Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Глубинное строение литосферы и геодинамика Курильской островной дуги

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Глубинное строение литосферы и геодинамика Курильской островной дуги"

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ОРДЕНА ЛЕНИНА ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ЗЕШШ ИМ.О.Ю.ШМИДТА

На правах рукописи

ЗЛОБИН Тимофей Константинович

УДК 550.834.571.645

ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ ЛИТОСФЕРЫ И ГЕОДИНАМИКА КУРИЛЬСКОЙ ОСТРОВНОЙ ДУШ

(по сейсмическим данным) (Специальность 04.00.22 - геофизика)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени ' доктора геолого-минералогических наук

Москва - 1989

Работа выполнена в Институте морской геология и геофизики Дальневосточного отделения АН СССР

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, С.М.Зверев доктор геолого-минералогических наук, Ю.К.Щукин доктор геолого-минералогических наук, С.Т.Балеста

Ведущая организация: Тихоокеанский океанологический

институт ДВО АН СССР (г.Владивосток)

Защита состоится "_"__199 г. в _час.

на заседании специализированного совета Д.002.08.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Ордена Ленина Институте Физики Земли им.О.Ю.Шмидта. Адрес: 123810 Москва, Д-242, Б.Грузинская, 10

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке инотитута по адресу: г.Москва, Б.Грузинская, 10

Автореферат разослан: "_" __ 199 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат геолого-минералогических наук М.В.Невский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. К кардинальным проблемам современной геологии относится проблема изучения глубинного строения, состава и эволюции Земли, закономерностей формирования и размещения месторождений полезных ископаемых. Острота и актуальность ее связаны со все возрастающими потребностями народного хозяйства во многих видах минерального сырья, в то время, как число месторождений близких к поверхности сокращается вследствии разработки, а прогноз полезных ископаемых с увеличением глубин их залегания и мощности скрывающих толщ вызывает все большие трудности.

Для решения этой проблемы необходимы как фундаментальные исследования глубинного строения и геодинамики узловых районов Земли, служащих для разработки геотектонических гипотез, так и совершенствование методики изучения литосферы на всю ее мощность.

Ключевым районом для решения этих проблем являются островодужные системы. В СССР уникальной структурой и единственной дугой является Курильская островная дуга (КОД). Она расположена в зоне сочленения крупнейших морфоструктур Земли - Азиатского континента и Тихого океана, где происходят активнейшие тектоно-магматические процессы, проявляющиеся в современном вулканизме и чрезвычайно высокой сейсмичности. Здесь яе расположена проникашцая в тектоносферу на глубину до 700 км сейсмофокальная зона, с которой сторонники новой глобальной тектоники связывают субдукцаю - краеугольный камень этой концепции.

Актуальность исследований КОД и сопряженных с ней структур продиктована также перспективностью шельфа Охотского моря на нефть и газ, выявлением на островных дугах золото-серебрянного и полиметаллического орудинения, выявлением здесь промышленных запасов серы, а также парогидро-

термальных проявлений, представляющих интерес как тошшво-энергетическое сырье.

В связи с этим задача изучения глубинного строения литосферы Курильской островной дуги занимает важное место в международных и союзных проектах, таких как "Геодинамический проект", "ГЕОПСЙ", "ВЕСТПАК", "Граница океан-континент, темой которого 05.02.Н2 является: "Изучить системы краевое море-островная дута-глубоководный аелоб-локе океана".

Цель и задали исследования. Целью работы является установление закономерностей глубинного строения литосферы и особенностей геодинамики Курильской островной дуги, построение сейсмической и геологической моделей дуги, рассмотрение возмсяной геодинамической схемы развития Курильской островной дуги и сонряденных с ней структур.

Для достижения названной цели решались следующие задачи:

1. Заполнение экспериментальных глубинных сейсмических исследований непосредственно на островах Курильской островной дуги.

2. Построение глубинных сейсмических разрезов литосферы Болыих и Малых Курил, составление структурных схем основных глубинных горизонтов, а также обобщенных сейсмической и геологической моделей дути.

3. Выявление внутренних глубинных неоднородностей литосферы и интерпретация их возможной физической и геологической природа, связи с поверхностными структурами \вулканами, зонами орудинензя).

4. Оценка наличия предполагавшихся ранее принципиальных особенностей строения КОД (смещение относительно островной дуги "корня" земной коры, аномального утонения ее в центральной части, различие типов земной коры на флангах и

в центре).

5. Изучение упругого поля напряаений КОД, сопоставление его особенностей с закономерностями глубинного строения литосферы. На основе новых данных о глубинной структуре и геодинамики литосферы, а такке рассмотрения существующих гипотез формирования островных систем построение возможной гео-данашческой модели эволюции системы окраинное мора - дуга -желоб.

Научная новизна. Впервые изучено глубинное строение литосферы Курильской островной дуги сейсмичэскимн методами до глубины 150 км. При этом впервые на Дальнем Востоке при изучении островных дуг в комплексе с ГСЗ применен метод обменных волн землетрясений (МОВЗ). Исследования не имеют аналогов ни у нас в стране, ни за рубежом. Разработаны новые способы построения разрезов (вариационных, градиентных) и методика, позволившая качественно и количественно оценить степень сейсмической расслоенности литосферы, дать дополнительную информацию о полозаении подошвы земной коры, выявить внутренние глубинные неоднородности, связываемые с магматическими очагами вулканов, изучить пространственное распределение отношения скоростей продольных и поперечных волн и коэффициента Пуассона, выделить на этой основе области повышенной пластичности вещества, связываемые с зонами матаэ-содераания, оценить резкость и достоверность построения сейсмических границ обмена, проницаемость земной коры. В результате исследований выявлены локальные особенности упругого поля напряжений и связь их со структурой литосферы, установлены главные черты и тип земной коры КОД, предложен механизм образования наклона сейсмофокальншс зон и геодинамическая модель эволюции системы "окраинное море-островная дута-глубоководанй Еелоб".

Защищаете половшотя.

I. Методами МОВЗ и ГСЗ выявлена глубинная структура Курильского геоантиклинального поднятия и установлены основные закономерности его строения. 7становлоно, что земная кора КОД имеет значительную мощность (28-44 км на флангах

.и 25-30 км в центральной части)."Корень" земной коры приурочен не к склону желоба, как считалось ранее, а к поднятию Больших Курил. Значительное утонение земной коры (до 12,5 км) в центральной части дуги отсутствует. Земная кора КОД состоит из 4-х основных слоев:вулканогенно-осадочного, верхнего ("гранитно-гнейсового"), промежуточного ("грану-лито-гнейсового") и нижнего ("базальтового"). Мощности их в среднем равны: 3; 4; 6 и 20 км, скорости - 4,1; 6,0; 6,5 *и 7,0 км/с. Составлены сейсмическая и геологическая модели КОД.

2. По величине мощности, набору слоев скоростным параметрам и коэффициенту Дуассона земная кора Курил соответствует континентальному типу. В то же время в составе коры значительно (в 2 раза и более) преобладает мафическая или симатическая составляющая, что указывает на специфический тип коры Курил.

. 3. Установлена расслоенность верхней мантия до глубин 150 км и более. В земной коре и верхней мантии выделены внутренние неоднородности, связываемые с очагами действующих вулканов.

4. Наблюдаемая глубинная структура и генезис островной дуги свидетельствуют о формировании ее на континентальном основании в результате подъема под глубоководной котловиной мантийного диапира, раздвига и утонения здесь коры, окучивания ее в островодужном блоке.

Практическое значение работы. Выполненные исследования представляют практическую ценность при поиске углеводородов, рудных золото-серебрянных и шрогидротермальных месторождений, при картировании и тектоническом районировании с целью изучения закономерностей формирования и размещения местороздений полезных ископаемых в островодунных системах и их аналогах, а также при оценке сейсмо- и вул-каноопасности.

Установленная в результате сейсмических работ на Южных Курилах скрытая глубинная структура Прасоловского

рудного поля и ее особенности, с которыми связано орудипо-ние позволило выделить участки наиболее перспективные для поисков рудного месторождения. Методика иссле-

дований и результаты переданы в ПГО "Сахалпнгеологля" и приняты в качестве внедрения.

Прогибы кристаллического фундамента, заполненные мощной (до 6000 м) толщей вулканогенно-осадочных образований способные содержать залежи углеводородов установлены сейсмическими исследованиями на о-вах Кунашир, Итуруп и др.

Области, связываемые с магматическими очагами действующих вулканов и представляющие интерес для поисков парогид-ротермальных месторождений, а также оценки вулканоопаснос-ти установлены в центральной части о-ва Итуруп, о-ве Урупе и других островах.

Результаты изучения глубинной структуры Средних и Северных Курил нашли практическое применение и использованы при составлении тектонических схем к Курильской серии листов Государственной карты масштаба 1:200000.

Полученные в процессе исследований новые фактические данные о глубинной тектонике и геодинамике Курильской островной дуги и сопряженных с ней структур позволяют на основе их рассмотрения построить геоданамическую модель развития региона, восстановить историю его геологического развития и особенности формирования в них месторождений полезных ископаемых.

Фактическая основа. В основу работы положены результаты лдчных исследований автора подученные им на Курильских островах в 13 экспедициях, выполненных под его руководством и при постоянном участии. В процессе этих работ с помощью передвижных сейсмических станций были выполнены сейсмические наблюдения в 126 пунктах на 15 островах Больной и Малой Курильских гряд от о-ва Кунашир до о-ва Щукщу граничащих на юге с Хоккайдо, а на севере - с Камчаткой. Общая протяженность профилей вдоль которых выполнены исследования на островной суши и акваториях составила около

2000 км. Помимо этого в работе были привлечены материалы ГСЗ полученные Институтом Физики Земли АН СССР осуществленные под руководством Е.И.Гальперина, И.П.Косминской, С.М.Зверева, и др., а также сотрудниками ИМГиГ ДВО АН СССР А.А.Суворовым, Э.Г.Жильцовым, Ю.Н.Минаевым и др. на прилегающих к островам акваториях Охотского моря и Тихого океана.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 9 глав и заключения. Объем работы - 291 с машинописного текста, 3 таблицы и 104 рисунка. В списке использованной литературы 366 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОШ

Глава I. Геологическое строение Курильской островной дуги

В главе рассмотрены существующие классификации островных дуг, тектоническое положение Курильской островной дуги в структурах Дальнего Востока и основные черты ее геологического строения. Классификации островных дуг, основанные на типах и стадиях развития земной коры, структуре, морфологии и магматизме предложены В.В.Белоусовым, Е.М. Руднчем, В.Е.Хаиным, К.Ф.Сергеевым, Ю.М.Цущаровским, М.С. Марковым, В.И.Шульдинером и др.

