Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Глубинные сейсмические исследования в якутской кимберлитовой провинции

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Глубинные сейсмические исследования в якутской кимберлитовой провинции"

о 09 9 вГ-

АКАДЕМИЯ НАУК СССР СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ЯКУТСКИЙ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАУК

На правах рукописи

СУВОРОВ Владимир Дмитриевич

УДК 550.634 (571.56)

ГЛУБИННЫЕ СЕЙСШЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ЯКУТСКОЙ КИМВЕРЛИТОВОИ ПРОВИНЦИЯ

04.00.12 - геофиические метода поисков и разведки «естороидений полезных ископаемых

АВТОРЕЭЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-иинералогических наук

Якутск 1990

Работа выполнена в Якутском институте геологических наук СО АН СССР

Официальные оппоненты: доктор физико-математических

наук Н.И.Павленкова,' доктор геолого-минералогических наук Л.В.Тригубов, доктор геолого-минералогических наук Н.Н.Зинчук

Оппонирующая организация: Сибирский научно-исследовательский

институт геологии, геофизики и минерального сырья (СНИИГГиМС) , г.Новосибирск

&<£)

Защита состоится .1990 г. в ¿О час. на

заседании специализированного совета Д 002.50.06 при Институте геологии и геофизики СО АН СССР, в конференц-зале.

Адрес: 630090, г.Новосибирск, 90, Университетский проспект,3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГиГ СО АН СССР

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета,

к.т.н. ' Ю.А.Дашевский

^¡¡г.^Ис'Й ]

с а . 1» I. ¡Ыгша Отдел

ОЕДЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

туальност ь. Формирование л размещение месторождений многих полезных ископаемых контролируется глубинными процессами в земной коре и верхах мантии.Поэтому одной из наиболее приоритетных проблем геофизики является развитие детальных исследований структур земной коры и верхов ыактк:, определяющих признаки прогнозирования провинций .различных полезных ископаемых. Одним из таких, несомненно обусловленных глубишш-ми процессами, являются кимберлитовые поля и связанные с шей! месторождения алмазов. Малые размеры полей существенно усложняют решение проблемы, т.к. требуют выполнения особо детальных исследований. Применение для этой цели гравимагнитных, электромагнитных и сейсморазведочных данных, а также детальных геологических съемок не привело к однозначным результатам; по всей видимости, из-за малой глубинности исследований, а при региональных построениях вследствие недостаточной разрешающей способности используемых геофизических методов. Возникла необходимость изучить в этом плане возможности метода глубинного сейсмического зондирования (ЮЗ). Необходило было провести детальные исследования строения районов непосредственного расположения кимберлитовых полей (как эталонных объектов) и сопредельных территорий,' направленные на поиск и изучение глубинных структурно-вещественных неоднородностей земной коры и верхов мантии, определяющих закономерности размещения полей.

Актуальность таких исследований содержится и в методической части, т.н. до сих пор 1СЗ использовалось лишь для региональных построений и разработка варианта его применения для поисковых целей является«принципиальной особенностью, определяющей' расширение возможностей и круга задач, решаемых этим методом.

Целью исследований является разработка методики детального изучения глубинных недр кимберлитовых провинций, ее при-" менение для изучения закономерностей строения земной коры и верхов мантии в Западной Якутии и обоснование критериев глубинного контроля проявлений кимбв1шггового магматизма.

Основные задачи, поставленные перед настоящими исследованиями, сводятся к следующему.

1. Детальное площадное изучение рельефа и свойств опорных сейсмических границ (поверхности фундамента, раздела Мохорови— чича,внутрикоровых границ).

2. Площадное картирование аномалий скоростей продольных и поперечных волк в земной коре.

3. Изучение анизотропии скоростей, поглощающих свойств и других особенностей, расширяющих качественный состав получаемой информации.

Новизна результатов. Метод 1СЗ, ранее использовавшийся только для региональных исследований, впервые применен при решении поисковых задач. Для этого разработан методический комплекс полевых и интерпретационных операций, обеспечивающий площадное выявление аномалий глубинного строения, . контролирующих размещение кимберлктовых полей. Главнш их признаком является контрастное изменение скоростей в верхах мантии, образующее протяженные аномально-неоднородные зоны. Особенности строения земной коры являются сопутствующими й выракаются в рельефе внутрпкоровых границ, вариациях коэффициента Пуассона и поглощающих свойств, амплитуда которых уменьшается вверх по разрезу.

Показано, что глубинное строение районов непосредственного расположения кимберлитовых полей характеризуется дополнительными локальными аномалиями коэффициента Пуассона, лучевой скорости поперечных волн и поглощающих свойств земной коры. ■

Практическая ценность. На основе выполненных исследований сформулированы региональные и локальные крите-ршг прогнозирования полей и в шной части Якутской кимберлитовой , ' провинции определены области, наиболее перспективные на их поиски. Результаты используются в ПГО "Якутскгеология" при планировании" поисковых геологоразведочных работ.

Фактический материал. В работе обсуждаются результаты исследовании ГСЗ коллектива организаций: 'Якутского института геологических наук СО АН СССР,. Иреляхской геофизической экспедиции (в последнее время Ботуобинской геологоразведочной экспедиции) ПГО "Якутскгеология" МинГео СССР, ИГиГ СО АН СССР и ШЛВЭ СО АН СССР. Экспериментальные материалы получены в период 1980-89 г.г.

Апробацияработы и пу бликации. Результата исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались : на заседаниях секции глубинного сейсмического зон-■ дирования Научного Совета по комплексным исследованиям земной коры и верхней мантии АН СССР (Апатиты, IS84 г.; Петропавловск-Камчатский, 1987 г.; Ялта, 1988 г.), на II Международном рабочем совещании по сейсмической анизотропии (Москва, 1035 г.),на Всесоюзной конференции "Комплексные исследования глубинного строения земной коры и .верхней мантии Восточной Сибири" ( Иркутск-Чита, 1987 г.), на Международном симпозиуме'"Состав и процессы глубинных зон континентальной литосфзры" (Новосибирск, 1988), на Всесоюзном семинаре "Нетрадиционные методы геофизических исследований неоднородностей в зе:.шой коре (Звенигород, 1989 г.).

По теме диссертации опубликовано 23 работы.

Личный вклад автора. На всех этапах методических и экспериментальных исследований, проведении полевых наблюдений, их интерпретации, получения новых данных и обобщения автор являлся непосредственным участником, ответственным исполнителем и научным руководителем.

Исследования, нашедшие отражение в данной работе, были наг-чаты в 1980 г. по инициативе члена-корреспондента ' АН СССР В.В.Ковальского. Автор выражает глубокую благодарность акаде- . мику Н.Н.Пузыреву и члену-корреспонденту АН СССР C.B. Крылову за постоянное внимание и'плодотворные советы при выполнении исследований. Автор признателен своим коллегам, принимавшим участие в организации и проведении полевых работ, обработке материалов и их творческом обсуждении: Г.Д.Балакиину, Д.Д.Еон-дарв, И.Д.Бондарп, Л.В.Боровскому, А.Н.Корзилову, З.А.Корниловой, А.Б.Крейнину, А.М.Марченко, Б.П.Ыишенькину, З.Р.Мишеныси-ной, Б.С.Парасотке, И.В.Подварковой, В.С.Селезневу, B.U. Соловьеву, В.Ф.Уарову, Г.С.Йрадкину, Е.Д.Черному , С.Д.Черному и многим другим участникам.

Структура работы. Диссертация состоит кз 4 глаз, введения и заключения. Она содержит 173 страницы машинописного текста, 83 рисунка и таблицу. Библиографм включав? 89 наименований,..

\

Содержание работы.

Глава 1. Характеристика изученности глубинного строения востока Сибирской платформы и задачи сейсмических исследований

В главе кратко обсуждаются особенности геофизических исследований глубинного строения востока Сибирской платформы-в связи с проблемой структурного контроля проявлений кимберлитового магматизма, сформулированы задачи сейсмических исследований и требования к методике полевых наблодений.

