книги из ГПНТБ / Вольвовский И.С. Сейсмические исследования земной коры в СССР
.pdfПараметры сейсмических волн, связанных с основными
Се й с м и ч е с к ие границы
Восадочной толще . . . .
Поверхность консолидиро ванной ко])ы
Поверхность «базальтово го» слоя (Конрада) . . .
Поверхность подкорового слоя (Мохоровичича) . .
То же
Ин
де к с
во л н
рО с
рК ,
10
рК0 г1
рМ
готр
рМ
|
|
И н т е р в а л |
|
|
|
|
Общпіі |
регистра |
|
В р е м е н а |
|
|
интервал |
ц и и в о л н |
|
||
ѵк, к м / с |
Ln!L |
регистра |
|||
регистра |
в первых |
||||
|
ц и и в о л н |
в с т у п л е |
|
ции в о л н , |
|
|
|
с |
|||
|
L , км |
н и я х L n , |
|
||
|
|
|
|||
|
|
км |
|
|
|
2,5-4,5 |
0-40 |
0-40 |
0,6 |
0 - 5 |
|
5,5—6,5 |
20-100 |
40-100 |
0,8 |
5-18 |
|
|
|
|
|
(9-18) * |
|
7,0-7,5 |
60-170 |
130-170 |
0,3 |
11-30 |
|
|
|
|
|
(21-30) * |
|
12-7 |
60-250 |
— |
— |
18-44 |
|
7,5-8,5 |
150-300 |
150-300 |
0,9 |
26-45 |
* П р и р е г и с т р а ц и и в первых в с т у п л е н и я х .
волновых полей на уровне сейсмограмм, так как д а ж е одни и те ж е годографы могут интерпретироваться различно в зависимости от принятой природы волн и модели среды.
В рамках задачи наших исследований — установление волновых критериев выделения, отождествления и корреляции сейсмических границ — мы рассмотрели общие особенности волновых полей, их главные составляющие, свойственные в целом основным типам земной коры, т. е., начиная с некоторых пределов детальности, сделали описание свойств среды и параметров волн лишь в среднем, учитывая некоторые закономерности статистического характера .
Д л я всех типов земной к о р ы волновое поле формируется рядом регулярных устойчивых групп воли, основную роль среди которых играют преломленные (рефрагированные), связанные с поверхностью консолидированной коры, преломленные (головные или слаборефра-
гированные) на поверхности Мохоровичича или в верхней |
части |
||
мантии волны и отраженные волны от основания земной коры . |
Волны |
||
от остальных границ раздела в земной коре иногда образуют |
доста |
||
точно устойчивые группы, но чаще случайным образом |
заполняют |
||
интервал |
времен между указанными основными волнами, |
п р и д а в а я |
|
в каждом |
регионе общей волновой картине специфическую о к р а с к у . |
На таком сложном межволновом фоне, достаточно разном в различ ных районах, иногда выделяются весьма выразительные, но обычно
Таблица S
границами раздела земной коры и верхней части мантии
|
О т н о ш е н и е |
|
|
|
Относитель |
а м п л и т у д |
К о э ф ф и ц и |
||
ная интен |
в о л н |
Р о т р |
ент |
з а т у х а |
сивность |
И Р 0 |
, |
ния |
в о л н , |
волн |
|
м - ' |
||
|
Ро , Р п р |
|
|
|
Нормаль |
— |
1-3 • 10-3 |
||
ная |
|
|
|
|
» |
2-10 |
2 - 5 • Ю-* |
||
Высокая |
1-6 |
3—4-Ю"6 |
В и д и м а я |
Форма г о д о г р а ф а |
ТИП ВОЛН |
частота |
волн |
|
волн, Г ц |
|
|
|
|
20-25 |
Прямолиней |
Головные |
|
|
|
ный |
|
13-15 |
ѵк |
увеличива |
Рефрагиро |
|
ется |
с рассто |
ванные |
|
|
янием |
|
11-14 |
Криволиней |
Отраженные + |
|
|
|
ный |
+ преломлен |
|
|
|
ные |
Преобла |
|
1 - 2-10-5 |
10—12 ик |
уменьшается |
Отраженные |
дающая |
|
2 - 5 • 10-5 |
с |
расстоянием |
|
Низкая |
6-15 |
12-14 |
Прямолиней |
Головные пли |
|
|
|
|
|
ный |
слаборефрагп- |
|
|
|
|
|
рованные |
очень короткие оси синфазности отраженных и дифрагированных волн от непротяженных границ и отдельных неоднородностей в коре .