В основном доминируют две точки зрения. Согласно первой, высказанной впервые А.Д.Архангельским: и которой придерживаются Ю.М.Цущаровский, В.Е.Хаин, М.С.Марков, Н.П.Васильковский, К.Ф.Сергеев и др. островные системы представляют собой современные геосинклинальные системы. Согласно второй, предложеной А.Н.Заварицкал и разработанной В.В.Белоусошм^.М.Рудичем и др., островные дуги относят к самостоятельным тектоническим структурам. Особое место занимает вопрос природы и происхождения островных дуг в концепции тектоники плит, в связи с чем были рас-

смотрены работы В.Моргана, К. Л в Пишона, Б.Айзекса, Да. Оливера, Л.Сайкса, Д.Карига и др., которые связывают происхождение островных дуг с субдукцлей.

В результате изучения островодушшх систем и других структур западного обраглления Тихого океана, выполненного Ю.М.Цущаровским, М.С.Марковым, В.Е.Хаиным, В.В.Белоусовым, Е.М.Рудичем, I.И.Красным, А.Л.Яншиным, П.Н.Кропоткиным, А.В.Горячевым, Г.М.Власовым, Е.Н.Меланхолиной, Б.И.Васильв-вым, Г.С.Гнибиденко, К.Ф.Сергеевым и многими другими были составлены тектонические карты и схемы. Согласно Мелдуна-родыой тектонической карте Мира и др. Курильский архипелаг входнт в состав Курило-гКамчатско-Корякской складчатой системы Северо-Западной складчатой области, являющейся частью Западно-Тихоокеанского позднемезозойско-кайнозойского гео-синклпнального пояса островных дуг и окраинных морэй. Курильские о-ва цредставляют собой двойную дугу, соотоя-пую из Малой и Большой гряд разделенных Ыгно-курильским проливом. Малая гряда более древняя, Большая-внутренняя вулканическая.

В пределах Малой Курильской гряды, согласно К.Ф. Сергееву и др. выделяются образования катакотанского вул-каногенно-осадочного комплекса, малокурильского интрузивного, димитровского эффузивно-интрузивного, ноторо-тома-ринского эффузизного и шкотанского комплексов. Общая мощность названных комплексов-от 3700 до 5200 м.

В разрезе Большой Курильской гряда принимают участие вулканические и вулканогенно-осадочные отлодзндя неогенового и четвертичного возраста прорванные разнообразными интрузиями. Среди неогеновых образований, согласно Б.Н. Пискунову, ввделяются четыре литолого-стратиграфических комплекса: "зеленотуфовый", вулканогенно-кремнисто-диато-мовый, базальтоидный и андезитовый. Мощность их достигает 7000 гл.

Глава 2. Сейсмические и сейсмологические метода изучения глубинного строения земной коры и верхней мантии

Для выбора и обоснования метода исследований кратко рассмотрены существующие сейсмические и сейсмологические методы изучения глубинного строения Земли. Они различаются по источникам колебаний (естественные и искусственные), глубинности, детальности исследований, набору изучаемых параметров, точности их оцределения, задач исследований, частот используемых волн, методике наблюдений.

Сейсмические методы. (ГСЗ) характеризуются большей точностью построений и детальностью. Однако они имеют ограниченную глубинность исследований (30-50 км) и существенно трудоемки, что соцряжено с производством искуствен-ных взрывов и размещением многоканальных систем аппаратуры.

Сейсмологические методы используют естественный и • очень мощный источник колебаний - землетрясения. Они отличаются трвхкошганентной записью объемных волн, возмог-ностью изучения кроме скорости ряда дополнительных физических характеристик, однако из-за небольшой точности определения времени в очаге и его координат применимы в основном лишь для исследования больших глубин-мантии и ядра Земли. Рассмотрение их позволяет выделить следующие основные методы: поверхностных волн, площадных сейсмологических исследований, профильных сейсмологических наблюдений, телесейсмические и метод обменных волн землетрясений. При этом первые четыре оперируют низкочастотными волнами,используются при исследованиях мантии земли. Выделить с их помощью разделы в земной коре невозможно. Наиболее детальным и информативным для изучения структурных особенностей литосферы из сейсмологических методов является метод обменных волн землетрясений (МОВЗ), основанный на использовании волн обменявших свою природу с

продольных на поперечные при падении на скоростную границу раздела. Применение этого метода в рассматриваемом регионе имеет ряд преимуществ: наличие большого числа мощных источников колебаний-землетрясений, большая (против ГСЗ) глубинность метода (до 150 км и более), мобильность и простота полевых работ, позволяющая осуществить наблюдения в сложных условиях Курильских островов; возможность расчленения земной коры а выделения в ней структурных элементов, практическая независимость точности построений от погрешности определения времени в очаге и координат эпицентра и др. В связи с этим в качестве основного метода исследования Курил наш был принят МОВЗ.

Однако, в связи с невозможностью точного определения значений скорости в зеыной коре и для надежности корреляции границ по профилю признано наиболее эффективном применение комплекса методов, включающих МОВЗ и ГСЗ.

Глава 3. Краткий обзор ранее проведенных сейсмических исследований в регионе

Глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ) земной коры в зоне перехода от Азиатского континента к Тихому океану было выполнено в 1957-1958 годах и дополнено в 1963-1964 годах. Работы проводились под руководством Е.И.Гальперина, И.П.Космпнской и С.М.Зверева сотрудниками ИФЗ АН СССР, ШГпГ ДВО АН СССР, СВГУ МГ РСФСР. В результате работ было установлено сложное строение земной коры, предложена схе-иа. районирования региона, сделан вывод о различии строения флангов и центральной части, субконтинентального типа коры в первом случае и субокеанического во-втором. Максимальная мощность зеаюй коры на таном фланге дуги считалась приуроченной к приконтинентальноыу склону желоба. Были сделаны ряд других выводов. Однако все отработанные профили ГСЗ была расположены на акваториях Охотского моря и Тихого океана. В связи с этим непосредственно геоантиклинальное под-

нятие Курильской островной дуги оставалось белым пятном.

Сейсмологические исследования освещающие строение верхней мантии региона выполнены С.А.Федотовым, Р.З.Таракановым, Ким Чун Уном, С.А.Болдыревым, И.П.Кузиным, Н.К.Булиным и др. Они позволили получить скоростную характеристику мантии,выделить континентальный, океанический и переходный блоки. В первом из них (под Курильской котловиной) на глубинах 30-70км предполагается линза расплавленного вещества. Второй океанический блок представлен двухслойной моделью, верхний слой которой имеет скорость 8,0-8,2 км/с и толщину 35 км, а нижний слой, до глубин 150 км характеризуется скоростью 8,6 км/с. На глубинах около 100 км, по данным Т.Асады выделяется слой пониженной скорости. Третий блок отвечает сейсмофокальной зоне. Согласно модели Д.Оливера и Б.Айзекса и др. она отождествляется с наклонным высокоскоростным к высокодобротным слоем мощностью около 100 км. Он контактирует с блоками мантии, характеризующимися пониженными значениями скорости и добротности. Р.З.Таракановым и Н.В.Левым в сейсмофокальной зоне выделены чередующиеся субгоризонтальные слои повышенной и пониженной скорости, а также внешний и внутренний слои.

В основном результаты сейсмологических исследований связаны с изучением сейсмофокальной зоны. Структурные особенности строения верхней мантии за пределами сейсмофокальной зоны, а тем более литосферы под островной дугой этими методами практически не освещены. Исключением является работа Н.К.Булина, который Еыдедил ряд границ в земной коре Курил. Однако станции были удалены друт от друта на большие расстояния (100-200 км), что исключало возможность корреляции границ и позволило лишь построить разрез весьма схематически.

Глава 4. Методика экспериментальных исследований

Исследования выполнялись как общеизвестным методом ГСЗ так и новым дая Дальневосточного региона - методом обменных волн землетрясений (МОВЗ).

Физические и теоретические основы МОВЗ были заложены

в 1928-1930 гг. работами М.Хазегавы, С.В.Виссера и Х.П.Бер-лаги, а затем разработаны Г.А.Гамбурцевым, С.С.Андреевым, Н.К.Булиным, Ю.И.Сытиным, Е.М.Бутовской, Т.М.Диньковой, Б.Е. Щербаковой, О.Г.Поповой и коллективом исследователей под руководством И.В.Померанцевой.

МОВЗ основан на регистрации и последующей интерпретации обменных волн типа РЗ, т.е. волн первоначально имеющих природу продольных, а при падении на сейсмическую границу меняющих ее на поперечную.

Особое значение в МОВЗ имеет вопрос определения природы обменной волны. В связи с этим в диссертации рассмотрены результаты теоретических и экспериментальных исследований характеристик и природы обменных волн, выполненных И.В. Померанцевой, Т.М.Линьковой, Б.Е.Щербаковой, А.В.Калачевым, М.К.Полшковым и др. Кроме того методом математического моделирования по программе В.Б.Спиритуса было выполнены изучение кинематических и динамических параметров продольных п обменных волн на моделях Курильской островной дутп.Тео-ретические расчеты показали принципиальную возможность существования обменных волн от границ в литосфере Курильской островной дуги и количественные значения их параметров.

Аппаратура, применявшаяся при исследованиях. Полевые наблюдения проводились с помощью 5-и автономных трехканаль-ных сейсмических станций АСС-3 "Черепаха", укомплектованных сейсмоцриемникачи СМ-3 и блокам воспроизведения ВСС-12. Станции обеспечивали непрерывную (в течении 11-22 суток) запись на магнитной ленте трех компонент (вертикальной и 2-х горизонтальных) упругих колебаний. При последующем воспроизведении применялись различные фильтрации (0-2; 0-4; 0-8Гц) и усиления сигналов.

Методика полевых наблюдений. Сейсмические станции размещались на островах в среднем на расстоянии 5-10 км (реже до 15 км) при региональных работах и 1,5-2 км - при детальных. Региональные наблюдения выполнены по профилям вдоль островов Большой гряды: Кунашир, Итуруп, Уруп, Черные Братья, Симушир, Кетой, Упшшр, Расшуа, Онекотан, Парамушир,

¡Думщу и Малой: Шикотан, Полоноского, Зеленый, Юрий и Анучи-на. Детальные исследования осуществлялись на рудных полях в северо-западной части о-ва Кунашир и в районе кальдеры вулкана Головнина на юге этого острова. Кроме того были выполнены площадные региональные сейсмологические наблюдения путем одновременной постановки сейсмических станций на островах Большой и Малой Курильских гряд.

