Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

25.10.2023

Размер:

13.37 Mб

Скачать

☆

1 / 201 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 > Следующая >>>

И. С. В О Л Ы З О В С К И Й

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ В СССР

ИЗДАТЕЛЬСТВО « Н Е Д Р А » М о с к в а 1973

УДК 550.834

В о л ь в о в с к и й И . С. Сейсмические и с с л е д о в а н и я з е м н о й к о р ы в СССР. М . , « Н е д р а » , 1973,

с.

208.

В работе и з л о ж е н ы

результаты

г л у б и н н о г о с е й с м и ч е с к о г о з о н д и р о в а н и я земной

к о р ы

верхней

части

мантіш т е р р и т о р и и

СССР и

акваторий о к р а и н н ы х

м о р е й . Описаны особен

ности методики

н а б л ю д е п и й

п р и ГС З — у с л о в и я взрыва и

п р и е м а

к о л е б а н и й ,

параметры

р е г и с т р и р у ю щ е й

а п п а р а т у р ы ,

системы

н а б л ю д е н и й .

Р а с с м а т р и в а ю т с я параметры в о л н о в о г о

с е й с м и ч е с к о г о

п о л я ,

свойственные

основным

типам земной к о р ы , волновые к р и т е р и и

выделения, о т о ж д е с т в л е н и я и к о р р е л я ц и и

г л у б и н н ы х

с е й с м и ч е с к и х г р а н и ц

и с л о е в . П р и в о д я т с я результаты статистического а н а л и з а с р е д н и х ,

п л а

стовых и

г р а н и ч н ы х

с к о р о с т е й р а с п р о с т р а н е н и я сейсмических в о л н в з е м н о й к о р е

к р у п н ы х

г е о с т р у к т у р н ы х

элементов и и х геологическая

интерпретация .

И з л а г а ю т с я результаты и н т е р п р е т а ц и и р а з р е з о в ГСЗ с ц е л ь ю и з у ч е н и я р е л ь е ф а

основных

г р а н и ц р а з д е л а з е м н о й к о р ы и верхней части м а н т ю і , в н у т р е н н е й с т р у к т у р ы земной

коры в ее

в з а и м о с в я з и с тектоникой в е р х н и х г о р и з о н т о в , п р и р о д ы сейсмической р а с с л о е н н о с т и

к о н с о л и

д и р о в а н н о й к о р ы п в е р х н е й части мантии .

К н и г а рассчитана на ш и р о к и й к р у г г е о л о г о в и г е о ф и з и к о в , и н т е р е с у ю щ и х с я

п р о б л е м а м п

г л у б и н н о й

с т р у к т у р ы и

геотектоники .

Т а б л и ц 23,

и л л ю с т р а ц и й 91, с п и с о к л и т е р а т у р ы — 168

назв .

В	0295—441	162-73	© Издательство «Недра», 1973
	043 (01)—73

Светлой памяти друга — ВЛАДИСЛАВА ГАВРИЛОВИЧА РИХТЕРА, безвременно ушедшего из жизни, посвящает автор

В В Е Д Е Н И Е

Первые сейсмические данные о строении земной к о р ы и верхней части мантии относятся к началу столетия, когда А. Мохоровпчнч

(1910	год) и К . Конрад (1925 год) выделили на сейсмограммах земле
трясений волны		Р (с к а ж у щ е й с я скоростью	7,9—8,2 км/с) и Р *
(с к а ж у щ е й с я скоростью 6,4—7,0 км/с) . Хотя			волны были	получены
при	регистрации	удаленных землетрясений	в отдельных	р а з р о з

ненных точках, они позволили установить различия в строении земной коры континентов и океанов, определить мощность консо

лидированной	коры дл я ряда	регионов,	выявить ее расслоение
на два слоя,	упругие свойства	которых	близки к породам гранит

