Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Сейсмогеологическая модель земной коры Среднего Урала

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Сейсмогеологическая модель земной коры Среднего Урала"

На правах рукописи

РЫБАЛКА АЛЕКСАНДР ВИКТОРОВИЧ

СЕЙСМОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЗЕМНОЙ КОРЫ СРЕДНЕГО УРАЛА (ПО МАТЕРИАЛАМ СРЕДНЕ-УРАЛЬСКОГО ТРАНСЕКТА)

Специальность 25.00.10 — "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

005570241

Екатеринбург - 2015

005570241

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Научный руководитель - Писецкий Владимир Борисович,

доктор геолого-минералогических наук, доцент, заведующий кафедрой геоинформатики ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет», г. Екатеринбург.

Официальные оппоненты: Сальников Александр Сергеевич,

доктор геолого-минералогических наук, заведующий отделом региональной геофизики ФГУП «Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья» («СНИШТиМС»), г. Новосибирск;

Шаров Николай Владимирович, доктор геолого-минералогических наук, профессор, заведующий лабораторией геофизики ФГБУН «Институт геологии Карельского научного центра РАН», г. Петрозаводск.

Ведущая организация - ФГБУН «Институт геологии и геохимии им.

академика А. Н. Заварицкого УрО РАН», г. Екатеринбург.

Защита диссертации состоится 18 мая 2015 г. в 14:30 в ауд. 3326 на заседании диссертационного совета Д 212.280.01 на базе ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ГСП, ул. Куйбышева, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке и на сайте www.ursmu.ru ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Автореферат разослан 2Л- марта 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета А. Б. Макаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований и степень её разработанности

История геологического исследования и освоения Урала насчитывает более трех веков, но, несмотря на это, в понимании глубинного строения Уральского подвижного пояса важнейшую роль сыграли сейсмические исследования, начатые во второй половине XX века. Выход на качественно новый уровень работ, значительно повысивший их информативность, отмечается с 1993 г., т.е. с началом работ на Средне-Уральском трансекте, когда глубинные сейсмические исследования методом отражённых волн в модификации способа общей глубинной точки (МОВ-ОГТ), увязанные с данными метода глубинных сейсмических зондирований (ГСЗ), потенциальных полей, а также с геоэлектрическими и геологическими работами, стали основой комплексных глубинных геолого-геофизических исследований. В соответствии с Федеральной программой «Создание государственной сети опорных геолого-геофизических профилей, параметрических и сверхглубоких скважин», были выполнены три субширотных геолого-геофизических пересечения Урала глубинными профилями нового поколения (Южно-Уральским, Средне-Уральским, Полярно-Уральским), среди которых Средне-Уральский трансект оказался наиболее протяжённым. Урал рассматривается как признанный в мире эталон линейных горно-складчатых поясов, прошедших полный цикл геодинамической эволюции (Иванов, 1998; Пучков, 2000, 2010). Средне-Уральский трансект пересекает все геологические структуры Уральского подвижного пояса и даёт представление о глубинном строении центрального сегмента этого пояса.

Цели и задачи

Целью исследований является изучение глубинного строения земной коры и верхней мантии Среднего Урале на основе совместного анализа современных и архивных комплексных геолого-геофизических, в первую очередь сейсмических данных.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

- получить отображение строения земной коры и верхней мантии Среднего Урала в полях отраженных и преломленных (рефрагированных) сейсмических волн;

-оценить наиболее вероятную природу интенсивных отражающих границ (зон) в верхней части консолидированной коры;

- определить направление и угол падения, морфологию, а также глубину проникания Главного Уральского разлома;

- выяснить возможные причины расхождения кажущейся мощности коры на Урале, полученной по данным докритических отражений, с мощностью коры, полученной по преломленным и закритическим отраженным волнам;

-построить принципиальную структурно-тектоническую модель верхней части литосферы Среднего Урала на основе комплекса геолого-геофизических данных.

Научная новизна

Впервые на "открытом" (не перекрытом чехлом мезозойско-кайнозойских осадочных пород) Урале во время работ на Средне-Уральском трансекте (а именно на первом его фрагменте - на профиле «Пилот-проект'1993») была доказана возможность и результативность работ по методике глубинного ОГТ в пределах открытых складчатых областей.

Впервые показано, что единственная глубинная отражающая зона на Среднем Урале, которая сечёт всю земную кору и проникает в верхнюю мантию до глубины около 80 км, т.е. до уровня астеносферы, имеет пологое западное падение и может быть прослежена от Восточно-Уральской мегазоны на востоке до Предуральского прогиба на западе.

Впервые показано, что зона Главного Уральского разлома, представляющая собой на дневной поверхности мощную сланцевую зону, ярко выраженная на сейсмическом разрезе в верхней коре и падающая практически без выполаживания на восток под углом около 40°, не прослеживается глубже 30 км. На этой глубине зона Главного Уральского разлома срезается упомянутой выше Трансуральской структурой западного падения.

Теоретическая и практическая значимость работы

Доказана возможность использования удлинённых (до 20 с) записей, попутно полученных во время сейсмических работ на нефть и газ с малой (до 0.5 кг взрывчатого вещества) мощностью источников возбуждения, для изучения земной коры на всю её мощность.

Обоснована возможность совместной обработки архивных данных, полученных с цифровыми "линейными" сейсмостанциями предыдущего поколения, с данными, полученными современными как отечественными, так и зарубежными телеметрическими регистрирующими системами.

По сейсмическим данным установлено, что значительная часть главных структур Среднего Урала находится в аллохтонном залегании. Выявленная глубинная конфигурация основных структур и их взаимоотношения позволяют по-новому взглянуть на закономерности размещения известных месторождений полезных ископаемых.

Методология и методы исследования. Методология исследований заключается в анализе данных отдельных геофизических и геологических методов и синтезе результатов анализа в комплексную геолого-геофизическую модель. В качестве исходных используют данные таких геофизических методов, как сейсмометрия, гравиметрия, магнитометрия, с привлечением данных по магнитотеллурическим зондированиям, рельефу дневной поверхности, геологическому доизучению поверхности.

Положения, выносимые на защиту:

1. Наиболее выразительными элементами в поле докритических сейсмических отражений в интервале консолидированной верхней коры на Среднем Урале являются отражения от сланцевых зон и зон тектонически переработанных пород.

2. Изучение глубинного сейсмогеологического строения литосферы требует комплексного применения метода МОВ-ОГТ (использующееся в нём поле докритических отраженных волн характеризует стабильную или квазистационарную составляющую строения среды) и метода ГСЗ (использующееся в нём поле закритических отраженных и преломленных волн быстрее реагирует на изменения свойств и состояния среды).

3. Земная кора Среднего Урала бивергентна и выразительна в поле докритических отражений, а переходная зона «кора-мантия» и верхняя мантия не содержат значимых отражательных элементов, за исключением одной полого (под углом около 30°) падающей на запад отражающей зоны, которая прослеживается через всю кору и верхнюю мантию до глубин около 80 км, располагается непосредственно под современными Уральскими горами и, вероятно, играет важную роль в их формировании.

Степень достоверности и апробации результатов. Достоверность полученных результатов обеспечивается применением широко апробированной в мире техники и методики проведения полевых работ, использованием наиболее признанных систем обработки сейсмической информации и наиболее широко распространенных в мире интерпретационных моделей. Обработкой и интерпретацией полученных полевых данных по нескольким фрагментам Средне-Уральского трансекта занимались различные независимые группы отечественных и зарубежных геофизиков. При этом получены очень похожие финальные сейсмические разрезы. Неоднократная геологическая интерпретация и более поздняя переинтерпретация сейсмических разрезов на Среднем Урале в рамках обобщающих работ, выполненных другими специалистами у нас в стране и за рубежом, хорошо согласуется с моделью, представляемой автором в данной работе.