Наиболее насыщенная кимберлитами западная часть Якутской. АССР называется обычно Якутской кимберлитовой провинцией. Известные кимберлитовые районы располагаются в бассейнах рек Вилюй (Ыало-Ботуобинокий), Марха (Далдыно-Алакитский), Муна (Мун-ский), Оленек (Средне-Оленекский, Ниу.не-Оленекскйй, Приленский, Удглнсккй) и в верховьях р.Анабар (Анабарский). В данной работе рассматривается только юкная часть провинции, включающая в себя Мирнинское, Алакитское, Далд^нское и частично Ыунское кимберлитовые поля. В структурно-тектоническо^ плане Ыирнинское поле расположено в северной части Непско-Ботуобинской антекли-зы, остальные относятся к юго-восточному склону Анабарской ан-теклизы.

Земная кора территории является типично континентальной, ее мощность по данным региональных работ ГСЗ увеличивается в северном направлении, в основном, от 40 до 47 км. Скорость продольных волн в земной коре изменяется незначительно и в среднем равна 6,5 км/с. В этих стандартных для древних платформ условиях, вблизи дневной поверхности располагается уникальные по вещественному составу и характеру взаимоотношений с вмещающими карбонатными породами геологические образования в виде кимбер-литошх тел различной формы (трубок взрыва, штоков, кил и далек). Кимберлиты - это сложные по составу и морфологическим признакам комплексы щелрчно-ультраосновшх пород, зарожденных, в верхах мантии на глубине, вероятно, около 200-300 км. В своей массе они содержат включения пород мантии' и земной коры,захваченные при движении вещества к поверхности земли. Кимберлитовые тела (трубки) проявляются, как правило, в виде обособлен-

\

ных более или менее многочисленных групп,•объединяемых d поля ■ со средними размерами .л/ 30 х 50 км.

По современным представлениям проникновение кимберлитового вещества сквозь земную кору происходило по. глубинным разломам; неоднократно оживлявшимся в интервале 400-130 млн.лет от девона до юры включительно /Брахфогель, 1984/. Причиной этого могли быть воздкмання и опускания платформенных блоков, разделенных разломами и обусловленные изменениями мощности земной коры за счет эклоглтизаши низов земной коры; подъема мантийного вещества к ее основанию; процессов растяжения корн и т.д. Однако такие разломы в геофизических полях и по геологически.! данным проявляются неотчетливо и не могут считаться достоверно устанавливаемыми, а схемы эволюции кимберлктового магматизма, составленные с учетом геолого-геофизических данных, являются в значительной степени дискуссионными.

Многократные усилия по поиску; структурно-тектонических критериев локализации полей в верхних частях разреза по геолого-геофлзическим данным, в том числе и сейсморазведочньм , свидетельствуют об отсутствии контрастных аномалий, соответствующих областям расположения кимберлитовых полей.

Основная трудность решения прогнозных задач по данным интерпретации геолого-геофизических материалов заключается в значительной неоднозначности получаемых результатов даже при выделении блоков земной.коры /Брахфогель, 1984; Булин, 1939; Гришин и др., 1987; Духовский, 1984; Малич и др., 1989; Иишнин и др., 1987; ГЛокшанцев и др., 1974; Синицын и др., 1988; Чернышев и др., 1983 и др./, что свидетельствует, по-ввдимому, о-недостаточности используемой информации для решения поставленных задач'. При этом не улучшает ситуацию и применение комплекса данных различных методов, в котором надежность итоговых построений должна определяться повторяемостью выделяемых особенно- • стой в геофизических шлях и геологических материалах, но фактически не наблюдается.

Одной из причин неоднозначности результатов использования сейсмических данных при поисках особенностей строения земной коры, которые могли бы быть приняты за критерии структурного контроля проявлений кимберлитового магматизма, являлась слабая

изученность глубинного строения районов непосредственного расположения кимберлитовнх полей как эталонных участков.- Надеж-1ней поиск аномальных особенностей, определяющих вероятное расположение кимберлитовых полей как обособленных объектов относительно небольших размеров, требует проведения специальных, очень детачьных исследований. Для этого необходимо было разработать соответствующую методику, которая позволила бы перевести ГСЗ из 'разряда региональных методов в поисковые. С такой точки зрения полученные на востоке Сибирской платформы сейсмические данные по сети в. целом многочисленных профилей /Бабаян и др.,1978; Егоркин и др., 1988; Уаров, 1983/.для решения поставленных задач представлялись недостаточными.

Логические предпосылки целесообразности выполнения таких работ достаточно очевидны, поскольку кжберяитовая магма, являясь продуктом глубинных процессов, прошла большой путь к дневной поверхности. При этом нельзя исключать ее влияния на свойства вмещающих пород и существование глубинных структур, образование которых способствовало повышению проницаемости земной коры". Поиски следов проявлений кимберлитового магматизма и явились задачей исследований, которая может быть решена путем выявления сейсмических аномалий, корродирующихся с расположением кимбзрдитовых шлей, и поэтому могущих быть обусловленным кшлберлитовым магматизмом. Использование-их, в свою очередь, в качестве критериев может обеспечить прогнозирование участков, перспективных на поиски новых полей.

Вследствие относительно малых размеров кимбердитовых полей наиболее рациональными для детального и равномерного изучения строения кпмберлитовнх провинций представляются площадные глубинные сейсмические зондирования. Главное требование к методике исследований заключается в обеспечении надежного выделения глубинных неоднородностей размером не менее 30 х 50 км по по-поверхности Мохоровичича, в кристаллическом фундаменте 'и внутренней структуре земной коры.

Глава 2. Интерпретация данных сейсмических зондирований

Методика площадных исследований основана на использовании поверхностных годографов волн разных типов, дополненных профильными наблюдениями относительно повышенной плотности. Опыт ее применения при детальных работах ГСЗ отсутствовал, Кг.ЮЕ'лие-ся теоретические разработки по интерпретации поверхностных годографов преломленных волн /Ризниченко, 1952; Корреляционный .метод..., 1952/ нами реализованы практически, оценена их эффективность и разработаны новые способы, учитывающие специфику решаемых задач и сейсмогеологических условий.

■ Для изучения площадного распределения граничной скорости Уг(х,у) предложен способ совместного использования данных отраженных и преломленных волн от одной границы. При этом рельеф преломляющей поверхности восстанавливается по данным отраженных волн, а для картирования граничной скорости оказывается возможным ограничиться одиночным поверхностным годографом преломленной волны. Получены формулы, связывающие градиенты времен такого годографа с пространственными параметрами преломляющей поверхности и предложены способы определения значений граничной скорости. Оценен уровонь влияния случайных помех на определяемые параметры среды и приведены примеры опробования способа на экспериментальных материалах. Показана высокая его эффективность при изучении свойств поверхности Мохоровичи-ча, позволяющая при относительно простых системах полевых наблюдений обеспечить достаточно высокую разрешающую способность и надежность картирования граничной скорости.

Для изучения свойств поверхности кристаллического фундамента предложены способы обработки поверхностных годографов преломленной волны по дифференциальным и интегральным (способ t0) характеристикам. В первом случав осуществлена практическая реализация способа, предложенного Ю.В.Ризниченко, в котором по данным от трех поверхностных годографов (трем значениям градиентов времен) определяются локальные параметры преломляющей

гршица б виде значения,граничной скорости Уг> угла падения и направления падения. Получены в явном виде приближенные формулы рспекия задачи, оценен характер влияния случайных помех на значения определяемых параметров и на экспериментальных материалах показана возможность его практического использования в сей-смогзолсгкческих условиях Кало-Ботуобинского района. Однако,при работах в Далдкно-Алакитском районе, характеризующемся более сло;ккк;.'и условиями, обнаружилась значительная зависимость свойств поверхностных годографов (и соответственно результатов интерпретации) от азимута на источник возбуздвния упругих волн, что существенно затруднило обработку данных. Как показал вн&~ лиз, такие явления могут быть обусловлены скоростными неодно-родностями по преломляющей границей Их даже незначительная величина при большом пути пробега волны вдоль границы может привести к весьма заметным аномальным изменениям времен, учесть которые в способе, использующем градиенты времен, оказалось за^ трудштслькым.

Указанные осложнения удалось преодолеть применением известного при обработке продольных годографов способа % , приближенно распространенного и на поверхностные годографы. Определены условия его использования и на экспериментальном материале . показана высокая помехоустойчивость и эффективность.

Предложенные способы обработки данных поверхностных , годографов преломленных волн можно рассматривать как взаимодополняющие . В частности, восстановление параметров границы по градиентам времен слабо зависит от значения скорости в покрывающей толще, но в значительной степени может подвергаться влиянию случайных помех. Способ Ь0, наоборот, является более помехоустойчивым, 'а точность расчета глубины залегания граница определяется, в основном, надежностью сведений о скорости в вышележащей среде. Ошибки в значениях граничной скорости в обоих способах сопоставимы.

