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