Методом ГСЗ было отработано три профиля: вдоль гашых Курильских островов Кунашир-Итуруп (ПР I), вдоль Центральных Курил через острова: Уруп-Черные Братья-Симушр-Кетой--Ушишир-Расшуа (ПР 2) и вкрест простирания островной системе в центральной части через о-в Симушир (ПР 3). Протяженность профилей соответственно составила 240, 250 и 350 км. При этом на ПР I станции и взрывы размещались непосредственно на островах. Взрывной интервал составлял 30-50 км, расстояние мезду станциями - 10-15 км. Пунктов взрыва было 5, пунктов "регистрации - 20. На ПР 2 и ПР 3 наблюдения осуществлялись по методике обращенного годографа. На ПР 2 станции записи (6 шт.) были установлены на островах через 30-70 км, а взрывы производились вдоль них в море в 71 пункте в среднем через 4,5 км. При наблюдениях по ПР 3 были установлены донные и буйковые станции и одна наземная станция на о-ве Симушнр. В результате наблюдений были получены системы встречных и нагоняющих годографов, позволивших уверенно построить сейсмические границы раздела в земной коре и получить сведения о глубине залегания ее подошвы.

Глава 5. Характеристика экспериментального материала и волновая картина

Характеристика сейсмического материала. В результате экспериментальных наблюдений МОВЗ и ГСЗ получен большой объем записей землетрясений и взрывов. Анализ сейсмограмм землетрясений показывает, что их очаги расположены на расстояниях от нескольких десятков до 6000 км и более, в ос-

новном - 200-800 км. На сейсмограммах уверенно выделяются продольные (Р), обменные и поперечные (5) волны. Первые два типа волн в основном представляют собой 2-3-х фазные колебания с частотой от I до 5Гц. Поперечные волны 5 иногда сравнимы по интенсивности с волной Р, но чаще превышают ее в 2-4 раза. В главе рассмотрены форма записи волн Р и РБ от различных структурных границ и возможных эгощентральных расстояний, азимутов на эпицентр, а также частотные особенности .

Кинематических особенностей волн Рй. зарегистрирован-кнх от землетрясений, были рассмотрены на основе полученного материала, анализа интервалов их прослеживания на годографе Даеффрпса-Буллена, а такзе результатов исследований С.С.Андреева, Е.Ы.Бутовской, Н.В.Кондорской, Т.Ддеффриса, А.А.Трескова, В.Н.Гайского, И.В.Померанцевой и др. Рассмотрение вышеназванного показало, что выделяемые нами волны являются обменными типа РЭ и связаны с границами раздела в земной коре. Справедливость этого вывода и результатов их последующей интерпретации как обменных подтверждена бурением (И.В.Померанцева, А.Н.Мозженко) и результатами математического моделирования кинематических особенностей обменных волн типа РЗ , приведенных в гл.4.

Анализ такого кинематического параметра, как времен запаздывания обменных волн относительно продольных показал наличие закономерного их распределения в диапазоне от 0,1 до 25 с. Это свидетельствует о наличии в разрезе литосферы границ обмена на глубинах от первых сотен метров до 200 км п более.

Рассмотрение динамических особенностей волн от различных землетрясений показало закономерное изменение амплитуд продольных волн (Ар) с эшщентралъным расстоянием (Д ). На фоне общей зависимости Ар(д) были выделены участки относительно повышенного поглощения сейсмических волн. В частности установлено уменьшение от всех землетрясений вдвое амплитуд продольной волны в кальдере действующего вулкана Головнина, что связывается с повышенным поглощением здесь

волн. Были построены и проанализированы графики отношения амплитуд обменных волн к продольным Ар/А д.Это отношение ■уменьшается с увеличением эпицентрального расстояния и составляет б среднем 0,5-1,0. Анализ отношения Ар/А для различнее границ внутри кальдеры вулкана Головнина и за ее пределами показал уменьшение этого отношения в центральной части кальдеры и увеличение его по ее краям. Видимые периода волн Р и Р£> на записях местных и близких землетрясений составляют от 0,1 до 0,5 с, для удаленных - 0,5-1 с. Для далеких землетрясений периоды волн стабильны и равны I с.

Особенности волновой картины, зарегистрированной при ГСЗ рассмотрены вдоль каждого профиля. На первых двух профилях, проложенных вдоль дуги в южной и центральной ее частях волновое поле имеет общие черты. Здесь вслед за первой прямой волной Ро сладятся три группы коровых волн Рр

Р9 и Ро, а также волны Рп„ и р" Частота их изменяется

о ир отр.^

от 4 до 8Гц. Кажущиеся скорости; У ) этих волн составляют:

5,5-6,2; 6,4-6,5; 6,8-7,4; 7,6-8,8 км/с. По кинематическим признакам волны Рр ?£, Рд и Р^ отнесены к преломленным. Кроме того, от этих же границ были выделены отраженные волны, годограф которых криволинеен. Для определения природы волн били построены также сводные наблюденные и теоретические годографы всех волн и проведено их сопоставление. Строились такие амплитудные графики, анализировалась форма записи волн. Последняя, менялась от простой 2-3-х фазной до 3-4-х и многофазной.

Характерными чертами волновой картины по ПРЗ являются "изломы" годографов в местах смены волн, прослеживание преломленных волн за пределами зон интерпретации, прямолинейность годографов. Кроме того, волновая картина различается в западной охотоморской и восточной океанской частях профиля. В западной части профиля, в пределах Курильской котловины зарегистрирована более простая картина. В первых вступлениях здесь прослежено 5 последовательно сменяющих друг друга преломленных волн, характеризующихся в среднем

равной 3,3; 5,0; 6,4 и 7,6-8,2 км/с. Первые три волны

связаны с коровыми границами, последняя с кровлей мантии. Максимальные удаления на которых она здесь прослежена - 130-190км. В океанской части профиля волновое поле более сложное. Выделяются четыре волны с ^*=4,0; 5,0; 6,8-7,1 и 8,4 км/с. Характерные особенности записи, присуще пруостровной части профиля, континентальному склону и району глубоководного" желоба.

Глава 6. Методика интерпретации

Интерпретация материалов МОВЗ складывалась из следующих основных этапов: выделение землетрясений и обменных волн Р£; корреляция волн; построение временного разреза; определение или подбор скоростных параметров; вычисление глубин залегания точек обмена и сейсмического сноса; расчет азимута подхода сейсмических волн от землетрясений; построение структурных карт и схем залегания основных границ обмена; построение глубинных разрезов; стратификация разреза и геологическая интерпретация.

Выделение землетрясений на обзорных сейсмограммах производилось согласно общеизвестной методике.

Выделение обменных волн осуществляется тремя способами: графическим, машинным и визуальным. Для этого разработан ряд приемов,алгоритмов (Булин, 1984; Мишин, Дарешкин, 1966; Мо-настырев, Ознобихин, 1972; Николаев, 1968;-Егоркина, 1969; Орлов, 1971, Гамбурцева и др., 1970; Голыщан, Троян, 1967; Алексеев, Дибульчик, 1972; Ахыеров, Пак, 1974; Егоркин и др., 1979). Известны также программы И.К.Кондратьева, Г.М.Голошу-бина, В.С.Орлова, А.И.Минина, А.В.Калачева, И.В.Померанцевой и др. При настоящих исследованиях в основном применялся визуальный способ и частично с использованием программы 0РТ1М, разработанной И.В.Померанцевой, А.В.Калачевым и др.

Основные критерии выделения обменных волн, сформулированы С.С.Андреевым (1957), Н.К.Булиным (1960), И.В.Померанцевой (1968). Для более надежной интерпретации обменных волн нами применялся ряд дополнительных приемов.

Корреляции пбмйнцнх волн в МОВЗ может осуществляться различными способами: фазовой, групповой корреляции, способом сопряженных точек^и др. В связи с большей чувствительностью обменных волн к неоднородностям среды фазовая корреляция их сложнее, чем продольных волн. Однако, как показали работы Н.К.Булина, И.В.Померанцевой, О.Г.Поповой, Э.В.Исаниной и др., а также наши исследования дня ряда границ в коре фазовая корреляция во многих случаях может быть выполнена. Помимо фазовой корреляции и вышеназванных способов были использованы предложенные наш приемы. Они основаны на статистической оценке надежности корреляции обменов с учетом "весовых" значений параметров временного разреза и их вероятностного характера. Корреляция обменов осуществлялась путем построения гистограмм распределения функции РЗСд/рз _р) и их огибающих, максимумы которых характеризовали математическое ожидание и соответствовали границам обмена. Наиболее эффективным являлся предложенный наш (Злобин, 1985) способ построения вариационных (статистических) разрезов, он позволяет более объективно проводить корреляцию, оценить наличие границ обмена и их особенности.

Построение временных и вариационных разрезов. Временные разрезы представляют собой поле значений времен запаздывания волн РSотносительно Р (itp^ _р) вынесенных на каждом пикете наблюдений по профилю.

Методика построения вариационных разрезов заключается в суммировании количества точек обмена (П ) в последовательно взятых интервалах на каждом пикете, вынесении полученной величины "/г" на единую плоскость разреза и проведении изолиний. При этом величина "п." нормировалась и были опробованы различные интервалы (базы) и способы суммирования.

Одним из главных этапов интерпретации - определение расчетных параметров среды: скорости продольных волн Vp , коэффициента отношения продольных и поперечных волн Кср= ^/^s . утла выхода сейсмической радиации 1т , эпицентрального расстояния Д , азимута на эпицентр сС , сейсмического сноса k и глубины залегания точек обмена Н.

Скорость сейсмических волн в земной коре определялась по

полученным нами материалам ГСЗ, а в мантии - по сейсмологическим данным С.А.Федотова, И.П.Кузина, Р.З.Тараканова. Вычисление азимутов подхода волн 6. , углов выхода сейсмической радиации 1т , эпицентральных расстояний осуществлялось по формулам, известным в сейсмологии. Коэффициент Кср расчитывался на основе использования зависимости Кср = ^ С&^р)» а также по графикам Вадати. Формулы для определения пластовых значений этого коэффициента (Кпд) были предложены нами. В работе (Злобин, 1986) приведен ее строгий вывод, а также дана упрощенная формула. Погрешность вычисления по последней, при средних значениях параметров земной коры составила 1,2%.