ного и базальтового составов. Дальнейшие сейсмологические иссле дования, а ,также регистрация больших промышленных взрывов практически подтвердили первые результаты. Однако более деталь ные геологические задачи сейсмологическими методами не могли быть решены; слишком велики были осреднения получаемых при их помощи результатов . Возникла необходимость разработки спе циальных методов, позволяющих изучать разрезы земной коры в любых районах, независимо от расположения эпицентров земле

трясений или редких промышленных взрывов .
Экспериментальные			поиски	новой	методики	были		начаты
Г. А. Гамбурцевым		в 1939—1940 годах, однако наиболее					значитель
ные работы	были	осуществлены им после			Ашхабадского		землетря
сения 1948	года в	связи	с острой	необходимостью		решения		задач

сейсмического районирования .

В 1948 году на К а в к а з е был получен первый ДЛИННЫЙ годограф глубинных волн от взрывов. Эти работы, а т а к ж е проведенные несколько позже исследования на Северном Тянь - Шане, в Западной Туркмении и в Памиро - Алайской зоне явились экспериментальным обоснованием метода глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ).

За истекшие 20 с лишним лет метод ГСЗ значительно усовершен ствовался и сейчас является неотъемлемой частью комплекса регио нальных геофизических исследований. К настоящему времени одним или несколькими профилями ГСЗ пересечены структуры северо-за пада, центра и юга Восточно-Европейской п частично юга Сибирской древних платформ, структуры Западно-Сибирской, Т у р а н с к о й и Скифской молодых (палеозойских) плит, байкальские складчатые

с о о р у ж е н ия Енисейского

к р я ж а , П р и б а й к а л ь я

З а б а й к а л ь я

( в к л ю

ч а я Б а й к а л ь с к у ю рифтовую зону), палеозойские

складчатые

соору

ж е н и я

У р а л а ,

частично

Горной Шории,

Томь - Колываиской

зоны

и Кузнецкого бассейна, Северного, Центрального и Южного

К а з а х

стана,

Северного и

Южного

Т я н ь - Ш а н я ,

мезозойские

структуры

Южного Приморья,

альпийские

структуры

Карпат,

Крыма,

К а в к а з а

и З а к а в к а з ь я ,

Копетдага,

Памира, Черноморская

и Южно - Каспий

ская впадины,

структуры

зоны перехода

от

азиатского

материка

Тихому

океану — Сахалин,

Восточная

Камчатка,

К у р и л ь с к а я

и Алеутская островные дуги ц обрамляющие их глубоководные

ж е л о

ба,

впадины

Берингова, Охотского и Я п о н с к о г о

морей,

структуры

западной окраины Тихого океана. Получены т а к ж е некоторые дан ные о строении земной коры Баренцева и Чукотского морей, а в пре делах Северного Ледовитого океана — хребтов Ломоносова, Менде леева и глубоководной котловины Гаккеля .

Большое разнообразие изученных структур и высокая деталь ность полученных материалов позволяют в настоящее время при ступить к изучению локальных особенностей строения земной ко ры, т. е. к выявлению геофизических различий в строении земной коры внутриплатформенных геоструктурных элементов, глубоко водных океанических впадин, внутренних и окраинных морей, оча

гов вулканизма, сейсмичности	и т. п.
Д л я успешного решения	перечисленных задач потребовалось

предварительное обобщение и согласование всех накопленных в те


чение	двух	десятилетий в	различных районах	СССР материалов
ГСЗ на	основе современных		представлении о их физической природе
и геологической сущности,			так как, полученные в разные годы		при
различном техническом обеспечении и методико-аппаратурных					воз
можностях,		они содержат	много противоречий и	характеризуются

большой сложностью. В плане такого обобщения автор аналити чески рассмотрел все имеющиеся к настоящему времени материалы ГСЗ и попытался осуществить синтез полученной информации с целью определения сейсмических параметров и структуры земной коры . Параметры разрезов определялись к а к наиболее вероятные в результате статистической обработки материалов. Последнее ока-'


