Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Глубинное строение и районирование земной коры и верхней мантии Евразии

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Глубинное строение и районирование земной коры и верхней мантии Евразии"

: ; >; о Я '

российская академия наук

ОРДЕНА ЛЕНИНА ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ЗЕМЛИ им.О.Ю.ШВДТА

На правах рукописи УДК 550.834:551.241

ШЕПХ-ЗДЦЕ Эльдар Расимович

ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ И РАЙОНИРОВАНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ВЕРХНЕЙ МАНТИИ ЕВРАЗИИ

Специальность: 04.00.22 - Геофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва, 1992

Работа выполнена в ордена Ленина Институте физики Земли им.О.Ю.Шмидта Российской Академии наук.

Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук, профессор, член-корр.РАН НИКОЛАЕВ A.B. (Институт физики Земли РАН)

Доктор технических наук, профессор ПОТАПОВ O.A. (НПГП "НефгегеоФизика")

Доктор технических наук КАИЖ A.C. (ЦГЭ Ассоциации "Не£тегазгеофизика")

Ведущая организация: Геологический институт РАН

Защита состоится "30 " SjP<Я 1992 г. в ч.

на заседании Специализированного совета Д.002.08.02 по присуждению ученой степени доктора технических наук при Институте cf-изики Земли РАН по адресу: I238I0, Москва, В.Грузинская, Ю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики Земли РАН.

Автореферат разослан " /3 " а £С.7~Й 1992 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат Физико-математических наук

/

jj\•■■■) ■•' .А.М.Артамонов /

•, Г От ЕМ 1 * •гт!,Ц з -

' 1 'ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБ01Ы

Актуальность темы. Проблема увеличения темпов поиска и разведки месторождений полезных ископаемых для обеспечения потребностей народного хозяйства в минерально-сырьевых ресурсах йвляется одной из важнейших и крупномасштабных задач, стоящих перед геологами и геофизиками. Успешному их решению способствует изучение глубинного строения земной коры и верхней мантии. Результаты изучения строения земной коры и верхней мантии являются необходимой базой для создания фундаментальных основ региональной геологии и геотектоники, прогнозирования и поиска месторождений полезных ископаемых, определения причин и предвестников землетрясений.

При геологических исследованиях строение земной коры оценивается, главным образом, с помощью визуальных наблюдений и дискретной информации, полученной в относительно малочисленных горных выработках. Большая часть земной коры недоступна для этих видов исследований. Поэтому основное внимание в диссертационной работе уделено синтезу материалов сейсмометрии - наиболее детального и достоверного геофизического метода изучения глубин, превышающих возможности бурения.

По степени изученности и разнообразию структур Евразия, безусловно, является самым оптимальным полигоном для всестороннего исследования континентальных массивов. Здесь отработаны свыше 280000 погонных км сейсмических профилей, проведены многочисленные профильные и площаднь-е сейсмогеологические наблюдения, в результате чего получека информация о строении земной коры и верхней мантии всех крупных тектонических подразделений.

Проблемы, стоящие перед комплексом наук о Земле, тесным образом связаны с задачами построения достоверных схем геолого-геофизических параметров, выделения основных типов литосферы различных регионов, проведения районирования земной коры и верхней мантии по намеченным типам. Работы этого направления были начаты на рубеле 60-70-х годов, когда по материалам мелкомасштабных геологических съемок и данным о рельефе поверхности фундамента, а так-

же по результатам интерпретации отдельных профилей ГСЗ, были сформулированы представления о континентальной и океанической земной коре, построены одномерные модели некоторых тектонических элементов I порядка.

Накопленная за последние 20 лет в Евразии сейсмическая информация позволяет сделать следующий шаг в этом направлении - создать двух- и трехмерные модели,^наметить с учетом достоверности и детальности сейсмометрической информации основные типы земной коры, проследить латеральные .особенности поведения параметров и неоднородности, характерные для различных тектонических сооружений.

Настоящая диссертационная работа посвящена решению этой актуальной проблемы.

Работа выполнялась в соответствии с Заданиями ГКНТ, Госплана и АН СССР 02.09.Н. и 0.50.01, а также в рамках проблемы 3.1.2.4 - Сравнительное изучение тектоники океанов и континентов.

Цели и задачи исследования. Цели работы предусматривают разработку основных принципов районирования земной коры и верхней мантии континентальных массивов по особенностям их глубинного строения и проведение на этой основе синтеза и анализа всей накопленной в Евразии сейсмометрической информации.

Указанные цели диссертационной работы предопределили необходимость последовательного решения следующих задач: I) с учетом изученности различных регионов Евразии и разрешающей способности сейсмических методов исследований выбрать систему параметров, наиболее достоверно отражающих строение земной коры и верхней мантии; 2) изучить в ходе анализа поведения выбранных параметров латеральные неоднородности земной коры; 3) обосновать основные принципы типизации и районирования континентальной земной коры; 4) выполнить районирование земной коры Евразии; 5) с учетом новейших сейсмических данных разработать новые представления о моделях земной коры; 6) провести анализ и обобщение результатов сейсмометрии о строении верхней мантии.

В основу исследования положены материалы, полученные

на профилях ГСЗ в различной модификации, общей протяженностью свьше 280 тыс.пог.км, а также результаты интерпретации записей объемных и поверхностных волн, зарегистрированных многочисленным стационарными и передвижными станциями сейсмологической сети. Материалы собраны и частично получены автором во время учебы в очной целевой аспирантуре (19821985 гг.) и докторантуре (1990-1992 гг.) ®3 АН СССР,в ходе работы начальником партии по переинтерпретации и обобщению геофизической информации в ПГО "Узбекгеофизика" (1986 -1990 гг.) и старшим научным сотрудником лаборатории "Сейсмологических методов к сейсмических моделей земной коры" Института геологии и геофизики АН УзССР (1987-1990 гг.). В течение 1979-1932 гг. под руководством член-коррэспон-дгнта АН УзССР Е.М.Бутовской автор принимал непосредственное участке в интерпретации экспериментальных сейсмологических данных, а в 1986-1992 гг. возглавлял работы по обработке и интерпретации многочисленных полевых материалов КМПВ, глубинных сейсмических исследований с помощью докри-тических отраженных волн (МГОВ) и ГСЗ, а такие сейсмопро-филирования ОРТ (включая глубинную модификацию) в прзделах Восточного Устюрт'а, Араломорской впадины, Бухаро-Хивинско-го региона, Центрально-Кызылкумских поднятий, Ферганской депрессии, на Балтийском щите. По методике дифференциальных сейсмологических зондирований'отработан маршрут Ош-Дкамбул. С целью повышения детальности и производительности исследований автором разработана и внедрена в производство автоматизированная система обработки глубинных отраженных волн.

В диссертационной работе защищаются следующие основные положения:

I. Разработанные принципы типизации и районирования континентальной земной коры, основанные на изучении латеральных особенностей рельефа поверхности фундамента и Мо-хоровичича, мощности и осредненного скоростного облика заключенной между этими границами магмаметаморфической земной коры (ММЗК), граничной скорости по поверхности фундамента (У^), прослеживании ареалов развития и опреде-

лении мощностей трех вяутрикоровых скоростных комплексов: низко- (5,3-6,4 км/с), средне- (6,5-6,8 км/с) и высокоскоростного (6,9-7,3 км/с).

2. Возможность районирования континентальной земной коры по особенностям ее глубинного строения с выделением трех основных типов (I - салического, 2 - салическо-мафического, 3 - мафического).

3. Необычно широкое развитие (около 205? территории) в пределах Евразии мафической земной коры, отличающейся скоростным обликом, близким к океанической коре, но типичными для континентов мощностью. К зонам развития мафической земной коры закономерно приурочены все крупнейшие осадочные бассейны и нефтегазоносные провинции.

4. Вьщеление в рельефе поверхности Мохоровичича системы надпорядковых морфоструктурных элементов, для каждого

из которых гарактерна доминирующая роль одного из типов земной коры.

5. Наиболее адекватно имеющуюся геолого-геофизическую информацию о строении континентальной земной коры отображает "ячеисто-неоднородный" класс моделей, предложенный в диссертационной работе.

6. По выделенным латеральным и вертикальным вариациям отражающих свойств магмаметаморфической земной коры, соотношению количества наклонных и субгоризонтальных отражающих площадок, концентрации сейсмически "прозрачных" зон, изученным с помощью близвертикальных отраженных волн, установлены существенные различия и построены модели строения земной коры древних и молодых платформ, разновозрастных складчатых сооружений, рифтовых зон.

7. Вьщеление в Центральной Евразии обширного массива (около 40^ территории континента), отличающегося высокоскоростным, безастеносферным типом разреза верхней мантии.

Научная новизна и практическая ценность диссертационной работы. В работе впервые: I) синтезирована обширная, неоднородная по методике экспериментов и интерпретации сейсмометрическая информация о строении земной коры и верхней мантии Евразии, включая материалы изучения литосферы с по-

мощью глубинной модификации ОГТ, полученная к 1990 году; 2) разработаны и обоснованы принципы типизации и районирования континентальной земной коры; 3) с единых методических позиций выполнено районирование земной коры Евразии, построены двух- и трехмерные модели различных структур; 4) установлено широкое развитие мафической (высокоскоростной) коры; 5) намечены ареалы развития различных типов разрезов верхней мантии; 6) по особенностям глубинного строения проведена классификация рифтов Евразии; 7) построен комплект карт, включающий схемы изученности Евразии сейсмическими методами, рельефа, районирования и граничных скоростей поверхностей фундамента и Мохоровичича, средних скоростей в магмаметаморфической земной коре, развития и глубины залегания астеносферы и многие другие.