П е р в а я |
устойчивая |
и протяженная |
группа волн, |
характеризу |
|
ю щ а я строение поверхности консолидированной коры |
(Р^1 )» |
форми |
|||
рует годограф первых |
и ближайших последующих вступлений. И х |
||||
к а ж у щ и е с я |
скорости |
закономерно увеличиваются с удалением от |
|||
источника |
от 5,5 до 6,5 км/с, что приводит к образованию криволи |
||||
нейного, слегка выпуклого годографа |
(табл. 8). Наиболее |
резкий |
градиент скорости на таком годографе отмечается на протяжении
первых |
20—25 км их прослеживания . На удалении 50 км и более |
|||||||||||||||
сходимость |
нагоняющих |
годографов |
составляет |
всего |
0,004— |
|||||||||||
0,006 с/км. Кривизна |
годографов волн Р ^ 1 в разных районах |
р а з н а я . |
||||||||||||||
Однако |
она, ка к правило, |
больше там, где мощнее |
осадочный слой. |
|||||||||||||
Величина |
интервала |
регистрации |
волн |
PJ^1 |
составляет в |
среднем |
||||||||||
100 к м (рис. 16) и |
существенно |
зависит |
от мощности |
«гранитного» |
||||||||||||
слоя. В районах, где эта мощность |
сокращена |
(Карпаты, |
К р ы м , |
|||||||||||||
К а в к а з ) , |
интервалы |
регистрации |
волн |
PC1 |
значительно |
меньше |
||||||||||
(рис. 17). Запись волн |
Р ^ 1 |
обычно |
очень |
с л о ж н а я , |
плохо разрешен |
|||||||||||
н а я , многофазная. |
Оси синфазности |
часто |
искажены |
наложением |
||||||||||||
дифрагированных, |
боковых и других |
волн |
с большими |
значениями |
||||||||||||
к а ж у щ и х с я |
скоростей. Характерно |
наличие |
осложнений |
записи |
||||||||||||
типа «петель» и «заходов», к а ж у щ и х с я |
смен волн, нарушений корре |
|||||||||||||||
л я ц и и |
(рис. 18). Интенсивность |
обычно |
высокая, |
однако |
местами |
53
сильно меняющаяся . С увеличением расстояния интенсивность па
дает (рис. |
19) и в пределах |
интервала регистрации часто |
ослабевает |
|||
почти в 10 раз, таким образом эффективное затухание |
волн |
Р^> |
||||
довольно |
высокое — 2 — 5 - 1 0 ~ 4 м - 1 . |
Отношение |
амплитуд |
волн |
|
|
t,c |
|
|
|
|
|
|
гво |
2w |
/ей |
но |
оо • |
ю |
->=— |
Тума 25 |
225 |
275 |
R,km |
|
|
Нинешма |
|
Рис. 16. |
Схематические годографы глубинных волн «Тума» и «Кннешма» по про |
|||||||||||
|
|
филю ГСЗ Тума — Кпнешма в Московской синеклпзе [57]. |
|
|||||||||
Ц и ф р ы у г о д о г р а ф о в — з н а ч е н и я ѵк |
в к м / с . В р е м е н а п е р в ы х в с т у п л е н и й п о г о д о г р а ф у « К п |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
нешма»: |
|
|
|
|
|
|
R, |
км |
25 |
50 |
75 |
100 |
125 |
150 |
175 |
200 |
225 - |
250 |
275 |
(, |
с |
5,7 |
9,6 |
13,5 |
17,3 |
21,2 |
25,1 |
28,8 |
32,9 |
36,4 |
39,4 ; |
42,5 |
(они прослеживаются на значительном интервале с почти |
неизменной |
|||||||||||
амплитудой) и |
Р^і изменяется с удалением |
от источника |
от 1—-2 до |
|||||||||
6—10 |
и |
более |
(рис. 20). Видимая частота |
волн |
Р ^ 1 — 13—15 |
Гц, |
||||||
вблизи |
пункта |
взрыва |
до |
20 Гц |
(рис. |
21). |
|
|
|
|
||
|
Т а к и м |
образом, кинематические, и |
динамические признаки |
волн |
||||||||
PJ1 ' |
отвечают |
классу |
головных |
или |
слаборефрагированных |
волн. |
54
Положение в земной коре |
соответствующих им преломляющих |
гори |
|
зонтов обычно связывается с поверхностью консолидированной |
коры . |
||
П л о х а я прослежнваемость |
отдельных волн |
группы PC», большая |
|
длительность ее записи, |
незакономерное |
затухание отдельных |
Rh м
Рис. 17. Схематические годографы глубинных волн «Чоп» и «Ватин» по профилю ГСЗ Чоп — Ватин в Складчатых Карпатах [133].
