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:
14
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
13.37 Mб
Скачать

граипце

M l 5

расположенной

глубже поверхности Мохоровичича

(рМр, Р^ 4

Л ), ц л п

рефрагированная волна ( P ^ p ) ,

образовавшаяся под

поверхностью

M t .

 

 

В а ж н о й закономерностью,

характеризующей

волновую картину

д л я рассмотренных выше моделей земной коры,

является значитель­

ное превышение амплитуд закритических отраженных волн от глу ­ бинных границ раздела над амплитудами головных волн. Головные

lgл

I

I

\

I

1

 

О

WO

200

300

І00

R, км

Рис. 41. Теоретические

графики

затухания амплитуд вертігкальпых составля­

 

ющих однократных продольных волн для модели земной

коры

2.

 

Г р а ф и к и волн:

1 — головпой,

 

соответствующей п о в е р х н о с т и ф у н д а м е н т а ,

2 — о т р а ж е н н о й

от п о в е р х н о с т и

ф у н д а м е н т а ,

3

-

Р ^ , Р ,

і Р ] ^ л (для частоты

10 Г ц ) , 5

- Р ^ , ,

6 -

Pjj^j,

( д л я частоты

10

Г ц ) ,

7 -

Р ^ р

,

S - р М д

( д л я частоты

10 Г ц ) ,

9 -

рМі

ю

-

р М ^

( д л я

частоты

10 Г ц ) ,

11, 12 Р р

е ф р

(соответственно д л я

н и ж н е й

и

в е р х н е й

ветвей

г о д о ­

графа — у ч а с т к и п р я м о г о

и

о б р а т н о г о

х о д а л у ч е й ) ; 13

— у ч а с т к и э к с т р а п о л я ц и и т е о р е т и ­

 

 

 

 

 

 

 

 

ческих

графиков .

 

 

 

 

 

 

 

волны

в некоторых

случаях (например, волна Р^=л ) могут

п р а к т и ч е ­

ски затухать, не успевая выйти в первые вступления . В других

слу ­

чаях

они

имеют

относительно

небольшие

области

прослеживания

впервых вступлениях.

Дл я модели 3 амплитудные кривые и кинематические годографы первого динамического диапазона представлены на рис. 42 и 43. Эта

модель отличается от рассмотренных ранее отсутствием границы р а з ­ дела первого рода в кристаллической толще земной коры. Вместо скачкообразного изменения скорости на поверхности «базальтового» слоя в этой модели использовано скачкообразное изменение градиента

нарастания скорости

от значения

0,019 к м / с / к м

в

«гранитном» слое

до 0,0438 к м / с / к м в

«базальтовом»

слое. В связи

с

этим в модели 3

вместо головной волны P^j, образуется рефрагированная волна Рр сфУ Кроме того, на границе раздела второго рода, приуроченной к кровле «базальтового» слоя, возникает отраженная волна Р ^ р и в самом

74

- X

 

 

 

 

 

 

 

7~—-15Ги

 

 

 

50

 

100

150

 

гоо

250

300 R.км

Рис. 42.

Теоретические

графики

затухания

амплитуд вертикальных

соста­

вляющих однократных продольных волн для модели земной коры

3.

Г р а ф и н и

волн: 1 — о т р а ж е н н о й от п о в е р х н о с т и фундамента, г — г о л о в н о й ,

с о о т в е т с т в у ю щ е й

п о в е р х н о с т и фундамента,

з

рКі

л _'рКі

s

Р^2.

в Р ^

7 •

р М

 

гол'

 

 

 

* о т р '

рефр'

°

^ р е ф р '

° * о т р *

 

 

 

 

^ р е ф р ' s ~

участки э к с т р а п о л я ц и и

теоретических

г р а ф и к о в .

 

 

 

Рис. 43. Теоретические годографы однократных продольных волн (первый динамический диапазон) для модели земной коры 3.

Годографы в о л н :

J — п р я м о й ;

2 — г о л о в н о й ,

соответствующей п о в е р х н о с т и

ф у н д а м е н т а ,

а о т р а ж е н н о й

о т п о в е р х н о с т и

ф у н д а м е н т а ,

4 — Рр^'фр > S — Р | ^ ,

6 — F p\jjj,pf 7 р г о л ,

S_рМ

g.