Задача комплексной обработки годографов продольной и поперечной (типа^У) отраженных волн от одной границы рассматривается в традиционном- аспекте получения дополнительных эффективны?: характеристик покрывающей среды в модели средней скорости. Как известно /Пузырев, 1979; Гольдин, 1979; Гольдин, Суворов, 1977 и др./, практическое определение более чем двух эффектив-

ных параметров скорости и глубины залегания границы возмогло только при значительной дифференциации скорости в среде, больших длинах годографов или привлечении априорной информации. Этот вывод справедлив для Р и отраженных волн по отдельности. Однако,при совместном их использовании, как показано в модели неоднородной по вертикали или попвречно-изотрбпной покрывающей среды с горизонтальной границей, тлеется реальная возможность оценить изменение лучевых скоростей в зависимости от расстояния взрыв-прием и в обычных условиях, широко встречающихся в практике ГСЗ.

В принятой модели среды расчеты глубины залегания границы и лучевых скоростей производятся в предположении прямолинейного распространения волн, поэтому получаемые параметры следует • считать эффективными.

Практическое опробование способа при интерпретации данных отраженных волн от поверхности Мохоровичича- свидетельствует о его достаточной помехоустойчивости и эффективности. Выявляется различный характер изменения лучевых скоростей о расстоянием взрыв-прием в отдельных блоках земной коры. В частности, в районе Мирнинского поля для поперечной волны в интервале удалений от источника 100-180 км характерно уменьшение скорости,достигающее 2,5 %, и обусловленное, вероятно, анизотропными свойствами коры.

Глава 3. Методика изучения и свойства волнового шля в районах кимберлитовых полей

Для обнаружения в районах кимберлитовых полей аномальных признаков волнового поля и среды необходимо иметь сравнимые по детальности наблюдения и на сопредельных участках. Стратегия решения задач базируется на использовании надежно коррелируемых регулярных волн от опорных границ раздела. По данным предыдущих исследований /Уаров, 1983/ и наших работ к таким относятся: преломленная волна от поверхности фундамента и проломленная и отраженная от раздела Мохоровичича и поперечные волны от этих же границ, регистрируемых, в основном, на вертл-

1 9

кальнйх приборах. При выделении и прослеживании всех типов Ерлн использованы способы дискретной корреляции, развитые в методике дифференциальных зондирований /Пузырев, Крылов, №и-шенышн, 1975/.

В соответствии с необходимостью выделения аномальных особенностей, размером не менее 30-40 км в поперечнике, плотность площадной расстановки регистрирующих станций "Тайга-2", обеспечивающая их достаточно надежное обнаружение, выбрана с равномерным иатом не более 7-12 км. Применялась шестиканальная расстановка точечных групп из пяти последовательно соединенных приборов СВ-б с шагом 100 м. Возбуждение упругих колебаний производилось рассредоточенным зарядом тротила (от 1,5 до 4,5 т) в мелких, глубиной до 1-1,5 м, водоемах. Аналоговая запись колебаний цроизводилась на открытом канале, а восцроизведение в полосе частот 1-24 Гц. При производстве полевых работ использовалась расстановка из 40-60 регистраторов, расположенная на площади 3-4,5 тыс. кв. км.

Регистрация преломленных волн от поверхности фундамента (продольных - Рдр и поперечных л?) цроизводилась в интервале расстояний от источника 30-100 км. Количестве используемых источников, как правило, не менее 4-5, что обеспечивало получение переопределенной системы данных, необходимой для борьбы с помехами. Из-за малого сейсмического сноса для преломленных волн от поверхности фундамента (ф ) площадь изученности его свойств совпадает практически с контуром расстановки станций.

В интервале расстояний' ~ 100-200 км в последующих вступлениях на сейсмограммах регистрируются продольная (Р^р) и поперечная ) отраженные волны от поверхности Мохоровичича (м ). Для получения данных о строении земной коры и определения ее мощности использовалось до 8-9 источников возбуждения для каждой расстановки станций.

Преломленные волны от раздела М (Р^ а ^регистрируются,-как правило, начиная с 200-220 км. С учетом необходимых удалений взрыв-прием, выбор места расположения источников определяется требованием непрерывного прослеживания свойств поверхнос-

ти М при переходе от одного поверхностного- годографа к другому Сс учетом сейсмического сноса). За один полевой сезон производились наблюдения обычно от 5 пунктов взрыга, что позволяло получить сведения о граничной скорости на площади 10-15 тыс.кв. км.

Свойства поверхности фундамента по описанной методике изучены з Маяо-Ботуобинском районе (Мирникский'и Сюльдвкарский выступы в пределах северного окончания Непско-Ботуобинской антеклизы) на площади, Еытянутой в северном направлении вдоль западного борта Ыгыаттинской впадины размером 60 х 250 км. В Далдкно - -Алаки^ском районе площадь изученности имеет размеры ~ 80 х 100 км и охватывает район Алакитского. поля и междуречье Алакита и Далдына.

Сведения о строении земной коры по отраженным волнам получены в междуречье Моркоки, Мархи и Вилюя на площади размером ■ 140 х 300 'км, вытянутой в северном направлении практически от г.Мирный, В Далдыно-Алакитском районе с некоторыми пропусками такие данные получены на площади 160 х 160 км, включающей в себя оба кимберлитовых поля. Практически в этих же областях получены скорости по поверхности М.

Дополнительно к площадкам наблюдениям проведены работы по трем профилям субмердионального направления Олгуйдах-Лонск и субшротных Тас-Юрях - Малыкай и Моркока-Цуна общей протяжен-^ ностью ^ 1100 км. Использовались системы наблюдений с взрывным интервалом 20-40 км и длиной годографов от 10 до 400 км. Шаг расстановки регистраторов на профилях составлял 5-10 км.

Малый фон помех и достаточно высокая интенсивность первых вступлений позволяет уверенно проводить дискретную корреляцию регистрируемых волн на разнесенных установках приборов. Кажущаяся скорость волн В' первых вступлениях в интервале расстояний 20-100 км изменяется от 5-6 км/с до 6,3-6,7 гаг/о. Повышенные значения скорости свойственны преломленной волне от поверхности фундамента (Р^), а пониженные - преломляющим горизонтам в осадочном чехле.

Наиболее контрастные изменения времен пробега и кажущейся скорости наблюдаются на участках резкого изменения глубины заг-легания фундамента (Ф). При этом Далдыно-Алакитский район характеризуется повышенной сложностью прослеживания волны Р^ ,

по сравнению с Мало-Ботуобинским, что обусловлено существенно повышенным значением средней скорости в осадочном чехле, достигающим 5,6-5,7 км/с (против 4,6-4,9 км/с). Вариации глубины границы О приводят к значительным изменениям области выхода волны Рп® в первые вступления от 20 до 60 км в зависимости от азиата на источник возбуждения.

На поверхностных годографах эти особенности проявляются в сложном, часто противоречащем друг другу распределении градиентов времен пробега, вызванном различием волн, прослеживаемых в первых вступлениях. Разделение преломленных волн от разных границ раздела удается достаточно надежно произвести в этом случае по значениям скоростей, определяемых на разностных годографах.

Характерной особенностью востока Сибирской платформы является регистрация интенсивных поперечных волн на И - приборах, обусловленная в условиях высокрскоростных осадочных пород подходом волны под относительно небольшим углом к дневной поверхности, когда вертикальная составляющая колебаний типа ^достаточно велика. Их существование и природа изучены по наблюдениям и на трехкомпонентшх приборах /Соловьев, 1988/. Эти волны соответствуют опорным границам раздела и отличаются наибольшей динамической выразительностью на сейсмограммах. В интервалах их проблеживания, являющихся наиболее оптимальными и соответствующими областям регистрации Р-волн, часто отсутствуют столь же интенсивные конкурирующие группы колебаний с ■ близкими временами пробега. Основным признаком дискретной корреляции 0 - волн является условие плавного изменения отношения по профилю или площади. Значительную помощь при определении вступлений поперечной волна оказывает использование записей, полученных на различных фильтрациях.

