Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Многоволновая сейсмометрия при изучении структуры, состава и динамического состояния земной коры Урала

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Многоволновая сейсмометрия при изучении структуры, состава и динамического состояния земной коры Урала"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУХ УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГЕОФИЗИКИ

Г£

Ол „

На правах рукописи

Кашубин Сергей Николаевич

УДК 550.83(470.5)

МНОГОВОЛНОВАЯ СЕЙСМОМЕТРИЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ СТРУКТУРЫ, СОСТАВА И ДИНАМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ УРАЛА

Специальность: 04,00.22 г Геофизика

Диссертация на соискание ученой степени доктора геолого-иинералогаческих наук в форме научного доклада

Екатеринбург - 1994

Работа выполнена в Бааеноэской ^-зофизической экспедиции Уральского комитета по геологии н использованию недр "Уралгеолкоы".

Официальные оппоненты: член-кор! есаондент РАН. доктор геолого-

минералогических наук, профессор • К.К.Золосв'

доктор технических наук, профессор В.А.Силаев

доктор геолого-иинералогических наук, профессор В.В.Филатов

Ведущая организация - Институт геологии и геофизики Сибирского отделения РАН (Новосибирск)

Завита диссертации состоится ' ^-¿ГС** 1994 г.

в /<? часов на заседании Специализированного Совета Д 003.31.01 в Институте геофизики УрО РАН.

Адрес: 620219, г.Екатеринбург, ул. Амундсена, 100, Институт геофизики УрО РАН. " ' •

С научны» докладом аохио ознакомиться в библиотеке Института геофизики УрО РАИ.

Диссертация в форме научного доклада разосланад?^ /1994

Ученый, секретарь Специализированного Сор

доктор фиоико-матеиатических наук ( ГО.В.Хача

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Сейсмометрия в комплексе с другяыи

^изическяии исследованиями является одним из ведущих мето-

-1

при изучении внутреннего- строения н динамики литосдерм 5И. Данные этих исследований необходима как для репения ретических вопросов о геологическом строении Земля, так я реяения прикладных задач по установлений »инсрагеиичес-слецпализации отдельных районоз и прогнозирования разае-1Л месторождения полезных ископаемы::.

!а первых этапах применения сейсмометрии исследователи ; всего ограничивались репением структурных задач. Однако, знтие представлений о строении реальных геологических Ь прежде всего в горносг.ладчатых областях, привело к 5:;одииостк разработка и введения в интерпретацию сейски-:их моделей, з боль-лей степени отвоча:оц::х геологической такевке и, в частности, учитывекчцих вариации зсщестзенно-:остава и нзлпчне а среде напряжений. Расширение и усло^-[з геологических задач, стоящих перед сейсмометрией, по-ювало дальнейаего развития метода исследований. Одни« 1и ¡пектизнкх направлений такого развития стал !шоговолновок :сд, позволяющей существенно распирать область эС-фехтип-| применения сейсмометрии я сбеспечнваигзнГз получение щипиально новей информации о геологической средз. ¡ругни аспекта1-', определяющий актуальность исследований, :ется объект изучения - Урал - складчатый пояс, разделяю-крупнейшие разновозрастные платформы Евразии, .облад хецкй альным ыинерагеничгским потенциалом я развитой гернодо-юцей иракьклленностью. Изучение этого района нкайт ключе-значение вах для формирования представлений о геолога-ом развитии Евразии, так и для обеспечения аинерзльно-еэой Заэы России.

елью работн является теоретнко-ЗЕсперКЕхепталыю® обосно-е и практическое применение многоволкозой сейсмометрии изучения внутреннего строения.и "динамического состояния олидированной земной корн Уральского складчатого пояса, ля достижения этой цели патсе^оаалос?» р<гяе:гес слсдукяих ч:

- разработка на базе результатов региональных сеолого геофизических исследований зеаной коры Урала сейскическо модели региона с учетом действующих в консолидированной кор напряжений;

- теоретическое к экспериментальное иоучеиис раснростре нения упругиг оолн различной поляризации через среды с упо рядочснкыи строенной;

- разработка нетодвкц исследовании геологической среды н основе коиплесского использования азимутальных заоисисосте кинеиаткческнх я динамических характеристик волн различно поляризации;

- акспервмек'гальпсз кзученке азииуталышх аномалий вол различной поляризации иа Урале и" их геодкнамическая интег. претация.

1. Разработана основы методики изучения консолидированно зеииой Kopv. на базе ггссользспання особенностей раскростране ния сейсмических вели различной поляризации через среду.

2. Впервые на Урале выявлены к исследованы азииуталыш ьиомалйк взлносых полой, свидз1ельству'.1д!'.я об анизотропи упругих свойств земной коры складчатого пояса.

3. Установлена вряурочскаасгь бояьвакетва , уральских зеи летряссннй к выивлекнш иолнооми аиоцалнги, на основе чег сделан вывод о прииенаиосга с земной соре 'Урала гипотез: экстенсивно-дклстсционной анизотропии ОДА), связываюсь возникновение сейишческой анизотропии с действующими в геи я of; sops иаяряхеиаямй. .

4. с позиций гипотеаи ЭДА сияолнеиа геодвнакическая ин терпретедав полученных с результате апеперние.чталышх исследований данних в определены наярагления осповних сгяиаюци:

горизонтальных напрягеннб б верхней части консолидированно!

о

коры в пределах Среднего и toioro Урала.

5. Получены новые данные о глубинно!.' строении и динамическом состоянии зешюй кори Уральского складчатого пояса.

Пг>вкткчесЕд.я значимость работы. Былочне.шыг-теоретически« в экспериментальные исследование яв.-яагся обоснованием перспективного направления - использования многезолгювой сей-сиоиетриа для изучения и® только структуры в предполагаемой состава, но is двнаиичесього состояния геологической среды,

существенно яовызает эффективность сейекпчгского летода озвсляет получать принципиально новую цнфорващко о среде. Fia. основе развитые з работе подходов: '

- внедрена в производство региональная сейсшг-геских работ /рале методика ялсдеднпх наблюдений, предусматривающая учение, одновременно с записями продольных волн, записей зречных колебаний различной поляризация;

- разработаны алгоритмы и программы, позволяющие пыпол-ь поляризационный анализ данных' региональных сейсмических недоваиий;

- внолрани в практику способа интерпретации многозолновых тадений, существенно позьглаюцие эффективность реглональ-

сейсипчесяих исследований за счет расширения круга репа-£ геологических задач;

- изучено глубинное строение и динаыаческое состояние 1ой коры Юркого и Среднего Урала;

- предложена концепция изучения сейсмически активных зон тьского складчатого пояса ч начаты первые исследования эй зоны на Среднем Урале; „ Тостоверность и обоснованность - подученных § результатов )дов обеспечиваются:

- комплексной проверкой построекних s-одолел пряными зада-i геофизики (включая покимо сейсмометрии таклгз гравимет-, магнитометрию а термометрию);

■ неэависнитш оценками распределения напряжений в верх-части земной коры Урала, г.случешшгш способом разгрузки измерениях в горных выработках;

• результатами моделирования динамического влияния Уфим-•о пиступа ЗЕП на структуры Урала;

■ экспериментальной проверкой методических и научных вы-рз другими исследователями, что нашло свое отражение в ■очисленных ссылках на публикации автора (S.Crarapin, Che^nokov, R.A.Hipkin, 1984; А.Л.Алейников, Н.П.Ненэо-

К.И.Халевин, 1986; В.А.Магницкий, Е.М.Чесиокоз, 1986; Нечеухин, Н.Г.Берлянд, В.Н.Пучков, В.В.Соколов, 1986; Халевин, В.В.Колмогорова, Ф.О.Юпусев, 192?; Б.Г.Семенов, Ананьева, [ЬЯ.Екидина, 1988; А.Г.Дьяконова, А.М.Тиунова, Вишнев, Л.А.Савельев, 1988; С.В.Автокеев, И.Л.Лйтонеевй»к '; В.М.Рибалка, Е.М.Ананьева, 1990; С.В.Крылов, А.В.Брык-

син, E.H.Тем, 1990; E.Luschen, 1992; В .С. Дружинин, А.Й.Троя нов, Г.И.Парь-тин, К.Г.Башта, Е.А.Сичаев, А. Н.Глутков, 1992 B.P.Ryshiy, V.S.Druzhinift, F.F.Yunusov, I.V.Ananyin, XSS2 М.Т.Близнецса, 1993; Ю.З.Сегаль, К.К.Яицкик, Л.А.Зерчанкио ва, В. В-Хоронит, 1993; Н.В.Еаров, 1993; Г.Я.Голиздра, В.Н Логвин, 1993; K.Fuchs, E.Luschen, H.Echtler, 1993; F.Thou vcnot, 1993 и др.).

Реализация результатов исследований. Основные результат работы использованы в практической деятельности Урапьског! Комитета по геологии и использованию недр ("Уралгеолкоы" при планировании и проведении глубинных исследований Урала составлений комплектов карт глубинного строения Уральскоп складчатого пояса и прогнозных минерагенических карт Уральского региона.

Методика работ иироко внедрена при комплексных геологе-геофизических исследованиях на геотраверсе 1 класса Уренгой-В.Тура-Кривой Рог, связывающем три .ст зрхглубоких скоазины. при площадных региональных сейсмических исследованиях кг Воронежском кристаллическом пассиве {международный проект "АСТРА"), при исследованиях Урала по ыехдународной программ« "ЕВРОПРОБА".

Методические разработки и результаты исследований используются: при интерпретации геофизических материалов в организациях "Роскомнедра", выполняющих региональные сейсиические работы на Урале и в сопредельных регионах (Бакенозская геофизическая экспедиция, Центр "ГЕОН"); в учебных курсах "Теоретические основы комплексирования геофизических методов" и спецкурсе "Сейсморазведка в сложных средах", читаемых на кафедре структурной геофизики и геокартирования Уральской горно-геологической академия; в зарубежных геологических и геофизических институтах (Лаборатория геофизики и тектоники обсерватории г.Гренобля, Франция, Геофизический Центр г.Потсдам и Геофизический институт университета г.Карлсруэ, Германия).

Апробация рабоуы, Основные положения работи-док.-.адьтались на выездкой сессии научного совета по комплексным исследованиям зешюк коры и верхней мантии АН СССР (Дегтярск,1979), экспертной комиссии пс рудной сейсморазведке на Урале Мин reo РСФСР (Заречный,1979), всесоюзном совещании по численным ые-

цзм в сейсморазведке (Новосибирск,1979), международной эле-семинаре по численным методам в сейсморазведке (Суз-nb,J9S0), секции глубинного сейсмического зондирования на-юго совета по комплексным исследованиям зевной коры и эхней мантии АН СССР (Заречный,IPS?; Апатиты,1984; Косква, !6; Петропавловск-Камчатский,1987; Новосибирск,1990), XIX CXIII Генеральных Ассамблеях Европейской Сейсмологической шссни (Москва,1934; Прага,1992), всесоюзном совещании по )говолновой сейсморазведке (Новосибирск,1985), V Уральской [ферекции "Применение математических методов и ЭВМ при об->отке информации на геологоразведочных работах" (Сверд-ick,19S5), Первом Уральской метдллогеническом совещании галюцня металлогении Урала в процессе формирования земной 'ы" (Свердловск, 1935 ), всесоюзной конференции "Сейсмичес-методы поиска и разведки полезных ископаемых" (Ки-1987), всесоюзном совсдзнии "Интенсификация регионального логического изучения земной коры методами сейсморазведки" ма-Ата,1988), XXVIII Международном Геологическом Конгрес-(ВаЕгннгтон, 1939), 4-ои междз'народном сиипозпумс по изуче-отрахешшми волнами континентальной литосферы (Байройт, 0), рабочих совещаниях международного комитета по проекту ропроба" (Москва,1990,1993; Варлава,1991; Заречный,1992; енгаген,1992; Овиедэ, 1993; Карлсруэ,1991,199i), всесоюзно) }>еренции "Строение и геодинамика земной коры и верхней tim" (Москва,1930), международной конференции "Строение ц динамика земной коры и верхней мантии" (Москва, 1991), XX гральноч Ассамблее IUGG (Вена,1991), всесоюзном сор^цанин геотомографии (Свердловск,1991), комиссии по сейсмологии гролирузмых источников мездународной ассоцц&щщ сейсиоло-и физики недр Земли (Москва,1993), НТС "Уралгеолкома" 30,1983,1985,198С,1988,1989,1993).