Определение глубин залегания точек обмена производилось по форгцуле М.1азегавы, преобразованной И.В.Померанцевой. Построение структурных схем и глубинных разрезов осуществлялось известными способами описанными в работах (Померанцева, Моз-женко, 1977; Злобин, 1986, 1987). Построение погоризонтных схем КСр для срезов литосферы на разных глубинах, выполнялось по предложенной и опробованной нами (Злобин, 1986) методике путем вынесения на план для каждого интервала глубин в 10 км значений коэффициента КСр, вычисленного способом Вадати. Вычисленное значение К„_ в каждом случае относилось к середине с^р

линии, соединяющей эпицентр и пикет регистрации. При этом соответствие значений К0р на пересечении линий эпицентр-пикет регистрации от разных землетрясений подтверждало правильность построений и позволяло их контролировать. На основе использования совокупности схем для срезов литосферы на

разных глубинах были построены разрезы К , которые затем, по

ср

предложенным в работе формулам пересчитывались в разрезы К^.

На основе использования данных ГСЗ предложена методика выделения раздела кора-мантия по градиенту скорости. Разработка ее продиктована большим значением этого основного раздела в литосфере и неоднозначностью применяющихся в настоящее время критериев, основанных на отнесении к ней границ со скоростью 8,0-8,2 км/с. Неоднозначность связана с вариациями на границе М скорости, которая меняется от значений характерных для коровых границ (7,5-7,6 км/с) до мантийных (8,3-8,4

км/с и более) (Субботин и др., 1968).

Предлагаемая нами методика (Злобин, 1982) основана на использовании градиента скорости, для разделения пород земной коры и верхней мантии. Это связано с тем, что земная кора существенно более гетерогенна, а мантия более гомогеннаа и однородна (Сергеев, Федорченко, 1978). Кроме того, градиент скорости более чувствительный параметр. Дифференциация реальных геологических сред по нему в сотни раз больше, чем по скорости, что позволило ряду исследователей использовать его и рекомендовать применять при сейсмических наблюдениях (Зен-ченко, 1973; Иванов, 1973; Павленкова, 1973; Злобин, 1975). Предлагаемая методика вычисления вертикального градиента скорости Q. (Н) и построения градиентного разреза (Злобин, IS75) основана на использовании разрезов в изолиниях скорости или функций ¿Г(н), вычисленных по способу Н.И.Павленковой и Т.В.Смелянской, О.К.Кондратьева, С.В.Чибисова.

Для более щжого выделения положения границ предложено также дополнительно строить график отношения последующего значения $пн(Ю к предыдущему.

Использованные при сейсмологических исследованиях определения механизмов очагов землетрясений, производится, согласно А.В.Введенской, Л.М.Балакиной, О.И.Г^пценко, Л.А.Сим, С.Л.Юнги и др. Методы анализа сейсмотектонических деформаций, а также определения средних механизмов землетрясений приведены в работах (Лукк, Юнга, 1979; Никитин, Юнга, 1977, Юнга, 1979 и др.) Нами использовалась методика основанная на модели двух ортогональных диполей без момента,jпредложенной A.B. Введенской и разработанной С.Л.Юнгой, использовавшего статистический анализ средних механизмов землетрясений. При. этом привлекались как продольные, так и поперечные'волны. Для исследования средних механизмов район работ разбивался на элементарные ячейки 40x55 км, которые сдвигались на половину линейного размера по широте и долготе. В каждом случае вычислялась матрица среднего механизма, коэффициент Лодэ-Надаи, интенсивность среднего механизма и ориентация главных осей. Затем .^элементарные ячейки объединялись в области для которых

расчитывались эти параметры.

Интерпретация данных ГСЗ осуществлялась как общеизвестными методами, так и принципиально новыми. Применялась методика точечных дифференциальных зондирований с построением специальных полей времен (Пузырев и др., 1965) штрихпунктир-ных годографов. Полученные системы корреляцнонно-увязанных годографов обрабатывалась с использованием общеизвестного интерпретационного аппарата, разработанного для ГСЗ и .КМПВ (Корреляционный метод..., 1952; Косминская,,1968; Павленкова, 1973) он включает способы полей времен, t0 и общеизвестные формулы. При этом на Средних Курилах по профилю ¡Уруп :-Рас-шуа применялась методика интерпретации обращенного годографа и способ редуцированных годографов, разработанный Н.И. Павленковой (1973). Кроме того были выполнены расчеты прямой и обратной кинематической задачи на ЭВМ. Они осуществлялись по программе "СЕЙСМОД" согласно (Баранова, Костюкевич, 1982; Козленко и др., 1986; Старостенко и др., 1988). Скоростная модель строилась в рамках лучевой теории распространения сейсмических волн и являлась результатом решения в автоматизированном режиме обратной кинематической задачи сейсмометрии. Используемая нами программа проходила апробацию на тестах "Москва", "Цурих" и "Калифорния"* результаты которой опубликованы вышеназванными авторами в СССР и за рубежом. Обработанные по программе "СЕЙСМОД" наблюденные экспериментальные годографы по профилю ГСЗ Уруп-Расшуа бфш предварительно проредуцироваяы и после выполнения итераций расчетный годограф хорошо соответствовал наблюденному. Были построены лучевые схемы и, в конечном результате, скоростной разрез земной коры.

В заключении главы оценены достоверность и точность сейсмических построений МОВЗ и ГСЗ. При этом для оценки надежности построений МОВЗ автором дополнительно разработана специальная методика (Злобин, 1983). Предложен способ оценки резкости и достоверности построений границ обмена путем анализа ряда параметров временного разреза: п ; л £г •

iL ,z= ¿¿с , где /I - количество точек обмена, 4 ¿г л i л£ _ разброс на разрезе точек обмена,

относимых к границе и к слою между ними. Использование вышеназванных критериев позволило оперативно оценить качество сейсмических разрезов МОВЗ, выделить участки наиболее уверенных построений и области пониженной резкости сейсмических границ, позволяющих охарактеризовать проницаемость литосферы.

Достоверность' построений ГСЗ подтверждается применением методики экспериментальных наблюдений, обеспечившей получение встречных и нагоняющих годографов, увязку основных волн; сравнительно высокой детальностью наблюдений (по ПР 2, ПР 3); установкой регистрирующей станций в наиболее благоприятных для получения качественного материала наземных условиях; применением современных способов интерпретации, машинной обработки материалов, методов математического моделирования; соответствием результатов полученных разными сейсмическими методами (ГСЗ и МОВЗ), а также разными геофизическими методами (сейсмометрии и гравиметрии); лабораторными исследованиями физических параметров пород; геологическими наблюдениями.

Погрешность построений МОВЗ и ГСЗ оценивалась по общеизвестным формулам (Померанцева, Мозженко, 1977; Цузырев и др., 1965). Погрешность построений МОВЗ, согласно И.В.Померанцевой, А.Н.Мозженко (1977), а также выполненным нами расчетам при угле наклона границ Ц> < 10°, дисперсии д ¿р^ _р = ±(0,1-0,2) с, погрешностях =2-3£, Кср =4-5%, вероятнос-

ти Р=0,9-0,95, числе волн 2$ для одной границы и точки наблюдения 7-8, величинах д ¿р^ _р от 5,0 до 1,5 с составляет - 1-5%. Погрешность вычисления глубин залегания сейсмических границ по данным ГСЗ, согласно (Результаты комплексных..., 1980) составляет 1,55 км.

Глава 7. Глубинное строение литосферы.

Структура литосферы и морфология глубинных сейсмических границ раздела, в земной коре КОД выделяется 5 основных сейсмических границ: К0, Кр К^, К4 и М0. Морфология их сложная, залегание зачастую отлично от горизонтального. Первой сверху выдержанной и повсеместно прослеженной является граница обме-

на KQ. Она залегает на варьирующих вдоль дуги глубинах. 0,5-5,0 км. Наиболее погружена (до 4-6 км) она под о-вом Уруп. Под Северными Курилами (о-ва Онокотан, Парамушир, Щумшу) граница залегает на стабильных глубинах 2-3 км. В вышеледащих образованиях на глубинах 200-800 м выделена дискретно граница Ос. Раздел Kj выделен практически на всем протяжении дуги, однако в ряде мест отмечаются его разрывы и исчезновение. Глубины залегания раздела в среднем составляют 5-10 км на Средних и Северных. Наиболее резко изрезан рельеф границы Kj на Южных Курилах. Ниже по разрезу уверенно и повсеместно устанавливается раздел Kg. Морфология его сложная. Глубина залегания на 5ЕЕНЫХ и Средних Курилах составляет в среднем 10-15 км. Максимум (20 км) отмечается в северной части о-ва Итуруп под кальдерным вулканом Медвежий, где устанавливается "раздув" нижнего слоя земной коры (Kg-Mg). Локальные подъемы границы Kg установлены под действующими вулканами Три Сестры, Колокол, Трезубец, Прево, Медвежий. Под Северными Курилами раздел установлен на глубине 13-16 км. Залегающий ниже раздел Кд выделяется дискретно. Он прослежен в крайних блоках о-ва Кунашир, юге о-ва Итуруп и в краевых частях о-ва Уруп. Глубина его залегания составляет в основном 18-23 км, а между о-вами Кунашир и Итуруп (в проливе Екатерины) уменьшается до 13-15 км. Характерной чертой выделенного ниже раздела К^ является его повсеместная дислоцированность. Эта граница более всех других разбита тектоническими нарушениями. Глубина ее залегания варьирует от 20-22 км до 27-29 км. Самым нижним в земной коре выделен раздел MQ. На сейсмограммах ГСЗ, МОВЗ и статистических разрезах эта граница выделяется довольно уверенно. Она достаточно хорошо выражена динамически в сейсмическом поле и коррелируется на всем протяжении (более 1200 км) Большой Курильской гряда. Глубина залегания раздела изменяется вдоль дуги от 25 до 44 км, в среднем равно 33 км. Максимум (42-44 км) установлен под о-вом Итуруп, миницум (25 км) - в центральной части под о-вом Сщушир. Анализ локальных особенностей рельефа границы М показывает приуроченность их в вулканам и вулканическим центрам. В пределах

Малой грады раздел MQ залегает на глубинах 18-21 км. В наибольшей степени граница деформирована под о-вом Шикотан, где имеет сложную морфологию.

