Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Комплексное исследование статистических связей тектонических движений, строения земной коры и геофизических полей для целей геодинамического анализа

ВАК РФ 04.00.04, Геотектоника

Автореферат диссертации по теме "Комплексное исследование статистических связей тектонических движений, строения земной коры и геофизических полей для целей геодинамического анализа"

"6 О0 '

Комитет по народному образованию СССР

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЩШ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В.ЛОМОНОСОВА

Геологический факультет

На правах рукописи УДК-551.2:551.24:551.241:551.14

ЗВЕРЕВ Анатолий' Тихонович

КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ, СТРОЕНИЯ' ЗЕЙН0Й КОШ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ГЕОДИШШЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Специальность 04.00,04 - геотектоника

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

МОСКВА 1989

Работа выполнена на кафедре физической географии и ландшафтного дешифрирования Московского ордена Ленина института инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии.

Официальные оппонента:

доктор геолого-шкералогаческих наук М.А.Гончаров (геологический факультет МГУ,-Москва) * *

доктор физико-математических наук Л.И.Лобковский (институт океанологии АН СССР,' Москва)"

доктор геолого-минералогических наук Ю.К.Щукин (ВНИИГеофизика, Москва) .

Ведущая организация: Геологический институт АН СССР (Москва)

Защита диссертации состоится "/3 "й./г/оел9/ 1980 г. в /V час.

30 мин. на заседании специализированного Ученого Совета Д.053.05.25 по общей и региональной геологии и геотектонике при Московском государственном университете шл. М.В.Ломоносова по'ад--ресу: Москва 119899, ГСП, Ленинские'горы, МГУ, Геологический факультет, ауд. ' ' '.' •..■

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ, корпус "А",. 6-й этаж.

Автореферат разослан " " 1990 г.

Ученый секретарь- специализированного.Ученого Совета

■ доктор геолого-минералогических наук Л^т^^ А.В.Вихерт

'CTBF'.'JM

vcj

ВВЕДЕНИЕ

Современный этап развития геологии характеризуется резким увеличением потока разнообразной информации о строении коры и глубоких сфер Земли. Значительно повысился технический уровень геолого-геофизических исследований. Интенсивно осваивается Мировой океан. Появились принципиально новые космические геолого-геофизические методы исследований. Благодаря этилу, многие представления в геологии дополнены, утг -:нены и расширены. Возникли новые направления исследований по систематике, анализу и интерпретации геолого-геофизических материалов с целью отработки региональных и глобальных моделей развития земной коры и решения при их помощи важнейших практических задач, связанных, в первую очередь, с прогнозированием и поисками полезных ископаемых.

Настоящая работа посвящена одному из таких новых фундаментальных научных направлений: геодинамическому анализу на основе комплексного использования методов качественного и математического (количественного) анализов геологических и геофизических индикаторов внутренней динамики Земли, определяющей движения и структуру земной коры. Данное научное направление автором названо "индикационно-математическим геодинамическим моделированием (ИМШ)". Главная его цель - установление физических условий развития геодйнамических процессов в коре и мантии и подбор динамических моделей на основе выявления системно-корреляционных связей геодинамических индикаторов, в роли которых выступают тектонические движения, различные параметры строения земной коры и мантии и геофизические аномалии. Системно-корреляционные связи выявляются при помощи статистического анализа на основе системного подхода.

Отдельные вопросы данного направления рассмотрены в работах М.Е.Артемьева (1975), Н.А.Беляевского (1981), А.М.Берлян-та (1978), А.А.Борисова и Д.Г.Успенского (1968,1975), В.Вад.

• Бронгулеева (1977,1982), А.В.Вихерта (1977), И.С.Вольвовского (1973), А.Ф.Грачева, В.И.Мишина (1975), Р.М.Деменицкой (1975, 1981), А.Т.Донабедова и В.А.Свдорова (1973), И.Г.Клушина (1976), С.С.Красовского (1981), Е.Н.Кропоткина (1958), В.А. Магницкого (1965,1987), Б.Н.Монаева, Н.Ф.Афанасьева и др. (1981,1984), П.Н.Николаева (1980,1986), Г.И.Рейснера, М.Г... Рейснера (1986,1987) и других исследователей.

Основными недостатками данных работ являются следующие: - отсутствие системного подхода, что затрудняет, а нередко де-

лает невозможным, ранжирование установленных статистических зависимостей геологических и геофизических параметров и проведение их геодинамической интерпретации;

- отсутствие комплексной статистической обработки накопленных обширных геолого-геофизических материалов на территории СССР и мира; .

- отсутствие, как правило, геодинадаческой интерпретации результатов статистического анализа, или она носит ограниченный (констатирующий) характер ;

- не выдерживается принцип комплексности использования математических методов анализа.

Данные предпосылки определили тему предлагаемой работы и важнейшие особенности ее структуры.

Цель работы - исследование закономерностей статистических связей тектонических движений, различных параметров строения земной коры и геофизических аномалий на территории СССР и мира на основе системного подхода и геодинамический анализ полученных результатов.

Рсворнн? ?шчи исмздрвадай»

1. Отработка методологии статистического анализа на основе системного подхода .применительно к решению задач геодинамики и геотектоники.

2. Комплексный качественный и количественный анализ геологических и геофизических карт территории СССР и мира на основе системного подхода.

3. Выявление системно-корреляционных связей геологических и геофизических параметров для разных уровней структурно-вещественной организации литосферы, начиная от глобального и заканчивая микрорегиональным.

4. Разработка системы общих принципов, методов и способов проведения индикационно-математического геодинамического моделирования (ИГО.1!).

5. Индикационно-математическое геодинамическое моделирование на основе выявленных системно-корреляционных связей.

Актуальность разработки перечисленных проблем определяется тем, что современное состояние теоретической и практической геологии требует перехода с качественных на строго научно обоснованные количественные методы системного анализа накопленных к настоящему времени обширных геолого-геофизических материалов, т.е. перехода на принципиально новый уровень исследований. Это

необходимо как для геодинамяческого моделирования, так и для решения целого ряда других задач, гребущих точной диагностики физико-геологических условий формирования земной, коры и полезных ископаемых. Актуальность работы обусловлена такай назревшей необходимостью в обобщении и систематике накопленного опыта и разработке системы единых принципов, методов и способов проведения статистического анализа и индикационно-математического геодинамического моделирования.

Научная новизна и научная ценность исследований заключаются в том, что впервые выполнена комплексная статистическая обработка геологических и геофизических карт территории ССбР и мира с использованием современных методов математического анализа и ЭВМ. Выявлены системно-корреляционные связи различных геологических и геофизических параметров для разных уровней организации литосферы: от глобального до макрорегионального. Разработана методология статистического анализа на основе системного подхода применительно к решению задач геодинамики и геотектоники. Разработана методология нового научного направления и выполнено индикационно-математическое геодинамическое моделирование (ШГМ) с выделением глобальных и региональных геодинамических систем. Представленные в работе различные по содержанию карты, графики и таблицы во многом представляют собой новые научные разработки и имеют собственный научный интерес.

Практическая ценность работы состоит в том, что результаты исследований имеют прикладное и методическое значение для специалистов, работающих в области тектонического, металлоге-нического и нефтегазоносного районирования, а также поисков полезных ископаемых. В работе использованы новые современные методы математического анализа на основе широкого применения электронно-вычислительной техники. Составлен банк данных 38 геолого-геофизических параметров для территории СССР и мира, который включает более 160 ООО значений параметров. Разработаны 4 новые программы для ЭВМ. Разработана целая серия карт нового типа: корреляционных, трекдовых.(вычисленных по способу минимизации функции риска), варимаксных факторов и синтетических прогнозных карт нефтегаз&осности.

