Трехмерная скоростная структура коры и верхней мантии Восточной Камчатки, полученная методами сейсмической томографии

Степанова, Марина Юрьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Трехмерная скоростная структура коры и верхней мантии Восточной Камчатки, полученная методами сейсмической томографии
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Трехмерная скоростная структура коры и верхней мантии Восточной Камчатки, полученная методами сейсмической томографии"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ЗЕМЛИ им О.Ю.ШМИДТА

На правах рукописи

Степанова Марина Юрьевна

ТРЕХМЕРНАЯ СКОРОСТНАЯ СТРУКТУРА КОРЫ И ВЕРХНЕЙ МАНТИИ ВОСТОЧНОЙ КАМЧАТКИ, ПОЛУЧЕННАЯ МЕТОДАМИ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ТОМОГРАФИИ

Специальность 25.00.10 - геофизика, геофизические методы поиска полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук

Москва -2004

Работа выполнена в Институте физики Земли им. Г.А.Гамбурцева РАН

Научный руководитель:

доктор технических наук

А.Н.Левин

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук С.И.Александров

кандидат физико-математических наук

Б.М.Шубик

Ведущая организация:

Геологический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова

Защита диссертации состоится 14 октября 2004 г. в 14 часов на заседании Диссертационного Совета К.002.001.01 Объединенного Института физики Земли им. О.Ю.Шмидта Российской Академии Наук (ОИФЗ РАН) по адресу: 123995 ГСП-5, Д-242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИФЗ РАН.

Автореферат разослан 9 августа 2004 г. Ученый секретарь

Диссертационного Совета К.002.001.01

доктор физ.-мат. наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Исследование структуры литосферы Камчатки представляет особый интерес для решения ряда фундаментальных и прикладных задач геофизики.

Фундаментальные задачи связаны с ключевыми проблемами вулканизма и геотектоники, исследованием магматических очагов вулканов, особенностей строения вмещающей их среды — скоростных неоднородностей, аномалий других геофизических полей. Одна из фундаментальных задач геотектоники -получение новых данных о детальном строении литосферы в зоне перехода от континента к океану. Эти данные могут свидетельствовать о характере глобального геодинамического процесса.

Практические задачи - это поиск закономерностей, связывающих структурные особенности литосферы с сейсмическим потенциалом, интенсивностью современных движений земной коры; выявление зон возможных очагов разрушительных землетрясений.

Углубленное изучение этих проблем требует повышения эффективности методов изучения структуры земной коры, в частности, сейсмической томографии, использующей для изучения скоростной структуры литосферы объемные волны Р и 8 от естественных источников - местных землетрясений.

Цель работы. Развитие и применение эффективных методов сейсмической томографии к изучению скоростного строения литосферы Восточной Камчатки в пределах фокальной зоны и прилегающих к ней областей.

Задачи исследования:

1. Систематизация и обобщение геолого-геофизической информации о Восточной Камчатке, выбор начальной модели.

2. Применение методов сейсмической томографии с использованием кинематических характеристик объемных Р- и 8-волн от локальных землетрясений для построения трехмерной скоростной модели земной коры и верхней мантии Восточной Камчатки. Постановка этой задачи стала возможной благодаря относительно плотной сети станций и большому объему полученного экспериментального материала за десятки лет детальных сейсмологических наблюдений. Использование различных методов восстановления трехмерных томографических изображений среды - ПВВА (последовательного вычитания выбранных аномалий) и LSQR (модификация мртпп-я гппряжрттыу грягтш»птгт)

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ : БИБЛИОТЕКА

- с целью их сопоставления, выявления оптимальных условий применения и синтеза результатов.

3. Более детальное изучение с помощью сейсмической томографии скоростного строения земной коры в районе Ключевской группы вулканов.

4. Анализ качества полученной трехмерной сейсмической модели среды; выявление закономерностей, связывающих скоростную структуру литосферы с сейсмичностью, гравитационным полем и тепловым потоком.

Защищаемые положения:

1. Полученные трехмерные скоростные модели литосферы Камчатки характеризуются более высоким качеством (разрешающая способность, надежность, объем исходной информации), чем модели, полученные предыдущими исследованиями.

2. В фокальной зоне высокоскоростные области (аномалии достигают 12%) чередуются с областями слабых контрастов скорости. Под вулканическим поясом в верхней мантии согласованно с областями положительных аномалий в фокальной зоне располагаются области с отрицательными аномалиями (до 12%). В районе Ключевской группы вулканов в коре существует низкоскоростная аномалия под северо-восточным склоном Ключевского вулкана на глубине 0-10 км на расстоянии до 10 км от центра вулканической постройки.

3. Положительные скоростные аномалии коррелируют с положительными гравитационными аномалиями в акваториях заливов, с областями интенсивных современных прогибаний, с областями пониженных значений теплового потока. При этом центральные части областей с положительными аномалиями скорости в акваториях заливов асейсмичны, а землетрясения группируются в наиболее высокоградиентных зонах - границах раздела высоких и фоновых значений скорости. Эти данные подтверждают представление о сейсмофокальной зоне как области глубинного надвига континентального блока на океанический (или подвига второго под первый) под действием плотностной дифференциации вещества.

Научная новизна.

1. Получены новые, неизвестные ранее характеристики тонкой структуры поля скоростей продольных и поперечных волн литосферы Камчатки.

2. Получены новые закономерности, связывающие структурные неоднородности с положением очагов сильных землетрясений.

3. Впервые выявлены устойчивые связи скоростной структуры литосферы с ее тепловым состоянием, сейсмичностью и гравитационным полем.

4. Сопоставлением эффективности алгоритмов ПВВА и LSQR установлены оптимальные условия их применения, показано превосходство ПВВА в условиях среды, содержащей блоки большого контраста скоростей сейсмических волн.

Данные, положенные в основу диссертации. В работе использованы данные уточненного камчатского каталога за период 1985-1999 гг., предоставленные Институтом Вулканологии и Сейсмологии ДВО РАН, и данные каталога вулканических землетрясений Ключевской группы вулканов за период 2000-2001 гг., предоставленные Камчатской Опытно-Методической Сейсмологической Партией Геофизической службы РАН (КОМСП ГС РАН).

Результаты, полученные лично автором. На протяжении 10 лет автор работала в творческом коллективе сотрудников ИФЗ РАН, ИВ ДВО РАН, ИВГГ ДВО РАН и ИГЕМ РАН. Этим творческим коллективом получены и опубликованы результаты более широких научных исследований, касающихся вулканической и общей геологии, геотектоники и геофизики Камчатки. Личный вклад автора состоит в построении томографических изображений литосферы Камчатки, в анализе сейсмологических и геофизических полей, сравнительном анализе томографических алгоритмов ПВВА и LSQR, обсуждении результатов и формулировке геофизических выводов.

Апробация работы и публикации. Отдельные разделы работы были представлены на Вторых Геофизических чтениях им. В.В. Федынского (г. Москва, 2000 г.), на Всероссийском совещании «Напряженное состояние литосферы, ее деформация и сейсмичность» (г. Иркутск, 2003 г.), на XI Конференции Европейского Геофизического Союза (г. Страсбург, 2001 г.), на I Генеральной Ассамблее Европейского Геофизического Союза (г. Ницца, 2004 г.). Основные результаты работы докладывались на научных семинарах ИФЗ РАН, Кафедры геофизики Геологического факультета МГУ. По теме диссертации опубликовано 8 статей и тезисов докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, занимает 123 страницы, включая 42 рисунка. Библиография насчитывает 139 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении диссертации показала актуальность работы, сформулированы ее цели, задачи и практическая новизна.

В первой главе - «Геолого-геофизическая изученность Камчатки» - дан обзор работ по геофизическому изучению Восточной Камчатки и Ключевской

группы вулканов, выполнен обзор теоретических представлений о тектоническом развитии Камчатки.

Представления о тектонике Камчатки, основанные на тектонике литосферпых плит, изложены в работах [Авдейко и др., 2001; Апрелков и др., 1991; Зинкевич, 1993; Пущаровский, Меланхолина, 1992; Хаин, 2001]. Согласно аккреционной тектонике, Камчатка представляет собой сложное соединение различных террейнов в результате закрытия древних океанических бассейнов; при этом предполагается трехкратное перемещение в сторону океана сейсмофокальной зоны.