Выполненные построения структурных схем по всем названных горизонтам под о-вами Больших и Малых Курил позволили выявить особенности морфологии границ в плане, выделить на различных глубинных срезах литосферы основные структурно-тектонические элементы земной коры (прогибы, подъемы, горсты, грабены я т.п.), а также протрассировать тектонические нарушения.

Tfr^MoiEflflfl геологическая природа сейсмических границ связывается с различием форыационного, минерального или химического состава пород.

Известно, также, что наличие некоторых, дисректно прослеженных- границы может быть обусловлено физическим состоянием среды. Однако оценка применимости этих параметров в региональном плане неоднозначна, изученность их на сегодняшний день недостаточная, поэтому, при трактовки регионально прослеженных основных границ в земной коре мы исходили из того, твердо установленного факта, что достоверно определенные на поверхности и вскрытые многочисленными скважинами гранитно-метаморфические породы характеризуются скоростью 25,8-6,4 км/с, а консолидированная кора океанов, представленная породами типа базальта имеет скорость tir =6,8-7,2 км/с (Павлен-кова, 1973). Кроме того, как показала практика, по скоростным характеристикам могут быть выделены ряд основных комплексов пород (вулканогенно-осадочный, гранулито-гранито-гнейсовый, "диоритовый" и т.п.).

Исходя из этого и на основе полученных скоростных параметров земной коры, а также данных о геологическом строении региона дана следующая возможная геологическая интерпретация сейсмических границ.

Граница Ос, характеризующаяся граничной скоростью ifs = 3,5-4,7 км/с - интерпретируется как раздел между верх-немиоценово-шшоценовыми и верхнеплиоценово -четвертичными вулканогенно-осадочными образованиями. Раздел KQ( г = 5,8- 6,1 км/с) связывается с поверхностью верхнего слоя консоли-

дарованной коры (граьито-гнейсового), кровлей гетерогенного фундамента, представленного образованиями "зеленотуфового комплекса" и гранитодами. Раздел К^Уг = 6,4-6,5 км/с) -отождествлен с кровлей промежуточного или гранулито-гнейсо-вого слоя.Ф.С.Моисеенко называл его "диоритовым". Раздел ^ (Уг =6,8-7 км/с) интерпретируется как кровля нижнего, "базальтового" слоя, состоящего из габбро, диабазов, габбро-пи-роксенитов и т.п.Согласно (Результаты комплексных..., 1980) раздел Кд) отвечает подошве верхнемелового-кайнозойского геосинклинального комплекса Курильской островной дуги. Раздел К4 (¿/г = 7,5-7,8 км/с) разграничивает верхнюю и нижнюю части "базальтового"слоя, представленные, согласно В.В.Белоу-сову, гранулито- базитами и гранулито-эклогитами.

Граница М характеризуется 1/г =8,0-8,2 км/с и связывается с разделом Мохоровичича и соответственно с подошвой земной коры.

Природа сейсмических границ Кр ^ и М0 на Малой Курильской гряде интерпретируется аналогичным образом. Верхняя же граница К0, залегающая на глубинах 1,5-2,0 км и характеризующаяся скоростью 4,6-5,4 км/с связывается с подошвой матакотан-ского комплекса.

Природа мантийных границ М£ -М4 однозначно не установлена. Самая нижняя мантийная граница Мд, залегающая на глубинах 80-90 км на Средних и Северных Курилах и 100-130 км на Ю&ных, на протяжении всей Курильской гряды соответствует подошве литосферы, выделяемой по .данным электромагнитных исследований (Геолого-геофизический атлас..., 1987).

На основе анализа скоростной характеристики и возможной геологической природы описанных выше сейсмических границ составлены сейсмические модели островов Большой Курильской гряда и обобщенные сейсмическая и геологическая модели КОД. Обобщенная сейсмическая модель состоит из четырех основных слоев, скорости в которых составляют в среднем 4,1; 6,0; 6,5 и 7,0 км/с, а мощности, соответственно, равны: 3, 4, 6 и 20 км. Сопоставление этой модели с типами земной коры, выделенными В.В.Белоусовым и Н.И.Павленковой (1985) показало, что модель

КОД имеет тот же набор слоев. При этом их скоростные характеристики полностью укладываются в скоростные интервалы выделенных этими авторами осадочного, верхнего, промежуточного и нижнего слоев, составляющие 5,8; 5,8-6,4; 6,5-6,7 и 6,8-7,4 км/с. В наибольшей степени наша модель отвечает типу 1У, подтипу "а". Однако модель КОД принципиально отличается от этого типа и всех приведенных в классификации резко увеличенной (вдвое) мощностью нижнего("базальтового") слоя земной коры и сокращенной мощностью верхнего слоя ("гранитно-метаморфического") при близком значении средней мощности коры (33 км).

Обобщенная геологическая модель КОД, соответствующая сейсмической, была построена на основе геологической интерпретации сейсмических границ и выделенных слоев, использования зависимости скорость-порода, рассмотрения известного геологического строения КОД, а также исследований физических параметров (плотности, эффективной пористости, скорости продольных волн, при варьирующем давлении) образцов пород отобранных на Курилах по профилю ГСЗ. Работы выполнены сотрудниками ИФЗ АН СССР В.А.Ермаковым и А.И.Левыкиным, совместно с автором. Анализ изучения скоростей и состава пород показал следующее. Пластовые скорости 5,2-6,2 км/с, зафиксированные в верхнем слое, названным "гранитно-гнейсовым", соответствуют при давлении Р=4-5 кб, гранитоидам, гранито-гнейсам, амфиболитам, кристаллическим сланцам с биотитом. Скорости 6,4-7,1 км/с, при давлении Р = 5-9 кб, соответствующем глубине залегания нижнего слоя коры, отвечают габброидам, алли-вэлитам, габбро-гранулитам, частично - габбровым амфиболитам.

В целом, представленные на обобщенной геологической модели КОД слои интерпретируются как вулканогенно-осадочный, "гранитно-гнейсовый" (верхний слой консолидированной коры), "гранулито-гнейсовый" (промежуточный) и "базальтовый" (нижний).

Установив глубинное строение под всеми островами Большой Курильской гряды было выполнено сопоставление глубинной структуры центральной части дуги и Флангов. Анализ разреза земной

коры КОД показал следующее. Мощность вулканогенно-осадочных образований вдоль дуги в среднем составляет 2-3 км, мощность пород островодузной ассоциации, залегающей над границей ^ практически постоянна на протяжении дуги и лежит в диапазоне 5-10 км, составляя в среднем 7 км. Кровля "базальтового" слоя залегает на большей части дуги на стабильной глубине около 12 км. Мощность земной коры составляет на важном фланге 28-33 км (под о-вом Кунашир) и 35-44 км (под о-вом Итуруп), на северном фланге - 33-36 км (о-ва Парамушир, Щумшу), а в центральной части дуги - 25-30 км (под о-вом Симушир). Таким образом нельзя говорить о ярко выраженной арочной структуре дуги, как это считалось ранее (Строение земной коры ..., 1976 и др.). Предполагавшееся (Вейщлан, 1965 и др.) аномальное утонение земной коры до 12,5 км в центральной части дуги относительно флангов отсутствует. В то же время, анализ отношения мощности "базальтового" слоя к "гранитно-метаыорфи-ческоцу" показал, что эта величина возрастает от флангов к центру дуги с 1,8-2,2 до 3,0 и более, т.е. доля мафической составляющей превышает к центру сиалическую в 1,5 раза.

В связи с существенными различиями внешней большеку-рлльской и внутренней малокурильской зон КОД по возрасту и составу пород (Сергеев, 1976), мощностям и петрохимическим особенностям комплексов (Стрельцов, 1976; Пискунов, 1987), магматизму и вулканизму (Мархинин, 1961), условиям их образования (Родионова, Федорченко, 1978) и геодинамическому режиму (Аверьянова, 1975; Фролова, Бурикова, 1977) в работе на основе полученных материалов было выполнено сопоставление глубинного строения Большой и Малой Курильских гряд (Злобин. 1986).

Согласно ранее выполненным работам ГСЗ (Вейцман, 1965; Иосминская и др., 1963; Суворов, 1975) на южном фланге дуги максимальная мощность коры (30 км-на траверзе о-ва Итуруп) приурочена к приконтинентальному склону желоба, а не к поднятию Большой гряды, где мощность коры предполагалась порядка 20 км. На основании такого аномального смещения "корня" земной коры И.П.Косминсксй на Курилах был выделен особый тип

коры. Выполненные нами наблюдения на островах Большой и Малой гряды, а также использование .разрезов ГСЗ на прилегающих акваториях (Тулина, 1969; Минаев и др., 1980) позволило построить глубинные разрезы (до 150 км) через Большие и Малые Курилы вкрест простирания, островной системы. Эти разрезы основаны на количественных измерениях глубин залегания границы М непосредственно под всеми структурными.элементами системы. На них выделено 5-6 сейсмических границ, четыре из которых - в земной коре. Основные из них - кровля "базальтового" слоя (раздел 1^) и подошва земной коры (М0). Установлено, что кровля "базальтового" слоя воздымается до 8 км под Малой и погружается до 13 км под Большой грядой. При этом мощность "базальтового" слоя составляет 9-12 км во внешней малокурильской зоне и возрастает в 2 раза, во внутренней, бояыпекурильской, достигая 22 км. Подошва земной коры, залегая под желобом на глубинах около 18-20 км цроги-бается в районе его приконтинентального склона до 25 км и более, затем вновь воздымается под Малой грядой до 18-21 км и после этого резко погружается под островами Большой гряды до 33 км и более. Далее в Охотском море граница М вновь воздымается до 18-20 км. Таким образом максимальный прогиб земной коры, ее "корень" расположен непосредственно под геоантиклинальным поднятием Больших Курил. Увеличение мощности земной коры под Большими Курилами связывается как с наращиванием коры сверху в результате осадконакопленля при опускании блоков коры и излияния лав вулканов, так и за счет увеличения "базальтового" слоя путем инъекций и внедрения базито-вых и других интрузий при выплавлении вещества из нижележащей мантии.

Мощность подкорового слоя, ограниченного разделами МЛ согласно полученному разрезу составляет 4-5 км под Малой грядой и увеличивается до 10-12 км под Большой. Более глубокие мантийные границы (М^- и Мд) воздымаются от Большой гряда к Малой и далее в океан. Первая из них(М^-) поднимается с 40-44 км до 25-30 км, вторая (М3) с 60 км до 45 км.