Выполненные разработки по проблемам типизации земной коры и верхней мантии, классификации рифтов, обоснованию новых представлений о моделях земной коры могут служить основой для дальнейших исследований как других континентальных массивов, так и при более детальном изучении отдельных регионов. Принятые за основу принципы решения указанных задач, по-существу, отображают принципиально новое направление в исследовании строения континентальной земной коры и верхней мантии. Очевидно, что целый ряд выводов диссерта-. циснной работы (например, о широком развитии мафической земной коры и безастенссферного типа верхней мантии) потребу- . ют существенного пересмотра сложившихся геодинамических концепций о происхождении и эволюции континентальной земной коры, механизме формирования впадин с глубокопогруженной поверхностью фундамента. Построенные схемы и разрезы имеют важное значение для специалистов, занимающихся изучением гравитационного, электромагнитного, теплового полей Евразии, а также для установления генетических связей глубинного строения с приповерхносттеми геологическими структурами и месторождениями полезных ископаемых. Значительную роль ори решении последней проблемы играют обоснованные в работе заключения о более широком, чем предполагалось ранее, развитии промежуточного структурного этажа в пределах З^ранской и За-

падно-Европейской плит, что существенно повышает нефтегазо-перспективность этих регионов.

Проведенное в диссертационной работе обобщение и выполненные результирующие построения, позволившие выявить ряд новых принципиальных особенностей строения литосферы Евразии, могут рассматриваться как один из первых шагов в создании современных представлений о трехмерной гетерогенной геостатике земной коры и верхней мантии.

Апробация работы и публикации. Результаты проведенных исследований докладывались на Симпозиуме "К 100-летию международной планетарной геофизики" (Дагомыс, 1983), совещании по результатам реализации двухлетнего плана проекта I КАПГ (Ялта, 1983), Всесоюзном семинаре имени Успенского (Ташкент, 1984), заседании Московского общества испытателей природы (Москва, 1985), "Абдуллаевских чтениях" (Талкент, 1982 и 1987), Всесоюзной школе-семинаре "Актуальные проблемы интерпретации данных сейсморазведки" (Ленинград, 1988), Международном совещании по проблемам изучения недр Земли (Ярославль , 1988), Всесоюзном симпозиуме по глубинному строению СССР (Алма-Ата, 1988), на 28 международном геологическом конгрессе (Вашингтон, IS89), на У Всесоюзной конференции-конкурсе молодых ученых (Переяславль-Залесский, 1990), Х1У конференции молодых научных сотрудников по геологии и геофизике Восточной Сибири (Иркутск, 1990), совещании секции ГСЗ Научного совета по комплексный исследованиям коры и верхней мантии АН СССР (Новосибирск, 1990), Международной конференции "Строение и геодинамика земной коры и верхней мантии" (Москва, 1991), на XX Генеральной Ассамблее IUGG (Вена, 1991), на заседаниях Центра сейсмических исследований (Вашингтон, 1991) и Института изучения континентов Кор-нельского университета (Итака, 1991), Генеральной Ассамблее европейского геофизического комитета (Эдинбург, 1992), на 29 международном геологическом конгрессе (Киото, 1992)., на семинарах отдела 900 ИФЗ РАН (1983, 1985, 1990-1992), на секции сейсмостратиграфии и тектоники ГИН РАК (1992)., По проблеме диссертации опубликованы Ь 7 статей, 3 монографии, 3 обзора, изданы комплекты карт "Глубинного строе-

ния и районирования Евразии", "Поверхности фундамента, кровли и мощности ПСЭ Туранской плиты", отражающие основные положения работы. Отдельные вопросы диссертации также обсуждены в трех производственных и двух научных отчетах.

В процессе работы над диссертацией автор неоднократно пользовался ценными рекомендациями научного консультанта -профессора Кунина Н.Я. Существенному улучшении работы способствовали критические замечания и советн, высказанные член-корр. АН СССР В.В.Белоусовым,академиком АН УзССР И.Х. Хамрабаевым, докторами геол.-мин.наук И.С.Вольвовским, Ю.А. Воложем, доктором физ.-мат.наук И.П.Косминской, канд.физ.-мат.наук Ю.В.Тулиной, а также обсуждение отдельных положений работы с доктором техн.наук, профессором М.Е.Артемьевым, профессором Корнельского университета Л.Брауном (США), докторами геол.-мин.наук Т.Л.Бабаджановыл, Б.Б.Таль-Вирс-ким, Т.А.Акишевым, кандидатами геол.-мин.наук С.В.Усенко, С.С.Сейдузовой, канд.техн.наук Л.Н.Солодиловым. Большую помощь автору оказали В.А.Рзаева и Ю.Г.Юров. Автор глубоко признателен за всестороннюю поддержку и помощь всем указанным товарищам, сотрудникам лаборатории 910 ИФЗ АН СССР, лаборатории "Сейсмологических методов и сейсмических моделей земной коры", а также коллективу Комплексной методической партии ПГО "Узбекгеофизика".

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, введения и заключения, -она содержит страниц

текста,101 рисунок , 7 таблиц. В список литературы включены публикаций.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, представлены научная новизна и практическая ценность диссертационной работы, ее структура.

В I главе кратко освещены современные представления о строении земной коры и верхней мантии Евразии, приведена информация о существующих в настоящее время схемах типизации континентальной земной коры, а также сведения об использованных при ввделении типов геолого-геофизических па-

раметрах. В главе детально обсуждаются основные дискуссионные положения существующих представлений:

1. В качестве первостепенного критерия определения тектонического типа геоструктуры часто использовалось соотношение мощностей "гранитного" и "базальтового" слоев, разделенных границей Конрада, выделенной в качестве опорного, регионального сейсмического репера, вследствие неправильной оценки природы волн в первых и последующих вступлениях.

2. В большинстве крупномасштабных (по широте охвата территорий и структур) обобщений выявление закономерностей строения земной коры и верхней мантии преимущественно проводятся по разрозненным профилям. В работах, посвященных отдельным района Евразии (Европа, Средняя Азия и Казахстан, Западная и Восточная Сибирь), как правило, учитывается значительная часть сейсмической информации, что позволяет сделать важные и интересные выводы. Однако, в этом случае делается попытка распространить эти частные особенности и закономерности на соседние районы или Евразию в целом. Так появляются "европоцентричные" и другие концепции, в которых "забываются" специфичность свойств земной коры конкретного локального региона. Единственным исследованием, в котором частично синтезированы геофизические данные, полученные в пределах всей Евразии, является монография Н.А.Веляевского (1981 г.).

3. Весьма спорными, по моему мнению, представляются используемые подходы к выбору параметров, принципа,« типизации и районирования земной коры, когда выявление особенностей строения проводится в границах известных тектонических структур. В этой ситуации установленные латеральные неоднородности среды "мешают" созданию единой модели тектонической структуры, и поэтому разрабатывается статистическая осрсдненная одномерная модель; проведение в эгом случае районирования земной коры и (или) верхней мантии остается нереализуемой задачей.

В диссертационной работе анализ имеющихся данных и особенностей их поведения производится независимо от гео-

лого-тектонического районирования. При этом, как правило, получается сложно-мозаичное распределение сочетаний значений рассматриваемых параметров. Приняв некоторые наиболее широко распространенные сочетания за типовые, появляется возможность независимого районирования земной коры по особенностям глубинного строения. Выделенные в ходе такого районирования границы областей с различными типами земной коры часто не согласуются с тектонической зональностью.

Во П главе рассмотрены сейсмические и сейсмологические методы изучения земной коры, приведена их классификация по методике экспериментов и степени достоверности, представлены результаты анализа разрешающей способности сейсмометрии по кинематическим особенностям сейсмической записи. Установлено, что чувствительность" сейсмометрии существенно анизотропна в зависимости от ориентации сейсмического луча. По падению сейсш ;еского луча разрешающая способность лимитируется долями длины волны, а в плоскости ортогональной лучу, величиной зоны Френеля. Это позволяет в общем виде объяснить особенности отображения внутренней структуры земной коры и поверхности М разными классами сейсмических волн.

В этом разделе диссертационной работы также сформулированы основные принципы типизации и глубинного районипова-ния континентальной литосферы, которые должны отвечать следующим критериям:

1. Отражать 3-х этажность строения литосферы, состоящей из верхней части мантии, магмаметаморфической земной коры и осадочного покрова.

2. Передавать информацию о структурных и скоростных (вещественных) особенностях земной коры и верхней мантии.

3. Охватывать значительную территорию, где развиты большинство известных типов тектонических элементов, каждый из которых представлен несколькими структурами (что обеспечивает статистическую значимость результатов).

4. При районировании должны учитываться как геолого-геофизические характеристики приповерхностных частей земной коры, так и особенности глубинного строения, включал морфологию рельефа кровли верхней мантии.

- 12 -

5. Возможность выделения и достоверность комплекса используемых параметров обеспечиваются повсеместно и всеми (или большинством) используемыми модификациями глубинных сейсмических исследований.

6. Выбор используемых при типизации параметров производится с учетом результатов анализа разрешающей способности.