• начальные точки г о д о г р а ф о в

г о л о в н ы х

в о л н .

отр'

«базальтовом» слое — рефрагнроваиная волна с петлей годографа

Процесс определения

природы зарегистрированных

волн состоял

в сравнении результатов

расчета с экспериментальной

волновой к а р ­

тиной и в корректировке

рассматриваемых вариантов строения среды

в направлении лучшего совпадения теоретических и эксперименталь­ ных данных . Пр и сопоставлении теоретических и экспериментальных данных одной из главных задач является качественная оценка бли­ зости рассматриваемых вариантов строения среды к истинному р а з ­ резу. Трудности возникают при комплексном использовании х а р а к ­ теристик, по которым сравниваются гипотетические варианты с дан ­ ными эксперимента. Принцип отбора оптимальных вариантов в этом

случае

становится весьма произвольным,

так ка к еще нет

методов

оценки

относительной весомости разных

характеристик

волновой

картины . Т а к и м образом, при сопоставлении теоретических и экспе­ риментальных данных пришлось производить отбор конкурирующих гипотез, опираясь на характер соответствия теоретических следствий из них системе имеющихся экспериментальных данных. Это обстоя­

тельство не позволило охарактеризовать степень

однозначности

полученных

результатов . По существу удалось лишь

подобрать та­

кую систему

гипотез о природе основных глубинных

волн, которой

соответствует схема строения земной коры, не вступающая в явные

противоречия

с совокупностью наблюдаемых волновых

закономер­

ностей.

 

 

 

 

 

Волны

р м

Природа

начальных волн этой

группы

определена

наиболее уверенно. По совокупности проанализированных кинемати­

ческих и

динамических

характеристик можно

вполне

обоснованно

утверждать, что волны Р ^ — продольные однократные волны,

отра­

женные от поверхности Мохоровичича (до удалений

120—130 км —

докритнческие, свыше — закритические). Годографы

этих волн

к р и ­

волинейной формы, близкой к гиперболической. Нагоняющие годо­ графы не параллельны п имеют отчетливо выраженную тенденцию к расхождению . Значения к а ж у щ и х с я скоростей, определенные по нагоняющим годографам, ка к правило, меньше значений, полученных по нагоняемым годографам на тех ж е участках профиля . Эксперимен­

тальный

график изменения к а ж у щ и х с я скоростей

с удалением от

пункта

взрыва имеет вид типичной дл я отраженных

волн вогнутой

кривой,"хорошо совпадающей с-теоретической. Осредненные экспери­ ментальные годографы волн Р ^ удовлетворительно совпадают с тео­ ретическими. Л и ш ь на расстояниях от пункта взрыва свыше 180—

200 км

теоретические значения к а ж у щ и х с я

скоростей несколько

больше

(на 0,2—0,3 км/с) экспериментальных

(по теоретическим рас ­

четам для многослойной

среды к а ж у щ а я с я скорость на расстояниях

больших 180—200 км д о л ж н а приближаться к максимальному значе­

нию пластовой .скорости

в консолидированной коре, т. е. при гори ­

зонтальных границах д о л ж н а быть равна

к а ж у щ е й с я скорости волн

Р к = ) . Статистический анализ всех приведенных

выше

материалов по ­

казывает [126], что кажущиеся скорости

волн

Р™

(при удалениях

76

180—200 км) равны 6,8 ± 0,24 км/с , а волн Р к > (при удалениях 100—120 км) 7,1 ± 0,25 км/с . По результатам теоретических рас ­ четов волны, отраженные от поверхности Мохоровичича за предель ­ ным углом, на удалении 120—250 км от пункта взрыва д о л ж н ы быть доминирующими по интенсивности, что находится в полном соответ­

ствии с экспериментальными данными (сопоставление

теоретических

и экспериментальных графиков зависимости А — A

(R) п о к а з а л о

их качественное совпадение). Оба графика имеют максимум на рас ­

стоянии 140—150 км при учете затухания

волн.

 

Волны р м . Эти волны регистрируются

в первых

вступлениях.