Годограф преломленных волн от поверхности фундамента и подобны, что отражает соответствие их одной границе раздела. Кажущаяся скорость волны примерно в Уз раз меньше,

-пр

чем у продольной и изменяется в пределах 3,6-3,8 км/с, а фон случайных отклонений времен пробега в 2-2,5 раза больше. ,

Преломленная волна от поверхности мантии Р " характеризуется весьма дифференцированным изменением кажущейся скорости от 7,7 до 9-9,5 км/.с. Кроме того, различие времен пробега в зави-

симости от расположения источника и приемника на площади может достигать при фиксированной базе 1,5-2 с. Наличие протяженных участков с аномально повышенной кающейся скоростью ке Еызына-ет сомнений. Такие данные достаточно многочисленны, обеспечены системами нагоняющих и встречных годографов, а полученный материал характеризуется достаточно высоким качеством. Сорма продольных и поверхностных годографов при таких изменениях кажущейся скорости имеет сложный вид. Важной особенностью использования поверхностных годографов в этом случае является возможность охонтуривания в плане участков с аномальными значениями скорости, размеры которых не менее ~ 30 х 40 км. При принятой плотности расстановки с патом ^ 10 км на таком участке располагается 8-10 регистраторов, что и обеспечивает достаточно еы-сокую надежность их обнаружения.

Неделение и корреляция поперечной волны Еызывает энаг-чительно большие затруднения, чем продольной Р Её интенсивность сравнима с фоном помех и только на отдельных сойсмо-;' граммах удается достаточна надежно определить время её .вступления. Полученные оценки величины кажущейся скорости 4,6-5,2 км/с в целом соответствуют изменениям скорости волны ?Пр,однал-ко не в полной мере. Для продольных волн возрастание скорости на фоне 8-8,1 км/с достигает 8-9 %, а для поперечных лись 4

В изучаемом регионе отраженные Р и волны от поверхности М регистрируются в интервале удалений от источника 90-180 км, включающем, в себя область критической точки'и имеют, как правило, доминирующую на сейсмограмме интенсивность. Отсутствие в определенном интервале времен конкурирующих по интенсивности колебаний является главным условием их дискретной корреляции. Кроме этого важным признаком волны ?0"р и соответственно ^."р является относительно повышенные значения кажущейся скорости на сейсмограмме и мевду расстановками регистраторов.

¡Сак правило, трудностей в выделении и прослеживании волн ?0"р не возникает, В квадратичной редукции продольные годографы вполне удовлетворительно аппроксимируются прямой линией.При этом максимальное отклонение времен от нее не превышает обычно 0,2 с. По данным площадных наблюдений также не обнаруживается каких-либо локальных особенностей поверхностных годографев.Времена пробега волны Р0^р, полученные на площадной расстановке от

отдельных историков, чаще всего характеризуются незначительными латеральными изменениями, так что в качестве осредненной характеристики допустимо строить обобщенные годографы в эпицент-ральных расстояниях и применять простейшие способы обработки. При этом годографы, полученные от разных источников возбуждения могут кметь значимые различия во временах пробега волны, достигающие 0,4-0,8 с. Закономерного изменения величины эффективной скорости в таких случаях не наблюдается. В целом её значения варьируют в пределах 6,45-6,55 км/с. . .

Заметное изменение кинематических характеристик волны Р0"р происходит лишь в северо-восточной части Далдыно - Алакитского района, где происходит увеличение времен пробега волны на I-1,5 с гри соответствующем увеличении эффективной скорости, определяемой по одиночным годографам,до 6,8-7 км/с. Это указывал-ет на значительное увеличение глубины залегания .границы М и некорректность определения эффективной скорости.С целью умень- . шения влияние угла наклона границы определение её проведено по " полю Ь (я, с )) построенному на северо-восточной участке про-. киля Моркока-Муна. Полученное значение оказалось равным ~ 6,7 . км/с. ■'•'.'.'.,'.

Ка материалах профильных и площадных наблюдений повсеместно проводилось изучение свойств поперечной отраженной волны./^р. ■На сейсмограммах она наблюдается практически всегда, когда су- ■ ществуег волна Р0^р. Их интенсивности сравнимы, но иногда, амплитуды у волн больше', чем у продольных колебаний,- Однако , встречаются случаи,. когда' волна Р0^р вполне выразительна, а волна ^"р отсутствует. . , • \

Соотношение времен пробега продольных и поперечных отраженных волн является важной характеристикой свойств земной коры. Общее изменение величины %/£р на изученной территории происходит в интервале 1,7-1,76 к характеризует закономерные латеральные изменения скоростных особенностей земной коры.'^Вместе . , с тем в районах кимберлитовых полей и на других локальных участках по продольным и поверхностным годографам наблюдается заг-висимость отношения от расстояния взрыв-прием &. Из-

менения носят закономерный характер, достигая 2-2,5 %, что существенно превышает.уровень случайных помех. При этом в Мало-Ботуобииском районе значения 4/¿о с ростом £■ увеличиваются,а

Даяцыно-Алакитском уменьшаются,.свидетельствуя об аномально-' сти свойств земной,коры, выражающейся зависимостью лучевой скорости от направления распространения волн.

Помимо разделов М к Ф установлены две промежуточные границы з коре. Одна (граница I) наблюдается з Мало-Ботуобинском районе, а другая (граница К0Тр) .'распространенная практически повсеместно, залегает в нижней части зе:.гаой коры.

Наиболее надежно продольная волна от границы I выделяется на црофиле Олгуйдах-Ленск. Она рэгистр:1руется в интервале удалений от источника 40-120 км в последующи вступлениях вблизи волны Р^'. Ее кажущаяся скорость ^ 6,4-6,6 км/с. На сейсмограммах она является первой интенсивной волной, регистрирующейся через 0,1-0,6 с после волны Р^. Выделение ее возмогло в случаях, когда' колебания волны имеют относительно невысокую интенсивность. По данным площадных наблюдений в отдельных случаях она регистрируется и в первых вступлениях.

Рассматриваемая волна может быть отнесена к преломленной, так как в этом случае результаты решения прямой задачи по найденным параметрам оказываются удовлетворительно согласованными с наблюденными данными. Если принять ее за отраженную волну,то пластовая скорость в 'покрывающем слое пород фундамента оказывается неправдоподобно завышенной до.6,8-6,9 км/с.

Волна от-'границы, залегающей в нижней части земной коры, наблюдается в интервале расстояний 140-400 км, как правило, в последующей части сейсмограмм. Она характеризуется высокой интенсивностью и кажущейся скоростью 6,6-7,2 10.1/0, и наиболее ярко проявляется на профиле Моркока-Муна, где прослеживается и в видимых первых вступлениях .Вследствие высокой динамической выразительности корреляция этой волны трудностей не вызывает. Главным фактором, свидетельствующим о том, что ока может быть отнесена к отраженной Р0^р, является согласованность решений прямой и обратной кинематических задач. Если принять ее за преломленную, то для выполнения такого условия необходимо допустить в покрывающей толще существование слоя мощностью около 10 км с пониженной до 5,8-6 км/с скоростью. Представляется,что для столь существенного усложнения разреза,экспериментальных данных получено пока недостаточно.

Во многих случаях в интервале прослеживания волны Р0£р на • временах примерно в раз больше на вертикальных и горизонтальных приборах регистрируются поперечные колебания, которые можно отнести к волке Д^р. Они характеризуются высокой интенсивностью и часто на сейсмограммах являются единственной динамически выразительной группой. Отсутствие в области их прослеживания интенсивных конкурирующих колебаний обеспечивает достав точно надежную корреляцию.

В пределах изученной территории отношениЬ для рас-

сматриваемых волн, сохраняясь практически постоянным в пределах отдельных годографов, изменяется от 1,71 до 1,76, отражая латеральные изменения скоростей распространения волн.

Изучение динамических характеристик волн произведено с целью получения сведений об изменении элективного параметра поглощения в земной коре способом, использующим изменение вдоль годографа отношения спектральных составляющих. Использовались результаты аналоговой фильтрации в шести частотных диапазонах:. I-:5, 4-12, 6-13, 8-19, 2-20 Гц. Фиксированным был выбран диапазон 2-20 Гц. Поскольку внутри каждого из диапазонов преобладающая частота остается неизвестной, такие данные позволяют определять только относительную величину коэффициента поглощения■ Д Я*

1_5 Гц)8-19 Гц). Определение значенийпроведено практически во всем типам выделяемых Р и волн. Полученные данные показывают, что изучение распределения Ае?0 в земной коре может быть выполнено с погрешностью '15-40 %, Наибольшие ошибки свойственны годографам наименьшей длины Р^'р и

Д-^р и волнам с малой интенсивностью РПр и ^^ .