Согласно тектоническим концепциям Камчатки, основанным на учении о геосинклиналях [Гнибиденко и др, 1980; Горячев, 1966; Ермаков, 2002; Мелекесцев, 1980; Очерки, 1987], развитие континентальных окраин не сводится к пространственному перемещению сейсмофокальных зон и сопряженных с ними структур, а обусловлено последовательной сменой тектонических режимов. Курило-Камчатская островная дуга оказывается ареной сложного сочетания и взаимодействия орогенного и тафрогенного режимов, при явном преобладании тафрогенного на последнем этапе развития (кайнозой) [Горячев, 1966; Ермаков, 2002; Рейспер, 1997; Очерки, 1987].

На данный момент стройной геодинамической концепции, которая бы хорошо согласовывалась со всеми известными геологическими и геофизическими данными, не существует. Это связано, прежде всего, с неполнотой наших знаний о геологической истории и глубинном строении переходных зон.

Детальные сейсмические наблюдения на Камчатке ведутся с 1961 года. Основные итоги исследований сейсмофокальной зоны сводятся к следующему. Сейсмичность фокальной зоны максимальна па глубинах 0-40 км. Эта часть фокальной зоны па поверхности широка (до 200 км). На глубине 40-50 км сейсмичность скачком убывает в 10 раз. Фокальная зона сужается здесь до слоя шириной 50 км. Вулканы проектируются на среднюю плоскость фокальной зоны на глубине 125-175 км [Федотов и др., 1985; Gorbatov et а1., 1999].

Результаты исследования механизмов очагов сильнейших землетрясений с М>7 (до глубины 100 км) показали, что в пределах Курило-Камчатской зоны подавляющее число событий имеет сходный тип механизма очагов [Балакина, 2002; Рогожин, Захарова, 1998; Юнга, Рогожин 2000; Gorbatov et а1., 1999]. Одна из скалывающих плоскостей ориентирована вдоль простирания дуги и имеет крутой угол наклона в сторону желоба (60-70°), вторая (пологая - угол падения

менее 30°) не имеет устойчивой ориентации по азимуту простирания и направления падения. Первая плоскость представляет собой крутопадающий под желоб взброс нижних частей приостровного склона на верхние, а вторая — разрыв, меняющийся от надвига (островной дуги на желоб) до сдвига. Механизмы очагов глубоких (> 100 км) землетрясений не однотипны.

Следует отметить, что устанавливаются только относительные движения континентальной и океанической частей. Вопрос о том, которая из них перемещается, остается открытым. Сторонники тектоники плит считают, что происходит пододвигание океанической плиты под континент; противники считают, что наблюдается надвигание материка на океан. В пользу последней точки зрения говорит высокий тепловой поток со стороны материка и отрицательные изостатические аномалии на островном склоне, в плане совпадающие с областями наибольшей плотности очагов землетрясений в коре.

Показана сейсмоконтролирующая роль разломов северо-восточного, северо-западного и субширотного простирания [Балакипа, 1995; Рогожин и др., 2000]. По сейсмологическим данным, очаги многих сильных землетрясений были связаны с дизъюнктивными узлами, образованными разломами перечисленных простираний.

При изучении скоростной структуры коры и верхней мантии под Камчаткой по сейсмологическим данным применялись два различных подхода. Первый состоит в уточнении модели среды на основании наблюдаемых отклонений времен пробега волн от землетрясений относительно стандартного годографа [Болдырев, 1982, 1983; Кузин, 1974; Gorbatov et в1., 1999]. Второй подход состоит в использовании разности времен пробега от источников до станции для групп близко расположенных событий [Аниконов Ю.Е и др., 1974; Болдырев, 1974; Болдырев и др., 1978; Славина, Федотов, 1974; Федотов, Славина, 1968; Slavim, Pivovarova, 1993].

Несмотря па пекоторую разноречивость полученных результатов, можно выделить основные региональные особенности скоростного строения верхней мантии региона. Наиболее значительные изменения скорости наблюдаются вкрест простирания поверхностных структур. Высокие скорости приурочены к фокальной зоне, низкие - к континентальной части. Фокальная зона имеет неоднородное строение, аномалии скорости Р-волн могут достигать 10-15%.

Установлена приуроченность сильных землетрясений (М=6.5-7.8) к областям повышенных скоростей или пограничным с ними зонам пониженных скоростей [Кузин, 1998].

Исследование скоростного строения Камчатки методом сейсмотомографии впервые было выполнено в работе [Gorbatov et al., 1999]. Контрасты скоростей в полученной модели достигают 7%. При определении модели авторы статьи отбросили часть информативного материала, сузив диапазон используемых невязок до 1с, и однородная высокоскоростная область с превышением скорости в 4%, полого погружающаяся под континент, была априори заложена в решение.

jr Неоднородность высокоскоростной области вдоль фокальной зоны по глубине отмечается во многих работах. Но одни исследователи считают это следствием неравномерного распределения лучей по фокальной зоне [Engdahl et al., 1995], в результате в решение априори закладывается однородная высокоскоростная зона татщиной 80-90 км [Gorbatov et al., 1999; Deal and Nolet, 1999]. Другие исследователи связывают неравномерности скорости в фокальной зоне с разрывами погружающейся плиты или со структурными неоднородностями самой плиты [Кузин, 1998; Ito et al., 2000].

По данным магнито-теллурического зондирования, области пониженных скоростей согласуются с зонами повышенной проводимости, которые поднимаются в областях современного вулканизма до 50 км [Мороз, 1991].

Результаты измерения теплового потока показывают, что в областях современных прогибаний наблюдаются пониженные значения фонового теплового потока [Смирнов и др., 1980,1982].

В 70-90гт. XX в. на Камчатке были выполнены работы методами ГСЗ-КМПВ (глубинного сейсмического зондирования - корреляционный метод преломленных волн). В числе этих работ - выполненный ИФЗ АН СССР наземно-морской профиль, пересекающий основные структурные элементы переходной зоны, и выполненные СахКНИИ совместно с Институтом вулканологии ДВНЦ АН СССР профили через Ключевскую и Авачинскую группы вулканов [Аносов, 1978; Балеста, Гонтовая, 1985]. По результатам работ, граница Мохо располагается на глубине 30-40 км, постепенно поднимаясь в направлении глубоководного желоба, достигая в его районе глубины 25-30 км.

Выполнен анализ данных об изученности Ключевского вулкана.

По результатам сейсмологических наблюдений установлена приуроченность землетрясений к определенным интервалам глубин [Горельчик, Гарбузова, 2001]. Интервал глубин до 4-5 км отличается максимальной суммарной сейсмической энергией и максимальным энергетическим классом возникающих здесь землетрясений (К=9.3, М=3.4). В этом слое происходят многочисленные рои землетрясений, связанные с внедрением даек и силлов в

вулканическую постройку. Существует прямая связь между вулканической активностью и сейсмичностью. Интервал глубин 5-20 км слабосейсмичпый. События на глубинах до 20 км относят к вулкано-тектоническим землетрясениям. На глубинах 20-35 км наблюдается наибольшее число землетрясений, но суммарная сейсмическая энергия их более чем на порядок ниже, чем в слое до 5 км. Максимальный энергетический класс землетрясений, происходящих в этом слое, не превышал 6.5-6.7 (М=2.3). Данные землетрясения отличаются от землетрясений на глубинах до 20 км по целому ряду характеристик, их относят к разряду глубоких ддиннопериодных. Усиление сейсмической активности на глубинах 20-35 км, как правило, на несколько недель или месяцев опережает краткосрочные предвестники извержений - рои неглубоких вулкано-тектонических землетрясений.

Длиннопериодные землетрясения на границе кора-мантия фиксируются также и на других вулканах мира. Их природу связывают с внедрением расплавленной магмы из мантийного диапира в кору [Hasegawa et al., 1994; Nakajima et al., 2001; Sato et al., 1998; Zhao et al., 2002].

Данные о скоростном строении среды непосредственно под конусом Ключеского вулкана и на его флангах были получены по профилю КМПВ 19861987 гг. [Балеста и др., 1991, Пийп и др., 1991]. Детальная гравиметрическая съемка на Ключевском вулкане была выполнена также в 1986-1987 гг. [Зубин и др., 1990]. По разрезу вдоль сейсмического профиля и по гравиметрической съемке установлено, что вулкан находится на стыке двух блоков земной коры, характеризующихся различными скоростными и плотностными свойствами. Линия раздела этих двух блоков имеет северо-восточное простирание и проходит примерно по линии вулканов.