В последующих вступлениях

они, ка к правило, визуально не выде­

ляются . Значения к а ж у щ и х с я

скоростей изменяются очень незначи­

тельно (от 8 до 8,5 км/с); годографы волн

практически

прямолиней­

ные, а нагоняющие и нагоняемые годографы параллельны . С удале­ нием от пункта взрыва интенсивность волн Р ^ довольно быстро убы­ вает, а на расстоянии 200—220 км они практически затухают. По своим параметрам волны Р££ отвечают классу головных или слаборефрагированных . волн .

Волны рм^ . Н а ч и н а я с удалений 220—240 км от пункта взрыва,

в

первые

вступления (без явной смены) последовательно с интервалом

в

50—80 км выходят волны с к а ж у щ и м и с я скоростями 8,5—9,6 км/с ,

которые прослеживаются до расстояний 400—600 км. Это, к а к пра ­ вило, сложные волновые образования, состоящие из отраженных и головных (слаборефрагированных) волн [127]. По кинематическим признакам они ближе к головным волнам, по динамическим (наличие максимума на амплитудной кривой, сравнительно слабое затухание с расстоянием, интенсивность, соизмеримая с волнами Р ^ ) — к отра­ женным или, в крайнем случае, к рефрагированным волнам (если предположить, что н и ж е этих границ происходит довольно быстрое увеличение скорости с глубиной '— порядка 0,04—0,05 к м / с на 1 км,

а

сама граница — граница второго рода). Расчеты

показывают, что

в

случае небольшого скачка скорости на границе

(порядка 0,1 —

0,3 км/с) закритическое отражение от нее имеет значительную по про ­ тяженности область интерференции с головными волнами от этой ж е

границы и мало отличается от последних по кинематическим

характе ­

ристикам. В связи с этим можно полагать, что к а ж д а я волна Р^п

интерференционная группа, состоящая из закритической отраженной

и головной волн. Не исключено, что некоторые из этих волн

являются

рефрагированными. Т а к а я неопределенность в трактовке

природы

мантийных волн связана с недостаточностью полученного материала,

а т а к ж е с тем, что приведенные выше возможные варианты

природы

волн PJ£n кинематически очень близки и неплохо совпадают

с экспе­

риментальными годографами. Можно лишь только указать на следу­ ющие отличия: 1) теоретический и экспериментальный графики А = = / (R) несколько расходятся — волны затухают несколько сильнее, чем д о л ж н ы были бы затухать закритические отраженные волны без учета поглощения; 2) максимум на экспериментальных амплитуд­ ных графиках находится несколько ближе к пункту взрыва, чем это

77

д о л ж но было бы быть для отраженных волн с учетом наложения го­ ловных воли в области начальной точки.

Волны Р к = . Волны этой группы были выделеиы в области реги­ страции волны Р* — головной волны, соответствующей поверхности «базальтового» слоя . Однако экспериментальные характеристики (см. выше) не позволяли отнести эту группу волн к головным. Выде­ ляются они на сейсмограммах ГСЗ на удалениях от 70 до 160 км от

пункта

взрыва. В интервале от 120 до 160 км они иногда

регистри­

руются

в

первых вступлениях. По интенсивности волны

Р к % ка к

правило,

занимают промежуточное положение между

волнами Р „ р

и Р*С і . Анализ к а ж у щ и х с я скоростей волн рк» показал,

что они убы­

вают с удалением от источника от 7,7 до 6,7 к м / с . График

уменьше­

н и я к а ж у щ и х с я скоростей волн с удалением от пункта

взрыва имеет

вид выгнутой кривой, отличающейся от соответствующей кривой для отраженных волн.