Результаты исследований автора неоднократно докладывались на ряде международных, всероссийских и региональных конференций, основными из которых являются: Международный геологический конгресс ЮС (Пекин, Китай, 1996; Рио-де-Жанейро, Бразилия, 2000; Флоренция, Италия, 2004), 29-я Генеральная Ассамблея Международной ассоциация по сейсмологии и физике земных недр IASPEI (Салоники, Греция, 1997), XXIII Генеральная Ассамблея Европейской сейсмологической комиссии ESC (Прага, Чехословакия, 1992), Международный симпозиум по глубинному профилированию континентов и их окраин DeepSeismix (Будапешт, Венгрия, 1994; Плайа д'Аро, Испания, 1998; Саариселка, Финляндия, 2008; Кэрнс, Австралия, 2010); Международный рабочий симпозиум по программе Ев-ропроба (Заречный, 1992, 1994; Перлора, Испания, 1993; Москва, 1994, 1998, 2000; Екатеринбург, 1995; Гранада, Испания, 1996; Санкт-Петербург, 2001); Научная конференция "Чтения А. Н. Заварицкого" (Екатеринбург, 2000, 2004); Региональная конференция "Геология и минерально-сырьевые ресурсы Европейской территории России и Урала" (Екатеринбург, 2000); Научно-практическая конференция "85 лет геологической службе Урала" (Екатеринбург, 2005); Международный семинар "Модели земной коры и верхней мантии по результатам глубинного сейсмопрофилирования" (Санкт-Петербург, 2007) и др.

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 80 работ, в том числе 1 монография и 20 публикаций в журналах, входящих в перечень ВАК и/или в признаваемый ВАКом международный список цитирования Scopus. По данным проекта «Российский индекс научного цитирования» индекс Хирша (Н-индекс) Рыбалки А. В. по состоянию на август 2014 года равен 10.

Фактический материал. В качестве исходных фактических материалов использованы полевые данные МОВ-ОГТ, полученные Баженовской геофизической экспедицией (БГЭ) с участием (на начальном этапе) представителей университета г. Уппсала (Швеция). Финансирование работ МОВ-ОГТ на Средне-Уральском трансекте выполнялось за счёт средств федерального бюджета России и (на нескольких первых этапах) за счёт научных фондов Швеции, Германии, США, Швейцарии. В качестве данных ГСЗ использованы материалы по трём профилям ГСЗ, полученным БГЭ в 1970-1980-е годы по заказу Мингео СССР. Кроме этого использовались данные по гравитационному и магнитному полям, обобщённые в БГЭ. В качестве геологической основы использовалась геологическая карта-лента, созданная на основе изданных и авторских геологических карт, подготовленных со-

•грудниками Уральской геологосъемочной экспедиции, с учётом результатов специальных заверочных работ, проведённых непосредственно во время работ на трансекте.

Личный вклад. Автор принимал непосредственное участие в работах на всех этапах создания Средне-Уральском трансекта, в том числе на этапах постановки задач, полевых исследований (наблюдения ГСЗ, МОВ-ОГТ, геологические маршруты), обработки и интерпретации материалов. Автор был руководителем обработки и интерпретации материалов, а также ответственным исполнителем составления производственных отчётов по ряду профилей, входящих в Средне-Уральский трансект, в том числе и итогового, обобщающего отчёта.

Объём и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы, включающего 164 наименования. Текст диссертации изложен на 137 страницах, содержит 53 рисунка, 4 таблицы.

Благодарности. Автор благодарен всем, с кем он сотрудничал при глубинных сейсмических исследованиях Среднего Урала во время своей работы в Баженовской геофизической экспедиции, в первую очередь это: Дружинин В. С., КашубинС. Н., КашубинаТ. В., Хисматулин Т. М., Соколов В. Б., Близнецов М. Т., Силина Т. С. Лясик М. В., Шкред И. Г., Смолина Н. В., Исхакова Ф. III., Кашубин А. С., Глушков А. Н., Десятниченко JI. И., Иванов К. С., Рапопорт М. С., К. Юхлин, X. Палм, М. Фриберг, Э. Люшен, X. Эхтлер, Дж. Кнапп. Особую благодарность автор выражает Петрову Г. А., в тесном сотрудничестве с которым выполнялись как полевые геологические редакционно-увязочные работы, так и геологическая интерпретация геофизических данных. Автор благодарен Шмакову В. Н. и Писецкому В. Б., под руководством которых он выполнял научно-исследовательские курсовые и дипломную работы ещё во время обучения в Свердловском горном институте, что во многом определило дальнейшую геофизическую специализацию автора.

Эту работу автор посвящает памяти своих родителей, уральских геофизиков JI. Ф. Рыбалка и В. М. Рыбалки

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Общая характеристика геолого-геофизических исследований на Средне-Уральском трансекте

Средне-Уральский трансект (международное название "ESRU" - Europrobe Seismic Reflection profiling in the Urals) представляет собой композитный опорный геолого-геофизический профиль, который объединил данные нескольких региональных профилей, выполненных в 1980-2000-е годы. Окончательное формирование этого профиля было завершено в 2006 году.

Современные пересечения Урала выполнены в соответствии с Федеральной программой «Создание государственной сети опорных геолого-геофизических профилей, параметрических и сверхглубоких скважин». Эта программа во многом была инициирована благодаря успехам геолого-геофизических проектов международной программы "ЕВРОПРОБА" и её подпрограммы «Уралиды». А первыми сейсморазведочными работами по методике глубинных высокоразрешающих наблюдений МОВ-ОГТ в рамках программы

"ЕВРОПРОБА" явились работы именно на Средне-Уральском трансекте. В последствии отличительной чертой опорных геолого-геофизических профилей нового поколения стало обязательное использование глубинных исследований методом отражённых волн по технологии ОГТ в комплексе с данными ГСЗ, гравиметрии, магнитометрии, магнитотеллуриче-ских зондирований.

Средне-Уральский трансект вместе с профилями «Уралсейс» (1Ж5Е18, 1995 г.) и «Полярно-Уральский трансект» (2006-2008 гг.) составили серию субширотных пересечений Уральского складчатого пояса глубинными профилями нового поколения (рис. 1). Эти профили дополнили сеть из 13-ти профилей ГСЗ предыдущих поколений на Урале. Уральские опорные профили получили титул «трансектов» (международное названия профилей-пересечений), так как они полностью пересекают в субширотном направлении такую над-порядковую структуру, как Урал. При этом отметим, что профили, которые пресекают несколько надпорядковых структур, принято называть геотраверсами.

Особый интерес к изучению Уральского региона обусловлен не только тем, что он является уникальной подземной кладовой самых разнообразных полезных ископаемых, но и считается одним из общепризнанных мировых эталонов линейных орогенов, прошедших полный цикл геодинамического развития (Пейве и др., 1977; Иванов и др., 1986; Иванов, 1998; Пучков, 2010 и др.). Современный Уральский горный пояс в целом наследует положение и простирание западной части позднепалеозойского коллизионного орогена. При этом пенепленизированный палеозойский ороген значительно шире, чем современные Уральские горы, возникшие в результате неогеновой активизации. Тем не менее именно структуры палеозойского орогена, в том числе и скрытые под мезозойско-кайнозойскими осадками соседних плитных областей, во многом определяют основные черты геологического строения Урала.

В целом для Урала характерны такие уникальные черты, как присутствие глубинных "корней гор" (в других регионах мира "корни гор" в палеозойских орогенах не сохранились), наличие хорошо сохранившихся офиолнтовых и островодужных вулканогенных комплексов, пояса высокобарических метаморфитов, гранитно-метаморфического пояса. Являясь северо-западным звеном Урало-Монгольского складчатого пояса палеозоя, Урал состоит из двух главных секторов — палеоконтинентального и палеоостроводужного. В геологическом строении Урала выделяется несколько крупных структур, прослеживающихся вдоль всего орогена, а именно (с запада на восток): в составе палеоконтинентального сектора - Предуральский передовой (форландовый) прогиб; структуры тектонически переработанной окраины Восточно-Европейского палеоматерика (Западно-Уральская и Центрально-Уральская мегазоны); в составе палеоостроводужного сектора — аккретированные к континентальной окраине палеоостроводужные стратифицированные и интрузивные образования, объединяемые в составе Войкаро-Щучьинской, Тагильской и Магнитогорский мегазон; коллаж гетерогенных мегаблоков и аллохтонных пластин с субконтинентальным и острово-дужным типами коры, составляющих Восточно-Уральскую и Зауральскую мегазоны. Границей между палеоконтинентальным и палеоостроводужным секторами Урала является зона Главного Уральского разлома, которая, в свою очередь, состоит из нескольких крупных разломов, сливающихся в единую шовную зону шириной до 20 км, падающую на восток.