В Ш главе приведена информация об изученности структур I порядка Евразии и проанализированы латеральные особенности выбранной совокупности сейсмических параметров.

Первый параграф главы посвящен строению древних платформ региона. Установлено, что земная кора Восточно-Европейской платформы (ВЕП) отличается нормальной (35-45 км) и повышенной (более 45 км) мощностью, которая достигает максимальных значений (45-55 км) в центральной части Русской плиты, в отдельных блоках Украинского и Балтийского щитов.

На 9ОЙ площади Восточно-Европейской платформы развита магмаметаморфическая земная кора, средние скорости (Уд-) в которой слабо варьируют по латерали и близки 6,45-6,6 км/с.

Близкие значения мощности земной коры присущи Сибирской платформе. Здесь более широкое развитие получили зоны высокоскоростной ММЗК (Тунгусская и Вилюйская синеклизы).

Аравийская и Индостанская платформы являются платооб-разными, нейтральными морфоструктурами в рельефе поверхностей Ф и М (Н^ 40 км) и отличаются ММЗК с близкими 6,56,6 км/с. Высокоскоростная утоненная ММЗК выделена в пределах Персидско-Аравийской впадины и Кудцапахской синеклизы.

Для кратонов Юго-Восточной Азии в наибольшей степени характерно преобладающее развитие низкоскоростной земной коры (У®«5,5-6,0 км/с, У^»6,25-6,35 км/с), постепенно утоняющейся с запада к Тихоокеанскому побережью от 45-60 км до 32-35 км. Здесь отчетливо прослеживается тенденция сокращения низкоскоростного комплекса и повышение до 6,46,5 км/с в пределах впадин Восточного Китая, включая Бохай-ваньский залив, а также в бортовых зонах Ордосской и Сычу аньской впадин.

Таким образом, кратоньгЕвразии существенно отличаются между собой. Аналогичный вывод можно сделать по материа-

лам рассмотрения молодых платформ, информация о глубинном строении которых приведена и проанализирована в § Ш.2.

В пределах Западно-Европейской молодой платформы (ЗЕМП) преобладают значения ^«=30-35 км, сравнительно устойчиво выдержанные от гранипр с древней платформой до Атлантического океана. Меридиональный рифтовый пояс разделяет ЗЕМП на две области различного строения земной коры: Западную - приат-лантическую и Восточную - внутриконтинентальную.

В разрезе магмаметаморфической земной коры ЗЕМП необычно велика роль низкоскоростного комплекса, доминирующего в приатлантической области (около толщины земной коры). Восточной области присущи значительно большие вариации всех параметров земной коры: Нф=0-15 км; Н;л»26-45 км; 6,5 км/с; У^б, 15-6,8 км/с и т.д.

В строении земной коры ЗЕМП намечается общее усиление роли высокоскоростных компонент к северу.

Для земной коры Туранекой плиты и ее обрамления в наибольшей степени характерны большие колебания в рельефе опорных сейсмических границ - $ и М - соответственно на 30 км и 40 км. На равнинах Средней Азии и Казахстана, не охваченных неотектоническими дислокациями, перепады глубин поверхности М превосходят 25 км (от 56 до менее 30 км),что сопоставимо с перепадом глубин в эпиплатформенной орогени-ческой области. Таким образом, основные изменения значений Нм на большей части региона обусловлены домезозойской историей развития, характеризуемой режимом геосинклинали и активизированной платформы.

На преобладающей части региона (60$ площади) развита ШЗК с У|*6,4-6,6 км/с нормальной и повышенной мощности (35-55 км). Она охватывает большинство структур Туранской плиты, Мугоджары, каледониды Казахстана и Северного Тянь-Шаня.

Установлено широкое развитие в регионе (34е? территории) в (гадин с высокоскоростной ШЗК.

Земная кора с У^ менее 6,4 км/с развита в горных сооружениях Срединного и Южного Тянь-Шаня, Памира, отличающихся максимальными глубинами залегания поверхности М. Об-

щая площадь указанных структур составляет &f0 рассматриваемой территории.

По всем анализируемым структурным и скоростным параметрам Туранская плита отчетливо разделяется субмеридиональной гео&лексурой на Западный и Восточный сектора. Массивы ЫМЗК с повышенными значениями У^ преимущественно сосредоточены к западу от геофлексуры.

Большей части Западно-Сибирской плиты (около 70$ территории) , а также обрамляющим плиту палеозойским складчатым системам Урала и Саяно-Алтая отвечает ММЗК с У^»б,45-6,6 км/с. Значения У-£ повсеместно возрастают с юга на север. В Северной области погруженной поверхности Ф Западной Сибири, размер которой превышает 850 тыс.юД достоверно установлена высокоскоростная земная кора.

Во всех обрамляющих Западную Сибирь областях, испытавших в палеозое и (или) рифее reoсинклинальную или склад-чатомагматическую переработку, установлено утолщение земной коры до 45-56 км.

В § 11.3. рассмотрены сейсмические материалы, полученные в альпийской и киммерийской складчатых областях, а также в Средиземноморском бассейне. Рассмотренные регионыотличаются максимальными в пределах Евразии вариациями анализируемых параметров: Нм, Нф, У| и другие. Земная кора горноскладчатых поясов характеризуется повышенной (50-75 км) мощностью и минимальными значениями yj»6,I5-6,35 км/с, напротив, пред-и межгорные впадины отличаются ЫМЗК толщиной 15-25 км и У|* 6,6-6,8 км/с.

Районам мезозой-кайнозойской складчатости Северо-Востока и Дальнего Востока Евразии присуща низкоскоростная кора, близкая по значениям У^ и развитию скоростных комплексов к альпийским структурам. Однако, в отличие от альпид, здесь отсутствуют зоны с Нм более 40-42 км.

Значительный интерес для выяснения механизмов орогени-ческих процессов и природы изостатического равновесия представляет полученная сейсмическая информация об отсутствии "корней" гор под высочайшими хребтами Гималаев и Загроса.

Детальное рассмотрение строения кайнозойских и более

- 15 -

древних рифтов Евразии, приведенное в § Ш.4., позволило выявить несколько устойчивых тенденций и закономерностей. Прежде всего, обращает на себя внимание приуроченность кайнозойских рифгговых структур к периферийным частям платформ, к зонам сочленения с более молодыми в тектоническом плане структурами или с областями, отличающимися субокеанической' корой. Исключениями являются внутриконтинентальные Байкальская рифтовая зона и грабены центральной части Западно-Европейского пояса.

Молодые рифтовые зоны развиты в регионах с земной корой, характеризующейся значениями Ут менее 6,-4-6,5 км/с.

Наиболее универсальны.! признаком земной коры молодых рифтов является утонение ММЗК в результате ркфгогенной переработки, степень которой автор предлагает определять мощностью ММЗК, измененной по сравнению с вмещающими структурами.

В диссертации обосновывается целесообразность выделения трех градаций переработки, условно названных полной, деструктивной и конструктивной. В первом случае риФтогенез приводит к формированию высокоскоростной, близкой к типовой, океанической коры (Красное море, Западное Средиземноморье) , отличающейся минимальными значениями Н и У". Для рифтовых структур этой группы присуще резкое утонение ММЗК (в 3-4 раза по сравнению с обрамлением), вызванное встречным движением поверхностей $ и М.

Для наиболее представительной группы рифтов с деструктивной переработкой коры (грабены Осло, Рона, Центрально-Североморский, северный сектор и борта Красноморского и др.) также характерны воздымание поверхности М, пониженные

не превышающие 6,4 км/с, широкий спектр значений У". Установленное для рифтовых структур с деструктивной переработкой утонение ММЗК на 25-65% в большинстве случаев связано с соизмеримым погружением и воздыманием соответственно поверхностей фундамента и М.

Рифты с конструктивной переработкой земной коры (грабены Северного Китая, Рейна, Мертвоморский и др.) отличаются ?линкмальными отклонения?™ значений Нм и У" от сопре-

дельных регионов, повышением скоростного облика нижней, реже средней частей ММЗК, вплоть до появления слоя "коро-ман-тийной" смеси с Ур«7,4-7,6 км/с мощностью 3-8 км. Эти преобразования. приводят к возрастанию У^ по сравнению с вмещающими тектоническими структурами. Мощность ММЗК структур этой группы, как правило, редуцирована менее, чем на 15-20$ в результате изменения гипсометрического уровня, главным образом, поверхности фундамента.

В фундаменте крупнейших впадин Евразии, отличающихся повышенными значениями и У^ (Западно-Сибирская, Прикаспийская, Печорская, Северо-Устюртская и другие) с разной степенью достоверности выделены древние рифты (авлакогены). Для палеорифтов также характерна разномасштабная переработка земной коры. В наибольшей степени она происходила в концентрах "звездчатых" систем палеорифтов (Западно-Сибирская, Прикаспийская и др.). Здесь, утоненная до 10-20 км высокоскоростная ММЗК, в большинстве случаев, прошла этап полной переработки.

В заключительном параграфе главы Ш проанализированы результаты изучения земной коры с помощью близвертикальных и докритических отраженных волн.

Данные ГСЗ-ОГТ являются новым каналом информации. Поэтому в работе рассмотрены отдельные намечающиеся закономерности латеральных и вертикальных изменений отражающей способности ММЗК, наиболее типичные проявления на временных разрезах ГСЗ-01Т глубинных разломов, интрузивных тел, соотношение наклонных и субгоризонтальных отражающих площадок.