Внедрение результатов работы. Составленные автором геологические и геофизические карты трендовых поверхностей, а также построенная на их основе с привлечением результатов дешифриро-

валяя космических снимков прогнозная карта нефтегазоносности Калмыцкой АССР приняты для использования в нефтегазопоисковых iî прогнозных работах треста "Калмнефтегаз/разведка", и получен акт о их внедрении. Основные разработки диссертации вошли в учебный программы и методические разработки курсов по геологии, геоморфологии, физике Земли и геофизическим методам разведки, которые преподаются в геодезических вузах и факультетах, а также на курсах повышения квалификации преподавателей и инженеров, и получен акт о внедрении.

Апробация работы. Материалы исследований опубликованы в трех монографиях, в ряде сборников, в научных журналах, в материалах совещаний и конференций, в серии научно-технических отчетов, в учебных программах и методических разработках для студентов геодезических специальностей. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры физической географии и ландшафтного дешифрирования и картографического факультета МИИГАиК, в Московском обществе испытателей природы (1985), на ХУ и ХУ1 Гагаринских чтениях (Москва, 1366,1986), на всесоюзных конференциях "Состояние и перспективы дальнейшего развития геодезии и картографии" (Москва, 1984,1987), на Корреляционном совете по КИПР Калмыцкой АССР (тема ГКНТ 0Ц.038) (Элиста, 1985), в ШЛО "Методика и технические средства геоивдикационного дешифрирования материалов аэро- и космических съемок" (Свердловск, 1986), на совещании "Итоги 2-го этапа исследований природных ресурсов и проблемы развития производительных сил Калмыцкой АССР (Элиста, 1987), на научных семинарах по геодинамике в лаборатории неотектоники и сейсмотектоники геологического факультета (рук. Н.И.Николаев), на механико-математическом факультете (рук. В.П.Мясников и В.Е.Фадеев) и музее землеведения МГУ (рук.С.А.Ушаков), на П Всесоюзном совещании "Тектоника литосферных плит" (Моек- • ва, 1989).

Выполнение работы. Использованные для исследований материалы представляют собой опубликованные за последние 10-15 лет у нас в стране и за рубежом геологические и геофизические карты и табличные данные. Для территории СССР - это карты масштабов от 1:2500000 до 1:10000000, а для мира - от 1:15000000 до 1:45000000 и мельче. Вычислительные работы проведены на ЕС ЭВМ 1022, 1045 и частично "Искра 1256".

Построение работы. Диссертация состоит из введения, вось-

ми глав, включающих 26 разделов, за'ключения, рисунков - 56, списка использованной литературы - 206 наименований и приложений - 30 таблиц. Объем текстовой части 299 страниц.

Пользуясь случаем, автор выражает признательность за советы и рекомендации, высказанные в ходе предварительного обсуждения диссертационного материала, своим учителям, старшим товаришам и коллегам: В.Е.Хаину, Ю.Л.Бирюкову, А.З.Зихерту, Я.Г.Кацу, Н.И.Еиколаеву, А.И.Стрыкову, Т.И.Фроловой, а также за деловую поддержу и помощь В.И.Аковецк.му, С.А.Сладкопев-цезу и сотрудникам ЗЦ лЯИГАлК.

Основные задзиаемые положения:

1. Выполнены крупные обобщения и проведена систематика статистических связей тектонических движений,' строения земной коры и геофизических полей на территории СССР и тара. Для Этой цели разработана методология статистического анализа на основе системного подхода, которая предусматривает: комплексное использование качественных и количественных мэтодоз, совместное использование космической, Слизпозерхностной и поверхностной геолого-геофизической информации, выявление ложных связей, фильтрацию и ранжирование статистических связей, составление банков данных и программ для ЭВМ.

Выявлены и проанализированы системно-корреляционные связи современных л ковейких вертикальных движений земной коры, макрорэздробленности, возраста, и рельефа фундамента, рельефа поверхности Земли, мощности коры и литосферы, кос:.;огеологн-ческкх кольцевых структур, различных параметров статики и кинематики литосферных плит, геотермического режима, сейсмических скоростей на разных глубинах мантии, гравитационного и магнитного полей на глобальном, мега-, макро-, мезо- к г.гпкро-регкональном уровнях.

2. Предложена и разработана методология индикационно-математического геодинэмического моделирования на основе системно-корреляционных связей геологических и геофизических параметров. Она включает: статистический анализ ко основе системного подхода, построение различных цифровых моделей (матриц, графиков, диаграмм, карг), выявление системно-ксрре-ляционных связей параметров и подбор соответствующих им гео-стутических и геодинамических моделей.

3. Ка основе ИМИ предложена комплексная модель развития литосферы под воздействием двух глобальных геодинамических

систем: охлаждения и разограва. Система охлаждения связана с . глубоким мантийно-коровым охлаждением и вызывает общее опускание земной коры. Система разогрева имеет четыре основные яруса геодинамического возбуждения: нижнемантийный (2600-2900 км), сред-немаятийный (700—900 км), верхнемантийный (астеносферный) и ли-тосфе^ный. Каждый ярус характеризуется наличием крупных горизонтальных плотностных неоднородностей. Под воздействием системы разогрева "возникает рифгогенные структуры разных типов. Развитие рифтогеналей ролдает два встречных разноглубинных' налрав-' леря действия боковых давлений и связанных с ними перемещений (отодвиганий) вещества: от рифтогеналей к зонам сжатия (на глу-. банах до 400 км) и из-под зон сжатия (на глубинах 700-900 км) к рифтогенадям, компенсирутацего.окучивание сиалического материала в зонах сжатия.

ГЛАВА I. МЕТОДОЛОГИЯ КОМПЛЕКСНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ'ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ, СТРОЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОШ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ В основу статистического анализа положен принцип системно-, го подхода; который выдерживается на всех стадиях исследований: от локальных наблюдений до глобальных обобщений. Использование• данного принципа требует четкого представления о причинно-следственных связях и соподчиненности цроцессов (объектов) и проведения, анализа на основе рангового подхода. С целью ранжирования автором изучены и классифицированы'спектры тектонических движет ■ ний, различных параметров строения земной коры и геофизических аномалий с выделением образований шести'рангов: глобального, мега-,'ма1фо-,.мезо- и минрорегионального и локального.

Приведено;описание математического'Обеспечения и авгомати- • зации процесса исследований.' В работе использованы методы корреляционного, компонентного,' варимаксного и треэдового анализов, вторые ранее" на столь крупных площадях, как территория СССР и мира,не применялись. Ыодернезировая и автоматизирован метод проведения корреляционного анализа по способу скользящего окна с постепенным изменением радиуса осреднения (Зверев, 1984). Впервые применен- и отработан тревдовый метод расчленения (фильтрации) геолого-геофизических параметров на составляющие по способу минимизации функции риска. На основе данного способа автоматизирован процесс выделения изометричных. геолого-геофизических объектов (Зверев, Стрыков, 1985,1986). Впервые использованы, графики интервальной тесноты связи параметров (Зве-

рев, 1982).

Программы корреляционного, компонентного и варимаксного анализов составлены на языке Фортран 1У для ЕС ЭВМ. Ю22, программа тренд-анализа по способу минимизации функции риска - для ЕС ЭВМ 1045, программа анализа интервальной тесноты связи параметров - для ЭЕМ "Искра 1256".

Составлены банки 38 геологических и геофизических параметров для территории СССР и мира при их осреднении по сетке 50х х50 км2 (в европейской части СССР), 100x100 км2 (на всей территорий СССР), 5°х5° (на поверхность Земли медцу параллелями +50°) и 10°х10° (на-поверхность Земли между параллелями +70°), включающие более 160 ООО значений параметров. На основе их машинной обработки составлено несколько сотен карт корреляционной связи, варимаксных факторов и трендовых поверхностей для территории СССР и мира для разных уровней структурно-вещественной организации литосферы.