залось возможным			благодаря определенной схематизации подходов
к анализу волнового поля				и построению модели земной коры .						При
анализе	волнового		поля	обсуждались		параметры	только		опорных
волн (или групп		опорных		волн),	т. е.	главные его		составляющие.
Д л я	анализа	структуры земной			коры автором		была принята мо
дель «гранитно-базальтовой» консолидированной коры, которая										лишь
в самых общих чертах характеризует сложное распределение										упру
гих параметров среды (в к а ж д о м конкретном случае,								когда	это по

зволял сделать экспериментальный материал, отмечалась значи тельная расчлененность консолидированной коры, т. е. многослойность ее строения). С учетом сделанных замечаний и следует рассмат ривать результаты обобщения материалов ГСЗ, изложенные в книге. Они могут послужить первым шагом на пути больших работ по

детальному анализу материалов глубинного сейсмического зонди

рования, я в л я ю щ и х с я ключом к познанию		сложных	глубинных
геологических процессов, так или иначе п р о я в л я ю щ и х с я			на	поверх
ности	Земли .
В	работе использованы материалы личных	исследований		автора,

который на протяжении последних 15 лет участвовал в проведении

наблюдений по ГСЗ в Средней Азии, в юго-восточных

районах Р у с

ской платформы и на Кавказе, а т а к ж е материалы ГСЗ

большого

коллектива

исследователей:

А. Н . Антоненко,

Л . С.

Вейцман,

Б . С. Вольвовского,

И . А. Гаркаленко,

Ю. Н . Година,

Н . И. Д а

выдовой,

Ю. Б . Демиденко,

В . С. Д р у ж и н и н а ,

А. В .

Е г о р к и н а ,

G. М. Зверева,

Д . Н . К а з а н л и ,

В . Н . Ковылина, И. П .

Косминской,

Р . М. К р а к ш и н о й , Г. В . Краснопевцевой,

С. В . Крылова,

И. В . Л и т -

виненко,

Г. Г. Михоты,

Ю. П. Непрочнова,

Н .

И.

Павленковой,

И. В . Померанцевой,

А. А. Попова,

Е . А. Попова,

С. В . Потапьева,

H . Н . Пузырева, И. К . П у ш к а р е в а ,

M . М. Раджабова,

Р . Р . Р и г е р а ,

B . 3. Рябого,

В . Б . Соллогуба,

И. К . Туезова,

Ю . В .

Тулиной,

К. Е . Фоменко,

И . И. Халевина,

Б . А. Харикова,

Б . А.

Х р ы ч е в а ,

C. С. Чамо, Ю. Г. Юрова

и др .

Задачи исследований и пути их решения были определены в ре

зультате

многолетних

совместных

работ

автора с

доктором физико-

математических

н а у к

И. П. Косминской. Е й

автор

искренне призна

телен.

Автор

т а к ж е

горячо благодарит

докторов геолого-минералогиче

ских наук

Н . А . Беляевского и

А. А. Борисова за

постоянное вни

мание и действенную помощь.

Автор

всю

ж и з н ь будет с благодарностью

помнить

своего п о к о й

ного учителя 10. Н . Година, чьи идеи определили его

творческий

путь.

Р А З В И Т И Е И С С Л Е Д О В А Н И Й МЕТОДОМ ГСЗ В СССР И З А Р У Б Е Ж О М

РАЗВИТИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕТОДОМ ГСЗ В СССР

Первые опыты по регистрации глубинных волн в СССР были поставлены в 1939 году, в результате которых была эксперимен тально доказана возможность регистрации отраженных волн на временах до одной минуты. Однако трудности в разделении одно кратных и многократных отражений обусловили переход к реги страции преломленных волн, первый достаточно длинный (—140 км) 1 годограф которых — «Анаклия» — был получен в 1948 году на Кавказе [141]. Таким образом, 1948 год принято считать годом ро ждения метода ГСЗ . В последующей истории метода ГСЗ можно, в значительной мере условно, выделить три этапа.

