0700620_0CA3B_tyapkin_k_f_fizika_zemli

з » ж

локальних аномалій у поведінці рт. У цьому разі можна простежити, що характерні особливості низки аномалій прямо чи посередньо пов'язані з фрагментами розломів, винесених на рис. 31, що свідчить про дрібноблокову будову фундаменту Українського щита і виявлення цих блоків у полі рг.

мінімумами; уступами у рівнях, що супроводжуються лінійними локальними мінімумами. Не всі винесені на карту розломи фіксуються однаково чітко. Деякі з них не виявляються зовсім. Найчіткіше, можна сказати ідеально, виявляється уже згадуваний, найдетальніше вивчений Криворізько-Кременчуць- кий розлом 2.22. Він фіксується уступом у рівні рт, що супроводжується локальним лінійним мінімумом рт над розломом. Причин поганого виявлення розломів у ПОЛІ От може бути декілька. Одна з них — реальна: розлом давно втратив активність; пори заліковані і немає об'єктивних факторів для утворення зони підвищеної провідності. Інша причина пов'язана з різним масштабом зйомок, за результатами яких виділялись розломи, і масштабом поля рт. Зокрема, розломи, винесені на рис. 31, виділялися переважно за даними гравітаційних і магнітних зйомок у масштабі 1 : 200 000, а мережа точок МТЗ, використана для побудови карти рг, у кращому разі задовольняє масштабу 1 : 2 500 000.

Стосовно питання чіткості виявлення різних систем у полі рт слід зазначити, що чіткої відповіді на нього за наявними матеріалами поки що дати неможливо. Накреслюється дещо яскравіше виявлення в полі рт розломів, орієнтованих по азимуту 17°. Це не лише вже згадувані розломи 2.22 і 2.26, а й розломи 2.18 і 2.24. Більше того, в середині інтервалу між розломами 2.22 і 2.24, паралельно до них, виявляється розлом наступного порядку, не винесений на карту. Однією з можливих причин цього явища може бути відносно молодий вік цієї системи розломів. За часом утворення вона остання з шести нанесених на карту [203].

Незважаючи на деякі труднощі виділення розломів фундаменту в полі рт, з наведених вище даних можна зробити висновок про ефективність використання магнітотелуричного профілювання для картування розломів. А разом з іншими геофізичними методами магнітотелуричне профілювання може бути використане для класифікації розломів, зокрема для виділення серед них таких, що «живуть» нині.

100

вид кривих рт над крутоспадними електропровідними пластами. Є також складніші криві (див. рис. 32, б).

Як випливає з рис. 32, с, на Українському щиті практично не трапляються криві рг, що відповідають моделі нормального

1 0 1

(платформеного) розрізу, в якому відсутні електропровідні шари в земній корі і верхній мантії. У переважній частині кривих рт простежуються чіткі екстремуми, які в межах стандартного підходу свідчать про наявність електропровідних шарів у розрізі. Спробуємо розібратися у цьому парадоксі.

Аналізувати криві рг за площею найзручніше за сітковою картою. Для її побудови Український щит було поділено на окремі комірки розміром 50 х 50 км. Всередині кожної комірки в білогарифмічному масштабі з єдиним модулем виносились криві рт для точок, що потрапили у цю комірку. Так само зазначалось положення точок у плані. На рис. 32, б наведено вигляд однієї з таких комірок.

Вважають [171], що осереднення кривих рг МТЗ дає змогу певною мірою позбутися впливу локальних поверхневих неоднорідностей. Тому однією з цілей побудови сіткової карти було отримання осереднених кривих рт для кожної комірки, що характеризують мінімально спотворений геоелектричний розріз такої комірки. На жаль, ця ідея на практиці не справди-

мих її частин розміром 25 х 25 км (див. рис. 32, б) ніяк не можна пояснити малими спотвореннями горизонтальношаруватого геоелектричного розрізу. У цьому разі форма кривих рт визначається переважним впливом неоднорідностей, що перебувають у верхній частині розрізу.

З наведених вище даних випливає, що найвірогіднішою причиною досить різких змін кривих рт на близьких відстанях є дрібноблокова будова докембрійського фундаменту Українського щита. Причому, судячи за картою, поданою на рис. 31, різнорідні блоки характеризуються розмірами 35 км і менше. З метою перевірки цього припущення було проведено математичне моделювання кривих рт, зумоалених двомірним розрізом, поданим чергуванням високоомних (р = 1 000 Ом м) і низькоомних (р = = 10 Ом м) блоків літосфери з поперечним розрізом 17,5 км. Глибина до верхнього краю блоків прийнята 2 км, а до нижнього — 100 км. Результати моделювання наведено на рис. 33. Криві V відповідають точці над центром низькоомного блока, криві 2' — точці над центром високоомного блока, а криві З' — точці, розміщеній над межею між різними блоками.

З рисунка видно, що розраховані криві рт мають форму і рівень, близькі до тих, що спостерігаються на щиті. В цьому разі

1 0 2

параметрами вихідної моделі.