На юго-западном склоне установлено залегание высокоскоростных, плотных пород, которые интерпретируются как интрузия. На северо-восточном склоне установлена зона инверсии скорости, с которой могут быть связаны многочисленные боковые прорывы и лавовые потоки на этом склоне.

Свидетельств наличия очага на глубинах 2-6 км не получено; по всей видимости, магматический расплав распространяется по мелким трещинам и каналам. Вполне вероятно, что очаг не зафиксирован, потому что находится вне зоны, охваченной исследованиями.

На дапный момент не существует достаточно надежной трехмерной скоростной структуры Восточной Камчатки, которая бы хорошо согласовывалась с другими геофизическими даппыми. Построение детальпой

скоростной структуры литосферы Восточной Камчатки и сопоставление ее с имеющейся геофизической информацией позволит уточнить строение коры и верхней мантии данного региона и продвинуться по пути понимания внутренних процессов в переходных зонах. Трехмерное распределение скорости в районе Ключевского вулкана необходимо для решения вопросов о возможных очагах, их глубине, форме, размерах.

Во второй главе - «Трехмерная скоростная структура Восточной Камчатки» - представлено трехмерное скоростное строение коры и верхней мантии Восточной Камчатки, полученное двумя различными методами сейсмической томографии, дано сравнение двух методов, а также сопоставление полученного скоростного строения с другой геофизической информацией и с результатами предыдущих исследований. Исследован вопрос о возможном изменении конфигурации сейсмической сети для увеличения региона, охватываемого скоростной моделью.

Из каталога региональных событий были выбраны события по следующим критериям: 1) эпицентры расположены в исследуемом районе (указан ниже); 2) энергетический класс событий К£8.5 (МЛЗ.1); 3) землетрясения имеют четкое вступление Р и 8 волн (1Р, 18), по крайней мере, на 8 станциях; 4) азимутальный охват лучей составляет не менее 160 градусов; 5) точность определения координат гипоцентров по горизонтали ±7 км, по глубине ±9 км.

Район изучения был ограничен, исходя из геометрии расположения очагов и станций. Он представляет собой объем земной коры и верхней мантии до глубины 120 км, площадью 700x800 кв. км, образуемый на земной поверхности точками со следующими координатами: (49.8 с.ш., 156.2 в.д.); (49.8 с.ш., 165.9 в.д.); (57.0 с.ш., 156.2 в.д.); (57.0 с.ш., 166.8 в.д.).

Всего по принятым критериям было отобрано 347 событий, зафиксированных 43 станциями. Для построения трехмерной модели среды были использованы только записи с четкими первыми вступлениями (1Р, 18) со значениями невязок для Р-волн в диапазоне ±2.1 сек, для 8-волн - ±3.6 сек. Число сейсмических лучей, просвечивающих объем среды от выбранных событий до станций, составил для Р-волн 3794, для 8-волн - 3100.

Для получения трехмерной скоростной модели объем среды разбит на слои 0-20 км, 20-35 км, 35-60 км, 60-90 км, 90-120 км со средними скоростями 5.5 км/с, 6.7 км/с, 7.4 км/с, 7.8 км/с, 8.0 км/с в каждом слое соответственно. Отношение принято равным 1.73 [Кузин, 1974]. Горизонтальные размеры

элементарной ячейки, в которой восстанавливается значите невязки скорости Р и S волн, составляют 50кмх50км (размер по вертикали соответствует мощности слоя). Размер блока был выбран из условия, что он не должен превышать поперечник центральной зоны Френеля, равный VZX (где Я. - характерная длина волны вблизи ее фронта, L — расстояние по лучу от неоднородности до дневной поверхности). При этом условии можно предположить, что волны распространяются по законам геометрической оптики. Исходя из преобладающей частоты принимаемого сигнала - около 1 Гц, - получаем длину волны на поверхности около 5 км, в мантии - около 8 км. Размер центральной зоны Френеля, при максимальном расстоянии между источником и станцией для Камчатки в 600 км, не превышает 50 км.

Траектории сейсмических лучей рассчитаны по пакету программ SEIS83 [Пшенчик, 1983]. Закладывалось линейное возрастание скорости с глубиной в каждом слое. Предполагается, что абсолютные значения аномалий скорости много меньше средних скоростей в слоях 15vJ«v. Это предположение позволяет не учитывать преломление на боковых гранях блоков.

Отклонение реального времени прихода волны от рассчитанного по локальному годографу (невязка) dt содержит в себе информацию об аномалиях скоростей dVk, расположенных на всем пути волны в исследуемом объекте, т.е.

dt=Xdtm^, dt^ = (yj+dvj= , где dt^ - невязка ш-го луча в к-м

блоке, - путь m-ro луча в k-м блоке, vok - средняя скорость в слое, в котором расположен k-й блок, dvk - аномалия скорости в k-м блоке.

Объединяя данные по всем лучам, приходим к системе линейных

уравнений вида AdV=dT, где А - матрица с элементами aicm=—^р", dT - вектор

невязок, dV - вектор аномалий скорости в блоках.

Как правило, эта система с большим числом неизвестных и плохо обусловлена (под этим подразумевается, что малые ошибки в данных ведут за собой сильные возмущения решения). Требования корректности решения подобных систем привели к созданию устойчивых методов решения. Обзор методов приведен в работах [Дитмар, 1990; Ефимова, Рудерман, 1982; Смагличенко, 1992]. В настоящее время широко применяется один из методов сопряженных градиентов - LSQR [Gorbatov et al., 1999,2000; Engdahl et al., 1995; Zhao, 1994, 2001], как наиболее эффективный метод для решения переопределенных и плохо обусловленных систем типа AdV=dT. LSQR [Paige,

Saunders, 1982] является развитием метода Ланцоша, который используется для решения симметричных линейных систем, для несимметричной системы.

В данной работе скоростное строение Камчатки было получено двумя методами: наиболее эффективным и часто используемым - LSQR и разработанным специально для контрастных сред - методом ПВВА (Последовательного вычитания выбранных аномалий). Параллельная обработка обоими методами дает наглядные представления о сходимости результатов, о возможностях обоих методов в условиях исследования сред, содержащих контрастные неоднородности.

Впервые метод ПВВА был применен для данных телесейсмики [Николаев, Санина, 1982; Nikolaev et al.,1985]. Затем он был адаптирован к условиям, когда источники расположены в исследуемом объеме среды (местные землетрясения и взрывы) [Смагличенко, 1992,1997,2003].

Метод ПВВА представляет собой итеративный способ, позволяющий последовательно выделять наиболее контрастные участки среды, учитывая их вклад в поле невязок времен прихода, снова определять наиболее контрастные и т.д. Поле результатов при этом формируется из значений аномалий скоростей в выделенных блоках. Эта процедура позволяет повысить детальность исследования среды. В математической постановке описанный выше алгоритм формулируется следующим образом. Ищем решение системы в виде dV*=vo+dVj+A+dvq, где v0 - значение скорости в начальной модели, а все поправки имеют вид Xqeq, где eq - характеристический вектор самого

контрастного блока на q-м шаге алгоритма.

Поиск решения представляет собой последовательное решение системы уравнений Adv=dtq, q=0,l..., где dtq=dtq.i-Advq.i. Введем функционал F(k,X)=||XAei£-dtq ||2, FCaHdlq!!2- 2Х<Аеь dt^X^Aeif, dF(k,A)_

АХ

-=2Х|| AeJI - 2<Аеь dtq>.

Следовательно, минимум достигается при

||Aek||2 ™ 4111 ||Aeki2

Таким образом, для каждого к-го блока на д-м шаге мы получаем две характеристики: X

Эти характеристики позволяют оцепить степень контрастности блока, исходя из введенных выше понятий, и найти поправки.

Блоки, для которых величина 15=

<Аеу,(Цд>2

максимальна, считаются

||Аек||2

контрастными. Вычитание контрастных блоков из поля невязок времен прихода приводит к поправкам, минимизирующим функционал Р(ёу)=||Лёу-ё1||2.

Приведем также краткое описание второго используемого метода - LSQR. Алгоритм LSQR основан на бидиагонализации матрицы А на основе процедуры Ланцоша. В результате итераций получаем последовательность векторов ёул, таких, что норма |Л<3\к-Л1|2 монотонно убывает.

Алгоритм бидиагонализации следующий. Берем стартовые векторы

и;+1=АУ1 -Ат а, ум=Ат и^- р, , £=1,2...