Главный Уральский разлом прошёл длительную палеозойско-раннемезозойскую эволюцию, в которой выделяются как минимум четыре основных этапа с разными преобладающими направлениями смещений.

Средне-Уральский субширотный трансект географически начинается на западе у г. Кунгур Пермской области, проходит рядом с городами Кушва, Красноуральск, пос. Басьяновский в Свердловской области и закачивается на востоке у пос. Куминский в Тюменской области. Трансект пересек все главные структуры Уральского орогена на широте Уральской сверхглубокой скважины СГ-4, начинаясь на западе в пределах Русской плиты Восточно-Европейской платформы и заканчиваясь в пределах Тюменско-Кустанайского прогиба, перекрытого мощным осадочным чехлом Западно-Сибирской плиты.

Общая протяженность профилей МОВ-ОГТ на Средне-Уральском трансекте составила 740 км. Профили были пройдены вдоль имеющихся дорог и лесных просек, поэтому с учетом кривизны линий наблюдений длина сейсмического разреза ОГТ вдоль трансекта составила 566 км (рис. 3). В районе СГ-4 были выполнены дополнительные детализационные работы.

В качестве данных ГСЗ были привлечены материалы ранее отработанных профилей ГСЗ: "Гранит", Красноуральского, Ханты-Мансийского. Для комплексного анализа были использованы фрагменты этих профилей, наиболее пространственно близкие к профилям МОВ-ОГТ. При этом материалы по закритическим отраженным волнам не переобрабатывались, а были использованы оригинальные, ранее опубликованные результаты по этим профилям. Данные по первым вступлениям преломленных (рефрагированных) волн были переобработаны с привлечением методов сейсмотомографии.

Среди основных задач, которые были поставлены перед исследованиями Урала по программе "ЕВРОПРОБА" (Строение и динамика литосферы Восточной Европы, 2006), в контексте настоящей работы следует упомянуть те, которые решались с привлечением сейсмических методов, а именно:

- выявление природы основания уралид в различных структурах и связи его с фундаментом прилегающих платформ;

-детальное изучение строения земной коры и верхней мантии Урала до глубин 80-100 км высокоразрешающим методом отраженных волн с целью увязки в единую модель геологической и геофизической информации о структурах верхней части земной коры и их связи с особенностями глубинного строения;

- изучение переходной зоны между земной корой и верхней мантией, имеющей на Урале увеличенную мощность по сравнению с прилегающими платформами;

- изучение соотношений между пологими и крутопадающими разрывными нарушениями разных динамических и кинематических типов и оценка их амплитуд;

- исследование глубинной структуры зоны сочленения Восточно-Европейской платформы и Урала, глубины заложения и морфологии Главного Уральского глубинного разлома.

Глава 2. Природа сейсмических элементов модели земной коры Среднего Урала

Общепризнано, что сейсмические исследования являются одним из основных методов глубинного изучения земных недр. Наиболее успешным этот метод является при решении структурных задач изучения осадочного чехла, но существенно иначе обстоят дела с изучением сейсмическими методами консолидированной земной коры и верхней мантии. Акустическая контрастность пород здесь значительно меньше, чем в осадочном чехле. К тому же, отдельные отражающие границы прослеживаются, как правило, лишь в верхней коре (т.е. до глубин 10-15 км), а в средней и нижней коре это либо отражающие зоны достаточно большой мощности (иногда до нескольких километров) без отчетливых контуров, либо, ещё чаще, области более или менее интенсивного фона хаотичных или слаборегулярных отражений, так называемое "штриховое поле отражателей". Верхняя мантия вообще очень часто является "немой" в поле докритических отраженных волн. Степень изученности сейсмическими методами консолидированной земной коры (за исключением верхней части фундамента, непосредственно подстилающего осадочный чехол) на порядки ниже, чем изученность осадочного чехла, особенно в нефтегазоносных провинциях.

В качестве сейсмических элементов модели земной коры в этой диссертационной работе рассматриваются не только отражающие границы и зоны, но и преломляющие границы и градиентные слои, а также зоны смены отражательной способности среды, иначе говоря, зоны смены характера распределения как регулярных, так и нерегулярных отражений. При этом разрез ОГТ, построенный по докритическим отраженным волнам, используется и в качестве основы для построения геологической модели, и в качестве каркаса для наполнения его элементами, вытекающим из анализа других геофизических методов. Поэтому особое внимание было уделено изучению возможностей и ограничений глубинного МОВ-ОГТ.

Перед проектированием работ на первых профилях Средне-Уральского трансекта считалось, что методика ОГТ неприемлема для таких сложнопостроенных сред, как складчатый Урал. Лишь опыты проведения работ в районе Уральской сверхглубокой скважины по методике многократных перекрытий и обработка этих материалов по технологии ОГТ на первых профилях будущего Средне-Уральского трансекта показали, что поле отраженных докритических волн и в этих условиях позволяет получать динамическое волновое изображение среды. Причём впервые удалось получить вполне интерпретируемое отображение не только верхней части сложнодислоцированной консолидированной верхней коры, но и более глубоких сейсмоструктурных этажей земной коры по всей её мощности (Юхлин и др., 1993). При этом за счёт разнообразных процедур направленного суммирования в ряде случаев удавалось из интерференционного штрихового поля выделять достаточно протяженные интервалы прослеживания осей синфазности отраженных волн, которые могут быть использованы не только для структурных построений, но и для определения эффективных скоростей.

В процессе выполнения работ автором был сделан методический вывод, что использование увеличенной длины сейсмических записей (до 20 секунд) даже во время обычных региональных работ с малыми зарядами на нефть и газ позволяет попутно изучать в массовом порядке глубинное строение земной коры методом отраженных волн. Очевидно, что при взрывной сейсморазведке затраты на такое увеличение времени регистрации сейсмиче-

ских сигналов ничтожны и в общем балансе времени при проведении полевых работ, и в затратах на дополнительное количество цифровых носителей информации.

Геологическая природа сейсмических границ в верхней части разреза детально исследовалась на трансекте, в частности, во время экспериментов в районе Уральской сверхглубокой скважины СГ-4 и в её стволе (рис. 2). Было установлено, что наиболее яркие отражающие границы в районе скважины соответствуют тектоническим контактам, закарти-рованным по результатам проведённых ранее геологосъёмочных работ, особенно, если эти контакты проходят вдоль слоистости или сланцеватости пород. Комплекс наземных и сква-жинных наблюдений (вертикальное сейсмическое профилирование, каротаж сейсмоакусти-ческой эмиссии) позволяет сделать вывод, что сейсмические отражатели тяготеют, скорее всего, к зонам трещиноватости и, возможно, к зонам повышенного напряжённого состояния среды.

Наиболее выразительной отражающей зоной в консолидированной земной коре на Среднем Урале является зона Главного Уральского разлома (Салатимская шовная зона), которая проявлена на сейсмическом разрезе в виде мощной (до 10 км в поперечнике) системы протяженных отражающих границ, погружающихся на восток под углами около 40°. Эти храницы соответствуют системам сланцеватости, имеющим, по геологическим данным, сходное залегание (рис. 2). По своему геологическому смыслу зона Главного Уральского разлома - это сутурная зона, область мегашва между крупными блоками земной коры (Восточно-Европейской платформы и Тагильской островодужной системы), где присутствуют их сильно метаморфизованные и перемятые фрагменты, а также участки тектонического перемешивания (микститовые комплексы).