Ибликации■ Основные результаты исследований опубликованы ) печатных работах и изложены в 9 научно-производственных !матических отчетах.

{сходный материал и личный пклад автора. Работа выполнена [мг.зх научно-производственной тематики Уральского комите-ю геологии и использованию недр "Уралгеолком", пронзвод-:нных и тематических проектов Баженовской геофизической ■ едиции.

В течение всего периода исследований автор принимал в них непосредственное участие в качестве руководителя к исполнителя полевых и камеральных работ, ответственного исполнителя научно-производственных и тематических проектов.

При участии автора выполнены полевые исследования, составлен н защищены на НТС "Уралгеолкоца" 9 научно-производственных и тематических отчетов, посвяцеиных изучению глубинного строения земной коры Урала по профилям обзцей протяженностью свыае 3 тысяч километров.

Самостоятельно автором разработаны: методике массового получения сейсыическкх записей разнополяризозанпых поперечных волн; методика иногоыернэго анализа упругих свойств горных пород при региональных сейсмических исследованиях; методика комплексного изучения азимутальных зависимостей кинематических в поляризационных характеристик волн различных типов при профильных и плоа;адных сейсмических наблюдениях; выполнены: математическое моделирование и анализ теоретических и «сдельных исследований по изучению распространения упругих волн различной поляризации через среды с упорядоченным строением; обработка и анализ экспериментальных поляризационных наблюдений и их геодииамнческая интерпретация.

При решении imoriiï вадач, рассмотренных в настоящей работа, автор тесно сотрудничая со специалистами производствеи-зпдх к научных организаций Урала: А.В.Лвтонеевыы, Л .Л. Алейниковым , В.С.Другкнииыу, В.С.Каретикым, Н.Н.Иемзоровым, В.Б. Пнсецхик, В.М.Рыбалкой, В.П.Рызнм, Н.П.Халезякгш и другими.

Кроые того, формирование научны« взглядов автора происходило пед влиянием и в результате многолетнего сотрудничества с геофкзкгаии и Геолого.ir.;, работакцг.ни в других регионах. Прежде всего это сибирские геофизики, развивающие многоволновые сейскнческиг ксследовапня под руководством Н.Н.Пузыре-us и С.В.Крылова, - В.В.Суворов, В.С.Селезнев, В.Ы.Соловьев, В.П.Ыиаеньи:н, З.Р.Мныенькина, а тзкхе ведудие специалисты в области глубинных исследозакиЛ - К.И.Папленкова, А.В.Егоркнн, И.Г.Юров, И.П.Косминская, Г.Я.Голиздра и другие, принимавсие самое ziiDoe участие с обсуждении Большинства результатов работы и высказавшие иного ценных замечаний в процессе исследований.

Пользуясь•случаем, автор выражает всем этим специалистам, а также кногочисленныу коллегой по работе в экспедиции сбою признательность и благодарность.

о

Структура п объем работы. Диссертация представлена а фор-з научного доклада по совокупности опубликованных работ и зстонт кз введения, 4 глав ^г заключения, содержит 43 стра-ацы текста, 2 таблицы н библиографию из 50 наименований.' Затаиваются следующие основнне положения}

1. Сейскичессим волновым поляы, возбуждаемым при взрывах > Урале, свойственна изменчивость кинематических и поляри-щионных характеристик, обусловленная не только 3-мериой груктурой, ко и азимутальной анизотропией упругих свойств ¡иной коры складчатого пояса.

2. Разработана иетодкка изучения консолидированной земной >ры, основанная на использовании особенностей распростране-1« сейсмических волн различной поляризации через изотропные

анизотропные среды, которая позволяет получать пранципи-[Ы!о попу» информацию об объекте исследований, что открива-1 дополнительные возможности при геологической интерпрета-и данных сейсмометрии.

3. Аномалии сейсмической анизотропии земной коры Среднего ЕЗгного Урала согласуется с распределением тектонических прягенай в Уральском регионе.

4. Сейсмическая модель земной коры Среднего и }Эхного Ура-представляет собой многоярусную композицшэ разномасптаб-

х, дифференцированных по упругич параметрам образований, ходяцихся под действием преобладающих горизонтальных суб-ротно ориентированных сяимакчих напряжений.

ВВЕДЕНИЕ

Урал - четко выраженная линейная складчатая система, различая две крупнейдае платформы Евразии - древнкпо Восточ--Европейску» и молодую Западно-Сибирскую. Учитывая такое гохение Урала, а такзсе его уннкальнзгсэ особенность о отно-!ии металлогенической специализации и наличия многочислен: и многообразных месторождений полезных ископаемых, изу-гию глубинного строения уральских структур и примыкающих к г регионов придается огромное значение. На это направлены .чительные объемы специальных геофизических исследований, [уцую роль среди которых занимав сейсмические методы.

Систематические региональные сейсмические исследования Урала начались с 1961 г. работами на Свердловском и Темир-тау-Куйбьтаевском профилях и ведутся по настоящее время. За эти годы на Урале были выполнены исследования на целой серии региональных пересечений [3,4,10,27,36,38,48 и др.] и осуществлены специальные площадные наблюдения [1,37 и др.].

В основном работы выполнялись в ыногозолновоы варианте по оригинальной методике, разработанной в процессе этих исследований [1,12,14,18,33,34,39,43,45,50 и Др.]. Основу исследований составляет совместное использование для изучения глубинного строения земной коры и верхней мантии продольных и поперечных волн различной природы. Многие виды наблюдений и способа их интерпретации, впервые предлогеннче и реализованные в процессе изучения глубинного строения Урала, з дальнейшем были опробованы н широко использованы в других регионах. Прежде всего это многопараметрический подход к прогнозу плотности и вещественного состава образований на основе установленных закономерностей между изменением упругих свойств и составом горных пород [5,12,50 и др.], а такхе изучение сейсмической анизотропии земной корц с использованием особенностей поляризации поперечных волн в средах с упорядоченный строением [8,11,16,21,39,41,42 и др.]. Совокупность выполненных разработок н исследований представляет собой перспективное направление в сейсмометрии, позволяющее использовать чноговолноэыг наблюдения как для изучения струк туры, так состава и динамического состояния земной коры. Настоящий доклад обобщает выполненные в разные годы и опубликованные теоретические и экспериментальные исследования в этом направлении и результаты применения многовопновон сейсмометрии при изучении глубинного строения земной коры Среднего к. Югного Урала.

1. ВОЛНОВЫЕ ПОЛЯ И МОДЕЛЬ ЗЕМНОЙ КОРЫ УРАЛЬСКОГО СКЛАДЧАТОГО ПОЯСА -

Основные сведения о региональных сейсмических работах, позволивших сформировать современные представления о глубинном строении земной коры Урала, приведены в таблице 1. Боль-

N Профиль Организация Год эаверв. работ Длина <К») Аппаратура Основные параметры системы наблюдений

таг- о/станция с/приемнихи иаг между ПВ (км) шаг между (хм) удаленяе взрыв-прием (хм) кратность длина записи (с)

1 г 1 4 5 6 7 а 9 10 11 12 ' 13

1 . 1 ТСииртау - Куйбыиеп вгэ 1949 1400 50 СС-ЗО-бО-ККПВ нсп-з 200 (•) 30 (»•! 150-200 м 400 )»>, 100 («•) 2-3 15-20

1.2 Свердловский вгэ 1970 1100 «0-70 СС-30-60-КМПВ СПЭН-1 100 (») 30 («•) 100 м 320 (•) 50 Ы) 2-3 15-20

1.3 Красноуральский вгэ 1980 400 80 Поиск-48-КМПВ смп-48-КМПВ Черепаха CB-5 СВ-110 нсп-з 20 (•) Ю !•») 20 (•) 3»5 !*>. SO (••) 8-12 24

1.4 Н.Тура - Орех вгэ 1983 . «00 70-80 Поиск-48-КМПВ СКП-48-КМПВ CB-5 C8-10 20 (•> 10 NM 20 (•> 10 (»M 450 (а) 80 |.| »-14 24

1.5 Троицкий вгэ 1986 too 70-80 ПОИСХ-48-КМПВ смп-48-кмпа . Прогресс-2 СП-5 св-ю ехз-юп 20 (•> Ю (•*) 20 (•) 10 1«*1 360 (•}, • 80 («О 8-14 24-60

1.« Тар|.та»гкмй БГЭ ms soa 70-Ю Прогресс-2 СВ-5,СВ>-|0 екз-юц 20 (») 10 (•<) 20 (•» 10 (»•> 360 (•) 80 (ее) 8-14 30-60

1.1 Краснолеимнсхик вгэ ms 670 90-60 Тайга-2 СВ-5 й 3-10 200 (а) 80 (••) 6-8 60

1.S Н.Тура - Ьияай БГЭ 1989 300 10-80 Врогресс-3 CB-5.CB-I0 cicJ-icm 20 (»1 10 <•») 20 (•> 10 !•») 360 |е) 80 (••> 0-14' 30-60

1.9 Хоетомукаа-Семипалатинск ЦРГиГИ 'ГСОИ- 1990 . 2900 100-110 Тайга-2 Черепаха нсп-з ск-iq 50-80 7-10 150-420 2200 (•••) '4-S 60-120

1.10 Н.Тагил - Уренгой (пост.часть "ГРАНИТ» ) ЦРГиГИ "ГЕОЯ" 1990 1500 100-110 Тайга-2 Черепаха нсп-з СХ-1Л 50-80 . 7-10 150-420 . 1600 («••) 4-8 60-120

1.11 Уренгой-В.Тура-Кривой Рог (центральная часть геотреверса ^ГРАНИТ'') БГЭ работы не заверя. 1800 100-110 Прогресс-2 Черепаха Тайгд-2 СВ-5 СВ-10 . СХ- 1П 30-45 (•) 15 <»е| 9-7.5 375 •) 75 • » 1600 ••«) 3-11 30-600

1.12 "МАЯ*" вгэ 1993 170 70-80 Прогресс-2 Черепаха СВ-5 ск-in 30-40 10 120-200 1 30-60

Примечание: <•) - сметена ГСЭ1 (**) * сметай» МЯВ,М0В| (• > - махсимальиые -удаления от специальных взрывов. 2. Региональные алояадныв исследования

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1J И 1? 13

1.1 Илояадиив исследования с использованием про-мыалеиных вэры&ои ИГ УрО РАН 197} 90 000 ?:? 90 Земля ПСЛ-3, СС-24П АПМЗ-ЧМ С11ЭН-1 СПИ-16 19-120 3-30 до 250 1-3 30-60

3.2 Красиоуральсхая Площадь вгэ 1980 5 500 хм2 60 СМП-48-КМПВ Поисх-48-ИШВ Черепаха СВ-5 СВ-110 исл-з 15-30 7-8 ДО 200' 3-8 24

1.3 Муслпмавекая олоцадь вгэ 1988 2 500 км2 70(i"! Прогресс-2 СВ-5.СВ-10 скз-iüu >0 10 60 4-8 25 (•«••) 30

Примечанииt (*) - суммарная плоц&дъ участков* отработанных с i960 по 1973 гг.| (••) * К1Ш{ (***) - ИОВ; {*••») - кратность на п«р*сач«нкя профилей ■ центр« плоцадя.