При рассмотрении отражающей способности различных регионов схемйгизированно, на качественном уровне, вьделено 4 типа разрезов с различным расположением по вертикали зон высокой отражательной способности (БОС): I тип - земная кора практически "прозрачная"; 2 и 3 типы - зоны ВОС размещаются избирательно соответственно в верхней и нижней части ММЗК; 4 тип - зоны ВОС отмечаются во всем разрезе земной коры.

Совместное рассмотрение данных глубинного ОГТ в совокупности с результатами выполненных автором обобщений о

рельефе поверхности М и скоростном облике земной коры позволили сделать следующие заключения:

а) Для наиболее древних тектонических элементов, преимущественно отличающихся нормальными (6,4-6,6 км/с) и повышенными (6,6-6,8 км/с) средними скоростями в ММЗК, характерен 2 тип земной коры с преобладанием субгоризонтальных от-, ражений в верхней части разреза (БЕП, Северо-Германская впадина, Мизийская плита, Лондонско-Брабантский массив).

б) Центральные и Внутренние зоны альпид Европы, палео-эоиды Урала и Центрального Казахстана сложены корой 2 или

4 типов, где преобладают разноориентированные наклонные площадки. Для этих районов характерны отчетливые "корни" гор, толщиной до 10-20 км.

в) В пределах варисцид Европы земная кора имеет выдержанную толщину, а значения средних скоростей в ММЗК не превышают 6,2-6,4 км/с. По отражательным свойствам земной коры варисцийские структуры существенно дифференцированы. Область развития варисцид можно разделить на две крупные зоны: северную (2 и 4 типы) и южную (3 тип разреза ММЗК), где доминируют соответственно наклонные и субгоризонтальные отражения. Северная зона рассматривается нами как осевая часть области варисцийских дислокаций. ^

г) Для большинства рифтов Евразии, изученных с помощью ГСЗ-ОГТ, характерна МЫЗК 3 типа с субгоризонтально "расслоенной" нижней частью разреза.

Таким образом, в различных районах Евразии, изученных отраженными волнами с субвертикальным падением лучей, получены близкие результаты, позволяющие использовать сходные признаки для идентичных тектонических сооружений. Имеющиеся региональные различия носят подчиненный характер. Это свидетельствует, что нак пленный экспериментальный материал, в первом приближении, достаточен для разработки моделей строения земной коры различных тектонических структур.

В 1У главе представлены результаты районирования изучаемых сейсмических параметров и проведено структурно-скоростное районирование земной коры Евразии по особенностям

ее глубинного строения.

Рассмотрение рельефа и граничных скоростей поверхности фундамента показало, что вариации значений Нф, достигающие 30 км, в целом для континента примерно в 2 раза ниже гипсометрических изменений рельефа поверхности М. Однако в пределах каждой крупной геоструктуры диапазоны изменений значений Нф и Нм соизмеримы между собой, а для отдельных регионов (например, Западно-Сибирская плита) изменения глубин залегания поверхности фундамента более значительны по сравнению с колебаниями глубин поверхности М.

Молодые платформы отличаются от более древних структур этого типа повышенными дифференцированностью и общим уровнем глубин залегания поверхности фундамента. Для древних платформ, как правило, характерно развитие центральной области, связанной с выступом фундамента на щите. От центральной зоны происходит моноклинальное погружение поверхности фундамента до отметок 8-12 км по направлению к пограничным более молодым структурам, в том числе к орогенным сооружениям (Предуральский, Предкарпатский, Предгималайский, Пред-верхоянский и другие прогибы).

В пределах молодых платформ нет ярко рыраженных поднятых центральных зон. Однако, прослеживается закономерность приуроченности моноклинальных погружений поверхности фундамента к области сопряжения эпипалеозойской платформы с аль-пийско-киммерийскими структурами (Предкавказский, Предаль-пийский, Предкопетдагский прогибы). Противоположная картина - воздымание поверхности фундамента до 0-2 км - наблюдается по направлению к палеозойским складчатым сооружениям Урала, Центрального Казахстана, Тянь-Шаня.

По общему уровню изменений значений Нф в Евразии ввде-дены 4 группы областей (впадин): с мелко- (2-4 км), средне-(5-8 км), глубоко- (9-16 км) и сверхглубокозалегапцим (свыше 16 км) фундаментом. Впадины с мощностью осадочного выполнения более 8 км, занимающие около 22% Евразии, могут быть отнесены к трем субширотным системам, условно названных Арктической, Центрально-Евразийской и Тетической. Погружение фундамента и накопление осадков в этих системах

- 19 -

троисходило на протяжении всего фанерозоя, их площади примерно близки между собой, достигая в сумме 12 млн.км .

Системы впадин разделены двумя трансконтинентальными поясами: Скакдинавско-Алданским (северным) и Альпийско-Ги-малайским (южным), образованными впадинами с сокращенной мощностью чехла, зонами Еыхода фундамента на дневную поверхность и склонами поднятий, где Н^=0-2 км. Эти пояса являются своеобразными водораздельными'зонами.

На 35% территории Евразии, покрытой осадочным чехлом (или около 20% общей площади континента) поверхность фундамента отличается повышенными (6,5-7,2 км/с) граничными скоростями, что с высокой вероятностью свидетельствует о преобладающем развитии здесь основных и ультраосновных пород.

Пониженные (менее 6,0 км/с) и нормальные (6,0-6,4км/с) значения У^ характерны соответственно для 25 и 4Of, закрытых чехлом территорий Евразии. Основными ареалами развития раскисленных и (или) сравнительно слабометаморфизованных пород фундамента, преимущественно отличающихся значения?™ У® менее 6,0 км/с, являются северные и западные районы Восточно-Европейской платформы, отдельные области Запядно-Ев-ропейской платформы, Восточный сектор ТУранской плиты и юго-западная часть Западно-Сибирской плиты, соединяющиеся между собой через ТУргайский прогиб, кратоны Китая.

Большинство зон высокоскоростного фундамента приурочены к трем указанным выше системам максимальных прогибаний этой границы. Совместный анализ латерального поведения рельефа и граничных скоростей фундамента показал, что высокие значения Нф связаны с длительным устойчивым погружением высокоскоростных, тяжелых блоков земной коры (индикатором которых являются высокие У^).

Районирование рельфа поверхности М, приведениес в § 1У.2 позволило наметить в пределах Евразии 18 морфо-структурных элементов (областей) поверхности мантии (таблица I). "Остов" материка (морЯоструктуры 1-7) характеризуется глубокопогруженной поверхностью мантии i' отделен ступенями границы М от структур Атлантического, Тихого и Индийского океанов. Суммарные площади истлейгтгии"-

Таблица I Морфоструктуры поверхности М

"! пл о-ТВ5рйа=!

поверхности ,млн., й , мантии ¡^2 {н »

пп

! км !

Основные тектонические элементы, входящие в состав морфоструктуры поверхности мантии

' 3 ' 4

Отрицательные элементы поверхности мантии (прогибы) 3,7 42-55 46

I. Центрально-Европейский

2.

3.

4.

Альпийско-Балканский

Тибетско-Ма-лоазиатский

Центрально-Азиатский

0,5 4,8

40-53 46 45-75 58

3,8 45-60 50

5. Казахстанско- 2,4 Уральский

6.

7.

8.

ТУруханско-Тиксинский

Верхнеенисейский

2.4

45-52 47 42-52 46

0,7 45-50 46

Центральные и западные районы Русской плиты, отдельные блоки Балтийского и Украинский щиты

Пиренеи, Альпы, Балканы, Динариды

Анатолия, Иранское плато, Загрос, Эльбурс, Парапамиз, Памир, Гин-дукуш, Каракорум, Тибет, Кунь-Лунь, Гималаи

Предкопетдаг-Амударьин-ская впадина, Тянь-Шань, Алтай, Саяны

Урал, Казахская складчатая область

Большая часть Тунгусской синеклизы, юго-восточная часть Ана-барского щита

Енисейский массив и прилегающая область Сибирской платформы

Нейтральные элементы поверхности мантии 3,5 28-33 30

ЗападноЕвропейская ступень

Притихоокеан- 11,2 30-40 36 екая моноклиналь

Западно-Европейская молодая платформа, включая структуры Пиренейского полуострова

Верхояно-Чукотская складчатая область, Сихотэ-Алинь, структуры Камчатки, Китайско-Корейская и

т

Л.

Г а 'I' "4" Т ~5 т

Зжно-Китайская платформы

3,0 35-42 39 Одноименные древние платформы

10. Аравийский плоский полигональный массив

Индостанский плоский полигональный массив

Положительные элементы поверхности мантии (выступы)

2,8

11. Средиземно-морско-Крас-номорский

12. Паннонско-Черноморский

13. Таримско-Сжно-Каспийский

14. Балхашско-Среднекас-пийский

15. Северо-Кас-пийско-Предураль-ский

16. Западно-Сибирский

17. Вилюйско-Байкальский

18. Персидско-Месопотам-ский

2,9 12-28 22

0,5 18-30 1,6 30-45

26 39

Структуры Средиземного, Красного и Эгейского морей

Одноименные впадины

Туранская платформа, Афгано-Таджикская де-

прессия,

о-Каспий-

1,6 35-45 39

2,4 30-45

екая впадина

Балхашская, Чу-Сары-суйская, Араломорская и Среднекаспийская впадины, Центрально-Каракумский и Карабо-газский своды

37,5 Северо-Каспийская и Прикаспийская впадины, Предуральский прогиб

3.5 34-45 38,5 Одноименная плита мо-

лодой платформы

2.6 32-45 37 Вилюйская синеклиза,

западная часть Алданского щита, Байкальская рифгговая зона

0,5 30-35 33 Одноименные впадины поверхности фундамента

- 22 -

тельных и нейтральных морфоструктур поверхности М Ьщ лу примерно равны между собой.