Обозначим матрицы с оротонормированными столбцами и!с=( Щ и2.... ик>, Уь = ( VI, У2.... Ук),

Тогда итерационный процесс можно записать в виде

АУк= икнВк

получим А<1ук= ик.цВкук гктор уь обозначим ик+1(/97 е,) = ик+1Вкук

Исходное уравнение свелось к системе уравнений с бидиагональной матрицей Вкук = р! е/. Для решения данной системы используются стандартные методы, основанные на ортогональных преобразованиях (QR-преобразования).

Основное различие в методах в том, что в LSQR минимизация нормы ИАёу^^2 осуществляется одновременно по всем компонентам вектора ёуЛ, а в методе ПВВА минимизация идет по одной компоненте. Если в среде есть крупная неоднородность, то метод LSQR сглаживает результат по всем блокам, а метод ПВВА выделяет ее точнее.

Для оценки разрешающей способности методов была использована синтетическая модель, в которой чередуются в шахматном порядке положительные и отрицательные аномалии (4% в каждом блоке выбранной

разбивки среды); для этой модели рассчитаны невязки времен пробега по тем же лучам, которые используются в реальной выборке данных; по рассчитанным невязкам найдено решение томографической задачи. Процентное восстановление аномалий скорости определяет разрешение в каждой ячейке. Наилучшие параметры разрешения обеспечены в коре (0-35 км) и верхпей мантии (35-60 км). Глубже разрешение падает и в слое 90-120 км оценки скоростных параметров ненадежны. Ненадежны данные и в районе о. Беринга во всех слоях.

Были найдены аномалии скорости для Р и 8 волн методом ПВВА и ЬБрЯ. При решении системы обоими методами процесс восстановления скоростной структуры был завершен, когда среденеквадратичная невязка перестала падать, и аномалии скорости в ячейках практически не привносили изменений в общую картину скоростного строения. Для обоих методов значение среднеквадратичной невязки уменьшилось для Р-волн с 0.626 до 0.47; для Б-волп-с1.12до0.82.

Для того, чтобы повысить надежность результата и точнее выполнить осреднение полей невязок в слоях по площади, расчетную сетку перемещали на два интервала (по 16.66 км) вправо и вверх, для каждого перемещения процедуру вычислений повторяли. В результате количество значений в каждом элементарном блоке увеличилось в 9 раз.

Для проверки решения на устойчивость и оценки его зависимости от расположения осей координат, оси были повернуты на угол 39 градусов, так что направление фокальной зоны совпадало с одной из осей. Положение аномалий и их значения в пределах ошибок остались неизменными. В областях с высоким разрешением решение устойчиво к изменению направления осей координат.

Для того, чтобы выяснить, насколько данная система «источник-приемник» влияет на результат, система уравнений была решена со случайными невязками времен прихода, распределенными по нормальному закону. Результат дал нулевое поле невязок скорости за исключением нескольких блоков с аномалиями около 1% для того и другого метода, из чего следует вывод, что данная система лучей не искажает результата.

Чтобы выяснить, насколько полученный результат зависит от метода решения, система уравнений была решена с теоретическими невязками, рассчитанными по реальным аномалиям скорости (для каждого метода использовались результаты этого метода). Для обоих методов значение модуля

разности заложенных и восстановленных аномалий не превышает 2% в областях с высоким разрешением, в целом метод ПВВА восстанавливает аномалии точнее.

Чтобы оценить влияние ошибок исходных данных на полученный результат, к невязкам времен прихода, рассчитанным теоретически по полученным скоростным аномалиям (среднеквадратичное отклонение составляет 0.3 б с), был добавлен нормальный шум со среднеквадратичным отклонением, равным 0.5 с, что соответствует среднеквадратичному отклонению остаточных реальных невязок времен прихода. Значения модуля разности заложенных и восстановленных аномалий для обоих методов не превышают 23% в областях с высоким разрешением. По краям области восстановления, в областях с низким разрешением, метод искажает решение не более чем на 5%. Метод ПВВА искажает решение по краям больше чем на 5%. При этом самые контрастные аномалии не меняют своего расположения, в то же время небольшие аномалии по краям области восстановления могут не проявиться. Таким образом, метод дает более устойчивое решение при больших

ошибках входных данных в областях с плохим разрешением. Метод ПВВА дает устойчивое к ошибкам решение только в блоках с числом лучей не меньше 100.

В данном эксперименте метод дает систематически меньшие

контрасты скорости (в пределах 2%), чем те, по которым были рассчитаны теоретические невязки, «сглаживает» решение. Это свойство было показано па тестовом примере.

Это свойство также демонстрируется следующим экспериментом. Аномалии скорости, полученные обоими методами, восстановили методом Корреляция между аномалиями скорости, полученными методом и

восстановленными аномалиями скорости, полученными методом ПВВА, для пяти слоев равна соответственно 0.93, 0.94, 0.93, 0.95, 0.93, что даже выше корреляции между исходными и восстановленными аномалиями скорости, полученными методом 0.94, 0.92, 0.92, 0.93, 0.86. При этом корреляция

между исходными и восстановленными аномалиями, полученными методом ПВВА, гораздо ниже: 0.71,0.79,0.83,0.83,0.77.

Метод ПВВА систематически не искажает контрасты скоростей. Это подтверждает аналогичный эксперимент - восстановление аномалий скорости, полученных обоими методами, методом ПВВА. Корреляция между аномалиями, полученными методом ПВВА, и восстановленными аномалиями, полученными методом для пяти слоев равна соответственно 0.78,0.79,0.84,0.84,0.68, а

корреляция между исходными и восстановленными аномалиями, полученными методом ПВВА, выше: 0.86,0.93,0.89,0.90,0.79.

Исходя из этого, мы вправе предположить, что результат, полученный методом ПВВА, лучше отражает реальную структуру Восточной Камчатки, но нужно учитывать, что по краям области этот результат искажается из-за ошибок входных данных. В то же время в областях с высоким разрешением два результата отличаются друг от друга не более чем на 2% контраста скорости, что говорит о хорошей сходимости результатов.

В областях с достаточно высоким разрешением рисунки аномалий скорости Р- и Б-волн повторяют друг друга.

Верхняя кора - самый однородный слой. Контрастные аномалии располагаются по краям области восстановления. Из-за больших ошибок по краям мы не можем определить конкретные значения аномалий, можно только сказать о том, что имеются положительные скоростные аномалии в районе Карымского вулкана, Авачинской бухты, острова Беринг и отрицательная аномалия в районе Козыревской впадины - к востоку от Ключевской группы вулканов. Имеются слабые положительные аномалии (3%) в Авачинском и Кроноцком заливах, точность в данной части слоя составляет ± 2 %.

В нижней коре выделяется положительная аномалия интенсивностью 3-7% в Кроноцком заливе (до 9% на юге залива). По поперечным волнам положительная аномалия прослеживается и в Авачинском (3-7%) и в Камчатском заливах (35%). Отрицательная аномалия (3-7%) выделяется под Ключевской и Авачинской группами вулканов, а также под вулканами Мутновский и Горелый. Точность определения аномалий до ±4%.

В верхней мантии под заливами выделяются положительные аномалии. Наиболее интенсивная аномалия под Кроноцким заливом - 5-12%. В районе Авачинского залива и южной части Камчатского аномалии имеют величину 59%. Также положительная аномалия наблюдается под Центрально-Камчатской депрессией (5-9%). Точность определения аномалий в Авачинском и Кроноцком заливах до окончания полуостровов составляет ±2%, в Камчатском заливе и Центрально-Камчатской депрессии - до ±4%. От полуостровов до желоба и в районе острова Беринг ошибка может превышать 5%.

Отрицательные аномалии прослеживаются вдоль современного вулканического пояса - 3-7% по Р-волнам и 3-9% по 8-волнам, к востоку от Ключевской группы - до 12%, а также северо-западнее современного вулканического пояса, в областях плиоценового вулканизма - 3-7%. Точность

Рис.1 Аномалии скорости Р-волн в слоях 0-20, 20-35,35-60,60-90 км: первый ряд - метод ПВВА, второй ряд - метод LSQR. Отрицательные изолинии показаны пунктиром. Затенена область, где аномалии не определены из-за отсутствия лучей. Мелкий пунктир - ось глубоководного желоба о- вулканы.

определения аномалий - до ±2% в центральной части и до ±3% на севере в районе Ключевской группы и к югу от Авачинского вулкана.

В районе острова Беринг выделяется интенсивная отрицательная аномалия, но точность восстановления скоростных аномалий в данном районе крайне

низкая. Присутствие отрицательной апомалии в районе острова Беринга не противоречит вулхапической природе Командорских островов.