еинство вз них сосредоточено в пределах Среднего иоЮхного Урала, чаче всего профили располагались вкрест простирания основных геологических структур, хотя имеются профили и других направлений, включая наблюдения вдоль осевой структуры складчдтого пояса.

Мо£но выделить ряд периодов в региональных сейсмических исследованиях Урала.

Первый период (1961-1975 гг.) включает наблюдения на профилях 7емиртау-Кувбкпев и Свердловской, а такг плоцадныг исследования на Среднее и Южном Урале. В эти годы работы выполнялись аппаратурой с осциллогрбфической, а в конце периода с магнитной записью. Наблюдения по профилям велись по системам непрерывного профилирования с использованием редко расположенных пунктов взрыва, а плокадные исследования - по методике точечных зондирований с использованием промыиленных взрынпп с карьеров.

Второй период (1975-1989 гг.) включает исследования на профилях: Красноуральсвом, Н.Тура-Орех, Троицком, Тарагас-скоы, Краеноленинском, Н.Тура-Винай, и площадные наблюдения на Красугоуральской к Иуслюаовской площадях [4,10,27,36-38 к др.]. Б этот период работы выполнялись аналоговой аппаратурой с магнитной записью, о в конце зтапа (с 1984 г.) - аппаратурой с цифровой регистрацией. Наблюдения по профилям и на пло«адях ведись по системе дифференциальных профильно-площадных зондирований с использованием элементов поляризационных наблюдений в варианте многократных перекрытий [1].

Третий период начался с 1988 г. с постановкой комплексных геолого-геофизическнх и геохимических исследований не. геотраверсе . "Гранит". Б настоящее преыя сейсмические работы выполняются цифровой многоканальной регистрирующей аппаратурой к аналоговой сейсмологической аппаратурой с лепре-о

рывиой записью. Наблюдения ведутся по системам многократных {перекрытий ' с использованием площадной расстановки вертикальных геофонов на стоянках многоканальных сейсмо-станций и запись:» 3-х компонент смещений почвы на стоянках "регистраторов [45,48]. 1 ;

Особенностями второго и третьего этапов является аирокое применение при регистрации колебаний конических азимутальных и З-компонентных установок сейсмоприеыинков, что позволило в

и

дополнение к изучению кинематических характеристик волновых полей изучать поляризацию колебаний. Применение низкочастотной' полосовой фильтрации и поляризационный анализ сейсмограмм открыли зозиЗаность выделять а массовом порядке и ис-юльзозать для интерпретации наряду с продольными сдвиговые* золны, возбуждаемые взрывами [14,16,13,33,34,43,48 и др.].

Уже на первых этапах изучения сдвиговых составляющих аолнового поля было замечено, что их поляризация не является юстоянной характеристикой волны и существенно меняется в >ависимости от ориентировка профиля наблюдений и геологичес-:ой ситуации. С целью изучения этого явления были осуцест-1лекы специальные площадные наблюдения [39], позволяющие в :аждой точке регистрации поперечной волны 'исследовать тате параметры как: направление на источник {дирекционный гол ПВ-ПП, оцениваемый по известным координатам взрыва и риникающей установки); направление подхода фронта волны определяемое по лучам крестовой расстановки вертикальных ейсмогрефов на базе 1100*1100 м); вектор дзигения частиц направление скещеняй, оцениваемое по голограммам 3-компо-ентных записей, либо определяемое по диаграммам направлен-ости конических азняутальимх установок). Дополнительно иэу-ались:

- азимутальные зависимости зреиек прихода Р- и З-волв; _- азимутальные засисаыости скоростей Р- и Б-волн;

- азимутальные зависимости направлений смещений частиц в ервой поперечной волне;

- расщепление поперечной волны на яЭУ- и яЗН-составляющие зависимость разности вступлений расцепленных S-bo7.ii от на-

равления распространения; -

- отклонение векторов движения частиц продольных и попе-гчных волн от направления подхода волн и плоскостей золно-зго фронта, а такхе вектороз двизения частиц н направления )Дхода р- и Б-волн от направления источник-яриеиник;

- зависимость откоаения скоростей и амплитуд продольной п те речной волн от направления распространения.

3 результате эти : и другкх подобных исследован::« (3,16,. 1.1; и др.] было установлено, что как скорости упругих >лн, так и направления смеяений частиц колебаний (особенно 1Пгре!!ных волн) в пределах Среднего и 'Южного Ур<»ла ,-одчиня-

т

ются вполне определенным азимутальным закономерностям, свидетельствующим об анизотропии упругих свойств земной коры, I именно;

1) в местах пересечения профилей, ориентированных пo^ разными азимутами, скорости распространения упругих волн I меридиональном направлении (вдоль уральских структур), кЗв правило, ниже, чем в субииротноы направлении, при этом величины скоростей изменяются по косинусоидальному закону в зависимости от азимута наблюдения с периодом, равным 5Г;

2) чаще всего, независимо от направления на источник коле банин, первые вступления поперечных волн поляризованы в субииротноы (запад-восток д 20°-30°) направлении;

3) при наблюдениях сдвиговых волн вдоль Урала, начиная с удалений 15-20 км, удается фиксировать расцепление поперечных колебаний на яЗУ- и чЗН-составляюцие, причем на всем протяжении от Магнитогорска до Кушвы вдоль осевой структуры Урала поперечные волны, горизонтально поляризованные в суб-широтном-направлении (яБН), распространяются с большей скоростью, чем Э-волны, поляризованные в меридиональном направлении (яБУ);

4) аномалии расщепления поперечных волн (разность времен вступлении дБУ- и я$Н-волн или величина отношения скоростей этих волн) существенно больие на пироте Уфимского выступа Восточно-Европейской платформы и в северной части Среднего Урала;

5) азимутальные аномалии упругих параметров, полученные как по продольным, так и по поперечным волнам, находятся в хорошем согласии между собой и показывают те яе самые направления, что к вектора смещений наиболее быстрых поперечных волн. Так, на широте Челябинска ориентировки векторов максимальных )начений упругих скоростей и направлений смещений в первых фазах Б-волн соответствуют СЗ-ЮЗ направлению с азимутами примерно 115°-125° . В районе Н.Тагила и Кушвы оти ориентировки соответствуют ЮЗ-СВ направлению с азимутами от 40° до 70э.

Таким образом, полученные результаты свидельствуют, что сЁйсмичесгиы иолновым полям. возбуждаемым при взрывах на Урале. свойственна изменчивость кинематических и поляризационных характеристик. обусловленная не только 3-мерной

IS

стртггтроя. но и «зяппгтзлькоЗ aHUBorroiraeä таэтгд саоЛста земной коды складчатого ЕОЧСЗ. *

Среда ДИШ особенностей воаяоап полей Урала, yctraoE-леяшсх в результате этях яседгдс ?Л- ответви тане:

' - EüCotociopocTHoä характер сернах. встузленяЗ в otcjt-ctses реэхзго юзпа гсдогрьАя оря ваходе в пергне встуиле-вхя usndssx волн (со скоростязсз более S.0 юс/с), аоязляа-fixci, как пралиэ, ка удаганяях eme» 240—253 xa (для сяаз-неняя эзветях, что а пределах Зосточю-ЕзрккЗасЗ шат|оргв в Западяо-Свбярсхо^ шята во.ттти со схзроспга Базгс 3.0 кх/с выходят а первые нстуаяеняя нз удалениях I60-2C0 хя).

- Отсутстзяе едиЕоЗ дгваническя шграхеннаЗ захрвтЕЧесхса отрахенноЗ волна от подиаац згяясЗ хера (rpsäusi Кохороскча-ча), а вместо этого влатгчзе нескольких отгигатд вога, еме-smu друг друга во дввахячесхоЗ пыразательностя со мере увеяяченхя базы зоядярсвалвя. Пра stoi в рзэлхчши частях Урала область увереяиого вэдеяеняя этях воля меняется п достаточно SBpoxax пределах (от 108-123 до 200-24Э хм).

- Вогрухенве подлазы зешз! хоры сод Урал в отсутствие опорных захрятяческвх етражеияй в районе осевоЭ части Урала.

- ЗнтерференцяонныЗ, дясхретиыЭ характер соля дохрнтячес-хвх отраженных вюя, сбусловзгентг5 обялжем ккиняи а "5о-ковнх" отражателен.

. Перечисленные особенности волновых ctuei позволяет утверждать, что земная хера Уральской складчатой системы по целому набору признаков отхвчается от хоры соседних областей. Эти отлвчяя в первую очередь касается кодооств в скоростной характеристик* хоясолядяроваииой коры, а таххе строевая области перехода от коры s ваатвх. Stxsoi особенность^! зевноЗ коры Урала - является аэввутальная анязотрозхя упругих свойств слагавввх ее cSjassssssi.

2. основы совместного нспольэоаАгшя воля разлг-шоя природа пря изучении глубянвого строения зекясй kofi

Совместное использование продольных ■ поперечных воля позволяет существенно раезгарять эозяохноств сеЗстчесхого метода, поскольку хомпрессвонвне я сдаягогк сссгагагацм

волнового поля содержат информацию о различных свойствах среды. На первш"* взгляд ыожет показаться, что за счет получения двух независимых характеристик физических свойств (Vp и Vs) объем.информации об объекте исследований просто удваивается, однако ото не так. Дахе при изучении изотропной среды совместное использование значений скоростей продольных я поперечных волн позволяет оценить новые, гораздо более информативные упругие параметры, чел отдельно азятые значения скоростей.

Так, часто более информативными для прогноза литологии и вещественного состава оказываются не сами значения скоростей упругих волн, а отношение Vp/Vs или определяемый по ним сейсмический параметр K/j> [12,50]. Используя двухмерную корреляционную зависимость плотности от обеих скоростей, удается в полтора-два раза точнее прогнозировать плотности глубинных образований [5,12]. Имея значения двух упругих скоростей н плотности, можно рассчитать любые необходимые для геологической или геофизической интерпретации модули, характеризующие прочностные свойства изотропной среды [1]. Учитывая существенно более низкие скорости поперечных аолн при близких с продольными волнами частотах, нередко на поперечных волнах удается добиться -более высокой разреааюяей способности структурных построений [48] к т.д.

Еще в большей мере вырастает информативность совместного использования Р- и S-волн при изучении анизотропных сред, поскольку в этом случае дополнительные сведения о среде несет такге поляризация сдвиговых составляющих. В частности, такую дополнительную информацию о среде мозно извлечь из расщепления поперечной волны на qSV- и qSH-составляюцие и из изменения поляризации поперечных воля при распространении через анизотропные среды [14,16,39,41 и др.].

Для того, чтобы в процессе глубинных сейсмических исследований потенциал совместного использования Р- и S-еолн был реализован достаточно полно, необходимо не только обеспечить одновременное получение записей продольных -и поперечных волн при полевых наблюдениях, но и осуществить специальную обработку полученных данных. Это предъявляет определенные требования к методике работ. Наиболее важными элементами методики многоволновых исследований, требующими специального

рассмотрения, являются: 1) эффективное возбуждение одновременно с продольными поперечных сейсмических волн; 2) совместная регистрация Р- и S-волн серийной сейсморазяедочной аппаратурой; 3) специальная цифровая обработка записей S-волн; 4) принципиальное определение и оценка параметров упругой анизотропии; 5) совместное использование результатов обработки Р- и S-волн для геологической интерпретации.