Исследованы, даны соответствующие методические рекоменда- ' ции и сформулированы основные положения методологии статистического анализа на основе системного подхода применительно к решению задач геодинамики и геотектоники:

- комплексное использование качественных и количественных методов анализа, что помогает понять физическую сущность и увеличивает достоверность получаемых результатов, а такяе значительно уменьшает вероятность возможных ошибок при их интерпретации;

- комплексное использование различных статистических методов, позволяющее раскрыть разные стороны статики, динамики и взаимосвязи геодинамических процессов и осуществить взаимоконтроль полученных результатов;

- комплексное использование геологических и геофизических параметров, полученных наземными, близповерхностными и космическими метода™, что отвечает разной (разноуровенной) степени их естественной генерализации (фильтрации) и позволяет комплексно применять индуктивные и•дедуктивные методы изучения строения и динамики земной коры;

- анализ внутреннего строения простых и слозшых тектонических структур с целью оценки его влияния на результаты статистического анализа и выявления ложных корреляционных связей;

- ранжирование геолого-геофизической информации на основе структурно^формационяого анализа и специальных математических

и аппаратурных приемов фильтрации;

проведение анализа на основе строгого соблюдения системного подхода: каждый ранг геологических тел и геофизических аномалий анализируется раздельно в соответствии с их иерархией;

- фильтрация (выделение) статистических зависимостей геолого-геофизических образований определенного ранга при помощи подавления влияния образований других рангов на основе научно обоснованного подбора степени осреднения исходных данных и размера анализируемой площади (структуры);

- отсутствие корреляции геолого-геофизических параметров определенного ранга во многих случаях является следствием не отсутствия зависимости, а ее маскировки более сильными связями составляющих параметров других рангов, обусловленных образованиями, которые осложняют анализируемую тектоническую структуру или частью которых она является;

- автоматизация вычислительных и графических работ за счет выполнения их по специально составленным программам на ЭВМ;

- составление банка геологических и геофизических данных на территорию СССР и мира при разных уровнях их осреднения.

ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОГО ИЗУЧЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ Исследована геодинамическая информативность: геологических и;геофизических параметров, элементарных, парных и интегральных (многомерных) показателей статистических зависимостей, карт корреляционной связи, трендов и изолиний варимаксных факторов, различных графиков зависимостей и интервальной тесноты связи. Исследования проведены с учетом интегрального характера параметров тектонических движений, строения земной коры и геофизических полей, отражающих суммарный эффект воздействия на кору разнообразных геодинамических процессов, которые отличаются природой, масштабом, глубиной, временем и продолжительностью действия.

При исследовании разноранговых составляющих тектонических движений, структур коры и геофизических аномалий впервые применен метод автоматического выделения гревдовых составляацих по способу минимизации функции риска с использованием для этой цели 14 алгебраических и тригонометрических функций первого и второго порядков (Зверев, Стрыков, 1985). На основе построения

семейства изолиний варимаксных факторов разработана карта геодинамики нового типа, количественно характеризующая роль главных факторов развития структур литосферы (Зверев, 1988).

Показано, что информативность геолого-геофизических параметров, как индикаторов геодинамики, определяется презде всего их физической сущностью и условиями наблюдений. При проведении геодинамического анализа необходимо Е'-талнение таких условий, как комплексность обработки геоданамичесхих индикаторов, использование естественных фильтрующих свойств различных систем наблюдений, регистрирующей и наблвдательной аппаратуры, строгое ранжирование индикаторов и анализ их геодидамической информативности на основе системного подхода.

Проанализированы методы индикационнсьматематического (косвенного), физико-математического (прямого) г экспериментального геодинамического моделирования. Показана необходимость как совместного, так и автономного их использования, т.к. это позволяет получить независимые результаты и осуществить взаимоконтроль.

Главная задача ивдикационно-математического геодинамичес-' кого моделирования (ИМГМ) - выявление систешо-корреляционных связей геолого-геофизических параметров и. установление на их основе физических условий развития корн и мантии. Само модели- • . рование осуществляется при помощи подбора возможных моделей геодинамики, удовлетворяющим данным физическим условиям. Возможных моделей может быть несколько. Их количество будет тем иеньпз, чем,точнее определены физические условия. А это зависит не только от количества, но и от физической определенности (однозначности) геодинамической информативности анализируемых геолого-геофизических параметров (индикаторов) и их корреляционных зависимостей. '

На первом этапе ИМГМ на основе системно-корреляционных связей и физической природы геолого-геофизических параметров •строятся геостатические.модели. Главная геодинамическая роль подобных моделей - вскрыть наличие в тектонических структурах Вариаций плотности, температуры, напряжений и других аномалий физического состояния вещества - коры и мантии. На втором этапе •ИМГМ вырабатываются динамические модели, способные- обеспечить наблюдаемую статику и закономерности геологического строения и развития тектонических структур разных рангов. Подобное качественное по своему характеру моделирование позволяет разра-

ботать принципиальную динамическую модель развития литосферы. В качестве примеров ИМШ в работе разобраны статические и динамические модели Центрально-Азиатского орогена, Японской вулканической дуги, хр.Рейкъянес и. Восточно-Тихоокеанского поднятия.

' В целом методология ИМШ предусматривает следующий порядок выполнения работ:

- комплексная статическая обработка геалого-геофиз ических данных на основе системного подхода;•

- построение различных цифровых моделей и карт, характеризующих изменение, по площади количественных показателей величины связей и зависимостей ранжированных геологических и геофизических параметров; ,

- выявление системно-корреляционных связей геолого-геофизических параметров; -

- анализ геодинамической информативности как самих ранжированных геолого-геофизических параметров, так и количественных показателей их зависимостей;

- подбор статических и динамических моделей, удовлетворяющих вскрытым системно-корреляционным связям геолого-геофизических параметров и их физической сущности.

ГЛАВА 3. ГЛОБАЛЬНЫЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ЗАВИСИМОСТИ-ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ, СТРОЕНИЯ.КОШ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ"ПОЛЕЙ И ИХ •' ГЕОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Исследованы следующие 27 параметров: высота рельефа поверхности Земли (К), средняя (А^т). абсолютная (А^)'и относительная (йА§) амплитуда новейших движений коры, расстояние от оср спрединга до зон субдукции без учета (ЛП^) и.с учетом (ЛП^) континентальных рифтогеналей, радиус литосферных плит без уче-■ та и с.учетом (ЯдП) континентальных рифтогеналей, мгновенная, скорость движения литосферных плит дП), пространственное Ашояение осей зон спрединга и субдукции (0СИ), мощность земной-коры (Нм) и литосферы (На), возраст структур-но-форлационных комплексов земной коры С "6 )» тепловой поток ((£), температура.на глубине 50 км (Т ), изостатические аномалии (Д(|-),.высота рельефа нередуцированного геоида и исправленного изостатическими редукциями (компенсированного) геоида магнитные'фоновые аномалии (Та), плотность

кольцевых структур (КС), радиус кривизны земной коры' (Я), астрономическая широта местности (Ф), искусственно введон-

ные полупериоды в 45° по долготе (Тл ) и шроте (Ту>). относительные скорости сейсмических волн на глубинах 150, 350 и 550 км по данным сейсмотомографии (СТ|,СТ2,СТ3).

Количественные характеристики параметров снимались с соответствующих карт, большая часть из которых составлена при осреднении исходных данных по пяти градусным трапециям. "С.целью выдерживания одного уровня генерализации параметров, все остальные карта также преобразованы приосреднениях по пяти градусним трапециям. Это обусловило соответствующие уровни тектонической и геодиналшческой информативности геолого-геофизических параметров: они отражают лишь глобальные и межрегиональные неоднородности строения земной коры и геофизических полей.