Результаты данной работы подтверждают предыдущие исследования, впервые четко локализуя область пониженных скоростей в верхней маптии под современным вулканическим поясом и в областях плиоценового вулканизма. Подтверждена интенсивная положительная аномалия под Кроноцким заливом и обнаружены положительные аномалии под другими камчатскими заливами. Обнаружена неизвестная ранее положительная аномалия под Центрально-Камчатской депрессией. Таким образом, выявлена следующая закономерность: под областями интенсивных современных опусканий наблюдаются повышенные значения скоростей в верхней мантии, самая интенсивная из них - на юге Кроноцкого залива; под вулканическим поясом в верхней мантии согласованно с областями положительных аномалий в фокальной зоне располагаются области отрицательных аномалий с такими же характерными размерами.

С помощью автокорреляционной функции был оценен характерный размер аномалий. Вкрест фокальной зоны он составил 100-50 км, вдоль фокальной зоны -100-150 км.

Было также определено и отношение скоростей Ур/У? для двух методов. Точность определения отношения скоростей ~0.06, она оценивается, исходя из точности определения скоростей Р- и 8-волн, значения которых оцениваются для центральных частей области восстановления в ±3%, в абсолютных значениях ~ 0.2 и 0.1 км/сек для волн Р и Б соответственно. Точность невысокая, и поэтому говорить о закономерностях распределения отношения скоростей по слоям можно, только касаясь некоторых общих черт и только в областях с высоким разрешением.

Отношение скоростей в целом отражает строение Восточной Камчатки. В нижней коре и верхней мантии наблюдаются пониженные значения Ур/УЗ в районе заливов - Авачинском, Кроноцком и Камчатском. В верхней мантии в слое 35-60 км под вулканическим поясом - повышенные значения Ур/УЗ. В совокупности с пониженными значениями скоростей Р- и 8-волн это может говорить о частичном плавлении вещества.

Области с наибольшими значениями положительных аномалий скорости асейсмичны. Землетрясения группируются в наиболее высокоградиентных зонах - границах раздела высоких и фоновых значений скорости.

Скоростная структура согласуется с гравитационными аномалиями в редукции Буге. Области максимальных гравитационных аномалий (120-180

мГал) совпадают с областями положительных скоростных аномалий - в Авачинском, Кроноцком заливах и на юге Камчатского залива. А области, где значения Ag ниже (30-70 мГал) - на продолжении Шипунского и Кроноцкого полуостровов и в области, примыкающей к югу Авачинского залива (обрамления заливов), - совпадают с областями, где скорости имеют фоновые значения. Таким образом, можно сделать вывод, что положительные скоростные аномалии обусловлены увеличением плотности. Можно отметить также, что наибольшие осадочные толщи наблюдаются в Кроноцком заливе как раз в области самой интенсивной положительной аномалии скорости в верхней мантии. Следовательно, существует связь между интенсивными новейшими прогибаниями и состоянием вещества в верхней мантии.

Положительные аномалии Буге имеют вытянутую вдоль побережья форму, с характерной шириной около 100 км. Если предположить, что аномальная область имеет форму цилиндра, тогда можно грубо оценить глубину залегания цилиндра Ъ и аномалию плотности Др по методу характерных точек. Глубина залегания цилиндра примерно 60 км. Радиус цилиндра можно приблизительно определить по размеру скоростной апомалии в верхней мантии под Кроноцким заливом ~ 30 км. Исходя из этих величин, получаем превышение плотности Ар=0.25г/см3.

Пересчет полученных аномалий скорости (в среднем 9% для Кроноцкого залива - в абсолютных значениях 0.7км/сек) по известным соотношениям скорость-плотность дает также величину - 0.2-0.3 г/см3. Это подтверждает вывод о том, что аномалии в заливах обусловлены увеличением плотности.

Пониженные значения теплового потока наблюдаются в областях современных прогибаний - в котловинах заливов и Центрально-Камчатской депрессии. Они коррелируют с повышенными скоростями в верхней мантии.

Результаты данной работы подтверждают представление о сейсмофокальпой зоне как области глубинного надвига континентального блока на океанический (или подвига второго под первый) под действием плотностной дифференциации вещества. При подтекании относительно холодного вещества океанического склона под нагретый блок литосферы Камчатки создаются условия для фазового перехода в более плотное состояние [Артюшков, 1993; Гнибидснко, 1980]. Фазовый переход, по-видимому, начался в позднем плиоцене, одновременно с началом формирования котловин заливов [Селиверстов, 1998] вследствие сопровождающего данный фазовый переход уменьшения объема вещества.

Полученная скоростная модель пе охватывает западную часть Камчатского полуострова, а на востоке ограничена, не достигая желоба. Для оценки возможности расширения региона исследования был изучен вопрос об изменении конфигурации сейсмической сети. С этой целью к имеющейся сети добавляли по одной новые станции, для новой сети вычисляли ее разрешение по шахматному тесту. Эффективными оказались только станции, расположенные за желобом, позволившие распространить скоростную модель до желоба. Станция, расположенная за желобом, сделает интервал азимутов «очаг-станция» для любого события в фокальной зоне гораздо более широким, чем имеющийся при существующей сети. И, следовательно, дополнительные станции также позволят повысить точность определения координат землетрясений.

В третьей главе - «Трехмерная скоростная структура Ключевской группы вулканов» - дано скоростное строение коры Ключевской группы вулканов, проведено сопоставление с существующими геолого-геофизическими данными.

В последние годы методом томографии получено скоростное строение коры под некоторыми вулканами мира [Aloisi et al., 2002; Evans, Ritter, 1997; Finlayson, 2003; Londono, Sudo, 2003; De Natale et al, 1998; Sherbum et al., 2003; Sudo, Kong, 2001; Tanaka et al., 2002]. При этом используются как землетрясения, так и контролируемые источники. Восстановленные аномалии скорости достигают 30% и более.

Для всех исследованных действующих вулканов отмечается наличие низкоскоростной зоны в верхней коре, которая связывается с депрессиями фундамента и дополнительным воздействием разуплотнения в коре, связанного с воздействием тепла более глубокого магматического очага.

Под исследованными вулканами отмечаются высокоскоростные включения на глубинах в первые километры, которые интерпретируются как крупные магматические внедрения основных и ультраосновных пород. У некоторых вулканов обнаружены периферические магматические очаги - низкоскоростные зоны в верхней коре.

В настоящей работе сейсмическая томография впервые применена к изучению Ключевской группы вулканов. Точность определения координат вулкапо-тектопичееких землетрясений на глубинах до 5 км гораздо выше, чем глубокофокусных событий. По этой причине было выполнено два построения:

1) для глубин 0-4.5 км (средние скорости - Ур=3.7км/с, VS=2.1KM/C),

4.5-9.5км (средниескорости-УР=б.0ЕМ/С^=3.5км/с)

- с большей детальностью (размер блока 6 км);

2) для глубин 0-9.5 км (средпяя скорость - Ур=4.9км/с),

9.5-31 км (средняя скорость -Ур=6.5км/с)

- с меньшей детальностью (размер блока 24 км).

Размер изучаемого квадрата примерно 90x90 км, координаты углов: (55.6 с.ш., 159.6 в .д.); (55.6 с.ш., 161.07 в.д.); (56.42 с.ш., 159.6 в.д.); (56.42 с.ш., 161.07 в.д.).

В первом случае из каталога были выбраны события с точностью определения координат гипоцентров по горизонтали ±3 км, по глубине ±2.5км. Максимальная глубина источника в этом случае составила 5 км. Для построения трехмерной модели среды были использованы первые вступления Р- и 8-волн. Число сейсмических лучей, просвечивающих объем среды от источников выбранных событий до станций, составил для Р-волн и 8-волн - 2290.

Во втором случае из каталога были выбраны события с глубиной источника до 30 км, без ограничения на точность, но с классом не меньше 5.

Гипоцентры землетрясений в основном сосредоточены под вулканической постройкой Ключевского вулкана, поэтому освещенность лучами исследуемого квадрата неравномерная. Лучи приходят к станциям преимущественно с небольшого спектра направлений.

Разрешение в первом слое наблюдается только в районе станций и в районе Ключевского вулкана. Во втором слое разрешение наблюдается по большей-площади, но в целом хуже, так как во второй слой проникает меньше лучей.