Возбуждение поперечных волн. Принято считать, что для организации сейсмических исследований на S-волнах необходимы специальные источники поперечных волн - горизонтальные вибраторы ила специальны« образом сконструированные импульсные (в том числе взрывные) источники. Это действительно так, когда речь идет о регистрации S-волн з диапазоне удалений, соответствующе» близвертикальнмм отражениям. При обычных работах методом отраженных вели с использование« взрывов не удается наблюдать ссолько-нкбудь зачетного ' поля поперечных отрааенных волн в блигнен от источника зоне. Однако, от этих 3.3 взрывов на больтзях удалениях -нередко наблюдаются интенсивные S—волны.

Одной аз наиболее вероятных причин этого является влияние свободной граняцы земля-воздух (Fertig и др.). Теоретические расчеты из моделях, выполненные конечно-разностным методой [19], показывают, что в той случае, когда источник типа центра расширения {генерирумзий только волны схатня) располозен вблизи свободной поверхности (на глубине ыеньяа длина волны), его взаимодействие с поверхностью приводит к формированию интенсивных сдвиговых волн.

Фактически это соответствует тому, что з качестве источника S-волн выступает целая область поверхности, на которой происходит обмен типа PS. При этом излучение поперечных (строго говоря, обменных РЗ) волк происходят в диапазоне углов, соответствующих критическому углу образования обменной волны. Угол излучения S-золн, такин образом, определяется величиной коэффициента Пуассона из большинстве случаев :осгавляет 30-40° от вертикали. Такой механизм воьЗуздения поперечных волн объясняет два вазгных фа*:тг:, наблюдаемых ia практике: во-первых, отсутствие блиэвертикзльных отраженных s-золн и, во-вторых, SV-поляризацию сдвиговых волн, рас-трострчняющихсл от такого источник», что з условиях высоко-

скоростной среды (отсутствии мощной зоны малых скоростей позволяет фиксировать их на вертикальных сейсмоприемниках.

Практический вывод, вытекающий из этого рассмотрения состоит в том, что оптимальные удаления для регистрации пс перечных волн от взрывов должны соответствовать диапазон углов излучения больше 30-40° , от вертикали. Как правила ныегчо' этому диапазону соответствует больпинство основны волн, используемых при ГСЗ. Величина задержки между моменто формирования Р-волны от взрыва и S-волны, генерируемой по верхностью земля-воздух, зависит от глубины источника и условиях Урала при глубине заряда 20-30 и, как правило, н превышает 10-20 мс.

Другими факторами, влияющими на излучение поперечны волн, являются латеральные геологические и физические неод породности вблизи источника возбуждения. На практике замече но, что сдвиговые волны (причем но только GV-поллризоБанныс часто наблюдаются от взрывов, произведенных в христалличес ких породах, около камуфлетов, на склонах оврагов и вблиз естественных водотоков.

Учет изложенных выае факторов позволил при работах мето дом ГСЗ на Урале практически повсеместно организовать реги страцию одновременно с продольными поперечных волн от взры вов. О

Совместная регист.уция Р- и S-волн. Как уже отмечалось, условиях высокоскоростной среды интенсивные SV-составляюци поля поперечных волн позволяют уверенно фиксировать их н вертикальные сейсмоприемнихи. На записях, полученных с не пользованием позиционных линейных расстановок вертикальны сейсмоприемников,, поперечные волчы отличаются от продольны по таким признакам, как большее время регистрации, боле низкие видимее частоты и кажущиеся скорости. Обычно видимы частоты поперечных иолн в 1.2-1.5 раза нихе, чем видимы частоты основных Р-волн, кажущиеся скорости меньае, а врем, регистрации п 1.5-2.0 раза болыае, чем у продольных анало гов. Интенсивность поперечных волн, как правило, сопоставим, с интенсивностью продольных. Отношение амплитуд вертикальны: составляющих (As/Ap) на низкочастотных записях колеблется ; зависимости от условий возбуждения и приема от 0.2 до 9-10 -в -cpf/weM доставляя 2.3-2.7.

Яри наличии поверхностного слоя осадков или мощной зоны ¿алых скоростей (соизмеримых по мощности с длиной волны, ¡оставляющей в ГСЗ 300-500 м) Б-волны на вертикальных прибоях, как правило, не фиксируются. Для их уверенного выделе-шя необходимы расстановхн ориентированных горизонтальных Iли наклонных сейсмоприемников [1]. На исследуемой террито->ии такая ситуация имеет место в Зауралье, где мощность ниэ-юскоростных осадков возраста превыЕает 300-800 м. Го-

>изонтальные приборы и азимутальные конические установки ейсыоприемников необходимы также для определения параметров олярнзации Б-волн и выделения горизонтально поляризованных Н-волн в условиях высокоскоростной верхней части разреза.

Таким образом, в процессе региональных сейсмичесхих ис-ледований на Урале, сложилась такая схема принимающей ино-оканальнои расстановки, когда примерно равное количество ан.члов многоканальной сейс^останции задействуется на пло-адн-.'ю позиционную расстановку сейсмоприемников к 3-компо-ентные или азимутальные принимающие* устансзкк, совмещенные частью вертикальных приборов. Эта расстановка позволяет ценивать как кинематические параметры регистрируемых волн а площади приема, так я выполнять поляризационный анализ олебаний. • '

С целью обеспечения надежной регистрации низкочастотных эпереч^ых колебаний запись волн выполняется широкополосными эт 1.0 до 30 Гц) геофонаии на открытой в сторону низких зстот канале. Длительность регистрации увеличена вдвое по равнению с работами на продольных волнах и, в зависимости г удаления взрыв-прием, составляет от 30 до 60 с. Привязка гметки момента взрыва осуществляется при псцощи сигналов >Дирующего отметчика, передаваемых по радио, как это приня-) в ГСЗ [1]. _ " . ' .

Особенности цифровой обработки записей Б-волн. Специфика >левых записей сейсмических данных, получаемых при ыного->лновых исследованиях, потребовала разработки и создания и. та специальных обрабатывающих процедур для ЭБМ. Презсде. :1.то, это процедур поляризационной фильтрации данных кони-ских азимутальных установок, демультиплексирования длинных 1писей, обработки 3-компонентных н площадных наблюдений 1,29,33,39]. Эти программы а дополнение к стандартным об-

. .; го ':

■ ' ' С- •

рабатыаавщии процедурам (таким, как низкочастотная полосоа фильтрация и разновременное направленное суммирование зап сей) позволяют существенно повысить отношение сигнал/вум п выделении Б-волн.

Основными помехами для первых вступлений Б-волн на пол вых сейсмограммах, помимо продольных к обменных волн Г.: празило, отличаемых по кинематическим признакам), на Ура являются поверхностные волны Релея и пряные волны, свяэанн! с отложениями М2-Кг возрастав Зауралье.

Интенсивные волны Релея, следящиеся до удалений 60-80 к ■ по кинематический характеристикам и. видимым частотам близ к Б-волнан (Уя еа> 0.95Ув). Воэбуадаются они, как правило, п; взрывах больших зарядов, расположенных ььппе подошвы ЗМС. О новными критериями для их выделения являются эллнптическ (часто почти Круговая) поляризация и ВЫральеННай дмс1"ерС| скорости, проявляющаяся при уэкопрлосном частотном сканирс вании (с полосой пропускания в 1.0 Гц) в диапазоне част! от 1.0 до 8,0 Гц. Как правило, Я-волны разрушают "хвост! первых вступлений поперечных волн н затрудняют определен: параметров поляризации последующих фаз Бо-волны.

Прямые волны с кажущейся скорость» 2.5-3.5 кы/^, соотве' ствующей скорости Ур в отлоаениях М2-кг возраста в Зауралы нередко следятся до удалений 30-40 км и по интенсивное' доминируют на вертикальной компоненте в области иступлен! Бо-волн. Их подавление прг. корреляции сдвиговых колебаш становится возможным благодаря применению поляризацконн< фильтрации.

В отдельных случаях, когда имелись достаточные для ат\ целен системы наблюдений, поперечные и обменные волны ув5 ренно отождествлялись после применения процедур направленж го суммирования на малых базах. Особенно эффективным так( суммирование оказалось при выделении обмена типа БР, труд! определяемого без специального анализа [31].

К?к правило, применение к записки, полученным в Уральскс , регионе, низкочастотной полосовой и направленной поляризац! онмой фильтраций делало возможным выделение первых вступле я»й Эо-иолн и определение параметров их поляризации в ЭС случаев от общего числа Ро-волн. Закритические отраженнь Б-волны от подоивы земной коры и Эо-велны на удалениях свыа

100 км удавалось выделить з 50-60% случаев от общего числа наблюдений.

тройных средах распространение волн сиатия и волн сдвига не г'.озет рассматриваться как два независимых золиовых процесса. Захоны распространения упругих золи л таких средах определяется об.цим ураэнениеа звякания, з хоторогд компоненты вектора смещения через дефор»ац:5и связаны с компонентами тензора козулей упругости (Фгдориз, Чеснокоз и др.).. Это приводит к гому, что при распространении продольной болны возникает сопутствующее ей сдвиговое колебание, а при распространении юперечного колебания возбуждается продольная волна. Таким эбразэа, волновые поля в анизотропных средах - имеют ряд осо->енностей по сравнению с волновыми поляки в изотропной среде. Сарактер этих особенностей определяется , видон тензора .¿оду-гей упругости (симметрией среды) и направлением рг.спростра-1ения колебаний. В общей случае ииеат кесто: 1) отклонение :аещений чР-волн от направления фазовой скорости; 2) зависи-юсть скорости дР-волн от направления распространения; 3) от-;лонение смещений в поперечной волне от плоскости волнового фонта; 4) расщепление поперечной волны на qSV- и чЯН-коле-¡ания; 5) зависимость скоростей оПеих 'змипсперзчиих ззл.ч, такхе их разности, от направления распространения.

Очевидно, что для экспериментального обнаружения перечис-енных особенностей в реальных средах необходима постановка пециалькых наблюдений. Методика тапих наблюдений 5млз разработана и применена на Урале пря региональных сейсмических сследованиях. Направления векторов смещения оценивались по аг.нея?! 3-яоз.гаонентних и 12-компон';"'1ШК установок; гормональных н наклопнлх прзбороэ. Яайразлзкия подхода голк - по учам г.рестово;; расстановил на ба-зе 1100x1100 а. Для кентро-я за азичутальннм.ч заркгцлятГ'схоростеЗ и времен вступлений нализи?озалис1» данные в пестах пересечения профилей и вы-

злнялись специальные плещаднг.в наблюдения [1,11,16,37,39 и р.].

Точность определения параметров векторов смещений оцзни-1лась по избыточный компонентам !З-ганальнах установок и ^зависимым определениям, выпеяняеаыа по 2-8 З-коупонентним ?иборам на базе 130-1050 и. анализ показал, "то углы пс.дхо,-

дэв векторов смещений определялись в среднем с погрешност: 20-25°. Разница между направлениями смещений и направления; подходов волн в большинстве случаев не превышала указанн] погреиностей (за исключением наблюдений в субысркдиональн( направлении в районе Таратааского выступа, где максимальна расхождения достигли 35-40®). По-видимому, указанной.точ .01 ти недостаточно для уверенного- обнаружения эффектов отклош кия смещений от направления подхода волны, и дальнейшие р< боты в этом направлении должны вестись на более дгтадьн! уровне при меньших погрешностях полевых измерении. Зато т< кие эффекты, как расщепление поперечной волны и упорядоче; ность направлений поляризации "быстрых" Б-волн при указаннь погрешностях фиксируются вполне надежно.