Глава 4. Глубинное строение южной части Якутской кимберлитовой провинции

При рассмотрении результатов изучения глубинного строения ■ территории преследуется цель обнаружения как крупных по протяженности аномальных свойств среды, контролирующих размещение кикберлитовых полей, так и локальных,определяющих перспективные участки их поиска.

Главным свойством верхней части земной коры, объединяющим районы Цирнинского, Алакитского и Дапданского кимберлитовых по-

16 '

лей, является их расположение в приподнятых блоках фундамента, ограничивающих тектонические структуры длительного существования, Еключающие в период своего развития время формирования кимберлитовых тел. Это указывает на вероятное образование режима растяжения земной коры, способствующего движению мантийного вещества к дневной поверхности.

Мирнинское поле располагается на западном борту Ыгыаттин-ской впадины, где глубина залегания поверхности 3 составляет 1,5-2 км,- а в погруженной части увеличивается до 4,5-5,5 км. Далдыно-Алакитский кимберлитовый район находится в относительно приподнятом до уровня 2-2,5 км восточном блоке фундамента, ограничивающем впервые обнаруженную при проведении данных работ грабенообразную структуру сложной формы. Б её пределах глубина залегания раздела 2 также достигает 4-5 км.

По величине граничной скорости продольной' волны наиболее дифференцированные значения характерны для Мнрнинского поля, где она изменяется от б до 6,5-6,6 км/с. В сопредельных рано -нах значения скорости достаточно стабильны и равны 6,3 км/ с. В Далдацо-Алакитском районе граничная скорость по поверхности .В достигает значений 6,3-6,45 км/с. На участках непосредственного расположения кимберлитовых тел данных о свойствах фундамента получить не удалось, вероятно, из-за экранирования преломленной волны высокоскоростными отложениями осадочного чехла. В области погруженного фундамента в осадочном чехле выделяется преломляющий горизонт Пм ( соответствует подошве мар-хинской свиты верхнего качбрия) с наибольшей глубине.'! залегания до 1,2-1,4 км, уменьшающейся на бортах прогиба до 0,1 -0,2 км. Граничная скорость на этой границе изменяется от 5,9 до 6,3 км/с, характеризуя, по-видимому, латеральные изменения свойств карбонатных пород. По соотношению структурных планов границ $ и Лм можно придти к выводу о длительном развитии тектонической структуры, вероятно, нижне-среднепалеозойского возраста.

Привлечение данных поперечных волн позволило изучить распределение коэффициента Пуассона б по поверхности й и в осадочном чехле с погрешностью, как правило, не превышающей 3 - 4 %, В обоих кимберлитовых районах значения (Г по разделу в изменяются в пределах 0,23-0,28, имея тенденцию к повышению его до

0,26-0,28 на участках расположения кимберлитовых тел.При этом латеральные вариации 6Г обусловлены, главным образом, дифференциацией скорости поперечной волны.

Коэффициент Пуассона в толще осадочного чехла характеризу -ется, в основном, повышенными до 0,34-0,37 значениями. Однако _ на участках значительного увеличения его мощности, происходящего за счет низкоскоростных отложений,наблюдается уменьшение 6 до 0,2-0,3.

Непосредственно в районе Миршнского поля фиксируется локальное уменьшение (Гдо 0,34, происходящее на фоне . значений 0,37. По данным бурения скважин заметного изменения состава пород здесь не наблюдается, поэтому выявленные аномалии коэффициента 6 в чехле и фундаменте можно объяснить трещиноватостью. При этом важно иметь.ввиду, что по поверхности фундамента скорость измеряется в горизонтальном направлении, а в осадочком чехле под углом к вертикали около 40°. Следовательно инверсионный. характер изменения коэффициента Пуассона может быть обусловлен различием направления распространения волн, т.о. анизотропией, шзванной повышенной трещиноватостью пород в районе комберлитового поля. При этом скорость 0 - волн в вертикальном направлении больше, чем в горизонтальном. В Далдыно-Алакит-ском районе аналогичное уменьшение коэффициента 6 не установле-' но, вероятно, из-за маскирующего влияния увеличения-мощности низкоскоростных пород. ■

I Свойства поверхности мантии описываются, главным образом, • рельефом и распределением граничной скорости. В целом раздел Ы характеризуется пологим рельефом, постепенно погружающимся с юга на север от 40 до 45-47 км. На этом фоне выделяется овраго-образный прогиб, протягивающийся в северо-восточном направлении от Мирнинского поля, в междуречье Вилюя и Ыархи поворачи- • вающий на сеьеро-запад к Далдыно-Алакитскому району, и затем спять на северо-восток в сторону Мунского поля. В районе Мир-нинского поля он проявляется локальным Сна участке ~ 50 ^увеличением глубины залегания раздела М от 40-41 до 44 км. К северу амплитуда прогибания постоянно увеличивается до 10-12 км при расширении его до ~ 70 - 100 км.

Распределение граничной скорости, измеренной на базе 2040 км, по поверхности М изучено в полосе длиной ^ 230 км и ши~

ле ■/.-.'■.

риной около 130 км, протягивающзйся в северном направлении от Мало-Ботуобинского района до участка субширотного течения р.Моркока,и на площади. 140 х 180 яв.км в Далдыно-Алакитском par-йоне, включающем в себя кимберлитовые поля. Её величина изменяется в аномально широких пределах от 8 до 9 км/с, образуя сложную мозаичную структуру. Проекции известных кимберлитоЕЫХ полей на поверхность М тяготеют к участкам наибольших градиентов скорости. При этом каких-либо определенных особенностей её распределения, коррелирующихся с расположением полей, не наблюдается. ...

Мощность слоя пород с аномально высокой скоростью по оценке, полученной на западном участке профиля Гас-Юрях - Малыкай, где удалось выделить отраглющуа. границу в верхах мантии, не превышает, по-видимому, 4-7 км. Этим можно объяснить и отсутствие проявления скоростной и, видимо, плотностной' неоднородности в гравитационном поле. Зона преимущественно повышенных значений граничной скорости сопрягается в восточной своей части с овраг, гообразным прогибрм поверхности М,'в пределах которого граничная скорость, как правило, имеет значения 8-8,2 км/с. • Сложность форш скоростной неоднородности и ограниченный размер изученной территории затрудняют выявление региональ- ■ ной распространенности зоны аномального строения верхов мантии. С целью получения таких сведений проведено изучение, скорости, осредненной на базе 260 км. При этом уменьшилась разреженность, но весьма существенно за счет площадного расположения источников возбуздения увеличилась область изученности до рзмэров ~ 200 х 750 ко.км. По таким данным выделяется протяженная зона аномально неоднородных верхов мантии шириной 80-120 км,протягивающаяся далее на северо-восток в сторону Цунского кимберлито-вого поля. Следует ожидать, что в её осевой части распростри нение участков с аномальными значениями скорости будет преимущественным. Эта зона .включает в себя Мирнииское, Алакитское, Далдынское кимберлитовыз поля и в своей северной части развернута по направлению, совпадающему с простиранием группы полей Мунского, Чомурдахского, Укукитских и др., что позволяет предполагать кимберлитоконтролирующий характер структуры.

Верхнемантийкые скоростные и структурные аномачии находят соответствующее отражение в земной коре, свидетельствуя об уна-

следованном (пассивном) проявлении в верхней оболочке Земли процессов, возникающих" на больших глубинах. Особенности строения земной коры выражаются в сложном по вертикали и латерали распределении сейсмических параметров, изучение которых оказалось возможным благодаря высокой детальности выполненных исследований.

.Разрез консолидированной земной коры района Мирнинского поля наиболее полно изучен по профилю субмеридионального направления Олгуйдах-Ленск. В этом сечении расслоенность земной коры выражается наличием двух внутрикоровых границ. Преломляющая граница I со скоростью « 6,5-6,6 км/с залегает на глубине 6-10 км, образуя под полем антиклинальное поднятие амплитудой до 4 км. Вторая граница - отражающая (KQTp) залегает на глубине 29-33 км. Она также имеет антиклинальную форму с амплитудой 3-4 км. Эффективная скорость, определяемая по отраженной волне от этой границы, оценивается величиной 6,4 км/с. При скорости 6,5 км/с .во всей толще земной коры пластовая скорость в слое мощностью 10-12 км; заключенном между границами KQTp и M¿ изменяется в пределах 6,7-6,9 км/с.