При тестировании системы с размером блока 24x24 км восстановленные аномалии имеют завышенные в несколько раз значения, но шахматное чередование наблюдается. Следовательно, в данном случае мы можем говорить только о качественном восстановлении аномалий.

Восстановление аномалий скоростей было произведено по методу ПВВА, описанному во второй главе. Среднеквадратичная невязка уменьшилась для Р-волн с 0.39 до 0.3; для 8-волн - с 0.75 до 0.58.

Чтобы выяснить, насколько полученный результат зависит от системы лучей, система уравнений была решена с теоретическими невязками, рассчитанными по реальным аномалиям скорости. Знаки аномалий не исказились при восстановлении. Значение модуля разности заложенных и восстановленных аномалий в районе станций и вершины Ключевского вулкана превышает ±15%, и, следовательно, точность определения аномалий пизкая, что также подтверждается и шахматным тестом. Скорости на восточном и южном

склоне определяются точнее - до ±10%. Столь низкая точность объясняется плохой освещенностью лучами области исследования.

Чтобы оценить влияние ошибок исходных данных на полученный результат, к невязкам времеп прихода, рассчитанным теоретически по полученным скоростным аномалиям (среднеквадратичное отклонение составляет 0.2 с), был добавлен нормальный шум со среднеквадратичным отклонением, равным 0.3 с, что соответствует среднеквадратичному отклонению остаточных реальных невязок времен прихода. Ошибки не приводят к существенному уменьшению точности, что можно объяснить большим количеством лучей.

В первом слое (глубины 0-4.5 км) в центральной части конуса Ключевского вулкана скорости повышены на 16-28% (в абсолютных значениях для Р-волн -на 0.5-1.0 км/с). Максимум сейсмической активности приурочен к данной аномалии. Возможно, увеличение скорости обусловлено наличием остывших даек внутри магмоподводящего капала. Положительная аномалия на север от Ключевского вулкана согласуется с подъемом кристаллического фундамента. Точность определения аномалий ±7-15%.

Северо-восточный склон вулкана расположен в зоне пониженных скоростей (на 8-16%, 0.3-0.6 км/с в абсолютных значениях), точность определения аномалии ±1-7%. С этой зоной связано уменьшение плотности сейсмичности (в десятки раз). Скоростные аномалии первого слоя хорошо согласуются с данными гравиметрической съемки и со скоростным разрезом вдоль профиля КМПВ.

Во втором слое (глубины 4.5-9.5 км) область пониженных и повышенных скоростей перемещается ближе к центру вулканической постройки. Линия раздела двух областей имеет северо-восточное направление, что согласуется с данными гравиметрической съемки и тектонической схемой района. Величина положительной аномалии на восточном склоне 8-16%, точность - ±7-10%.

Результат, полученный для Б-волн, в целом совпадает с результатом для Р-волн. Дополнительно выделяется еще одна отрицательная аномалия на южном склоне вулкана величиной 8-16% (точность ±4-7%).

Пересчет по трехмерной скоростной модели лучей, проходящих через самые контрастные аномалии, показал, что изменения длины лучей в блоках не превышают 0.7 км. Точность определения очагов составляет ~3 км. Следовательно, отклонения находятся в пределах ошибок входных данных и преломления на боковых гранях блоков можно не учитывать.

По результатам трехмерного распределения скоростей в районе Ключевского вулкана можно сделать предположение о наличии частично расплавленных пород под восточным склоном па расстоянии до 10 км от центра постройки на глубинах 5-10 км. Предположение о наличии расплавленных пород в области данной низкоскоростной аномалии подтверждается также и многочисленными боковыми извержениями на склонах вулкана, ориентированных на северо-восток, восток и юго-восток. Подтверждает данное предположение и низкая сейсмичность в интервале глубин 5-12 км, здесь происходит менее 5% от общего числа возникающих в Центральной зоне землетрясений, суммарная сейсмическая энергия которых более чем на два порядка ниже, чем в вышележащем слое [Горельчик, Гарбузова, 2001]. Максимум сейсмической активности в слое 0-4.5 км лежит точно над выделенной отрицательной аномалией в слое 4.5-9.5 км.

Результат второго построения с размером блока 24x24 км до глубины 31 км только качественный. Расположение отрицательных и положительных аномалий в слое 0-9.5 км согласуется с данными по первому построению с размером блока 6x6 км. На западе от вулкана выделяется низкоскоростная аномалия до глубины 30 км, которая согласуется с аномалией, полученной в Главе П для всей Восточной Камчатки. Данная аномалия прослеживается до глубины 90 км, на глубинах до 60 км ее центр смещен на запад относительно Ключевской группы вулканов. Данная аномалия в мантии может быть связана с частичным плавлением вещества.

Заключение

1. Получено трехмерное скоростное строение коры и верхней мантии Восточной Камчатки (до глубины 90 км) двумя методами сейсмической томографии - ПВВА и LSQR. Выявлена скоростная неоднородность фокальной зоны. Высокоскоростные области (аномалии достигают 12%) чередуются с областями без контрастов скорости. Характерный размер аномалий - 100-50 км вкрест фокальной зоны и 100-150 км вдоль нее. Под вулканическим поясом в верхней мантии согласованно с областями положительных аномалий в фокальной зоне располагаются области с отрицательными аномалиями (до 12%) с такими же характерными размерами.

2. При сопоставлении полученных результатов с другими геофизическими данными по исследуемому району выявлено следующее:

- землетрясения группируются в наиболее высокоградиентных зонах -границах раздела высоких и фоновых значений скорости. Центральные части областей с положительными аномалиями скорости асейсмичны;

положительные гравитационные аномалии коррелируют с положительными скоростными аномалиями в акваториях заливов, что подтверждает обусловленность последних увеличенной плотностью среды;

- области интенсивных современных прогибаний коррелируют с областями повышенных скоростей в верхней мантии;

- области высоких положительных скоростных аномалий соответствуют пониженным значениям теплового потока.

Эти данные подтверждают представление о сейсмофокальной зоне как области глубинного надвига континентального блока на океанический (или подвига второго под первый) под действием плотностной дифференциации вещества.

3. Получено трехмерное скоростное строение в районе Ключевской группы вулканов с разной степенью детальности. Скоростные аномалии хорошо согласуются с данными, полученными корреляционным методом преломленных волн, с данными гравитационного моделирования и характером сейсмичности. Выделяется низкоскоростная аномалия под северо-восточным склоном вулкана на глубинах 0-10 км. На глубине 5-10 км на расстоянии до 10 км на восток от центра вулканической постройки, предположительно, могут находиться частично расплавленные породы.

4. Под Ключевской группы вулканов выделяется низкоскоростная аномалия в верхней мантии протяженностью ~50 км, на глубинах до 60 км ее центр смещен на запад относительно группы вулканов. Данная аномалия может быть связана с частичным плавлением вещества.

5. На основании оценки влияния расширения сейсмической сети установкой трех новых станций за желобом установлена возможность расширения региона исследований скоростной модели за океанический желоб. Этот результат указывает одно из важных направлений развития сейсмической сети Камчатки.

6. Проведено сопоставление двух методов сейсмической томографии -LSQR и ПВВА. Наблюдается хорошая сходимость результатов. Метод ПВВА выделяет аномалии четче, но в областях с плохим разрешением результат искажается ошибками входных данных. Метод LSQR дает устойчивое к ошибкам решение, но в областях с плохим разрешением занижает контрасты скорости.

Дальнейшее развитие исследований связано с применением метода ПВВА к другим переходным зонам. Также актуальным направлением исследований является применение данного метода для получения скоростного строения более глубоких горизонтов, а также области, прилегающей к фокальной зоне с тихоокеанской стороны. Для этого необходимо использовать записи событий из других регионов и привлечение данных донных станций, устанавливаемых за глубоководным желобом. Знание детальной скоростной структуры переходных зон является необходимым для решения проблемы о характере глобального тектонического процесса.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Гонтовая ЛИ., Хренов AIL, Степанова М.Ю., Сенюков C.JL Глубинная модель литосферы в районе Ключевской группы вулканов (Камчатка) // Вулканология и сейсмология. - 2004. №3. - С.3-11.

2. Гонтовая Л.И., Левина В.И., Санина И А, Сенюков С.Л., Степанова М.Ю. Скоростные неоднородности литосферы под Камчаткой // Вулканология и сейсмология. - 2003. №2. - С. 1-9.