Анализ азимутальных вариаций скоростей Р- и 3-волн покг зал, что дагсе при использовании 3-4 направлений для опред1 Ленин скоростей нрк площадных наблюдениях мойну вполне увб ренно определять ориентировку максимальных и минимальт значений скорости. Важным методическим моментом здесь язл! ется то, что сравниваются не велячипи. а направление скоро; тей, которые при достаточной плотности наблюдений и равне мерном "освещении" площади по азимутам устойчиво определяют ся по 3-4 значениям. ■' •

Таким образом, разработанная и примененная в процессе ре гиональных сейсмических работ на Урале методика профильис площадных миргоЕолиовых наблюдений позволяет изучать как к! нематические, так и поляризационные аномалии волновых поле( возникающие в анизотропных средах, что открывает возможное! оценивать параметры упругой анизотропии земной коры.

Совместное использование результатов обработки Р-и Б-во.г для геологической интерпретации. Тот факт, что волны сжати и сдвига неоут информацию о различных свойствах среды, но; волкет при их совместном использовании сузить степень' неод] нозначности геологического, прогноза, базирующегося на оцеп ках параметров физических свойств среды.

Основой для тахого прогноза являются закономерности меж;; изменением упругих свойств в составом горных пород,'устаноэ ленные на образцах [5,12,50]. В таблице 2 приведена сводя эмпирических выражений, по которым значения скоростей про дольных и поперечных волн могут быть легко пересчитаны в па

УРАВНЕНИЯ СВЯЗИ СКОРОСТЕЙ Р- П З-ВОЛН С ИОД'/ЛШП УПРУГОСТИ И ЭМПИРИЧЕСКИЕ БЫРЛЯЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА ПРОЦЕНТНОГО СОДЕРЖАНИЯ ОСНОВНЫХ ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ ОХИСЛОЬ

Таблица 2

II Определяемый параметр Ураваение Козффидиевт Интервал Размерность

п/ п корреляции измерения

1 2 3 " 4 5 6

1 Плотзость р=0 . 13^+0 . <10 (Ур/У, > + 1. 02 0.93 2.56-3.15 г/смЗ

2 Коэффициент Пуассона V,2 - 2У? - - -

3 Модуль Ряга . рУ|<З^ - -IV!) . IV? - VI) - - г/сн3'и2/с2

4 Модуль сдвнга 0 = рУ| - - г/сы3'м2/с2

5 Коэффициент всестороннего сзатпя К = - 1 V») ' - - г/сиЗ*м2^ с2

б Содерлапиа жреиаезсма , 2 ВЮ2 = 152.4 - 20.82 Ур/У, - 2.53 К/р 0.97 44-76 %

7 Содержгшис окиси иагшш 2 М80 = 0.0109 (К/р)?- + 0.6528 (К/р) + +18.01 (У0/У„)2 - 77.5 + 55.28 0.94 1.0-11.5 %

а Содерялаив окиси кальция 2 СьО = 1.122 (К/р) - 0.Б9 - 17.93 0.94 0.3-14.6 %

9 Сулиарнсо содержание окислов яелаза £ РсО = 33.225 CVD/VÍ5)2 - 106.8<УВ/У,) -- 0.0759 (К/р)2 1- ¿.343 (К/р) + +33.59 0.30 2.0-15.0 %

Примечаний» Значения и Уа в ки/с.

с

раметры, характеризующие прочностные свойства и веществен состав. Подчеркнем, что Сез знания обеих скоростей упру воли больпинство приведенных здесь эмпирических выраже принципиально не может быть получено. В тех случаях, хогд принципе возмогно выполнить некоторые оценки, исполь только значения 'скоростей продольных волн (например, j прогнозе плотности), погрешности таких оценок на основе : таповленяых многомерных связей оказываются в 1.5-2.0 р; меньше [12].

При интерпретации многоволновых наблюдений исходные з! чення Vp и Vs определяются путей решения обратных задач полям времен продольных и поперечных волн и корректирую: в процессе решения прямой задачи сейсморазведки. Вычислен» по ним значение плотности (р ) контролируется наблюден! полем силы тяжести и также корректируется в процессе решеь прямой задачи граенразведки. При построении сводного reoci зического разреза земной коры совокупность полученных пар метров (Vp,Vs,p ) разбивается на однородные области метода математической статистики [14,23,43], после чего для кагд из выделенных областей рассчитываются прогнозный состав прочностные свойства в соответствии с формулами, приведенн ми в таблице 2. Дальнейшая реологическая интерпретация пол ченного.разреза базируется на расчетных свойствах и геоме рии выделенных областей.

Такая последовательность процедур в значительной ке снижает субъективизм в процессе построения разрезов по ге физическим данным и позволяет отделить "форыалыю-геофиз ческую" интерпретацию от "неформальной" геологической.

В целом, заключая настоящий раздел, моено утверждать, ч в процессе региональных сейсмических исследований на Ура. разработща методнкч изучения .консолидированной земной кор; основанная на использовании особенностей распространен! сейсмических попнразличной поляризации через изотропнш» йЦизотропные среды, которая позволяет получать приниигиал; по полую инфогмациа об об-ьакте исследований. "что открква< до.чолнмтельнме позиодности пр;? геолегической ^нтеопретац? данных._сейсчометрки .

* ■ 3. СВЯЗЬ АНОМАЛИЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПИИ С РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ НА УРАЛЕ

В процессе интерпретации аномалий сейсмической анизотропии, установленных на Урале при многоволновых сейсмических исследованиях, было рассмотрено несколько возможных механизмов возникновения упругой анизотропи:: в земной коре [16,21, 39]. Чаще всего в геологической и геофизической литературе азимутальная анизотропия рассматривается как результат ориентированной упорядоченности упругих свойств среды, обусловленной одной из следующих причин: 1) тонкой слоистостостью (трансверсально изотропная модель); 2) преимущественной ориентировкой кристаллов основных анизотропных "породообразующих минералов; 3) ориентированной трещиноватостью; 4) действием ориентированных нелнтастатических напрязений.

Выявленные в результате исследований азимутальные зависимости упругих двойств и аномалий поляризации исключают трансверсально изотропную модель среды с вертикальной осью симметрии для Урала (т.к. з случае такой модели результаты измерений на днезной поверхности.будут азкоутально. независимыми) . . ■

Трансверсально изотропная модель с горизонтальной или наклонной осью симметрии противоречит^ имеющимся геологическим и геофизический данным. Дело в том, что эти данные свидетельствуют о субмеридиональной ориентировке уральских структур и, следовательно, допускают липь широтную ориентировку оси симметрии. Наблюдаемые зз азимутальные вариации скоростей (максимальные значения скоростей в субширогном направлении и минимальные вдоль структуры) могут быть объяснены только з том случае, если ось синиетряи для такой моде-пи будет ориентирована вдоль Урала.

По этой 2е причине представляется маловероятной модель с региональной упорядоченностью в пиротнон направлении вдоль всего Урала кристаллов породообразующих минералов.

:оэтому остановимся более подробно на возможно! влиянии эрнентирэванной трегщкноватости'и напряженного состояния.

Современные представления .> распределении тектонических напряжений в земной коре Урала базируются на результатах иногочисленных геофизических и геологических исследований Г а

-26 о

именно: сейсмологических наблюдениях, измерениях напряженного состоянья в горных.выработках, изучении современных движении в процессе высокоточных режимных геодезических измерений, исследованиях изостатических гравитационных аномалий } т.д. Данные этих исследований показывают, что'земная корг Урала в настоящее время испытывает значительные тектонические чапряжения. Наиболее информативными с точки орения возможности определения направлений действующих напряжений и их относительной интенсивности являются результаты измерения напряженного состояния среды, выполненные способом разгрузки в горных выработках Урала, и наблюдения за местной сейсмичностью.

Измерения, выполненные в горных выработках Урала (Алейников, Влох и др.), свидетельствуют о том, что величины горизонтальных еиротко ориентированных тектонических напряжений, как правило, в несколько раз превышают величины вертикальных и горизонтальных меридионально ориентированных напряжений. В основном, по данным этих исследований в осевой части Урала преобладают горизонтальные сжимающие напряжения, ориентированные вкрест, и растягивающие напряжения, ориентированные вдоль уральских структур.

Анализ местной сейсмичности показывает, что интенсивность современных тектонических напряжений на Урале достаточно велика, так как тектонические землетрясения с проявлениями на поверхности в 6 баллов и выше по международной шкале балльности (МЗК-64) имели место, по крайней мере, 5-6 раз за время примерно с 1800 по 1900 гг. по историческим данным и продолжают инструментально фиксироваться в текущем столетии (Ананьин, Дружинин и др.). С этом столетии сейсмологические станции всего мира, включая уральскую обсерваторию в Екатеринбурге, неоднократно фиксировали события с магнитудой (интенсивностью в очаге) более 4 и балльностью (интенсивностью на поверхности) свыие 6. Последние два события с магнитудой 4.3 и 4.6 имели место в мае 1990 г. на Южном Урале и были зафиксированы почти всеми крупными сейсмологическими станциями Европы, Северной Америки л Антарктиды.

География эпицентров уральских землетрясений не очень обширна. Подавляющее их большинство сосредоточено в пределах Среднего и Южного Урала примерно от широты г.Серова на севе-

ре до г.Златоуста на юге. При этом чаще всего сейсмические :обытия отмечаются в Пермском Приуралье я на Среднем Урале эт Перми на западе до Красноуральска на востоке. В плане 5ольиинство эпицентров землетрясений приурочено к Уфимскому зыступу восточной окраины Восточно-Европейской платформы. По 'лубинам известные гипоцентры в большинстве случаев приуро-<еиы к верхней части земной коры (до глубин 5-10 хм), хотя )тыечаются и более глубокие события (до 20-30 км и более).

Сопоставление эттнг данных с аномалиями сейсмической ани-ютропии показывает их принципиальное соответствие друг Дру-■у. В частности, азимуты максимальных значений скоростей и юхтсрол смещений частиц в первых вступлениях поперечных )олн совпадают с ориентировкой максимальных сжимающих напряжений, установленных в результате измерений в горных выра-;отках, а аномалии расщепления поперечных волн вдоль Урала ?еспо коррелируются с распределением эпицентров землетрясе-шн [14,21,39,41,42]. Если при этом учесть результаты теоретических и модельных исследований -распространения упругих юлн через трещиноватые среды, находящиеся под действием >риентированных напряжений [19 и др.], то установленные вол-юзые аномалии логичнее всего связать с явлением экстенсио-га-дилатационной анизотропии ОДА) в верхней части земной :оры, возникающей за счет ориентированного открытия трещин гад действием региональных сзипающих напряжений субпиротного управления.

Вот почему выдвинутая С.Креапинон (З.Сгашр1п) и др. гипо-•еза экстенсивно-дилатационной анизотропии (ЭДА) представ-[яется в настоящее время наиболее вероятным объяснением наб-[юдаемих аномалий сейсмической анизотропии на Урале. По ги-гатезе ЗДА возникновение и разрастание больпого .-.оличества елких трещин может происходить в регионах, где напряжение [о величине на один - два порядка меньше, чем необходимо для озникновения разломов. Направление трещин долзно совпадать : направлением максимального напрязения сгатия. В результате орс-да, в которой разовьются трещины, станет анизотропной по тиснению к сейсмическим аолнаи. Продольные во<т::ы, в отличие • т поперечных, обычно менее чувствительны к экстеисизно-ди-атационной анизотропии. Это явление мояно обнарузнть а оце-ить прежде всего с помощью расщепления поперечных волн.