Ц и ф р ы у г о д о г р а ф о в — з н а ч е н и я ѵк |
в км/с . В р е м е н а |
п е р в ы х |
в с т у п л е н и и п о г о д о г р а ф у « Ч о п » : |
||||
Л , км |
0 |
25 |
50 |
75 |
100 |
125 |
150 |
с |
- |
5,5 |
0,7 |
14,5 |
19,5 |
22,7 |
J 26,5 |
составляющих ее волн снижают достоверность построений по ним со
ответствующей |
границы, которая в зависимости от того, |
годограф |
|
к а к о й |
из волн |
принят за основной при построениях, может |
переме |
щаться |
по глубине на 1—3 км. |
|
Отраженные волны от поверхности Мохоровнчича (Р^.р ) выде ляются только в последующих вступлениях в интервале наблюдений от 60 до 210 км, изредка до 250—280 .км. Кинематические особенности
55
t,c
11 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
I |
R,KM |
SO |
50 |
4(7 |
JO |
го |
10 |
|
0 |
Рис. 18. |
Годографы глубинных волн по профплю ГСЗ Ленинабад — |
Караунгур |
||||||
в Ферганской впадпне, полученные в результате |
лабораторной |
обработки |
сей |
|||||
|
смограмм |
методом |
РНП [21]. Пункт |
взрыва Каратерн. |
|
|
||
Г о д о г р а фы в о л н (цифры у |
г о д о г р а ф о в — |
з н а ч е н и я ti R в к м / с ) , построенные: 1 |
— |
п о у в е р е н н ы м |
||||
данным, 2 |
— п о неуверенным данным; 3 |
— э к с т р а п о л я ц и я |
годографов; і — |
начальная |
точка |
|||
|
|
годографа |
п р е л о м л е н н о й волны . |
|
|
|
Рис. |
19. Графики зависимости отношения |
А |
м |
/А к |
от R |
|
по |
профилю ГСЗ Душак — Равнина |
в |
^отр |
1 |
||
Юго-восточной |
||||||
|
Туркмении |
[74]. |
|
|
|
|
1 |
— экспериментальные данные; 2 — |
теоретический |
график . |
56
Рис. 20. Графики зависимости отношения А м /А К і от R
по профплю ГСЗ Теджен — Равнина в Юго-восточной Туркмении.
1 — экспериментальные д а н н |
ы е |
[147]; г — |
теоретические графики [74] |
д л я частоты: |
а |
— 15 Г ц , |
б — 10 Г ц . |
I
1 |
I |
I |
|
' |
0 |
го |
W |
ВО |
80 R,KM |
Рис. 21. Графики изменения видимых частот волн по профилю ГСЗ Кара-Богаз-Гол — Карашор в Северо-западной Туркмении.
1 — Р 0 С , г — рКі, з — рКі_ 4 _ рК ..