При теоретическом анализе природы начальных волн группы Рк= прежде всего был поставлен вопрос о том, моя^ет ли эта группа быть однородной в отношении постоянства природы составляющих ее на разных расстояниях волн или ж е она составная и выделена в резуль ­ тате ошибочной корреляции . Тот факт, что каячущиеся скорости ее

убывают с расстоянием и тем не менее она оказалась в некоторых

слу­

ч а я х в первых вступлениях, свидетельствует о том, что истинные

пер ­

вые вступления на этих расстояниях

не были выделены. Теоретиче­

ское рассмотрение законов убывания

с расстоянием к а ж у щ и х с я

ско­

ростей отраженных волн в слоисто-однородных и в слоисто-неодно­

родных средах

показало, что волны

группы Р к * не

могут

быть на

всем интервале

прослеживания отраженными,

так

ка к

скорости

последних в любом случае убывают

по закону,

график

которого

имеет вид вогнутой кривой. Можно было предположить, что первые волны группы рк= в случае ее однородности имеют какую-либо иную, более сложную природу, недостаточно освещенную еще в теоретиче­ ских работах. Однако, как показано в [74], в горизонтально-слоистой среде при произвольном законе изменения истинных скоростей с глу­

биной не могут возникнуть волны, у которых dvx/dx

< 0 и d2vK/dx

<

< 0 , что ка к раз и соответствует закону изменения

к а ж у щ и х с я

ско­

ростей дл я волн Р к = . Т а к и м

образом, оставалось предположить, что

волны исследуемой группы

имеют различную природу на разных ин ­

тервалах прослеживания . Проведенные нами исследования показали, что начальные волны группы Рк .= являются сложным волновым обра­ зованием, состоящим из головной волны, образовавшейся на поверх­ ности «базальтового» слоя, и закритической отраженной волны от поверхности «гранитного» или «базальтового» слоев; последнее зави­ сит от соотношения пластовых скоростей и мощностей слоев земной коры в каждом из рассматриваемых районов.

Волны Р к > . Волны этой г р у п

п ы регистрируются обычно в первых

вступлениях в интервале от 30

до 130 км от пункта взрыва.

К а ж у ­

щиеся скорости их в среднем равны 6,3=6,5 к м / с , годографы

слегка

криволинейные ( У к увеличивается с удалением от пункта взрыва).

78

Отношение интенсивностей волн Р э т р и

Р;р с удалением от пункта

взрыва увеличивается

от 1—2 (на удалениях

70—80 км) до 4—10

и более (на удалениях

120—130 км). Кинематические и динамические

характеристики начальных волн группы

PJCi позволяют

отнести их

к головным или слаборефрагированным,

образовавшимся на поверх­

ности или в верхней части «гранитного» слоя.

Экспериментальные

кинематические и динамические характеристики

волн Р ^ 1

удовлетво­

рительно совпали

с соответствующими характеристиками, получен­

ными в результате

расчетов. Наилучшее

совпадение теоретического

т р а ф и к а с экспериментальным было достигнуто при проведении рас­

четов для частоты

10 Гц с учетом поглощения волн.

В

заключение

отметим, что в последнее

время, благодаря деталь­

ному

статистическому анализу множества

нагоняющих годографов

первых волн, установлена отчетливая, хотя и незначительная, тен­ денция их сближения, что свидетельствует о слабой рефракции среды. Это подтверждается приведенными выше теоретическими расчетами динамики волн, которые доказывают преобладающее значение в вол­ новом поле не головных, а рефрагированных волн. Таким образом,' по кинематическим признакам первые преломленные волны на за­ писи могут рассматриваться ка к квазиголовные, а по динамическим — к а к слаборефрагированные. С такой оговоркой и следует принимать употреблявшийся термин «головная» волна.

СКОРОСТИ СЕЙСМИЧЕСКИХ в о л н В ЗЕМНОЙ КОРЕ И ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ МАНТИИ

Увеличение в последние годы числа сейсмических разрезов

земной

к о р ы по

различным регионам существенно расширило н а ш и

знания

о земной

коре, в том числе о скоростях распространения сейсмиче­

ских волн и характере

их изменения с глубиной и по площади .

Д л я оценки глубин

залегания границ и характеристики

состава

и структуры земной коры большое значение имеет анализ трех типов скоростей, используемых в сейсморазведке и ГСЗ: средних скоростей до изучаемых границ, пластовых скоростей (в слое между двумя гра ­ ницами) и граничных скоростей, соответствующих поверхности слоя или тонкому пласту повышенной плотности, залегающему в кровле толстого слоя. Характер изменения скоростей указанных типов зави­ сит от состава и структуры земной коры . Он одинаков в пределах сходных тектонических зон (блоков) — скорости постепенно увели­ чиваются с глубиной, достигая значения 8 к м / с у подошвы земной коры . Тем не менее на фоне общей закономерности в земной коре выделяются уровни, на которых скорости изменяются достаточно резко . Эти уровни вполне обоснованно отождествляются с границами слоев. Наиболее резкие изменения скоростей (до 1—2 км/с) связы­ ваются с поверхностью консолидированной коры и поверхностью Мохоровичича.