Сопоставление глубинного строения Курильской островной

дуги и дут западного обрамления Тихого океана показало следующее. Исходя из двух основных параметров - мощности земной коры (HQK) и отношения мощности нижнего "базальтового" слоя к верхнему "гранитно-метаморфическому" (Нб/Нг) дуги запада Тихого океана могут быть разбиты на три группы. I группа включает: Новую Зеландию, Японию и Сахалин и характеризуется в среднем Нзк= 34-40 км, Н^/Нр = 0,9-1,0. Эти дуги отнесены к эпиконтинентальным по типу и энсиалическим по составу. К группе П относятся Камчатка, Большая Курильская гряда, Рююо. Средние-параметры группы: Нзк = 30-36 км, Н^/Нр = 1,2-1,3. Тип их - определен как эпиконтинентальный, но состав - преимущественно энсиматический. Ш группа наиболее многочисленная и нредстквлена островами: Соломоновыми, Новой Каледонии, Марианской, Тонга-Кермадек, Кюсю-Палау. Они отличаются минимальными значениями Нзк = 15-19 км,(т.е. вдвое меньшей, чем у первых двух групп) и увеличением отношения Н^/Нр до 1,6-1,8. Тип дун охарактеризован как эпиокеанический, преимущественный состав-энсиматический. Курильская островная дута по средней величине параметра Ндк= 33 км относится к группе П, т.е. к эпиконтинентальному типу, но существенно отличается от дуг этой группы по величине Н^/Нр, равной 1,8-2,2 на флангах и 3,0 в центре. Она превышает значение этого отношения даже у дуг третьей группы, что говорит о специфике глубинного строения КОД.

Изучение особенностей глубинной структуры КОД позволило использовать полученный материал для решения практических задач рудной геологии. Для этого в работе рассмотрена связь орудинения с глубинной структурой. Связь генезиса и закономерностей размещения рудных полезных ископаемых с глубинным строением земной коры была эмпирически обнаружена и теоретически обоснована рядом исследователей (Бекаанов и др., 1965; Моисе-енко, 1969; Смирнов, 1970; Онихимовский, 1972; Радкевич и др., Щеглов, 1976; Потапьев, Злобин, 1980, Эйриш, 1984 и др.).

На островных дугах и активных окраинах континентов источники магм и флюидов, формирующих эндогенные месторождения тесно связаны с гранитоидными машами. Одним из таких объектов

проявления магматической деятельности на Южных Курилах является плутон Прасоловского рудного поля на северо-западе о-ва Кунашир. Он сложен в основном плагиогранитами и кварцевыми диоритами. Структуру поля определяют различного типа вулкано-тектонические структуры (ВТС) центрального типа диаметром от 3 до 20 км и вулкано-депрессии (Данченко, 1986). Орудинение преимущественно связано с дуговыми фрагментами кольцевых разломов ВТС или приурочены к вулкано-депрессиям.

В результате детальных сейсмических исследований МОВЗ с использованием данных взрывной сейсмологии в пределах Прасоловского рудного поля путем построения структурных схем и глубинных разрезов было выделено 6 синклинальных структур объединенных в кольцевые и дугообразные прогибы, соответствующие им кольцевые разломы и куполообразные поднятия разделов К0 и Кр Куполообразное поднятие горизонта Кр отождествляемого с кровлей гранулито-гнейсового ("диоритового") слоя в плане совпадает с полем наибольшего распространения гранитоидов, связанных, вероятно, с метаморфизмом и инъекциями магм в зоне влияния маг-моподводящих каналов вулкано-тектонической структуры. Геологические данные показали соответствие выделенных по сейсмическим материалам прогибов, депрессий и разломов рудным зонам и вул-кано-тектоническим структурам. Зоне дугообразной формы, объединяющей выделенные синклинали отвечает миоцен-плиоценовый дугообразный разлом крупной морфоструктуры центрального типа диаметром 13-15 км, вдоль которого развиты локальные вулкано-тектонические структуры, участки насыщенные магматическими и гидротермальными образованиями, а также рудные зоны. Установление по сейсмическим дагпшм прогибов, депрессий и разломов, выявление связи их с вулкано-тектоническими структурами и рудными зонами позволили использовать полученные результаты для практических целей при проведении геологоразведочных работах.

Глава 8. Физические неоднородности литосферы

Сейсмические неоднородности литосферы. Группирование точек обмена на временных разрезах МОВЗ не только в узких зонах, связываемых с границами раздела слоев, но и по всему полю разреза указывает на наличие как субгоризонтальной слоистости так и неоднородностей изометричной формы. В связи с этим нами предложена методика качественной и количественной оценки степени сейсмической расслоенности литосферы по данным МОВЗ (Злобин п др., 1980; Злобин, Петров, 1983; Злобин, 1985).

Качественна^; оценка_разде^а основана на выделении областей отсутствия обменов, которые трактуются как области повышенной однородности среды и отсутствия ее расслоенности. Эти области выделены нами на глубинах от 10-30 до 100 юл и более, в основном - 40-60 км. Форма их разнообразная, размеры - от 5-10 км до 40-60 км и с глубиной они увеличиваются. Установлена пространственная приуроченность большинства областей отсутствия обменов к корневым зонам действующих вулканов (Го-довнина, Менделеева, Тятя, Ивана Грозного, Баранского, Колокол, Трезубец, Прево и др.).

В результате детальных наблюдений МОВЗ внутри кальдеры Головкина и за ее пределами под вулканом установлено две области отсутствия обменов. Первая - элипсообразной формы, размером 2,5 х 5 км. Она залегает на глубинах 5-10 км и круто воздымается (выпячивается) в центре кальдеры в районе расположения современных экструзивных куполов. Вторая область отсутствия обменов столбообразной формы выделена на больших глубинах также в центральной части кальдеры. Верхняя кромка ее залегает на глубинах 18-20 км. Анализ амплитудных графиков продольных волн Ар(х) и отношения амплитуд обменных волн к продольным Ар /Ар показал уменьшение Ар и Ар^/А^ в центре кальдеры, свидетельствуя о повышенном поглощении волн. Причем последнее имеет место в слое включающим область отсутст- -вия обменов. Повышенное поглощение здесь сейсмических волн

цри преимущественном поглощении поперечных волн относительно цродольных связывается с наличием частично расплавленного вещества обусловленного наличием периферического магматического очага. Кроме того, над областями отсутствия обменов (очаговых зон) устанавливается воздымание границ обмена. Это связано, возможно, с внедрившимися или сформировавшимися на месте магматическими телами.

Ко£Ичестаенная_оценка сейсшческой^асслоенности_л2,тос-феры основана на построении вариационных разрезов и их анализе. Исходя из физической сути различия степени насыщенности временных разрезов точками обмена сделан вывод, что вариационные разрезы позволяют установить ряд особенностей внутренней структуры литосферы и оценить степень расслоенности среды количественно. Разрезы отражают количественное распределение в пространстве точек обмена. На них выделены как субгоризонтальные зоны расслоенности литосферы, так и субвертикальные блоки различного строения. Установлены, например, что фланги Малой Курильской гряды, в области стыка ее с островом Хоккайдо и под о-вом Шикотан расслоены на максимально изученную глубину (до 150 км), в то время, как кровля наиболее однородных пород воздымается в центральной части гряды до глубйн 60 км. Это, видимо, говорит о различной степени кристаллизации и расслоенности вещества в различных блоках. В целом вариационные разрезы позволяют выявить внутренние неоднородности глубинной структуры литосферы не выявленные на стандартных сейсмических разрезах ГС3.1

Получение различной информации о строении земной коры по данным ГСЗ и МОВЗ (скоростные неоднородности и расслоенность) позволило выполнить анализ Физических неоднородностей различной природы. Для этого вдоль профиля ГСЗ через о-в Кунашир был построен разрез в аномалиях скорости. На нём выделены области повышенной скорости. Одна из областей повышенной скороо-ти грибообразной формы соответствует области отсутствия обменов и,расположенная в нижней части коры на глубинах более 10-15 км, отвечает вулкану Менделеева. Это может объясняться цроникновением в верхних этажи литосферы более тяжелого и

более плотного, чем вмещающие породы глубинного мантийного вещества, слагающего магматические очаги или его значительной кристаллизацией. Под вулканом Головнина вышеописанной области отсутствия обменов, интерпретируемой нами как периферический магматический очаг соответствует, выделенная на глубинах от 5 до 18 км, аномалия пониженной скорости. В соответствии с работами Х.Йодера, А.И.Фарберова, пониженные скорости могут быть связаны с частичным расплавом, обусловленным наличием магматического очага вулканов.

Скоростные неоднородности в земной коре Центральных Курил - (слои повышенной и пониженной скорости) позволил выделить анализ скоростного разреза ГСЗ вдоль профиля Уруп-Расшуа. Слой повышенной скорости мощностью 4 км установлен в проливе Буссоль и под южной половиной о-ва Симушир. Он залегает на глубинах в среднем от 10 до 15 км, и минимальных (до 5 км) - под кальдерой вулкана Заварицкого, где он круто воздымается. Этот слой характеризуется скоростью от 7,0-7,5 гад/с на кровле до 7,7-8,0 км/с у подошвы. Он подстилается образованиями с V = = 6,2-6,5 км/с, мощность которых до 15-20 км, что исключает отождествление этого высокоскоростного слоя с~кровлей мантии. Под восточной частью о-ва Симушир, о-вом Кетой, проливами Дианы и Рикорда слой повышенной скорости отсутствует. Природа этой высокоскоростной неоднородности силлообразной формы связывается наш с интрузиями базитового или более основного состава, питание которых осуществлялась подкоровым субстратом. О возможности последнего свидетельствует выделение под яшной частью о-ва Симушир по данным МОВЗ и ГСЗ сквозькорового глубинного разлома. Природа слоев пониженной скорости, установленных на глубинах более 10-15 км под проливом Буссоль и о-вом Симушир объясняется частичным плавлением вещества. Это подт-вервдается выделением под вулканами Заварицкого и Уратман областей отсутствия обменов, связываемых с магматическими очагами.