Совместное рассмотрение свойств разреза по всем выделенным горизонтам позволяет выделить в качестве аномального центральный блок земной коры протяженностью около 100 км, включающий в себя Мирпинское поле. Он характеризуется: аномальной волновой картиной по отраженной волне от раздела М, имеющего здесь локальный прогиб, антиклинальными поднятиями по граница í'0Tp и I и наиболее неоднородным по скорости строением поверхности фундамента. Свойства волновой картины в пределах блока были подробно изучены в работе /Соловьев, 1983/ и заключаются в смещении максимумов энергетических спектров волны PQ"p в область поименных частот от 6-8 Гц до 10-14 Гц, при отсутствии таких из- ' менений у поперечной волны. Наблюдается также значительное уменьзонче интенсивности волны PQ^p с удаленней от источника.

Осноенко особенности строения этого блока наблюдаются и на , пересекающем его в субшгротном направлении профиле Тас-Юрях -Ыалыкай. В этом сечении не удалось проследить только преломляющую границу I, что объясняется более сложным строением фунда-монти, проявляющимся, в частности, увеличением на локальном участке граничной скорости до ~ 6,6 км/с.

Близкие к рассмотренным особенности строения земной коры наблюдаются и в Далдыно-Алакитском кимберлитовом районе на пересекающем его в северо-восточном направлении профиле Моркока-Му-на. Непосредственно под кимберлитовыми полями наблюдается антиклинальное поднятие границы Котр. Здесь она с глубины 36-37 км воздымается до 25-26 км, образуя антиклинальное поднятие .шириной около 100 км. С небольшим перегибом под Мунским полем эта граница поднимается на еще ыеныдуя глубину ~ 20 км. Скорость в покрывающей границу К0Тр толще пород в рассматриваемом районе равняется 6,45 км/с. Антиклинально^ поднятию границы К0Тр соответствует ступенеобразное погружение раздела М до глу- • бины с 57-59 км, что сопровождается возрастанием эффективной скорости между этими границами от 6,6 до 6,8-6,9 км/с.

Выявленные на профилях структурные особенности поверхности К0Тр по данным площадных наблюдений прослеживаются по латерали. В её рельефе выделяется протяженное валообразное поднятие шириной ^ 40-120 км. Не на всех локальных участках оно обеспечено необходимыми данными, но в целом как региональная структура её существование не вызывает сомнений. Структурные особенности поверхностей К0Тр и М в целом имеют инверсионный характер. Согласно изменяются и их амплитуда, увеличиваясь с юга на север. Наряду с региональным соответствием структурных планов этих границ, наблюдаются и некоторые его усложнения.

Особенности строения земной коры охарактеризованы отношени-_ ем скоростей продольных и поперечных отраженных волн к * Ур/^. По данным отраженных волн от границы К0Тр в верхней тасти зем- • ной коры, в пределах валообразного поднятия наблюдаются относительно повышенные значения к1 п 1,72-1,74. Для сопредельных участков характерно повышение до 1,74-1,76. Существование таких зон определяется изменением эффективной скорости поперечной волны от 3,63-3,66 км/с на участках с к1 < 1,74 до 3,673,72 км/с в районах с кг > 1,74. При этом скорость Р-волны изменяется в пределах 6,37-6,42 км/с в южной части территории • и 6,43 - 6,48 км/с в северной;

Площадное распределение коэффициента к2 во всей толще земной коры, определяемое по.отношению времен пробега отраженных волн от поверхности М, имеет близкое к вышеуказанным свойства. .В южной части территории относительно пониженные значения к£ж,

1,72-1,74 тяготеют к области желобообразного прогиба по ее подошве, ограниченной на западе и востоке участками са 1,741,76, В пределах'зоны с пониженной величиной выделяются локальные участки, характеризующиеся увеличением отношения с расстоянием взрыв-прием, обусловленным уменьшением лучевой скорости поперечной волны с изменением направления распространения. В данном случае скорость по вертикали больше, чем по горизонтали. Кроме района Мирнинского пияя такими свойствами обладают участки, расположенные в устье р.Огогут и верховьях р.Сюльдюкар.

В междуречье Ыархи и Оленека толща земной-коры характеризуется значениями = 1,73-1,74, которые в южной части территории отнесены к пониженным. На этом фоне локальные участки, выделяемые в Дслдыно-Алакитском кимберлитовом районе и в верховьях р.Моркока, характеризуются увеличением лучевой скорости поперечной волны с расстоянием взрыв-прием (скорость по вертикали минимальна).

Коррелированность по пространственному положению аномальных структурных и скоростных особенностей земной коры и верхов мантии с районами проявления кимбердитового магматизма указывает на взаимосвязь и унаследованность снизу вверх процзссов преобразования земной коры под действием внедрявшегося в нее мантийного вещества. Можно допускать длительное развитие таких процессов, поскольку их действию подверглись достаточно крупные объемы вещества, о чем свидетельствуют и радиологические датировки кимберлитовых пород. В сравнении с тектоническими явлениями они могли быть определяющими, так как в верхней части фундамента и осадочном чехле отсутствуют крупные дизъюнктивные нарушения, соответствующие расположению и простиранию выявленных глубинных структур.

Распределение относительной величины эффективного коэффициента поглощения д в полосе частот 1-19 Гц изучено с целью поиска зон повышенной трещиноватости и насыщенности мелкими неод-нородностями по всем типам использованных продольных и поперечных волн. Полученные данные свидетельствуют о сложном по вертикали и латерали распределении поглощающих свойств в земной коре. Обнаружено значительное повышение поглощения продольных волн в нижней части коры. При средней величине Ло(10 -20)

Г

-Л —I

10 км" в верхней части разреза для слоя нижней коры шаткостью 10-20 км, заключенном мевду границами К0Тр и М, значения йЛр возрастают до (40-60) 'Ю-3 км-*. Это является, по-видиио-му, отличительной чертой кимберлитовой провинции, поскольку на всей Сибирской платформе увеличения ¿¿р с глубиной не наблюдается Д'поркин и др., 1988/.

В районе кимберлитовых полей существует тенденция к повышению поглощения упругих волн и в верхней части земной коры. Так по профилю Олгуйдах-Ленск в окрестности Мирнинского поля поглощение волн по поверхности фундамента оценивается величиной АЛр -— (17-30 )*КГ3 км""*, тогда как в сопредельных районах Ас1р — (8-17)-Ю-3 км"1. Относительно повышенное поглощение сохраняется на этом участке до глубины ~ 28 км, характеризуясь величиной (8-17)- Ю-3 км"1 на фоне значений Д^р =(2-8)-Ю-3 км"1.. Однако такая особенность может быть замаскирована зона».« тектонических нарушений, как это наблюдается, например, в Дал длио -Алакитском районе, где не удалось получить данных о ¿^свободных от влияния грабенообразной структуры по поверхности фундамента. ,

Для подавляющего большинства данных поглощение продольна и поперечных волн мало различается и описывается линией регрессии А 1,2ДсЬз + 3,5-Ю-3 с коэффициентом корреляции 0,95. Лишь в пределах области с аномально повышенной граничной скоростью по разделу М поглощение поперечной волны повышает-^ ся. Для такой группы данных линия регрессии с коэффициентом корреляции 0,98 имеет вид йЛр" 0,87АеЛ>^ - 1,6*10~3, Большее, чем в других областях, возрастание А^ вызвано особенностями строения нижней части земной коры и может быть объяснено влиянием неоднородности верхов мантии.

Величины относительного коэффициента поглощения Р и 0 -волн по поверхности мантии близки и оцениваются значением (4 -10)•10~3 км. Нроме того выделяется участок, расположенный в бассейне среднего течения р.Ыарха, где йЛр имеет отрицательную величину - (40-50)-Ю"3 км""*, отражая аномальное изменение спектрального Состава колебаний. Интересно, что аналогичное свойство прослеживается по всей толще земной коры этого района.

Полученные данные свидетельствуют о сложном характере распределения поглощающих свойств в земной коре. Наряду с указак-

шми существуют и другие, свойственные отдельным районам или участкам. В одних случаях аномалии ДоС имеют распространение только в нижней или верхней частях коры, в других корродируются по вертикали, обособляя отдельные блоки и дополняя новыми фактами закономерности глубинного строения территории.