В то же время серпентинизация гипербазитов в верхней части глубинных разломов (например, Серовско-Маукского) является неблагоприятным фактором для выделения таких разломов на сейсмических разрезах, по крайней мере в верхней части консолидированной земной коры.

На разрезе ОГТ достаточно выразительно проявились системы отражателей, погружающиеся на запад и соответствующие Пряничниковской зоне нарушений и Медведевской шовной зоне (рис. 3). Обе эти тектонические зоны выходят на поверхность в пределах Восточно-Уральского мегантиклинория. Причем Пряничниковская зона нарушений была выявлена и изучена в ходе работ на Средне-Уральском трансекте впервые. При геологических исследованиях прежних лет она не была закартирована, хотя по сейсмической выразительности она не уступает зоне Главного Уральского разлома.

Сформулирован вывод о том, что даже в пределах традиционно "немых" в сейсмическом плане массивных интрузивных тел (например, в пределах Гаёвского гранитного массива) могут встречаться выразительные в поле отражённых волн достаточно мощные по размерам зоны, по которым может происходить миграция флюидов.

Итак, наиболее выразительными элементами в поле докритнческнх сейсмических отражений в интервале консолидированной верхней коры на Среднем Урале являются отражения от сланцевых зон и зон тектонически переработанных пород. В то же время тектонические нарушения в осадочном чехле редко маркируются четкими отражениями и скорее могут быть выделены лишь косвенно, по нарушениям в прослеживании отражающих горизонтов.

но-Уральский трансект (РиТ'2006-2008)

уральский трансект :3'Ки,-1993-2004)

ПЕРМЬ ^

Южно-Уралгск^й1трансект

ОРЕНБУРГ ! \*ШИВяК .!

Рис. 1. Положение опорных геолого-геофизических профилей нового поколения на схеме тектонического районирования Урала (по В. Н. Пучкову):

I - отложения чехла Русской платформы; 2 - ЗападноСибирская плита: а - чехол, б - палеозойские отложения Зауральской мегазоны Урала под чехлом плиты; 3 - пермская моласса Предуральского краевого прогиба; 4 - Западно-Уральская мегазона: а - осадки Бельско-Елецкой зоны, б - Зилаирско-Лемвинской зоны; 5 - Центрально-Уральская мегазона; 6 - Тагило-Магнитогорская мегазона; 7 - Восточно-Уральская мегазона; 8 - Главный Уральский разлом; 9 - границы мегазон и разломы; 10-линии профилей ГСЗ (уральские фрагменты Красноуральского, Ханты-Мансийского профилей и геотраверса «Гранит» вошли составной частью в Средне-Уральский трансект);

II - линии глубинного МОВ-ОГТ на опорных геолого-геофизических профилях нового поколения; 12 - Уральская сверхглубокая скважина СГ-4

Условные обозначения к рисунку 2:

1 - колпаковская свита - полевошпат-слюдисто-кварцевые сланцы КЕ^кф; 2 - динамосланцы по терригенным отложениям континентального склона Ог-Оз; 3 - ультрабазит-габбровые комплексы у-иЮи; 4 - метаморфизованные габброиды (габбро-амфиболиты) ауСЬ; 5 - комплекс параллельных долеритовых даек (Юз;

6 - выйская свита - зеленые сланцы по базальтам и вулканогенно-осадочным породам СЬ-з^; 7, 8 - кабанская свита:

7 -риолиты., базальты Оз-Б]Аг/>; 8 - субвулканические риолиты Юз-Б]кЬ; 9 - павдинская свита - флишоидное переслаивание туфопесчаников, туфоалевролитов; 10 - именновская свита, нижняя подсвита - андезибазальты, вулканогенно-осадочные породы Бг/'/И]; 11 - именновская свита, верхняя подсвита (гороблагодатская толща) -вулканогенно-осадочные породы, субщелочные андезибазальты Бз12-туринская свита - вулканогенно-осадочные породы и умеренно-щелочные вулканиты БИ^гг; 13, 14-арбатский комплекс Бь 13-кварцевые диориты ябБ^, плагиограниты руБ]а; 14 - плагиогранит-порфиры рул Б] я, гранодиориты убБ^; 15, 16, 17 -тагило-кытлымский комплекс \<5$>\^к\ 15-габбро и ультрабазиты нерасчленённые у+оБ^Мг, 16 - пироксениты иБьг/^; 17 - габбро чЬ^к; 18, 19 - кушвинский комплекс Б4-0]А:: 18 - диориты 5, сиениты и субвулканические трахиты 19 - сиенито-диориты 6£; 20 - амфиболиты; 21 - эпидотовые амфиболиты и актинолитовые сланцы; 22 - кристаллические сланцы;23 - гнейсы и амфиболиты; 24 - разломы, зоны смятия и бластомилонитов; 25 - отражатели, связанные с поверхностями скольжения, с кливажем, зонами бластомилонитов и с метаморфической полосчатостью; 26 - зоны трещиноватости, предполагаемые по сейсмич. данным

Зона Главного Уральского Разлома

Тагильская мегазона

Западно-Тагильская (Кумбинская) зона

Арбатский о я х я интрузивный аЕ Именновская Туринская

массив «в Я 8 свита свита

Центрально-Уральское поднятие

Е31 Ш2

ИН з

ШШ 5 ШН6

ЕЗ7 Е38

Ш" ^12

НИ 13 Ю14

■1 15 ■И 16

ИИ 17 П318

* Т " 19 [77120

ЕГ]22

га 23 ^24

Г^25 ^26

Рис. 2. Фрагмент сейсмического разреза МОВ-ОГТ по Средне-Уральскому трансекгу в районе Главного Уральского разлома (а) и его детализация в районе Уральской сверхглубокой скважины СГ-4 (б) с результатом геолого-геофизической интерпретации (в)

Альтитуда, м

Рельеф дневной поверхности Гравитационное поле Магнитное поле

Восточно-Европейский кратон

Восточно- Предуральский Кваркушский

Европейская! краевой прогиб I Западно- | блок

платформа верхнепалеозойского Уральский

Уральского орогена аллохтон

б

Восточно

З'Зэ 1 I

§ 11 Салдинский II синформа 1 блок Э

| Л

-Уральский коллаж Восточно-Уральский аллохтон

Восточно-Уральский , Зауральски» .лпохтон микроконтинент

Рис. 3. Графики рельефа дневной поверхности, гравитационного и магнитного полей (а), глубинный чбрно-белый разрез МОВ-ОГТ в мгновенных амплитудах после углублённой «пост-стэк» обработки (б) и цветокодированный разрез с элементами геологической интерпретации (в) вдоль Средне-Уральского трансекта

Восточно-Европейский кратон

Восточно- Предурапьский ЗападноЕвропейская краевой прогиб Уральский платформа аллохтон

Тагильский островодужный мегаблок

Кваркушский Тагильская ш

блок синформа§ о §

с; Салдинский § <*>

г* 2 с____ тз IX

Восточно-Уральский коллаж гетерогенных мегаблоков и пластин

Восточно-Урал ьская мегазона

Рис. 4. Принципиальная структурно-тектоническая модель земной коры Среднего Урала: 1 - литологические границы и разрывные нарушения; 2 - граница Мохоровичича (по данным ГСЗ); 3 - венд-палеозойский осадочный чехол ВЕК и толщи Предуральского прогиба; 4 - рифейские грабеновые отложения; 5 - дислоцированные допозднепалеозойские комплексы окраины ВЕК; 6 - кристаллическая кора (фундамент) ВЕК; 7 - зона Главного Уральского разлома (бластомилониты и метаморфиты по тектонически совмещённым окраинно-континентальным, океаническим (?) и островодужным образованиям); 8 - вулканогенные и интрузивные образования Тагильскойпалеоостроводужной системы и комплексы её основания; 9 - метаморфизованные докембрийские и палеозойские комплексы нерасчленённые; 10 - коллаж гетерогенных блоков и тектонических пластин, «запечатанный» орогенными интрузиями и метаморфизмом; 11 - эклогитизиро-ванная кора в переходной зоне «кора-мантия»; 12 - флюидизированная (облегчённая) мантия в переходной зоне «кора-мантия»; 13 -мантия Восточно-Европейского кратона; 14-мантия Восточно-Уральских структур (и Западно-Сибирской эпигерцинской платформы); 15-рельеф дневной поверхности (растянут по вертикали); 16 - Уральская сверхглубокая скважина СГ-4