Д л я изучения

характера

распределения сейсмических

скоростей

в земной

коре и в верхней части мантии была

проведена

статистиче­

с к а я - о б р

а б о т к а

результатов

интерпретации

всех материалов ГСЗ,

выполненных на территории СССР (для каждого типа скоростей ана­ лизировалось от 600 до 1000 значений). В результате были определены закономерности распределения средних и пластовых скоростей в слоях

и во всей земной коре в целом, а т а к ж е граничных скоростей

вдоль

сейсмических границ и на уровнях - срезах через 5 км по

вертикали .

Средние скорости определялись по кривым зависимости

у 3 ( р =

/ (Н),

приведенным к поверхности твердой Земли; пластовые — к а к

произ ­

водные этих зависимостей. В отдельных (редких) случаях пластовые скорости приравнивались к граничным скоростям. Последние опре­

делялись по встречным, реже одиночным годографам

преломленных

волн и лишь в

отдельных случаях

приравнивались

к

к а ж у щ и м с я

скоростям. П р и

анализе скоростей

учитывались системы

отработки

80

профилей, так как только непрерывные годографы позволяют доста­ точно объективно определять все параметры скоростей: средних,

граничных, пластовых и к а ж у щ и х с я (нужно, по крайней

мере, иметь

годограф,

равный

трем-четырем

глубинам).

Кусочные

годографы,

не говоря

у ж е о точечных,

дают

возможность

приближенно опреде­

лять, к а к

правило,

только

один

скоростной

параметр .

Н е к о т о р а я

неустойчивость в определении скоростей связана т а к ж е

и с тем, что

существующие методы определения скоростей разработаны д л я годо­ графов длиной не больше одной глубины. Д л я годографов длиной в четыре-пять глубин (типичных д л я ГСЗ) расчеты по этим формулам ие могут производиться с достаточной точностью [114].

Точность определения скоростей разных типов по годографам глу ­ бинных сейсмических волн зависит от многих факторов: качества первичного материала, детальности (полноты) систем наблюдений, способов определения скоростей и т. п. Н о в общем д л я разных типов

скоростей она в среднем оценивается в ± 0 , 1 — 0 , 2

к м / с . Т а к а я точность

в первом приближении достаточная д л я

общего

анализа распределе­

н и я скоростей; их выдержанность и изменчивость п о р а з р е з у ,

диспер­

сия (или ее отсутствие) имеют' определенный геологический

смысл:

ИЗМЕНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ГРАНИЧНЫХ

СКОРОСТЕЙ С ГЛУБИНОЙ

Анализ сейсмических разрезов, а т а к ж е характера распределения скоростей сейсмических волн позволяет установить слоисто-блоковую структуру земной коры и верхней части мантии. В пределах отдель­ ных блоков внутри консолидированной коры отмечаются малые, но вполне определенные изменения скоростей распространения сейсми­

ческих волн с глубиной, причем эти закономерности имеют, к а к

пра ­

вило, ступенчато-градиентный характер . Н а рис. 44 приведены

гра ­

фики, которые характеризуют распределение скоростей сейсмических волн на уровнях срезов коры и верхней мантии Земли 10, 15, 20, 30, 40, 50 и 60 км. Они построены путем суммирования значений гранич­ ных скоростей, зарегистрированных вдоль сейсмических границ по профилям глубинного сейсмического зондирования, пересекающим главные геологические структуры — древние и молодые платформы, разного возраста складчатые области, впадины внутренних и окраин ­ ных морей и др. При расчетах графиков использовались значения граничных скоростей вдоль границ, находящихся в пределах 2,5- километрового интервала над и под уровнем среза. Зафиксированная на графиках дисперсия (разброс) скоростей обусловлена ошибками их определения (порядка +0,15 км/с), вероятным изменением их значе­ ний д а ж е в однородных средах в связи с различиями глубин, на кото­

рых

они

зафиксированы (для

указанного

выше 5-километрового

интервала

изменения

скоростей,

по-видимому,

т а к ж е не превышают

+ 0 , 1 5

км/с), и главным образом

с неоднородностями вещественного

состава слоев к о р ы и верхней части мантии

Земли .