Отже, ми дійшли висновку про надзвичайну складність використання формальних прийомів інтерпретації кривих рг МТЗ для отримання вертикального електричного розрізу в межах горизон- тально-шаруватих моделей. Для цього потрібно відшукати ділянки, в яких був би відсутнім вплив розломно-блокової тектоніки. А оскільки, виходячи з карти, поданої на рис. 31, такі ділянки знайти важко, то, мабуть, краще такими прийомами не користуватися. Цей висновок протирічить чинній практиці, але він не новий.

1 0 3

Автори праці [47], проаналізувавши вплив поверхневих неоднорідностей на криві рг, дійшли подібних висновківЗокрема, вони зазначили таке. Під впливом геоелектричних неоднорідностей криві рт МТЗ можуть формуватися аж до появи несправжніх максимумів і мінімумів. їх формальна інтерпретацій Що грунтується на використанні горизонтально-однорідних моделей, призводить до неправильних уявлень про вертикальний розподіл електропровідності: неправильно визначаються питомий огїір і товщина шарів, виникають несправжні шари.

Можливий інший підхід - вивчення глибинної будови верхніх оболонок Землі за допомогою вертикальних розрізів ефективних значень рт або імпедансів 2.

На рис. 34, а наведено вертикальний розріз ефективного імпедансу 2"Сф за одним із профілів, розміщених у Приазовській частині Українського щита. Розріз побудовано за результатами МТЗ, виконаних С.Г. Креймером і Р.Я. КивелЮком у 1981 р. у діапазоні періодів варіацій телуричного поля ВІД 0,1 до 1 600 с. Елементи телуричного поля в діапазоні періоді? 10—1 600 с відповідають глибинам, що явно перевищують глибину до поверхні Мохоровичича на Українському щиті.

З рис. 34, а випливає, що земна кора і верхня мантія вздовж розрізу розділені на серію в е р т и к а л ь н и х блоків, що чергуються за електропровідністю, горизонтальні розігри яких значно менші від вертикальних, тобто не лише підтверджується зроблений раніше висновок про дрібноблокову будову земної кори щита, а й встановлюється вертикальність меж цих блоків. Важливість цього факту важко переоцінити.

Із зіставляння результатів інтерпретації вертикального розрізу ефективного імпедансу 2еф і фактичних геологічних даних (див. рис. 34, б) випливає, що положенню відомих великих розломів відповідає концентрування вертикальних глибинних зон підвищеної електропровідності, що чергуються з зонами підвищених електричних опорів. Найвірогідніша геологічна природа глибинних зон підвищеної провідності — це міжблокові зони, насичені флюїдами. Геологічна природа зон підвищеного електричного опору може бути двоїстою. Найшвидше це найменш порушені ділянки земної кори, але, можливо, це міжблокеві зони, заповнені поганопровідним матеріатом типу інтрузій.

Наведений вище приклад свідчить про ефективність використання МТЗ для вивчення глибинної будови верхніх оболонок Землі, зокрема, для виявлення і вивчення глибинний розломів.

1 0 4

вертикального розрізу у зіставлянні з відомими геологічними даними (б):

ЛЯ — західно-приазовська серія; 1'Р, — центрально-приазовська серія; 1 — точки спостережень ня профілі; 2 — ізолінії ефективних значень рт або імпедансу ^ф, Ом м, З- глибинні зони високої електропровідності; 4 — глибинні зони високого опору; 5 — осьові лінії відомих глибинних розломів

Горизонтальне розшарування. Проблема виявлення горизонтального розшарування за електричними властивостями порід земної кори і верхньої мантії значно складніша, ніж у сейсмічній моделі. Самі поняття «земна кора» і «верхня мантія», що використовуються в цьому разі, є елементами сейсмогеологічної моделі. Як глобальну субгоризонтальну межу в земній корі, що визначається електричними методами (ВЕЗ, ДЕЗ, МТЗ, 4 3 та ін.), можна назвати лише одну -- поверхню кристалічного фундаменту. Всі решта субгоризонтальні межі в земній корі і верхній мантії (включаючи й наявність астеносфери) — гіпотетичні. Зокрема, підошва земної кори — сейсмічна межа Мохоровичича — в електричних полях (за даними МТЗ і МВЗ) практично не фіксується.

Стосовно проблеми існування астеносфери зазначимо таке. На основі аналізу й узагальнення результатів вивчення верхньої

1 0 5

мантії сейсмічними методами в різних регіонах земної кулі встановлено [173], що потужні шари зі зниженими швидкостями поширення пружних хвиль, які розміщені на глибинах понад 80— 100 км і можуть бути ототожнені з астеносферою, найчастіше слабко виражені або взагалі відсутні під найстабільнішими ділянками земної кори, такими як давні кристалічні щити і докембрійські платформи, зокрема Східно-Європейська. Хвилеводи, що ототожнюються з астеносферою, досить чітко фіксуються лише в тектонічно активних районах, таких як гірсько-складчасті споруди, рифтові зони й ділянки переходу від континенту до океану. Водночас на ділянках сучасного орогенезу, наприклад у АлтаєСаянській зоні, хвилевод, що розглядається, не було виділено. Відсутні також надійні дані, що свідчать про його повсюдне поширення під Кавказом. На рис. 35, а наведено схему розподілу районів, в яких фіксується астеносфера на території Росії і суміжних країн.