вулканиты (базальты, реже риолиты) и терригенные толщи триаса

терригенно-карбонатные и терригенно-сланцевые толщи карбона

эффузивы и вулканогенно-осадочные толщи девона

базальты, андезито-базальты и другие эффузивы, нерасчлененные

известняки

метаморфические сланцы

выходы палеозойского фундамента на поверхность (или глубину менее 100 м)

гранитоиды позднего палеозоя габбро

ультрабазиты (преимущественно нацело серпентинизированные)

геологические границы, разломы консолидированная кора

линия наблюдений МОВ-ОГТ

Рис. 5. Сопоставление (в аксонометрической проекции) геологической модели по Средне-Уральскому трансекту с геологической картой фундамента ХМАО, составленной по результатам независимых исследований группой под руководством К. С. Иванова

Глава 3. Методическая идея глубинны); исследований на основе комплексированнп сейсмических мпотпп МОВ-ОГТ и ГСЗ

Методический разрыв между профилированием ГСЗ и профилированием MOB в какой-то мере предопределил разрыв в геологических моделях, которыми оперировали исследователи на различных стадиях изучения. Построения, которые выполнялись на основе лишь одного или другого метода, в ряде случаев приводили к формированию альтернативных геологических моделей. Всё чаще и чаще как зарубежные, так и отечественные исследователи стали выделять и характеризовать границу Мохо сугубо по материалам докритических отражений. Однако при сопоставлении этих материалов с материалами ГСЗ на тех профилях в мире, где проводились оба вида исследований, стали проявляться и накапливаться определённые противоречия. Поэтому на Средне-Уральском трансекте сопоставлялись и совместно анализировались данные как МОВ-ОГТ, так и ГСЗ. В первую очередь, это было сделано при изучении границы Мохоровичича, с которой обычно отождествляется подошва земной коры и которой придаётся важнейшая роль при геодинамических реконструкциях.

На разрезе МОВ-ОГТ очень выразительной является граница на уровне подошвы земной коры в западной части разреза (пикеты 0-80 км). Здесь она выглядит как отражающая зона мощностью около 2 км. В последнее время в мировой геолого-геофизической литературе именно такие границы стали интерпретироваться как раздел Мохоровичича. Там, где такой высокоотражающей границы или зоны в низах коры нет, границу Мохо на разрезах ОГТ (и в более широком смысле, на разрезах докритических или «близвертикальных» отражений) чаще всего стали проводить по уровню скачкообразного затухания нижнекоро-вой отражательности. Таковой она выглядит и в восточной части трансекта (220-556 км разреза). В то же время в осевой части Урала провести границу Мохо подобным образом бывает очень сложно, так как здесь нет не только высокоотражающей зоны, но и сколько-нибудь определенной границы затухания отражательности на уровне подошвы земной коры. В случае со Средне-Уральским трансектом это интервал разреза 140-220 км. Более того, даже там, где уровень такого затухания намечается, положение его оказывается однозначно выше, чем граница Мохо, получаемая по данным ГСЗ. В исследованиях прежних лет отмечалось, что граница Мохо под Уралом, получаемая по данным ГСЗ и соответствующая "классическому" определению границы Мохоровичича (т.е. планетарная поверхность раздела, принятая за нижнюю границу земной коры и отождествляемая с сейсмической границей, на которой скорость распространения продольных волн возрастает с 6,9-7,4 до 8,0-8,2 км/с, плотность увеличивается с 2,8-2,9 до 3,2-3,3 км/с - Геологический словарь, 1973), лучше видна в поле преломленных и закритических отраженных волн и видна слабо, а иногда и совсем не видна в поле докритических отражений.

Условно граница, полученная по данным ГСЗ, была названа "преломляющей" границей Мохо, в то время как граница, проведенная либо по отражающим границам (зонам), либо по границе затухания отражательности, - "отражающей границей Мохо". Хотя, строго говоря, отражающая граница или граница затухания отражательности в нижней части земной коры в общем случае границей Мохоровичича не является, так как смена отражательности не обязательно свидетельствует о скачке скорости до 8 км/с и выше.

На некоторых интервалах Средне-Уральского трансекта расхождения в положении "отражающей" и "преломляющей" границы Мохо укладываются в пределы погрешностей различных сейсмических методов, но в осевой части Урала и, особенно четко, под Преду-ральским прогибом и Западно-Уральской мегазоной эти расхождения, очевидно, систематические. Наиболее вероятной причиной таких различий в выразительности отражающей и преломляющей границ является именно то, что существенное повышение скоростей на подошве земной коры под Уралом происходит не скачкообразно, как иод соседними платформенными областями, а плавно. Таким образом, граница Мохо под Уралом является сейсмической границей второго, а не первого рода, как в прилегающих платформенных областях. На такой границе преломленные (рефрагированные) волны и закритические отраженные волны должны формироваться, а докритические (близвертикальные) отраженные волны могут и не формироваться — здесь многое зависит от соотношения длин сейсмических волн и мощности градиентной зоны - границы II рода.

Сопоставляя результаты ГСЗ и глубинного ОГТ, можно сказать, что, по крайней мере, для осевой части Урала положение "отражающей границы Мохо" ближе к кровле переходной зоны кора-мантия, которая впервые была выделена на Урале ранее в результате работ на Красноуральском профиле ГСЗ. Следует отметить, что наличие мощной переходной зоны "кора-мантия" со значениями скоростей продольных волн 7,5-7,8 км/с (т.е. слишком высокими для типичной коры, но слишком низкими для мантии) является одной из отличительных особенностей Уральского орогена.

Интенсивная отражающая зона в низах коры у западной рамки разреза, которая по данным ОГТ могла бы быть проинтерпретирована как граница Мохо, испытывает слабое антиформное воздымание с запада на восток (с глубины 44 до 39 км на интервале разреза 40-80 км) при приближении к передовым складкам Урала. Такая морфология "отражающей" границы оказалась несколько неожиданной, так как "преломляющая" граница Мохо в этом районе по результатам более ранних интерпретаций данных ГСЗ на геотраверсе "Гранит" и Красноуральском профиле монотонно погружается на восток. Попытка отразить в плотно-стной модели поднятие уровня границы Мохо под Предуральским прогибом в соответствии с поднятием высокоотражающей зоны приводит к абсурдному результату — появлению интенсивной (не менее 40 мГал) положительной аномалии гравитационного поля, причём как раз в том месте, где фактически наблюдаются самые низкие значения поля силы тяжести на Средне-Уральском трансехте. С другой стороны, модель монотонного погружения границы Мохо вполне согласуется с поведением гравитационного поля. Это говорит о том, что именно "преломляющая" граница больше соответствует границе существенного повышения плотности до "мантийных" значений.

Под современными Уральскими горами — и там, где преломляющая граница Мохо выделяется более-менее уверенно, и под главным Уральским хребтом, где граница Мохо выделяется неуверенно любым из методов,- "преломляющая" и "ппотностная" граница Мохо систематически и существенно (не менее чем на 12 км) оказывается глубже "отражающей". Следовательно, не только маловыразительная нижняя кромка отражательности, но и уверенно выделяемая под Предуральским прогибом высокоотражаюгцая зона, которая претендовала на идентификацию как "отражающая граница Мохо" в этой области, на самом

деле не является современной подошвой земной коры или границей Мохо в её классическом понимании, а представляет некую границу в пределах нижней коры.