Анализ

графиков

показывает,

что разброс

значений (дисперсия)

скоростей в пределах

разных геологических

структур на одних л тех

6 Заказ 124

81

ж е глубинах

более или менее одинаков,

но он значительнее

в менее

глубоких

частях

земной

коры . Так , дл я верхней

части

консолиди­

 

 

 

 

 

 

 

S нм/с

рованной

коры

в

 

пределах

 

 

 

 

 

 

 

условного

«гранитного»

 

слоя

 

 

 

 

 

 

 

 

дисперсия

 

составляет

1,5—

 

 

 

 

 

 

 

 

2,0

км/с , для

верхней

части

 

 

 

 

 

 

 

 

«базальтового»

слоя в

условиях

 

 

 

 

 

 

 

 

океанической и субокеанической

 

 

 

 

 

 

 

 

коры (Южно-Охотская впадина,

 

 

 

 

 

 

 

 

К у р и л ь с к и й желоб и некоторые

 

 

 

 

 

 

 

 

другие

 

районы) — около 1 км/с .

 

 

 

 

 

 

 

 

В верхней мантии при глубине

 

 

 

 

 

 

 

 

ее залегания 10—20 км в преде­

 

 

 

 

 

 

 

 

лах изученной нами части Ти ­

 

 

 

 

 

 

 

 

хого океана дисперсия скоро­

 

 

 

 

 

 

 

 

стей достигает почти 2 к м / с , что,

 

 

 

 

 

 

 

 

вероятно,

отражает

петрографи­

 

 

 

 

 

 

 

 

ческие неоднородности. Диспер­

 

 

 

 

 

 

 

 

сия скоростей на глубине более

 

 

 

 

 

 

 

 

30 км

 

обычно

не

 

превышает

 

 

 

 

 

 

 

 

1 км/с , что, по-видимому,

объ­

 

 

 

 

 

 

 

 

ясняется

большей

 

гомогениза­

 

 

 

 

 

 

 

 

цией вещества

в н и ж н е й

части

 

 

 

 

 

 

 

 

континентальной

коры

и

ее

 

 

 

 

 

 

 

 

субстрате. Однако и здесь отме­

 

 

 

 

 

 

 

 

чаются

отдельные

 

экстремаль­

 

 

 

 

 

 

 

 

ные

значения,

превосходящие

 

 

 

 

 

 

 

 

возможные погрешности

наблю­

 

 

 

 

 

 

 

 

дений. Так , максимумы

значе­

 

 

 

 

 

 

 

 

ний

 

сейсмических

скоростей

 

 

 

 

 

 

 

 

вдоль

промежуточных

 

границ

 

 

 

 

 

 

 

 

в низах коры, т. е. в «базальто­

 

 

 

 

 

 

 

 

вом» слое

Кавказа,

Казахстана,

Рис. 44. Вариационные графики: распре­

Средней

Азии,

У р а л а

и

К о л ь ­

деления значений граничных

скоростей

ского

полуострова,

 

составляют

на уровнях

 

срезов земной коры конти­

7,8—7,9

км/с,

что,

вероятно,

нента (о), окраинных морей и океана (б).

вызвано

 

появлением

в

осно­

Составили

 

 

Н.

А.

Беляевский,

 

И. С. Вольвовскпй, Л. Г. Колодяжная.

вании

 

коры

 

предположитель­

I «гранитный»

' с л о й ; г

— «базальтовый»

ного «базито-эклогитового»

ком­

с л о й ; з — в е р х н я я

мантия;

4

з о н а с б л и з ­

плекса.

 

В

горных

 

районах

к и м и з н а ч е н и я м и г р а н и ч н ы х

с к о р о с т е й в « г р а ­

 

 

нитном» и «базальтовом»

с л о я х ; 5

о с р е д н е н -

Средней

 

Азии,

Казахстана и

ный график

и з м е н е н и я

з н а ч е н и й

 

г р а н и ч н ы х

других скорости в верхней части

с к о р о с т е й

в к о н с о л и д и р о в а н н о й

к о р е .