23" С

При преобладании ' в зепюй кора горизонтального напряхен: наиболее вероятным является распространение вертикалью трещин, параллельных направлении максимального сжатия вкрест максимального растяжения. Поляризация попер ечи, волн, распространяющихся через такую систему трещин, в ев; очередь, будет параллельна плоскости трещиноватостиГ что да возможность получать направленна главного напряжения.

В такую модель возникновения упругой анизотропии в зькне коре Урала наилучшим образом укладываются как получгнны-з настоящему времени сейсмические данныз, так и предстазлен» о распределении тектонических напряжений. В честности, в< приводимые азимутальные аномалии волновых нолей ь;огут быт объяснены субвертккальной ориентированной треинноватостью преобладающей ориентировкой треаин вдоль направления паке!1 иальных схииакщих тектонических напряжений в зоне диг.аыичес кого влияния Уфимского выступа Восточно-Европейской платфо? ми (ВЕП). Так, на пароте Челябинска ориентировка вектоь максимальных значений упругих скоростей и направлений сиеще ний в первых фазах Э-волн соответствует СЗ-ШВ направлению азимутом примерно 115э- 12.50 . Согласно гипотезе ЭДА, т&ка ориентировка возникает под действием сжимающего напряжена;: действующего в направлении 115°-125° СЗ-ЮВ. В районе II.Таги ла и Куквы ориентировка соответствующих аномалий волковог поля меняется (ЮЗ-СВ 40°-70°), но эти изменения с позици гипотезы ЭДА как раз согласуется с независимыми измерениям напряжений в горных выработках и результатами таоретическо го моделирования влияния Уфимского выступе ВЕП на складчаты сооружения Урала (Алейников, Филатов и др.,1. Тот факт, чт на всем протяжении от Магнитогорска до Кузты вдоль осело структуры Урала поперечные волни, горизонтально поляризован ные в субширстиом направлении (чБН), распространяются с бол шей скоростью, чем 8-волкы, поляризованные в меридионально направлении (чСУ), мохет свидетельствовать о преобладании верхней части земной коры Урала горизонтальных субширотн ориентированных схимаккцнх напряжений.

Таким образом, аномалии сейсмической анизотропии земно ЛЯ его и Юаного Урала согласуются с распределение тектонических напряжений в Уральском региона. Это, в сво очередь, означает, что сейсмическое волновое поле мохе

ть использовано как индикатор трещиннсц анизотропии в сткой консолидированной коре, которая, согласно гипотезе А; .связана с действием ориентированных горизонтальных нь-кзенчй. Отсюда вытекает принципиальная возможность пряае-ния сейсмического, метода на Урале не только при репенак руктурных задач, ко я для оценки динамического состояния еда и определения направлений действующих тектонических прязений.

4. ГЛУБИЯК02 СТРОЕНИЕ И ДИНАМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ СРЕДНЕГО II ЮЖНОГО УРЛДА ПО ДЛНККМ МНОГОЗОЛНОЕОй СЕЙСМОМЕТРИИ

По результатам всех профильных и плоцадных региональных йсмических исследований на Урале составлены разрезы земной ры с основными сгисашчесзини гранкцгыи и скоростнамц :с а -ктеристикауи, а такзе карта иощногти кори (карта поверх-ст.ч Иохоровичнча), что дает представление о модели хонсо-дированной кори для всего складчатого попел [4,10,24,27, ,35-38,43,46-49].

Характеризуя яихн;те> кору и верх:^ю:о мантию региона, иеоб-димо отметить, что скорости распространения упругих золи а »поверхностной части верхней маитии (по границе М) не оди-ковы в разных частях Урала. На Южном Урале скорости про-льных волн в структурах западного склона я в Магнятогор-оч погружении достигают 8.5-8.6 км/с, з восточных структу-х и в Северноа Казахстане понизаются до 8.0-8.1 км/с. На еднеу и Северном Урале высокие скорости наблюдаются во ех структурах. Наиболее устойчиво посьппаиные скорости по аннце М отмечаются а Тагяльскс-Магннтогорском погружении и пограничных с ним структурах.

Анализ азимутальной зависимости граничной скорости по по-рхности М з районе уральской сверхглубокой екзахины, выл. знный по четырем пересехакхцимся профилям ГСЗ, пехазывает синусоидальный зикон изменения схорости продольных волн я этого района с периодом, равным 51 , что может свидетель-вопагь об азимутальной анизотропии верхней аантии под Ура-м. Максимальные скорости (3.4-8.5 кы/с) отмечаются в суб-

широтнок в ЮЗ-СВ кгшравленкйх, нанимал ькые С а.0—8.1 сн/< в иеридаэк^1ьнагд и СВ-ЮЗ, направлениях- Ыалай а&ъеп дшш низкая кадгггюсть выделения врелоилензай поперечной волш и пока, нг созволлшт уверенно оценить азраиетри упругой г зотрсаки для верхней наитии, адяаха дохе этот первый резз тат свидетельствует о необходимости учета вазмозшаё аза талыгав аназатроаиа иантня. при кктерцретяггич реэуяьта глубяниых геофизических исследований на Урале в целесаобр ности дальиейаях работ- а это а касравлеция.

Глубины дз податм земной, кори (да границы и) на Ур меняются в довольна шсраснх пределах от 40 до 60 км- Э Урал отличается ат примыкпстцит частей платформ, где воено земной кори более стаонлька в колеблется в пределах 4 7 ьм.

Накболее харасгерньга прагибак земной сори является п ги5, соападагсгща с Тыкдьска-Йагкатагорскаа вогрухсяае: частачиа гаХИЗЯ^ЕгЕ^Хй ВССТйЧН5»» чаи! кг Центральна—ХрОЛЬСК! в завадву» часть Восточно-Уральского поднятий. Это - Гяаш уральский прогиб земной кора {ГУПр>, авлЕяцайся основ) глуЕшшой структурой Уральской складчатой системы. Осе! зона прогиба, как правила, совпадает с западной часть» 1 гольско-Иагкатогсрского погружена^.

Сроке продельной аовлпьвоств. в рельефе подсевы зеш коры Урала довольна четка фиксируется & поперечная зонал кость. Изменение охраны прогибсв к шгдкяткй по границе исщеречяые седлообразные прогибы в меридиональных поднятия локальные содьеиы и погружение в прогебах ссэдаягг серив в перечных структур, Есресекянтдргг в широтном, севера—западно либо северо-восточной направленаах всю Уральскую складчат систеиу в дахе вьсходжцих в приммдядд^яе сопредельные регион

Па особенностям рельефа границы й Уральская складчат система довольно четко делится на четшр: кругшах поперечи блока первого порядка.. Паяарноуральскк&, ограниченные на. ю погсси северо-западного направлении в районе 64е северн< чиро-гы. Северо-Среднеуральекя& Блок, ограниченный на в качсоя ееверо—западного навраагевяг в районе 5бг севс?::-мр"та. Б это» поясе, по-видимому, пересекается ист»: н рушений юн ротного и се вера-засад но го направлении. Пхнсуралз с кий блок ограничен на юге енратным соя сам в районе 52** с<

:рной широты. Иэ-эа отсутствия фактического материала о губинном строении юхная граница самого южного, Мугодаарско->, блока по границе М пока не установлена. В пределах каз-iro блока первого порядка выделяются блоск более высоких |рядков. Особенно много таких блоков в Северо-Среднеураль-оы блоке.

Земная кора региона представлена, в основном, четырьмя йсмоструктурными этажами (ССЭ).

Верхний ССЭ, в состав которого входят осадочные отложения ругающих платформ и схладчатые образования Урала, харак-ризуется большой изменчивостью. Мощность его колеблется от до 20 км, скорости продольных волн - от 2.5 до 6.S км/с, ношение скоростей продольных а поперечных "нслн - от 1.60 2.05. Низняя граница этажа (сейсмическая граница Коi) оздествляется с поверхностью древнего фундамента и осноаа-ем складчатого комплекса на Урале и в Зауралье. В пределах ала эта поверхность сильно наруаена, что з ряде случаев

пает ее уверенному прослеживанию. Наблюдаются существенные *

зличия в характере скоростных разрезов верхнего ССЭ. Коль с чередованием комплексов с повыаенныыи и пониженными орострыаи параметрами и малым вертикальным градиентом скости осевой части Урала соседствует .с градиентно-слонстой целью в зонах осадконакопления и гранитяэации. В пра-1Льской части Западно-Сибирской плитц дрезний фундамент, в новном, приподнят относительно Урала и платформы и нахо-гся на глубинах от 2-4 до 6-10 км при мощности платформен-£ осадков до 2-3 км. Меяду платформенными осадками и гра-.\ей Ко 1 находятся породы промегуточного комплекса млщ-;тью от 1 до 7 хм.

Для второго сейсмоструктурного этааа, ограниченного сейс-lecxusäii границами Ku i и Sä и представленного комплексом зод со средней пластовой скоростью продольных волн 6.2-6.8 'с (Vp/Vs - 1.65-1.82), наблюдается уменызание мощности от ¡ачны Восточно-Европейской платформы через Урал к Запад.чо-¡ирской плите с 20-25 до 5-10 км. На платформ^, нижня» зта.га з интервале глубин от 12-16 до 20-J0 км пред-влена образованиями с пониженными значениями скоростей и юпенил Vp/Vn. Такая зона намечается и на Урале. В предел срединных массивов Западчо-Си<?г.рской плиты она отсут-

ствует. Средние скоростные параметры этага и отноиеь Ур/Уя повышены в пределах Тагильско-Магнитогорского погруз ния.

Третий ССЭ имеет стносителыю выдержанную мощность, средней 20 км, но изменчивые скоростные параметры. Среди значения пластовых скоростей продольных волн составляю? нем 6.4-7.0 км/с (Ур/Уа - 1.65-1.88). Увеличение скорост характерно для восточной окраины Восточно-Европейской пла формы, а отношения Ур/Уз - для Тагильско-Магнитогорского п грухения. Наблюдаемое в других структурах понижение среди скоростей обусловлено наличием волноводов, расположенн главным образом в ннп:нх частях этага. Б этих структура: как правило, имеет место увеличение количества отрахаюя: площадок и границ обмена волн удаленных землетрясений, ч' характерно для блоков с повышенной расслоенностью.

Четвертый ССЭ относится к специфическому образовании нижней части коры - переходной зоне мевду корой и зерхш мантией. В ней выявлены комплексы с резко разнящимися ск< ростными параметрами, изменяющимися от 6.5 до 8.0 км, (Vp/Vs - 1.68-1.80), то есть имеют место скорости, характе; кые как для кори, так и для верхов мантии. По мере удал: ния от осевой части Урала мощность этого этаха сскраааетс до 3-7 кв. Под Уралом мощность переходной зоны достигает 2 км, хоррелируясь с участками максимального развития основнс го магматизма и интрузий габбро. Поверхность переходкой зоь в осевой структуре Урала испытывает погрухание амплитудой р 5-10 км. К ней нередко приурочена преломляющая граница граничной скоростью 7.7-3.0 ки/с, что позволяло при перЕЬ работах ГСЗ в Уральском регионе принимать эту поверхность з раздел Мохоровичича. Последующие более детальные исследова ния позволи .¡нтерпретировать эту часть разреза как переход ную зону мезду корой и мантией, а за подошву зекной кор считать более глубокий раздел в интервале глубин от 40 до 6 г.и с граничной скоростью 8.3-8.5 кк/с.

Основные сейсмические границы в коре, разделяющие ССЭ погружаются в осевой части Урала. Кроме того, прогнозируемо по сейсмическим данный суммарное содержание кремнезема консолидированной части земной коры Урала заметно понижает ся, на основании чего ^сказываемое ранее предположение

ъемг здесь "базальтового" слоя в более поздних моделях еиено понятием баэяфихацш: (псвьпаениец основности) консо-яропаниой коры.