В работе составлены карты и гипсографические кривые для • всех исследуемых геологических и геофизических параметров. Для Тц, и CJ, построены карты трендовых поверхностей по способу минимизации функции риска. По этим графическим материалам, а также по литературным данным изучены и систематизированы глобальные закономерности пространственных изменений и спектры геолого-геофизических параметров и их геодинамическая информа- " тивность. Показана близость спектрс}в Та и и их отличие от других параметров. Подтверждено мнение У.М.Каулы (1971) о' том, что A^j, имеет корреляцию с областями четыертичного вулканизма. Вслед, за С.К.Ранкорном (1964), автор приходит к выводу о необходимости использования для геодинамического анализа не , а исправленного- изостатическимй редукциями (ком-

пенсированного) геоида Выполненные расчеты средних вы-

сот в океанах и на континентах показали, что в океанах преобладает положительный рельеф , а на континентах отрицательный.

'Комплексное исследование глобальных статистических связей гголого-геофизических параметров проведено:при помощи графиков интервальной тесноты связи, корреляционного, компонентного и варкмаксного анализов, выполненных при разных размерах расчетных площадей (от площади всей поверхности Земли до трапеций 100°х100°) и элементарных ячеек (от 5°х5° до 10°х10о), карт корреляционной связи, построенных на базе' расчета коэффициента корреляции по методу скользящего окна по трапециям 80°х80° для всех изученныхпараметров, карт изолиний варкмаксных факторов. Разные методы статистического анализа дали однотипную картину корреляции геолого-геофлзических параметров, что гово-

рит о корректности полученных результатов. Вскрытые закономерности статистических связей параметров хорошо согласуются с результатами качественного анализа геологических и геофизических карт.

Статистический анализ вскрыл наличие трех обособленных групп-параметров, имеющих наиболее устройчивые внутренние системно-корреляционные связи. В пврвую группу входят основные индикаторы развития континентов и океанов: (г , Ь .;НМ , На, КС.СТ,. которые обладают системной обратной связью с

и Л- . В качестве второстепенных связей, т.е. связей, которые наблюдаются в ряде регионов, но не имеют глобального ,(системного) выражения, параметры данной группы имеют прямую связь с ¿А^, СТ2 и обратную с А^ и Вторая группа объединяет параметры литосферных плит АП и 0СИ , которые имеют достаточно уст/ойчивую обратную связь с Ц, и второстепенную Прямую связь с & А^ и Н ^ ♦ Третья груша включает Тд , имеющие на большей части- поверхности Земли обратную связь с и второстепенную обратную связь с С^ и Я,дПТеснота связи в первой группе в 4 раза и более превышает нижний предел ее достоверности, во второй группе в 1,5-2 раза, а в третьей связь выражена лишь в результатах компонентного и варидаксного анализов. Остальные цроанализированные параметры не имею!1 глобальных системных связей..

Системно-корреляционные связи первой группы параметров от-' ражают наличие на Земле двух глобальных, тектонических структур литосферы, имеющих принципиально различное строение до глубин в несколько сотен километров,.- континентов и океанов. Показателем глубинности и характера геодинамических процессов в данной группе являются прежде всего рельеф компенсированного геоида, который показывает степень отклонения состояния планеты от гид-. ростатеческого равновесия и величину возникающих при этом касательных напряжений в теле планеты, и вариации скоростей сейсмических волн на разных глубинах, выявленные сейсмьтомографией.

Системно-корреляционные связи второй группы подчеркивают,, что в глобальном выражении рифтогенали обладают наиболее устойчивым повышением теплового потока по сравнению с другими тектоническими структурами. Достаточно низкая корреляционная связь АП и С), обусловлена тем, что аномальное увеличение теплово- • го потока происходит не только в зонах спрединга, но и в ряде других гесдинамичёских систем, особенно в системах вулкакичес-

ких дуг, а также вулканических и тектоно-вулканлческих сооружений дна океанов и морей.

Системно-корреляционные связи третьей группы показывают общее снижение интенсивности фоновых магнитных аномалий в областях изостатической перекомпенсаций земной коры, характеризующихся нередко повышенными значениями теплового потока. Интерпретация системно-корреляционных связей третьей группы индикаторов сводится к признанию сугубо литосферной (выше изотермы Кюри) природы фоновых магнитных аномалий и наличия общей глобальной зависимости напряженности магнитного поля от интенсивности прогрева литосферы..

Геодиначический анализ системно-корреляционных связей всех трех выявленных групп привел к выводу, что индикаторы 1-й группы характеризуют глобальную геодинамическую систему, охватывающую глубокие сферы планеты, а двух остальных - верхние части (ярусы) данной системы. Показателем глубинности (корней) глобальной системы является геоид, полученный по наблюдениям спутников. Отражая лишь наиболее крупные (низкочастотные) черты аномального гравитационного поля, он содержит уникальную информацию о мощнейших геодкнамических процессах перераспределения глубинных масс и возникновения в теле планеты крупнейших горизонтальных плотностных неоднородностей.

В настоящее время среди исследователей нет единого мнения ни о природе, ни о глубине залегания масс, возмущающих гравитационный потенциал (Артемьев, 1975; Рузмайкина, 1976; Тараканов и др., 1979,1985). Для решения данной проблемы в работе выполнены прямые расчеты послойного влияния на потенциал силы тяжести плотностных неоднородностей земной коры и верхней мантии для трех моделей Земли (в том числе и для модели РЕМ), выполнен анализ причин возникновения горизонтальных плотностных неоднородностей на уровне развития зон фазовых переходов средней мантии (400-1000 км) (Зверев, 1977).

На основе полученных результатов, а также с учетом данных прямого расчета.глубины залегания крупных аномалий потенциала, осложняющих глобальный рельеф геоида (Кан, 1975; Тараканов и др., 1985^ и факта отсутствия у аномалий системной связи с тектоническими структурами (Зверев,1986) сделан вывод о наличии в теле планеты четырех основных уровней размещения горизонтальных

плотностных неоднородностей: нижнемантийного (граница ядро-мантия и вблизи нее), среднемантийного, верхнемантийного и норового. Плотностные неоднородности нижнемантийного уровня обусловливают глобальный рельеф геоида, среднемантийного - крупные аномалии геоида (Североатлантическая, Австралийско-Тихоокеанская и др.), верхнемантийного фиксируются по изменению мощности и глубины залегания астеносферы, а корового.связаны с плотност-ными неоднородностями строения земной коры и рельефом ее подошвы.

Исходя из многоуровенного размещения горизонтальных плотностных неоднородноотей,сделан вывод о многоярусном строении глобальной геодинамической системы, которая состоит соответственно из нижнемантийного, среднемантийного, верхнемантийного (астеносферного) и литосферного ярусов, функционирование глобальной системы начинается в нижней мантии и постепенно распространяется вверх, усложняясь и дифференцируясь в пространстве (Зверев,1989). Отсутствие системной корреляции крупнейших аномалий геоида с тектоническими структурами 2-го порядка, с мощнейшими современными динамически напряженными зонами (зоны спрединга, субдукции, вулканизма и т.д.) и геотермическим режимом литосферы свидетельствует о достаточно частом нарушении линейной связи между разными ярусами глобальной геодинамической системы. На это же указывают и данные сейсмотомографии (Акдер-сен, Дзевонский,1984).

Проанализирована геодинамическая обстановка в нижней мантии, в которой происходит физико-химическое расщепление (дифференциация) протопланетного вещества. На наличие аномально разогретого слоя (нижнемантийной астеносферы) у подошвы мантии (на глубинах 2600-2885 км) прямо указывает резкое уменьшение . здесь механической добротности, изученной по собственным колебаниям Земли (Жарков,1983). Показано, что дифференциация вещества в нижней мантии сопровождается тепломассопереносом в среднюю мантию, в которой по мнению В.Н.Жаркова (1983) на глубинах 700-300 км возникает зона пониженной вязкости - среднемантийная астеносфера. Здесь происходит разогрев вещества, перерождение зон разовых переходов, перемещение разогретого и расплавленного вещества вверх и аккумуляция аллохтонного. вещества, поднимающегося из нижней мантии. Под воздействием тепломассоперено-са из средней мантии происходит постепенный глубокий разогрев и формирование в верхней мантии мощной астеносферы (или астено-

сферных слоев), в которой начинается селективное выплавление базальтовой магмы. Расширение (терморасширение) вещества астеносферы при его разогреве и внедрение крупных объемов разогретого и расплавленного астеносферного вещества в литосферу сопровождается ее растяжением, разрывом, раздвиганием и формированием коры океанического типа, т.е. сопровождается развитием спрединга и образованием рифтогенных систем разных типов (Зверев, 1989).

