Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геодинамические процессы в коре и верхней мантии Земли по результатам региональной и локальной сейсмотомографии

ВАК РФ 25.00.03, Геотектоника и геодинамика

Автореферат диссертации по теме "Геодинамические процессы в коре и верхней мантии Земли по результатам региональной и локальной сейсмотомографии"

На правах рукописи

КУЛАКОВ Иван Юрьевич

ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В КОРЕ И ВЕРХНЕЙ МАНТИИ ЗЕМЛИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РЕГИОНАЛЬНОЙ И ЛОКАЛЬНОЙ СЕЙСМОТОМОГРАФИИ

25 00 03 - геотектоника и геодинамика 25 00 10 - геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

НОВОСИБИРСК 2007

003057469

Работа выполнена в Институте геологии и минералогии Сибирского отделения Российской Академии наук

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук,

академик РАН,

Кузьмин Михаил Иванович

доктор геолого-минералогических наук, профессор Зорин Юлий Александрович

доктор геолого-минералогических наук Селезнев Виктор Сергеевич

Ведущая организация:

Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН (ИНГГ СО РАН, Новосибирск)

Защита состоится^,^¿^2007 года в \tfчасов на заседании диссертационного совета Д 003 067 01 при Институте геологии и минералогии СО РАН, в конференц-зале

Адрес 630090, Новосибирск-90, просп Ак Коптюга, д 3 Факс (383) 333-27-92

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института Полный текст диссертации находится в Интернете по адресу www uiggm nsc ru/3d-stm/disser

Автореферат разослан/3 апреля 2007 г Ученый секретарь

диссертационного совета, _

кандидат геол -мин наук

Е М Высоцкий

ВВЕДЕНИЕ

Объектом исследовании настоящей работы является распределение сейсмических параметров в коре и мантии Земли и их связь с геологическими процессами. В работе рассматриваются структуры различного масштаба и типа;

• зоны субдукции, на примерах Тихоокеанского пояса, Анд, Дуги Сунда и пр.,

• плюмы, на примерах, Афарского тройного сочленения, Исландии и

щ.;

• зоны внутриконтинентальной коллизии, на примерах Памира, Гиндукуша, Тянь-Шаня, Загроса и пр.;

• рифтовые зоны, на примерах Байкала, Восточной Африки и пр.;

• особенности коры в районах трансформных разломов, на примере Мертвого моря;

• активные вулканические комплексы, на примерах вулканов на Центральной Яве (влк. Мерапи и др.), Кракатау и пр.;

Районы, которые исследовались соискателем в рамках настоящей работы, показаны на Рисунке 1,

Рисунок 1. Расположение районов, которые изучались автором различными алгоритмами. Цифрами указаны номера разделов диссертации, в которых приводятся описание для результатов в указанных областях. N9 - области, которые были изучены соискателем, но не включены в диссертацию

Актуальность исследований

Понимание причин и движущих сил формирования современных геологических структур представляет собой одну из наиболее актуальных задач геодинамики Изучение глубинного строения Земли является необходимым элементом для достижения этой задачи

Сейсмическая томография, использующая естественные источники (СТЕИ), является одним из наиболее эффективных методов для изучения структуры коры и мантии Земли СТЕИ представляет собой молодой и активно развивающийся в настоящие дни метод В приложении к реальным сейсмологическим данным для изучения земных недр СТЕИ начинает применяться с начала 70-х годов Вместе с тем, только в последнее десятилетие результаты томографии приобрели осмысленный вид, который можно сопоставлять с реальными геологическими структурами В последние годы кардинально выросла мощность компьютеров, добавилось множество новых данных высокого качества, а также пришло осознание того, что задача верификации моделей не уступает по важности получению самих моделей В настоящий момент в разных научных центрах идет активная работа по интерпретации новых данных и ревизии старых, что отражает актуальность задачи развития СТЕИ в мировой практической сейсмологии

Вместе с тем, большинство исследователей использует существующие алгоритмы томографии, как «черный ящик» и лишь немногие работают над созданием новых алгоритмов На настоящий момент не существует «идеального» томографического алгоритма Все существующие коды обладают определенными слабыми местами Задача создания алгоритма, который позволял бы «выжать» максимум возможной информации из имеющихся наборов данных и одновременно мотивированно показывать степень достоверности результатов, является актуальной на сегодняшний день По нашему мнению, такого уровня сложно добиться с чужими отчуждаемыми программами, используемыми, как «черный ящик» Поэтому в своих работах мы создаем собственные алгоритмы, которые не уступают, а во многом, превосходят существующие аналоги

К сожалению, как показано в приведенном в диссертации обзоре, на настоящий момент, исследования российских ученых по практическому применению СТЕИ занимают лишь малую часть в мировом потоке работ на эту тему Одну из своих актуальных миссий мы видим в создании группы российских алгоритмов, которые вышли на лидирующие позиции среди зарубежных аналогов и использовались во всем мире Данная работа, суммирующая все наши достижения за последние годы,

является важным шагом в этом направлении

Цель исследований состоит в создании геодинамических моделей различных активных региональных геологических структур на базе построения максимально детальных и тщательно верифицированных сейсмотомографических моделей коры и мантии

Научные задачи исследований. Цель исследований достигается путем решения четырех, следующих друг за другом задач-

1 Создать собственные алгоритмы СТЕИ, предназначенные для обработки различных наборов данных локальных, телесейсмических, региональных и общемировых

2 Получить сейсмические структуры коры и/или верхней мантии под различными регионами на базе этих алгоритмов с использованием различных наборов данных

3 Выработать критерии для проверки достоверности полученных результатов Реализовать различные тесты, после которых можно будет уверенно сказать, что представляемые карты действительно отражают структуры внутри Земли

4 Провести сопоставление полученных томографических картин с наблюдаемыми региональными геологическими структурами Дать интерпретацию сейсмических аномалий и предложить геодинамические модели, которые объясняли процессы динамики глубинных недр и не противоречили имеющимся наблюдениям

Фактический материал и методы исследований Данные для исследований, представленные в работе, включают времена прихода сейсмических лучей от естественных событий -землетрясений, из каталогов общемировых, региональных и локальных сетей сейсмических станций В отдельных случаях, помимо времен использовались амплитудно-фазовые характеристики, которые использовались для восстановления структуры сейсмической добротности

Для интерпретации результатов использовалась информация об основных геологических структурах, взятая из литературы Также активно использовались данные по другим геофизическим исследованиям (сейсмика с искусственными источниками, гравитационные данные, GPS наблюдения, тепловой поток, магнитотеллурическое зондирование и пр), взятые их мировых баз данных и личного общения со специалистами Кроме того, результаты томографии сопоставлялись с численными моделями геодинамических процессов (например, выполненных группой С В Соболева), что явилось удачным примером междисциплинарного сотрудничества

В работе были использованы следующие методики СТЕИ для изучения различных по масштабу структур с использованием различных систем наблюдения

- Региональная томография на базе Инверсной Томографической Схемы (ИТС) В этом методе используются времена по лучам от источников, расположенных в изучаемой области, зарегистрированные всеми возможными станциями мировой сети Помимо построения Р и S скоростных аномалий, данный метод обеспечивает переопределение KoipflHHaT и времен источников Инверсия осуществляется внутри круговой области (напр, с диаметром 1500 км), внутри которой наблюдается достаточное количество землетрясений Расчет скоростных неоднородностей в нескольких областях и их последующее сведение в одну модель позволяет получать сейсмические структуры под обширными сейсмически активными областями

Î- Региональная томография на базе коровых волн (алгоритмы >LOTOC, ANITA). В некоторых регионах, где зарегистрировано таточное количество фаз коровых волн (Pg, Sg, Рп, Sn) можно осуществлять изучение структуры коры и верхов мантии, а также глубину границы Мохо Соискателем был разработан алгоритм MÔLOTOC для реализации этой схемы Совместно с А Яковлевым этот метод был расширен на класс моделей с горизонтальной анизотропией (алгоритм ANITA)

- Локальная томография на местных источниках (алгоритмы LOCOMOTIVE, LOTOS-06) В рамках работы разработаны два алгоритма томографии с локальными источниками, которые применимы для случаев, когда и станции, и используемые источники расположены внутри изучаемой области Данный метод представляется наиболее сложным среди всех схем СТЕИ Соискателем были созданы два алгоритма, LOCOMOTIVE и LOTOS-06 Первый позволяет задавать весьма сложные начальные модели и основан на более сложных и более коэректных вычислительных схемах Второй алгоритм, базируется на

Сколько более упрощенных принципах и направлен на эксплуатацию ¿ронним

пользователем

не'

СТ1

- Телесейсмическая томография. В случае, когда требуется изучать сейсмические аномалии на больших глубинах под локальными сейсмическими сетями, используют телесейсмический метод, который ос човывается на временах прихода сейсмических лучей на станции сети от далеких событий (обычно, более 20° эпицентрального расстояния) Денная схема является самой простой в практической реализации, однако разрешение получаемой в ней модели, не слишком высоко

Соискателем создан собственный алгоритм для реализации телесейсмической томографии, который был обкатан на данных по сетям в районе Мертвого моря и Центральных Анд

Защищаемые положения

Основное защищаемое положение: Сейсмическая томография, использующая естественные источники, (СТЕИ) - это инструмент, который дает достоверную информацию о глубинной структуре земных недр С использованием СТЕИ возможно восстанавливать или уточнять количественные картины процессов, происходящих в коре и верхней мантии Земли

Из этого основного защищаемого положения следуют другие, более конкретные защищаемые положения

- В зоне коллизии в центральной Азии (Памир, Тянь-Шань и пр) обнаружены линейные высокоскоростные аномалии в верхах мантии Предполагается, что эти аномалии отражают следы погружения в мантию остатков индийской литосферы, и/или процесс деламинации (опускание измененного вследствие фазовых переходов и имеющего повышенную плотность материала из низов аномально утолщенной коры)

- По различным данным под юго-западной частью Байкальской рифтовой зоны в верхах мантии обнаружена низкоскоростная аномалия, форма которой почти идеально совпадает с распределением кайнозойского вулканизма Предполагается, что источником этой аномалии является плюм средней мощности, расположенный под Сибирской плитой В остальных частях верхняя мантия под югом Сибири и Монголии представляется однородной Это говорит о том, что если плюмы там существуют, то они маломощные и/или молодые и находятся ниже разрешающей способности наших методов

- Под Аффарским тройным сочленением и Танзанийским кратоном на глубине существуют два примерно равнозначных по мощности плюма Однако их проявления на поверхности различны Аффарский плюм подходит к относительно тонкой литосфере и раскалывает ее на три сегмента Рифтовые проявления там чрезвычайно сильные Танзанийский плюм выходит к подошве толстого Танзанийского кратона и обтекает его по периметру, что вызывает появление кольцевой структуры рифтовых впадин с активными проявлениями вулканизма

- В районе вулкана Мерапи (Ява, Индонезия) обнаружена беспрецендентная по амплитуде и размерам аномалия, достоверность

которой доказана многочисленными тестами Эта аномалия, вероятно, играет важную роль в подпитке активных вулканов Центральной Явы

- В Центральных Андах мы наблюдаем сложные процессы, обусловленные субдукцией и региональным сжатием Вулканизм основной дуги обусловлен понижением температуры плавления в мантийном клине за счет выброса флюидов из слэба Задуговой вулканизм связан с перегретыми участками мантии с низким содержанием флюидов Низкотемпературная аномалия в центральной части, возможно, отражает процесс деламинации коры и литосферы Бразильского щита

Научная новизна, личный вклад

В настоящей работе представлены алгоритмы СТЕИ, полностью разработанные соискателем Все программные коды по этим алгоритмам от первого до последнего оператора написаны соискателем (за исключением программы ANITA, в создании которой участвовал А Яковлев и алгоритма LSQR для инверсии больших разреженных матриц, при написании которого использовались коды ГНолета) Созданные соискателем алгоритмы содержат множество методических решений, которые ранее не использовались Среди нововведений соискателя можно выделить следующие

• принцип Инверсной томографической схемы, который в чистом виде применен соискателем впервые,

• способ параметризации с использованием сетки, узлы в которой устанавливаются внутри изучаемого объема в зависимости от густоты лучей В некоторых случаях возможно определение двойных точек на границах раздела для моделирования скачка скорости,

• способ оценки значений свободных параметров для инверсии на базе синтетического моделирования,

• способ задания трехмерных синтетических моделей и моделирования различных реалистичных ситуаций,

• способ определения реалистичных значений амплитуд аномалий на базе вторичного восстановления скоростного поля,

• способ определения глубины Мохо по данным совместного анализа времен Pg, Рп, Sg, Sn волн,

• способ прямой инверсии для температуры и других петрофизических параметров (в кооперации с С В Соболевым),

• способ локализации источников на базе минимизации целевой функции Форма целевой функции предложена соискателем,

• способ выявления и отбраковки ошибок в данных

В результативной части работы получены важные достижения, многие из которых предоставили новый материал о глубинной структуре под различными регионами Среди наиболее важных открытий соискателя можно выделить следующее

• Найдена беспрецендентно интенсивная крупная низкоскоростная аномалия (30% для Р скоростей и 36% для Б скоростей и размером 80x30 км) в коре под центральной Явой, которая расположена в непосредственной близости к активным вулканам Мерапи и Лаву,

• Обнаружена яркая высокоскоростная аномалии в верхней мантии под Памиром и Гиндукушем, которая совпадает с ареалом глубинной сейсмичности Эта аномалия может отражать процесс субдукции и/или деламинации вещества из нижней части аномально утолщенной коры и литосферы Индийской плиты

• Впервые произведена инверсия региональных данных в Байкальском регионе алгоритмом, учитывающем анизотропные свойства среды Получена модель, согласующаяся с результатами других исследований, согласно которой под корой в юго-западной части Байкальской рифтовой зоны наблюдается область пониженных скоростей, совпадающая с распространением кайнозойского вулканизма

• Получена структура Афарского плюма В центральной части плюма, на фоне доминирующих пониженных скоростей, наблюдается локальная высокоскоростная область Она может быть обусловлена либо вертикальной анизотропией внутри плюма, либо проникновением глубинного более высоко скоростного материала, либо возвратным нисходящим потоком Аналогичные структуры обнаружены под срединно-океаническими хребтами

• Впервые произведена прямая томографическая инверсия для температуры и величины флюидонасыщенности в мантии по временам пробега от локальных источников в Центральных Андах С помощью полученной модели были выявлены механизмы возникновения различных типов вулканических комплексов в Центральных Андах

Теоретическое и практическое значение

Алгоритмы томографии по различным схемам, созданные соискателем, используются различными группами исследователей в различных странах для обработки данных пассивных (то есть с естественными источниками) сейсмических экспериментов Среди

пользователей программы LOTOS-06 можно выделить следующих исследователей Др Н Динк-Акдоган и Д Вагнер (университет Киля, Германия), Т Юдистира (Технологический Институт, Бандунг, Индонезия), А Манцанарез (ГеоФоршунгЦентрум, Потсдам) и др Программой телесейсмической инверсии соискателя пользуется Др Б Хайт (ГеоФоршунгЦентрум, Потсдам) Программу ИТС использует в своих исследованиях Др А Алинаги (Университет Копенгагена, Дания) Сейчас мы работаем над существенным расширением круга пользователей наших программ

Благодаря такому сотрудничеству появляются результаты, которые вносят ощутимый вклад в понимание процессов в коре и мантии в наиболее интересных, с тектонической точки зрения, районах мира На основании этих результатов строятся или уточняются геодинамические модели, с помощью которых возможно лучше понять суть современных геодинамических процессов

Алгоритмы для восстановления координат источников в трехмерной среде, разработанные соискателем, могут оказаться полезными для мониторинга сейсмичности, а также для контроля над производством мощных искусственных взрывов

Алгоритмы локальной томографии, созданные соискателем, показали свою устойчивость в условии очень контрастных аномалий в коре Поэтому можно надеяться, что они смогут быть использованы, например, для изучения внутренней структуры вулканов и их мониторинга, что является важной практической проблемой оценки вулканического риска

Публикации и апробация работы

Работа производилась согласно планам НИР Института геологии СО РАН, согласно программе СО РАН 26 2 по научному проекту "Разработка геодинамических моделей формирования ключевых аккреционно-коллизионных структур Центральной Азии на основе геолого-геохимических, палеомагнитных и геофизических данных" Исследования были поддержаны грантами различных фондов фанты РФФИ №94-05-16544, 1994-1996 (участник), №96-05-65963, 1996-1998 (руководитель), № 00-05-65192, 2000-2002 (руководитель), № 00-0565461, 2000-2002 (участник), Молодежные проекты ВМТК "Томография", 1994-1996 (участник), "Динамика мантии", 1996-1998 (руководитель), индивидуальный проект по программе "Молодые лидеры СО РАН" (1997-1999) В 1997 получил грант на проведение исследовательских работ в течение одного года в Geoscience Azur,

Вильфранш (Франция) Работы соискателя были поддержаны в рамках Международных проектов SFB 267, 2002-2004 (Германия) и MERAMEX, 2005-2006 (Германия) С 2002 по 2006 год являлся научным руководителем проекта МНТЦ №2142

Работы соискателя были отмечены первой премией на конкурсе работ молодых ученых СО РАН (1999 г), Золотой Медалью Российской Академии Наук, 2000 год, первой премией в конкурсе научных статей ИГМ СО РАН, 2006 год

Подходы и результаты, изложенные в диссертации, были представлены в более чем 40 докладов на различных крупных международных и всероссийских совещаниях на ежегодных Ассамблеях EGS, затем EGU, (Ницца, Вена) с 1994 по 2006 год, конференциях EUG в Страсбурге (1995, 1997), международном сейсмологическом конгрессе в Потсдаме (2004) Соискатель представлял результаты своих работ на семинарах в различных научных центрах. Университет Бандунг (Индонезия), 2006, Университет Киля (Германия) 2006, Университет Франкфурта на Майне, 2006, Технологический институт Дармштадта, 2006, ЕТН, Цюрих, Швейцария, 2004, Университет Копенгагена, 2003, Институт геофизики, Университет Рима, 2003, Сеульский Университет, 2001, Принстонский университет, 2001, Ecole Normale de Paris, (2000), Geosciencc Azur Center, Sophia Antipolis, France (1997, 2000, 2005), и многих других

Фактический материал и основные выводы диссертации изложены в 21 публикациях в ведущих зарубежных и отечественных периодических изданиях, из которых 7 - в журналах по Перечню ВАК, а также в тезисах конференций (45), отчетах по проектам РФФИ, интеграционных проектов СО РАН и по проекту МНТЦ 2142.

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 407 наименований Полный объем диссертации составляет 473 страницы, включая 243 рисунка и 25 таблиц

Структура диссертации строилась таким образом, чтобы максимально объективно предоставить алгоритмы и результаты, честно указывая на сильные и слабые стороны, чтобы читатель мог сам составить собственное мнение о достоверности полученных моделей Для того чтобы оценить уровень исследований соискателя на фоне мировых достижений, в первой главе приведен подробный обзор различных глобальных, региональных и локальных моделей, а также алгоритмов томографической инверсии, существующих в мире Во

второй главе приведены подробные описания алгоритмов, созданных соискателем, имеющих отношение к теме диссертации В третьей главе описаны результаты применения этих алгоритмов к реальным данным для изучения структуры коры и/или мантии в различных регионах Структурирование этой главы производится по типу алгоритмов и регионам Описание каждого раздела включает описание данных и результатов Особое внимание в каждом случае уделяется проблеме верификации полученных результатов Весьма подробные описания во второй и третьей главах направлены на то, чтобы убедить скептиков, главным образом из круга геофизиков, что томографические алгоритмы, действительно, способны предоставлять надежные модели, отражающие реальные структуры в Земле Наконец, в четвертой главе на базе полученных сейсмических моделей дается геодинамическая интерпретация для некоторых регионов В данной главе строятся новые и уточняются существующие геодинамические модели для различных по масштабу и природе объектов зон коллизии, плюмов, субдукционных комплексов, вулканов

Благодарности

Данная диссертация посвящается светлой памяти Сергея Анатольевича Тычкова, в лаборатории которого была получена большая часть представленных результатов Без его дружеской и бескорыстной поддержки данная работа была бы невозможна

Автор выражает особую благодарность академику Н Л Добрецову за благоприятные условия в Институте геологии СО РАН и постоянную поддержку проводимых соискателем исследований Плодотворные беседы с ним позволили более глубоко понять суть геодинамических процессов, затрагиваемых в работе, а также выстроить общую структуру диссертации Автор выражает благодарность заведующему лабораторией, в которой были завершены последние шаги по подготовке диссертации, члену корреспонденту РАН В А Берниковскому, за помощь в выработке общей концепции работы, а также за всестороннюю поддержку при решении технических проблем

Автор благодарен коллегам из группы, в которой он работал в течение многих лет, А Н Василевскому, Н А Бушенковой, А К Кинеловской, В В Червову и А Яковлеву, за большую помощь в выполнении работ по диссертации

Значительная часть данной работы была выполнена в ОеоРогзс1шг^52еп1гит в Потсдаме (Германия) Автор выражает свою глубокую благодарность С В Соболеву, А Петрунину, А Бабейко,

А Попову за активное обсуждение результатов с точки зрения геодинамического моделирования, а также за постоянную дружескую поддержку в течение пребывания в Германии Результаты, полученные в работе, были бы невозможны без активного участия М Вебера, Р Кинда, Б Люра, Г Аша и многих других коллег из GFZ

Особая благодарность выражается семье за терпение и понимание в течение непростого периода написания диссертации

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены объект и цель исследований, показан личный вклад диссертанта, новизна полученных результатов, перечислены положения, которые выносятся на защиту

Глава 1. Обзор мирового состояния в области сейсмической томографии и ее применения для восстановления глубинных процессов в Земле

Первая глава посвящена описанию мирового состояния исследований с использованием сейсмической томографии на базе естественных источников (СТЕИ), который представляет собой молодой и активно развивающийся метод для изучения глубинного строения недр Земли В обзоре исследуется вклад отечественных и зарубежных исследователей в развитие метода СТЕИ и его практической реализации для изучения коры и мантии Земли

Обзор начинается с описания одномерных и трехмерных глобальных моделей Земли, построенных на базе информации по объемным волнам, а также поверхностных волн и свободных колебаний Земли Далее проводится анализ и сравнение результатов, полученных различными авторами для различных регионов Особое внимание уделяется региональным исследованиям в Европе, Азии, а также в зонах субдукции Тихого и Индийского океанов Отдельный раздел посвящен описанию алгоритмов локальной и телесейсмической томографии Приведенный в первой главе обзор позволяет читателю оценить место работ соискателя в мировом потоке исследований, осуществленных на базе применения различных методов СТЕИ

Глава 2. Алгоритмы СТЕИ, разработанные соискателем

Во второй главе приводится подробное описание алгоритмов, созданных соискателем, которые были использованы для получения результатов, показанных в Главе 3 Разработаны различные

модификации алгоритмов, которые можно применять для различных типов систем наблюдения Среди основных групп представленных алгоритмов можно выделить следующие

• алгоритмы локальной томографии LOTOS-06 и LOCOMOTIVE,

• телесейсмический алгоритм,

• алгоритм региональной томографии на базе Инверсной томографической схемы (ИТС),

• Изотропная и анизотропная версии регионального алгоритма для исследования коры и верхов мантии на базе использования Рп, Sn, Pg, Sg волн, MOLOTOC и ANITA

Подробное описание всех алгоритмов в диссертации имеет цель максимально однозначно и честно представить инструменты, с помощью которых были получены основные результаты данной работы Кроме того, представленные описания могут быть использованы для воссоздания конкретных частей описываемых алгоритмов