волн |
РМр весьма |
стабильны. Регистрируются |
они, |
к а к |
правило, |
в интервале времен 18—44 с. Годографы имеют |
четко |
выраженную |
|||
гиперболическую |
форму (рис. 22) — к а ж у щ и е с я |
скорости |
законо |
||
мерно |
уменьшаются с удалением от пункта взрыва от |
12 до 7 км/с . |
t.cr
30 h
л I |
і |
1 |
I |
|
J L |
I |
I |
|
l |
L |
R,KM |
60 |
W |
20 |
Теджен |
20 |
40 |
60 |
|
80 |
|
Рис. 22. Схематические годографы глубинных воли по профплю ГСЗ Теджен — |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Г о д о г р а ф ы |
в о л н , |
соответству |
|
1 — в м е з о з о і і с к о - к а й н о з о й с к п х о т л о ж е н и я х , 2-— в в е р х н е п а л е о з о й с к и х о т л о ж е н и я х , |
||||||||||
зальтовом» |
с л о е , |
6 — в п о д к о р о в о м с л о е |
(поверхность |
М о х о р о в и ч и ч а и г л у б ж е ) ; г о д о |
||||||
у г л о м , 8 — |
д о к р и т и ч е с к и х |
о т р а ж е н н ы х ; |
9 |
— годографы |
о т р а ж е н н ы х |
в о л н , |
построенные |
|||
|
|
|
|
|
|
|
графы о т р а ж е н н ы х |
(докри |
Н а г о н я ю щ и е годографы непараллельны п с удалением от источника
расходятся (рис. 23). В большинстве случаев волны Р ^ р |
записываются |
в виде группы волн; в пределах к а ж д о й из них удается |
осуществлять |
непрерывную фазовую к о р р е л я ц и ю на протяжении нескольких де
сятков километров (рис. 24). Длительность записи группы в |
начале |
||
интервала регистрации превышает 1,0—1,5 с; с увеличением |
расстоя |
||
н и я |
она сокращается до 0,4—0,5 с. Волны Р ^ р |
обладают максималь |
|
ной |
относительной интенсивностью в пределах |
всего интервала périr |
as
страции (рис. 25). Отношение их амплитуд к амплитудам всех осталь ных волн, к а к правило, составляет 4—6 (например, в случае волн Р К г , рис. 26), а нередко достигает 10—15 (например, в случае волн, преломленных на поверхности Мохоровичича — Р ^ р и в верхней
ЕЗ» EZh B j |
ЕЕЬ |
& |
E3s ЕЕ]7 Ѳ в |
ЕЕЪ |
ЕБю |
1 |
1 |
I |
1 |
I |
I |
I |
WO |
120 |
Щ0 |
ISO |
180 |
200 |
R,KM |
Равнина в Юго-восточной Туркмении [21]. Пункт взрыва Теджен.
ю щ п е г р а н и ц а м р а з д е л а : |
|
|
|
|
|
|
||
з — в |
н п ж н е п а л е о з о й с к н х " о т л о ж е н и я х , 4 — |
в «гранитном» |
с л о е , 5 — в |
«Ва- |
||||
г р а ф ы |
волн» 7 к— о т р а ж е н н ы х от п ов е р х ност и |
М о х о р о в и ч и ч а |
за |
критическим |
||||
п о д а н н ы м |
метода Р Н П ' ' |
( л а б о р а т о р н а я |
обработка); 10 — теоретические |
г о д о - |
||||
тическнх) |
в о л н . |
|
|
|
|
|
|
|
части |
мантии — |
Рм р », рис. |
27). Записываются |
волны |
р м в большин |
стве случаев в виде сложной группы, отдельные волны внутри кото рой имеют близкие и отличные к а ж у щ и е с я скорости, иногда следятся независимо, но чаще интерферируют друг с другом (рис. 28).
Видимые частоты волн практически повсеместно составляют 10— 12 Г ц , лишь в некоторых с л у ч а я х отмечены несколько пониженные (на 1—2 Гц )частоты (Днепровско - Донецкий а в л а к о г е н , Степной Крым, З а п а д н о - Т у р к м е н с к а я впадина).
59
Рис. |
26. Графики зависимости отношения |
А м |
/ Л р к 2 от R по профилям ГСЗ Ленина- |
^ о т р
бад — Караунгур в Ферганской впадине (а)
иДушак — Равнина в Юго-восточной
Туркмении (б).
1 — э к с п е р и м е н т а л ь н ы е д а н н ы е [74]; 2 — о с р е д - н я ю щ и е г р а ф и к и .
61
g I |
ï |
I |
I |
20 |
0 |
20 |
W |
Лушах
ï |
|
I |
^ |
' ••' I |
: I |
|
I |
40 |
20 |
0 |
|
20 |
40 |
60 |
R,KM |
Теджен
Рис. 29. Годографы глубинных отраженных воли по профилю ГСЗ Душак — Джу - Джу - Клу в Предкопетдагском прогибе.
Г о д о г р а фы в о л н : 1 — Pj^'p' 2 — Р о т р ' |
3 — р о т р ; * — |
годографы о т р а ж е н н ы х в о л н , построенные п о данным метода Р Н П |
( л а б о р а т о р н а я |
обработка); 5 |
— теоретические г о д о г р а ф ы о т р а ж е н н ы х воли . |