержаны

и

равны

7,5—8,5 км/с.

 

 

 

 

 

Скоростные

критерии

 

 

 

 

 

 

 

1.

Граничные

с к о р о с т и — н а

поверхности

Мохоровичича

не ­

зависимо от глубины ее залегания

и района

прослеживания

х а р а к ­

теризуются

очень

близкими

з н а ч е н и я м и — 7 , 9 — 8 , 6

км/с

( Д у г =

= 0,7

км/с)

при

преобладающем

значении

8,1 км/с.

 

 

 

 

2.

Отношение

скоростей — на поверхности Мохоровичича

в сред­

нем по Советскому Союзу оценивается в 0,80—0,85, т. е. эта поверх­

ность

я в л я е т с я

достаточно

сильной

сейсмической

границей.

 

СКОРОСТНЫЕ КРИТЕРИИ ВЫДЕЛЕНИЯ СЛОЕВ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Осадочный

слой.

Значения

пластовых

скоростей

колеблются

в довольно ш и р о к и х пределах — о т 2,4 до 4,6

км/с ( Д ѵ п л

— 2,2 км/с)

при преобладающем

значении

3,5 км/с. Разброс

значений

связан

с составом, степенью уплотненности (глубиной залегания) и

х а р а к ­

тером

дислоцированное™

пород.

Средний

градиент

н а р а с т а н и я

НО

скорости в осадочном слое наиболее

высокий — 500 м/с

на

1 км

глубины, причем х а р а к т е р кривой зависимости

ѵ =

/

(Я)

всегда

нелинейный — наиболее

резкое

возрастание

скорости

с

глубиной

происходит в самой

верхней

части

разреза (700—800 м/с).

 

 

 

«Гранитный»

слой. Величины

пластовых

скоростей

в

слое

ко ­

леблются от

5,4

до

6,4 км/с

( А У П Л

=

1 км/с) при

преобладающем

значении 6,2 км/с. Средний градиент

н а р а с т а н и я

скорости

с

глуби ­

ной составляет 70 м/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«Базальтовый»

слой. Значения

пластовых

скоростей

в

слое

изменяются

от

6,3 до

7,4 км/с

( Д У П

Л = 1,1

км/с) при

 

преоблада ­

ющем

значении

 

6,8

км/с . Средний

градиент

н а р а с т а н и я

 

скорости

с глубиной составляет 50 м/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подкоровый слой (верхняя часть мантии). Значения

 

пластовых

скоростей практически постоянны — 8,0—8,4

км/с ( Д У п л

 

=

 

0,4км/с),

при преобладающем

значении

8,2

км/с . Градиент

скорости

очень

небольшой,

всего

20 м/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотренные объективные волновые и скоростные

 

х а р а к т е р и ­

стики основных границ раздела земной к о р ы и

ее

главных

слоев

достаточно однозначны в разных тектонических зонах и могут

с л у ж и т ь

критериями

отождествления

и к о р р е л я ц и и

сейсмических

 

границ

и слоев на огромных п л о щ а д я х . Изменение

у к а з а н н ы х

параметров

сейсмического

п о л я

происходит ' в достаточной мере

 

однообразно

и зависит л и ш ь

 

от

резкости

(градиента) и х изменения

с

глубиной

и их взаимоотношения в разрезе . Наиболее р е з к а я смена

параметров

волнового поля по оси времен и с удалением от источника

происходит

там,

где из разреза

выпадает «гранитный» слой. В этом

случае по ­

верхность «базальтового» слоя определяется в волновом

 

поле

д а ж е

более

четко,

чем поверхность

«гранитного» слоя там, где он присут­

ствует.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С Т Р О Е Н И Е З Е М Н О Й К О Р Ы И В Е Р Х Н Е Й Ч А С Т И М А Н Т И И

Результаты глубинных сейсмических исследований, к а к известно, положены в основу современных представлений о строении и со­

ставе земной к о р ы и ее субстрата.