Отримана за результатами МТЗ—МВЗ крива рг нормального геоелектричного розрізу (див. рис. 29, б) для Східно-Європейської платформи підтверджує наведений вище висновок про відсутність астеносфери в її межах. Мабуть, цей висновок стосується й інших платформ.

У межах тектонічно активних ділянок на кривих рг МТЗ фіксуються мінімуми (у межах горизонтально-шаруватих моделей), що відповідають високопровідним шарам, які ототожнюють з астеносферою. На рис. 35, б наведено схему розподілу районів, у яких фіксується електрична астеносфера.

Збіг районів поширення хвилеводів і високопровідних шарів у верхній мантії використовується дослідниками для доведення справедливості наведених вище висновків про відсутність у верхній мантії безперервного у планетарному масштабі шару частково розплавлених порід (астеносфери) і приуроченості останнього до тектонічно активних зон.

Можливе й інше пояснення цього збігу, зміст якого полягає в такому. Вище було показано, що в межах Українського щита є криві рт аномального (геосинклінального) типу. Причина появи відповідного мінімуму на кривій рт пов'язана не з астеносферою, а з впливом мережі розломів. Тектонічно активні ділянки більшою мірою порушені розломами, а отже, роль останніх у формуванні геоелектричного розрізу значною мірою зростає. У кожному разі, відокремити вплив глибинної високопровідної зони від впливу розломно-блокових структур на форму та рівень значень кривих р7 в геосинклінальних зонах поки що неможливо. Тому проблему існування електричної астеносфери потрібно вважати

1 0 6

Еїїі 1 £ 3 2 Я з ЩПШ 4 0 5 І 6 І 7

Рис. 35. Схеми поширення на території Росії і суміжних країн шарів, що ототожнюються з астеносферою за А.С. Алексєєвим, В.З. Рябим (а) і шарів верхньої мантії з різною електропровідністю за Л.Л. Баньяном, Н.М. Бердичевським і Б.О. Окулеським (б):

1, 2 — ділянки поширення астеносферних шарів відповідно за вірогідними і невірогідними даними; 3, 4 — ділянки відсутності астеносферних шарів відповідно за вірогідними і невірогідними даними; 5—7 — електро-

провідність шарів верхньої мантії 5, См (5 — 5 > 104, б 103 < 5 < 5 103,

7 — 8 < 103)

невирішеною. Проте, якщо електрична астеносфера відсутня і її поява на кривих рт викликана впливом розломно-блокової текгоні-

1 0 7

ки, то пояснення збігу їх із районами поширення хвилеводів потрібно шукати також у впливі на результати сейсмічних спостережень субвертикальних меж, які нині практично не враховуються.

3.4.Щільнїсна модель земної кори

іверхньої мантії

Під щільнісною моделлю земної кори і верхньої мантії слід розуміти сукупність поверхонь, що обмежують ділянки поширення порід із певними щільнісними характеристиками, які апроксимують земну кору і верхню мантію і відповідають гравітаційному полю на поверхні Землі. Зосередимо увагу на консолідованій частині земної кори і верхньої мантії. Основними характеристиками щільнісної моделі є: закони розподілу щільності у поверхневих структурах фундаменту та її зміна з глибиною (щільнісний розріз); вертикальна відокремленість земної кори і природа глибинних неоднорідностей; горизонтальне розшарування верхньої оболонки Землі і можлива його природа.

Щільність порід верхньої частини кристалічного фундаменту.

Джерелом відомостей про щільність порід у поверхневих структурах фундаменту є, в основному, прямі визначення її на зразках із відслонень або свердловин. Найдоступніші для вивчення щільності порід кристалічної основи щити і кристалічні масиви. Результати буріння на ділянках платформ з осадовим чохлом у декілька кілометрів свідчать про однотипність порід кристалічної основи платформ, кристалічних масивів і щитів. Тому дані, отримані на щитах і кристалічних масивах, можна поширювати й на фундамент платформ з незначними поправками на зміну .Р(-умов.

У межах усіх відомих щитів і кристалічних масивів спостерігається різка мінливість порід, що виходять на поверхню кристалічної основи: від найкисліших до ультраосновних. їх щільність коливається від 2,4 до 3,4 г/см3, а найчастіше трапляються значення 2,6—2,9 г/см3. Водночас цікаво зазначити, що середня щільність порід щитів змінюється у значно вужчих межах. Так, за даними Н.Б. Дортман [213], середня щільність порід у сучасному зрізі Балтійського та Адданського щитів дорівнює 2,72 г/см3, Анабарського — 2,75 г/см3. Середня щільність порід найбільш вивченого Українського щита, за даними Г.Я. Голіздри [50], — 2,69 г/см3. Причому він наводить дані фінських геофізиків, які отримали середнє значення щільності порід Балтійського щита на території Фінляндії точно таке саме, як і на Українському щиті. Дж. Буллард [271 для кристалічних порід фундаменту Північної Америки

1 0 8