2.1. Алгоритм LOTOS-06 (LOcal TOmography Software) был разработан для обработки времен пробега сейсмических лучей от локальных землетрясений Результатом его применения является восстановление трехмерных распределений скоростей Р и S волн и координат источников Входные данные для томографического алгоритма включают в себя абсолютные времена прихода Р и S волн от локальных событий (день, часы, минуты, секунды) и географические координаты станций Реализация алгоритма начинается с предварительной локализации источников с использованием одномерной скоростной модели Далее параметры источников уточняются в 3D модели с использованием трассирования лучей методом изгиба Полученные лучи используются для расчета матрицы первых производных dtjdV После этого осуществляется инверсия матрицы, в результате которой одновременно определяются распределения аномалий скоростей Р и S волн, параметры источников и станционные поправки Полученная на данном шаге скоростная модель используется на следующей итерации, которая состоит в уточнении параметров источников, расчете и инверсии новой матрицы

2.2. Алгоритм LOCOMOTIVE является аналогом алгоритма LOTOS-06. Вместе с тем, он предоставляет некоторые дополнительные возможности Среди основных его преимуществ можно выделить следующие три

- Стартовая модель задается в виде отдельных зон с произвольным скоростным законом, заданным аналитически, которые отделены друг от друга гладкими поверхностями Такое задание позволяет описывать широкий спектр различных моделей

- Лучевое трассирование осуществляется путем метода пристрелки, который является более точным, чем метод изгиба, применяемый в программе WTOS-06

- В рамках алгоритма LOCOMOTIVE, помимо классических вариантов инверсии для скоростей Vp и Vs, реализованы альтернативные пути инверсии для различных параметров добротности, температуры и Л-параметра, отражающего наличие флюидов и расплавов

2.3. Телесейсмический алгоритм создан для изучения трехмерной глубинной структуры сейсмических аномалий под относительно небольшими областями Он использует времена пробега от далеких землетрясений, зарегистрированных станциями, которые расположены внутри изучаемого региона Для того чтобы избежать каустик, связанных со сложной одномерной структурой в верхней мантии, выбираются лучи, которые имеют точку изгиба ниже 670 км, соответствующие эпицентральным расстояниям больше 20° Томографическая инверсия, используемая в нашем алгоритме, опирается на основные принципы классического подхода, известного под названием алгоритма ACH (Aki et al, 1977) Результирующая модель предоставляет значения сейсмических аномалий относительно некоторой средней модели, о которой по телесейсмическим данным ничего определенного сказать невозможно Инверсия осуществляется посредством одного линейного шага, по лучам, построенным в одномерной референтной модели Важными особенностями нашего алгоритма инверсии являются способ расчета невязок, а также узловой метод параметризации, который был разработан нами для других томографических схем

2.4. Инверсная Томографическая Схема (ИТС) была предложена, как альтернатива традиционной (прямой) телесейсмической схеме для изучения районов, где распределение станций не позволяет осуществлять качественную томографическую инверсию Основное требование для ИТС заключается в наличии достаточного количества сейсмических событий в изучаемом регионе, зарегистрированных мировыми сейсмологическими сетями В последних версиях ИТС

используются все возможные лучи, имеющиеся во всех каталогах При этом лучи с малыми эпицентральными расстояниями используются, в основном, для локализации источников, а с большими - для определения глубинной сейсмической структуры

Расчет аномалий Р и S скоростей осуществляется в узлах сетки, построенной внутри изучаемого объема согласно плотности лучей Инверсия осуществляется одновременно для Р и S скоростных моделей, параметров источников (поправки координат и времени в источнике) и станционных поправок Региональная томографическая инверсия осуществляется в круговых областях с заданными координатами и радиусом (обычно, с диаметром 1200-1600 км) Для изучения более широкой области, чем один круг, инверсия производится в серии взаимно пересекающихся кругов, после чего результаты суммируются в одной модели

2.5. Региональная томография на базе коровых волн

2.5.1. Изотропная версия, алгоритм MOLOTOC. Для изучения изотропной сейсмической структуры коры, и верхов мантии, а также глубины Мохо создан алгоритм MOLOTOC В качестве исходных данных в нем выступают времена пробега прямых коровых волн, Pg, Sg, и преломленные на Мохо фазы, Рп, Sn Следует отметить, что восстановление вариаций границы Мохо возможно только в случае, когда и прямые коровые, и преломленные на Мохо фазы представлены в достаточной степени в системе наблюдения Расчеты по алгоритму начинаются с локализации событий в одномерной модели с коррекцией за толщину Мохо и превышение станций После этого в соответствии с плотностью лучей производится параметризация коры, верхов мантии и границы Мохо Далее осуществляется инверсия, после которой рассчитываются новые невязки, исходя из модели скоростных неоднородностей, сдвига источников, станционных поправок и вариации Мохо полученных в результате инверсии Для этих невязок производится новая инверсия, и процедура повторяется итеративно

2.5.2. Анизотропная версия, алгоритм ANITA. Для изучения анизотропной сейсмической структуры коры, и верхов мантии, а также глубины Мохо создан алгоритм ANITA (ANisotropic Iterative Tomography Algorithm) В целом, построение этого алгоритма идентично описанному выше коду MOLOTOC Первое отличие заключается в том, что в алгоритме ANITA используется блочный способ параметризации При параметризации поля вариаций сейсмических скоростей, изучаемая область разбивается на прямоугольные блоки, размер которых зависит от

плотности лучей Вторая особенность состоит в том, что в каждом блоке определяется не одно значение вариации скорости, а четыре, описывающие горизонтально ориентированный эллипс анизотропии, три в горизонтальной плоскости характеризующие скорости в трех направлениях (0, 60 и 120 градусов) и один, характеризующий вертикальную скорость

Глава 3. Примеры практического применения томографических алгоритмов

В данной главе собраны наиболее интересные примеры результатов, которые были получены с помощью алгоритмов, описанных в Главе 2.

3.1. Результаты, полученные с помощью алгоритма локальной томографии LOTOS-06.

Изучение глубинной структуры под центральной Явой Соискатель принял активное участие в обработке уникального набора данных, полученного в рамках проекта MERAMEX, направленного на изучение глубинного строения коры и верхов мантии под центральной Явой, Индонезия Для выполнения данной работы была установлена временная сейсмологическая сеть из 134 непрерывно регистрирующих станций, которая функционировала в течение 150 дней Одновременно производились исследования ГСЗ с источниками от водных пушек в акватории Индийского океана Это дало прекрасный шанс для выполнения комплексирования данных по естественным и искусственным источникам (пассивная и активная схемы, соответственно)

В пассивной части исследования была использована информация от 292 наиболее ярких локальных событий (13800 времен пробега) Обнаруженные землетрясения маркируют верхнюю границу погружающегося слэба, которая имеет изменяющийся угол погружения от почти горизонтального до 70° в интервале глубин от 250 до 600 км На глубинах от 40 до 130 км часть землетрясений выстраивается вдоль второй линии, которая следует вдоль границы слэба, постепенно приближаясь к ней на больших глубинах Предполагается, что эта двойная сейсмическая зона толщиной 20-30 км связана с фазовым переходом голубых сланцев в эклогит [Peacock, 1993, 2001, Gill, 1981]

Аномалии Р скоростей, полученные в результате инверсии с комбинированным активным и пассивным набором данных, показаны на Рисунке 2 (см цв вкладку) Наиболее яркая особенность в коре -низкоскоростная аномалия (МЛА - Мерапи-Лаву-аномапия) с

чрезвычайно большими амплитудами (30% для Р- и 36% для S скоростей) Можно видеть, что эта аномалия заполняет пространство между основными вулканическими комплексами При этом сами активные вулканы расположены над локальными участками относительно повышенных скоростей в коре На вертикальных сечениях видно, что MJIA имеет продолжение в верхах мантии

Большое внимание в данной работе уделялось вопросу тестирования Среди основных выполненных тестов можно выделить следующие

• инверсия по независимым выборкам данных (с четными и нечетными номерами источников),

• инверсия в различных референтных моделях,

• синтетическое тестирование с реалистичным шумом и такими же условиями инверсии, как в случае реальных данных Для синтетического тестирования использовались различные модели-"шахматная доска", модели с приповерхностной аномалией (для оценки влияния слоя осадков на глубинные структуры) и реалистичной конфигурацией аномалий, восстановление которых дает похожие на реальные структуры,

• вторичное восстановление аномалий В данном тесте в качестве синтетической модели выступает распределение, полученное в результате инверсии реальных данных Этот тест позволяет оценить реалистичную амплитуду восстанавливаемых аномалий и оптимально подобрать значения свободных параметров.

В работе описаны также примеры применения программы LOTOS-06 в других регионах вулкан Кракатау и его окружение, кальдера Тоба (северная Суматра), Южные Анды, район Коста-Рики и др

3.2. Реализация алгоритма локальной томографии LOCOMOTIVE в Центральных Андах

В рамках комплексного научного проекта SFB 267 были установлены несколько сетей временных станций в Центральных Андах между параллелями 20°S и 25°S Было зарегистрировано около 1500 локальных землетрясений (около 50000 лучей) Обработка этих данных производилась с помощью алгоритма LOCOMOTIVE, описанного в Разделе 2 2 Для построения томографической модели была использована трехмерная стартовая модель, состоящая их трех областей коры, мантийного клина и погружающегося слэба, параметры которых определялись, исходя из имеющейся априорной информации В рамках

Рисунок 2. Аномалии Р скоростей на глубине 10 км и на трех пертикальных сечениях, полученные в результате совместной инверсии акгивных н пассивных данных. Черными контурами показано расположение основных вулканов. Звездочка положение майского 2006 года землетрясения. Черные точки положение землетрясений, обнаруженных по ходу проекта МЬК.АМНХ. Красные линии положение профилей с искусственными источниками.

Приложение

20

16 ^о

еГ-

I12 $

Ь

О с.

о

Гч:Г>- 3

Рисунок 3. Результаты инверсии в Ценральных Андах, горизонтальные ссчсния аномалий Р и 5 скоростей относительно ЗВ-комплексной стартовой модели на глубинах 25 и 85 км. Положения вулканов с возрастом меньшим, чем 2 млн. лет (с1е РгапЫк, 1991), показаны черными

треугольниками

I - 25 Кт. Р

I I

■70 -«в

г ■ 85 кт Р ¥8|осИ(еа

I ■ 85 кгп, 5 ¥в(ос1гвз

о-

А-гщ]»м#тТ1 Твыпарягура

Рисунок 4. Вертикальные сечения для полученных распределений температур и А-параметра на сечениях моль 23.5° ЮП1 и 24" 1011!. Низкие значения НА параметра показывают большую концентрацию флюидов Вулканы на поверхности показаны треугольниками. Черные точки землетрясения.

65 70 73

Рисунок 5. Вертикальное сечение через Памир и Гиндукуш. Карта показывает положение профиля и аномалии на глубине 500 км. Внизу аномалии на вертикальном ссчсмии Точками показаны гипоцентры землетрясений

Рисунок 6. Вертикальные сечения через Тянь-Шань. Карта справа показывают положение профилей и аномалии на глубине 220 км. Слева аномалии на вертикальных сечениях. Точками показаны гипоцентры землетрясений.

О 200 4Й0 ВСЮ ЯМ 1000 1200 ИОО

о зоо лай «й ооо 1000 1200 14м

о -200 -400 -600

Приложение

Р-тос)е1

Напди| ОоЬ ------

юоо

S-model

1500

500 1000

Рисунок 7. Р и 5 аномалии, полученные нами в результате инверсии с помощью ИТС на глубинах 100 и 450 км и вертикальном разрезе. Положение профиля указано на всех картах.

3-модель

Условные обозначения; ■ поля гайнотойиюго магматизма (? ~ рифтовые впадины X - разломы

—ПТГ ГШ!

-10 -8 -6-4-2 0 2 4 6

Рисунок 8, Р и в скоростные аномалии пол корой, полученные в результате анизотропной инверсии данных по региональным сетям с указанием основных кайнозойских структур. Стрелки направления быстрых осей горизонтального эллипса анизотропии (не показаны, если анизотропия меньше 1%).

Вое г. Саян Хан гай

Рисунок 9, Интерпретация результатов, полученных с помощью ИТС, На фоне модель неоднородностей 5 скоростей. Предполагается наличие одного плюма под Сибирским краю ном, который растекается по его подошве и проявляется на поверхности в виде вулканизма Восточного Саяна. Наличие второго плюма пол Хангаем остается под вопросом.

Звпэдиый Восточный Эфиопский

Рисунок 10. Схема для интерпретации структуры под ВЛР. На вставке показана карта региона с распределением Р скоростей на глубине 50 км и примерное положение профиля (жирный пунктир), для которого показана схема. АТС - Аффарскос тронное сочленение, ТК Танзанийский кратон,

Флюиды и/или

расплавы (?)

Рисунок 11. Интерпретация скоростной структуры под Мера пи. На фоне показана структура Р аномалий на вертикальном сечении 2, Рисунок 2,

данного исследования была выполнена также инверсия для Ур/Ув, а также сейсмического затухания (}р Большое внимание в работе уделялось вопросам тестирования

Результаты инверсии показаны на Рисунке 3 (см ив вкладку) Следует отметить, что аномалии в коре согласуются с основными геологическими структурами Так, на глубине 25 км наблюдаются повышенные скорости под всей преддуговой областью, а яркая низкоскоростная аномалия расположена под вулканической дугой В верхах мантии (сечение 85 км) структура аномалий меняется принципиально по сравнению с корой Здесь мы не наблюдаем никакой аномалии, которую можно было бы связать с вулканической дугой и другими геологическими структурами в коре Единственная яркая особенность аномалий в мантии - низкоскоростная аномалия под вулканическим задуговым комплексом Тузкле, имеющая сходную форму в Р и Б моделях

В рамках данной работы впервые, была выполнена инверсия для петрофизических параметров, температуры и Л-параметра, отражающего наличие в мантии флюидов, с использованием данных о временах пробега сейсмических лучей и петрофизических соотношений Результаты инверсии (Рисунок 4 на цв вкладке) показывают, что максимальная температура в мантии, которая почти доходит до температуры плавления, наблюдается на широте 24° под задуговым вулканическим комплексом Тузкле В то же время, там наблюдается повышенное значение А параметра (пониженное 1/А), что свидетельствует о том, что мантия там не содержит флюидов Эти результаты подтверждаются анализами лав, которые свидетельствуют о том, что этот задуговой вулкан имеет принципиально другую природу, чем вулканы в основной дуге Возникновение вулкана Тузкле обусловлено сильно перегретой "сухой" мантией, в то время как вулканы в дуге насыщены водой, приводящей к понижению температуры плавления

3 3 Результаты, полученные телесейсмическим алгоритмом

Район Мертвого моря. Телесейсмический алгоритм, созданный соискателем и описанный в Разделе 2 3, был применен для исследования глубинного строения в интервале глубин от 20 до 250 км под трансформным разломом между Мертвым морем и заливом Акаба, на границе между Израилем и Иорданией В результатах инверсии максимальные аномалии ± 5% наблюдаются только в верхнем слое на глубине 20 км Верхняя мантия под трансформным разломом

представляется достаточно однородной В работе показано, что амплитуды аномалий в мантии не превышают ± 1%, из чего делается вывод о том, что Аравийский трансформный разлом представляет собой структуру, которая обусловлена исключительно процессами в коре

Район Альтиплано (Центральные Анды). Данное исследование было выполнено с использованием данных с временной сети станций, расположенных на профиле, проходящего вдоль широты 2ГБ от западного побережья Чили через Центральные Анды до стыка плато Альтиплано и Бразильского щита в Боливии Особенностью данного исследования было использование априорной информации по положению слэба в стартовой модели для минимизации его эффекта на структуру мантийного клина и низов коры Результаты, полученные в данной работе, дают важную новую информацию о структуре недр под Альтиплано, которая, в целом, не противоречит другим геофизическим наблюдениям Геодинамический смысл этих результатов обсуждается в Разделе 4 4

3.4. Результаты, полученные с помощью ИТС

Алгоритм ИТС был применен для изучения верхней мантии под различными интересными с геодинамической точки зрения регионами В разделе 3.4.1 приводится подробное описание результатов, полученных в районе Памира и Гиндукуша (Рисунок 5, цв вкладка) Достоверность полученных аномалий подтверждается различными тестами Под Памиром и Гиндукушем прослеживается контрастная квазивертикальная высокоскоростная аномалия, которая совпадает с областью распространения глубокофокусной сейсмичности Другая аномалия прослеживается под Тянь-Шанем (Рисунок б, цв вкладка) и интерпретируется как след погрузившейся литосферы Тарима Геодинамический смысл этих аномалий подробно обсуждается в Разделе 42

В Разделе 4.3.2 показаны результаты для структуры Р и Б аномалий в верхней мантии под Ираном Наиболее четкая особенность этих результатов — вытянутая высокоскоростная аномалия, которая наблюдается вдоль ЮЗ побережья Ирана, которая интерпретируется как след погружения Индийской плиты под Загрос

В Разделе 4 3.3 показаны результаты инверсии для Европейского региона Сопоставление с результатами, полученными другими авторами, показывает весьма высокое соответствие, что свидетельствует о высокой надежности этих результатов для Европы Аномалии Р и Б скоростей показывают сложную конфигурацию литосферы в зоне

коллизии Африканской и Европейской плит, которая полностью подтверждает существующие геодинамические реконструкции

В Разделе 4.3.4 приведены примеры применения ИТС для изучения трех районов субдукции северо-западной части Тихого океана, вдоль западного побережья Южной Америки и вдоль дуги Сунда в Индийском океане Во всех этих случаях слэб надежно прослеживается в виде высокоскоростной аномалии там, где он ожидался по априорной информации

В Разделе 4.3.5 приведены примеры реализации ИТС в районах проявлений мантийных плюмов, в Восточной Африке и Исландии Под Аффарским тройным сочленением и Танзанийским кратоном на больших глубинах наблюдается изображения двух равнозначных плюмов На глубинах выше 200 км их структура становится принципиально различной Если в районе Аффара интенсивность низкоскоростной аномалии сильно возрастает под обширной территорией, то в районе Танзанийского кратона наблюдается высокоскоростная аномалия, окруженная по периметру зонами локального понижения скорости Эти зоны совпадают с распространением вулканизма и проявлениями рифтовых процессов Под Исландией также восстанавливается яркая низкоскоростная аномалия на всех исследуемых глубинах, которая, очевидно, отражает положение мантийного плюма

В Разделе 4.3.6 исследуется мантийная структура под югом Сибири и Монголии. Результаты инверсии для Р и Б скоростей показаны на двух горизонтальных и одном вертикальном сечении на Рисунке 7 (см цв вкладку). На верхних сечениях вплоть до глубины 200 км низкоскоростные аномалии наблюдаются по периметру Сибирского кратона и в Монголии и совпадают с проявлениями кайнозойского вулканизма На больших глубинах мантия представляется достаточно однородной Единственная значимая низкоскоростная аномалия расположена под Сибирским кратоном В остальных местах амплитуды аномалий не превышают 0 5%

Было проведено синтетическое тестирование, цель которого заключалась в проверке существования плюмов под Монголией, которые предполагаются в работе Ю А Зорина (Хопп е/ а1, 2003) на основании гравитационного моделирования С помощью этого теста было показано, что если плюмы существовали в такой конфигурации, то наш алгоритм был бы способен их восстановить Раз мы их не видим, это говорит о том, что, если они существуют, то должны быть существенно более мелкими по размеру

3.5. Результаты, полученные с помощью региональной схемы (алгоритмы MOLOTOC и ANITA).

С помощью алгоритма MOLOTOC в Разделе 3.5.1. была исследована структура коры и верхов мантии под восточным Средиземноморьем и Малой Азией Удачное сочетание коровых Pg, Sg и преломленных на Мохо, Рп, Sn, фаз позволило надежно восстановить карту глубины Мохо в Малой Азии Достоверность полученной модели подтверждается множеством тестов, а также сопоставлением с информацией, полученной независимыми методами

В коре вдоль Аравийской долины наблюдается контрастная низкоскоростная аномалия По всей вероятности, она связана с наличием мощного осадочного слоя, а также с областью разрушения пород вдоль Аравийского разлома, которая прослеживается во всей коре вплоть до Мохо Граничные скорости непосредственно под Мохо четко подразделяют океанический и континентальный тип коры В основном, повышенные скорости наблюдаются в районе бассейна Левант Пониженные скорости прослеживаются под всей Малой Азией, полуостровом Синай, Кипром и подводной горой Эратосфен

В Разделе 3.5.2 с помощью анизотропной версии алгоритма региональной томографии ANITA исследуется структура коры и верхов мантии под Байкальской рифтовой зоной Основное внимание при интерпретации результатов уделяется распределению сейсмических скоростей и главных осей анизотропии в верхах мантии (Рисунок 8, ув вкладка) В частности, показано, что Сибирский кратон выступает, как изотропное высокоскоростное тело Максимальные низкоскоростные аномалии совпадают с ареалами распространения кайнозойского вулканизма в юго-западной части БРЗ В районе байкальской впадины распределение аномалий не столь однозначно локальные положительные аномалии чередуются там с отрицательными В данном разделе показаны многочисленные тесты, по которым можно судить о достоверности полученных моделей

Глава 4. Интерпретация результатов сейсмотомографии в различных регионах

В данной главе собраны наиболее интересные и яркие примеры построения новых и подтверждения существующих геодинамических моделей на базе результатов сейсмической томографии, полученных соискателем Среди множества регионов, в которых были выполнены нами томографические исследования, мы выбрали пять, для которых вклад томографии был наиболее существенным для понимания

глубинных процессов

• район юга Сибири и Монголии, для которого выполнены работы с помощью ИТС и алгоритма ANITA, представляет особый интерес для соискателя в силу географической близости к основному месту проживания и работы,

• Памир, Гиндукуш, Тянь-Шань - уникальные места, где интенсивность межконтинентальных коллизионных процессов достигает, пожалуй, наибольшего уровня на Земле;

• Афарский и Кенийский плюмы - примеры различного проявления плюмовых процессов на поверхность,

• Центральные Анды и Ява - два различных региона, тектоника которых определяется процессом субдукции В работе даются особенности каждого из них, предлагаются объяснения проявлений вулканизма и сейсмической активности, а также делаются некоторые общие выводы о построении субдукционных комплексов

4,1. Байкальская рифтовая зона и сопредельные области Сибири и Монголии

На основании результатов, полученных с помощью ИТС, построена геодинамическая модель, показанная на Рисунке 9 (цв вкладка) Мы предполагаем, что под Сибирским кратоном находится плюм средней мощности Горячий материал плюма накапливается под подошвой кратона до достижения некоторой критической массы и затем выходит на поверхность у края кратона Это может объяснить циклические проявления вулканизма в Восточном Саяне

Что касается второго плюма, изображенного на Рисунке 9, то его существование остается под вопросом На результатах томографии он не наблюдается Однако наличие в районе Хангая вулканизма с явной глубинной составляющей, а также длинноволновые гравитационные аномалии (Zorin et al, 2003), говорят в пользу существования этого плюма Указывается, что если этот плюм существует, то он, по-видимому, малой мощности, что не позволяет нам разрешить его с помощью томографии

В данном разделе подробно обсуждаются известные аргументы в пользу активного или пассивного механизма рифтинга в байкальском регионе В результате их анализа, сделано предположение, что раскрытие бассейна озера Байкал обусловлено исключительно межплитными взаимодействиями, в то время как мантийные процессы могли сыграть определенную роль в раскрытии более мелких рифтовых впадин в юго-западной части БРЗ (Бусингольская, Дархатская,

Хубсугульская впадины)