Важнейшей особенностью строения земной коры Евргзки является развитие флексур поверхности М с перепадом iчубин в 5-10 км и более на расстояниях до 100 км, т.е. с осреднениями углами наклона свыше 3-7°. Природа этих флексур, существующих, по-видимому, в течение длительного времени и имеющих важное значение в районировании литосферы, еще не изучена.

В результате совместного рассмотрения взаимоотношения структурных планов поверхностей Ф и М в Евразии могут быть выделены три класса впадин (таблица 2). Это заключение существенно отличается от сложившегося стереотипа о повсеместном развитии выступов поверхности М под крупнейшими осадочными бассейнами.

В параграфе IV.3 диссертационной работы основное внимание уделено исследованию латеральных скоростных неоднород-ностей ММЗК (преэвде всего, средних скоростей - У^) различных регионов Евразии, в ходе которого установлена приуроченность крупны: областей пониженных У^ (менее 6,4 км/с) к атлантическому и тихоокеанскому побережьям континента. Вблизи области контакта с Северным Ледовитым и Индийским океанами преобладают соответственно повышенные (более 6,6 км/с) и нормальные (6,4-6,6 км/с) значения У^.

Высокие значения У| характерны для континентальных впадин с Н^ свыше 10 км, для отдельных блоков древних Сибирской и Восточно-Европейской платйормы (в том числе для Украинского и Балтийского щитов), локальных зон, развитых в пределах областей каледонской складчатости и во впадинах Средиземного моря. Перечисленные районы существенно отличаются между собой по внутреннему устройству ММЗК. В структурах, лишенных осадочного чехла или с небольшими значениями Н^, рост У^ связан с увеличением мощности нижнего высокоскоростного комплекса (Ур-6,9-7,3 км/с, реже с У=7,4-7,6 км/с, характерными для "коро-мантийной смеси" }, заполняющего депрессию в рельефе поверхности М, при неизменном скоростном облике верхней и средней частей зем-

- 23 -

ной коры. Напротив, увеличение значений во впадинах, как правило, происходит за счет выклинивания из разреза ШЗК низкоскоростного (Ур менее 6,4 км/с) комплекса.

Сопоставление схемы районирования значений У^ с зонами развития внутрикоровых волноводов показало преимущественное отсутствие низкоскоростных коровых включений в районах повышенных Ут. Волноводные слои достоверно выделены в пределах Западно-Европейской молодой платформы, кратонов Китая, структур Дальнего Востока СССР, на Кавказе, Тянь-Шане, Памире, Тибете, Гималаях, отличающихся пониженными средними скоростями в ММЗК. Несмотря на широкий диапазон возможных сочетаний У^ и мощности ММЗК (М^, для большинства структур Евразии (за исключением специфических окраинно-конти-нентальных областей тектоно-магматической активизации) присуща качественная тенденция снижения средних скоростей в ММЗК при увеличении ее мощности.

Значения Уц менее 6,4 км/с характерны для областей альпийско-мезозойской складчатости и зон, охваченных процессами неотектонической активизации, где мощность коры достигает 50-70 км; У|«6,4-6,6 км/с установлены в пределах структур с преобладающей мощностью ММЗК 35-50 км, а У^ свыше 6,6 км/с - во впадинах с утоненной до 10-35 км маг-маметаморфической земной корой.

В поле значений У| отчетливо прослеживаются различия в строении горноскладчатых областей палеозойского возраста, не вовлеченных в процессы неотектонической активизации (У^«6,5-6,6 км/с), и районами мезозой-кайнозойского эпигеосинклинального или эпиплатформенного орогенеза, где У|*=6,2-6,4 км/с.

Анализ латеральных особенностей поведения скоростных параметров земной коры (значения Ур, У^, мощности скоростных комплексов) в наиболее изученных районах Евразии (Средняя Азия и Казахстан, Западная Европа, Балтийский и Украинский щиты, Восточно-Сибирская платформа и др.) показал их сложные взаимосвязи между собой, которые позволяют наметить три основных типа ММЗК. При выделении типов ММЗК также учитызались сведения о типе магматизма, ко-

24 - Таблица 2

1 1Пло- ! % ,км . Нгл,км " ¡Мощность, лШК, км

Структура |щадь ¡тыс.о | км* 5 Макси; мальмов Преобла-дащее Предел]Экстре-измене ¡мальное ния {значение

Впадины с антиформным соотношением структурных планов поверхностей фундамента и М

Прикаспийская 540 22 8-14 29-45 29,мин 10-25

Таримская 650 14 ' 10-12' 38-50 38,мин 24-42

Вилюйская 28й 14 10-12 32-45 32,мин 22-35

Персидско- 500 13 6-10 30-40 30,мин 20-30

Аравийская

Северо-Китай- 280 10 4-8 " 32-38 31,мин 22-30

ска я

Черноморская 400 18 10-14 20-35 20,мин 5-28

Североюрская 850 14 10-12 24-30 24,мин 14-20

Паннонская 230 9 4-7 24-35 24,мин 18-24

Впадины с конформным соотношением структурных планов поверхностей фундамента и М

Мургабско- 130 16 10-12 40-56 56,макс 35-42

Предкопет-

дагская

Устюртская 140 12 4-10 40-46 46,макс 30-35

Северо-Герман- 230 14 10-12 28-35 35 ,макс 22-24

ская

Тунгудская 900 II* 8-10 43-50 50,макс 35-40

Впадины с нейтральным соотношением структурных планов поверхностей фундамента и М

Баренцево- 1400 22 12-18 30-42 Сглажен- 15-25

морская Северо-Запад- 900 22 12-14 38-44 ный рельеф поверхности 22-30

но-Сибирская

Ордосская 280 II 8-9 43-48 М 39-44

торый определялся по совокупности геологических данных и результатам комплексной интерпретации геофизических материалов.

Кора первого типа сложена, главным образом, низкоскоростным комплексом. В областях ее развития закартированы и намечаются по геофизическим данным многочисленные массивы гранитоидов, значения Ур составляют 5,5-6,2 юл/с, а У^ менее 6,4 км/с.

Второй тип разреза ММЗК состоит из низко-, средне- и высокоскоростного комплекса, значения здесь обычно составляют 5,9-6,4 км/с, У^«6,4-6,6 км/с. Для этого типа континентальной земной коры характерно широкое развитие палеозойского и более древнего кислого, среднего и основного магматизма в эффузивных и интрузивных фациях.

В разрезе третьего типа континентальной земной корът нет низкоскоростного комплекса, сокращен или полностью отсутствует среднескоростной комплекс. Поверхность § отличается У*«6,4-7,2 км/с, с У^ превышает 6,6 км/с. При бурении на выступах в зонах развития этого типа земной коры, как правило, не обнаруживаются гранитоиды, а вскрываются древние метаморфические темноцветные толщи. Поэтому можно полагать, что ММЗК имеет в основном меланократовый, базитовый состав.

При выборе названий выделенных типов,ММЗК диссертантом использована система обобщенных терминов', применяемых Н.А.Беляевеким, исследователями школы ВСЕГЕИ, И.х[хамрабае-вым, Г.В.Кошлаковым, которые для обозначения градации земной коры по степени основности и выделения металлогениче-ских провинций используют следующие наименования: "сиали-ческая" (или салическая), "фемическая", "мафическая", "са-лическо-мафическая" и др. Указанные термины в целом характеризуют общей изменение состава (скоростей) ММЗК по лате-рали, и поэтому они приняты в работе как условные наименования выделенных типов земной корът: первый тип отождествлен с салической корой, второй - с салическо-мафической, третий - с мафической.

Салическая ММЗК характерна для трех крупнейших морфо-

структур поверхности М Евразии: Притихоокеанской моноклинали, Западно-Европейской ступени и Тибетско-Мало&зиатокогс макропрогиба. Мафическая ММЗК развита в большинстве положительных морфоструктур поверхности М, салическо-мэФичеекая -в говдванских полигональных массивах и большинстве прогибов подошвы земной коры.

Для подавляющего большинства хорошо изученных впадин с глубокопогруженной поверхностью фундамента характерны очень высокие Ур достигающие 6,7-7,0 км/с и отсутствие низкоскоростного комплекса. Следовательно, независимо от мощности ММЗК глубоких впадин, колеблющейся от 10 до 42 км, ее состав мафический.

Прослеживается отчетливая тенденция приуроченности молодых рифтов Евразии к зонам развития салической и саличе-ско-мафической коры. Напротив, палеорифгы расположены в "теле" структур с мафической или салическо-мафической ММЗК. Салический тип земной коры отвечает широким зонам, прилегающим к Атлантическому и Тихому океанам. Салическо-мафическая ММЗК характерна для морфоструктур, сопряженных с Индийским океаном. Имеющиеся геолого-геофизические данные позволяют наметить мафическую ММЗК в пределах Центральной и Северней Евразии (включая область широкого шельфа) вблизи границы со впадиной Северного Ледовитого океана.