Длотностные неоднородности Курильской островной систет были установлены путем построения пдотностных моделей по сейсмическим разрезам, полученным наш вдоль и вкрест простирания

Курильской островной дуги. В результате этих построений предложена новая схема изостатического состояния системы, отличная от существовавшей ранее (Аномальные гравитационные..., 1974), которая была основана на данных ГСЗ занижавших мощность земной коры Курильской островной дуги. Согласно новой плотностной модели Большая Курильская гряда близка к изоста-тической компенсации по схеме Вулларда (Эри-Пратта). Некоторое разуплотнение верхней мантии предполагается в средней части дуги относительно флангов. Крупнейшая неоднородность разреза - "мантийная аномалия", выделяемая М.Е.Артемьевым, Дж.Бодиным в Центральном звене имеет место, однако она меньше, чем предполагалась ранее. Структурой изостатически резко нескомпенсированной на глубине 40 км является лишь глубоководный желоб.

Неоднородности литосйем по данным изучения отношения скоростей упругих волн и коэййипиента Пуассона.

Отношение скоростей и коэффициент Цуассона

позволяют оценить физическое состояние вещества на различных глубинах (Сейсмические модели..., 1980), различие тектонического режима регионов, особенности геодинамических условий блоков земной коры, вещественный состав толщ (Немзоров, Воинов, 1978).

В связи с этим по записям близких землетрясений (Л < 60км) полученных на ЮкныхКурилах были установлены значения и пространственное распределение К = ¿^/¿^ и &. Значения Кс„ менялись в диапазоне от 1,63 до 1,85, составляя в среднем 1,75-

—Х,80. Для изучения распределения К., в литосфере бьиш пост—

_

роены погоризонтные схеш этого параметра для различных интервалов глубин от 10 до 60 км. Анализ схем показал, что в распределении КСр существует определенная закономерность. В целом она проявляется в тождественности структурного плана на глубинах от 10 до 40 км, выражающаяся в северо-восточной ориентировки областей равных значений Кср. На глубинах 40-50 км поле Кср усложняется, а с глубин 50-60 км - меняет свою ориентацию и наблюдается смена плана ("разворот структур").

На основе . погоризонтных ; схем были построены разрезы в изолиниях К , вдоль Юано-Курильского пролива (ПР I), вдоль Малой гряды (ПР П) и вкрест их простирания (ПИП). Анализ разрезов позволил выявить внутренние особенности физики среды. Установлен подъем изолиний Кср в центральной час£и пролива по ПР I, резкий изгиб их (о 40 до 50 км) сложной формы между о-вами Шикотан и Зеленый (ПР П), общую тенденцию погружения изолиний К на 10-15 км от Большой гряды к Малой (ПНЮ.

Построенные затем по этим профилям разрезы в Кщ позволили на фоне средних величин К =(1,70) и б'=(0,23) выявить области их повышенных значенййГсоответственно 1,82-1,99 и 0,28-0,33). Эти области установлены на траверзе вулканов Головнина и Тятя (на глубинах, соответственно, 0-20 км л 45-55 км), а также под Малой грядой и прилегающими акваториями в слое на глубине 20-35 км. Согласно работам С.Куботы, Е.Барга, Е.Нишимуры, И.А.Рязанова, А.И.Фарберова и др. повы-сгннне значения могут быть связаны с частичным рас-

плавом, обусловленным наличием магматических резервуаров.

Полученные значения коэффициента Пуассона,кроме того, коано использовать, как дополнительный критерий для отличия океанических пород от континентальных. Согласно Р.Хайдману, для первых К = 1,81-1,91 и б" = 0,28-0,31, а для вторых -К = 1,73-1,81, (5* = 0,25-0,28. Поскольку для земной коры КОД ха сродае значения составляют 1,78 и 0,27, то можно заключить, что этот параметр свидетельствует о континентальном типе коры Курил.

Глава 9. Особенности геодинамики и эволюции литосферы Курильской островной дуги

Об особенностях геодинамики литосферы позволяют судить поля упругих напряжений. В результате выполненных исследований была установлена структура локального поля напряжений и тектонические деформации Йжных Курил и - прилегающих акваторий в плане и по разрезам вдоль и вкрест простирания ост-

ровной дуги. Выявлены локальные зоны преимущественного сжатия и растяжения размером от 25-35 до 30-80 км, установлена закономерность их распределения в плане, приуроченность к трем областям северо-восточного простирания. При этом крайние области, включающие межгрядовый прогиб, Малые Курилы и приконтинентальный склон желоба вплоть до его оси характеризуются преимущественным растяжением, а приокеанский склон Малой грады - преимущественным сжатием. Направление осей напряжений - ортогонально простиранию дуги. Области растяже-- ния отвечают участкам развития сбросо-сдвиговых дислокаций, а сжатия - взбросо-сдвиговым.

На вертикальном разрезе вкрест простирания островной системы на глубинах 20-60 км устанавливается преимущественное сжатие на участке перегиба сейсмофбкальной зоны, а в прилегающих ее частях (как в погружающейся к западу, так и выполаживащейся на восток) - преимущественное растяжение. Направление осей напряжений - субгоризонтальное, что соответствует данным Л.М.Балакиной (1981). Сопоставление струк-* турных особенностей литосферы и областей напряжений показало приуроченность их, в основном, к слою ограниченному сверху подошвой коры (раздел MQ), а снизу - мантийной границей М^. Выявленные по данным МОВЗ структурные деформации и тектонические нарушения под о-вом Шикотан приурочены к области сжатия и градиентным зонам. На разрезе вдоль островной системы установлены три блока, в крайних из которых преобладают напряжения сжатия, а в центральном растяжение. Первый блок расположен в районе о-ва Хоккайдо, второй - под островами Малой гряды южнее Шикотана, третий - под о-вом Шикотан. Блоки разграничиваются градиентными зонами. Устанавливается соответствие их выявленным разломам.

Некоторые особенности динамики литосферы в свете данных о ее глубинной структуре, региональном доле напряжений и сейсмичности изложены па основе выполненных детальных сейсмологических наблюдений На Юаных Курилах (Злобин, 1987), а также работ В.Н.Аверьяновой (1968, 1975), Л.М.Балакиной (1981), Р.З.Тараканова, Ким Чун Уна (1979) и др. В целом по-

ле напряжений региона и сейсмодислокаций мозаично и неоднородно, усложняется от флангов к центру. В верхней мантий (до 150 км) и земной коре траектория оси максимального сжатия ориентирована вкрест простирания дуги и субгоризонтальная. Детальный анализ всего сейсмологического материала за 1964-1985 годы, выполненный Р.Н.Бурымской при настоящих исследованиях и полученный нами глубинный разрез литосферы КОД позволили судить о напряженно-деформированном состоянии среды под островами и сопоставить структуры литосферы и сейсмичность. Установлена аномальная концентрация очагов землетрясений под проливом Екатерины и в прилегающих блоках о-вов Кунапшр и Итуруп, соответствие ей особенностей глубинного строения литосферы, выражающихся в повышенной расслоенное ти, резкой деформации разделов в коре, подъемом мантийных границ. Обнаружена приуроченность ряда очагов землетрясений к структурным границам в литосфере и разломам, выявленным под вулканами (Менделеева, Тятя, Головнина и др.). Установлено, что в проливах преобладают сдвиговые подвижки, а в пределах островов - сжимающие напряжения. Сопоставлены структурные особенности литосферы дуги с размещением динамических зон прогноза дислокаций. Установлено определенное соответствие глубинной структуры коры и сейсмотектонической обстановки, выражающейся, в частности, в наличии повышенного числа очагов землетрясений в областях деформаций слоев коры и сокращении их или отсутствия в блоках, где деформации не наблюдаются.

Модели эволюпия переходных зон и островных систем.Согласно существующим представлениям В.Моргана, В.Айзекса, Дк. Оливера, Л.Сайкса, С.Уеды, К.Ле Пишона и многих других тектоника зоны перехода определяется механизмом субдукции. Помимо этого существует ряд моделей, объясняющих взаимодействие структур, иным, но также с мобилистских' позиций механизмом. Это эскалаторная модель, модель ступенчатого поддвига (Л.Либоутри, Д.П.Рэдулеску, В.Якоби), обрушения блоков погружающейся литосферной плиты, модели обдукции (Дж.Оллиер и др.) и эдукции (Ю.В.Чудинов). Несмотря на широкую распрост-

раненность модели субдукции и ей подобных они испытывают ряд трудностей. Критический анализ субдукции дан Ю.М.Шейн-маном (1973, 1974), А. и Г.Мейерхоффами (1974), В.В.Белоусо-вым (1975), Ю.В.Чудиновым (1985) и другими. Помимо моделей основанных на концепции тектоники плит существовало и предлагается в настоящее время ряд иных моделей. В работе рассмотрены модель "впячивания" Ф.А.Венинг-Мейнеца, изгиба или окучивания вещества в слое при его поперечнрм сжатии, модель В.В.Белоусова, объясняющая взаимодействие континентального и океанического блоков надтеканием более легкого вещества коры и подтеканием под континент более тяжелой мантии океана, тектоген Ю.М.Шейнмана, геодинамическая модель мантийного диапира С.Нагумо и Дж.Касахары, подобная модель В. Кребса,. схема формирования структур Курильской островной системы,К.Ф.Сергеева, а также предложенная наш (Злобин, 1986; 1988) моделв образования сейсмофокальных зон и связанных с ними структур в результате суммарного субгоризонтального и субвертикального перемещения слоев и блоков, приводящих к деформации и наклону первично вертикальной зоны. Анализ всех существующих моделей показал, что каждая из них не свободна от недостатков или противоречий и требует дальнейшей разработки.

Учитывая все вышеназванные гипотезы и основываясь на полученных данных о глубинном строении и геодинамике земной корн и верхней мантии Курильской островной дуги и прилегающих акваторий в работе приведена геодинамическая модель эволюции системы окраинное море-островная дуга-глубоководный 1 желоб. При этом были рассмотрены взгляды, и представления на природу образования глубоководных впадин С.Уеды, Д.Карига, Г.Паккэма и Д.Фалви, В.В.Белоусова, В.Ё.Хаина, П.Н.Кропоткина, О.Г.Сорохтина, Н.П.Васильковского, В.Г.Лутца, К.Ф. Сергеева и других, а также - глубоководных желобов~М.К&нга и Б.Хизена, Г.У.Менарда, Дж.Шора, А.В.Горячева, Л.П.Зонен-шайна, Л.А.Савостйна, Г.С.Гнибеденко и многих'других. Работы вышеназванных авторов свидетельствуют о существовании не только разнообразных, нр и противорёчиврх точек зрения «а

природу образования этих структур.