4.2. Район Гипдукуша, Памира и Тянь-Шаня

В данном разделе обсуждаются результаты, полученные с помощью Инверсной телесейсмической схемы, для региона Памира, Гиндукуша и Тянь-Шаня, которые подробно описаны в Разделе 3 4 1 Для глубин 50100 км показывается четкая связь между распределениями аномалий Р скоростей и основными геологическими структурами Сечение на глубине 220 км в общих чертах отражают вариации толщины литосферы в данном регионе Так, высокие скорости под Индийской плитой указывают на большую толщину литосферы, в то время, как Афганский блок, Казахский щит и Балхашский бассейн, судя по пониженным скоростям, имеют более тонкую литосферу

Наибольший интерес вызвала квазивертикальная высокоскоростная аномалия, которая прослеживается через всю верхнюю мантию под Памиром и Гиндукушем и совпадает с распределением глубинной сейсмичности (Рисунок 5, цв вкладка) Предполагается, что эта аномалия отражает след погружающейся частично оторвавшейся Индийской плиты В работе предлагается также альтернативная модель, основанная на процессе деламинации Согласно этой модели погружение литосферного материала осуществляется не непрерывно, а дискретными порциями В результате удвоения коры за счет сжатия литосферы, в нижних частях мафической коры происходят фазовые переходы, которые приводят к существенному повышению плотности После накопления некоторой критической массы происходит быстрое погружение этого материала, которое затягивает также часть гравитационно неустойчивой холодной литосферы Возможно, что такой же процесс реализуется и в других местах континентальной коллизии в Азии

На Рисунке б (цв вкладка) показаны результаты инверсии в районе Тянь-Шаня На представленных профилях виден след высокоскоростной аномалии, которая имеет наклонную форму в СЗ направлении с углом погружения -60° Предполагается, что здесь мы наблюдаем процесс погружения и отрыва литосферы Тарима Можно предположить, что отрыв произошел вследствие изменения типа Таримской литосферы от океанического к континентальному, в результате которого плита стала более плавучей и неспособной более погружаться Лишившись толкающей силы, погрузившаяся часть Таримской литосферы может погружаться только под действием Архимедовых сил В результате, опускание этой части сильно замедлилось или даже приостановилось По нашим оценкам, время

диссипации подвешенного слэба составляет 40-60 млн лет, после чего он нагревается и исчезает Это означает, что отрыв слэба произошел не раньше, чем 30 млн лет назад Это совпадает с началом кайнозойского этапа горообразования Тянь-Шаня

4.3. Восточно-Африканский рифт (ВАР)

На Рисунке 10 (цв вкладка) приводится модель, объясняющая связь рифтовых процессов в Восточной Африке с мантийной структурой, полученной в результате региональной томографической инверсии Динамика этой системы определяется наличием двух плюмов, Аффарского и Танзанийского У нас нет оснований полагать, что на больших глубинах эти плюмы принципиальным образом отличаются друг от друга по мощности и размеру Другое свидетельство о наличии двух отдельных плюмов под ВАР можно видеть на рельефе изучаемого региона, в котором отчетливо выделяются два изометрических сводовых поднятия со сходными размерами и амплитудами

Вместе с тем, влияние этих плюмов на поверхностные процессы оказывается принципиально различным Согласно нашей модели Аффарский плюм достигает подошвы относительно тонкой литосферы и раскалывает ее на три сегмента под углом 120° Танзанийский плюм, насколько можно судить по нашим и другим геофизическим данным, поднимается точно под Танзанийским кратоном, в котором ожидается достаточно большая толщина литосферы Плюм оказывается неспособным расколоть эту литосферу, как было сделано в случае Аффарского тройного сочленения, и расплывается вдоль его подошвы К краю кратона подходят уже ослабленные плюмовые потоки Тем не менее, их интенсивность оказывается достаточной для раскрытия западной и восточной ветвей ВАР

Интересная особенность наблюдается внутри Аффарского плюма в виде локальной высокоскоростной аномалии Для объяснения этой аномалии можно предложить три альтернативные гипотезы Согласно первой, высокие скорости на оси плюма обусловлены анизотропией, связанной с ориентацией кристаллов оливина в плюме и преимущественно вертикальной ориентацией используемых сейсмических лучей Согласно второй - высокие скорости внутри плюма связаны с подъемом вещества из глубин, которое имеет другой более высокоскоростной состав Третья гипотеза основывается на предположении о наличие возвратного нисходящего течения внутри плюма, высказанного Н Л Добрецовым и А Г Кирдяшкиным в работе [Добрецов, и др , 2001]

4.2. Центральные Анды

На основании результатов локальной и телесейсмической томографии, представленных в разделах 3 3 и 3 4 2, сделаны важные выводы о геодинамическом состоянии Центральных Анд Прежде всего, следует отметить, что в области перекрытия обе модели показывают очень схожую структуру, что подтверждает достоверность обоих результатов

На Рисунке 4 (цв вкладка) показано поле температур и распределение /^-параметра на сечении вдоль 23 5° ЮШ Видно, что высокие значения ]/А, которые отражают высокую концентрацию флюидов, совпадают с распределением сейсмичности в слэбе Землетрясения на глубинах 90-120 км, по видимому, обусловлены фазовыми переходами в слэбе, которые связаны с выделением большого количества воды Это подтверждается наличием «влажной» области в распределении ^-параметра На глубине 200 км имеется еще один кластер землетрясений, вокруг которого мы также видим небольшую каплю с аномально «влажной» мантией

В распределениях температур на сечении 23 5° в восточной части профиля мы видим след холодной погружающейся аномалии, которая напоминает конфигурацию капли деламинированного вещества, показанной в результатах математического моделирования БоЬо1еу е/ я/, 2006 В западной части под главной вулканической дугой температура относительно невысокая Образование вулканов в главной дуге объясняется большим количеством флюидов, выброшенных из слэба, вызвавших частичное плавление в мантийном клине и коре

4.3. Центральная Ява

Результаты локальной томографии по Центральной Яве подробно описаны в Разделах 3 1 1 и 3 1 2 В работе приводятся свидетельства о наличие под Центральной Явой исключительно сильной низкоскоростной аномалии, МЛА, которая наблюдается как на Р, так и на Б скоростях Приводятся оценки амплитуды этой аномалии, которая достигает 30% и 36% для Р и Б моделей Надо также отметить, что на станциях, расположенных над этой аномалией наблюдается мощное затухание сейсмического сигнала, особенно для Б волн Одним из объяснений этой аномалии могло быть наличие большой концентрации флюидов и расплавов во всей коре, которые принимают активное участие в подпитке вулканов Мерапи и Лаву Однако в этом случае непонятно, почему наиболее активные вулканы наблюдаются на южной границе МЛА, а не над ее центром7 На основании косвенных

свидетельств мы предполагаем, что материал внутри МЛА находится в настоящий момент на стадии застывания Это приводит к образованию структуры с относительно высокоскоростной твердой матрицей и включениями с частично расплавленным низкоскоростным материалом Твердая матрица не позволяет флюидам свободно мигрировать и выходить на поверхность

На Рисунке 11 (цв вкладка) приводится интерпретация скоростного сечения, проходящего через Мерапи в крест зоны субдукции На нем указывается связь между вулканизмом в центральной Яве и процессами в погружающемся слэбе Предполагается, что землетрясения, происходящие на глубине 100 км ответственны за фазовый переход в слэбе, который происходит с активным выделением флюидов В свою очередь, проникая вверх через мантийный клин, они понижают температуру плавления мантийного вещества, что приводит к частичному плавлению Выше глубины 60 км в верхах мантии мы наблюдаем наклонную отрицательную сейсмическую аномалию, которая, возможно, отражает область частичного плавления Когда флюиды и диапиры достигают подошвы коры в предцуговой области, они сталкиваются с прочным материалом и следуют вдоль его подошвы В результате они находят наиболее ослабленное место на северной границе преддуговой области, где и происходит наиболее интенсивный подъем расплавов и возникновение активных вулканов

Заключение

В рамках данной работы были разработаны различные модификации алгоритмов сейсмической томографии с использованием естественных источников (СТЕИ) локальная схема (LOTOS-06, LOCOMOTIVE), региональная Инверсная Томографическая Схема (ИТС), метод с использованием коровых волн Pn, Pg, Sn, Sg (ANITA, MOLOTOC) и метод телесейсмической томографии по локальным сетям Все эти методы были применены к реальным данным для исследования коры и верхней мантии в различных регионах Особое внимание уделялось проверке достоверности результатов Для каждой модели мы стараемся предоставить мотивированный анализ того, насколько полученные аномалии в томографической модели могут отражать реальные структуры в Земле

В результате осуществления томографической инверсии с использованием указанных алгоритмов и различных наборов данных, было получено множество моделей коры и/или верхней мантии в различных регионах Земли (Рисунок 1) Эти модели позволили лучше

понять механизм современных геодинамических процессов, происходящих в этих регионах На базе этих моделей, а также другой геологической и геофизической информации соискателем предложены сценарии геодинамического развития различных структур Среди наиболее важных моделей можно выделить следующие

В районах Байкальского рифта, Саян и Монголии получены структуры сейсмических неоднородностей по региональным и глобальным данным В работе обсуждается связь этих моделей с кайнозойским базальтовым вулканизмом и исследуется вероятность наличия плюмов под Южной Сибирью и Монголией

В районах Гиндукуша и Памира в верхней мантии получена квазивертикальная высокоскоростная аномалия, которая совпадает с распределением глубинной сейсмичности Для объяснения этих фактов предлагаются две альтернативные модели субдукция Индийской плиты и деламинация

В районе Тянь-Шаня получен след наклонной высокоскоростной аномалии Мы полагаем, что эта аномалия представляет собой след оторвавшейся литосферы Тарима переходного типа от океанического к кратонному Лишившись толкающей силы, она застыла в верхней мантии и постепенно кондуктивно диссипирует

Была получена модель сейсмических неоднородностей в верхней мантии под Аффарским тройным сочленением и Восточно-Африканским рифтом Было получено, что, скорее всего, эти структуры обусловлены существованием двух примерно равномощных плюмов, под Аффаром и Танзанийским кратоном Во втором случае плюм достигает Танзанийского кратона и растекается по его подошве на глубине около 200 км При выходе на поверхность по периметру кратона он инициирует образование рифтовых впадин

В Центральных Андах нами были созданы две модели на базе локальной и телесейсмической схем Локальная модель предоставляет важный материал для определения связи между процессами в погружающемся слэбе и вулканизмом Определена зона выделения воды в слэбе на глубине 100-120 км, а также зона плавления частей континентальной коры, которые были занесены в мантию погружающимся слэбом В модели, полученной путем прямой инверсии для температуры и //-параметра, отражающего наличие воды в мантии, области, находящиеся под главной вулканической дугой, представляются как относительно низкотемпературные и «мокрые» Напротив, под задуговым вулканом Тускле наблюдается аномально высокая температура в мантии, что объясняет принципиальные отличия

этого вулкана от наблюдаемых в главной дуге

В районе Центральной Явы был проведен уникальный сейсмологический эксперимент с установкой 130 сейсмических станций на суше и в море, данные которых были использованы для проведения томографической инверсии В результате было обнаружено беспрецедентная аномальная зона в коре южнее вулканов Мерапи и Лаву, значение понижения скорости в которой достигает 30-35% По-видимому, эта зона показывает наличие области частичного плавления в коре, которая питает вулканы в главной дуге

Модели, представленные в настоящей работе, надежность которых доказана с помощью множества различных тестов и независимой информации, показывают, что сейсмическая томография вышла сегодня на уровень мощного геофизического инструмента, с помощью которого возможно получать достоверную информацию о земных недрах На примерах областей с принципиально различными сценариями геодинамического развития, показано, что сейсмическая томография может вносить существенный вклад в понимание глубинных процессов в Земле

Вместе с тем, дальнейшее развитие томографического метода возможно и необходимо Среди наиболее приоритетных направлений для своих будущих работ мы выделяем следующее-

1 Дальнейшее развитие анизотропной томографии, начатое нами в алгоритме ANITA Предлагается применить аналогичные подходы для различных схем наблюдения (локальных, телесейсмических, региональных)

2 Продолжить разработку метода прямой инверсии для температур и Л-параметра Подходы, разработанные для изучения петрофизических параметров в мантийном клине под Центральными Андами по локальным данным, предполагается осуществить для региональных и телесейсмических данных (напр, в Европе)

3 Осуществление комбинированной инверсии по различным схемам (напр, локальной и телесейсмической) для расширения области надежного разрешения

4 Осуществить моделирование с учетом трехмерного лучевого трассирования для выделения зон фокусировок и рассеяния лучей Этот подход может оказаться полезным для выделения аномалий, связанных с тонкими контрастными аномалиями в мантии, таких, как плюмы

5 Создание собственной глобальной сейсмической модели с использованием всех ноу-хау, предложенных нами при разработке

различных томографических алгоритмов 6 Создание системы мониторинга сейсмической структуры вулканов и построение 4-х мерных моделей Для этого требуется разработать программу автоматического снятия времен, которые затем можно применять для построения томографических моделей

Основные публикации по теме диссертации с участием соискателя:

1 Kulakov I.Yu. Linearised seismic tomography problem in application to regional research Russian-Norwegian Oil Exploration Workshop II, Voss, Norway, 1992 (expanded abstracts)

2 Kulakov I.Yu, and Keselman SI Three-dimensional structure of lateral heterogeneities in P-velocities in the upper mantle of southern margin of Siberia from teleseismic data // Abstr Symposium on Computerised tomography, 1993, Novosibirsk, Russia

3 Kulakov I.Yu, Tychkov S A and Keselman S I Tree-dimensional structure of lateral heterogeneities in P-velocities in the upper mantle of southern margin of Siberia and its preliminary interpretation // Abstr L P Zonenshain memorial conference on plate tectonics, 1993, Moscow, Russia

4 Kulakov I.Yu, and Keselman SI Tree-dimensional structure of lateral heterogeneities in P-velocities m the upper mantle of southern margin of Siberia and its preliminary interpretation // Abstr SCEA Workshop Regional seismology in Eurasia 1993, Moscow, Russia

5 Тычков С А Захарова T J1 Кулаков И Ю. Динамика мантии в зонах субдукции (на примере Критской дуги)//Геол и геофиз - 1993 - Т 34 - №8 -С 3-12

6 Дружинин А Б Кулаков И.Ю Кульчинский 10 В Некоторые алгоритмы лучевой томографии и их применение в сейсморазведке, сейсмологии и ГСЗ // Препр - 1994 - № 6 -46 с

7 Кулаков И.Ю. Тычков С А Кесельман С И Трехмерная структура верхней мантии южного горного обрамления Сибирской платформы по данным телесейсмической томографии //Геол и геофиз - 1994 -Т 35 -№5 - С 31-48

8 Kulakov I.Yu . Some ideas on application of reflected ray tomography for study of laterally mhomogenious layered media Russian-Norwegian Oil Exploration Workshop III, Listvyanka, Irkutsk, 1994 (expanded abstracts)

9 Kulakov I.Yu., S A Tychkov, S I Keselman Three-dimensional structure of lateral heterogeneities in P-velocities in the upper mantle of the southern margin of Siberia and its preliminary geodynamical interpretation XIX EGS General Assembly, Grenoble, France, 1994

10 Kulakov I.Yu, S A Tychkov, SI Keselman Three-dimensional structure of lateral of the upper mantle in the southern framing of Siberin plate 6th International Symposium on Seismic Reflection Probing of the Continents and Their Margins, Budapest, Hungary, 1994

11 Kulakov I Yu , S A Tychkov, S I Keselman, Three-dimensional structure of lateral heterogeneities m P-velocities in the upper mantle of the southern margin of

Siberia and its preliminary geodynamical interpretation Tectonophysics, 241, 239-257, 1995

12 Kulakov I.Yu, and Keselman S 1 Mantle structure of the southern Siberian margin from teleseismical data // Abstr EUG 8, April 1995, Strasbourg, France, p 85

13 Kulakov I.Yu, Tychkov SA and Keselman SI Tree-dimensional structure of lateral heterogeneities in P-velocities in the upper mantle of southern margin of Siberia and its preliminary interpretation // Abstr EGS XX, General Aseembly, 1995, Hamburg, Germany, C75

14 Kulakov I.Yu, and Tychkov S A, Global mantle dynamics from seismic tomography data//Abstr EUG 8, April 1995, Strasbourg, France, p 92

15 Kulakov I.Yu , Velocity structure of the crust and the uppermost mantle m the southern Siberia from local earthquake data // Abstr EUG 8, April 1995, Strasbourg, France, p 358

16 Koulakov I.Yu , 3D Tomographic structure of the upper mantle beneath the central part of the Eurasian continent EUG meeting, Strasbourg, Terra Nova, p 73, 1997

17 E Calais, J Deverchere, О Lesne, С Petit, К Levi, V Sankov, I.Koulakov Active tectonic processes in the Baikal Rift from GPS measurements, seismotectonic analysis, gravity and deformation models // Expanded abstracts of the IGCP 400 meeting "Lithospheric Structure, Evolution and Sedimentation in Continental Rifts", Dublin, Series D, Geophysical Bulletin, 1997, № 48, p 101-106

18 Koulakov I., J Deverchere and С Petit, Structure of the crust and upper mantle beneath the Baikal region from teleseismic and local tomography // Abstr EGS Assembly, Nice, France, April 1998, p C84

19 Koulakov, I., 2000 Role of the plume m development of the Baikal rift (from teleseismic and local tomography) In Achauer, U , Wilson, M (Eds ), ILP-workshop on "Plume- Lithosphere Interactions Strasbourg, 9-11 April, 1998, pp 63- 65

20 Koulakov I.Yu., 3D tomographic structure of the upper mantle beneath the central part of Eurasian continent // Geophys Journ Int,1998, v 133, n 2, p 467489

21 Petit C, Koulakov I., Deverchere, J Velocity structure around the Baikal rift from teleseismic and local earthquake traveltimes and geodynamic implications Tectonophysics, v 296, p 125-144, 1998

22 Кулаков ll.IO. Трехмерные сейсмические неоднородности под Байкальским регионом по данным локальной и телесейсмической томографии // Геол игеофиз - 1999 -Т 40 -№3 - С 317-333

23 Kotobov V Yu Koulakov I Yu Tikunov Yu V Deep structure and geodynamic evolution of the Tonga-New-Hebrides region geochemical, geochronological and seismotomographic data//InterRidgeNews -2001 - Vol 10 - №2 -P 40-45

24 Bushenkova N, Koulakov I Tomography on PP-P waves and its application for investigation of the upper mantle in central Siberia // Geophys Res Abstr 26th General Assembly EGS, 2001 Vol 3

25 Бушенкова H A , Глазырин 10 E , Колобов В Ю , Кулаков И Ю , Симонов В А , Тикунов Ю В , Влияние верхнемантийных сейсмических неоднородностей на магматизм и гидротермальную активность Срединно-Атлантического хребта

(10"-40'с ш) // Геология и геофизика Срединно-Океанических хребтов Материалы рабочего совещ памяти С П Мащенкова- СПб, ВНИИОкеангеология, 2001 С 27

26 Колобов В 10, Кулаков И Ю, Симонов В А , Тикунов Ю В , Бушенкова Н А , Глазырии Ю Е , Связ. магматизма, тектоники и гидротермальной деятельности с неоднородностью верхней мантии под зонами океанического спрединга (на примере Срединно-Атлантического хребта) // 7-я Международная конференция по тектонике плит им ЛП Зоненшайна Тез докл -М Научный мир, 2001, С 39-40

27 Тикунов Ю В , Кулаков И.Ю., Колобов В Ю Временная последовательность геологических событий в Тонга-Новогебридском регионе корреляция магматизма с геодинамикой и строением верхней мантии (по результатам геохронологических, геохимических и сейсмотомографических исследований) // 7-я Международная конференция по тектонике плит им Л П Зоненшайна, 30-31 октября 2001 г Тез докл -М Научный мир, 2001 -С 158159

28 Kolobov V, Kulakov I, Zhmodik A, Bushenkova N, Glazmn Y, The Connection of Zones Hydrothermal Activity and Petrochemical Zoning within the Scope of the Mid-Oceanic Ridges with Deep-Seated Geophysical Anomalies (An Example of the Mid-Atlantic Ridge) // Res AbstrEUG XI France, Strasbourg, 2001 С 519

29 Koulakov I., S Tychkov, N Bushenkova and A Vasilevskiy Structure and dynamics of the upper mantle beneath the Alpine-Himalayan orogemc belt from teleseismic tomography // Tectonophysics, 2002,358, 77-96

30 N Bushenkova, S Tychkov, and I Koulakov, Tomography on PP-P waves and its application for investigation of the upper mantle in central Siberia, Tectonophysics, 2002, v 358, p 57-76

31 Vmnik, L P , S Roecker, G L Kosarev, S I Oreshm, and I.KouIakov, Crustal structure and dynamics of the Tien Shan//Geophys Res Lett, 2002, vol 29, No 22, pp 4-1, DOI 10 1029/2002GL015531

32 Тычков CA, Кулаков ИГО., Бушенкова НА, Василевский АН Неоднородности литосферы Центральной Азии по комплексу геофизических данных // Тектоника и металлогения Центральной и Северо-Восточной Азии Тез докл междунар конф 16-18 сент, 2002 - Новосибирск Изд-во СО РАН Филиал "Гео", 2002 С 145-147

33 Тычков С А, Кулаков И Ю., Бушенкова Н А, Василевский А Н Структура литосферы Центральной Азии по данным сейсмической томографии и измерениям теплового потока// Геология, геохимия и геофизика на рубеже XX и XXI веков Материалы Всероссийской научной конф, посвященной 10-летию Российского фонда фундаментальных исследований, 1-4 октября 2002 -Иркутск, Ин-т земной коры СО РАН, 2002 С 531

34 Кулаков И.Ю. Тычков С А Бушенкова Н А Василевский А Н Структура и динамика верхней мантии Альпийско-Гималайского складчатого пояса по данным сейсмической томографии // Геол и геофиз - 2003 - Т 44 - № 6 - С 566-586

35 Бушенкова НА Тычков С А Кулаков И.ГО. Исследование структуры верхней мантии Центральной Сибири и прилегающих районов на РР-Р-волнах // Геол и геофиз - 2003 - Т 44 - № 5 - С 474-490

36 Колобов В Ю Кулаков IIЮ Тикунов Ю В Глубинное строение и геодинамическая эволюция Тонго-Новогебридского региона по данным сейсмической томографии // Геотектоника - 2003 - № 2 - С 87-97

37 Nolet, G , Tibuleac, I, Koulakov, I, Michaelson, С, P wave amplitudes in a 3D Earth//Geophys Journ Int,2003, v 155, p 1-10

38 Жмодик А С , Кулаков И.Ю., Бушенкова H А , Глазырин Ю Е, Колобов В Ю Связь зон гидротермальной активности и петрохимической зональности в пределах срединно-океанических хребтов с глубинными геофизическими аномалиями (на примере Хуан-де-Фука и Срединно-Атлантического хребтов) // Строение литосферы и геодинамика Материалы XX Всероссийской молодежной конференции, 25-30 апреля 2003 г - Иркутск ИЗК СО РАН, 2003 - С 131-132

39 Zhmodik А, Kulakov I., Bushenkova N , Glazinn Y, Kolobov V., Identifying of deep seated geterogenities in upper mantle under mid-oceanic ridges by travel-time tomography (connection to heat-flow, petrochemical zoning and hydrothermal activity) //Geophys Res Abstr Joint Assembly EGS-AGU-EUG, 2003 Vol 5 A-00746, 1 p

40 Tychkov S , Koulakov I., Bushenkova N, Vasilevsky A Lithosphenc structure of the Central Asia based on seismotomographic and heat flow data // Geophys Res Abstr Joint Assembly EGS-AGU-EUG, 2003 Vol 5 A-12924,2p

41 Колобов В Ю , Симонов В А , Кулаков И.Ю., Тикунов Ю В , Жмодик А С , Глазырин Ю Е Влияние геодинамических процессов на магматизм Срединно-Атлантического хребта // Современные проблемы формационного анализа, петрология и рудоносносгь магматических образований Тез докл Всерос совещ, г Новосибирск, 16-19 апр 2003 г - Новосибирск Изд-во СО РАН Филиал "Гео", 2003 -С 169-170