Существование подобной многоярусной глобальной геодинамической системы разогрева подтверждается сейсмотомографией,благодаря которой установлено наличие крупных областей аномального разогрева океанической мантии до глубин 350-550 км и более (Андерсен,Дзевонский,1984).

На основании существования планетарных отрицательных аномалий потенциала и снижения сейсмических скоростей на глубинах 550 км и более на материках, обусловленных уменьшением плотности вещества, сделан вывод о компенсационном прогибании внутри-мантийных плотностных границ, происходящем при окучивании сиа-лического материала. Выполненные в работе расчеты показали,что для обеспечения наблюдающейся средней амплитуды новейших поднятий материков 500 м должно произойти горизонтальное сжатие коры и верхней мантии (до глубин 400 км) вдоль границ материков амплитудой 14 км, которое компенсируется оттоком (отжиманием) среднемантайного вещества (на глубинах 700-900 км) из-под материков в сторону океанов амплитудой 21 км.

На основании анализа глобальных системно-корреляционных связей геолого-геофизических параметров и общих геодмнакичес-ких построений в работе сделан вывод о том, что параллельно с глобальной многоярусной геодинамической системой разогрева существует другая глобальная система, основу эволюции которой составляет общепланетарное охлаждение, охватившее Землю до глубин 600-900 км. Процессы глубинного охлаждения являются настолько же глобальными, насколько и процессы глубинного разогрева. В основе геодинамической системы охлаждения лежит уменьшение удельного объема вещества при его охлаждении, т.е. контракция. Это приводит к постоянному понижению гипсометрического уровня континентов и океанических плит.

ГЛАВА 4. МЕГАРЕГИОНАЛЬНЫЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ, СТРОЕНИЯ КОРЫ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ И ИХ ГВОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Обобщены литературные данные и выполнен качественный анализ межрегиональных закономерностей развития земной коры. Сфорлулированы основные отличительные черты развития платформ и подвижных поясов разных типов.

Статистический анализ проведен на основе тех же параметров, как и на глобальном уровне при их осреднении по пятиградусным трапециям. Для территории СССР дополнительно исследовано еще два параметра: интегральный показатель плотностной дифференциации мантийно-коровых блоков (<5) (Клушин,1978) и геотермический градиент (дТ). размер расчетных площадей (трапеций) составлял 20°х20° и 40°х40°. Это обеспечило уменьшение влияния тектонических и геофизических составляющих как более низких,так и более высоких рангов.

Выявлены системно-корреляционные связи тектонических структур 2-го порядка, из которых следует, что главными диагностическими индикаторами платформ и подвижных поясов является: h, , лнт, t , нм, На, А5 , (j, , Т° , CT,, СТг, дисперсия и градиент теплового потока (gtad (J, ) и гравитационных аномалий (gtac^üy ), а второстепенными üAg,,Ta , CTj. Главными системными связями различных типов подвижных поясов являются: Ь, , А^у H(vi. <{ . glacL üq . CTj.CT^, второстепенными: На,Т°,й^, Аф.дА^, 6 >CTj. Главные системные связи орогенов: h, , AHj, Нм,~На,-S , CT,, СТГ второстепенные , АА^,.Аg ,

(j7adi Главны,га связями современных геосинклиналей: К- • Нм . -На, bAß, Aß , Т° , е , g?ac/i(J.~(T,, CTj , второстепенными: A(J* , -Тд , СТ). Глазные системные связи океанических риф-тогеналей: Ц .h, .-СТГ второстепенные:

, T°,-Ta ,-СТ2. ¿ля континентальных рифтогеналей главные связи: Ц .-На,Т° ,-б > второстепенные: К , Ант, дА^.-дд.. г/инус перед индексом указывает, что параметр имеет с другими параметрами данной группы обратную зависимость, а^ плюс - прямую.

Проведен геодинамический анализ установленных межрегиональных статистических связей. Подчеркнуто, что разработка конкретных механизмов развития тектонических структур 2-го порядка (платформ и подвижных поясов) является сложнейшей проблемой современной теоретической геологии. Поэтому в раооте нами отра-желение только те стороны их развития, которые связаны со спецификой геодинамической обстановки их существования, вытекающей из результатов комплексной статистической обработки геолого-гео-физкческлх параметров.

По результатам статистического анализа океанических риф-тогеналей, изучения их статики и с учетом механизмов землетрясений сделаны выводы: а) массоперенос из нижней мантии в среднюю имеет ограниченные.масштабы, б) нед^компенсированность верхней и средней мантии рифтогеналей с большими скоростями спре-динга обусловлена интенсивным разогревом вещества, в) переком-пенсированность относительно'менее скоростных зон спрединга обусловлена сжатием их среднемантийных "корней", благодаря которому происходит подпитывание рифтогенов новыми массами вещества, г) интенсивный разогрев верхней мантии (до глубин 350400 км), сопровождающийся астенрсферным диапиризмом и магматизмом, вызыва'ет спрединг и ведет; к появлению за пределами зон спрединга мощных напряжений сжатия, которые" охватывают всю ли- • тосферу (Зверев,1989).

Результаты статистического анализа (прямая зависимость К-, АнТ. Нми в сопряженных парах поднятие-прогиб, отсутствие межрегиональной зависимости. Лнт и с(, ) подтвердили то, что для развития орогенов и геосинклиналей главное значение'имеет боковое сжатие. Характер (тип) возникающих в условиях сжатия структур и их внутренняя дифференцированность в первую очередь зависят от степени мобильности вещества (термической и механической) по вертикали и горизонтали. Неравномерная (зональная) мобильность вещества обусловливает неравномерность'вынимания и пододвигания отдельных зон внутри динамических систем сжатия и образование в них, благодаря этому, серии поднятий и прогибов (абсолютных и4относительных).

Характерная для орогенов обратная зависимость (г , А н-|-, и Цм от ¿?0,АЦ1 и нередко от СТ^ (в Азии, Европе и Северной Америке) указывает на значительную прогность внутримантий-ных плотностных границ, связанную с компенсационным отжиманием мантийного вещества. Глубина отжимания, исходя из глубины расположения аномальных масс, возмущающих, гравитационный потенциал, из сохранения условий сжатия в зонах Вадати-Заварицкого-Беньофа до глубин 700 км, из данных изучения собственных колебаний Зешш и сейсмотомографии, составляет 700-900 км.

Таким образом, под влиянием развития тектонических структур растяжения и сжатия в верхней части планеты возникают два глобальных встречных направления передачи напряжений и отодвигания (отжимания) вещества: от зон спрединга (на глубинах до 400. км) к зонам окучивания сиалического материала и от послед-

т

них (на глубинах 700-900 км), .к зонам спрединга. Источником энергии для возникновения и функционирования данной динамической системы, названной системой "спрединг-субдукция", является тепломассоперенос из нижних ярусов глобальной геодинамической системы разогрева, возбуждающей и поддерживающей рифтогенный режим. 'Перестройка нижних ярусов.глобальной системы разогрева вызывает перерождение системы "спрединг-субдукция'' и связанного с ней структурного плана деформаций земной коры (Зверев,1989).