В соответствии с выявленной зональностью распределения ^в земной коре значений Ур / Кг и корреляцией её с морфологическими особенностями траниц Кото и М, проверено изучение закономерностей послойного изменения коэффициента Пуассона и сейсмического параметра для трех групп данных, полученных за пределами вцутрикоровой антиклинальной структуры, внутри её и непосредственно в районах кимберлитовых полей. На этой основе оценены вероятная структура и состав .вещества, слагающего верхи мантии и нижней,части коры кимберлитовых районов.

Латеральные' изменения коэффициента Пуассона в верхней части консолидированной земной коры мевду границами в и К0Тр до глубины 20-30 км происходят в небольших пределах от 0,23 до 0,25, Тенденция к повышению б до 0,26 вблизи поверхности фундамента намечается лишь в районе Мирнинского поля. Более значительны вариации 6 в нижней части коры, в слое мощностью б -30 км, заключенном между границами К^^^ и М. Наибольшая величина <5 « 0,25-0,3 характеризует области, расположенные за пределами антиклинальной структуры по границе ^0Тр« В зоне ее распространения б уменьшается до 0,24-0,25 и в районах кимберлитовых полей вновь возрастает до 0,25-0,26 (Ыирнинское поле) и 0,29 (Алакитское и Далдынскоэ).

По вертикали наиболее дифференцированные значения наблюдаются в районах кимберлитовых полей. Наименьшие вариации свойственны зоне структурных особенностей по границам К0Тр и М. При этом нижняя часть коры всюда характеризуется относительно ' повышенными значениями, что отличается от всей Сибирской плат-Форш, для которой установлено, что коэффициент Пуассона уменьшается с глубиной от 0,25 в верхней части разреза до 0,23 в нижней /Егоркин и др., 1987/.

По поьерхности М коэффициент б изменяется от 0,23 до 0,26, характеризуя в первом олучае свойства "нормальных" верхов мантии, а во втором - аномальных.

Существование латеральной и вертикальной зональности упругих свойств позволяет представить вероятную последовательность развития фиксируемых аномалий коэффициента Пуассона. Поскольку область аномально неоднородных верхов мантии располагается, в основном, вне пределов зоны структурных особенностей разделов Котр и М, то повышение коэффициента Пуассона в нижней части земной коры момю объяснить влиянием на породы процессов, обусловивших возникновение верхнемантийиой неоднородности. Зона преобразования вещества оценивается мощностью слоя между границами 1С и'М, равной 6-10 км, так как выше уровня К значения б практически не отличаются от средних по Сибирской платформе.

В пределах зоны морфологических особенностей по разделам Котр и 1.1 дифференциация по вертикали минимальна, но область преобразования вещества коры увеличивается, достигая глубины 18-20 км и возможно еще выше (до уровня 6-10 км, если судить по границе I). Это указывает на то, что процессы, способствовавшие образованию антиклинального поднятия граница К0Тр. были направлены на выравнивание упругих характеристик по разрезу земной коры. Затем, в пределах этой зоны, в районах кимберлито-вых полей, произошло внедрение мантийного вещества в земную кору, что и могло привести вновь к увеличению дифференциации значений коэффициента Пуассона.

Наиболее значительные изменения 6 наблюдаются в нижней части коры и менее заметные в верхней. Эта закономерность указывает на затухающий при движении к дневной поверхности характер аномальных особенностей земной коры в кимберлитовой -провинции и является, по-видиыоцу, главной определяющей закономерностью ее строения.

Используя теоретические модели горных пород, можно придти к выводу, что наблюдаемые сейсмические аномалии могут быть обусловлены их 'флюидонасыщенностью. Расчеты по модели Гассмака показывают, что для повышения коэффициента Пуассона в нижней части коры-от 0,22 до 0,28 достаточно "иметь среду с 5 % пористости и различием в средней величине модуля объемного сжатия всей породы и скелета на 0,5-1 %. Для зернистых и трещиноватых сухих сред /Уайт, 1986/ коэффициент Пуассона имеет тенденцию к уменьшению по сравнению с монолитными породами.

Увеличение <Г может быть обусловлено также наличием включений ультраоскоЕНЫх пород, проникших в земную кору.Однако объем их не должен быть очень велик, иначе это бы проявилось в гравитационном поле. Но сейсмические данные указывают на ч значительную массу преобразованного вещества, по крайней мере, в нижней части земной коры. Снять такое противоречие можно, допустив серпёнтинизацию мантийных пород в земной коре, при которой происходит значительное понижение -скорости и плотности.

Интересно с этой точки зрения оценить вероятный состав пород верхов мантии, характеризующихся аномально еысокой скоростью продольной волны. По данным измерений на образцах горных пород и минералов при еысоких давлениях /КириенкоЕа и др.,1989) такая скорость может наблюдаться у породы, содержащей 70-90 % граната против 60-70 % для "нормальных" верхов мантии, где породы могут быть представлены перидотитом^ Повышение скорости за счет включений ориентированного пироксена может-привести к явлению анизотропии скоростных свойств по поверхности М, что противоречит на^им данным. По представленным результатам коэффициент Пуассона для аномальной породы должен быть равен 0,2, что значительно отличается от измеронних по сейсмическим данным. В то же время для "нормальной" мантии значения б" ■ 0,22 оказываются близкими. Получающееся расхождение для аномальных .пород происходит за счет более низких значений скорости поперечной волны ~ 5 км/с, чем замеренной на образцах, где 5,2-5,3 км/с. Как и в низах коры, это понижение может быть обусловлено флюидными включениями. \

Решающим фактором отнесения обнаруженных закономерностей строения земной коры и верхов мантии к кимберлитоконтролирую-щим признакам является их пространственная корреляция с известными полями. Учитывал косвенное отношение сейсмических данных к глубинным проявлениям ккмберлитового магматизма, для уменьшения вероятности ошибки необходимо, чтобы используемые для прогнозирования признаки составляли определенную систему. Значимость отдельных её составляющих в конкретных случаях может изменяться в зависимости от геологической обстановки. Совокупность сейсмических аномалий, предлагаемых использовать в качестве признаков, разобьем на две группы. К первой отнесем признаки регионального прогнозирования, контролирующие закономер-

26 ■ ■

ности размещения кимберлитоЕЫх полей з пределах провинции. Вторую группу образуют локальные сейсмические аномалии, сравнимые по размерам с кимберлитошми полями и определяющие участки,перспективные на их поиск.

Рассматривая с такой точки зрения полученные результаты в качестве региональных признаков, контролирующих глубинные про- ' явления кимберлитового магматизма в южной части провинции и определяющих наиболее вероятные области расположения полей, можно принять:

1. Область аномально неоднородных верхов мантии совместно с сопряженным оврагообразным прогибом поверхности М.

2. Зону антиклинальных поднятий виутрикоровой границы Котр.

3. Области с относительно повышенными коэффициентом Пуассона и- поглощением упругих волн в нижней части земной коры.

Локальные признаки определяются:

I.1приуроченностью кимберлиговых полей к приподнятым блохам фундамента, ограничивающим тектонические структуры, способствовавшие проявлению'кимберлитового магматизма;

2. аномальным повышением коэффициента Пуассона в нижней части корл;'

3. анизотропией или неоднородностью нижней части коры, проявляющейся в изменении эффективной лучевой скорости поперечной отраженной ролны от поверхности ¿1;

4. аномалиями поглощающих свойств в верхней части земной коры и коэффициента Цуассока в осадочком чехле и поверхности фундамента.

На достигнутом уровне изученности глубинного строения наиболее отчетливо проявляются региональные признаки прогнозирования. Сложнее обосновать и использовать локальные, система которых основывается на корреляции сейсмических аномалий по разрезу земной коры в субвертикальном направлении, обнаруженной в районах непосредственного расположения Мяршнского, Далдыкского и Ача-китского кимберлитовых полей.

Свойство вертикальной зональности свидетельствует о.вероят-ной-.обусловленности обнаруженных аномалий в земной коре глубинными (мантийными) процессами преобразования вещества. Однако характер её проявления сложный и на разных глубинах различен. На поверхности мантии значительны (до 10-15 скоростнио

(вещественные) изменения пород, в земной коре преобладают морфологические структуры (глубина залегания границы Кот изменяется в 1,5-1,7 раза) и менее заметны скоростные (до 5-6 %). По поверхности фундамента и в осадочном чехле аномалии еще меньше. Эти особенности указывают с одной стороны на затухающий характер сейсмических аномалий вверх по разрезу, а с другой - отражают, вероятно, состояние и преобразование, вещества .под действием температуры и давления. Естествеало поэтому, ожидать,что в различных геологических ситуациях значимость той или иной локальной особенности разреза может изменяться. Трудно также настаивать и на том, что предлагаемый набор признаков является исчерпывающим. Могут появиться и другие характеристики, но с высокой долей уверенности можно считать, что в пределах областей, где нет аномальных глубинных особенностей, образующих субвертикальную затухающую вверх зональность,.вероятность обнаружить проявления кимберлитового магматизма вблизи дневной поверхности невелика.