42 Koulakov, I.; Yakovlev, А , Tychkov, S Algorithm of source location based on simultaneous inversion of source parameters, velocity model and Moho depth, and its application m the Kyrgyz region II Geophys Res Abstr 1st EGU General Assembly, 2004 Vol б A-02235,2 p

43 Koulakov, I. 3D crustal structure, Pn and Sn velocities, and the Moho depth in the Middle East derived from simultaneous tomographic inversion of the local ISC data//Geophys Res Abstr 1st EGU General Assembly, 2004 Vol 6 A-02156, 2p

44 Koulakov, I., Tychkov, S Crustal and upper mantle P and S velocities beneath the Altai-Sayan-Baikal area (Southern Siberia) from local, regional and teleseismic tomography // Geophys Res Abstr 1st EGU General Assembly, 2004 Vol 6 A-02453, 2 p

45 Koulakov, I., Sobolev, S V, Asch, G Composition and processes in the lithosphere-asthenosphere system beneath the Central Andes constrained by P- and S-local source tomography // Geophys Res Abstr 1st EGU General Assembly, 2004 Vol б A-03983, 2 p

46 Alinaghi, A, Koulakov, I., Thybo, H Tomographic images of the crust and upper mantle in Iran from regional and teleseismic P and S body waves // Geophys Res Abstr 1st EGU General Assembly, 2004 Vol 6 A-05288, 1 p

47 Яковлев А В , Кулаков ИЛО. Изучение структуры коры Байкальского региона с помощью алгоритма локальной томографии включающего локализацию сейсмических источников // Вторая Сибирская международная конференция молодых учены\ по наукам о Земле, 1-3 декабря 2004 г Тез докл - Новосибирск, 2004 - С 201-202

48 Koulakov, I., Yako\lev. А , Tvchkov, S A Crustal and upper mantle P and S seismic structure beneath the southern mountain framing of Siberia from simultaneous inversion of local, regional and teleseismic data // Geophys Res Abstr 2nd EGU General Assembly, 2005 Vol 7 A-07475,1 p

49 Koulakov, I., Sobolev, S V Tomographic Image of Indian Lithosphere break-off beneath the Pamir Hmdukush Region // Geophys Res Abstr 2nd EGU General Assembly, 2005 Vol 7 A-00242,1 p

50 Koulakov, I. Crustal structure and Moho depth in the Eastern Mediterranean and Middle East derived from tomographic inversion of local ISC data // Geophys Res Abstr 2nd EGU General Assembly, 2005 Vol 7 A-00243,1 p

51 Яковлев AB, Кулаков И.Ю, Тычков С А Строение земной коры Байкальского региона по данным локальной томографии // Строение литосферы и геодинамика материалы XXI Всероссийской молодежной конференции Иркутск Институт земной коры СО РАН, 2005, С 262

52 Koulakov, I., Sobolev, S V Petrophysical structure of the lithosphere-asthenosphere system above the subducted slab in Central Andes from non-linear local-source tomography //Res Abstr 19th Colloquium on Latin American Geosciences, Potsdam, 2005 С 67-68

53 Koulakov, I., Sobolc\, SV Petrophysical Structure of the lithosphere-asthenosphere system abo\e the subducted slab in Central Andes from non-linear local-source tomography // Geophys Res Abstr 2nd EGU General Assembly, 2005 Vol 7 A-06276,1 p

54 Heit, В , Koulakov, I., Asch, G, Yuan, X , Kind, R A teleseismic tomography image of the Southern Central Andes at 21°S // Geophys Res Abstr 2nd EGU General Assembly, 2005 Vol 7 A-04845,1 p

55 Кулаков И.Ю., Соболев С В Томографические свидетельства отрыва литосферы в районе Памира и Гиндукуша // Геодинамика и геоэкология высокогорных регионов в XXI веке Материалы Ш Международного Симпозиума, г Бишкек, 30 октября - 6 ноября 2005 года - Бишкек, НС РАН, 2005 С 53-54

56 Koulakov, I., Sobolev, S V, Moho depth and three-dimensional P and S structure of the crust and uppermost mantle in the Eastern Mediterranean and Middle East derived from tomograpic inversion of local ISC data //Geophysical Journal International, 2006, n 164, v 1, p 218-235

57 Koulakov, I., S V Sobolev, and G Asch, P- and S-velocity images of the lithosphere-astlienosphere system in the Central Andes from local-source tomographic inversion // Geophys Journ Int, 2006, v 167, p 106-126

58 Koulakov I. and S V Sobolev, A Tomographic Image of Indian Lithosphere Break-off beneath the Pamir Hmdukush Region // Geophys Journ Int, 2006, v 164, p 425-440

59 Sobolev, S V , Babeyko, A Y , Koulakov, I , Oncken, О , Mechanism of the Andean Orogeny Insight from Numerical Modeling//In Oncken, O, Chong, G, Franz, G , Giese, P , Gotze, H -J , Ramos, V A , Strecker, M R , Wigger, P (Eds ), The Andes - Active Subduction Orogeny, Springer, 2006, p 513-535

60 Koulakov I, S V Sobolev, M Weber, S Oreshin, К Wylegalla, R Hofstetter, Teleseismic tomography reveals no signature of the Dead Sea Transform in the upper mantle structure // Earth and Planetary Science Letters, 2006, V 252, P 189-200, doi 10 1016/j epsl 2006 09 039

61 Koulakov, M Bohm, G Asch, В -G Luhr, A Manzanares, 3D structure of the crust and uppermost mantle beneath Merapi and Lawu volcanoes, Central Java, from local source seismic tomography, Oral talk at the General Assembly of the European Geosciences Union, Vienna, Austria, 02 - 07 April 2006

62 Jakovlev , I. Koulakov, Algorithm of local anisotropy tomography and its realization in the Baikal region and Middle East, Poster at General Assembly of the European Geosciences Union, Vienna, Austria, 02 - 07 April 2006

63 Dinc-Akdogan A, I Koulakov, I Arroyo, W Rabbel, E Flueh, G Alvarado, M Mora (2006) Three-Dimensional Velocity Structure Beneath Central Costa Rica from Local Earthquake Tomography Eos Trans AGU, 87(52), Fall Meet Suppl, Abstract V4 IB-1707

64 Яковлев А В , Кулаков И. IO., Тычков С А , Глубина Мохо и трехмерная структура сейсмических аномалий земной коры и верхов мантии в байкальском регионе по данным локальной томографии // Геология и геофизика, 2007, №48, с 1-17

Технический редактор О М Вараксина

Подписано к печати 15 02 2007 Формат 60x84/16 Бумага офсет №1 Гарнитура Тайме Офсетная печать Печ л 1 9 Тираж 130 Заказ № 34

НП "Гео" 630090, Новосибирск, просп Ак Коптюга, 3

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Кулаков, Иван Юрьевич

Введение.

1. Обзор мирового состояния в области сейсмической томографии и ее применения для восстановления глубинных процессов в Земле.

1.1. Фундаментальные проблемы сейсмической томографии с использованием естественных источников (СТЕИ).

1.2. Вклад отечественной науки в развитие СТЕИ.

1.3. Сейсмические модели Земли, полученные с помощью СТЕИ

1.3.1. Одномерные модели.

1.3.2. Глобальные 3D модели Земли.

1.3.3. Региональные модели Земли.

Европейский регион.

Азиатский регион.

Зоны субдукции.

Другие регионы.

1.3.4. Локальная томография.

1.3.5. Локальная телесейсмическая томография.

2. Алгоритмы СТЕИ, разработанные соискателем.

2.1. Алгоритм локальной томографии, LOTOS.

2.1.1. Общий принцип работы алгоритма LOTOS.

2.1.2. Описание основных шагов алгоритма.

2.1.3. Инверсия для Vp и отношения Vp/Vs.

2.2. Алгоритм локальной томографии LOCOMOTIVE.

2.2.1. Вводные замечания.

2.2.2. Общая стратегия алгоритма LOCOMOTIVE.

2.2.4. Алгоритм томографической инверсии и локализации источников:

A.) локализация источников в произвольной

3D среде.

Б.) Уточнение положения источника методом двойных разностей.

B.) Построение параметризационной сетки и расчет матрицы первых производных.

Г.) Инверсия.

2.2.5. Инверсия для коэффициента затухания или добротности Qp.

2.2.6. Инверсия для петрофизических параметров.

2.3. Телесейсмический алгоритм.

2.3.1. Вводные замечания.

2.3.2. Расчет невязок для телесейсмической инверсии.

2.3.3. Томографическая инверсия телесейсмических данных.

2.4. Инверсная Томографическая Схема (ИТС).

2.4.1. Общая структура ИТС.

2.4.2. Расчет времен пробега лучей.

2.4.3. Локализация источников.

2.4.4. Параметризация и инверсия.

2.5. Региональная томография на базе коровых волн.

2.5.1. Изотропная версия, алгоритм MOLOTOC.

2.5.2. Анизотропная версия, алгоритм ANITA.

3. Примеры практического применения томографических алгоритмов

3.1. Алгоритм локальной томографии, LOTOS

3.1.1. Центральная Ява, пассивные данные.

A.) Описание данных.

Б.) Оценка амплитуды аномалий.

B.) Результаты восстановления Vp и Vs.

Г.) Результаты инверсии для Vp и Vp/Vs.

Д.) Инверсия по независимым выборкам данных.

Е.) Влияние референтной модели на результат.

Ж.) Синтетическое моделирование.

3.1.2. Центральная Ява, пассивные и активные данные.

A.) Описание данных.

Б.) Результаты инверсии.

B.) Тестирование.

3.1.3. Реализация Алгоритма LOTOS-06 в других регионах:.

Вулкан Кракатау и его окружение.

Кальдера Тоба, северная Суматра.

Южные Анды.

Коста-Рика.

3.2. Томографический алгоритм LOCOMOTIVE

Центральные Анды.

3.2.1. Описание данных.

3.2.2. 1D и 3D стартовые модели.

3.2.3. Тест с четными и нечетными номерами событий.

3.2.4. Синтетические тесты.

3.2.5. Результаты инверсии для Vp и Vs.

3.2.6. Результаты инверсии для Vp и Vp/Vs.

3.2.7. Результаты инверсии для Qp.

3.2.8. Результаты инверсии для петрофизических параметров.

3.3. Результаты, полученные телесейсмическим алгоритмом.

3.3.1. Район Мертвого моря.

3.3.2. Районы Пуна и Альтиплано (Центральные Анды).

3.3.3. Планирование установки сейсмических сетей.

3.4. Инверсная Томографическая Схема (ИТС).

3.4,1. Памир-Гиндукуш.

Описание данных.

Результаты инверсии.

Тест с четными и нечетными источниками.

Синтетические тесты.

3.4.2. Иран.

A.) Изучаемый регион.

Б.) Данные.

B.) Результаты.

Г.) Синтетическое моделирование.

3.4.3. Европа-Средиземноморье.

3.4.4. Зоны субдукции.

3.4.5. Плюмы (Африканский и Исландский).

3.4.6. Южная Сибирь.

3.5. Региональная томографическая схема для изучения земной коры.

3.5.1. Малая Азия и восточное Средиземноморье.

3.5.2. Байкальский регион.

4. Обсуждение результатов, полученных соискателем с помощью сейсмотомографии в различных регионах.

4.1. Сибирь.

4.1.1. Морфология Байкальского рифта.

4.1.2. Проявления кайнозойского вулканизма.

4.1.3. Геофизическая изученность БРЗ и сопредельных территорий.

4.1.4. Геодинамическая интерпретация мантийных аномалий.

4.1.5. Концепции активного и пассивного рифтинга для БРЗ.

4.2. Районы Гиндукуша, Памира и Тянь-Шаня.

4.2.1. Изучаемый регион и его изученность.

4.2.2. Сопоставление результатов томографии с геологическими структурами.

4.2.3. Интерпретация аномалии под Гиндукушем.

4.2.4. Застывший слэб под Тянь-Шанем?.

4.3. Восточно-Африканский рифт.

4.4. Анды.

4.5. Дуга Сунда.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геодинамические процессы в коре и верхней мантии Земли по результатам региональной и локальной сейсмотомографии"

Объект исследования

Объектом исследования настоящей работы является распределение сейсмических параметров в коре и мантии Земли и их свя-jb с геологическими процессами. В работе рассматриваются структуры различного масштаба и типа:

• зоны субдукции, на примерах Тихоокеанского пояса, Анд, Дуги Сунда и пр.;

• плюмы, на примерах, Афарского тройного сочленения. Исландии и пр.;

• зоны вн утр и континентальной коллизии, на примерах Памира, Гиндукуша, Тянь-Шаня. Загроса и пр.;

• рифтовые зоны, на примерах Байкала, Восточной Африки и пр.;

• особенности коры в районах трансформных разломов, на примере Мертвого моря;

• активные вулканические комплексы, на примерах вулканов на Центральной Яве (влк. Мерапи и др.), Кракатау и пр.;

Районы, которые исследовались соискателем в рамках настоящей работы, показаны на Рисунке 0.1.

1Н *я -но <1Ж >09 « т « я » » ¥> ао в >л но мо we

Рисунок 0.1. Расположение районов, которые изучались автором различными алгоритмами. Цифрами указаны номера разделов диссертации, в которых приводится описание для результатов в указанных областях. NP - области, которые были изучены соискателем, но не включены в диссертацию

Актуальность исследований.

Понимание причин и движущих сил формирования современных геологических структур представляет собой одну из наиболее актуальных задач геодинамики. Изучение глубинного строения Земли является необходимым элементом для достижения этой задачи.

Сейсмическая томография, использующая естественные источники (СТЕИ), является одним из наиболее эффективных методов для изучения структуры коры и мантии Земли. СТЕИ представляет собой молодой и активно развивающийся в настоящие дни метод. В приложении к реальным сейсмологическим данным для изучения земных недр СТЕИ начинает применяться с начала 70-х годов. Вместе с тем, как будет показано в обзоре, только в последнее десятилетие результаты томографии приобрели осмысленный вид, который можно сопоставлять с реальными геологическими структурами. Интерпретация результатов, полученных с помощью СТЕИ до 1995, напоминает скорее «гадание на кофейной гуще», чем серьезные научные исследования. В последние годы кардинально выросла мощность компьютеров, добавилось множество новых данных высокого качества, а также пришло осознание того, что задача верификации моделей не уступает по важности получению самих моделей. В настоящий момент в разных научных центрах идет активная работа по интерпретации новых данных и ревизии старых, что отражает актуальность задачи развития СТЕИ в мировой практической сейсмологии.

Вместе с тем, как будет показано в обзоре, большинство исследователей использует существующие алгоритмы томографии, как «черный ящик» и лишь немногие работают над созданием новых алгоритмов. На настоящий момент не существует «идеального» томографического алгоритма. Все существующие коды обладают определенными слабыми местами. Задача создания алгоритма, который позволял бы «выжать» максимум возможной информации из имеющихся наборов данных и одновременно мотивированно показывать степень достоверности результатов, является актуальной на сегодняшний день. По нашему мнению, такого уровня сложно добиться с чужими отчуждаемыми программами, используемыми, как «черный ящик». Поэтому в своих работах мы создаем собственные алгоритмы, которые не уступают, а во многом, превосходят существующие аналоги.

К сожалению, как будет показано в обзоре, на настоящий момент, исследования российских ученых по практическому применению СТЕИ занимают лишь малую часть в мировом потоке работ на эту тему. Одну из своих актуальных миссий мы видим в создании группы российских алгоритмов, которые вышли на лидирующие позиции среди зарубежных аналогов и использовались во всем мире. Данная работа, суммирующая все наши достижения за последние годы, является важным шагом в этом направлении.

Цель исследований состоит в создании геодинамических моделей различных региональных геологических структур на базе построения максимально детальных и тщательно верифицированных сейсмотомографических моделей коры и мантии.

Научные задачи исследований. Цель исследований достигается путем решения четырех, следующих друг за другом задач:

1. Создать собственные алгоритмы СТЕИ, предназначенные для обработки различных наборов данных: локальных, телесейсмических, региональных и общемировых.

2. Получить на базе этих алгоритмов с использованием различных наборов данных сейсмические структуры коры и/или верхней мантии под различными регионами.

3. Выработать критерии для проверки достоверности полученных результатов. Реализовать различные тесты, после которых можно будет уверенно сказать, что представляемые карты действительно отражают структуры внутри Земли.

4. Провести сопоставление полученных томографических картин с наблюдаемыми геологическими структурами. Дать интерпретацию сейсмических аномалий и предложить геодинамические модели, которые объясняли процессы динамики глубинных недр и не противоречили имеющимся наблюдениям.

Фактический материал и методы исследований

Данные для исследований, представленные в работе, представляют собой времена прихода сейсмических лучей от естественных событий - землетрясений, предоставляемые общемировыми, региональными и локальными сетями сейсмических станций. В отдельных случаях, помимо времен использовались амплитудно-фазовые характеристики, которые использовались для восстановления структуры сейсмической добротности.

Для интерпретации результатов использовалась информация об основных геологических структурах, взятая из литературы. Также активно использовались данные по другим геофизическим исследованиям (сейсмика с искусственными источниками, гравитационные данные, GPS наблюдения, тепловой поток, магнитотеллурическое зондирование и пр.), взятые их мировых баз данных и личного общения со специалистами. Кроме того, результаты томографии сопоставлялись с численными моделями геодинамических процессов (например, группой С.В.Соболева), что явилось удачным примером междисциплинарного сотрудничества.

В работе были использованы следующие методики СТЕИ для изучения различных по масштабу структур с использованием различных систем наблюдения:

- Региональная томография на базе Инверсной Томографической Схемы (ИТС). В этом методе используются времена по лучам от источников, расположенных в изучаемой области, зарегистрированные всеми возможными станциями мировой сети. Помимо построения Р и S скоростных аномалий, данный метод обеспечивает переопределение координат и времен источников. Инверсия осуществляется внутри круговой области (напр., с диаметром 1500 км), внутри которой наблюдается достаточное количество землетрясений. Расчет скоростных неоднородностей в нескольких областях и их последующее сведение в одну модель позволяет получать сейсмические структуры под обширными сейсмически активными областями.

- Региональная томография на базе коровых волн (алгоритмы MOLOTOC, ANITA). В некоторых регионах, где зарегистрировано достаточное количество фаз коровых волн (Pg, Sg, Pn, Sn) можно осуществлять изучение структуры коры и верхов мантии, а также глубину границы Мохо. Соискателем был разработан алгоритм MOLOTOC для реализации этой схемы. Совместно с А.Яковлевым этот метод был расширен на класс моделей с горизонтальной анизотропией (алгоритм ANITA).

- Локальная томография на местных источниках (алгоритмы

LOCOMOTIVE, LOTOS-06). В рамках работы разработаны два алгоритма томографии с локальными источниками, которые применимы для случаев, когда и станции, и используемые источники расположены внутри изучаемой области. Данный метод представляется наиболее сложным среди всех схем СТЕИ. Соискателем были созданы два алгоритма, LOCOMOTIVE и LOTOS-O6. Первый позволяет задавать весьма сложные начальные модели и основан на более сложных, и более корректных вычислительных схемах. Второй алгоритм, базируется на несколько более упрощенных принципах и направлен на эксплуатацию сторонним пользователем.

- Телесейсмическая томография. В случае, когда требуется изучать сейсмические аномалии на больших глубинах под локальными сейсмическими сетями, используют телесейсмический метод, который основывается на временах прихода сейсмических лучей на станции сети от далеких событий (обычно, более 20° эпицентрального расстояния). Данная схема является самой простой в практической реализации, однако разрешение получаемой в ней модели, не слишком высоко. Соискателем создан собственный алгоритм для реализации телесейсмической томографии, который был обкатан на данных по сетям в районе Мертвого моря и Центральных Анд.

Защищаемые положения

Основное защищаемое положение: Сейсмическая томография, использующая естественные источники, (СТЕИ) - это инструмент, который дает достоверную информацию о глубинной структуре земных недр. С использованием СТЕИ возможно восстанавливать или уточнять количественные картины процессов, происходящих в коре и верхней мантии Земли.

Из этого основного защищаемого положения следуют другие, более конкретные защищаемые положения:

- В зоне коллизии в центральной Азии (Памир, Тянь-Шань и пр.) обнаружены линейные высокоскоростные аномалии в верхах мантии. Предполагается, что эти аномалии отражают следы погружения в мантию остатков индийской литосферы, и/или процесс деламинации (опускание измененного вследствие фазовых переходов и имеющего повышенную плотность материала из низов аномально утолщенной коры).

- По различным данным под юго-западной частью Байкальской рифтовой зоны в верхах мантии обнаружена низкоскоростная аномалия, форма которой почти идеально совпадает с распределением кайнозойского вулканизма. Предполагается, что источником этой аномалии является плюм средней мощности, расположенный под Сибирской плитой. В остальных частях верхняя мантия под югом Сибири и Монголии представляется однородной. Это говорит о том, что если плюмы там существуют, то они маломощные и/или молодые и находятся ниже разрешающей способности наших методов.

- Под Аффарским тройным сочленением и Танзанийским кратоном на глубине существуют два примерно равнозначных по мощности плюма. Однако их проявления на поверхности различны. Аффарский плюм подходит к относительно тонкой литосфере и раскалывает ее на три сегмента. Рифтовые проявления там чрезвычайно сильные. Танзанийский плюм выходит к подошве толстого Танзанийского кратона и обтекает его по периметру, что вызывает появление кольцевой структуры рифтовых впадин с активными проявлениями вулканизма.

- В районе вулкана Мерапи (Ява, Индонезия) обнаружена беспрецендентная по амплитуде и размерам аномалия, достоверность которой доказана многочисленными тестами. Эта аномалия, вероятно, играет важную роль в подпитке активных вулканов Центральной Явы.

- В Центральных Андах мы наблюдаем сложные процессы, обусловленные субдукцией и региональным сжатием. Вулканизм основной дуги обусловлен понижением температуры плавления в мантийном клине за счет выброса флюидов из слэба. Задуговой вулканизм связан с перегретыми участками мантии с низким содержанием флюидов. Низкотемпературная аномалия в центральной части, возможно, отражает процесс деламинации коры и литосферы Бразильского щита.

Научная новизна, личный вклад

В настоящей работе представлены алгоритмы СТЕИ, полностью разработанные соискателем. Все программные коды по этим алгоритмам от первого до последнего оператора написаны соискателем (за исключением программы ANITA, в создании которой участвовал А.Яковлев и алгоритма LSQR для инверсии больших разреженных матриц, при написании которого использовались коды Г.Нолета). Созданные соискателем алгоритмы содержат множество методических решений, которые ранее не использовались. Среди нововведений соискателя можно выделить следующие:

• принцип Инверсной томографической схемы, который в чистом виде применен соискателем впервые;

• способ параметризации с использованием сетки, узлы в которой устанавливаются внутрии изучаемого объема в зависимости от густоты лучей. В некоторых случаях возможно определение двойных точек на границах раздела для моделирования скачка скорости;

• способ оценки значений свободных параметров для инверсии на базе синтетического моделирования;

• способ задания трехмерных синтетических моделей и моделирования различных реалистичных ситуаций;

• способ определения реалистичных значений амплитуд аномалий на базе вторичного восстановления скоростного поля;

• способ определения глубины Мохо по данным совместного анализа времен Pg, Pn, Sg, Sn волн;

• способ прямой инверсии для температуры и других петрофизических параметров (в кооперации с С.В.Соболевым);

• способ локализации источников на базе минимизации целевой функции. Форма целевой функции предложена соискателем;

• способ выявления и отбраковки ошибок в данных.