Собственное (автогенное) развитие континентальных платформ, судя по системно-корреляционным связям, связано с глобальной геодинамической системой охлаждения, вызывающей уменьшение объема глубинного вещества и общее 'опускание земной коры. Развитие океанических плит также, как и континентальных, происходит в условиях охлаждения и общего опускания. Но сохранившийся мантийный раздгрев обеспечивает здесь еще достаточно высокую мобильность. Главное геодинамическое значение континентальных и океанических плит - аго передача давления от рифтогеналей к наиболее ослабленным зонам литосферы: к зонам субдукции и коллизии (Теркот, Шуберт,1985).

ГЛАВА 5. МАКРОРЕГИОНАЛЬНЫЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ, СТРОЕНИЯ КОШ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ И ИХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Макрорегиональные и другие.зависимости более высоких ран- •• .гов проанализированы на примере территории СССР с использованием геолого-геофизических карг масштаба'от 1:2500000 до 1:10000000. Исследованы следующие параметры: скорость современных вертикальных (V). и вертикальная амплитуда новейших (Ант) тектонических движений земной коры, глубина залегания консолидированного основания (фундамента) (А<т), мощность коры (Нм) возраст®^) и структурно-формационная расчлененность фундамента (£), плотность кольцевых структур (КС), которая вычислялась 'по трем различным картам и имеет соответственно обозначения КСа, КСе и 1ССК, геотермический градиент (ьТ), интегральный показатель плотност'ной дифференциации мантийно-коровых блоков (С) (Клушин, 1978), магнитные аномалии (Та), аномалии. Буге

остаточные изостатические аномалии (л^-) (Артемьев, 1975), тепловой поток (Ц).

На основе качественного анализа геологических и геофизических карт и обобщения литературных данных сформулированы основные макрорёгарнальные закономерности пространственного из-

; 21

менеш!я геолого-геофизических параметров и их геодинамическая информативность.

Макрорегиональнне статистические связи геолого-геофизических параметров изучены корреляционным, компонентным и варимакс-ным метода!,га по площадям 2000x2000 ю.г с осреднением исходных данных по элементарным ячейкам 100x100 км^.

Выявлены макрорегиональнне системно-корреляционные связи геолого-геофизических параметров. Главным : системными связями современных вертикальных движений земной коры (СЗДЗК) являются: V , й , ц. , лТ , а второстепенными: Ан1-, Ат, которые имеют преимущественно обратную связь с главными индикаторами. Главные связи новейших вертикальных движений коры: Ан1-, -у, , -дТ, -ё , второстепенные: А у, Нм , +Ъ . Главные связи рельефа фундамента: Ат , Нм,-С£ ,-дТ, второстепенные: б , ¿6 . Главные системные связи мощности земной коры: А-р(в европейской части СССР),-б (в Азии), -Ь (в Азии), второстепенные: Ант и-&Т(в европейской части СССР), X (в Азии). Главные системные связи кольцевых структур: КС ,Ант,-д ,-дТ , второстепенные: Нм (в Азии), -й (в Азии). Некоторые отличия характера системных связей параметров на европейской и азиатской частях территории СССР связаны с разной степенью их новейшей тектонической активизации.

Макрорегиональнне планы тектонических движений разных эпох отличаются значительной спецификой. Современные преобразования структурного плана тектонических движений связано с изменением характера геодинамических процессов, на что указывает замена обратной связи движений коры с лТ , С^ и £ , свойственной неотектоническому этапу, на прямую, свойственную СДЦЗК (Зверев,1982). Новейшие вертикальные дзижения коры, несмотря на их общую автономность развития по отношению к древ- . ним структурным планам, обладают вполне определенными чертами унаследованного развития. Но наличие относительно слабой корреляции А^и Ат ( Ъ =0,3) говорит о том, что имеется достаточно иного отклонений от данной закономерности, обусловленных, прежде всего, высокой зависимостью неотектонического структурного плана платформ от активности подвижных поясов.

Показано, что наблюдаемые у Ант- системно-корреляционные связи с геолого-геофизическими параметрами не могут быть объяснены действием таких механизмов, как диапиризм, свободная кон--~-'иия, гидратация и дегидратация. Сделан вывод о том, что но-

• 22

вейше движения земной коры на большей части территории СССР развиваются под.действием системы "спрединг-субдукция", которая обеспечивает появление в консолидированной коре условий сжатия и развитие соответствующих деформаций. Подобный механизм должен приводить к появлению прямой макрорегиональной зависимости Ант и . Такая корреляционная связь действительно существует в восточной половине Туранской плиты; на Казахском нагорье и в резко ослабленной форм.е также в европейской части СССР. Но в целом связь- достаточно слабая, а нередко вообще не проявлена. Это, по-видимому, обусловлено более высокой скорос-таю^остатических- процессов, что способствует синхронному изо-статическому выравниванию по мере развития деформаций."

Пряйым подтверждением того, что механизм наведенных (возбужденных) деформаций играет главную роль в активизации земной коры является прямая зависимость Анти Нм : макрорегиональные поднятия формируются при увеличении мощности коры за счет ее скучивания. Наличие более тесной обратной связи Н^и б в азиатской части СССР говорит о том, что процессы скучивания и растяжения коры в Азии имеют гораздо больший вертикальный размах.

Рельеф фувдамента и мощность, коры во многом отражает интегральный эффект многократного воздействия на литосферу системы "сцрединг-субдукция". Достаточно стабильное положение .' структур фундамента, которые при смене тектонических планов деформаций меняют свою конфигурацию, но в целом остаются на месте, связано с тектонофизическимл особенностями литосферы, обусловливающими окучивание (сжатие й выжимание) вещества в одних и тех же наиболее мобшгышх зонах. В подобной ситуации длительное воздымание,' щитов следует, видимо, связывать с 'наличием у нг.:с значительной мантийно-коровой мобильности (раздробленности), что в условиях постоянно существующей на Земле, в том или . ином выражении геодикамической системы "сцрединг-субдукция" приводит к постепенному и постоянному их воздыманию.

В отличие от цитов на плитах в целом преобладает тенденция к опусканию, связанная с длительным глубоким мантийно-ко-. -ровым охлаждением, которое сопровождается уменьшением объема (термосжатием) вещества и, как следствие, опусканием поверхности. Процессы деформаций коры, связанные с системой "спре-дкзг-субдукция'', на плитах по сравнению со щитами' несколько ос-лабленк. Значительное увеличение интенсивности тектонических деформаций на плитах происходит в эпохи максимальной акти-

ви задай процессов спредянга, субдукции и коллизии, как это, например, наблюдается на новейшем этапе развития Земли.

Кольцевые структуры имеют достаточно четко проявившуюся на территории СССР макрорегиональную зависимость развития от Ант (прямая связь) и дТ (обратная связь), а в Азии (за исключением Западно-Сибирской штаты) - от б (обратная связь). Из статистических зависимостей вытекает, что основная часть тектоно-генных кольцевых структур платформ связана с новейшими процессами деформации земной коры.

ГЛАВА 6. МЕЗОРЕГИОНАЛЬНЫЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ, СТРОЕНИЯ КОШ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ И ИХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Мезорегиональные зависимости изучены на территории СССР при помощи тех же геолого-геофизических параметров, которые использованы для анализа макрорегиональных зависимостей. Осреднение значений параметров проводилось по ячейкам ЮОхЗЕО и 50x50 км2.

На основании качественного анализа геологических и геофизических карт, карт трендов и обобщения литературных данных изучены мезорегиональные закономерности пространственного изменения геолого-геофизических параметров и их геодинамическая информативность, которые связаны с развитием тектонических структур 4-го порядка.

Для правильного понимания физико-геологического смысла результатов корреляционного анализа наряду с полной и структурной унаследованностью очень важен выделенный в работе третий тип унаследованности, которая названа энергетической унаследованностью. Последняя является разновидностью полной унаследованности, но характеризуемые только совпадением структурного плана и знака движений, но еще и энергетического плана, обусловливающего интенсивность тектонических движений. Энергетическое несогласие приводит к появлению ложных корреляционных связей.