3. Гонтовая Л.И., Ризниченко О.Ю., Сенюков С.Л., Степанова М.Ю., Ящук В.В. Об упругих свойствах земной коры в районе Авачинского вулкана на Камчатке // Вулканология и сейсмология. - 1998. № 4-5. - С. 79-87.

4. Гонтовая Л.И., Санина И.А, Сенюков С.Л., Степанова М.Ю. О скоростной объемной модели литосферы Восточной Камчатки (по данным сейсмической томографии)//Вулканология и сейсмология. - 1995. №4-5. -С. 150-159.

Тезисы докладов:

5. Степанова М.Ю., Гонтовая Л.И., Сенюков СЛ. Скоростные неоднородности земной коры и верхней мантии Камчатки по сейсмологическим данным // Вторые Геофизические Чтения им. В.В. Федынского. Тезисы докладов. - Москва, 2000. - С.40.

6. Sanina LA., Gontovaya L.I., Stepanova MYu., Avdeiko G. The Influence of Hawaiian Hot-S Spot on Deep Structure and Volcanism of Kamchatka // Proc. ofXIEUG meeting, Strasbourg, 2001.

7. Гонтовая Л.И., Хренов AIL, Степанова М.Ю. Скоростная структура литосферы области сочленения островных дуг - Курило-Камчатской и Алеутской (Камчатка) // Всерос. совещ. "Напряженное состояние литосферы, ее деформация и сейсмичность". Тезисы докладов. - Иркутск, 2003. - С.34-35.

8. Gontovaya L.I., Stepanova MYu., Senyukov S.L., Nizkous I., Gordienko L. 3D velocity structure of Kluchevskoi volkano group (Kamchatka) // Geophis. Res. Abstr. Volume 6. -Nice: General Assembly EGU, 2004.

Принято к исполнению 05/08/2004 Исполнено 06/08/2004

Заказ № 279 Тираж: 100 экз.

ООО «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 Москва, Балаклавский пр-т, 20-2-93 (095)747-64-70 (095)318-40-68 www.autorefeiat.ru

04-1*550'

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Степанова, Марина Юрьевна

Введение.

Глава I. Геолого-геофизическая изученность Камчатки

1.1. Представления о тектонике Камчатки.

1.2. Геофизическая изученность района Восточной Камчатки и прилегающих акваторий.

1.2.1. Геометрия сейсмофокальной зоны, механизм очагов.

1.2.2. Скоростное строение коры и верхней мантии по сейсмологическим данным.

1.2.3. Скоростное строение коры по данным ГСЗ.

1.2.4. Данные магнитотеллурического зондирования.

1.2.5. Закономерности распределения теплового потока.

1.2.6. Гравитационное поле.

1.3. Геофизическая изученность Ключевского вулкана.

1.3.1. Общая характеристика сейсмичности и связь с вулканической активностью.

1.3.2. Скоростное строение.

1.3.3. Гравитационное поле.

Выводы.

Глава II. Трехмерная скоростная структура Восточной Камчатки.

2.1. Исходные данные.

2.2. Постановка задачи и методы решения.

2.3. Оценка надежности полученного результата.

2.4. Результаты расчета скоростной модели.

2.5.Сопоставление трехмерной скоростной модели с данными других геофизических методов.

2.6. Сравнение результатов с предыдущими работами.

2.7. Исследование возможностей расширения сети камчатских станций.

2.8. К вопросу о геодинамической модели переходной зоны от континента к океану.

Выводы.

Глава III. Трехмерная скоростная структура Ключевской группы вулканов.

3.1. Изучение вулканов мира с помощью сейсмической томографии.

3.2. Исходные данные.

3.3. Результаты расчета скоростной модели.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Трехмерная скоростная структура коры и верхней мантии Восточной Камчатки, полученная методами сейсмической томографии"

Фундаментальные задачи связаны с ключевыми проблемами вулканизма и геотектоники, исследованием магматических очагов вулканов, особенностей строения вмещающей их среды - скоростных неоднородностей, аномалий других геофизических полей. Одна из фундаментальных задач геотектоники -получение новых данных о детальном строении литосферы в зоне перехода от континента к океану. Эти данные могут свидетельствовать о характере глобального геодинамического процесса.

Углублённое изучение этих проблем требует повышения эффективности методов изучения структуры земной коры, в частности, сейсмической томографии, использующей для изучения скоростной структуры литосферы объёмные волны Р и S от естественных источников - местных землетрясений.

Задачи исследования:

1. Систематизация и обобщение геолого-геофизической информации о Восточной Камчатке, выбор начальной модели.

2. Применение методов сейсмической томографии с использованием кинематических характеристик объёмных Р- и S-волн от локальных землетрясений для построения трёхмерной скоростной модели земной коры и верхней мантии Восточной Камчатки. Постановка этой задачи стала возможной благодаря относительно плотной сети станций и большому объему полученного экспериментального материала за десятки лет детальных сейсмологических наблюдений. Использование различных методов восстановления трёхмерных томографических изображений среды - ПВВА (последовательного вычитания выбранных аномалий) и LSQR (модификация метода сопряженных градиентов) - с целью их сопоставления, выявления оптимальных условий применения и синтеза результатов.

4. Анализ качества полученной трёхмерной сейсмической модели среды; выявление закономерностей, связывающих скоростную структуру литосферы с сейсмичностью, гравитационным полем и тепловым потоком.

Защищаемые положения:

1. Полученные трёхмерные скоростные модели литосферы Камчатки характеризуются более высоким качеством (разрешающая способность, надёжность, объём исходной информации), чем модели, полученные предыдущими исследованиями.

Научная новизна.

1. Получены новые, неизвестные ранее, характеристики тонкой структуры поля скоростей продольных и поперечных волн литосферы Камчатки.

Апробация работы и публикации. Отдельные разделы работы были представлены на Вторых Геофизических чтениях им. В.В. Федынского (г. Москва, 2000 г.), на Всероссийском совещании «Напряженное состояние литосферы, ее деформация и сейсмичность» (г. Иркутск, 2003 г.), на XI Конференции Европейского Геофизического Союза (г. Страсбург, 2001г.), на I Генеральной Ассамблее Европейского Геофизического Союза (г. Ницца 2004г.). Основные результаты работы докладывались на научных семинарах ИФЗ РАН, Кафедре геофизики Геологического факультета МГУ. По теме диссертации опубликовано 8 статей и тезисов докладов.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, занимает 123 страницы, включая 42 рисунка. Библиография насчитывает 139 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Степанова, Марина Юрьевна

Выводы:

1. Получено трёхмерное скоростное строение в районе Ключевской группы вулканов с разной степенью детальности. Скоростные аномалии хорошо согласуются с данными, полученными корреляционным методом преломлённых волн, с данными гравитационного моделирования и характером сейсмичности.

2. Выделяется низкоскоростная аномалия под северо-восточным склоном вулкана на глубинах 0-10 км. На глубине 5-10 км на расстоянии до 10 км на восток от центра вулканической постройки, предположительно, могут находиться частично расплавленные породы.

3. Под Ключевской группы вулканов выделяется низкоскоростная аномалия в верхней мантии протяженностью ~50 км, на глубинах до 60 км ее центр смещен на запад относительно группы вулканов. Данная аномалия может быть связана с частичным плавлением вещества.

Заключение

1. Получено трёхмерное скоростное строение коры и верхней мантии Восточной Камчатки (до глубины 90 км) двумя методами сейсмической томографии - ПВВА и LSQR. Выявлена скоростная неоднородность фокальной зоны. Высокоскоростные области (аномалии достигают 12%) чередуются с областями без контрастов скорости. Характерный размер аномалий - 100-50 км вкрест фокальной зоны и 100-150 км вдоль нее. Под вулканическим поясом в верхней мантии согласованно с областями положительных аномалий в фокальной зоне располагаются области с отрицательными аномалиями (до 12%) с такими же характерными размерами.

2. При сопоставлении полученных результатов с другими геофизическими данными по исследуемому району выявлено следующее: землетрясения группируются в наиболее высокоградиентных зонах -границах раздела высоких и фоновых значений скорости. Центральные части областей с положительными аномалиями скорости асейсмичны; гравитационные аномалии коррелируют с положительными скоростными аномалиями в акваториях заливов, что подтверждает обусловленность последних увеличенной плотностью среды;

- области высоких положительных скоростных аномалий соответствуют пониженным значениям теплового потока; это подтверждает предположение о том, что аномальные значения теплового потока связаны не только с интенсивным осадконакоплением, но и с состоянием вещества в нижней коре и верхней мантии.