В результативной части работы получены важные достижения, многие из которых предоставили новый материал о глубинной структуре под различными регионами. Среди наиболее важных открытий соискателя можно выделить следующее:

- Найдена беспрецендентно интенсивная крупная низкоскоростная аномалия (30% для Р скоростей и 36% для S скоростей и размером 80x30 км) в коре под центральной Явой, которая расположена в непосредственной близости к активным вулканам Мерапи и Лаву;

- Обнаружена яркая высокоскоростная аномалии в верхней мантии под

Памиром и Гиндукушем, которая совпадает с ареалом глубинной сейсмичности. Эта аномалия может отражать процесс субдукции и/или деламинации вещества из нижней части аномально утолщенной коры и литосферы Индийской плиты.

- Впервые произведена инверсия региональных данных в Байкальском регионе алгоритмом, учитывающем анизотропные свойства среды. Получена модель, согласующаяся с результатами других исследований, согласно которой под корой в юго-западной части Байкальской рифтовой зоны наблюдается область пониженных скоростей, совпадающая с распространением кайнозойского вулканизма.

- Получена структура Афарского плюма. В центральной части плюма, на фоне доминирующих пониженных скоростей, наблюдается локальная высокоскоростная область. Она может быть обусловлена либо вертикальной анизотропией внутри плюма, либо проникновением глубинного более высоко скоростного материала, либо возвратным нисходящим потоком. Аналогичные структуры обнаружены под срединно-океаническими хребтами.

Впервые произведена прямая томографическая инверсия для температуры и величины флюидонасыщенности в мантии по временам пробега от локальных источников в Центральных Андах. С помощью полученной модели были выявлены механизмы возникновения различных типов вулканических комплексов в Центральных Андах.

Теоретическое и практическое значение.

Алгоритмы томографии по различным схемам, созданные соискателем, используются различными группами исследователей в различных странах для обработки данных пассивных (то есть с естественными источниками) сейсмических экспериментов. Среди пользователей программы LOTOS-06 можно выделить следующих исследователей: Др. Н. Динк-Акдоган и Д. Вагнер (университет Киля, Германия), Т. Юдистира (Технологический Институт, Бандунг, Индонезия), А. Манцанарез (ГеоФоршунгЦентрум, Потсдам) и др. Программой телесейсмической инверсии соискателя пользуется Др. Б.Хайт (ГеоФоршунгЦентрум, Потсдам). Программу ИТС использует в своих исследованиях Др. А. Алинаги (Университет

Копенгагена, Дания). Сейчас мы работаем над существенным расширением круга пользователей наших программ.

Благодаря такому сотрудничеству появляются результаты, которые вносят ощутимый вклад в понимание процессов в коре и мантии в наиболее интересных, с тектонической точки зрения, районах мира. На основании этих результатов строятся или уточняются геодинамические модели, с помощью которых возможно лучше понять суть современных геодинамических процессов.

Алгоритмы для восстановления координат источников в трехмерной среде, разработанные соискателем, могут оказаться полезными для мониторинга сейсмичности, а также для контроля над производством мощных искусственных взрывов.

Алгоритмы локальной томографии, созданные соискателем, показали свою устойчивость в условии очень контрастных аномалий в коре. Поэтому можно надеяться, что они смогут быть использованы, например, для изучения внутренней структуры вулканов и их мониторинга, что является важной практической проблемой оценки вулканического риска.

Публикации и аппробация работы

Работа производилась согласно планам НИР Института геологии СО РАН, согласно программы СО РАН 26.2. по научному проекту "Разработка геодинамических моделей формирования ключевых аккреционно-коллизионных структур Центральной Азии на основе геолого-геохимических, палеомагнитных и геофизических данных". Исследования были поддержаны грантами различных фондов: гранты РФФИ №94-05-16544, 1994-1996 (участник), №96-05-65963, 19961998 (руководитель), № 00-05-65192, 2000-2002 (руководитель), № 00-05-65461, 2000-2002 (участник), Молодежные проекты ВМТК "Томография", 1994-1996 (участник), "Динамика мантии", 1996-1998 (руководитель), индивидуальный проект по программе "Молодые лидеры СО РАН" (1997-1999). В 1997 получил грант на проведение исследовательских работ в течение одного года в Geoscience Azur, Вильфранш (Франция). Работы соискателя были поддержаны в рамках Международных проектов SFB 267, 2002-2004 (Германия) и MERAMEX, 2005-2006

Германия). С 2002 по 2006 год являлся научным руководителем проекта МНТЦ №2142.

Работы соискателя были отмечены: первой премией на конкурсе работ молодых ученых СО РАН (1999 г.), Золотой Медалью Российской Академии Наук, 2000 год, первой премией в конкурсе научных статей ИГМ СО РАН, 2006 год.

Подходы и результаты, изложенные в диссертации, были представлены в более чем 40 докладов на различных крупных международных и всероссийских совещаниях: на ежегодных Ассамблеях EGS, затем EGU, (Ницца, Вена) с 1994 по 2006 год, конференциях EUG в Страсбурге (1995, 1997), международном сейсмологическом конгрессе в Потсдаме (2004). Соискатель представлял результаты своих работ на семинарах в различных научных центрах: Университет Бандунг (Индонезия), 2006, Университет Киля (Германия) 2006, Университет Франкфурта на Майне, 2006, Технологический институт Дармштадта, 2006, ЕТН, Цюрих, Швейцария, 2004, Университет Копенгагена, 2003, Институт геофизики, Университет Рима, 2003, Сеульский Университет, 2001, Принстонский университет, 2001, Ecole Normale de Paris, (2000), Geoscience Azur Center, Sophia Antipolis, France (1997, 2000,2005), и многих других.

Фактический материал и основные выводы диссертации изложены в 21 публикациях в зарубежных и отечественных периодических изданиях, из которых 7 - в журналах по Перечню ВАК, а также в тезисах конференций (45), отчетах по проектам РФФИ, интеграционных проектов СО РАН и по проекту МНТЦ 2142.

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 407 наименований. Полный объем диссертации составляет 473 страницы, включая 243 рисунка и 25 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Геотектоника и геодинамика", Кулаков, Иван Юрьевич

Заключение

В рамках данной работы были разработаны различные модификации алгоритмов сейсмической томографии с использованием естественных источников (СТЕИ):

• локальная схема, когда и источники, и приемники расположены внутри изучаемого объема (LOTOS-O6, LOCOMOTIVE);

• региональная Инверсная Томографическая Схема (ИТС);

• метод с использованием коровых волн Pn, Pg, Sn, Sg (ANITA, MOLOTOC);

• метод телесейсмической томографии по локальным сетям.

Все эти методы были применены к реальным данным для исследования коры и верхней мантии в различных регионах. Особое внимание уделялось проверке достоверности результатов. Для каждой модели мы стараемся предоставить мотивированный анализ того, насколько полученные аномалии в томографической модели могут отражать реальные структуры в Земле. Среди основных методов верификации можно выделить следующие:

1. Самый сильный аргумент в пользу достоверности модели возникает тогда, когда она показывает ту же конфигурацию аномалий, что и результаты, полученные другими авторами, другими подходами и алгоритмами, по другим данным. В нашем случае наиболее удачными случаями такой корреляции явились следующие:

Было достигнуто почти абсолютное соответствие нашей модели верхней мантии по Европе с глобальными моделями в работах van der Hilst et al., 1997, Bijwaard et al., 1998, а также региональными моделями Spakman et al., 1994, Piromallo et al., 2003.

Было показано, в целом, хорошее соответствие наших моделей с глобальной моделью Bijwaard et al., 1998 для большей части Азии и, в частности, для Сибири и Монголии.

В зонах субдукции наличие и конфигурация слэбов надежно определяется по распределению глубинной сейсмичности и другим данным. Они представляют собой идеальную природную лабораторию для верификации томографических алгоритмов. Мы получили надежные изображения слэбов в ряде зон субдукции Тихого и Индийского океанов, что показывает высокую эффективность наших алгоритмов.

Для района Мертвого моря достигнуто соответствие между нашими результатами по коровой томографии с использованием алгоритма MOLOTOC и верхними сечениями из модели телесейсмической инверсии. Вместе с тем, модель глубины Мохо, полученная в первой из этих работ, согласуются с результатами исследований методом приемной функции и ГСЗ.

В Центральных Андах мы произвели независимую инверсию по локальным и телесейсмическим данным. В зоне перекрытия они показывают достаточно хорошее соответствие друг с другом. Кроме того, эти результаты согласуются с моделями, полученными комплексом других геофизических методов: анализ функции приемника, метод глубинного ОГТ и зондирования на преломленных волнах, магнитотеллурическое зондирование, гравитационные методы и пр.

В Центральной Яве по данным локальной томографии получена беспрецендентно высокая низкоскоростная аномалия в коре, которая согласуется с распределением гравитационного поля.

2. Важным тестом является инверсия независимых выборок данных (напр., с четными и нечетными номерами источников), который показывает вклад случайного шума в результат. В приложении к задачам СТЕИ данный тест был применен нами впервые. Этот тест производился практически для всех наших моделей.

3. Была разработана оригинальная методика для осуществления синтетического тестирования. Помимо традиционных моделей с шахматной доской, мы задаем достаточно сложные модели, которые позволяют проверять вклад различных вакторов (напр., слоя осадков в верхней части коры) и исследовать достоверность различных моделей, имеющих геодинамический смысл. Особое внимание при реализации таких тестов уделялось воссозданию модели при реалистичном уровне шума, которые предполагается в реальных данных, и с использованием абсолютно тех же алгоритмов и значений свободных параметров, что и в случае инверсии реальных данных.

4. Была разработана методика для оценки реальных амплитуд аномалий по синтетическим тестам.

5. Важный путь для верификации моделей состоит в осуществлении инверсии реальных данных с различными значениями свободных параметров и различными стартовыми моделями.

В работе представлены, в основном, только те модели, достоверность которых надежно доказывается указанными способами верификации.

Районы, исследованные различными алгоритмами; томография (LOTOS-06, LOCOMOTIVE),

- телесейсмическая томография

- Инверсная Томографическая Схема (ИТС)

- Региональная томография на Рл, Sn, Pg. Sg фазах (MOLOTOC. ANITA)

Рисунок СЛ. Расположение районов, которые изучались различными алгоритмами автором. Цифрами указаны номера разделов, в которых приводится описание для результатов в указанных областях. NP - области, которые были изучены соискателем, но не включены в настоящую диссертацию

В результате осуществления томографической инверсии с использованием указанных алгоритмов и различных наборов данных, было получено множество моделей коры и/или верхней мантии в различных регионах Земли (Рисунок С.1). Эти модели позволили лучше понять механизм современных геодинамических процессов, происходящих в этих регионах. На базе этих моделей, а также другой геологической и геофизической информации соискателем предложены сценарии геодинамического развития различных структур. Среди наиболее важных моделей можно выделить следующие:

1. В районах Байкальского рифта, Саян и Монголии получены структуры сейсмических неоднородностей по региональным и глобальным данным. В работе обсуждается связь этих моделей с кайнозойским базальтовым вулканизмом и исследуется вероятность наличия плюмов под Южной Сибирью и Монголией. Единственное место, гле мы находим достоверные проявления прогрева мантии - под Сибирским кратоном. Мы видим, что эта аномалия следует вдоль подошвы кратона и выходит из-под ЮЗ его части в районе Восточного Саяна. На глубинах 50-100 км форма низкоскоростной аномалии идеально совпадает с расположением ареалов молодого вулканизма. В остальных местах мантия глубже 300 км представляется однородной. В работе было показано, что если бы плюмы под Монголией были бы достаточно мощные, чтобы прогреть вокруг себя достаточный объем вещества

200 км в диаметре), то наша разрешающая способность позволила бы выделить такие объекты. Из того факта, что мантия представляется однородной, можно сделать вывод, что либо плюмы слишком маломощные (< 100 км) и/или молодые, либо их нет вовсе.

2. На основании всей имеющейся информации анализируются доводы «за» и «против» активного и пассивного механизмов рифтинга в Байкальском регионе. В результате, для объяснения раздвижения Байкальского бассейна, мы твердо склоняемся на сторону пассивной модели. В то же время, мы допускаем, что образование рифтовых впадин на востоке БРЗ (Бусингольская, Дархатская и Хубсугульская) могли быть частично инициированы аномальным прогревом литосферы горячим веществом, вышедшим из-под кратона.

3. В районах Гиндукуша и Памира в верхней мантии получена квазивертикальная высокоскоростная аномалия, которая совпадает с распределением глубинной сейсмичности. Изначально мы обсуждали модель погружения Индийского слэба, которая предлагалась ранее другими авторами.

Однако в ней обнаруживается слишком много слабых мест, таких как слишком большой изгиб литосферы под углом более 90°, или изометричность аномалии, которая не вяжется с моделью плоского слэба. В результате, была предложена альтернативная модель деламинации, которая ранее была проработана на примере Центральных Анд С.В.Соболевым и А.Бабейко. При утолщении коры за счет каплинга, ее нижняя мафическая часть под воздействием избыточного давления и температуры преобразуется в более плотные гранат-эклогиты. После накопления некоторой критической массы, в результате гравитационной неустойчивости, это вещество бысто погружается, затягивая за собой части неустойчивой холодной литосферной мантии. Мы предполагаем, что этот механизм является основным при реализации коллизии типа «континент-континент» в Альпийско-Гималайском складчатом поясе.

4. В районе Тянь-Шаня получен след наклонной высокоскоростной аномалии, которая протягивается через всю верхнюю мантию и очень напоминает изображение классической зоны субдукции. Вместе с тем известно, что с мезозоя никакого океана там не было, и если бы это были бы остатки застывшей океанической литосферы с тех времен, то, несомненно она кондуктивно диссипировала бы. Мы полагаем, что эта аномалия представляет собой след литосферы переходного типа от океанической к кратонной. По-видимому, после закрытия океана в Тянь-Шане, довольно долго еще происходило погружение части таримской плиты которая еще не являлась кратоном, но уже не была океанической. Однако в какой-то момент критическая точка была достигнута, и произошел отрыв погрузившейся плиты от литосферы Тарима, которая уже не способна погружаться. Лишившись толкающей силы, оторвавшаяся часть плиты застыла в верхней мантии и постепенно кондуктивно диссипирует. Если предположить, что отрыв литосферы совпадает с началом активной фазы роста гор Тянь-Шаня, то есть около 30 млн. лет, то этого времени недостаточно для полного исчезновения следов слэба.

5. Была получена модель сейсмических неоднородностей в верхней мантии под Аффарским тройным сочленением и Восточно-Африканским рифтом. Было получено, что, скорее всего, эти структуры обусловлены существованием двух примерно равномощных плюмов, под Аффаром и Танзанийским кратоном. В первом случае плюм попадает на область относительно ослабленной литосферы, что и вызывает активные рифтовые процессы, постепенно переходящие в океанический спрединг (в Красном море и Аденском заливе). Во втором случае плюм достигает Танзанийского кратона и растекается по его подошве на грубине порядка 200 км. Это, очевидно, ослабевает его мощность. Однако при выходе на поверхность по периметру кратона его воздействия достаточно для того, чтобы инициировать образование рифтовых впадин. В отличие от Байкальского бассейна, в Восточно-Африканском рифте существует прямая связь между активностью рифтовых процессов и вулканизмом. Это указывает на явно выраженный активный механизм рифтообразования в Африке.

6. В Центральных Андах нами были созданы две модели на базе локальной и телесейсмической схем. Локальная модель предоставляет важный материал для определения связи между процессами в погружающемся слэбе и вулканизмом. Определена зона выделения воды в слэбе на глубине 100-120 км, а также зона плавления частей континентальной коры, которые были занесены погружающимся слэбом. В модели, полученной путем прямой инверсии для температуры и Л-параметра, отражающего наличие воды в мантии, эти зоны, находящиеся под главной вулканической дугой, представляются как относительно низкотемпературные и «мокрые». Другая низкотемпературная аномалия наблюдается в восточной части изучаемой области. Она интерпретируется, как след деламинирующей литосферы, связанной с коллизией Бразильского щита. Под задуговым вулканом Тускле наблюдается аномально высокая температура в мантии, что объясняет принципиальные отличия этого вулкана от наблюдаемых в главной дуге.

7. В районе Центральной Явы был проведен сейсмологический эксперимент с установкой 130 сейсмических станций на суше и в море. Данные по этим станциям были использованы для локализации локальных сейсмических событий под Центральной Явой. В результате была построена зона Беньоффа, которая определила форму погружающегося слэба. Отмечено постепенное изменение угла погружения слэба от почти горизонтального до очень крутого (-70°). Кроме того, в слэбе обнаруживается двойной сейсмический слой, который, по-видимому, показывает линию петрофизических условий, при которых происходит фазовый переход в слэбе. 8. Данные от локальных событий в Центральной Яве были использованы для проведения томографической инверсии. В результате было обнаружено беспрецедентная аномальная зона в коре южнее вулканов Мерапи и Лаву, значение понижения скорости в которой достигает 30-35%. По-видимому, эта зона показывает наличие области частичного плавления в коре, которая питает вулканы в главной дуге. В верхней мантии прослеживается наклонная аномальная зона, которая связывает эту аномальную зону с кластером сейсмичности на глубине 100 км. Вероятно, это показывает пути миграции флюидов из слэба, которые инициируют частичное плавление под вулканами. Прослежена связь между распределением коровой сейсмичности и распределением аномалий. В частности, на базе анализа томографических изображений, предложен механизм сильного землетрясения, которое произошло в Центральной Яве в мае 2006 года.

Модели, представленные в настоящей работе, надежность которых доказана с помощью множества различных тестов и независимой информации, показывают, что сейсмическая томография вышла сегодня на уровень мощного геофизического инструмента, с помощью которого возможно получать достоверную информацию о земных недрах. На примерах областей с принципиально различными сценариями геодинамического развития, показано, что сейсмическая томография может вносить существенный вклад в понимание глубинных процессов в Земле.

Вместе с тем, дальнейшее развитие томографического метода возможно и необходимо. Среди наиболее приоритетных направлений для себя мы выделяем следующие:

• Дальнейшее развитие анизотропной томографии, начатое нами в алгоритме ANITA. Предлагается применить аналогичные подходы для различных схем наблюдения (локальных, телесейсмических, региональных).

• Продолжить разработку метода прямой инверсию для температур и А-параметра. Подходы, разработанные для изучения петрофизических параметров в мантийном клине под Центральными Андами по локальным данным, предполагается осуществить для региональных и телесейсмических данных (напр., в Европе).

Осуществление комбинированной инверсии по различным схемам (напр., локальной и телесейсмической) для расширения области надежного разрешения.

Осуществить моделирование с учетом трехмерного лучевого трассирования для выделения зон фокусировок и рассеяния лучей. Этот подход может оказаться полезным для выделения аномалий, связанных с тонкими контрастными аномалиями в мантии, таких, как плюмы. Этот подход мы начинали разрабатывать совместно с Г.Нолетом.

Создание собственной глобальной сейсмической модели с использованием всех ноу-хау, предложенных нами при разработке различных томографических алгоритмов.

Создание системы мониторинга сейсмической структуры вулканов и построение 4-х мерных моделей. Для этого требуется разработать программу автоматического снятия времен, которые затем можно применять для построения томографических моделей.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора геолого-минералогических наук, Кулаков, Иван Юрьевич, Новосибирск

1. Алексеев А.С., Лаврентьев М.М., Мухометов Р.Г. и Романов В.Г. Численные методы исследования структуры верхней мантии Земли // Математические проблемы геофизики. 1969. - Вып. 1. Вычислительный центр СО АН СССР. Новосибирск. - С.179-201.

2. Алексеев А.С., Лаврентьев М.М., Мухометов Р.Г. , Нересов Н.Л. и Романов В.Г. Численный метод определения строения верхней мантии Земли // Математические проблемы геофизики. 1971. - Вып. 2. Вычислительный центр СО АН СССР. Новосибирск, - С.143-165.

3. Ащепков И.В., Глубинные ксенолиты Байкальского рифта // Новосибирск, Наука. 1991.- 160 с.

4. Ащепков И.В., Литасов Ю.Д., Литасов К.Д. Ксенолиты гранатовых перидотитов из меланевелинитов хребта Хэнтей (Южное Забайкалье): свидетедьство подъема мантийного диапира // Геология и геофизика. 1996. Т. 37. № 1. С.130-147.

5. Бабич В.М. О распространении волн Рэлея вдоль поверхности однородногоупругого тела произвольной формы // ДАН СССР. 1961. - 137. - с. 12631266.

6. Бабич В.М., Чихачев Б.А., Яновская Т.Б. Поверхностные волны в вертикально-неоднородном упругом полупространстве со слабой горизонтальной неоднородностью // Изв. АН СССР, Физика Земли.- 1976. №4. - с. 24-31.

7. Винник Л.П. Косарев Г.Л. Определение параметров коры по наблюдениямтелесейсмических объемных волн // Докл. АН.СССР. 1981. - Т. 261. №5. -С.1091-1095.

8. Винник Л.П. Исследования мантии сейсмическими методами // М. Наука. 1976. -197 с.

9. Гласко В.Б. Обратные задачи математической физики // М. Изд-во Моск. ун-та. -1984.- 111 с.

10. Гобаренко B.C., Яновская Т.Б. Исследование горизонтальных неоднородностейстроения верхней мантии в Алтае-Саянской зоне // Физика Земли. 1983. -№4.-С. 21-35.

11. Гольдин С.В. Преобразование и восстановление разрывов в задачахтомографического типа Новосибирск, изд. ИГиГ. - 1988. - 100 с.

12. Гонтовая Л.И., Левина В.И., Санина И.А., Сенюков С.Л., Степанова М.Ю. Скоростные неоднородности литосферы под Камчаткой // Вулканология и сейсмология. 2003. - № 2. - С. 1-9.

13. Дитмар П.Г., Яновская Т.Б. Обобщение метода Бэйкуса-Гильберта для оценки горизонтальных вариаций скорости поверхностных волн // Известия АН СССР. Физика Земли. - 1987. - №6, - С. 30-40.

14. Добрецов НЛ., И.В.Ащепков, Эволюция верхней мантии Байкальской рифтовой зоны //Геология и геофизика. 1991. - №1 - С. 3-16.

15. Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г., Гладков И.Н. Проблемы глубинной геодинамики и моделирование мантийных плюмов // Геология и геофизика. 1993. - Т. 34.-№12.-С. 5-21.

16. Добрецов Н.Л., А.Г.Кирдяшкин, Глубинная геодинамика // Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1994, 299 с.

17. Добрецов Н.Л., А.Г.Кирдяшкин, А.А.Кирдяшкин. Глубинная геодинамика. Новосибирск: Изд-во СО РАН, Филиал ГЕО, 2001, 408 с.

18. Добрецов Н.Л., А.Г.Кирдяшкин, А.А.Кирдяшкин. Параметры горячих точек итермохимических плюмов // Геология и геофизика. 2005. - Т. 46. - № 6. -С. 589-602.

19. Добрецов Н.Л., А.А.Кирдяшкин, А.Г.Кирдяшкин, И.Н.Гладков, Н.В.Сурков,

20. Параметры горячих точек и термохимических плюмов в процессе подъема и излияния // Петрология. -2006. т. 14. - №5. С.508-523.

21. Дорофеева Р. П., Синцов А. А., Тепловой поток юго-восточного Забайкалья и восточной Монголии // Геология и геофизика. 1990. - т. 31. - №9. - с. 130141.

22. Дучков А.Д., Лысак С.В., Балобаев В.Т., и др. Тепловое поле недр Сибири. Новосибирск. Наука. - 1987. - 194 с.

23. Дучков А. Д., Соколова Л. С., Геотермальные исследования в Сибири. Новосибирск. Наука. - 1974. - 280с.