Мезорегиональные статистические связи изучены корреляционным, компонентным и варимаксным методами по площадям 400x400, 800x800 и 1000x1000 км^ на основании анализа соответствующих матриц и карт корреляционной связи. Главными системными связями СВДЗК являются: 1Г , с" , второстепенными: ¿Нм, (¡, , дТ. Новейшие вертикальные движения земной коры имеют шесть типов системных связей: I) Ант, Нм,-дТ(в Азии), второстепенные -да , (в Азии), 2) Ант , второстепенные дд. , -дд , 3)-/^

- ,-дд., второстепенные очень неустойчивые по величине и знаку, 4)-Ант,-Нм, ^ , дТ , второстепенные , б (в европейской части СССР), 5) в Азии Ант, Нм , , -б , второстепенные связи неустойчивые, 6) связи А н-]- неустойчивы по тесноте и форме с Нм. &Т , б (преимущественно в северной части Азии). Главными системными связями рельефа фундамента в европейской части.СССР являются Ат , Нм , а второстепенными , + б • Для мощности земной коры в европейской части СССР главные связи: Нм. Ау > второстепенные: -Ц , а в Азии главные связи: Нм. -б » -ДТ • Ант , Ч . второстепенные: & (север) (восток). Кольцевые структуры в европейской части СССР имеют лишь второстепенную прямую сзязь с Ацу, а в Азии главную прямую с Анти второстепенную обратную с дТ .

Сложность статистических связей геолого-геофизических параметров, вскрытая корреляционным, компонентным и варимаксным методами, отражает большое разнообразие внутренних черт строения и развития тектонических движений и структур земной коры и связанных с ними геофизических аномалий.

СВДЗК обладают значительным разнообразием тесноты и формы мезорегиональной связи. Однако, тесная прямая связь СВДЗК с геотермическим режимом'земной коры, которая установлена при анализе карт СЩЗК как 1971 г., так к 1986 г., говорит о том, что в основе их развития преобладают термические процессы. • Новейшие мезорегиональные деформации земной коры развиваются достаточно автономно по отношению к структурам фундамента, особенно в областях древней консолидации. Это нашло отражение в отсутствии системной корреляции А и А т . Однако в ряде случаев наблюдаются черты унаследования древнего тектонического плана. Степень унаследования различна. На древних платформах и в ряде более молодых тектонических областей унаследование структурных форм часто не абослютное, а статистическое, т.е. наблюдается общее совпадение неотектонической структурной формы с более древней структурой с некоторой свободой (независимостью) их конкретных границ. В пределах унаследованно развивающихся мезореги-ональных неотектонических форм достаточно широко проявлены энергетические несогласия.

На территории СССР преобладают мезорегиональны'е новейшие поднятия. Приведены доказательства, что они сформированы под действием глобальной системы "спрединг-субдукция". Показано, что большое разнообразие типов мезоподнятий коры связано с большим

влиянием на их черты тектонофизических особенностей литосферы, предопределяющих места расположения, характер и интенсивность деформаций коры (Зверев,1989).

В краевых и внутренних новейших впадинах (и прогибах) консолидированных областей развивается автономный механизм, который назван механизмом глубинного спрединга. Главным отличительным его признаком является обратная связь Ант с , а часто и с дд^ . Данные геодинамические признаки аналогичны признакам континентальных рифтогеналей. Отличие глубинного спрединга от механизма начального спрединга, присущего континентальным рифто-геналям, состоит лишь в том, что процессы разогрева мантии, мантийного диапиризма и магматизма в них менее интенсивны и 'более глубинны. '

Малоамплитуднне новейшие движения земной коры, наблвдающие-ся преимущественно в центральных и северных частях Евразии, воз-•можно, имеют смешанную автогенную (унаследованную) и аллогенную (наведенную) природу. Диагностика подобных .неоструктур весьма затруднительна из-за малой контрастности связанных с ними геолого-геофизических показателей и их корреляционных зависимостей. Связь параметров' в них либо отсутствует, либо очень изменчива -по тесноте и-форме. Другая 'часть малоамплитудных неотектоничес-• ких движений, имеет, возможно, йзостатическую природу. На территории СССР подобных областей мало, и они плохо изучены (Артемьев, 1975). , ■ •

Мезорегиональный древний структурный план платформ также, как и макрорегионадьный, отражает суммарный эффект длительного воздействия собственно платформенного режима и. наведенного режима бокового динамического давления. Главное значение, видимо, имели многократно повторявшиеся процессы скучивания и растяжения сиалического материала, на что указывает наблюдающаяся в настоящее время прямая связь Ат и Нм•

В наиболее прогнутых частях фундамента немаловажную роль, как и при образовании новейших впадин, играли процессы глубинного спрединга, о чем свидетельствует общее совпадение аномально разогретых областей земной коры с наиболее крупнши отрицательными структурами платформ. Неимущественное развитие новейших опусканий коры именно в пределах даншх структур говорит о достаточно высокой устойчивости механизма внутриплатформенного глубинного спрединга к изменению поля напряжений планеты,, обусловленного многодетными перестройками глобальной геодинамичес-

кой системы "спрединг-субдукция" в разные тектонические эпохи. .Подобная устойчивость, по-видимому, объясняется их генетической связью с длительно развивающимися мощными зонами глубинных разломов, которые рассекают литосферу и являются каналами возбуждения земной коры и мантии. Если в них ослабевает мантийно-коровый разогрев, то под действием сжимающего бокового давления в глобальной системе "спрединг-субдукция" происходит их отмирание и постепенное перерождение в валы и внутриплатформенные складчатые зоны.

ГЛАВА 7. МЛКРОРЕГИОНАЛЪНЫЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ, СТРОЕНИЯ КОРЫ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ И ИХ ГЕОДИНШЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИикрЬрегиональные зависимости изучены на европейской территории СССР при осреднении•геолого-геофизических параметров по элементарным ячейкам 50x50 км*\ Статистический анализ на микрорегиональном уровне проведен без участия с}, , дТ , Н м, Сэ , т.к. по степени картографической генерализации они отвечают ме-зорегиональному и более низким уровням,поэтому не пригодны для • проведения статистического анализа на микрорегиональном уровне.

Микрорегиональные статистические связи изучены при помощи ' графиков тесноты связи и двух способов корреляционного анализа: стандартного (по методу скользящего окна) и интервального (Зверев, 1982) ^ Связи в целом очень разнобразны и часто мало устойчивы. СВДЗК имеют неустойчивые связи с Аи1-, Ат и ДС) разной формы. Новейшие вертикальные движения коры имеют два типа связей. В первом типе наблюдается обратная неустойчивая связь Ант с дд , а. прямая и обратная с Ат к К1 С .Во втором типе имеется системная связь- АН1-и дд^ , которая характерна для сопряженных пар (или Групп), новейших структур "поднятие-прогиб" и отвечающих им изостатических аномалий..Рельеф-фундамента об- . ладает»неустойчивой связью с дд , t

На основе анализа связей СВДЗК сделан вывод о том, что микрорегиональные современные движения обусловлены развитием как системы деформаций земной коры, возникающих при ее охлаждении и разогрева, так и-унаследования ими новейших движений. Это объясняет преобладание в европейской части СССР обратной зависимости V от дд и-прямой от Ант .