Возможная интерпретация этого явления заключается в том, что тектонические элементы в земной коре "запоминаются" в отражательном образе земной коры на длительный срок, в то время как преломленные и закритические отраженные волны более чутко реагируют на изменения свойств и состояния среды. В этом смысле "отражающая граница Мохо" на Урале может считаться "древней" границей Мохо в терминологии II. И. Павленковой (Рау1епкоуа, 1995), а "преломляющая" граница - "молодой" границей Мохо.

Совпадающие и хорошо проявленные как в докритических, так и в закритических отражениях границы видимо соответствуют областям более древней стабилизации. На Средне-Уральском трансекте это интервалы от начала профиля до 40-го километра на западе и от 180-200-го километра до, по крайней мере, 540-го километра на востоке, т.е. практически до конца трансекта в восточной части разреза.

В области молодой тектонической активизации границы по данным близвертикаль-ных и широкоугольных наблюдений не совпадают. При этом в осевой части Среднего Урала (40-180 км трансекта) глубже располагается граница, определяемая по широкоугольным наблюдениям, а граница, определяемая по докритическим отражениям, либо располагается выше, либо вообще почти не проявляется на значительной части этого интервала. В пользу "более молодого" возраста "преломляющей" границы Мохоровичича говорит и морфология её видимого погружения ("корней гор") под Уралом. Максимум такого погружения на Среднем Урале в плане тяготеет больше к границам не палеозойского, а кайнозойского, т.е. активизировавшегося в более позднее время, орогена.

В восточном, полеоостроводужном секторе сама эта граница местами представляется в виде наслаивающихся чешуй пологого западного падения. Это также говорит в пользу того, что на уровне подошвы коры прошёл мощный тектонический срыв во время позднепалеозойской коллизии. Следовательно, и по этому критерию "отражающая граница Мохо" является более древней, чем более молодая граница Мохоровичича, новообразованная в результате фазовых переходов либо взаимодействий флюид-порода.

Таким образом, изучение глубинного ссйсмогеологического строения литосферы требует комплексного применения метода МОВ-ОГТ (использующееся в нём поле докритических отраженных волн характеризует стабильную или квазистацнонарную составляющую егщаашя среды) и метода ГСЗ (использующееся в нём поле закритических отраженных и преломленных волн быстрее реагирует на изменения СВОЙСТВ и саспшшт среды, которые могут происходить быстрее, чем перенос вещества в результате тектонических движений).

Глава 4. Сейсмогеологнческзя модель земной коры Среднего Урала

Основой для построения сейсмогеологической модели Уральского трансекта принимался сейсмический разрез МОВ-ОГТ в различных масштабах и вариантах визуализации (рис. 3). При интерпретации разреза учитывалось как поведение отдельных отражающих границ, так и характер распределения отражателей в разрезе - от более или менее упорядоченного до хаотичного или до практически полного отсутствия выраженных отражений.

По характеру распределения отражающих элементов на сейсмическом разрезе ОГТ на всю глубину исследований отчетливо выделяется три сейсмоструктурных этажа: верхний (только в западной и восточной частях разреза) - содержащий наиболее контрастные протяженные субгоризонтальные отражающие границы; средний - представленный, скорее, не отдельными отражающими границами, а отражающими зонами, дифференцированный по более или менее интенсивной отражательности иногда с хаотичным, иногда с более упорядоченным распределением отражений; и нижний - почти не содержащий регулярных отражений. В общем, верхний сейсмоструктурный этаж соответствует осадочному чехлу, средний — консолидированной земной коре, нижний — мантии. Тем не менее границы между этими этажами не везде отчетливы. Консолидированная земная кора делится, в свою очередь, на три подэтажа: верхнюю, среднюю и нижнюю кору. Как правило, границы между подэтажами представлены не отражающими границами, а границами смен характера распределения отражателей.

Локальные зоны протяжённых сильных границ в консолидированной земной коре проявляются, как правило, до глубин 10-15 км. Именно до этих глубин обычно следятся и крутонаклонные отражающие границы, и именно этим характеризуется верхняя кора в поле докритических отражений. Причем это явление наблюдается в блоках самого разного возраста (от рифейского до позднепалеозойского), разного генезиса и физического состава. Очевидно, что это связано со сменой реологических свойств среды и переходом от преимущественно хрупких к хрупко-пластичным деформациям (Иванов, 1990, 1998). Такая смена реологических свойств и характера деформаций в свою очередь преимущественно связана с современным состоянием среды, то есть с нарастанием давления и температуры с глубиной, начиная от уровня современного рельефа. Количество отражающих элементов на глубинах около 20-25 км в целом заметно снижается. Средняя и нижняя кора содержат повышенный фон почти нерегулярных отражений. Верхняя мантия представлена практически "немой" толщей. В ней прослеживается лишь одна достаточно выразительная полого падающая на запад отражающая зона.

Изолинии скоростей скоростной модели, полученной по данным ГСЗ, секут разные блоки сейсмогеологического разреза MOB независимо от их возраста и генезиса. Это означает, что на региональную составляющую распределения скоростей в разрезе больше влияет изменение РТ-условий с глубиной, чем различия в вещественном составе этих блоков (Петров, Рыбалка, 2000).

Комплексный анализ геолого-геофизических данных по Средне-Уральскому трансек-ту позволил получить в общегеологическом плане ряд принципиально новых сведений, существенно уточняющих систему взглядов на строение литосферы Урала и её принципиальную структурно-тектоническую модель (рис. 4), основными из которых являются:

1. Главные уральские структуры: Западно-Уральская, Центрально-Уральская, Тагильская и значительная часть Восточно-Уральской мегазон, - находятся в аллохтонном залегании. В отдельных районах под аллохтонами сохранились фрагменты осадочного чехла Восточно-Европейской платформы и Восточно-Уральского микроконтинента, перспективные на углеводородное сырье.

2. Наиболее яркие элементы земной коры Урала формируют его бнвергентнын (т.е. двубортный) образ, особенно в центральной части орогена. Ось бивергентности верхней и средней коры приходится на Тагильский мегасинклинорий. Нижняя кора также бивергентна, но ось её бивергентности на Среднем Урале смещена на 50-60 км к западу по отношению к оси в верхней коре, в то время как на Южном Урале (по данным профиля иК5Е15'95) черты бивергентности верхней и нижней коры соосны.

3. Зона Главного Уральского разлома, представленная на дневной поверхности мощной сланцевой зоной и ярко выраженная на сейсмическом разрезе в верхней коре, не является субвертикальной, как считалось ранее, а практически без выполаживания падает на восток под углом около 40°. Это опровергает точку зрения, согласно которой Главный Уральский разлом является листрическим. С другой стороны, Главный Уральский разлом не прослеживается глубже 30 км и постепенно затухает в высокоотражательной средней коре, т.е. не сечёт всю земную кору, а значит, не является классическим (в определении А. В. Пейве) глубинным разломом. Глубже 30 км он срезается структурой, вероятно, продолжающей в земной коре упомянутую выше мощную внутримантийную зону западного падения. Эти две зоны могут быть объединены в «Трансуральскую» зону западного падения.

4. Средне-Уральским трансектом и другими профилями, пересекающими средне-уральскую часть Предуральского прогиба, выявлено присутствие в фундаменте этой структуры грабенов (авлакогенов?), предположительно выполненных ранне-среднерифейскими осадками, которые в числе прочего могут быть нефтематеринскими.

5. В верхней мантии практически отсутствуют сколько-нибудь выразительные сейсмические отражатели. В центральной и восточной части трансекта её кровлю можно представить как полого падающие на запад, чешуйчато наслаивающиеся друг на друга зоны. При этом на фоне практически "немой" верхней мантии проявляется лишь одна достаточно выразительная полого падающая на запад отражающая зона, прослеживаемая с небольшим выполажисанием до глубин около 80 км, т.е. до уровня астеносферы, выделяемой на Урале по данным МТЗ (Дружинин и др., 2003; Дьяконова и др., 2008). Таким образом, верхняя мантия скорее моновергентна. Упомянутая шовная зона западного падения может представлять собой синколлизионную сколовую структуру, возможно наследующую направление каменноугольной палеозоны субдукции (Пучков, 2000). Примечательно, что эта зона входит в мантию как раз там, где на дневной поверхности в геоморфологии начинает отчетливо проявляться восточный склон современных Уральских гор. Эта тектоническая структура погружается в мантию под Центрально-Уральской мегазоной и прослеживается на глубине до середины области, над которой на картируемой поверхности выделяется Предуральский прогиб и где практически заканчивается на западе западный орографический склон Уральских гор. Вероятно, именно над этой активизированной в новейшее время структурой сформировались современные Уральские горы.