24. Дядьков П.Г., Л.А. Назаров, Л.А. Назарова. Трехмерная вязкоупругая модель литосферы Центральной Азии: методология постоения и численный эксперимент // Физическая мезомеханика. -2004. Т. 7 .- № 1. - с 91-101.

25. Егоркин А.В., Костюченко С.Л. Неоднородность строения верхней мантии // Глубинное строение территории СССР/ Под ред. В.В. Белоусова. М.: Наука, 1991. - С.135-143.

26. Ескин А.С., Бухаров А.А., Зорин Ю.А. Кайнозойский магматизм озера Байкал // Докл. АН. ССССР. 1978. - Т.239, № 4. - С. 926-929.

27. Зеркаль С.М., Хогоев Е.А. Итерационная технология сейсмотомографическойдиагностики на основе кинематики рефрагированных волн // Доклады РАН. -№4(401).-2005.-С. 526-528.

28. Зорин Ю. А., Турутанов Е. X. Плюмы и геодинамика Байкальской рифтовой зоны // Геология и Геофизика. 2005. - т. 46, № 7. - с. 685 - 699.

29. Зорин Ю.А., Новоселова М.Р., Рогожина А.А. Глубинная структура территории МНР // Новосибирск. Наука. - 1982. - 93 с.

30. Зорин Ю.А., Беличенко В.Г., Турутанов Е.Х., Кожевников В.М., Руженцев С.В., Дергунов А.Б., Филиппова И.Б., Томуртогоо О., Арвисбаатар Н., Баясгалан

31. Ц., Бямба Ч., Хосбаяр П. Центральный Сибирско-Монгольекий трансект // Геотектоника. -1993. №2. - С. 3-19.

32. Зорин Ю.А., Новоселова М.Р., Турутанов Е.Х., Кожевников М.В. Строение литосферы Монголо-Сибирской горной страны // Геодинамика внутриконтинентальных горных областей. Сб. науч. тр. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние. - 1990. - С. 143-154.

33. Кабанник А.В., Орлов Ю.А., Чеверда В.А. Численное решение задачи линейной сейсмической томографии на проходящих волнах: случай неполных данных. //Сибирский журнал индустриальной математики. 2004. - Т. VII. № 2(18). -С. 54-67.

34. Кожевников В.М. Дисперсия поверхностных сейсмических волн Релея и структура литосферы Сибирской платформы // Физика Земли. 1987. - № 6. - С.48-56.

35. Кожевников В.М., Зорин Ю.А. Распределение скорости S-волн в коре и верхней мантии Азиатского континента // Физика Земли. 1997. - № 7. - С. 61-68.

36. Кожевников В.М., Антонова JI.M., Яновская Т.Б. Горизонтальные неоднородности в коре и верхней мантии Азиатского континента по данным поверхностных волн Релея // Физика Земли. 1990. - № 3. - С. 3-11.

37. Кожевников В.М., Эрдэнэбилэг Б., Балжинням И., Улэмж И., Строение коры и верхней мантии под Хангайским поднятием (МНР) по данным дисперсии фазовых скоростей волн Реллея // Изв. АН СССР, Сер. Физика Земли. -1990.-№3,-С. 12-20.

38. Крылов С. В., Голенецкий С. И., Петрик Г. В. Согласование данных сейсмологии и ГСЗ о строении верхов мантии в Байкальской рифтовой зоне // Геология и Геофизика. 1974. - № 12. - с. 61-66.

39. Крылов С. В. Мандельбаум М. М. Мишенькин Б. П. и др. // Недра Байкала (по сейсмическим данным). Новосибирск. - Наука. - 1981. - 105 с.

40. Крылов С.В., Крылова АЛ., Телесейсмическое просвечивание мантии Земли в Байкальском регионе. Геофизические методы в региональной геологии // Новосибирск. Наука. - 1982. - С. 42-50.

41. Крылов С.В. Комплексирование методов сейсмологии взрывов и землетрясений при изучении глубинного строения Байкальского рифта. Региональныекомплексные геофизические исследования земной коры и верхней мантии // М. Радио и связь. 1984. - С. 80-87.

42. Крылов С. В., Мишенькин Б. П., Мишенькина 3. Р. и др. Детальные сейсмические исследования литосферы на Р- и S- волнах // Новосибирск, Наука. 1993. -199 с.

43. Лаврентьев М.М., Бронников А.В., Воскобойников Ю.С., Зеркаль С.М., Хогоев

44. Е.А. Сейсмическая томография сред с квазилинейным изменением скорости, содержащих поглощающие включения // Изв. РАН Сер. Физика Земли. -1995. №6. - С.26-31.

45. Лисейкин А.В., Соловьев В.М. Глубинное строение очаговой зоны чуйского (Горный Алтай) землетрясения по данным от афтершоков // Активный геофизический Мониторинг Литосферы Земли. Новосибирск. - Изд. Со РАН.-2005.-С. 308-312.

46. Логачев Н.А., Рассказов С.В., Иванов А.В. и др., Кайнозойский рифтогенез в континентальной литосфере // Литосфера Центральной Азии Новосибирск, Наука. - 1996.-с. 57-80.

47. Логачев Н.А. История и геодинамика Байкальского рифта // в сб. Актуальные вопросы современной геодинамики Азии // Новосибирск, Изд-во СО РАН. -2005. 297 с.

48. Лысак С. В., Тепловой поток континентальных рифтовых зон // Новосибирск, Наука.- 1988.-200 с.

49. Мордвинова В. В., Винник Л. П., Косарев Г. Л., Орешин С. И., Треусов А. В. Телесейсмическая томография литосферы Байкальского рифта // ДАН. -2000. т. 372, № 2. - С. 248 - 252.

50. Мордвинова В.В.; Зорин Ю.А.; Гао Ш.; Дэвис П.М. Глубинное строение литосферы вдоль Байкало-Монгольского трансекта // Ин-т зем. коры СО РАН -Новосибирск. 1995. - С. 64-73

51. Мордвинова В.В., Зорин Ю.А., Гао Ш., Дэвис П. Оценки толщины земной коры на профиле Иркутск Улан Батор - Ундуршил по спектральным соотношениям объемных сейсмических волн // Физика Земли. - 1995. - №9. - С. 35-42.

52. Мордвинова. В.В., Винник Л.П., Косарев Г.Л., и др., Телесейсмическая томография литосферы Байкальского рифта // Докл. РАН. 2000. - Т. 372, №2. - С. 248252.

53. Недра Байкала (по сейсмическим данным). Под ред. Н.Н.Пузырева // Новосибирск, Наука.-1981,- 105 с.

54. Низкоус И.В., Кисслинг Э., Гонтовая Л.И., Санина И.А. Скоростные свойствалитосферы переходной зоны океан-континент в районе Камчатки по данным сейсмической томографии // Физика Земли. В печати.

55. Низкоус И.В., Санина И.А., Гонтовая Л.И. Пространственная скоростная структура литосферы Камчатки по данным сейсмической томографии // Сборник научных трудов ИДГРАН. М. 2004. С. 152-159.

56. Николаев А.В., Санина И.А. Метод и результаты сейсмического просвечивания литосферы Тянь-Шаня и Памира // Докл. АН СССР. 1982. - Т.264. № 1. -С.69-72.

57. Павленкова Г.А., Солодилов Л.Н. Блоковая структура верхов мантии Сибирской платформы // Физика Земли. 1997. - № 3. - С. 11-20.

58. Радзиминович Н. А., Балышев С. О., Голубев В. А. Глубина гипоцентров землетрясений и прочность земной коры Байкальской рифтовой зоны // Геология и геофизика. -2003. т. 44, №11. - с. 1216 - 1225.

59. Рассказов С.В. Сопоставление вулканизма и новейших структур горячих пятен Йеллоустона и Восточного Саяна // Геология и Геофизика. 1994. - №10. -С.67-74

60. Рассказов С.В., Магматизм Байкальской рифтовой системы // Новосибирск, Наука. 1993.-288 с.

61. Рассказов С.В., А.С.Батымурзаев, Ш.А.Магомедов, Цикличность кайнозойского вулканизма Юго-Западного Прибайкалья // Геология и геофизика. 1990. -№6. - С. 64-72.

62. Рогожина В. А., Кожевников В. М. Область аномальной мантии под Байкальским рифтом // Новосибирск, Наука. 1979. - 103 с.

63. Рогожина В.А., Балажинням И., Кожевников В.М., Верещакова Г.И. Особенности времен пробега волн Р от взрывов в Неваде к сейсмическим станциям МНР // Геология и геофизика. 1983. - №4. - С. 96-99.

64. Романов В.Г. Некоторые обратные задачи для уравнений гиперболического типа // Новосибирск. Наука. -1972

65. Селезнев B.C., Соловьев В.М., О мантийных поперечных сейсмических волнах в Байкальской рифтовой зоне // Геология и геофизика. 1979. - №12. - С.87-95.

66. Смагличенко Т.А. Инверсионные методы фазовой томографии // Проблемы геотомогра-фии. Под ред. Николаева А.В., Галкина И.Н. , Саниной И.А. М.: Наука, 1997,- С.131-161.

67. Суворов В.Д., З.Р.Мишенькина, Г.В.Петрик, И.Ф.Шелудько, Земная кора и ее изостатическое состояние в Байкальской рифтовой зоне и сопредельных территориях по данным ГСЗ // Геология и геофизика. 1999. - т.40, №3. -С.304-316.

68. Сун Юншен, Крылов С. В., Ян Баоцзюнь и др. Глубинное сейсмическое зондирование литосферы на международном трансекте Байкал-СевероВосточный Китай // Геология и геофизика. 1996. - т. 37, №2. - С. 3-15.

69. Тихонов А.Н., Арсенин В.Ю. Методы решения некорректных задач. М. Наука. -1979.-285 с.

70. Треусов А.В., Сабитова Т.М., Голованов М.И. Томографическая модель коры Тянь-Шаня // Изв. АН СССР, Физика Земли. 1993. - №10. - С. 5-47.

71. Тычков С.А., Е.В.Рычкова, А.Н.Василевский, Взаимодействие плюма и тепловой конвекции в верхней мантии под континентом // Геология и геофизика. -1998.-т. 39, №4.-С. 419-431.

72. Abers, G. A., and S. W. Roecker, Deep-structure of an arc-continent collision:

73. Earthquake relocation and inversion for upper mantle P and S wave velocities beneath Papua New Guinea // J. Geophys. Res. -1991. №96. - P.6,379-6,401.

74. Achauer U., A study of Kenya rift using delay time tomography analysis and gravity modeling // Tectonophysics. 1992. - v.209. - P. 197-207.

75. Achauer, U., and the KRISP Teleseismic Working Group. New ideas on the Kenya Rift based on the inversion of the combined dataset of the 1985 and 1989/90 seismic tomography experiments // Tectonophysics. 1994. - v.236. - P.305-329.

76. Achauer U., F. Masson, Seismic tomography of continental rifts revisited: from relative to absolute heterogeneities // Tectonophysics. 2002. - v.358. - P. 17-37.

77. Aki, К., Christofferson, A. & Husebye, E.S., Determination of the three dimensional structure of the lithosphere // J. Geophys. Res. 1977. - v.82. - P. 277-296.

78. Aki, K., Seismic Tomography: Theory and Practice // 1993. Ed. by Iyer, H.M.& Hirahara, K., Chapman & Hall, London. - pp. 842.

79. Aktas K., D. W. Eaton, Upper-mantle velocity structure of the lower Great Lakes region // Tectonophysics. 2006. - v. 420. - P.267-281

80. Alderson, F., Ben-Avraham, Z., Hofstetter, A., Kissling, E., Al-Yazjeen, Т., Lower-crustal strength under the Dead Sea basin from local earthquake data and rheological modeling // Earth Plan. Sci. Lett. 2003. - v.214. - P. 129-142.

81. Allen, R. M., G.Nolet, W. J. Morgan, K. Vogfjord, B.H. Bergsson, P.Erlendsson,G.R.

82. Foulger, S.Jakobsdottir, B.RJulian, M.Pritchard, S.Ragnarsson, and R.Stefansson, Imaging the mantle beneath Iceland using integrated seismological techniques // J. Geophys. Res. 2002. - v,107(B12), P. 2325, doi: 10.1029/2001JB000595.

83. Allmendinger RW, Jordan ТЕ, Kay SM, Isacks BL The evolution of the Altiplano-Puna plateau of the Central Andes // Ann Rev Earth Planet Sci. 1997. - v.25. -P. 139-174.

84. Allmendinger RW, Gubbels T Pure and simple shear plateau uplift, Altiplano-Puna, Argentina and Bolivia // Tectonophysics. 1996. - v.259. - P.l-13.

85. Amato, A., B. Alessandrini, and G. B. Cimini, Teleseismic tomography of Italy // in

86. Seismic Tomography: Theory and Practice, edited by H. M. Iyer and K. Hirahara. 1993. - Chapman and Hall, New York. - pp. 361- 396.

87. ANCORP Research Group, Seismic reflection image of the Andean Subduction Zone

88. Reveals Offset of Intermediate-Depth Seismicity into Oceanic Mantle // Nature. -1999. v.349. - P.341-344.

89. ANCORP Working Group, Seismic imaging of an active continental margin the central Andes (ANCORP '96) // Journ. Geophys. Res. - 2003. - v.108. -doi: 10.1029/2002JB001771,

90. Arlitt, R., E. Kissling, and J. Ansorge, Three-dimensional crustal structure beneath the TOR array and effects on teleseismic wavefronts // Tectonophysics. 1999. -v.314(l-3). - P.309- 319,

91. Artyushkov, E.V., Letnikov, F.A., Ruzhich, V.V. The mechanisms of formation of the Baikal basin // J. Geodyn., 1990 v.l 1. - P.277-291.

92. Ayele, A., Stuart, G. & Kendall, J.-M., Insights into rifting from shear wave splitting and receiver functions; an example from Ethiopia // Geophys. J. Int. 2004. - v. 157. -P.354-362.

93. Barazangi, M., and J. Ni, Velocities and propagation characteristics of Pn and Sn beneath the Himalayan arc and Tibetan Plateau: Possible evidence for underthrusting of Indian continental lithosphere beneath Tibet // Geology. 1982. - v. 10. - P. 179185,

94. Bassin G., C., Laske, G. and Masters, G., The current limits of resolution for surface wave tomography in North America // EOS Trans AGU. 2000. - 81, F897.

95. Bastow, I.D., Stuart, G.W., Kendall, J-M. and Ebinger, C.J., Upper-mantle seismicstructure in a region of incipient continental breakup: Northern Ethiopian Rift // Geophys. J. Int. 2005. - v.162. - P.479-493.

96. Baumond, D., A.Paul, S.Beck and G. Zandt, Strong crustal heterogeneity in the Bolivian Altiplano as suggested by attenuation of Lg waves // J.Geophys.Res. 1999. -v.104.-20287-20305.

97. Baumont, D., A. Paul, G. Zandt, S. Beck, and H. Pedersen, Lithospheric structure of the central Andes based on surface wave dispersion // J.Geophys.Res. 2002. -v,107(B12) - P. 2371. - doi: 10.1029/2001JB000345,

98. Bazhenov, M.L., and V.S. Burtman, Tectonics and peleomagnetism of structural areas of the Pamir-Punjab syntaxis // J.Geodyn. 1986. - v.5. - 383-396.

99. Ben-Avraham, Z., and Ginzburg, A. Displaced terranes and crustal evolution of the1.vant and eastern Mediterranean // Tectonics. 1990. - V. 9, No. 4. - p. 613622.

100. Ben-Avraham, Z., Ginzburg, A., Makris, J. & Eppelbaum, L., Crustal structure of the Levant Basin, eastern Mediterranean // Tectonophysics. 2002. - v.346. - P.23-43.

101. Benz, H. M., B. A. Chouet, P. B. Dawson, J. C. Lahr, R. A. Page, and J. A. Hole, Three-dimensional P and S wave velocity structure of Redoubt Volcano, Alaska // J. Geophys. Res. 1996. - v.101. -P.8111-8128.

102. Berberian, M., Master blind thrust faults hidden under the Zagros folds: active basement tectonics and surface Morphotectonics // Tectonophysics. 1995. - v. 241. - p. 193-224.

103. Berberian, M. & Yeats, R.S., Patterns of historical earthquake rupture in the Iranian plateau // Bull. Seism. Soc. Am. 1999. - v.89. - P. 120-139.

104. Berthommier, P.C., Etude volcanologique du Merapi (Centre-Java). Tephrostratigraphie et chronologie produits eruptifs. These Doct., Universite Blaise Pascal, Clermont-Ferrand, France, 1990, pp 115.

105. Bijwaard, H., W. Spakman, and E. R. Engdahl, Closing the gap between regional and global travel time tomography // J. Geophys. Res., 1998. v. 103, p.30,055-30,078,

106. Bijwaard H., W. Spakman, Tomographic evidence for a narrow whole mantle plume below Iceland//Earth Planet. Sci. Lett. 1999-V.166 p.121-126.

107. Bijwaard, H., and W. Spakman, Non-linear global P-wave tomography by iterated linearized inversion // Geophys. J. Int., 2000. v.141, p.71-82,

108. Billington, S., B.I. Isacks, and M. Barazangi, Spacial and focal mechanisms of mantle earthquakes in the Hindu Kush Pamir region: A contorted Benioff zone // Geology. - 1977. - v.5, - p.699-704,

109. Blanco, M. J. and W. Spakman, The P-wave velocity structure of the mantle below the Iberian peninsula: Evidence for subducted lithosphere below southern Spain // Tectonophysics, 1993, v.221, p.13-34.

110. Bourjot, L. & Romanowicz, В., Crust and upper-mantle tomography in Tibet using surface waves // Geophys. Res. Lett., 1992. v.19, p.881-884.

111. Boschi, L., and A. M. Dziewonski, High- and low-resolution images of the Earth's mantle: Implications of different approaches to tomographic modeling // J. Geophys. Res., 1999, v.104, p.25,567-25,594.

112. Brandon, C., and B. Romaniwicz, A "no-lid" zone in the Central Chang-Thang platform of Tibet: Evidence from pure path phase velocity measurments of long period Rayleigh waves // J.Geophys.Res., 1986, v.91, p.6547-6564.

113. Brasse, H., P, Lezaeta, V. Rath, K. Schwalenberg, W. Soyer, and V. Haak, The Bolivian Altiplano conductivity anomaly// Geophys. Res., 2002, V. 107, N. B5, 10.1029/2001JB000391

114. Burov, E. V., M.J. Kogan, H. Lyon-Caen, and P. Molnar, Gravity anomalies, the deep structure, and dynamic preocess beneath the Tien Shan // Earth Planet. Sci. Lett., 1990, v.96, p.367-383.

115. Burtman, V.S., and Molnar, P., Geological and geophysical evidence for deep subduction of continental crust beneath the Pamir // Geological Society of America Special Paper, 1993, v.281, p. 76.

116. Calais E., Vergnolle M., San'kov V., Lukhnev A., Miroshnitchenko A., Amarjargal S., Deverchere J. GPS measurements of crustal deformation in the Baikal-Mongolia area, 1994-2002 // J. Geophys. Res., 2003, V. 108, № B10, 10.1029/2002JB002373.

117. Chatelin, J.L., Roecker, S.W., Hatzfeld, D. and Molnar, P., Microearthquake seismicity and fault plane solutions in the HinduKush region and their tectonic implications // J. Geophys. Res., 1980, v.85, p. 1365-1387.

118. Chemenda A., Deverchere J., Calais E. Three-dimensional laboratory modeling of rifting: Application to the Baikal Rift, Russia // Tectonophysics, 2002, v. 356, p. 253 -273.

119. Cotte, N., H. Pedersen, M. Campillo, J. Mars, J. F. Ni, R. Kind, E. Sandvol, and W. Zao, Determination of the crustal structure in southern Tibet by dispersion and amplitude analysis of Rayleigh waves // Geophys. J. Int., 1999, v. 138, p.809-819.

120. Davis, P. M., and P. D. Slack, The uppermost mantle beneath the Kenya dome andrelation to melting, rifting and uplift in East Africa // Geophys. Res. Lett. 2002, v.29(17), 1117, doi: 10.1029/2001GL013676.

121. De Mets, C, Gordon, R.G., Argus, D.F. & Stein, S, Effects of recent revision to thegeomagnetic reversal time scale on estimates of current plate motions // Geophys. Res. Lett, 1994, v.21, p.2191-2194.

122. Deverchere J, Petit C, Gileva N, Radziminovitch N, Melnikova V, San'kov V. Depth distribution of earthquakes in the Baikal rift system and its implications for the rheology of the lithosphere // Geophys. J. Int., 2001, v. 146(3), p. 714 730.

123. Dewey, J.F, Hempton, M.R, Kidd, W.S.F, S.arogClu, F. & S.engo" г, A.M.C.

124. Shortening of continental lithosphere: the neotectonics of Eastern Anatolia a young collision zone // in Collision tectonics, 1986, eds Coward, M.P. & Ries, A.C, Geol. Soc. Spec. Publ. London, Vol. 19, pp. 3-36.

125. Dobretsov N.L., Buslov M.M., Delvaux D., Berzin N.A., Ermikov V.D. Mezo- and

126. Cenozoic tectonics of the Central Asian mountain belt: effect of lithospheric plate interaction and mantle plume. Inter. Geol. Rev., 1996, v. 38, p. 430-466.

127. Dorbath, C. & Masson, F. Composition of the crust and upper-mantle in the Central Andes (19.5°S) inferred from P wave velocity and Poisson's ratio // Tectonophysics, 2000, v.327, p.213-223.

128. Doser D., Faulting within the western Baikal rift as characterized by earthquake studies // Tectonophysics, 1991, v. 196, p. 87-107.

129. Dricker, I. G., and S. W. Roecker, Lateral heterogeneity in the upper mantle beneath the Tibetan plateau and its surroundings from SS-S travel time residuals // J. Geophys. Res., 2002, v,107(Bll), 2305, doi: 10.1029/2001JB000797.

130. Dricker, I. G., and S. W. Roecker, Mapping of upper mantle shear wave velocity structure beneath Asia using SS-S data from Kirnos analog seismographs // Eos Trans. AGU, 1994, v.75, p.464.

131. Dziewonski A.M., Hales A.L., Lapwood E.R., Parametrically simple Earth modelsconsistent with geophysical data // Phys. Earth Planet. Inter. 1975. V.132, P.12-48.

132. Dziewonski, A. M., B. Hager, and R. J. O'Connell, Large scale heterogeneities in the lower mantle // J. Geophys. Res. 1977. v.82, p.239-255.

133. Dziewonski, A. M., and D. L. Anderson, Preliminary Reference Earth Model // Phys. Earth Planet. Inter., 1981, v.25, p.297- 356.

134. Dziewonski, A., Mapping the lower mantle: determination of lateral heterogeneity up to degree and order 6 // J. Geophys. Res., 1984, v.89, p.5929-5952.

135. Eberhart-Phillips, D. Three-dimensional velocity structure in northern California Coast Ranges from inversion of local earthquake arrival times // Bull. Seismol. Soc. Am., 1986, v.76, p. 1025-1052.

136. Eberhart-Phillips, D., and M. Reyners Continental subduction and three-dimensional crustal structure: The northern South Island, New Zealand // J. Geophys. Res., 1997, v.l02,p.ll,848-11,861.

137. Eberhart-Phillips, D., and S. Bannister, Three-dimensional crustal structure in the

138. Southern Alps region of New Zealand from inversion of local earthquake and active source data // J. Geophys. Res., 2002, v,107(B10), 2262, doi: 10.1029/2001JB000567.

139. Eberhart-Phillips, D., and A.J. Michael, Seismotectonics of the Loma Prieta, California, region determined from three-dimensional Vp, Vp/Vs, and seismicity // J. Geophys. Res, 1998, v.103, p.21,099.

140. Ebinger, C.&Sleep, N, Cenozoic magmatism throughout East Africa resulting from impact of a single plume //Nature, 1998, v.395, p.788-791.