Показано, что микрорегиональные неотектонические движения ■ .земной коры, как и СВДЗК, на большей площади СССР развиваются с условиях изостатического равновесия коры. Но в целом ряде облас-

тей (во внутренних частях платформ, в зонах субдукции, в краевых частях динамических систем глубинного спрединга и др.) новейшие движения носят антиизостатический характер. В подобной ситуации, как правило, возникают сопряженные пары (или группы) тектонических структур: поднятие-прогиб (абсолютный или относительный) , для которых устанавливается корреляция новейших поднятий с положительными дс|- , а прогибаний с отрицательными дд- . Новейшие поднятия и прогибы в сопряженных парах образуют единую динамическую систему: прогибы формируются в результате опускания коры над зонами пододвигания вещества под зоны поднятий.Не-компенсированность коры в сопряженных парах поднятие-пригиб поддерживается горизонтальным сжатием, которое препятствует развитию изостатических процессов выравнивания.

ГЛАВА 8. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТОК

Теоретические разработки, изложенные в работе,представляют определенный интерес для решения целого круга практических задач, связанных с металлогеническим районированием, составлением прогнозных карт, установлением связи металлогении с особенностями строения земной коры и геодинамическими факторами ее развития. Разработанные автором приемы и спсобы системного анализа геолого-геофизической информации полностью применимы в геолого-поисковых работах для решения конкретных прогнозных задач и проведения прямого поиска на основе количественных показателей связи геологических, геохимических и геофизических параметров, определяющих условия локализации и формирования месторождений полезных ископаемых.

Непосредственные практические разработки автора выполнены в следующих направлениях: разработана методология комплексного статистического анализа геолого-геофизической информации для целей тектоники, составлен банк геолого-геофизических данных на территорию СССР и мира при разных радиусах их осреднения, проанализированы возможности математических методов для изучения связи явлений и показана физико-геологическая сущность получаемых при их помощи результатов, составлены 4 новые программы дяя ЭВМ и тем самым автоматизирован процесс исследования, разработаны новые типы карт корреляционной связи, трендов и геодинамики, отработана методика выбраковки кольцевых (круговых) образований негеологической природы на космических снимках на основе использования трансформированных по методу минимизации■ функции риска геолого-геофизических карт, по уровню генерализа-

'ции соответствующих космическим снимкам, составлена црогнозная карта нефтегозоностности нового типа на дэимере Калмыцкой АССР и внедрена в производство, внедрена в учебный процесс геодезических вузов методология, отдельные оригинальные цриемы и способы статистического анализа и методы и результаты индикационно-математического геодинамического моделирования в курсах по геологии, физике Земли и геофизическим методам, разведки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с целью исследований и поставленными задачами решены следующие крупные научные проблемы:

1.♦Выполнена комплексная статистическая обработка геологических и геофизических карт территории СССР и мира на основе системного подхода.

2. Выявлены системно-корреляционные связи тектонических движений, строения земной коры и геофизических полей для разных уровней структурно-вещественной организации литосферы, начиная от глобального и заканчивая микрорегиональным.

3. Предложена динамическая модель развития литосферы под воздействием двух глобальных геодинамических систем: системы охлаждения и многоярусной системы разогрева.

4. Обосновано наличие в верхней части планеты геодинамической системы "спрединг-субдукция", которая возникает в связи с

. развитием глобальных тектонических структур растяжения и сжатия.

5. Ксследованы и статистически обоснованы региональные геодинамические системы: системы начального и глубинного спредингв, системы сопряженных тектонических структур "поднятие-прогиб" и системы новейших деформаций консолидированной земной коры разных рангов.

6. Подтверждено наличие в геле планеты четырех основных уровней размещения крупных горизонтальных плотностных неоднород-ностей: нижнемантийного, среднемантийного, верхнемантийного и корового.

7. Разработана методология индикационнно-математического геодинамического моделирования на основе системно-корреляционных связей геолого-геофизических параметров. .

8. Разработана методология статистического анализа на основе системного подхода применительно к решению задач геодинамики и геотектоники.

9. Разработана целая серия карт нового типа: карт корреляци-

■ 29

онной связи, варимаксных факторов и трендов, вычисленных по способу минимизации функции риска.

10. Модернизирован метод корреляционного анализа по способу скользящего окна с постепенным изменением радиуса осреднения.

11. Составлены гипсографические кривые и графики интервальной тесноты связи геологических и геофизических гфаметров.

12. Разработаны четыре новые программы для корреляционного, трен-дового и компонентного анализов и вычисления интервальной тесноты связи.

13. Составлен банк данных для 38 различных параметров тектонических движений, строения земной коры и геофизических полей территории СССР и мира, охватывающий более 160 ООО значений параметров.

14. Разработанные автором методы и способы статистического анализа и индикационно-математического моделирования полностью применимы для выявления количественных показателей зависимости геологических, геофизических и геохимических параметров и построения различных математических моделей (карг) с целью установления условий формирования и залегания месторождений полезных ископаемых и составления соответствующих прогнозных карт.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Кольцевые структуры континентов Земли. Соавторы Брюханов В. Н., Буш В.А., Глуховский М.З. и др. ГЛ., Кедра, 1987, с. 187.

2. Прикаспийский регион. Соавторы Аковецкий В.И., Аристархова Л.Б., Балашов В.М. и др. М., АН СССР, КЕПС при Президиуме АН СССР, 1987, с.393.

3. Зизуальные методы дешифрирования. Соавторы Верещака Т.В., Сладкопевцев С.А., Судакова С.С. М., Недра, 1990, 420 с.

4. Динамика и экология магматических процессов. Вест.МГУ, сер. геол. 1973, й I, с.42-53.

5. Причины и способы движения магм. Кзв.вузов. Геология и разведка, 1975., 1ё 4, с.25-29.

6. К проблеме механизма современных движений земной коры. Изв.вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1976, И 6, с.9-15.

7. Геоид и тектонические поцессы. Изв.вузов. Геодезия и.аэрофотосъемка, 1977, № 5, с.51-56.

8. Связь уклонений отвеса с горизонтальными движениями* земной коры (на примере Гармского геодинамического полигона)..

Соавтор Медведев В.Г. Межвуз.сй.: Исследования по геодезии, аэрофотосъемке и картографии{ вш.З (I). М., МИИГАиК, 1978, с.15-22.

9. Корреляционный анализ современных, новейших и древних вертикальных тектонических движений Восточно-Европейской платформы. Соавтор Ширяев Е.Е. Изв.вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1981, Л 2, с.68-62.

10. Взаимосвязь современных, новейших и древних вертикальных тектонических движений Восточно-Европейской платформы. Геотектоника, 1982, № 3, с.55-59.

11. К проблеме связи увдуляций геоида с тектническкми структурами. Изв.вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1982 ,

Л 4, с.32-38.

12. Карты корреляционной связи (проблемы составления и научное значение для изучения взаимосвязи геолого-геофизических полей). Изв.вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1984,

А I, с.10-16.

13. Отчет по теме ГКНТ 0.Ц.038-КИПР Калмыцкой АССР за 19801985 гг. Соавторы: Аковецкий В.И., Верещака Т.В., Дроздов С.Л. и др. М., МИИГАиК, 1985, Инв. Л 0285.0 079417, 230 с. •

14. Изучение связи кольцевых космогеологических структур с геолого-геофизическими полями. Изв.вузов. Геология и. разведка, 1985, № 3, с.113-115.

15. Корреляционный анализ связи неотектонических движений с геолого-геофизическими полями в европейской части СССР. Изв.вузов. Геология и разведка, 1985, & 9, с.21-26.

16. К проблеме автоматизации дешифрирования кольцевых структур на космических снимках. Соавтор Стрыков А.И. "Гага-ринские научные чтения по космонавтике и авиации ХУ, 1985". М., Наука, 1986, с.94-95.

17. Корреляционный анализ современных вертикальных движений земной коры и геолого-геофизических полей европейской части СССР. Геоморфология, 1985, № 4, с.79-86.

18. Трансформирование геолого-геофизических и гипсометрических карт с целью дешифрирования кольцевых аномалий (форм) для автоматизации процесса дешифрирования кольцевых структур на космических снимках. Соавтор Стрыков А.И. Изв.Вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1985, № 5, с.46-54.