Скоростно-вещественный состав ММЗК специфичен для большинства намеченных морфоструктур поверхности М. Связь состава ММЗК с этими морфоструктурами более тесная, чем с крупными тектоническими элементами. Это свидетельствует о целесообразности внесения корректив в тектоническое районирование Евразии на основе учета особенностей рельефа поверхности М и скоростного состава ММЗК.

В заключительном параграфе четвертой главы подробно рассмотрена история развития представлений о моделях земной коры, обосновывается необходимость их радикального изменения. Под сейсмической моделью обычно подразумевается изображение различных свойств коры (скорости, их градиенты, степень расслоенности, тип границ, коэгМ-ициенты поглощения и др.), определяющих чарегистрнропанное волновое

поле.

Накопленные за последние годы с помощью докритических и близ вертикальных отраженных волн сейсмические данные о строении земной коры, а также результаты изучения ее мутности показывают существенную неоднородность по вертикали и латерали толщи между поверхностями фундамента и М. Разрез• ММЗК насыщен хаотически расположенными, разноориентирован-ными отражающими элементами, зонами отсутствия записи, многочисленными скоростными включениями (особенно в верхней и нижней частях). Отдельные отражающие площадки могут группироваться, ввделяя редкие протяженные наклонные и субгоризонтальные границы, области контактов включений с вмещающей средой, глубинные разломы. ^

Указанные данные не могут быть учтены и описаны в рамках, разработанных в 60-70-х годах и широко используемых большинством исследователей в настоящее время слоисто-блоковых моделей (двух-, трех- или многослойных). Поэтому в качестве рабочей гипотезы автор предлагает новый тип моделей - "неоднородно-ячеистый", наиболее соответствующий имеющейся геофизической информации и геологическим представлениям.

Предложенный класс моделей может быть только двух- или трехмерными, т.к. в них в одинаковой степени проявляются и должны учитываться горизонтальные и вертикальные вариации всех параметров.

Имеющаяся к настоящему времени информация ГСЗ-ОГТ и других сейсмических методов, использующих близвертикальные и докритические отраженные волны, позволяет в рамках' "неоднородно-ячеистого" класса моделей разработать обобщенные модели, отображающие наиболее важные черты строения земной коры континентов.

Принципиальной особенностью строения земной коры древних платформ является повышенная отражательная способность верхней части разреза. Более редкой разновидностью представляется разрез с "полупрозрачным" бугристым характером записи, обусловленным осями сиифазности дифрагированных волн. В различных зонах древних платформ иогут доминировать

субгоризонтальные или наклонные (древние синклинории, фронты складчатости) отражающие площадки. Подошва земной коры кра-тонов отличается широким спектром отражающих свойств.

Для разновозрастных фанерозойских складчатых сооружений в наибольшей степени характерны: I) доминирующая роль наклонных площадок; 2) высокая отражательная способность всей ММЗК или ее преобладающей части; 3) прогибание поверхности М под орогенами на 10-20 км ("корни" гор); 4) удовлетворительные или хорошо отражательные свойства подошвы земной коры..

Многообразие типов разрезов земной коры установлено для молодых плит, наиболее общим признаком которых является преобладание в зонах с высокой отражательной способностью (независимо от их положения на разрезе по вертикали) субгоризонтальных площадок.

Для рифгогенных структур нами намечено две модели:

А - для рифтов с полной переработкой характерно резкое снижение отражательных свойств ММЗК и поверхности-М.

Б - рифггы с редуцированной мощностью земной коры,связанной с выклиниванием из разреза высокоскоростных толщ, отличаются повышенными отражательными свойствами всего разреза или только нижней части ММЗК. Здесь зафиксировано большое число наклонных площадок в верхах земной коры и развитие высокоамплитудных субгоризонтальных отражений, ограниченных снизу наиболее устойчивой группой отражений от поверхности М, - в нижней части разреза.

Глава У посвящена проблемам строения верхней мантии Евразии. Здесь рассмотрены.методы сейсмических и сейсмологических исследований верхней мантии, установлены закономерности в распределении граничных скоростей по поверхности М (У"), являющихся наиболее детально и достоверно изученным параметром подкоровой литосферы. Установлено, что тектонические сооружения различного возраста домезозой-ской консолидации не обладают какими-либо статистически достоверными специфическими характеристиками подкоровых зон верхней мантии: диапазоны значений и средние величины У" дорифейских и рифей-палеозойских областей, зон эпиплат-

форменной неотектонической активизации близки между собой. Мантия областей альпийской складчатости характеризуется исключительно нормальными значениями У^.

В пределах Евразии диссертантом совместно с Н.Я.Куни-ным намечены четыре литосферных массива - ЛМ (таблица 3), рассматриваемые как надпорядковне неоднородности верхней мантии, отличающиеся по диапазону зарегистрированных значений У^, их средними и модальными значениями, а также степенью дифференциации поля скоростей. Границы плит, щитов и складчатых домезозойских сооружений, как правило, не могут быть прослежены в пределах литосферных массивов по изменениям

Рийтгогеннъге послепалеозойские структуры отличаются увеличением доли низких величин У^, обычно на 0,1-0,3 км/с меньшими, чем для внешних сопряженных областей.

Молодые рифты отсутствуют в пределах высокоскоростного Центрально-Евразийского Ж. Напротив, их более древние аналоги, как правило, приурочены к этому литосферному массиву; они подстилаются верхней мантией с нормальными и повышенными значениями У", соизмеримыми с их обрамлением.

Распределение У" не контролируется глубинами залегания поверхности мантии. Намечается ойцая тенденция к понижению У" к западнъм, южным и восточным окраинам Евразии, для северных окраин материка такая тенденция но характерна.

В ходе рассмотрения латеральных скоростных неоднород-ностей более глубоких горизонтов верхней мантии проанали- • зированы материалы, характеризующие изменения Ур и У3 с глубиной в мантии и латеральную неоднородность этих параметров. Указанные данные определяют возможность выделения астеносферы и локальных литосферных волноводных зон. Весьма интересным представляется использование для районирование свойств литосферы информации о глубине залегания комплекса с величиной У_»8,5 км/с (Н^).

Верхняя мантия Евразии отличается существенный латеральными вариациями больпинства рассматриваемых параметров. Крупномасштабные мантийные неоднородности охватывают струя-

Таблица 3. Распределение граничных скоростей поверхности Мохоровичича в Евразии

Область У "[Количе-'У ;Пло- j CTBO j щадь, {опреде-: ¡млн.км2"! лепий I i t ' t ! 1 í Диапазон Уг> км/с ГШодаль^! !ное зна!Среднее Доля значений, io ■

!чеиие ! уг' ! км/с t !значе-! ние ! ^ 1 км/с пониженные ! ! ! нор- i повы-!мальные!шенные i i ! i

Евразия 52,85 1085 7,7-8,7 8,1 8,12 12,9 .69,8 17,3

Европейский Ж* 7,2 285. 7,9-8,3 8,1 8,11 1,4 94,7 3,9

Центрально-Евразийский 17,9 520 7,8-8,7 8,2 8,19 9,9 56,9 33,2

Восточно-Азиатский Ж 9,3 51 7,8-8,1 8,1 8,04 15,6 84,4 -

Юнлно-Азиатский Ж 14,5 81 7,9-8,2 8,1 8,1 4,9 95,1 -

Средиземноморский бассейн и современные рифты Евразии 3,75 148 7,7-8,5 7,8 и 8,0 7,94 51,4 46 2,6

00 о

к Без учета наложенных структур Средиземноморья и наиболее детально изученных рифтовых зон.

туры различного возраста и генезиса. Наиболее наглядно это прослеживается при изучении астеносферного слоя. Безастено-сверная, высокоскоростная верхняя мантия (первый тип разреза мантии) характерна для древних Сибирской, значительной части Восточно-Европейской и Таримской платформ, молодых Туранской и Западно-Сибирской плит, складчатых сооружений Урала, что составляет около 40% территории континента.

Дискуссионным является вопрос о развитии астеносферного слоя под Индостанской и Аравийской платформами, на территории Бирмы, Центрального Китая (включая Сычуаньскую впадину), где установлены низкоскоростной,, по сравнению с первым типом, разрез верхней мантии с возможны.! присутствием слабо выраженного астеносферного слоя (в пределах Аравийской платформь^. Верхняя мантия указанных кратонов и пограничных с ними структур рассматривается как второй тип разреза.

Иное строение верхней мантии, с отчетливым разделением на литосферный и астеносферный комплексы (третий тип разреза) , присуще Западно-Европейской молодой платформе и древним кратонам Китая, структурам Средиземноморья и Северо-Востока Евразии, альпидам Европы и горноскладчатому поясу- Азии.

Максимальные глубины залегания кровли астеносферного слоя (На) среди структур с третьим типом строения верхней мантии установлены в Южных Карпатах, Родопах, Динаридах, Гималаях, на Мизийской плите - 140-160 км; На »120-130 км характерны для Альп, Кавказа, Крыма, Ирано-Афганского сегмента; На »100-110 км - для Западных Карпат, Армориканско-го массива, Адриатического и Финикийского морей, Саян; На »85-100 км - для Пиренейского полуострова, Аппенин, Северного моря, каледонид Великобритании, Центрально-Французского массива, Тибета, Гиндукутаа, Тянь-Шаня; Н&»70-80 км - для древних Китае-Корейской и Южно-Китайской платформ. Резкое воздымание астеносферного слоя на глубины менее 40-70 км установлено под Байкальской, Северо-Китай-ской и Западно-Европейской риАгговыми зонами, Камчаткой, Западным Средиземноморьем, Эгейским и Черным морями, Пан-

нонеко{? впадиной. Перечисленные структуры приурочены к зонам с повышенной современной активностью верхней мантии, проявляющейся в процессах рифгогенеза и вулканизма.