По

сейсмическим данным впервые

о к а з а л о с ь возможным установить

и

обосновать' принципиальные

р а з л и ч и я между земной корой континентов и океанов, эксперимен­ тально подтвердить созданную еще в прошлом столетии гипотезу о «корнях» гор, доказать существование глубинных разломов, рас­ секающих всю земную к о р у , выделить и прокоррелировать субгори­ зонтальные границы в консолидированной ее части, наметить связи между геологическими структурами на поверхности Земли и глубин­ ными структурами земной коры . Кроме того, сейсмические данные позволили подготовить основу д л я выяснения закономерностей изме­ нения физических свойств горных пород с глубиной, что дало воз­ можность приблизиться к пониманию состава и развития внешних оболочек твердой Земли.

Новые данные о строении глубинных недр привели к возникно­ вению новых гипотез и новых нерешенных проблем. Среди них осо­ бенно привлекают внимание проблема происхождения и р а з в и т и я

различного типа земных кор и соответственно проблема

происхожде ­

н и я и р а з в и т и я континентов и океанов, а т а к ж е проблема

источников

магматических расплавов . В настоящее время иначе

стали ставиться

вопросы возникновения и р а з в и т и я тектонических

процессов, свя­

занных с деформацией элементов глобальной структуры, более частных структур, т а к и х , например, к а к геосинклинали, континен­ тальные и океанические платформы, структуры срединных океани ­ ческих хребтов и др. Тем не менее н а ш и знания о глубинном строении земной к о р ы только начинают формироваться, поэтому в настоящее время трудно дать прямые ответы на многие и з возникших проблем — разные гипотезы и теории н у ж д а ю т с я в подтверждении фактическим материалом . Накопление такого материала в различных тектониче­

ских зонах

еще

многие годы

будет

оставаться основной

задачей

Г С З . Н и ж е

приведены данные

о

строении и сейсмических

парамет­

р а х земной коры, полученные

в результате обобщения и

частичной

переинтерпретацпп старых и интерпретации новых, самых

последних

материалов

ГСЗ .

Представлены

они

в виде типовых разрезов (мо-

142

делей) земной коры дл я главных геоструктурных элементов терри­ тории СССР, сводных сейсмогеологическпх разрезов (геотраверзов), пересекающих основные крупные тектонические зоны, и схемы рель ­ ефа поверхности Мохоровичича t

Приводимые материалы безусловно п о с л у ж а т новой базой дл я создания современных геологических гипотез, о роли и значении

которых

дл я

р а з в и т и я н а у к

о Земле говорилось выше.

 

 

 

ТИПОВЫЕ РАЗРЕЗЫ (МОДЕЛИ) ЗЕМНОЙ КОРЫ

 

 

 

НЕКОТОРЫХ

ГЕОСТРУКТУРНЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ

 

 

 

 

 

ТЕРРИТОРИИ СССР

 

 

 

 

 

 

Р а з р е з ы (модели) земной коры составлены дл я типичных

к р у п н ы х

тектонических

с т р у к т у р ,

пересеченных одним

или

несколькими

профилями ГСЗ .

 

 

 

 

 

 

 

 

Основными

параметрами

разрезов я в л я ю т с я :

мощности

земной

к о р ы и

отдельных слоев, и х соотношения;

число

границ

в

слоях,

х а р а к т е р

их

з а л е г а н и я

и

взаимоотношения;

пластовые

скорости

и градиент и х изменения

с

глубиной . Эти параметры

различаются

довольно резко, однако в пределах одинаковых тектонических зон

можно отметить

и

черты сходства (табл. 19).

 

Рассмотрим

эти

разрезы .

/

Щ и т ы древних платформ (рис. 64). Характеризуются значитель­

ным (почти в 2 раза) преобладанием мощности

«базальтового» слоя

н а д мощностью «гранитного» слоя. Причем на Воронежском и осо­

бенно

У к р а и н с к о м кристаллических массивах отмечаются у н и к а л ь н о

большие

(соответственно

30 и почти 35 км) мощности

«базальтового»

с л о я ,

в

то время к а к

на

Карелофинском массиве

его мощность

менее

20 к м при соотношении мощностей слоев консолидированной

коры,

близким к единице. Из всех рассмотренных структур

щиты

отличаются наибольшей

расслоенностыо консолидированной

к о р ы ;

в ее

пределах практически

на всех р а з р е з а х выделяется до

шестп

регионально прослеживаемых границ, которыми обособляются ком­

плексы

пород мощностью 5—10 км .