Исхода из фактов, приводимых, К.Ф.Сергеевыми другими в пользу заложения Охотского иоря и Курильской глубоководной котловины на континентальном основании и отнесении послед-нёй к новообразованной структуре, данных о напряженно-деформированном состоянии среды, динамики литосферных блоков, и глубинном строении-структурных элементов зоны перехода представляется, что система окраинное море - дуга-желоб претерпела следующие этапы эволюции. На, первоначальном этапе (палеозой-мезозой) на-границе континентального и океанического суперблоков в ослабленной зоне произошел раскол литосферы, выразившийся в мантии в образовании сверхглубинного разлома и сопутствующей ему сейсмофокальной зоны, а на по-, верхности - в заложении глубоководного желоба. Затем.в кайнозое (эоцен-миоценовое время) по ослабленной зоне произошло внедрение и подъем мантийного диапира. Это привело к раскалыванию и растяжению земной коры, перемещению, согласно А.Л.Яншину и др. (1977) отдельных блоков, формированию глубоководных впадин, излиянию базальтов. Доследующая активность процесса привела к дальнейшему раздвигу, в ряде регионов- к задуговому спредингу и рифтогенезу, разрастанию дна окраинного моря, утонению коры, базификации, преобразованию континентальной коры в океаническую, перемещению на восток в сторону океана островодужного блока, наклону сейсмофокальной зоны, окучиванию коры под-дугой в результате встречного сжатия и формированию "корня" земной коры.

Заключение -

I. Проведение глубинных сейсмических исследований МОВЗ и ГСЗ непосредственно на островахБольшой и Малой Курильских гряд позволило установить, что литосфера островной дуги расслоена до 140 км и более'. В ней выделяется до 7-8 сейсмических границ, внутренние неоднородности различной природы,, а также внутрикоровые и глубинные разломы, к1которым, в ряде случаев, приурочены вулканические аппараты, гипоцентры

землетрясений и зоны орудинения. Некоторые сейсмические границы деформированы, прослеживаются дискретно. Земная кора Больших Курил, составляя в среднем 33 км, имеет значительную мощность как на флангах (28-44 км), так и в центральной части (25-30 км), где отсутствует ранее предполагавшееся ее утонение до 12,5 км. Таким образом, выделение разных типов коры в центре и на флангах (субокеанического и субконтинентального) неправомерно.

2. Максимальная мощность земной коры, ее "корень" приурочены к геоантиклинальному поднятию Больших Курил, а не к приконтинентальному склону желоба, как считалось ранее.

3. Ряд особенностей глубинной структуры (морфология границ, зоны повышенной проницаемости, разломы) соответствуют вулкано-тектоническим рудоносным структурам и зонам орудинения, что имеет практическое значение.

4. Обобщенные сейсмическая и геологическая модели КОД согласуются с классификацией типов земной коры.В.В.Белоусова и Н.И.Павленковой (1985), но имеют специфические особенности. Модель КОД включает четыре основных слоя, характеризующихся

в среднем скоростями 4,1; 6,0; 6,5 и 7,0 км/с и мощностями 2,5-3,0; 3-5; 4-6 и 18-21 км. Слои интерпретируются как вул-каногенно-осадочный, гранитно-гнейсовый, гранулито-гнейсовый и базальтовый.

5. Новые разработанные способы построения разрезов (вариационных, градиентных) и методики интерпретации данных МОВЗ и ГСЗ позволяют изучить сейсмическую расслоенность литосферы, более объективно установить положение подошвы земной коры, оценить резкость и достоверность построения сейсмических границ, выделить и определить пространственное положение внутренних неоднородностей в земной коре и верхней мантии,

в том числе, приуроченных к очагам вулканов и связываемых с зонами магмосодержания.

6. В структуре полей упругих напряжений установлены определенные закономерности, находящие отклик в глубинном строении литосферы. Выявлено чередование в региональном плане областей сжатия и растяжения. Поднятию Больших Курил

соответствует сжатие, межгрядовому прогибу и Малой хрэде-растяяение, приокеаническому склону Малой гряда- сжатие и приконтинентальному склону желоба вплоть до его оси - вновь растяжение.

7. Согласно геодинашческой модели эволюции системы окраинное море-островная дуга-глубоководный желоб, построенной на основе полученных данных и рассмотрения существующих представлений островная дута заложилась на едином энснали-ческом основании,тип коры ее - континентальный. Глубоководный желоб представляет собой структуру растяжения. Курильская глубоководная котловина относится к новообразованной структуре, сформировавшейся в результате подъема мантийного диапира, последующего раздвига и утонения коры, приведшего к окучиванию ее в островодужном блоке.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Неоднородности в земной коре и верхней мантии в южной части о.Кунашир (Курильские острова) по данным МОВЗ. Докл.АН СССР, т.252, Г$ 6, 1980 (соавторы А.А.Попов, В.И. Федорченко), с.1442-1445.

2. Строение земной коры юга о.Кунашир по данным МОВЗ. Геотектоника, № 2, 1981 (соавторы А.А.Попов, В.И.Федорченко) с.107-115.

3. Глубинная структура и геодинамика юга Курильской островной дуги по данным МОВЗ, ГСЗ и сейсмологии. Тез. докл.Мездунар.совещ. по геодинамики зап.части Тихого океана. Йшо-Сахалинск, 1981 (соавторы Г.С.Немченко, А.А.Попов, А.В.Петров, В.И.Федорченко), с.28-29.

4. Результаты исследований методом глубинного сейсмического зондирования о.Кунашир. Сов.геол., J6 3, 1982 (соавтор А.В.Петров), с.117-122.

5. Структура литосферы о.Кунашир (Курильские острова) по сейсмическим данным. Тихоокеанская геология, is I, 1982 (соавторы В.И.Федорченко, Г.С.Немченко, А.В.Петров), с. 92-100.

6. Глубинная структура вулкана Головкина по данным изучения обменных волн от землетрясений. Вулкан, и сейсм., № 4, 1982 (соавтор В.И.Федорченко), с.99-103.

7. Определение подошвы земной коры по градиенту скорости сейсмических волн. Докл. АН СССР, т.263, № 4, 1982, с.956-959.

8. Сопоставление сейсмотектонических параметров сейсмичности и распределение гипоцентров землетрясений с глубинным строением Курильской островной дуги. Тихоокеанская геология, № 5, 1982, с. 100-102.

9. Оценка достоверности выделения и резкости сейсмических границ обмена. В сб.: Сейсмические исследования в западной части Тихого океана и его обрамления. Владивосток, ДВНЦ АН СССР, 1983, с.82-89.

10. Способ повышения надежности пространственной корреляции точек обмена при МОВЗ. Там же. Владивосток, ДВНЦ АН СССР, 1983. (соавтор А.А.Попов), с.Ш-114.

11. Строение земной коры и верхней мантии Малой Курильской гряды по сейсмическим данным. Геотектоника, № 6, 1983, с. 109-118.

12. Сопоставление и анализ физических неоднородностей различной природы, выделенных по данным МОВЗ и ГСЗ в земной коре о.Кунашир (Курильские острова). Тихоокеанская геология, № 5, 1983 (соавтор А.В.Петров), с.110-115.

13. Строение земной коры и верхней мантии юга Курильской островной дуги. Тез.докл.Междунар.симпоз. "Строение и динамика переходных зон. "Сочи, 1983, с.47

14. Изучение сейсмической расслоенности литосферы по данным метода обменных волн землетрясений. Тихоокеанская геология, № 2, 1985 с.94-97.

15. Новые сейсмические данные о глубинном строении центральной части Курильской островной дуги. Тез.докл. ХУ сессии Научн. Совета СО АН СССР "Тектоника Сибири и Дальнего Востока", Южно-Сахалинск, 1985 (соавторы В.В.Аргентов, Г.И.Аносов, Г.С.Немченко), с. 36.

17. Пространственное распределение отношений скоростей

продольных и поперечных волн и коэффициента Пуассона в литосфере юга Курильской островной дуги. Тихоокеанская геология, J4 4, 1986, с.88-94.

18. Строение литосферы и глубинные структуры Больших и Малых Курил. Докл АН СССР, т.289, йб, 1986, с.1454-1457.

19. Природа наклона сейсмофокальных зон Беньофа и вероятный механизм их образования. Докл. АН СССР, т.289, & 3 1986, с.689-692.

20. Новые данные о глубинном строении южной части Курильской островной дуги и некоторые петрографические следствия. Вестник МГУ, iè I, 1987 (соавтор Т.И.Фролова), с.З--15. '

21. Строение литосферы над сейсмофокальной зоной в районе Южных Курил. В сб.: Строение сейсмофокальных зон. М., Наука, 1987, с.41-55.

22. Новые данные о строении земной коры центральной части Курильской островной дуги. Докл. АН СССР, т.293, И 2, 1987 (соавторы Б.Н.Пискунов, Т.И.Фролова), с. 185-188.

23. Строение земной коры и верхней мантии Курильской островной дуги (по сейсмическим данным). Владивосток, ДШЦ АН СССР, 1987, 150 с.

24. Вероятный механизм образования наклона сейсмофокальных зон. Препринт. Южно-Сахалинск, 1988, 34 с.

25. Новые сейсмические данные о строении земной коры центрального звена Курило-Камчатской островной дуги. Тихоокеанская геология, № I, 1988 (соавторы Г.И.Аносов, В.В. Аргентов, А.В.Петров,' С.С.Снеговской, Ю.В.Киктев). с.10-18.

26. Строение литосферы в районе о.Итуруп по сейсмическим данным. Тихоокеанская геология, té 3, 1989, с. 33-40.

27. Глубинное строение острова Уруп. Сов. геология, й 4, 1989, с. 102-109.

28. Модель состава земной коры средней части Курильских островов. Докл. АН СССР, т. 306, JÉ 6, (соавторы В.А. Ермаков, А.И.Левыкин), с. 1347-1352.

ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ МЕТОСФЕРЫ И ГЕОДИНАМИКА КУРИЛЬСКОЙ ОСТРОВНОЙ ДУГИ

(автореферат) Злобин Тимофей Константинович

Подписано в печать 16. 10. 89. ВМ 00345. Заказ 2423 Усл. печ. лист 2, 4. Усл. изд. лист 1, 8. Печать офсетная Бумага писчая. Формат 60x84/16. Тираж 100 экз. Офсетный цех

Институт морской геологии и геофизики Дальневосточный научный центр АН СССР 693.002. Южно-Сахалинск, ул. Науки