Заключение

Итоги работы, формулируемые в виде защищаемых положений,сводятся к следующему.

1. Разработанная методика площадных многоволновых сейсмических зондирований земной коры и верхов мантий, основанная на регистрации продольных и поперечных упругих колебаний, совместном использовании кинематических и динамических характеристик отраженных и преломленных волн, обладает высокой разрешающей способностью. Это достигается расширением качественного состава получаемой информации не только о структуре'сейсмических границ, но к пространственном распределении скоростей Р и ^-волн, их соотношении, анизотропии, поглощающих свойствах среды.

2. Закономерности глубинного строения, контролирующие размещение кимберлитовых полей в южной части Якутской цровинции, определяются главной сейсмической аномалией, образованной протяженной областью неоднородных верхов мантии, со скоростью распространения продольных волн от 8 до 9 км/с, сопряженной с прогибом поверхности Мохоровичича.

3. Особенности строения консолидированной земной коры обусловлены существованием верхнемантийных структурно-вещественных неоднородностей и выражаются инверсионным (по отношению к подошве коры} поднятием отражающей границы, залегающей на глубине 20-36 ил, аномальными изменениями коэффициента Пуассона и эффективного поглощения упругих волн в интервале глубин 25-50 км.

4. Контрастность■аномальных свойств в земной коре меньше,чем в верхах мантии и затухает вверх по разрезу, не проявляясь на поверхности фундамента. При этом кимберлитовые поля (Мирнинское, Алакитское и Далдынское) расположены в окрестностях грабенооб-разных прогибов фундамента, сопутствующих кимберлитовому магматизму, и их размещение обусловлено наложением независимых тектонического (повысившего проницаемость коры) и ккмберлитообра-зующего процессов.

5. Сейсмические критерии прогнозирования определяются корреляцией латеральной и субвертикальной зональности аномалий глубинного строения с расположением кимберлитовнх полей и выделяют в качестве первоочередных для проведения, поисковых геолого-геофизических работ районы распространения ' неоднородных зерхов Мантии, а в их пределах участки, расположенные в ' устье р.Огогут и в верховьях pp. Сюльдгокар и Моркока.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1..Крылов C.B., Рудницкий А.Л., Суворов В.Д. и др.-Применение площадных систем точечных сейсмических зондирований для изучения внутреннего строения фундамента на юге Западносибирской плиты.//Геология и геофизика.-1974.- tè 2.-0. 94-103.

2. Крылов C.B., Суворов В.Д., Селезнев B.C. О картировании граничной скорости при. совместном использовании преломленных и отраженных волн.//Геология и геофизика.- 1983.- JS 1. -С. 90-96.

3. Селезнев B.C., Соловьев B.M.-, Суворов-В.Д. и др. Использо-

вшше поперечных волн при глубинном сейсмическом зондировании в Западной Якутии.//Геология и геофизика.-1987.-й 1.-С.109-117.

4 . Суворов В.Д., Рудницкий A.I., Крейнин A.B. и .др. Строение фундамента юга Западно-Сибирской шгкты по данным площадных систем точечных зондирований.//Геология и геофизика.-1976. -J6 3.-C. 76-84.

5.Суворов В.Д., Захаров В.Е. Методика региональных сейсмических исследований доюрских отложений j Тургаиском прогибе.. //Геология и геофизика.-1981.-й*5.-С.141-150.

6. Суворов В.Д., Сергеев В.Н. К интерпретации данных многократных систем наблюдений преломленных волн при изучении фундамента Западно-Сибирской плиты.//Геология и геофизика.-1982.

8.-С.102-109. .

7 . Суворов В.Д.,Крейнин А.Б. .Селезнев B.C. и др. Глубинные сейсмические исследования по профилю Олгуйдах-Мирный-Ленск. ■//Геология и геофизика.-1983.-.№ 9.-С.72-80.

8. Суворов В.Д. К интерпретации поверхностных годографов преломленных волн. //Геология и reo фи з ика .—1984 .—Je 6. -С .111-117.

9 . Суворов В.Д., Крейнин А.Б., Подваркова И.В. и др. 0 региональных сейсмических исследованиях поверхности фундамента на востоке Сибирской ш1атфюрмы.//Геология и геофизика.-1984. -1Ъ З.-С. 85-90.

10. Суворов В.Д., Крейнин A.B., Подваркова И.В. и др. Площадные глубинные сейсмические исследования й Мало-Ботуобинском районе Якутии.//Геология и геофизика.-1985.-Je 1.-С.82-90.

11. Суворов В.Д., Корнилова 3.А. Глубинное строение Алдан- . скоро щита по данным сейсмологии близких землетрясений.// Геология и геофизика.-1985.-J6 2.-С.86-93.

12. Суворов В.Д., Уаров В.Ф; Глубинное строение востока Сибирской платформы между г.Мирный и п.Айхал по данным площадного глубинного сейсмического зондирования.//В- кн.¡Структура и эволюция земной коры Якутии.-Новосибирск: Наука.-1985.-С.209-211. •

13. Суворов В.Д., Корнилова З.А. Мощность земной коры на юго-востоке Верхояно-Колымской складчатой системы./Аихоокеан-ская геология.-1986.-J£ 4.-С.32-35.

14 . Суворов В.Д., Крейнин А.Б., Подваркова Й.В. и др. Глу-.бинные сейсмические исследования по профилю Тас-йрях-Алмазный-

Малыкай.//Теология и геофизика.-1986.11.-С. 72-78.

15. Суворов З.Д., Уаров В.Ф., Крейшн А.Б. Площадное изучение земной коры и верхов мантии методом ГСЗ в Западной Якутии. //Гезисн докл. Всесоюзной конференции.-Иркутск-Чпта.-1987.-С. 49-50.

16 . Суворов В.Д., Крейнин А.Б., Уаров В.Ф. Глубинные сейсмические исследования в центральной части Западной Якутии. //Геология и геофизика.-1938.- Je 2.-С.91-95.

17 .Суворов В.Д., Соловьев В.М., Селезнев B.C. Земная кора ' и верхи мантии в Западной Якутии по данным глубинного сейсмического зоцдирования.//Гезисы докл. Международного симпозиума. Состав и процессы глубинных зон континентальной литосферы.-Новосибирск. -1938. -С. 86.

18 . Суворов В.Д., Корнилова З.А., Дергачев A.A. Сейсмическая кода в ГСЗ.//Геология и геофизика.-1988. 1.-С.106-112.

19. Суворов В.Д., Корнилова З.А., Ларионов А.Г. Глубинное строение Алданского щита и в Верхояно-Колымской складчатой системы по данным от близких землетрясений.//Материалы секции МСССС АН СССР по Сибири и Дальнему Воет оку.-Иркутск.-1938.-С. 41-42.

20 . Суворов В.Д., Подваркова И.В., Солошенко Е.И. Способ интерпретации поверхностных годографов преломленных волн. //Геология и геофизика.-1989. -Ik 5.-С. 93-101.

21 . Суворов В.Д., Корнилова З.А. Ошт изучения трехмерного-строения земной коры и черхов мантии методом ГСЗ в Западной Якутии.//Тезисы докл. Всесоюзного семинара: Нетрадиционные методы геофизических исследований неоднородностей в земной коре. -Звенигород.-1989.-С.183-184.

22. Суворов В.Д., Шарапов Е.В. Сейсмические особенности поверхности мантии в южной части Якутской кшберлитовой. провинции,//Геология и геофизика,- 1990.- J» 7 . -С. 93-101.

23. Сейсмическая анизотропия земной коры в Западной Якутии. /Крылов С.В., Селезнев B.C., Соловьев В.М., Никатенко А.Б.,Суворов г В.Д.//В кн.: Сейсмическая анизотропия.-Результаты. Проблемы. 'Возможности. Тезисы докл. П Международного рабочего совещания. - М.-1986. -С. 36. гт

31