Характерной особенностью Уральской складчатой систему яв-гся зидчрганное почти ка веси ее протяжении контрастное зннное строение, коррелируюдееся с контрастностью развила поверхности геологических образований. Так, кора Та-ьско-М^гнитогзрского погружения имеет годность на 50-15 а основность а полтора-двг раза больше структур обрам-¡я, предстявленных древними поднятиями и зонами гранити-ш. В первом случае имеет иесто кора фет^нческого профиля, ¡тором - сиалнческого. 3 приуральской части Западно-Си-;ко:': плиты контрастные неоднородности глубинного строения жих зонах субнериднональиого простирания продолжаются :ко на восток. Наиболее представительной из них и имеющей ■и сходства с осезой структурой Урала является зона, со-:тстзуюцая западной части Тюменско-Кустанайсхого прогиба, >рая может являться восточной границей уралид. : целом, по особенностям глубинного строения рассиатрива-часть Уральского региона подразделяется на ряд облас-Первая из них соответствует структурам восточной окраи-осточно-Европейской платформы, вторая - Уральской склад-й системе, остальные - структурам Западно-Сибирской г.лн-а севере" и Казахстанской складчатой системе ка кге. о данным региональных, сейсмически.-: исследований устаноз-, наряду с продольной, поперечная зональность глубинного ення земной г.осы Уральского региона. Она видна гак из оза вдоль меридионального профиля ГСЗ, так а из сопос-ення особенностей строения по субилротныч профилям. Раэ-я глубинного строения крупных поперечных структур таг. же, и в случае продольной зональности, ко^релируются с погостной геологией. По-видимому, глубинная поперечная зо-юсть играла существенную роль в истории развития регн-что пасло отражение в геологии я ноталлогенической спе-«эации отдельных субинротных блоков,' которые по другим ¡зическии данным прослеживается далеко за пределы Ураль-складчатой системы.

гчетнм, что, в целом, поперечная зональность Уральской 1Чато{1 системы о глубинном строении выралгма не менее чем продольная.

Прогноз вещественного состава образований, слагающих зек ну» кору, был выполнен на основе вырахений, приведенных таблице 2. Прв этом на этапа "формально-геофизической" нн терпретацнк методами математической статистики были выделен объекта, значимо отличающиеся друг от друга по совокупност прогнозируемых параметров. Сравнение выделенных объектов выходящих на поверхность, с результатами геологической съем ки показало их ' приуроченность £ гетерогенным комплексам объединяющим близкие по составу образования. Это позволил сделать вывод о возможности использования результатов такого прогноза для геологической интерпретации и проследить оха рактернэованные комплексы на глубину.

Так, по совокупности прогнозируемых параметров стало воз можкын разделение комплекса уралид на ранние недифференцированные вулканогенные формации и более поздние дифференцированные, вмещающие месторождения медпо-колчедлнных руд I Тагкльско-Магнитогорскдй зоне '[1*]. В ряде случаев удалое! выделить интрузивные образования в толщах вулканитов близкого состава. Сложные по внутреннему строению и дифференцированные по составу интрузивы габбро-гранитоидного фориацион-ного тиаа уверенно расчленяются по совокупности прогнозируемых параметров 'на ранние образования габбровой формации х более поздние по времени внедрения породы гранитоидного типа. В объеме последних выделяются участки развития диоритов, сиенит-диоритов, сиенитов, что вахно для оценки перспектив на поиски скарново-магнетитовых руд.

Использование оценок вещественного состава для средней и нижней коры позволило выделить в пределах уральского складчатого пояса различные типы разрезов земной коры. Последующее вх сравнение с распределением известных месторождений полезных ископаемых (прехде всего рудных) показало отчетливую приуроченность большинства из этих месторождений к определенным типам коры. Это, в свою очередь, позволило уточнить существующие представления о металлогеничсском районировании на основе информации о глубинном строении и . высказать ряд предположений о минерагсническон специализации выделенных блоков земной коры 122].

В предыдущем разделе было показано, что выявленные аномалии сейсмической анизотропии верхней части земной коры тесно

>релируются с распределением тектонических напряжений в шьском регионе и сделан вывод о возможности оценки на-1влени:"; преобладающих напряжений по сейсмический данным в

гтветствии с гипотезой ЭДА. Согласно этим данный, Уральский

-'i

[адчатын пояс находится под действием преобладающих гори-тальнах субширотко ориентированных схиыакщих напряжений, более ярко действие сжимающих напряжении, оцениваемое по малиям поляризации поперечных волн, проявлено на широте мехого выступа Восточно-Европейской платформы и на Сред-Урале в пределах зоны Главного Уральского разлома и дуральского прогиба. По имеющийся данным ыогно предполо-ь, что в целом региональное поле напряжений в верхней ти земной коры Урала определяется влиянием Уфимского гупа ВЕП. Этот вывод согласуется с результатами, получен-I! другими исследователями для этой территории, и позволя-считать, что напряжения растяжения, фиксируемые вдоль пьских структур, связаны в значительной мере с геометрией некого выступа и действием более локальных факторов. Для з, чтобы оценить глубину, до которой распространяются вы-. J о преобладающих субширотных сжимающих напряжениях в юй sope на Урале, в настоящее время недостаточно данных, i аномалии анизотропии и оцзг.ка rnyGurt гипоцентров ураль-: землетрясений позволяют говорить о верхней части консо-|роаанной коры до глубина 5-12 км.

'акки оЗразоч, сейсмическая модель земной кора Среднего и го Урала представляет собой многоярусную композиция раз-.сштабных. дифференцированных по упругим параметрам обра-ний. находящихся пол действием преобладавших горизон-чмх субпиротно ориентированных са;жакстил напряжений. По ну ряду особенностей глубинного строения земная кора т>ской складчатой системы является аномальной по стноие-к коре соседних областей. Эта аномальность выражается: увеличении мощности земной кори до 55-60 кц; 2) наличии ительной по мощности {до 20 км) и слоз;;ой по строению ходной зоны в низах коры с промежуточными между корой и ней значениями скоростей продольных волн (7.2-7.8 км/с); челиченни значений скоростей упругих волн и плотности в злиднропанной коре по сравнению с соседними структурами, зетствекно, на 0.3-0.5 к «г/с и 0.10-0.15 г/см3; 4) попы-

шенной тектонической раздробленности, проявляющейся вохарак тсрс распределения отражателей; 5) преобладании горизонталь ных субстратно ориентированных сжимающих напряжений в верх ней части земной коры. Особенности глубинного строения Урал корреляруются с особенностями геологического строения к ни нерагенвческой специализации верхних структур складчатог пояса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты исследований, приведенные а настояще докладе, сводятся к следующему:

1. Разработаны основы методики изучения консолидированно земной коры на базе использования особенностей распростране ния упругих волн различной поляризации через среду.

2. Впервые на Урале выявлены и исследованы азимутальны аномалии волновых полей, свидетельствующие об анизотропи упругих свойств земной коры складчатого пояса.

3. Установлена приуроченность большинства уральских эеи летрксений к выявленным волновым аномалиям, на основе чег сделан вывод о применимости к зекной коре Урала гипотез экстснсивно-дилатацвонной анизотропии (ЭДА), связыоавще возникновение сейсмической анизотропии с действующими в зем ной коре напряжениями.

4. С позиций гипотезы ЭДА выполнена геодинамическаякн терпретация полученных в результате экспериментальных вссле даваний данных и определены направления основных схинавци горизонтальных напряжений в верхней части консолидированно коры в пределах Среднего и Южного Урала.

5. Получены косые данные с глубинном строении и динами ческом состоянии земной коры Уральского складчатого пояса.

Совокупность выполнена^ разработок и исследований пред ставляет собой новое перспективное направление в сейсмоыет рии, позволяющее использовать ыноговолновые наблюдения ка для изучения структуры, так состава и динамического состоя ния земной коры. Результаты работы могут найти применение в других регионах, прежде всего при изучении глубинного стр ения земной коры сейсмически активных областей.

Эснсвнхле полохення диссертации опубликованы в следующих этах:

.Монографии и теистические сборники

'л

Опит глубинных сейсмических зондирований на Урале /В.С.Дружинин, С.Н.Кашубнн, Л.В.Снвкоэа и др./. -Сзердловсх, КТО Горнее, 1932. 72 с.

Литосфера Центральной и Восточной Езрспы: Восточно-Европейская платформа /Под ред. В.В.Соллегубз/- Киев, Наук, думка, 1989, 188 с. (раздел: О характере сочленения восточней окраина. Восточно - Европейской плгггформи и Уральского складчатого сооружения /B.C. Дружинин, С.Н.Кг^убик, В.М.Яибалка, с. S-11).

Геотраверс "Гранит": Методика и результаты исследэва-

^ ннЛ /Под ред. 3.?!. Рыбалкн , С.И.Кагзубчна , В.Б.Соколова /- Екатеринбург, УРГК и УТЯ ЗНТГеО, 1992, ИЗ с. (рзздел: Программа исследований по геотразерсу "Гранит" /В.U.Рыбалка, В.С.Другкккн, С.П.КапуСин и др., с. 5-21).

Статьи I? •»езнсн

Особенности методики и результата глубинных сейсмических исследований на Красноуральскоч профиле ГСЗ /В.С.Дружинин, С.Н.Кйаубтп!, 3. М. Рыбалка, Л.Н.Яариа-нова/. - В кн.: Сейсморазведка при поиска:: •деторождении цветных неталлов ка Урале. И., 1931, с. 103-119.

Касубин С.Н. , Лясик С.С. Использование иногогаранетрн-ческах связей между плотностнымн и упругостни»;и свойствами горных пород для целей геолого-геофизн-чеспоЯ интерпретации. - В кн.: Интенсификация и повышение эффективности горних и гс-югоразз?.дочных работ для обеспечения мииерглыкм сирьэм прочкл-ленности Урала (тезисы докладов конференции). СаердлоЕСк, 1982, с. 71.

Друхинин B.C., Кашубин С.Н. использование докритичес-хих отраженных волн для изучения структура коры. -

"В кн.: Применение численных методов в исгпедоБа иии литосферы. Новосибирск, 1982, с. 86-98. 7. Каыубин С.Н., Алексеев Б.Б. Статистические критери проверки гипотез в. интерпретации сейсмически данных. - Б кн.: Повышение эффективности горных геологоразведочных работ ка основе техническое перевооружения и улучшения технологии производств (тезисы докладов конференции). Свердловск, 1983 с. ЮС.

a. Kashubin S.К., ï'avlenkova N.I., Yegorkin A.V. Crusta heterogeneity and velocity anisotropy from seisrai studies in the USSF.. - Gsophys. J. P.. astr. Soc. 76, 19S4, p. 221-226.

9. Кааубин C.H. , Тартшшьш C.B. Методика комплексно

интерпретации результатов многоволновой сейскораз ведки при региональных исследованиях в Тагильско Магнитогорском прогибе. - В кн.: Совершенствован!: геолого-разведочных работ, технологии и техник добычи и переработки полезных ископаемых на Урал (тезисы докладов конференции). Свердловск, 1984 с. 102-103.

10. Глубинное строение Урала в продольной сечепии (по но

выи даннаы ГСЗ на керидкональнск профиле Н.Тура Орск) /В.И.Бальчак, В.С.Друдинш:, С.Н.Кешубин др./. - ДАН СССР, 1984, т. 277, N 3, С'. 656-659.