 

 

 

 

 

 

 

 

подкорового

слоя т а к ж е

иногда

превышают

средние

их значения,

достигая

8,8—9,0 к м / с . Это свиде­

тельствует

 

о локальных неоднородностях

вещества

верхней

мантии.

Однако указанные максимумы сейсмических скоростей

в

верхней

части мантии л и ш ь осложняют более или менее

однородный

фон

распределения их значений (8,0—8,2 км/с) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

82

П р и н и м а я во внимание изложенное, можно констатировать, что в консолидированной коре на глубине менее 10 км дисперсия гранич­ ных скоростей оказывается наибольшей, а на глубине 10 км более преобладающая дисперсия (70—80% замеров) не превышает 1,5 км/с . Общее нарастание граничных скоростей с глубиной, если основы­ ваться только на их модальных значениях, соответствует примерно 1 , 1 к м / с на каждые 10 іш, тогда ка к раздельно дл я осадочного, «гранитного» и «базальтового» слоев и верхней части мантии оно ока­

зывается

несколько

меньшим {см. таблицу).

 

 

 

 

Т а к и м образом

дисперсия

скоростей

с

глубиной

становится

меньше в поле ка к преобладающих,

так и единичных

значений, что

указывает на возрастание сейсмической однородности,

которая

наиболее

резко

проявляется

 

 

 

 

 

 

 

при переходе от к о р ы к

верх­

 

 

 

 

 

 

 

ней

части

мантии

 

(рис. 45).

 

И н т е р в а л г л у б и н , км

 

 

Г р а д и е н т

Приведенные

данные

следует

 

 

скорости, с - 1

 

 

 

 

 

 

 

понимать лишь ка к среднюю

Земная кора:

 

 

 

выборку

из

многих

значений.

 

 

0,08-0,05

Д л я

отдельных структур

отме­

 

0—10

 

 

 

 

10—20

 

 

 

0,05—0,04

чаются отклонения

(например,

 

 

 

 

 

20-30

 

 

 

0,04-0,03

в консолидированной

коре зе-

 

Свыше 30

 

 

0,025

ленокаменной полосы У р а л а

Верхняя

часть мантип

 

 

0,02-0,01

скорости изменяются от 7,2 км/с

 

 

 

 

 

 

 

на

глубине

10 км до 8,2 км/с

на

глубине

45 км, т. е.

 

градиент

скорости здесь —0,01 с - 1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

В осадочных породах в пределах континента граничные

скорости

на

глубине

более 10—15

км оказываются

близкими

к

скоростям

в «гранитном» слое. В противоположность

этому в глубоких впади­

н а х

Черного

моря и ю ж н о й части Каспийского малые

значения гра­

ничных

скоростей (около

4,6 км/с) сохраняются до очень

больших

глубин

(15

км и

более).

 

 

 

 

 

 

 

Анализ распределения граничных скоростей вдоль границ внутри слоев земной коры и верхней части мантии показывает, что они т а к ж е не остаются постоянными при изменении глубины залегания слоя и внутри слоя на одинаковых у р о в н я х . В пределах суши изменения граничных скоростей по вертикали дл я сходных по типу комплек­ сов к р у п н ы х геологических структур на континенте, по-видимому, в первом приближении подчинены линейной закономерности и в общем характеризуются сравнительно небольшой дисперсией.' Д л я внутрен­ них и окраинных морей и Тихого океана дисперсия скоростей ока­ зывается значительно большей. Отмечается сходное распределение

граничных скоростей

дл я древних

и

молодых

платформ и большие

вариации

в н а к л о н а х

и группировке

графиков

ѵ = / (Я) , построен­

ных дл я

областей палеозойской

и

более молодой складчатости,

особенно дл я тех частей, которые характеризуют изменение гранич­ ных скоростей вдоль сейсмических границ в пределах «гранитного» слоя. Это, по-видимому, указывает на заметные отличия «гранит­ ного» слоя молодых складчатых сооружений от «гранитного» слоя

6*

83

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