Впервые эта граница была замечена автором при переинтерпретации низкоразрешен-ного разреза РНЛ докритическнх отражений по геотраверсу «Гранит», уральский фрагмент которого вошёл в Средне-Уральским трансект. Обоснованное автором увеличение длины сейсмической записи ири работах МОВ-ОГТ на трансекте было нацелено на получение вы-

сокоразрешенного изображения именно этой зоны. В результате было не только подтверждено её наличие, но и уточнена её морфология и глубина проникания в мантию. Ретроспективный анализ других глубинных сейсмических данных показал, что погружающаяся на запад внутримантийная граница отмечается в том или ином виде практически на всех глубинных пересечениях Урала от Южного до севера Среднего Урала. Значит, она может считаться одной из региональных черт Урала, и простирание её, скорее всего, субмеридиональное. К тому же, практически более нигде не встречены другие наклонные границы, прослеживающиеся по отраженным волнам до времени порядка 24 с, на котором зарегистрирован нижний фрагмент упомянутой границы.

Насколько объективна эта интерпретация, можно оценить, привлекая данные геолого-геофизических исследований, выполненных независимыми коллективами учёных. В частности, наиболее существенные глубинные разломы и блоки земной коры, выделенные на разрезе по Средне-Уральскому трансеету, очень хорошо увязались с соответствующими элементами на геологической карте фундамента Западной Сибири, составленной под руководством Иванова К.С. по данными бурения и анализа потенциальных полей (рис. 5).

Шовные зоны между выделенными блоками могут служить каналами поступления глубинных флюидов в верхние горизонты земной коры, а значит, должны учитываться при минерагеническом районировании, в частности на золото и углеводороды. Эти каналы могут выступать в роли путей не только массопереноса, но и энергопереиоса. Примечательно, что над областью подхода к осадочному чехлу тектонической зоны западного падения, пересекающей всю земную кору и верхнюю мантию до уровня астеносферы, расположена Шаимская группа нефтяных месторождений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведённых исследований на Средне-Уральском трансекте были получены как методические, так и общегеологические выводы и рекомендации.

В методическом плане был сделан вывод о возможностях и особенностях наблюдений методом глубинного МОВ-ОГТ. Рекомендации, полученные в результате опытно-методических работ на первом профиле в составе Средне-Уральского трансекта (Пилот-проекте'1993) послужили основой для проектирования методики на другом уральском трансекте - профиле №8Е18'1995. Успех и опыт работ на этих профилях инициировал формирование Федеральной программы «Создание государственной сети опорных геолого-геофизических профилей, параметрических и сверхглубоких скважин», в том числе и работы на третьем уральском опорном профиле - Полярно-Уральском трансекте. Кроме этого, дана "межтитульная" рекомендация об использовании увеличенной длины сейсмических записей (до 20 секунд) во время обычных региональных работ с малыми зарядами, например на нефть и газ, для попутного изучения в массовом порядке глубинного строения земной коры методом отраженных волн.

В общегеологическом плане построенный впервые сводный высокоразрешенный сейсмический разрез земной коры и верхней мантии с дополнением информации по другим геофизическим и геологическим методам позволил установить и детализировать ряд принципиальных особенностей глубинного строения Среднего Урала: морфологию и глубину

заложения Главного Уральского разлома, который оказался падающим наклонно и не секущим земную кору полностью; аллохтонное залегание основных структур Среднего Урала, в том числе складчато-надвиговых структур Западно-Уральской и части Центрально-Уральской мегазон на осадках Восточно-Европейской платформы; мощную систему отражателей пологого западного падения, прослеживающуюся в верхней мантии под зоной сочленения Урала и Восточно-Европейской платформы, по крайне мере, до глубины 80 км; бивергентное строение средней и верхней коры в осевой части орогена; новые структурные элементы в разрезе слабоизученных Восточно-Уральской и Зауральской мегазон, перекрытых мезозойско-кайнозойскими осадками; глубинные контакты между структурами, которые могут служить каналами энергомассопереноса и с которыми могут быть связаны перспективы обнаружения месторождений рудных полезных ископаемых, углеводородов, минеральных вод.

Список основных работ, опубликованных автором по теме диссертации Монография

1. Геотраверс «Гранит»: Восточно-Европейская платформа - Урал - Западная Сибирь (строение земной коры по результатам комплексных геолого-геофизических исследований) / С. Н. Кашубин, В. Б. Соколов, А. В. Рыбалка и др.; под ред. С. Н. Кашубина. - Екатеринбург: ГУПР МПР РФ по СО, ФГУГП БГЭ, 2002. - 312 с.

Статьи в журналах, включённых в перечень ВАК и/или в международную базу цитирования Scopus

2. Дружинин, В. С. Использование результатов многоволновой сейсморазведки при изучении земной коры Урала / В. С. Дружинин, С. Н. Кашубин, В. И. Вальчак, Т. В. Кашубина, А. В. Рыбалка//Геология и геофизика. - 1985. -№1.-С. 91-98.

3. Steer, D. N. Crustal structure of the Middle Urals based on reprocessing of Russian seismic reflection data / D. N. Steer, J. H. Knapp, L. D. Brown, A. V. Rybalka, V. B. Sokolov // Geophysical Journal International. - 1995. -№123. - P. 673-682.

4. Knapp, J. H. Lithosphere-scale seismic image of the Southern Urals from explosion-source reflection profiling / J. H. Knapp, D. N. Steer, L. D. Brown, R. Berzin, I. Lipovetsky, M. Stiller, E. Luschen, D. L. Brown, R. Bulgakov, S. N. Kashubin, A. V. Rybalka // Science. - 1996. -Vol. 274, №5285. - P. 226-228.

5. Рыбалка, А. В. Сейсмические исследования способом регулируемого направленного возбуждения в районе Уральской сверхглубокой скважины / А. В. Рыбалка, С. Н. Кашубин // Геология и геофизика, - 1997.-Т. 38,№8.-С. 1386-1397.

6. Druzhinin, V. S. The main features of the interface between the crust and the upper mantle in the Middle Urals (in the vicinity of the deep drillhole SG-4) / V. S. Druzhinin, S. N. Kashubin, Т. V. Kashubina, V. A. Kolmogorova, G. V. Parygin, A. V Rybalka, A. M. Tiunova // Tecto-nophysics. - 1997. - Vol. 269, Issue 3-4 - P. 259-268.

7. Juhlin, C. Seismic imaging of reflections in the SG 4 borehole, Middle Urals, Russia / C. Juhlin, M. Bliznetsov, L. Pevzner, T. Hismatulin, A. Rybalka, A. Glushkov // Tectonophysics. - 1997. - V. 276 - P. 1-18.

8. Juhlin, C. Crustal structure of the Middle Urals: results from the (ESRU) Europrobe Seismic . Reflection profiling in the Urals experiments / C. Juhlin, M. Friberg, H. Echtler, T. Hismatulin,

A. Rybalka, A. G. Green, J. Ansorge // Tectonics. - 1998. - 17(5). - P. 710-725.

9. Knapp, J. H. Seismic reflection fabrics of continental collision and post-orogenic extension in the Middle Urals, central Russia / J. H. Knapp, С. C. Diaconescu, M. A. Bader, V. B. Sokolov, S. N. Kashubin, A. V. Rybalka II Tectonophysics. -1998,- V. 288, № 1-4. - P. 115-126.