11. Кашубин С.И. Некоторые особенности азимутально-фазово

корреляции эллиптически поляризованных волн.-Б кн. Геофизические методы поисков и разведки рудных нерудных месторождений. Свердловск, 1984, с. 41-45

12. Кашубин С.Н. Методика анализа физических свойств гор

них пород при региональных сейсмических исследова ниях (на примере Тагнльско-Мг.гнитогорского проги ба). - В кн.: Геофизические методы поисков и раз ведки рудных и.нерудных месторождений. Свердловск 1984, с. 83-91. , -

13. Глубинное строение Урала по меридиональному профил

ГСЗ Иихняя Тура - Орск /В.С.Дружинин, С.Н.Кашубин В.И.Бальчак и Др./. - Советская геология, 1985 N 1, с. 74-86.

4. Использование результатов кноговолновой сейсморазведки

при изучении земной коры Урала /З.С.Дружинин, С.Н.Кашубнн, В.И.Вальча* и др./. - Геология и геофизика, 19SS, N I, с. 91—* 8.

5. Кашубин С.Н., Конева B.C. Субпиротная зональность

Тагильско-Магнитогорского прогиба и некоторые вопросы металлогенического прогнозирования. '- В кн.: Совершенствование технологии и техники горных и геолого-разведочных работ на Урале (тезисы докладов конференции). Свердловск, 1985, с. 89-90. i. Кашубин С.Н. Азимутальные наблюдения в Тагнльско-Маг-читогорском прогибе. - ЭИ- ВИЗМС. Разведочная геофизика. Отеч. произв. опыт, 1S85, вып. 5, с. 9-17.

Результаты ГСЗ на меридиональном профиле Н.Тура - Орск /В.С.Дружинин, С.Н.Каиубин, В.И.Вальчак и др./. -ЭИ. ВИЭМС. Разведочная геофизика Отеч. произв. опыт, 1985, вып. 5, с. 17-23.

Элементы ыногополновой сейсмометрии при изучении земной коры Урала /В.С.Дружинин, С.Н.Каиубин, Н.И.Ха-левин, Ф.Ф.Юнусои/. - 3 кн.: Многоволновая сейсморазведка (тезисы докладов Всесоюзного совещания). Нозосибирск, 1985, с. 99-100.

Теоретическое моделирование процесса распространения упругих волн и интерпретация данных многоволновой сейсмометрии с позиций напряхенного состояния среды. /В.Б.Писецкий, Н.Л.Баранский, С.М.Крылаткоз, С.П.Баутин, М,И.Полоцкий, В.С.Дружинин, С.Н.Каиубин, А.В.Рыбалка/. - В кн.: Многоволновая сейсморазведка (тез. докладов Всесоюзного совещания). Новосибирск, 1985, с. 127-129.

Связь глубинного строения и металлогении Тагильско-Магнитогорского прогиба (по данным ГСЗ) /В.С.Дружинин, С.К.Кашубин, В.И.Вальчак и др./. -В кн.: Региональная металлогения Урала и связь оруденения с глубинным строением (информационные материалы). Свердловск, 1985, с. 187.

Кашубин С.11. Интерпретация расщепления разнополя-ризованных поперечных волн с позиций напряженного состояния земной коры Урала. - В кн.: Минерально-

сырьевые ресурсы Урала и проблемы их о^военш (тезисы докладов конференции). Свердловск, 1985, с. 57.

22. Дружинин B.C., Кашубин С.И., Рыбалка В.М. Интер-

претация сейсмических данных при ыелкомасвтабно» Ыеталлогеническом районировании - В кн.: Глубинные сейсмические исследования в восточной части Балтийского щита и на прилегающих акваториях. Апатиты, 1985, С. 40-44.

23. Каиубин С.И. Статистические реаения в интерпретацт , геофизических данных. - В.кн.: Применение математических методов и ЭВМ при обработке информации iu геологоразведочных работах (тезисы докладов конференции). Сзердловск,.1985, с. 134-135.

24. Геофизические исследования при изучении участка зало-

жения Уральской сверхглубокой скважины /В.С.Дружинин, С.Н.Кашубин, В.И;Рыбалка, Б.П.Рыиш/. - "ЗС Мездуиар. геофиз. сиип., Москва, 23-28 сент., 1985, . Тр. 4.2.Т.С". М, 1985, с. 70^75.

25. Новые данные о глубинной' строении ¡Одного Урала п<

результатам исследований на Троицком профиле ГС: /В.С.Дружинин, <С.Н.Казубин, С.В.Автонеев, B.M.Fu-балка/. - В кн.: Эволюция магматизма Урала: Ннфор-• ыациоиные материалы. Сыордловск, УрО АН СССР, 1987, с. 100-110. ' . : ■■■'.•'•

26. Роль глубинных сейсмических исследований в форми-

ровании представлений о строении земной коры Урал: как основы ДЛ1> . регионального' . геолкартирования i ыинерегении /B.C. Дружинин, С.Н.Кашубин, В.М.Рыбалка , Б.П.Рыхий/. - В кн.: Интенсификация регионального геологического изучения территории СССР i свете решений XXVII съезда КПСС (тезисы докладов). Свердловск, ПГО "Уралгеология", 1S87, с. 127-128.

27. Автонеев C.B., Дружинин B.C., Кашубин С.Н. Глубинное

строение Вгного Урала по Троицкому йрофнлю ГСЗ. -Советская геология, 1988, H 7, с. 47-53.

28. - Новые данные о глубинном строении Южного Урала пс

результатам исследований на Троицком профиле ГС' /В.С.Дружинин, С.Н.Кашубин, С.В.Автонеев, В.М.Pu-

балка/. - Геология и геофизика, 19S8, N 10, с. 36-50.

. Кзпубин С.И. Азимуталыше наблюдения в Тагильско- Магнитогорском прогибе. - Разведочная геофизика, 107,

1988, с. 95-101.

Дружинин B.C., Каиубин С.Н., Рыбалка В.М. Специфика глубинного строения Уральского региона по данным ГСЗ. - Тея. доклада семинара "Изучении земной коры метод».!«5 сейскоразведка", Алма-Ата, 1988.

Близнецов М.Т., Каиубин С.Н., Маковский В.В. Анализ сейсническогб волнового поля на больяих удалениях вэрыв-яриек. - Передовой науч.-произв. опыт, рекомендуемый для внедрения в геол.-разпед. отрасли: Науч.-техн. информ. сб. ВНИИ экон. минер, сырья и геол.-развед. работ (ВИЭМС). М., 1989, вып. 4. с. 42t49.

Глубинная структура Урала н прилегающих к нему областей (по данным ГСЗ) /3.е.Дружинин, С.Н.Касубин,

B.М.Рыбалка, В.П.Рыжий/. -Зкп.: Тектоника, геодинамика и металлогения Урало-Тяньванской складчатой системы: Информационные материалы. Свердловск, УрО ЛЧ СССР, 1989, с. 30-32.

Кадубкн С.Н., Рыбалка A.B. Кноговолновме площадные сейсмические исследования пра глубинном петрофи-знческои прогнозирования на Урале. - В кн.: Геофизические работы при региональных и геологоеьеысчкых исследованиях на Урала (тезиса докладов uaiчно-технической конференции). Свердловск, ПГО "Урал-геология", 1989, с. 56-57.

Новые возможности мелкомасштабного аинерагеннческого прогнозирования ва основе площадных многоволновых исследований МПВ.НОВ /В.С.Дружинин, А.С.Карманов,

C.И.Каиубин, Л.В.Турыгин/. - Изуч. зец. коры методами сейсморазведки: Матер. Всес. Науч. сооещ., Алма-Ата, 1988, Тез. Докл., - М.» 1989 с. 92-94.

Строение верхней части литосферы и ссобанкостн иинера-гении Урала /В.С.Дружинин, С.Н.Каиубин, S.A.Попов и др./ - 28 сессия МГК, Доклады' советских геологов, И,

1989, с.' 114-124.

36. Новые данные о глубинно» строении северной чсстн К

ноге Урала в сечении Тараташского профиля Г /В.С.Дружинин, С.Б.Автонеев, С.Н.Капубкн, В.М. V балка/. - Геологи» и геофизика, 1990, N с. 121-126.

37. Дружинин BSC., Карманов А.Б., Каиубин С.Н. Площади

системы наблюдений методом преломленных волн д определения объемной скоростной «одели. - Геолог и геофизика, 1990, N 4, с. 106-112.

38. Дружинин B.C., Егорсин Л.В., Капубнн С.Н. Новые дачи

о глубинной структуре Урала я прилегающих к не областей по. данным ГСЗ. - ДАН СССР, т. 315, N 1990, с. 10B6-10S0.

39. Каиубнн С.Н. Экспериментальные.данные о сейсмическ

анизотропии зеьпюй коры Урала н ее возможная свя с ориентированной трещиноватостыо и напряженн состоянием среды. - Б кн.: Строение и геодннаыи зешюй кори в верхней иантни (сборник докладов Ьс союзной конференции, февраль-март 1990 г., Москва ГИН АП СССР, 1991, С. 29-37.

40. Kashubin s.N., Sokolov V.B. Geodynamic model of t

Volga-Ural region crust from the results of combi geophysical investigations. - In book: Structu and Gcodynamics of the Earth's crust and upp mantle (Abstracts of International Conferenc; ■FeBruary-March, 1991, Moscow). Moscow, 199 p. 62-63.

41. Kashubin S.il. Shear-wave splitting in the Ural

crust. - XX General Assembly IUGG, Vienna, 11-: august 1S91, IASPEI Abstracts, p. 91.

42. Kashubin S.N. Seisnic anisotropy of the Earth's cru:

о

of the Urals and its possible relation to orienti cracking and to stress state. - In book: Cont nenta! Lithosphere: Deep Seiscic Eeflectioi /Rolf Meissner...(et al.], editors: Geodynamii Series: Volume 22, American Geophysical Unioi Washington, D.C., 1991, p. 97-99.

43. Дружинин B.C., Кашубин С.Н. Многоволновые региональш

сейсмические исследования на Урале. - Разьедочш геофизика, N 114, 1992, с. 84-92.

Кашубин С.Н., Рыбалка А.В. Учет пространственной ориентации отражающих элементов при изучении структуры зеайой кори. - Разведочная геофизика, N 114, 1992, с. 100-106.

Хаэубин С.Н. Особенности аетодаки сейсмических исследований на геотраверсе "Гранит" -,В кн.: Геотраверс "Гранит": Методика и результаты исследований. Екатеринбург, УРГК н УТП ВНТГеС), 1992, с. 22-32.

Safanda, J., Kashubin, S., Cernak, V. Tenperature modelling along the Taratashskiy profile crossing the Oral Mountains. Studia geoph. et geod., 1992, Vol.36, p. 349-357. "

Rybalka A., Kashubin S., Possible link of reflections in the vicinity of the Uralsfcaya superdeep drilling site with 3tress field. - XXIII General Assembly of the European Seisrr.ological Consmssion. Activity report 1990-1992 and proceedings, Vol.11, Prague,1992, p. 294.

Kashubin S., Thouvenot F. A crustal root beneath the Urals? Europrobe News, N 4, 1993, p. 3-4.

Juhiin C., Gee D.G., Kashubin S-, Rybalka A., Hismatu-lin 7. Deep seismic reflections near the SG4 borehole, central Urals. Geologiska Foreningans i Stockholm Forhandlingar, 1993, Vol.115, PI.4, p. 315-320.

Авторские свидетельства

Алейников А.Л., Неизоров Я.И.,. Кашубин С.Н. Способ определения типа горных пород по сейсиичес&им данным. - Авт. свид. N 1642416 А1 кл. Q 01 V1/30, 1991.

Г