Следовательно, для сдновозрастных платформенных и эпи-геосинклинальных палеозойских складчатых сооружений Евразии присущи принципиально различные типы разреза верхней мантии. Лишь зоны современного риФтогенеза и вулканизма, альпиды и структуры, охваченные неоген-четвертичной эпиплатформенной и эпигеосинклинальной активизацией однозначно маркируются присутствием астеносферы.

Наилучшим образом латеральное распространение типов верхней мантии коррелируется со следующими параметрами:

1) Астеносферный слой отсутствует в центре Евразии и на границе с Северным Ледовитым океаном; астеносйерный слой слабо выражен или отсутствует в структурах, сопряженных с Индийским океаном; астеносферный слой характерен для атлантической и тихоокеанской окраин материка.

2) Прослеживается тенденция приуроченности зон без-астеносферной верхней мантии первого типа преимущественно к структурам, входящим в состав Центрально-Евразийского ЛМ. Большую часть Южно-Азиатского ЛМ занимают Аравийская и Ин-достанская платформы, структуры на территории Бирмы и Центрального Китая, обладающие специфическим низкоскоростным, но, вероятно, безастеносферным разрезом верхней мантии второго типа. Астеносферный слой развит в Восточно-Азиатском и Европейском ЛМ.

3) Присутствие астеносФерного слоя установлено под областями современного рифгогенеза и вулканизма, альпида-ми и зонами неотегтонической активизации, независимо от их местоположения в Евразии и типа разреза верхней мантии сопряженных тектонических элементов. Верхняя мантия, подстилающая палеортйты Евразии, характеризуется отсутствием астеносферы.

Таким образом, в пределах Северной и Центральной Евразии можно выделить единое высокоскоростное, безастено-сферкое "ядро" континента, территориально совпадающее с Центрально-Евразийским Ж.

В заключении сформулированы основные выводы диссертационной работы:

1. Система параметров (рельеф поверхностей фундамента и М, мощность и средние скорости ММЗК, значения и у^ развитие и мощности трех скоростных комплексов, глубина залегания астеносферного слоя и другие), обоснованная с учетом разрешающей способности сейсмических и сейсмологических методов исследований, характеризуется высокой степенью достоверности и отображает основные структурно-скоростные особенности различных районов Евразии.

2. Анализ поведения сейсмических параметров показал развитие в земной коре только двух опорных сейсмических границ-поверхностей фундамента и Мохоровичича, а также закономерное латеральное распределение различных скоростных параметров. Детерминированные связи между значениями граничных скоростей по поверхности фундамента, средних скоростей в ММЗК и мощностями коровых скоростных комплексов послужили основой для вьщеления трех основных типов земной коры: салического, салическо-мафического и мафического.

3. Высокоскоростная, мафическая земная кора, ранее считавшаяся присущей лишь Прикаспийской впадине и глубоководным зонам внутренних морей, развита на значительной части Евразии (20$ территории). К этим зонам приурочены большинство крупнейших впадин Евразии, заполненных мощными (1030 км) толщами риФей-кайнозойских осадочных пород, что указывает на длительное стабильное погружение и древний возраст коры магического типа. Мафическая земная кора установлена в пределах значительной части нефтегазоносных бассейнов.

4. Низкоскоростной, салический тип коры характерен для большинства горных складчатых областей, а также обширных районов, сопряженных со структурами Атлантического и Тихого океанов.

5. В релье&е поверхности М выделены 18 надпорядковых морфоструктур, границы между которыми, как правило, пересекают принятые при тектоническом районировании структуры первого порядка. В большинстве случаев морфоструктуры раз-

делены между собой геоФлексурами, образующими разветвленную систему общей протяженностью свыше 60 тысяч км. К этим геофлексурам поверхности М тяготеют крупнейшие линейные горноскладчатые сооружения Евразии (Гималаи, Кунь-Лунь, Загрос и др.), под которыми по данным сейсмометрии отсутствуют "корни" гор.

6. В пределах каждой морфоструктуры поверхности М преобладает специфический (один из трех) тип земной коры.

7. По характеру поведения структурных планов поверхностей фундамента и М все крупнейшие впадины Евразии могут быть разделены на три класса: согласного прогибания указанных границ, с выступом поверхности М, с отсутствием значимых изменений в уровне залегания подошвы земной коры при наличии глубокопогруженной поверхности фундамента.

8. Подавляющая часть молодых рифтов характеризуется специфической переработкой земной коры и сокращением ее мощности. По степени переработки земной коры в ходе рифтогёне-за вьделены три типа структур этого класса (прошедших полную, деструктивную и конструктивную стадии переработки), сменяющие друг друга в пределах каждого риФтового пояса по его простиранию. ПалеориФ>гы, несмотря на имеющиеся общие черты сходства с более молодыми рифтами, характеризуются рядом важных специфических особенностей, к числу которых следует отнести их развитие в районах с мафической и саличе-ско-мафической земной корой, подстилаемой безастеносФерной верхней мантией. Вероятно, все эти особенности связаны с более длительной историей развития палеорифгов.

9. Анализ результатов глубинного ОГТ и близких ему модификаций ГСЗ-МОВ позволил установить несоответствие горизонтально-слоистых моделей земной коры (в том числе, слоисто-блоковых) имеющейся детальной геолого-геофизической информации. В работе обоснован новый тип моделей - "неоднородно-ячеистый" .

10. В поле граничных скоростей по поверхности М вьще-ленн четыре литосферных массива (Европейский, Центрально-Евразийский, Восточно- и Южно-Азиатский), отличающихся по интервалам изменений, средним и модальным значениям У".

Указанные литосферные массивы продолжаются на прилегающих акваториях Северо-Ледозитого, Атлантического и Индийского океанов. В пределах каждого из литосферных массивов отсутствуют значимые различия в значениях У", присущих древним и молодил платформам, плитам и щитам, домезозойским складчатым сооружениям. Лишь молодые рифты преимущественно пЗдстилаются верхней мантией с пониженными значения?.™ У".

II. Ка значительной территории Северной и Центральной Евразии (40% площади материка) по данным объемных и поверхностных колн отсутствует астеносФерннй слой, достоверно эа-картированный в пределах Западно-Европейской молодой платформы, кратонов Восточного Китая, Средиземноморского региона, северо-восточных районов Евразии, альпид Европы и горноскладчатого пояса Азии. Присутствие астеносферы установлено под областями современного рифгогенеза и вулканизма, альпидами и зонами неотектонической активизации, независимо от их местоположения в Евразии и типа разреза верхней мантии сопряженных тектонических элементов. АстеносФерньтй слой слабо выражен или отсутствует в структурах, сопряженных с Индийским океаном.

Намечается тенденция приуроченности зон безастеносфер-ной верхней мантии к структурам, входящим в состав Централь-но-Езразийского литосферного массива. Следовательно, распределение скоростей по поверхности М отображает латеральные неоднородности не только вблизи кровли подкоровой литосферы, но связано с особенностями поведения глубинных параметров верхней мантии.

Выполненная диссертационная работа показала, что длительные геофизические исследования Евразии создали основу для глубинного районирования ее литосферы с помощью количественных оценок системы параметров, характеризующих наиболее принципиальные особенности осадочного чехла, магмамета-мпрфической земной коры и верхней мантии.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

I. Изучение строения верхней части коры Мурунтауского рудного поля сейсмологическими методами. Тезисы докл.науч.-технич. конференции молодых ученых-геологов.■Ташкент, 1982,

с.184-185.

2. Строение земной коры Ямбашинского прогиба по сейсмологическим данным. В сб.: Строение и геофизические характеристики земной коры и верхней мантии центральной части Средней Азии. Тр. ТашПУ ]i> 716. Ташкент, 1983, с.50-55.

3. Новые данные о латеральных неоднородностях верхней мантии Западной Евразии. ДАН СССР, 1983, т.273, п 5,с.1087-1091 (соавтор Кунин Н.Я.).

4. РельеФ поверхности Мохоровичича Средней Азии и Казахстана по сейсмическим данным. Препринт № 17 ИФЗ АН СССР. M., 1983, 22 с. (соавторы Кунин Н.Я., Блюменцвайг И.В.).

5. Латеральные неоднородности поверхности мантии в Западной Евразии. Физика Земли, 1984, № 6, с.21-34 (соавтор Кунин Н.Я.).

6. Глубинное строение Арало-Каспийского региона. Советская геология, 1984, № 10. с.67-75 (соавторы Кунин Н.Я., Бабаджанов Т.Л.).

7. Основные особенности рельефа поверхности Мохоровичича Азии. ДАН СССР, 1985, т.281, № 3, с.673-677 (соавторы Кунин Н.Я., Потапьев C.B.).

8. Особенности строения земной коры Азии. Геофизический журнал, 1985, т.7, № 4, с.19-29 (соавтор Кунин Н.Я.).