Детальными

 

работами MOB

на

щ и т а х

устанавливается, особенно

дл я

верхней

трети

разреза

земной

к о р ы , и более м е л к а я л о к а л ь н а я

расслоенность с

у г л а м и

наклона

отдельных

сейсмических горизонтов

до

20—30°

(иногда

до 60°), в то время

ка к у г л ы наклона

регионально

прослеживаемых

границ составляют 2—5° с тенденцией к увеличению

дл я более глу­

боких горизонтов. Скорости в «гранитном»

и

«базальтовом»

слоях

на

разных

щ и т а х почти

одинаковые

и соответственно

равны 6,1 —

6,3

и 6,9—7,0 км/с при

практически

неизменной

д л я

всех

щитов

средней скорости в консолидированной коре 6,6 км/с . Градиенты скоростей в слоях в общем небольшие, соответственно 0,035 и 0,060 с - 1 ,

и изменяются с глубиной по

экспоненциальному

закону .

П л и т ы древних платформ

(см. рис. 64, 65).

Х а р а к т е р и з у ю т с я

умеренными и практически равными мощностями «гранитного» и «ба­ зальтового» слоев (соответственно 16—18 и 20—22 км) и небольшой

143

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметры

слоев земной коры крупных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М о щ н о с т ь с л о я , к м

 

 

 

 

 

 

 

Р а й о н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ht,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

всей земной коры

" к ,

 

 

 

 

 

 

 

 

В

Ос

к,

К .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

Щиты древних

платформ

платформ

3

15

30

45

 

45

0,50

Плнты древнпх п молодых

18

19

37

 

40

0,90

Области

байкальской

складчатости

•—

18

24

42

 

42

0,75

Области

каледонской

и герцпнекой

 

 

 

 

 

 

 

 

складчатости

 

 

складчатости

14

25

39

 

46

0.55

Области

мезозойской

—'

20

15

35

 

35

1,30

Области

альпийской

складчатости

8

15

27

42

 

50

0,50

Области

кайнозойской

складчатости

4

10

14

24

 

28

0,70

Структуры дна Тихого

океана . .

5

1

6

6

 

12

Структуры дна

Северного

Ледови­

 

 

 

 

 

 

 

 

того

океана

 

синеклпза

 

0,8

1,8

1,6

1,6

3,2

5.8

1.0

Прикаспийская

 

—•

22

18

18

 

40

Байкальская

впадина . .

 

2

4

11

. 19

30

 

36

0,60

Донецкий кряж

 

 

 

 

20

10

14

24

 

44

0,70

Черноморская впадина

 

 

2

12

8

8

 

22

 

Южно-Каспийская

впадина

 

0,2

20

—,

20

20

 

40

Южно-Охотская

котловина

 

3

5,5

3,5

3,5

12-

 

Впадина

Японского

моря

 

4

1,5

8.5

8,5

14

Курпло-Камчатский

желоб

 

3,5

0,5

14

14

 

18

(2—3

км)

мощностью

осадочного

чехла .

Особую

 

структуру

земной к о р ы в пределах древнпх

платформ

имеют

Днепровско -

Донецкий авлакоген и П р и к а с п и й с к а я синеклиза. Здесь

накопились

большие

мощности

осадочных

пород — соответственно

около 10

и более

20 км , причем

первая

структура

приводится

ка к тектоно-

тип обратного соотношения структурных планов поверхности кон ­

солидированной к о р ы и

поверхности Мохоровичича, в т о р а я — к а к

единственная известная

внутриконтинентальная структура субокеа­

нического т и п а — в ее пределах в центральной зоне отсутствует «гра­ нитный» слой.