Первый, самый ранний этап, продолжавшийся около 8 лет (1948— 1956 годы), был связан с разработкой и опробованием метода в раз личных сейсмогеологических условиях центральных районов евро

пейской части СССР, пустынных [101] и				горных [31] районов	Сред
ней Азии,	межгорных	впадин	К а в к а з а	[141] и Памиро - Алая	[68],
акваторий	Каспийского	[35] и	Черного	[64, 98] морей.
В эти годы были сформулированы физические предпосылки					метода

ГСЗ, основанного на регистрации и корреляционном прослеживании продольных волн, возбуждаемых небольшими взрывами (первые сотни килограммов взрывчатого вещества) и наблюдаемых на зна чительных удалениях от источника (до 200—400 км), а т а к ж е основ ные требования к аппаратуре: понижение частот регистрируемых ко лебаний примерно до 10 Гц, увеличение коэффициента усиления и снижение у р о в н я внутренних шумов усилителей, применение группирования сейсмографов [29]. Полевые наблюдения проводились по системе кусочно-непрерывного профилирования с получением неполных систем годографов глубинных волн. Пр и интерпретации использовалось сложившееся в сейсмологии в начале X X века положение о том, что регистрируемые на континентах волны с ка жущимися скоростями (ѵк) 5,4—5,8; 6,4—7,0 и 7,8—8,2 км/ с —

* Здесь и далее под длиной годографа понимается максимальное удаление точек наблюдений от источника колебаний.

продольные головные волны, соответствующие поверхностям «гра нитного», «базальтового» и подкорового слоев.

Выдающаяся	роль в проведении работ этого этапа принадлежала
Г. А. Гамбурцеву и коллективу возглавляемого им в то			время И н
ститута физики	Земли	А Н СССР (Л. С. Вѳйцман, Е . И.	Г а л ь п е р и н ,
И. П. Косминская, 10.		В . Ризниченко, Г. К . Твалтвадзе) .
Второй этап,	продолжавшийся вплоть до 1965 года,		х а р а к т е р и

зовался существенным расширением географии наблюдений, совер шенствованием техники и методики ГСЗ с целью детального изучения земной коры и самой верхней части мантии по опорным региональным профилям, при этом очень часто осуществлялось п р и изучении оса дочной толщи комплексирование глубинных исследований с наблю


дениями MOB и К М П В			[44].
Наиболее		значительные		работы этого		периода	были	выполне
ны	ВНИИГеофизикой,		трестом		Спецгеофнзика,		Институтом фи
зики	Земли,	Институтом		геофизики А Н		УССР,	Казахским геофи
зическим трестом, Институтом					геологических н а у к А Н			К а з С С Р ,

Ленинградским горным институтом, Уральским геологическим упра влением.


Основной		объем	исследований		был выполнен	в	районах Средней
Азии	[18] и	Казахстана		[ 2 ] , на	Украине [139],		на	К а в к а з е	[155]
и в Предкавказье [118],				в Юго-западном Предуралье [44, 52], в д а л ь
невосточных		морях	и на Сахалине		[138].
Организаторами			и идейными руководителями работ этого этапа
были	Ю. Н . Г о д и н , - Д . Н . К а з а н л п , И. П. Космпнская . В этот								пе
риод	исследований		выявились принципиально			новые		возможности

метода в связи с использованием непрерывных систем наблюдений — изучение тонкой расслоенности и особенностей внутренней струк

туры земной коры от ее самых верхних горизонтов	до верхов
мантии.
• Третий этап исследований, продолжающийся и в	настоящее

