
книги из ГПНТБ / Вольвовский И.С. Сейсмические исследования земной коры в СССР
.pdfс 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 |
P£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 |
|