9. Геономическая характеристика Западной Евразии, изд-во Ш АН СССР. M., 1985. 240 с (соавтор Кунин Н.Я.).

10. Мафическая земная кора Евразии, ДАН СССР, 1986, т.291, №3, с.576-580 (соавтор Кунин Н.Я.).

11. Особенности глубинного строения земной коры Азии. Бюлл.МОИП, 1986, U 3, с.99-102 (соавтор Кунин Н.Я.).

12. Разрешающая способность сейсмометрии при изучении геологических сред. Разведочная геофизика. Обзор ВИЭМС, M., 1986, 43 с. (соавторы Кунин Н.Я., Будагов А.Г.).

13. Основные морфоструктуры поверхности верхней мантии Азиатского континента. Физика Земли, 1986, № 5, с. 1324 (соавторы Кунин Н.Я., Потапьев C.B.).

14. Основные особенности и возраст промежуточного структурного этажа Северо-Устюртской впадины. Советская •геология, 1987, №5, с.70-75 (соавтор Бабаджанов Т.Л.).

15. Строение земной коры 1Уранской плиты. Тез.докл. науч.-технич.конФ. молодых ученых-геологов. "Абдуллаевские чтения". Ташкент: Фан, 1987, с.138-139.

16. Современное состояние и основные задачи региональных геофизических исследований в Узбекистане. Тез.Всесоюз. со вещ. "Интенсификация регионального геологического изучения территории СССР в свете решений ХХУП сеъзда КПСС", Свердловск, 1987 (соавторы Бабаджанов Т.Л., Рзаева В.А., Рзаев М.М.).

17. Районирование верхней мантии Евразии по особенностям граничных скоростей продольных волн. Геофизический журнал, IS88, т.10,I, с.3-13 (соавтор Кунин Н.Я.).

18. Рельеф поверхности фундамента Ферганской впадины. Советская геология, 1988, !? 10, с.37-43 (соавтор Атабаев Р.Х.).

19. Современные представления о сейсмических моделях континентальной земной коры. В сб.: Материалы республиканской конференции молодых ученых и специалистов по пробле- . мам геологии и геофизики". Баку: ЭЛМ, 1988.

20. Комплект карт "Глубинное строение и районирование Евразии. М. 1:15000000". М., 1988 (под ред.В.В.Белоусова).

21. Некоторые особенности и эффективность применения метода глубинных отраженных волн в Узбекистане. Узбекский геологический-журнал, 1989, №4, с. 42- 49 (соавторы Бабаджанов Т.Л. Рзаев М.М., Рзаева В.А.).

22. Глубинное строение Аральского моря. Советская геология, 1989, № 1, с.80-86 (соавторы Бабаджанов Т.Л., Рзаева З.А.).

23. Глубинное строение Бухаро-Хивинской нефтегазоносной области по сейсмическим данным // Изучение земной коры методами сейсморазведки. М., Нефтегеофизика, 1989, с.69-71 (соавторы Бабаджанов Т.Л., Рзаева В.А.).

24. The Tashkent-Zorkul Geotransect (Preliminary Soetch) Proceeding of the 28th International üeological Congress. Washington, USA, 1989, p. 182 (I.K.Khamrabaev, Z.Ziakhanov, et. al.)

25. Особенности исследований глубинных отраженных волн

по профилю Арал-I. Физика Земли, 1990, р 2, с.104-109 (соавторы Бабаджанов Т.Л., Рзаева В.А., Фильчагин Н.Х.).

26. Рельеф поверхности Мохоровичича Ферганской впадины. Бюлл.МОИП сер.геол., 1990, т.65, № 6, с.24-28 (соавторы Бабаджанов Т.Л., Рзаева В.А., Алиев С.А.).

27. 0 моделировании континентальной земной коры. Совет-скал геология, 1990, № 5, с.104-108 (соавтор Бабаджанов Т.Л.).

28. Особенности строения поверхности Мохоровичича на территории Узбекистана. Советская геология, 1990, № 9, с. 82-88 (соавторы Бабаджанов Т.Л., Рзаева В.А., Рзаев М.М.).

29. Некоторые закономерности глубинного строения и развития молодых рифтов Евразии. Материалы Х1У конференции молодых научных сотрудников по геологии и геофизике Восточной Сибири. Иркутск, 1990, с.161-162.

30. Астеносфера Евразии. ДАН СССР, 1990, т.315, № I, с.66-70 (соавтор Кунин Н.Я.).

31. Глубинное строение областей современного рифтсге-неза Евразии по данным сейсмометрии // Обзор ВИЭМС, вып.4, М., 1990, 47 с. (соавтор Кунин Н.Я.).

32. Применение методики дифференциальных сейсмических зондирований для изучения сейсмоактивных регионов (на примере Тянь-Шаня). Узбекский геологический журнал, 1991,

№ I, с.13-19 (соавтор Барсукова Н.В.).

33. Глубинное строение Средней Азии // Глубинное строение территории СССР. (Редакторы: В.В.Белоусов, Н.И. Павленкова, Г.Н.Квятковская). М., Наука, 1991, с.72-87 (соавторы Хамрабаев И.Х., Зуев D.H., Эргешев Т.Э. и др.).

34. Некоторые особенности строения верхней мантии Евразии. Геофизический журнал, 1991, № 2, с.14-29 (соавтор Кунин Н.Я.).

35. Метод глубинных отраженных волн при изучении земной коры Восточного Устюрта. Советская геология, 1991,

№ 3, с.56-63 (соавторы Бабаджанов Т.Л., Рзаева В.А., Рзаев М.М.).

36. Обобщенная модель земной коры и верхней мантии вдоль геотрансекта "Ташкент-озеро Зоркуль". Советская геология, 1991, .№ Ю, с.57-64 (соавторы Хамрабаев И.Х.,

Ахунджаноз P.A., Зуев Ю.Н. ;i др.).

37. Рельеф и граничные скорости поверхности фундамента Евразии. Материалы международной конференции "Строение v. геодинамика зе?/кой коры и верхней мантии", 1991, М., ГШ АН СССР Соавтор Кунин Н.Я.).

Зо. Карты чсвергног.ти фундамента и ПСЭ Средней Азии. М. IrlOXOU'J. Гл.редакторы Бабаджанов Т.Л. Кунин Н.Я., редактор Шейх-Заде З.Р., Ташкент, 1991.

39. ¡íif + 3 oí Jurnsia. У... General Assembly IUGG, Vienna.

1991. (Kurún ::.'£&.)

40. .UUa о" deep structure of liurasia. XX General Assembly IJi'i. /ienna. 1991. (Kunin N.Ya.)

II. Глубинное строение нефтегазовых бассейнов Евразии. Препринт. Геологический институт КНЦ АН СССР, 1991, 42 с. (соавторы Кунин H.H., Голионко Г.Б.).

42. J( но инке особенности поверхности фундамента нефтегазоносных районок Узбекистана. Сов.геология, 1992, № I,

с.57-62 (готгторк Куник íí.fl., Бабаджаноь Т.Л., Рзаева З.А., Рубо З.Б.).

43. j.a."ic г,,-;.-:.: •.fr- lur',h's с ■ntmontal crust.- Аг.:jilea Ge ->phy;, tcae , 1 " У v ..'O, j.. U^l .

44. Velocity . Ltiös of thfe «artn crust oí i^ursaia,- Hatherislo .' ' :;(-, 2 <i'a Interns: ; onaJ. ecological Congress. Kyoto, .japar. '¡ч. I (Kuain !»'. a.)

45. structure .1' .h« appei -íantle .n i4iraeia«- hiatherial« of the 2 У th Interna bienal Geol:.,icsl C'-f'.vss. Kyo: ->, Japan, 1Э92. (K\;r.:n H.Va.)

4G. The jf he tf->i.c ЪлигЛги-у in Central Asia,

¡¿atheriale :. ' .v. >/'th I-.ern? lonai Geo! Congreso.

Kyo to, -Ja рал, 992.

47. Литосфера Евразии. М., изп.Ме'чцуеп'Уственного геофизического комитета, 19с2, 232 ■•. tсоавтора Кунин Н.Я., Семенова Г.И.).

48. К вопросу о разрешающей способность" гслсбных волн по горизонтали // Узбекский геологически? журнал \принята к печати).

49. Новый способ обработки "штрихового" поля отраженных

- 40 -

волн // Геофизический журнал (принята к печати).

50. Анализ латеральных скоростных неоднородностей магма-метаморфической земной коры Евразии // Геология я геофизика (принята к печати, соавтор Кунин Н.Я.).

51. Исследование близвертикальных отраженных волн при структурном районировании земной коры (на примере Северной Америки) // Физика Земли (принята к печати, соавтор Кунин Н.Я.).

52. Исследование литосферы докритическими отраженными волнами // М.: Наука (принята к печати, соавтор Кунин Н.Я.).

53. Модели Темной коры континентальных структур по данным близвертикальных к докритических отраженных волн // Геология и геофизика (принята к печати, соавтор Кунин Н.Я.).

54. Промежуточный структурный эта;« Туранской плиты //' Советская геология (принята к печати, соавторы Кунин Н.Я.,

■ Бабадаанов Т.Л. Рубо В.В. и др.).

55. Некоторые вопросы автоматизированной обработки "штрихового" поля ГСЗ // Узбекский геологический журнал (принята к печати, соавторы Назарова Н.С., Ыейх-Заде И.К.).