10. Ayarza, P. Integrated geological and geophysical studies in the SG4 borehole area, Tagil Volcanic Arc, Middle Urals: Location of seismic reflectors and source of the reflectivity / P. Ayarza, C. Juhlin, M. Beckholmen, D. Brown, G. Kimbell, C. Ayala, R. Pechning, L. Pevzner, R. Pevzner, M. Bliznetsov, A. Rybalka, A. Glushkov // Journal of Geophysical Research. - 2000. - V. 105, №B9. - P. 21333-21352.

11. Friberg, M. Europrobe Seismic Reflection profiling across the eastern Middle Urals and West Siberian Basin / M. Friberg, C. Juhlin, A. G. Green, H. Horstmeyer, J. Roth, A. Rybalka, M. Bliznetsov II Тегта Nova. - 2000. - V. 12, №6. - P. 252-257.

12. Петров, Г. А. Геодинамическая реконструкция Тагильской палеоостроводужной системы по геологическим и геофизическим данным / Г. А. Петров, И. А. Свяжина, А. В. Рыбалка // Отечественная геология. - 2000. - №4. - С.14-20.

13. Brown, D. Structural architecture of the southern and middle Urals foreland from reflection seismic profiles / D. Brown, C. Juhlin, A. Tryggvason, M. Friberg, A. Rybalka, V. Puchkov and G. Petrov // Tectonics. - 2006. - V. 25, TC1002. - P. 1-12.

14. Kashubin, S. Crustal structure of the Middle Urals based on reflection seismic data / S. Kashubin, C. Juhlin, M. Friberg, A. Rybalka, G. Petrov, A. Kashubin, M. Bliznetsov, D. Steer // European Lithosphere Dynamics [Gee D. G. & Stephenson, R.A. (eds)]. - Geological Society, London, Memoirs. - 2006. - №32. - P. 427-442.

15. Juhlin, C. Moho imbrication in the Middle Urals / C. Juhlin, D.Brown, A. Rybalka and G. Petrov // Terra Nova. - 2007. - V. 19. - P. 189-194.

16. Петров, Г. А. Время начала коллизии на Среднем и Северном Урале / Г.А.Петров, Ю. JI. Ронкин, А. В. Маслов, И. А. Свяжина, А. В. Рыбалка, О. П. Лепихина // Доклады Академии наук. - 2008. - Т. 422, №3. - С. 365-370.

17. Петров, Г. А. Предостроводужные палеоспрединговые комплексы Тагильской мегазоны (Средний и Северный урал) / Г. А. Петров, А. В. Маслов, Ю. Л. Ронкин, А. В. Рыбалка // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. - 2008. - №3. - С. 35-42.

18. Kashubin, A. S. The Krasnouralsky profile in the Middle Urals, Russia: a tomographic approach to vintage DSS data / A. S. Kashubin, A. Tryggvason, C. Juhlin, A. V. Rybalka, Т. V. Kashubina, I. G. Shkred // Tectonophysics. - 2009. - V. 472. - P. 249-263.

19. Рыбалка, А. В. Особенности глубинного строения северной части Уральского подвижного пояса по данным Полярно-Уральского трансекта / А. В. Рыбалка, Г. А. Петров, Т. В. Кашубина, В. А. Куликов, А. В. Егоркин, Е. Е. Золотое, В. А. Душин, С. Н. Кашубин // Региональная геология и металлогения. - 2011. - №48. - С. 25-36.

20. Рыльков, С. А. Глубинное строение и металлогения Урала: сопоставление глубинной структура Южного, Среднего и Полярного Урала / С. А. Рыльков, А. В. Рыбалка, К. С. Иванов // Литосфера. - 2013. - №1. - С. 3-16.

Статьи, материалы конференций

21. Рыбалка, А. В. Элементы системы трехмерной обработки данных региональной сейсморазведки / А. В. Рыбалка // Применение математических методов и ЭВМ при обработке информации на геологоразведочных работах. Материалы конференции. - Свердловск, 1985.

22. Rybalka, A. Possible link of reflectors in the vicinity of the Uralskaya Superdeep drilling site with stress field / A. Rybalka, S. Kashubin // Proceedings of XXIII General Assembly of ESC / Geophysical Institute, Czechoslovak Academy of Prague. - Prague, Czechoslovakia, 1992. -V. II. - P. 294.

23. Rybalka, A. V. Seismic reflection data from the Ural Mountains: Comparison of Russian and Western processing and interpretation / A. V. Rybalka, V. B. Sokolov, J. N. Knapp, L. D. Brown and M. A. Bader // EOS, Transactions, American Geophysical Union, Fall meeting suppl.- 1993.

24. Рыбалка, А. В. Отражательный образ земной коры в районе Уральской сверхглубокой скважины СГ-4 / А. В. Рыбалка // Глубинное строение и развитие Урала. Материалы конференции, посвященной 50-летию БГЭ. - Екатеринбург: Наука, Уральское отделение, 1996.-С. 237-250.

25. Рыбалка, А. В. Глубинные сейсмические исследования на Урале: история и перспективы / А. В. Рыбалка, Т. В. Кашубина, С. H. Кашубин // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Европейской территории России и Урала: материалы региональной конференции / под ред. Е. С. Контаря; Минприроды РФ, Правительство Свердловской обл., Комприро-ды по Свердловской обл., УрО РАН, УГГГА. - Екатеринбург, 2000. - Кн. I. - С. 220-222.

26. Рыбалка, А. В. Среднеуральский трансект в рамках программы "ЕВРОПРОБА" / А. В. Рыбалка, Т. М. Хисматулин, Г. А. Петров, С. H. Кашубин, К. Юхлин, М. Фриберг // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Европейской территории России и Урала: материалы региональной конференции / под ред. Е. С. Контаря; Минприроды РФ, Правительство Свердловской обл., Комприроды по Свердловской обл., УрО РАН, УГТТА. -Екатеринбург, 2000. - Кн. II. - С. 154-155.

27. Рыбалка, А. В. Профиль Серебрянка-Березовка - западное окончание Среднеуральского трансекта по программе "ЕВРОПРОБА" / А. В. Рыбалка, Г. А. Петров, С. H Кашубин, М. Т. Близнецов // Материалы пятых геофизических чтений имени В. В. Федынского. -М.: ГЕОН, 2003.-С. 100-101.

28. Рыбалка, А. В. Среднеуральский трансект ESRU / А. В. Рыбалка, Г. А. Петров, С. Н. Кашубин, К. Юхлин // Строение и динамика литосферы Восточной Европы. Результаты исследований по программе EURUPROBE. - М.: ГЕОКАРТ, ГЕОС, 2006. - С. 390401.

29. Рыбалка, А. В. Среднеуральский трансект: новые данные по глубинному строению Урала / А. В. Рыбалка, Т. В. Кашубина, Г. А. Петров, С. Н. Кашубин // Модели земной коры и верхней мантии по результатам глубинного сейсмопрофилирования. Материалы Международного научно-практического семинара / Роснедра, ВСЕГЕИ. - СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ. - 2007. - С. 186-191.

30. Иванов, К. С. Глубинное строение и развитие Урала и фундамента Западно-Сибирской платформы / К. С. Иванов, В. А. Коротеев, Ю. Н. Федоров, А. В. Рыбалка // Фундамент, структура обрамления Западно-Сибирского мезозойско-кайнозойского осадочного бассейна, их геодинамическая эволюция и проблемы нефтегазоносное™. Материалы II Всероссийской научной конференции. - Тюмень - Новосибирск, 2010. - С. 62-65.

31. Петров, Г. А. Глубинное строение Урала по геофизическим трансектам / Г.А.Петров, А. В. Рыбалка // Современное состояние наук о Земле. Материалы Международной конференции памяти В. Е. Хаина. - М.: Изд-во ГФ МГУ, 2011. - С. 1430-1435.

Подписано в печать -^«¿.03.2015 г. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать на ризографе. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 12 . Отпечатано с оригинал-макета в лаборатории множительной техники издательства ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30