время, связан с развертыванием работ в районах центра европейской

части	СССР [57],	У р а л а [51],	Западной [73, 37] и	Восточной [72]
Сибири, в Арктических морях			[28, 76] и Северном Ледовитом		океане
[49].	Одновременно проводятся детализационные			работы	в	у ж е
изучавшихся ранее районах Кольского полуострова				[77, 34],		У к р а
ины	[104, 1371,	Западного и	Юго-восточного Казахстана,		Средней

Азии [53], в акваториях дальневосточных [56] и внутренних морей [64, 99]. В новых районах исследования с целью рекогносцировочного изучения земной к о р ы на больших пространствах выполняются в ос

новном	по	упрощенным системам	наблюдений; в у ж е изученных
районах	с	целью детального изучения консолидированной коры
зон рудных		узлов и сейсмоопасных	областей — по наиболее полным
системам.

Значительные работы исследований выполняются Институтом геологии и геофизики СО А Н СССР, Институтом геофизики А Н УССР, трестами Спецгеофизика и Казахстангеофизика . Руководи телями работ являются Н . Н . Пузырев и В . Б . Соллогуб.


Наиболее существенным в развитии метода ГСЗ в эти								годы я в
ляется разработка			и успешное применение в труднодоступных						рай
онах Сибири и Дальнего Востока методики точечных							(дифференци
альных) зондирований для рекогносцировочных исследовании									строе
ния	земной	коры	больших		территорий	[115], а т а к ж е		м е т о д и к и
регистрации		больших		промышленных взрывов серией			многоканаль
ных	сейсмических		станций		[38, 59].
В	результате		всех	проведенных на		территории	нашей страны

работ к настоящему времени накоплен большой опыт по регистрации взрывов в разных сейсмогеологических условиях, определены ос новные особенности волнового поля, разработаны теория и методика

его анализа . Теоретические и		экспериментальные	исследования
амплитуд основных волн	[ 1 , 74,	106] для некоторых моделей земной
коры п о к а з а л и , что д л я	слоисто-неоднородных моделей в диапазоне
частот, используемых при ГСЗ,		доминирующими по	интенсивности

являются закритические отраженные и рефрагированные волны [69, 74, 108]. Аналогичные результаты были получены при модели ровании [119—121]. Таким образом, экспериментальные и теорети ческие исследования динамических характеристик глубинных волн позволили расширить представления об их природе и о моделях среды. Среди множества принятых моделей земной коры наиболее близко распределение скоростных параметров описывается сложной блоково-неоднородной моделью, однако количественная интерпре тация экспериментальных материалов ГСЗ д л я такой модели в на

стоящее время

затруднительна.

ИЗУЧЕННОСТЬ

МЕТОДОМ ГСЗ ТЕРРИТОРИИ СССР

ЗАРУБЕЖНЫХ

СТРАН

З а период с 1950

по 1971 год включительно на

территории

СССР

и акваториях омывающих морей выполнено

208

профилей

ГСЗ

общей протяженностью

67,5 тыс. км .

Н а

схеме

(рис.

показаны

их плановое положение и методика отработки.

Н а и б о л ь ш а я

плот

ность наблюдений — 5 км и более профилей ГСЗ на 1000

к м 2

терри

тории — достигнута

на

У к р а и н е ,

на

К а в к а з е

Предкавказье,

в Средней Азии,

акваториях Черного,

Каспийского

Охотского

морей (табл. 1). В целом ж е по СССР средняя плотность

наблюдений

едва достигает 2 км,

так

к а к У р а л

З а п а д н а я

Сибирь

пересечены

лишь единичными профилями, а центральные

северные районы

европейской части СССР, Восточная Сибирь и Д а л ь н и й

Восток, все

северные и северо-восточные моря, Северный Ледовитый океан мето дом ГСЗ изучены еще меньше.

В табл. 2 приведено распределение объемов глубинных сейсми ческих исследований по районам и методам. Из таблицы следует, что наибольший объем исследований на суше выполнен по методике непрерывного профилирования . Примерно треть от общего объема приходится на морские исследования.

1 / 201 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