Молодые Скифская и Западно-Сибирская плиты (см. рис . 66, 67). Отличаются некоторым преобладанием в разрезе консолидированной

к о р ы «базальтового»

слоя над «гранитным»

(отношение

«гранит»/

«базальт» ^

0,7—0,8),

однако на отдельных

структурах

(Ханты -

М а н с и й с к а я

впадина,

К у л у н д и н с к и й

погребенный массив) отмеча­

ются

и резкие обратные

соотношения, т. е. отношения мощностей

этих

слоев

больше единицы (соответственно 1,38 и 1,56). Мощности

осадочных

отложений на выделенных р а з р е з а х средние и большие

(3—5

км), а в пределах

Донецкого

к р я ж а

— г р о м а д н ы е

(20 км) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

19

тектонических

элементов территории

СССР

 

 

 

 

 

 

 

к

грани­наСкорость Мохоровичича,це /скм

Г р а д и е н т

 

 

 

 

Ч и с л о

П л а с т о в а я с к о ­

 

с к о р о с т и

 

Отношение" с к о р о с т е й

г р а н и ц

 

рость, к м / с

 

 

 

 

в с л о е , с - 1

 

 

 

 

в с л о е

Ос

К ,

к,

и

 

К ,

к,

»пл

< 0 с >

"пл <к ->

"ил ( к * >

К ,

к,

-1-

 

о г ( К , )

 

ѵг (M)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6,2

7,0

6,6

8,2

0,042

0,058

 

 

0,95

0,88

3

2

3,5

6,3

6,8

6,6

8,2

0,040

0,052

0,55

0,93

0,84

2

2

6,0

6,8

6.4

7,8

 

0,92

0,86

2

1

4.5

6,1

7,0

6,6

8,4

0,037

0,045

0,75

0,91

0,84

2

1

5,8

6,9

6.2

8,1

 

—,

0,92 '

0,86

3

1

4,0

6,1

6,8

6,5

8,2

0,066

0,031

0.6СГ

0,90

0,86

2

1

2,5

6.0

6,8

6,4

7,9

0,50

0,90

0,85

1

1

2,0

6,6

6,6

8,3

. —

 

0,31

 

0,80

1

3,5

5,1

5,8

5,5

8,1

0,75

0,81

0,72

1

1

4,6

6,2

6,8

6,8

8,2

 

0,94

0,83

2

2

5,3

6,7

6,5

7,7

0,86

0,93

0,87

2

1

5,1

6,2

7,0

6,6

8,2

 

0,89

0,88

0,90

2

2

3,8

6,7

6,7

8,2

 

0,60

 

0.82

 

1

3,6

6,6

6,6

8,0

 

0,55

 

0,83

 

1

3,5

6,6

6,6

8,0

 

0,74

 

0,83

1

2,0

6,5

6,5

8,0

 

0.31

 

0,81

 

1

2,4

 

6,6

6,6

8,0

 

 

 

0,36

 

0,83

1

Туранская плита (рис. 68). Характеризуется достаточно измен­ чивой мощностью земной коры, при резко переменных соотношениях мощностей «гранитного» и «базальтового» слоев (от 0,4 —0,9 в пре­ делах прогибов до 1,4—1,6 в сводах поднятий), и сильно в а р ь и р у ю щ е й

мощностью осадочното чехла . При этом не везде

отмечается п р я м а я

связь между

мощностью

осадочного

слоя и мощностью

консолиди­

рованной к о р ы , к о т о р а я в ряде впадин не испытывает

заметного

сокращения .

Средние

мощности

«гранитного»

и

«базальтового»

слоев здесь почти такие же , что и на древних плитах

(16—18 и 20—

22 км), однако в пределах отдельных структур они либо резко умень ­

шены

(мощность

«гранитного»

слоя в Северо-Устюртском

прогибе

10 км , «базальтового» слоя

на

К а р а б о г а з с к о м

своде 11 км), либо

резко

увеличены

(мощность

«гранитного» слоя

в пределах

Б у х а р о -

Хивинской ступени 23 км, «базальтового» слоя под Султан - Уиздагом 35 км). В то ж е время суммарная мощность «гранитного» и «базаль­

тового» слоев, т. е. консолидированной

к о р ы в целом, в пределах

всех названных структур

практически

не меняется и

составляет

35—37 км. Т а к и м

образом, изменение

общей мощности земной

коры на Т у р а н с к о й

плите

происходит в основном за счет

изменения

144

10 З а к а з 124

145

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