141. Engdahl E. & Gubbins D. Simultaneous travel time inversion for earthquake location and subduction zone structure in the central Aleutian Islands // Journal of Geophysical Research, 1987, v.92, p. 13855 62.

142. Engdahl, E. R, R. D. Van der Hilst, and J. Berrocal, Imaging of subducted lithosphere beneath South America // Geophys. Res. Lett, 1995, v.22, p.2317-2320.

143. Engdahl, E. R, R. D. Van der Hilst, and R. P. Buland, Global teleseismic earthquake relocation with improved travel times and procedures for depth determination // Bull. Seismol. Soc. Am, 1998, v.88, p.722- 743.

144. England, P.C. & Molnar, P, Right-lateral shear and rotation as the explanation for strike-slip faulting in eastern Tibet // Nature, 1990, v.344, p. 140-142.

145. Evans, J. & Achauer, U, Teleseismic velocity tomography using the ACH method: theory and application to continental scale studies // In: Iyer, H, Hirahara, K. (Eds.). Seismic tomography: Theory and Practice, Chapman & Hall, London, 1993, pp. 319-360.

146. Faccenna, C, L. Jolivet, C. Piromallo, and A. Morelli, Subduction and the depth ofconvection in the Mediterranean mantle, J. Geophys. Res, 2003, v,108(B2), 2099, doi: 10.1029/2001JB001690.

147. Falcon, N.L. Southern Iran: Zagros mountains, in Mesozoic Cenozoic Orogenic Belts // Data for Orogenic Studies, 1974, ed. Spencer, A., Geol. Soc. Spec. Publ. London, Vol. 4, pp. 199-211.

148. Fan, G., J.F. Ni, and T.C. Wallace, Active tectonics of the Pamirs and Karakorum // J.Geophys. Res., 1994, v.99, p.7131-7160.

149. Fan, G., Wallace, T.C. & Zhao, D., Tomographic imaging of deep velocity structure beneath the Eastern and Southern Carpathians, Romania: implications for continental collision// J. geophys. Res., 1998, v. 103, p.2705-2724.

150. Flesch, L. M., A. J. Haines, and W. E. Holt, Dynamics of the India-Eurasia collision zone, J. Geophys. Res., 2001, v,106(B8), p.16435-16460.

151. Friederich W., The S-velocity structure of the East Asian mantle from inversion of shear and surface waveforms // Geophys. J. Int., 2003, v. 153, p.88-102

152. Fukao Y., Seismic tomogram of the Earth's mantle: Geodynamical inmplications // Science, 1992, v. 258, 625-630.

153. Fukao, Y., M. Obayashi, H. Inoue, and M. Nenbai, Subducting slabs stagnant in the mantle transition zone // J. Geophys. Res., 1992, v.97, p.4809-4822.

154. Gao S., P. Davis, K. Liu, P. Slack, Y. Zorin, N. Logatchev, M. Kogan, P. Burkholder, R. Meyer, Asymmetric upwarp of the asthenosphere beneath the Baikal rift zone, Siberia//J. Geophys. Res., 1994, v.99p.l5319-15330.

155. Gao S., P. Davis, K. Liu, P. Slack, A. Rigor, Y. Zorin, V. Mordvinova, V. Kozhevnikov, N. Logatchev, SKS splitting beneath continental rift zones // J. Geophys. Res., 1997, v. 102 p.22781-22797.

156. Gao, W., S. P. Grand, W. S. Baldridge, D. Wilson, M. West, J. F. Ni, and R. Aster, Upper mantle convection beneath the central Rio Grande rift imaged by P and S wave tomography // J. Geophys. Res., 2004, v. 109, B03305, doi: 10.1029/2003JB002743.

157. Garfunkel, Z., Constrains on the origin and history of the Eastern Mediterranean basin // Tectonophys., 1998, v.298, p. 5-35.

158. George, R., Rogers, N. & Kelley, S. Earliest magmatism in Ethiopia: evidence for two mantle plumes in one continental flood basalt province // Geology, 1998, v.26, p.923-926.

159. Gertisser, R., and J. Keller, Temporal variations in magma composition at Merapi

160. Volcano (Central Java, Indonesia): magmatic cycles during the past 2000 years of explosive activity// Journal of Volcanology and Geo thermal Research, 2003, v.123, p.1-23.

161. Ghose S., M. Hamburger, J. Virieux, Three-dimensional velocity structure andearthquake locations beneath the northern Tien Shan of Kyrgyzstan, Central Asia // J. Geophys. Res., 1998, v. 103, p.2725-2748.

162. Gill, J.B., Orogenic Andesites and Plate Tectonics, (1981), Springer Verlag, Berlin.

163. Goes, S., W. Spakman, and H. Bijwaard, A lower mantle source for central european volcanism // Science, 1999, v.286, p.1928-1931.

164. Gorbatov, A., Widiyantoro, S., Fukao, Y., Gordeev, E., Signature of remnant slabs in the North Pacific from P-wave tomography // Geophys. J. Int., 2000, v.142, 27-36.10.1046/j. 1365-246x.2000.00122.x

165. Gorbatov, A., Y. Fukao, and S.Widiyantoro, Application of a three-dimensional raytracing technique to global P, PP and Pdiff traveltime tomography // Geophys. J. Int., 2001, pp. 583-593.

166. Gorbatov A., Y. Fukao, S. Widiyantoro and E. Gordeev. Seismic evidence for a mantle plume oceanwards of the Kamchatka-Aleutian trench junction // Geophysical Journal International, 2001, v.l46:2, p.282-288.

167. Gorbatov A., B.L.N. Kennett, Joint bulk-sound and shear tomography for Western Pacific subduction zones // Earth and Planetary Science Letters, 2003, v.210, p.527-543.

168. Gotze, H.-J., Schmidt, S., Rybakov, M., El Kelani R., Hassouneh M., Integrated 3-dimensional density modeling and segmentation of the Dead Sea Transform, submitted to: Intern. Journal of Earth Sciences Geologische Rundschau

169. Graeber, F. M., and G. Asch, Three-dimensional models of P wave velocity and P-to-S velocity ratio in the southern central Andes by simultaneous inversion of local earthquake data// J. Geophys. Res., 1999, v.104, p.20,237-20,256.

170. Grand, S. P., Mantle shear structure beneath the Americas and surrounding oceans, J. Geophys. Res., 99, 11,591- 11,621, 1994.

171. Grand, S.P., van der Hilst, R.D.,Widiyantoro, S.,. Global seismic tomography: a snapshot of convection in the Earth// GSA Today, 1997, v.7 (4), p. 1-7.

172. Granet, M., and J. Trampert, Large-scale P velocity structures in the Euro-Mediterranean area // Geophys. J. Int., 1989, v.99, p.583- 594.

173. Green, W., Achauer, U. & Meyer, R., A 3-dimensional seismic image of the crust and upper mantle beneath the Kenya Rift // Nature, 1991, v.354, p. 199- 203.

174. Griot, D. A., J. P. Montagner, and P. Tapponnier, Phase velocity structure from Rayleigh and Love waves in Tibet and its neighboring regions // J. Geophys. Res., 1998, v,103,p.21,215-21,232.

175. Gu, Y. J., Dziewonski, A. M., Su, W.-J., and Ekstrom, G., Models of the mantle shear velocity and discontinuities in the pattern of lateral heterogeneities // Journal of Geophysical Research, 2001, v.106, p.169-11,199.

176. Haberland, C. & Rietbrock A., Attenuation tomography in the western Central Andes: A detailed insight into the structure of a magmatic arc // J. Geophys. Res., 2001, v.106, p.l 1151-11167.

177. Haberland, C., A. Riebrock, B. Schurr, and H. Brasse, Coincident anomalies of seismic attenuation and electrical resistivity beneath the southern Bolivian Altiplano plateau// Geophys. Res. Lett., 2003, v.30(18), 1923, doi: 10.1029/2003GL017492.

178. Hacker, B.R., Abers, G.A., and Peacock, S.M., Subduction Factory 1. Theoretical mineralogy, densities, seismic wave speeds, and H20 contents // Journal of

179. Geophysical Research, 2003, v. 108, 10.1029/2001JB001127,

180. Hall R. and W. Spakman, Subducted slabs beneath the eastern Indonesia-Tonga region: insights from tomography // Earth and Planetary Science Letters, 2002, v.201(2), p.321-336.

181. Hamburger, M.W., D.R. Sarewitz, T.L. Palvis, and G.A. Popandopulo, Structural and seismic evidence for intracontinental subduction in the Peter the First Range, central Asia // Geol. Soc. Am. Bull., 1992, v. 104, p.397-408.

182. Hauksson, E., and J. S. Haase, Three-dimensional VP and VP/Vs velocity models of the Los Angeles basin and central Transverse Ranges, California // J. Geophys. Res., 1997, v.l02(B3), p.5423-5454.

183. Hauksson,E., Crustal structure and seismicity distribution adjacent to the Pacific and North America plate boundary in southern California // J. Geophys. Res., 2000, v.105, p. 13,875-13,903.

184. Haynes, S. J., & McQuillan, H., Evolution of the Zagros suture zone, southern Iran // Geol. Soc. Am. Bull., 1974, v.85, p.739-744.

185. Hearn, Т. M., Uppermost mantle velocities and anisotropy beneath Europe // J. Geophys. Res., 1999, v,104(B7), p.15,123-15,140.

186. Hearn, Т. M., S. Wang, J. F. Ni, Z. Xu, Y. Yu, and X. Zhang, Uppermost mantle velocities beneath China and surrounding regions // J. Geophys. Res., 2004, v.109, B11301, doi: 10.1029/2003JB002874.

187. Hoffmann-Rothe, A., O. Ritter, and V. Haak, Magnetotelluric and geomagneticmodelling reveals zones of very high electrical conductivity in the upper crust of Central Java// Phys. Earth. Planet. Int., 2001, Vol. 1124/3-4, p.l31-151.

188. Hofstetter R, С. Dorbath, M. Rybakov, V. Goldshmidt, Crustal and upper mantle structure across the Dead Sea rift and Israel from teleseismic P-wave tomography and gravity data // Tectonophys., 2000, v.327, p.37-59.

189. Hole, J. A, T.M. Brocher, S.L. Klemperer, T. Parsons, H.M. Benz, and K.P. Furlong, Three-dimensional seismic velocity structure of the San Francisco Bay area // J. Geophys. Res., 2000, v. 105, 13,859.

190. Holt, W.E, Ni, J.F, Wallace, T.C. & Haines A.J, The active tectonics of the eastern

191. Himalayan syntaxis and surrounding regions // J. geophys. Res, 1991, v.96, p.14 595-14 632.

192. Holt, W.E, N. Chamot-Rooke, X. Le Pichon, A.J. Haines, B. Shen-Tu, and J. Ren, Velocity field in Asia inferred from Quaternary fault slip rates and Global Positioning System observations // J. Geophys. Res, 2000, v. 105, p. 19,18519,209.

193. Hovland, J, D. Gubbins, and E. S. Husebye, Upper mantle heterogeneities beneath Central Europe // Geophys. J. R. Astron. Soc, 1981, v.66, p.261- 284.

194. Huang, Z, W. Su, Y. Peng, Y. Zheng, and H. Li, Rayleigh wave tomography of China and adjacent regions // J. Geophys. Res, 2003, v.l08(B2), 2073, doi: 10.1029/2001JB001696,.

195. Hung, S.-H, Y. Shen, and L.-Y. Chiao, Imaging seismic velocity structure beneath the Iceland hot spot: A finite frequency approach // J. Geophys. Res, 2004, v. 109, B08305, doi:10.1029/2003JB002889.

196. Husen S, E. Kissling, E. Flueh, and G. Asch, Accurate Hypocentre Determination in the Seismogenic Zone of the Subducting Nazca Plate in Northern Chile Using a Combined On-/Offshore Network // Geophys. J. Int., 1999, v. 138, p.687-701.

197. Husen S, E. Kissling, and E.R. Flueh, Local earthquake tomography of shallowsubduction in north Chile: A combined onshore and offshore study // J. Geophys. Res, 2000, v.105, 28,183.

198. Husen S, R. Quintero, and E. Kissling, Tomographic evidence for a subducted seamount beneath the Gulf of Nicoya: The cause of the 1990 Mw=7.0 Gulf of Nicoya earthquake // Geophys. Res. Let, 2002, v.29(8), doi: 10.1029/2001GL014045.

199. Husen S, R. Quintero, E. Kissling, and B. Hacker, Subduction-zone structure and magmatic processes beneath Costa Rica constrained by local earthquake tomography and petrological modeling // Geophys. J. Int., 2003, v. 155, p.l 1-32.

200. Husen S. and R.B. Smith, Probabilistic earthquake relocation in three-dimensional velocity models for the Yellowstone National Park region, Wyoming // Bull. Seism. Soc. Am, 2004, v.94, p.880-896.

201. Jackson, J. & McKenzie, D, Active tectonics of the Alpine-Himalayan belt between western Turkey and Pakistan, Geophys. J. R. astr. Soc, 1984, v.11, p. 185-264.

202. Jackson, J, Haines, J, and Holt, W, The accommodation of Arabia-Eurasia plate convergence in Iran // J. Geophys. Res, 1995, v.100, p.15,205-15,219

203. Jeffreys H. and K.E.Bullen, Seismological Tables. British Association for the Advancement of Science, London, 1940

204. Jordan, M. & Achauer, U, A new method for the 3-D joint inversion of teleseismic delaytimes and Bouguer gravity data with application to the French Massif Central // EOS Trans. Am. geophys. Un, 1999, v.46, F696-F697.

205. Julian, B.R, and M.K. Sengupta, Seismic travel time evidence for lateral inhomogeneity in the deep mantle // Nature, 1973, v.242, p.443-447.

206. Karason, H, and R. D. van der Hilst, Tomographic imaging of the lowermost mantle with differential times of refracted and diffracted core phases (PKP,Pdiff) // J. Geophys. Res, 2001, v.106, p.6,569-6,588.

207. Kendall, J.-M, Stuart, G, Ebinger, C, Bastow, I. & Keir, D, Magma assisted rifting in Ethiopia // Nature, 2005, v.433, p.146-148.

208. Kennett, B. L. N, and E. R. Engdahl, Travel times for global earthquake location and phase identification // Geophys. J. Int., 1991, v. 105, p.429-465.

209. Kennett, В. L. N., E. R. Engdahl, and R. Buland, Constraints on seismic velocities in the Earth from travel times // Geophys. J. Int., 1995, v. 122, p. 108-124.

210. Kennett, B. L. N., and S. Widiyantoro, A low seismic wavespeed anomaly beneathnorthwestern India: A seismic signature of the Deccan plume? // Earth Planet Sci. Lett, 1999, v.165, p.145- 155.

211. Kennett B.L.N, P.R. Cummins, The relationship of the seismic source and subduction zone structure for the 2004 December 26 Sumatra-Andaman earthquake // Earth and Planetary Science Letters, 2005, v.239, p. 1-8.

212. Keranen, K, Klemperer, S, Gloaguen, R. & EAGLEWorking Group,. Three-dimensional seismic imaging of a protoridge axis in the main Ethiopian rift // Geology, 2004, v.32, p.949-952.

213. Kiselev A, A. Popov, Asthenospheric diapir beneath the Baikal rift: petrological constraints // Tectonophysics, 1992, v.208, p.287-295.

214. Kissling, E, W.Ellsworth, D.Eberhard-Phillips, and U.Kradolfer, Initial reference models in local earthquake tomography// J.Geophys. Res, 1994, v.99, p. 19.635-19.646.

215. Knox, R, Nyblade, A. & Langston, C, Upper mantle S velocities beneath Afar and . western Saudi Arabia from Rayleigh wave dispersion // Geophys. Res. Lett, 1998, v.25, p.4233-4236.

216. Maceira, M., S. R. Taylor, C. J. Ammon, X. Yang, and A. A. Velasco, High-resolution Rayleigh wave slowness tomography of central Asia // J. Geophys. Res., 2005, v. 110, B06304, doi: 10.1029/2004JB003429.

217. Mackenzie, G., Thybo, H. & Maguire, P., Crustal velocity structure across the Main Ethiopian Rift: results from 2-dimensional wideangle seismic modeling // Geophys. J. Int., 2005, doi: 10.1111/j. 1365-246X. 2005.02710.x.

218. Maercklin, N., С. Riedel, W. Rabbel, U. Wegler, B.-G. Liihr, and J. Zschau, Structural Investigation of Mt. Merapi by an Active Seismic Experiment // In: Deutsche Geophys. Gesellschaft-Mitteilungen, 2000, Sonderband IV/2000, p. 13-16.

219. Marone F., S. van der Lee, D. Giardini, Three-dimensional upper-mantle S-velocity model for the Eurasia-Africa plate boundary region // Geophysical Journal International, 2004, v.158, p.1-109.

220. Masson, F. & Trampert, J., On ACH, or how reliable is regional teleseismic delay time tomography?, Phys. Earth Planet. Inter., 1997, v. 102, p.21-32.

221. McNamara, D. E., T. J. Owens, and W. R. Walter, Upper mantle velocity structurebeneath the Tibetan plateau from Pn travel time tomography // J. Geophys. Res., 1997, v,102,p.493-505.

222. Megnin, C., and B. Romanowicz, The three-dimensional shear velocity structure of the mantle from the inversion of body, surface, and higher-mode waveforms // Geophys. J. Int., 2000, v. 143, p.709-728.

223. Mohan G.; Rai S.S, Large-scale three-dimensional seismic tomography of the Zagros and Pamir-Hindukush regions // Tectonophysics, 1995, n.242, v.3, p. 255-265,

224. Mohsen A., R. Hofstetter, G. Bock, R. Kind, M. Weber, K. Wylegalla, G. Rumpker, DESERT Group, A receiver function study across the Dead Sea Transform // Geophys. J. Int., 2005, v. 160, p.948 960.

225. Molnar, P., Tapponnier, P., Cenozoic Tectonics of Asia: effects of a continental collision // Science, 1975, v. 189, p.419-426.

226. Molnar, P., A review of geophysical constraints on the deep structure of the Tibetan plateau, the Himalaya, and the Karakorum and their tectonic implications // Philos. Trans. Roy. Soc. London, 1988, ser. A. 326, p.33-88.

227. Montelli R., G. Nolet, F. A. Dahlen, Guy Masters, E. R. Engdahl and Shu-Huei Hung, Finite-Frequency Tomography Reveals a Variety of Plumes in the Mantle // Science, 2004, v. 303, p. 338 343.

228. Morelli, A. and A. M. Dziewonski, Body wave travel-times and a spherically symmetric P- and S-wave velocity model // Geophys. J. Int., 1993, v.l 12, p.178-194.

229. Miiller, M., A.Hordt, and F.M.Neubauer, Internal structure of Mount Merapi, Indonesia, derived from long-offset transient electromagnetic data // J. Geophys. Res., 2002, v,107(B9), 2187.

230. Miiller, R. D., W. R. Roest, J.-Y. Royer, L. M. Gahagan, and J. G. Sclater, Digitalisochrons of the world's ocean floor // Journal of Geophysical Research, 1997, v,102,p.3211-3214.

231. Myers, S., S. Beck, G. Zandt, and T. Wallace, Lithospheric-scale structure across the

232. Bolivian Andes from tomographic images of velocity and attenuation for P and S waves //J.Geophys.Res., 1998, v.103, p.21233-21252.

233. Nakajima, J., T. Matsuzawa, A. Hasegawa, and D. Zhao, Three-dimensional structure of Vp, Vs and Vp/Vs beneath northeastern Japan: Implication for arc magmatism and fluids // J.Geophys.Res., 2001, v.106, p.21843-21857.

234. Ni, J. & Barazangi, M., High-frequency seismic wave propagation beneath the Indian

235. Shield, Himalayan Arc, Tibetan Plateau and surrounding regions: high uppermost mantle velocities and efficient Sn propagation beneath Tibet // Geophys. J. R. astr. Soc., 1983, v.72, p.665-689.

236. Nolet, G., Seismic wave propation and seismic tomography // in Seismic Tomography, With Application, in Global Seismology and Exploration Geophysics, edited by G. Nolet, 1987, D. Reidel, Norwell, Mass., p. 1-27.

237. Nyblade, A. A., Langston C. A. // Eos Trans. AGU, 2002, v.83, p.405-408.

238. Okada, T, and A. Hasegawa, Activity of deep low-frequency micro earthquakes and their moment tensor in Northwestern Japan // Bull. Volcanol. Soc. Jpn, 2000, v.45, p.47-63.

239. Okaya, D, S. Henrys, and T. Stern, "Super-gathers" across the South Island of New Zealand: double-sided onshore-offshore seismic imaging of a plate boundary // Tectonophysics, 2002, v.355, p.247-263.

240. Paige, C.C, and M.A. Saunders, LSQR: An algorithm for sparse linear equations and sparse least squares // ACM trans. Math. Soft, 1982, v.8, p.43-71.

241. Park Y. and A. A. Nyblade P-wave tomography reveals a westward dipping low velocity zone beneath the Kenya Rift // Geophys. Res.Lett, 2006, v.33, L07311, doi: 10.1029/2005GL025605.

242. Pasyanos, M. E.; Walter, W. R.; Hazier, S. E. A Surface Wave Dispersion Study of the Middle East and North Africa for Monitoring the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty // Pure and Applied Geophysics, 2001, V.l58, Issue 8, p. 1445-1474.

243. Patzwahl, R, J.Mechie, A.Schulze and P.Giese, 2D-velocity models of the Nazca plate subduction zone between 20 and 25 degrees S from wide-angle seismic measurements during the CINCA95 project // J.Geophys.Res, 1999, v.104, p.7293-7317.

244. Paul, A, M. Cattaneo, F. Thouvenot, D. Spallarossa, N. Bethoux and J. Frechet. A three-dimensional crustal velocity model of the south-western Alps from local earthquake tomography// J. Geophys. Res, 2001, v.106 (B9), p.19367-19389.

245. Pavlis, G.L, and Das, S, The Pamir-Hindu Kush seismic zone as a strain marker for flow in the upper mantle // Tectonics, 2000, v.19, p.103-115.

246. Peacock, S.M, The importance of blueshist-eclogite dehydration reactions in subducting oceanic crust // Bull. Seis. Soc. Am, 1993, v.105, p.684-694.

247. Peacock, S. M, Are the lower planes of double seismic zones caused by serpentine dehydration in subducting oceanic mantle // Geology 2001, v.29, p.299-302.

248. Pegler, G, and Das, S, An enhanced image of the Pamir-Hindu Kush seismic zone from relocated earthquake hypocenters // Geophysical Journal International, 1998, v. 134, p. 573-595.

249. Peltzer G, Tapponnier P. Formation and evolution of strike-slip faults, rifts and basins during the India-Asia collision: An experimental approach // J. Geophys. Res, 1988, v.93, p. 15095- 15117.

250. Petit C, Koulakov I, Deverchere J. Velocity structure around the Baikal rift zone from teleseismic and local earthquake traveltimes and geodynamics implications // Tectonophisics, 1998, v. 296, p. 125 144.

251. Petit C, J. Deverchere, F. Houdry, V. Sankov, V. Melnikova, D. Delvaux, Present-day stress field changes along the Baikal rift and tectonic implications // Tectonics, 1996, v.15, p.1171-1191.

252. Pines, I, T.-L. Teng, R. Rosenthal, and S. Alexander, A surface wave dispersion study of the crustal and upper mantle structure of China // J. Geophys. Res, 1980, v.85, p.3829-3844.

253. Piromallo, C, and A. Morelli, P wave tomography of the mantle under the Alpine-Mediterranean area // J. Geophys. Res, 2003, v,108(B2), 2065, doi: 10.1029/2002JB001757.

254. Poli, S, and M.W. Schmidt, H20 transport and release in subduction zones: Experimental constrains on basaltic and andesitic systems // J.Geophys. Res, 1995, v.100, p.22299-22314.

255. Poupinet, G, Thouvenot, F, Zolotov, E.E, Matte, Ph., Egorkin, A.V. & Rockitov, V.A, Teleseismic tomography across the middle Urals: lithopsheric trace and ancient continental collision // Tectonophysics, 1997, v.276, p.19-33.

256. Purbawinata M, A.Ratdomopurbo, A, Sinulingga, I.K, Sumarti, S. and Suharno (Ed.) (1997), Merapi Volcano A Guide Book, Volcanological Survey of Indonesia, Bandung, Indonesia, 64 pp.

257. Puspito, N. T, Y. Yamanaka, T. Miyatake, K. Shimazaki, and K. Hirahara, Three-dimensional P-wave velocity structure beneath the Indonesian region and its vicinity// Tectonophysics, 1993, v.220, p. 175-192.

258. Puzyrev N.N, M.M.Mandelbaum, S.V.Krylov, D.P.Mishenkin, G.V.Petrik, G.V.Krupskaya, Deep structure of the Baikal and other rift zones from seismic data//Tectonophysics, 1978, v.45, p.15-22.

259. Ratdomopurbo A, and G. Poupinet, An overview of the seismicity of Merapi volcano (Java, Indonesia), 1983 1994 // Journal of Volcanology and Geothermal Research, 2000, v.100, p.193-214.

260. Ramachandran, K, S. E. Dosso, G. D. Spence, R. D. Hyndman, and Т. M. Brocher,

261. Forearc structure beneath southwestern British Columbia: A three-dimensional tomographic velocity model // J. Geophys. Res, 2005, v.l 10, B02303, doi: 10.1029/2004JB003258.

262. Replumaz, A, H. Karason, R. D. van der Hilst, J. Besse, P. Tapponnier, 4-D evolution of SE Asia's mantle from geological reconstructions and seismic tomography // Earth and Planetary Science Letters, 2004, v.221, p.103-115.

263. Rietbrock, A, and F. Scherbaum, The GIANT analysis system // Seismol. Res. Lett, 1998, v.69, p.40-45.

264. Ritsema, J, A. A. Nyblade, T. J. Owens, C. A. Langston, and J. C. Van-Decar, Uppermantle seismic velocity structures beneath Tanzania, east Africa: Implications for the stability of cratonic lithosphere // J. Geophys. Res, 1998, v.103, p.21,201-21,213.

265. Ritzwoller, M. H, N. M. Shapiro, M. P. Barmin, and A. L. Levshin, Global surface wave diffraction tomography//J. Geophys. Res, 2002, v.l07(B12), 2335, doi: 10.1029/2002JB001777.

266. Ritzwoller, M, and E. Lavely, 3-dimensional models of earth's mantle // Rev. Geophys, 1995, v.33, p.1-66.

267. Ritzwoller, M. H, and A. L. Levshin, Eurasian surface wave tomography: Group velocities // J. Geophys. Res, 1998, v.103, p.4839- 4878.

268. Ritzwoller, M.H, M.P. Barmin, A. Villasenor, A.L. Levshin, and E.R. Engdahl, Pn and Sn tomography across Eurasia // Tectonophys, 2002, v.358 (1-4), p.39-55.

269. Roecker, S.W., Velocity structure of the Pamir-Hindu Kush region: possible evidence of subducted crust // J. Geophys. Res., 1982, v.87, p.945-959.

270. Roecker S., Sabitova Т., Vinnik L., Burmakov Y. Three-dimensional elastic wavevelocity structure of the western and central Tien Shan // Journal of Geophysical Research, 1993, v.98, 15779 95.

271. Roecker, S. Constraints on the crust and upper mantle of the Kyrgyz Tien Shan from the preliminary analysis of GHENGIS broad-band data // Russ. Geol. Geophys., 2001, v.42, p.1554- 1565.

272. Rodgers, A. J., and S. Y. Schwartz, Lithospheric structure of the Qiangtang Terrane,northern Tibetan Plateau, from complete regional waveform modeling: Evidence for partial melt // J. Geophys. Res, 1998, v.103, p.7137-7152.

273. Romanowicz, B. A, A study of large-scale lateral variations of P-velocity in the upper mantle beneath western Europe // Geophys. J. R. Astron. Soc, 1980, v.63, p.217~ 232.

274. Romanowicz, B, Seismic tomography of earth's mantle // Ann. Rev. Earth Planet. Sci, 1991, v. 19, p.77-99.

275. Roth, E. G, D. A. Wiens, L. M. Dorman, J. Hildebrand, and S. C. Webb, Seismicattenuation tomography of the Tonga-Fiji region using phase pair methods // J. Geophys. Res, 1999, v,104(B3), p.4795^1810.

276. Sandoval, S, Kissling, E, Ansorge, J, and the SVEKALAPKO STWG. High-resolution body wave tomography beneath the SVEKALAPKO array: II. Anomalous uppermantle structure beneath the central Baltic Shield // Geophys. J. Int, 2004, v. 157, p.200-214.

277. Sandvol, E. A., J. F. Ni, Т. M. Hearn, and S. Roecker, Seismic azimuthal anisotropybeneath the Pakistan Himalayas // Geophys. Res. Lett., 1994, v.21, p.1635-1638.

278. Searle, M., Hacker, B.R., Bilham, R. The Hindu Kush seismic zone as a paradigm for the creation of ultrahigh-pressure diamond and coesite-bearing rocks // Journal of Geology, 2001, v. 109, p. 143-154.

279. Shomali, Z.H., Roberts, R.G., and the TOR Working Group. Non-linear body wave teleseismic tomography along the TOR array // Geophys. J. Int., 2002, v. 148, p.562-575.

280. Shomali Z. H., R.G. Roberts, L.B. Pedersen and the TOR Working Group, Lithospheric structure of the Tornquist Zone resolved by nonlinear P and S teleseismic tomography along the TOR array// Tectonophysics, 2006, v.416, p.133-149.

281. Schimmel, M., M. Assumpcao, and J. C. VanDecar, Seismic velocity anomalies beneath SE Brazil from P and S wave travel time inversions // J. Geophys. Res., 2003, v,108(B4), 2191, doi: 10.1029/2001 JB000187.

282. Schurr, В., G.Asch, A.Rietbrock, RKind, M.Pardo, B.Heit, and T.Monfret, Seismicity and average velocity beneath the Argentine Puna // Geophys. Res. Lett., 1999, v.26, p.3025-3028.

283. Schurr, В., Seismic structure of the Central Andean Subduction Zone from Local Earthquake Data // STR01/01, PhD thesis, GFZ-Potsdam, 2001.

284. Schurr, В., G. Asch, A. Rietbrock, R. Trumbull, and C. Haberland, Complex patterns of fluid and melt transport in the central Andean subduction zone revealed by attenuation tomography// Earth and Planetary Science Letters, 2003, v.215, p.105-119.

285. Sengupta, M. K., and M. Toksoz, Three-dimensional model of seismic velocity variations in the earth's mantle // Geophys. Res. Lett., 1976, v.3, p.84-86.

286. Silver PG, Russo RM, Lithgow-Bertelloni C., Coupling of South American and African plate motion and plate deformation II Science 1998, v.279, p.60-63.

287. Simkin Т., and L. Siebert, Volcanoes of the World, 2nd edition, 1994, Geoscience Press in association with the Smithsonian Institution Global Volcanism Program, Tucson AZ, 368 p.

288. Smith, W.H.F., and D.T.Sandwell, Global seafloor topography from satellite altimetry and ship depth soundings // Science, 1997, v.277, p. 1957 1962.

289. Sobolev, S. V., and A.Y.Babeyko, Modeling of mineralogical composition and elastic wave velocities in anhydrous magmatic rocks // Surveys in Geophysics, 1994, v.l5, p.515-544.

290. Sobolev S.V., A. Gresillaud, M. Cara, How robust is isotropic delay time tomography for anisotropic mantle? // Geophys. Res. Lett., 1999, v.26, p.509-512.

291. Sobolev, S.V., Petrunin, A., Garfunkel, Z., Babeyko, A.Yu., and DESERT Group, Thermo-mechanical model of the Dead Sea transform // Earth Planet. Sci. Lett., 2005, v.238, p. 78-95.

292. Sobolev, S.V. and Babeyko A.Y., What drives orogeny in the Andes? // Geology, 2005, v.33 (8), p.617-620.

293. Sobolev, S.V., Babeyko, A.Y., Koulakov, I. and O. Oncken, Mechanism of the Andean orogeny: insight from the numerical modeling // In: Oncken О et al. (eds) The

294. Andes Active Subduction Orogeny. Frontiers in Earth Sciences, 2006, 1, Springer, 513-535.

295. Solarino, S, D. Spallarossa, M. Parolai, M. Cattaneo, and C. Eva, Lithoasthenospheric structures of northern Italy as inferred from teleseismic P-wave tomography // Tectonophysics, 1996, v.260, p.271- 289.

296. Song L.-P.; Koch M.; Koch K.; Schlittenhardt J. 2-D anisotropic Pn-velocity tomography underneath Germany using regional traveltimes // Geophysical Journal International, 2004, Volume 157, Number 2, pp. 645-663.

297. Spakman, W, Delay-time tomography of the upper mantle below Europe, the

298. Mediterranean, and Asia Minor // Geophys. J. Int, 1991, v.107, p.309 332.

299. Spakman, W, van der Lee, S. & van der Hilst, R. Traveltime tomography of the

300. European-Mediterranean mantle down to 1400 km // Phys.Earth Planet. Inter, 1993, v.79, p.3-74.

301. Su, W. J, and A. M. Dziewonski, Simultaneous inversion for 3-D variations in shear and bulk velocity in the mantle // Phys. Earth Planet. Inter, 1997, v.100, p.135-156.

302. Stammler, K, SeismicHandler programmable multichannel data handler for interactice and automatic processing of seismological analyses // Сотр. Geosciences, 1993, v.19, p.135-140.

303. Stocklin, J, Structural correlation of the Alpine ranges between Iran and central Asia // Mem. Hors-Serie Soc. Geol. Fr, 1977, v.8, p.333353

304. Su, W. J, R. Woodward, and A. M. Dziewonski, Degree-12 model of shear velocity heterogeneity in the mantle // J. Geophys. Res, 1994, v.99, p.6945-6980.

305. Suvorov V. D, Mishenkina Z. M, Petrick G. V, Structure of the crust in the Baikal rift zone and adjacent areas from Deep Seismic Sounding data // Tectonophys, 2002, v. 351, p. 61-74.

306. Swenson, J, S. Beck and G. Zandt, Crustal structure of the Altiplano from broadbandregional waveform modeling: Implication for the composition of thick continental crust // J.Geophys.Res, 2000, v. 105, p.607-621.

307. Takin, M, Iranian Geology and continental Drift in the Middle East // Nature, 1972, Vol. 235, No.5334, pp.147-150.

308. Tanimoto, T, Long-wavelength S-wave velocity structure throughout the mantle // Geophys. J. Int., 1990, v. 100, p.327-336.

309. Tapponier, P., Molnar, P, Active faulting and Cenozoic tectonics of the Tien Shan, Mongolia, and Baikal regions // J. Geophys. Res, 1979, v.84, p.3425- 3459.

310. Thurber C. Earthquake locations and three-dimensional crustal structure in the Coyote1.ke area, central California // Journal of Geophysical Research, 1983, v.88, 8226 36.

311. Thurber, C. Local earthquake tomography: Velocities and Vp/Vs theory // in Seismic Tomography, Theory and Practice, 1993, edited by H. Iyer and K. Hirahara, CRC Press, Boca Raton, Fla. pp. 563- 583.

312. Thurber, С. H, S. R. Atre, and D. Eberhart-Phillips, Three-dimensional Vp and Vp/Vs structure at Loma Prieta, California // Geophys. Res. Lett, 1995, v.22, p.3079-3082.

313. Tiberi, C, Lyon-Caen, H, Hatzfeld, D, Achauer, U, Kiratzi, A, and Makropoulos, K, Crustal and upper mantle structure beneath the Corinth rift (Greece) from a teleseismic tomography study//J. Geophys. Res, 2000, v. 105, p.28,159-28,171.

314. Tiberi C, Diament M, Deverchere J, et al. Deep structure of the Baikal rift zone revealed by joint inversion of gravity and seismology // J. Geophys. Res, 2003, V. 108, №B3, 10.1029/2002JB001880.

315. Tiede, C, A.G. Camacho, and C. Gerstenecker, J. Fernandez Modelling the density at Merapi volcano area, Indonesia, via the inverse gravimetric problem // Geochemistry, Geophysics, Geosystems (G3), 2005, v.6(9), p.1-13.

316. Trapeznikov Y.A, E.B. Andreyva, V.Yu. Butalev, M.N. Berdichevsky, L.L. Vanyan, et al, Magnetotelluric soundings in the Kyrgyz Tien Shan mountains // Fiz. Zemli, 1997, v.l, p.3 -20.

317. Turcotte, D. L. & Schubert, G, Geodynamics, Chapter 4: Applications of continuum physics to geological problems // 1982. John Wiley & Sons, New York.

318. Um, J, and C.Thurber, A fast algorithm for two-point seismic ray tracing, Bull.Seism. Soc. Am., 1987, v.77, p.972-986.

319. VanDecar, J. C, and R. S. Crosson, Determination of teleseismic relative phase arrival times using multi-channel cross-correlation and least-squares // Bull. Seismol. Soc. Am, 1990, v.80, p.150-169.

320. VanDecar, J. C, Upper mantle structure of the Cascadia subduction zone from non-linear teleseismic travel time inversion // Ph.D. thesis, 1991, Univ. of Wash, Seattle.

321. Van der Sluis, A, and H.A. van der Vorst, Numerical solution of large, sparse linearalgebraic systems arising from tomographic problems // in: Seismic tomography, 1987, edited by G.Nolet, Reidel, Dortrecht, pp. 49-83.

322. Van der Voo, R., W. Spakman , H. Bijwaard, Tethyan subducted slabs under India // Earth Planet. Sci. Lett, 1999, v.171, p.7-20.

323. Vergnolle, M, F. Pollitz, and E. Calais, Constraints on the viscosity of the continentalcrust and mantle from GPS measurements and postseismic deformation models in western Mongolia// J. Geophys. Res, 2003, v,108(B10), 2502, doi: 10.1029/2002JB002374.

324. Villasenor, A, M. H. Ritzwoller, A. L. Levshin, M. P. Barmin, E. R. Engdahl, W. Spakman, and J. Trampert, Shear velocity structure of central Eurasia from inversion of surface wave velocities // Phys. Earth Planet. Inter, 2001, v. 123, p. 169- 184.

325. Vinnik, L, P, A.A. Lukk, and I.L, Nersesov, Nature of the intermediate seismic zone in the mantle of the Pamir-Hindu Kush // Tectonophysics, 1977, v.38, p.9-14.

326. Vinnik L, D. Peregoudov, L. Makeyeva, S. Oreshin, S. Roecker, Towards 3-D fabric in the continental lithosphere and asthenosphere: the Tien Shan, Geophys. Res. Lett. 2002, v.29 (16) (doi: 10.1029/2001GL014588).

327. Vinnik, L, P, C. Reigber, I.M. Aleshin, G.L. Kosarev, M.K. Kaban, S.I. Oreshin,

328. S.W.Roecker, Receiver function tomography of the central Tien Shan // Earth and Planetary Science Letters, 2004, v.225, p. 131- 146.

329. Virieux, J, V.Farra, and R.Madariaga, Ray tracing for earthquake location in laterally heterogeneous media //J. Geophys. Res, 1988, v.93, p.6585-6599.

330. Vlahovic, G, and C. A. Powell. Three-dimensional S-wave velocity structure and VPVS ratios in the New Madrid seismic zone // Journal of Geophysical Research, 2001, V. 106, no B7,p.l3,501-13,514.

331. Vlahovic, G, C. Powell, and M. Lamontagne, A three-dimensional P wave velocitymodel for the Charlevoix seismic zone, Quebec, Canada // J. Geophys. Res, 2003, v,108(B9), 2439, doi:10.1029/2002JB002188.

332. Wagner, L. S., S. Веек, and G. Zandt, Upper mantle structure in the south central Chilean subduction zone (30 to 36S) // J. Geophys. Res., 2005, v.l 10, BO 1308, doi:10.1029/2004JB003238.

333. Waldhauser, F. and W.L.Ellsworth, A double-difference Earthquake location algorithm: method and application to the northern Hayward fault // California, Bull. Seis. Soc. Am., 2000, v.90. 6. p. 1353-1368.

334. Waldhauser, F., Lippitsch, R., Kissling, E. & Ansorge, J. High resolution teleseismic tomography of upper-mantle structure uing an a priori three-dimensional crustal model // Geophys. J. Int., 2002, v. 150, p.403-414.

335. Wang, C.-Y., W. W. Chan, and W. D. Mooney, Three-dimensional velocity structure of crust and upper mantle in southwestern China and its tectonic implications // J. Geophys. Res., 2003, v,108(B9), 2442, doi:10.1029/2002JB001973.

336. Wegler, U., and B.-G. Ltihr, Scattering behaviour at Merapi volcano (Java) revealed from an active seismic experiment// Geophys. J. Int., 2001, v.145, p.579-592.

337. Weiland, C.M., Steck., L.K., Dawson, P.B.&Korneev,V.A. Nonlinear teleseismictomography at Long Valley caldera using three-dimensional minimum travel time ray tracing // J. geophys. Res., 1995, v.100, p.20379-20390.

338. Widiyantoro, S., and R. D. van der Hilst, Structure and evolution of lithospheric slab beneath the Sunda arc, Indonesia // Science, 1996, v.271, p. 1566-1570.

339. Widiyantoro, S. & van der Hilst, R. Mantle structure beneath Indonesia inferred from high-resolution tomographic imaging // Geophys. J. Int., 1997, v.130, p.167-182.

340. Widiyantoro S., B.L.N. Kennett, R.D. van der Hilst. Seismic tomography with P and S data reveals lateral variations in the rigidity of deep slabs // Earth and Planetary Science Letters, 1999, v.173, p.91-100.

341. Widiyantoro, S., Gorbatov, A., Kennett, B. and Fukao, Y., Improving global shear wave traveltime tomography using three-dimensional ray tracing and iterative inversion // Geophys. J. Int., 2000, v.141, p.747-758.

342. Wu, F.T. & Levshin, A. Surface-wave group velocity tomography of East Asia // Phys, Earth Planet. Int, 1994, v.84, p.59-77.

343. Wu, F. T, A. L. Levshin, and V. M. Kozhevnikov, Rayleigh wave group velocity tomography of Siberia, China and the vicinity // Pure Appl. Geophys, 1997, v.149, p.447-473.

344. Xu, Y, F. Liu, J. Liu, and H. Chen, Crust and upper mantle structure beneath western

345. China from P wave travel time tomography // J. Geophys. Res, 2002, v,107(B10), 2220, doi: 10.1029/2001JB000402.

346. Yang, T. and Y. Shen, P-wave velocity structure of the crust and uppermost mantle beneath Iceland from local earthquake tomography // Earth Planet. Sci. Lett, 2005, v.235, 597-609.

347. Yang, X, S. R. Taylor, and H. J. Patton, The 20-s Rayleigh wave attenuation tomography for central and southeastern Asia // J. Geophys. Res, 2004, v. 109, В12304, doi:10.1029/2004JB003193.

348. Yanovskaya T.B, Antonova L.M. and Kozhevnikov V.M. Lateral variations of the upper mantle structure in Eurasia from group velocities of surface waves // PEPI. 2000, v. 122, p. 19-32.

349. Yanovskaya T.B, and Kozhevnikov V.M. 3D S-wave velocity pattern in the upper mantle beneath the continent of Asia from Rayleigh wave data. PEPI, 2000, v. 138, p. 263-278.

350. Yoon, M, Buske, S, Liith, S, Schulze, A, Shapiro, S. A, Stiller, M, Wigger, P. Along-strike variations of crustal reflectivity related to the Andean subduction process // GRL, 2003, 30 (4).

351. Yuan, X, S. V. Sobolev, R. Kind, O.Onken and ANDES Research group, Subduction and collision processes in the Central Andes constrained by converted seismic phases // Nature, 2000, v.408, p.958- 961.

352. Yuan, X, Sobolev, S.V. & R. Kind: Moho topography in the central Andes and itsgeodynamic implications // Earth and Planet. Sci. Letters, 2002, v. 199: p.389-402.

353. Zhang, H, C. Thurber, D. Shelly, S. Ide, G. Beroza, and A. Hasegawa, High-resolution subducting-slab structure beneath northern Honshu, Japan, revealed by double-difference tomography // Geology, 2004, v.32(4), p.361- 364.

354. Zhang, H,and С. H. Thurber, Double-Difference Tomography: The Method and Its

355. Application to the Hayward Fault, California // Bull. Seism.Soc. Am, 2003, v.93 (5), p.1875-1889.

356. Zhao, D, A. Hasegawa, and S. Horiuchi, Tomographic Imaging of P and S wave velocity structure beneath northeastern Japan // J. Geophys. Res, 1992, v.97, p.19,909-19,928.

357. Zhao, D, D. Christensen, and H. Pulpan, Tomographic imaging of the Alaska subduction zone // J. Geophys. Res, 1995, v. 100, p.6487- 6504.

358. Zhao D, Christensen D, Pulpan H. Tomographic imaging of the Alaska subduction zone // Journal of Geophysical Research, 1995, v. 100, 6487 504.

359. Zhao D, Global tomographic images of mantle plumes and subducting slabs: insight into deep Earth dynamics // Phys. Earth Planet. Inter. 2004, v. 146, p.3-34.

360. Zhao D, J. Lei, T. Inoue, A. Yamada, S.S. Gao, Deep structure and origin of the Baikal rift zone // Earth and Planetary Science Letters, 2006, v.243, p.681-691.

361. Zhou, H, and R. Clayton, P and S wave travel time inversions for subducting slabs under the island arcs of the northwest pacific // J. Geophys. Res, 1990, v.95, p.6829-6851.

362. Zonenshain, L.P, Savostin, L, Geodynamics of the Baikal rift zone and plate tectonics of Asia // Tectonophysics, 1981, v.76, p.l -45.

363. Zonenshain, L. P, and X. L. Pichon, Deep basins of the Black Sea and Caspian Sea as remnants of Mesozoic back-arc basins // Tectonophysics, 1986, v. 123, p. 181-211.

364. Zonenshain L.P, M.I. Kuzmin, and L.M. Natapov, Geology if the USSR // A Plate-Tectonic Synthesis, 1990, Geodyn. Ser, vol. 21, edited by B.M. Page, AGU, Washington, D.C, 242 pp.

365. Zorin Y, L. Cordell, Crustal extension in the Baikal rift zone // Tectonophysics, 1991, v.198, p.117-121.

366. Zorin Yu.A, V.A.Rogozhina, Mechanism of rifting and some features of the deep-seated structure of the Baikal rift zone // Tectonophysics, 1978, v.45, p.23-30.

367. Zorin, Yu.A, Geodynamics of the western part of the Mongolia-Okhotsk collisional belt, Tras-Baikal region (Russia) and Mongolia // Tectonophysics, 1999, 306, 33-56.

368. Zorin, Y.A, Novoselova, M.R, Turutanov, E.K, Kozhevnikov, V.M. Structure of the lithosphere in the Mongolia-Siberian mountainous province // J. Geodyn, 1990, v.ll, p.327-342.

369. Zorin Y. A, Turutanov E. Kh, Mordvinova V. V, Kozhevnikov V. M, Yanovskaya T. B, Treussov A. V. The Baikal rift zone: the effect of mantle plumes on older structure // Tectonophysics, 2003, v. 271, p. 153 173.