Эти данные подтверждают представление о сейсмофокальной зоне как области глубинного надвига континентального блока на океанический (или подвига второго под первый) за счет плотностной дифференциации вещества.

3. Получено трёхмерное скоростное строение в районе Ключевской группы вулканов с разной степенью детальности. Скоростные аномалии хорошо согласуются с данными, полученными корреляционным методом преломлённых волн, с данными гравитационного моделирования и характером сейсмичности. Выделяется низкоскоростная аномалия под северо-восточным склоном вулкана на глубинах 0-10 км. На глубине 5-10 км на расстоянии до 10 км на восток от центра вулканической постройки, предположительно, могут находиться частично расплавленные породы.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Степанова, Марина Юрьевна, Москва

1. Авдейко Г.П., Попруженко С.В., Палуева А.А. Современная тектоническая структура Курило-Камчатского региона и условия магмообразования // Геодинамика и вулканизм Курило-Камчатской островодужной системы. -Петропавловск-Камчатский, 2001. С. 9-33.

2. Аносов Г.И:, Биккенина C.JI., Попов А.А., Сергеев К.Ф., Федорченко В.И., Утнасин В.К. Глубинное сейсмическое зондирование Камчатки. М.: Наука., 1978. - 130 с.

3. Антонов Ю.Е., Пивоварова Н.Б., Славина Л.Б. Трехмерное поле скоростей фокальной зоны Камчатки // Математические проблемы геофизики. Вып. 5. Ч. 1. - Новосибирск, 1974. - С. 92-117.

4. Апрелков С.Е., Ольшанская О.Н., Иванова Г.Н. Тектоника Камчатки // Тихоокеанская геология. 1991. N 3. - С. 62-74.

5. Артемьев М.Е. Изостазия территории СССР. М.: Наука, 1975. - 216 с.

6. Артюшков Е.В. Физическая тектоника. М.: Наука, 1993. - 456 с.

7. Балакина JI.M. Курило-Камчатская сейсмогенная зона — строение и порядок генерации землетрясений // Физика Земли. 1995. .№12. - С. 4857.

8. Балакина JI.M. Субдукция и механизм очагов землетрясений // Спорные аспекты тектоники плит и возможные альтернативы. М.: ОИФЗ РАН, 2002.-С 120-141.

9. Балеста С.Т. Строение земной коры и магматические очаги областей современного вулканизма Камчатки // Действующие вулканы Камчатки. Т.1. М.: Наука, 1991. С. 36-42.

10. Балеста С.Т., Гонтовая Л.И. Сейсмическая модель земной коры Азиатско-Тихоокеанской зоны перехода в районе Камчатки // Вулканология и сейсмология. -1989. N6. С. 42-53.

11. Балеста С.Т., Гонтовая Л.И., Гринъ Н.Е., Сенюков С.Л. Возможности сейсмического метода при изучении зон питания современных вулканов // Вулканология и сейсмология. 1985. N4. - С. 83-91.

12. Балеста С.Т., Гонтовая Л.И., Каргопольцев А. А. и др. Результаты сейсмических исследований земной коры в районе Ключевского вулкана // Вулканология и сейсмология. -1991. N3. С. 3-18.

13. Балеста С.Т., Иванов Б.В. и др. Строение земной коры района Ключевской группы вулканов, особенности тектоники и вулканизма // Глубинное строение, сейсмичность и современная деятельность Ключевской группы вулканов. Владивосток, 1976. - С. 7-16.

14. Белоусов В.В. Основы геотектоники. М.: Недра, 1989. - 382с.

15. Болдырев С.А. О схеме распределения скорости упругих волн в области смыкания Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг // Докл. АН СССР. 1974. Т.215. N2. - С. 331-333.

16. Болдырев С.А Геодинамика активных окраин океана в свете экспериментальных сейсмологических данных // Сравнительная тектоника континентов и океанов. М., 1987. - С. 116-126.

17. Гайнанов А.Г., Исаев Е.Н., Строев А.П., Ушаков С. А. Изостазия и глубинная структура коры в зоне перехода от северо-восточной части Азиатского материка к Тихому океану // Земная кора островных дуг и дальневосточных морей. М. Наука, 1972. - С.27-42.

18. Гончаров М.А. Многоярусная иерархическая инверсия плотности в верхней мантии и коре как причина формирования складчатых и покровных областей // Проблемы эволюции тектоносферы. М.: ОИФЗ РАН, 1997.-С. 147-158.

19. Гордеев Е.И., Кугаенко Ю.А., Чебров В.И. Сейсмичность Кроноцкого полуострова // Вулканология и сейсмология. -1991. N 3. С. 68-78.

20. Горшков Г.С. О глубине магматического очага Ключевского вулкана // Докл. АН СССР. 1956. Т. 106. N 4. - С. 703-705.

21. П.Горячев А.В. Основные закономерности тектонического развития Курило-Камчатской зоны. М.: Наука, 1966. - 235с.

22. Грушинский Н.П., Сажина Н.Б. Гравитационная разведка. М.: Наука, 1988. - 364с.

23. Гусев А.А. Определение гипоцентров близких землетрясений Камчатки на ЭВМ// Вулканология и сейсмология. 1979. N 1. - С. 74-81.30 .Гусев А. А. Ошибки определения параметров очага землетрясений

24. Ермаков В.А. Тектонические предпосылки изучения сейсмичности Камчатки // Сейсмичности и сейсмическое районирование Северной Евразии. Вып.1. 1993. - С. 228-239.

25. Ермаков В.А. Особенности развития активной континентальной окраины (на примере Курило-Камчатского региона) // Спорные аспекты тектоники плит и возможные альтернативы. М.: ОИФЗ РАН, 2002. - С. 158-188.

26. Ефимова Е.А., Пийп В.Б. Восстановление поля скорости по данным инженерной сейсморазведки // Известия вузов. Геология и разведка. -1983.N9.-С. 173-177.

27. Ефимова Е.А., Рудерман Е.Н. Возможности применения цифровой томографии для интерпретации геофизических данных. М., ВИЭМС, 1982.-56с.

28. Зинкевич В.П., Константиновская Е.А., Цуканов Н.В. и др. Аккреционная тектоника Восточной Камчатки. М., 1993. - 273с.

29. Зубин М.И., Козырев А.И., Лучицкий А.И. Гравитационная модель строения Ключевского вулкана (Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 1990. N 5. - С. 76-93.

30. Кабан М.К Плотностные неоднородности в литосфере и напряженное состояние литосферы // Новейшая тектоника. Геодинамика и сейсмичность Северной Евразии. М., 2000. - С. 267-290.

31. Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной. М.: Мир, 1991.-447с.

32. Кузин И.П. Фокальная зона и строение верхней мантии в районе Восточной Камчатки. М.: Наука, 1974. - 132 с.

33. Кузин И.П. Островные дуги и шельфы: особенности сейсмичности и структуры. Дисс. док. г.-м.н. М., 1998. - 100с.

34. Кутас Р.И. Поле тепловых потоков и сейсмическая модель земной коры. -Киев: Наук, думка, 1978. 178с.

35. МаттеронД. Основы прикладной геостатистики. М.: Мир, 1968. - 408с.4в. Мелекесцев И.В. Вулканизм и рельефообразование М.: Наука, 1980. 181с.

36. Мельников Ю.Ю. Пакет программ для определения координат гипоцентров землетрясений Камчатки на ЭВМ // Вулканология и сейсмология. -1990. N 5. С. 103-112.

37. Мишин В.В. Глубинное строение и типы земной коры юга Камчатки // Тихоокеанская геология. -1996. N 1. С. 110-119.

38. Мишин В.В. Геолого-геофизическое строение юга Камчатки // Тихоокеанская геология. -1997. N 4. С.64-70.

39. Мороз Ю.Ф. Электропроводность земной коры и верхней мантии Камчатки. 1991. - 181с.

40. Николаев В.А. Томография напряженного состояния литосферы на основе связи приливных напряжений и сейсмичности // Проблемы геотомографии / Под ред. Николаева А.В., Галкина И.Н., Саниной И.А. М.: Наука, 1997. - С. 226-235.

41. Очерки тектонического развития Камчатки. М.: Наука, 1987. - 248с.55 .Пивоварова Н.Б., Славина Л.Б., Тушко Т.А. Моделирование трехмерных скоростных полей // Физика сейсмических волн и внутреннее строение Земли. М.: Наука, 1983. - С.139-150.

42. Пийп В.Б, Ефимова Е.А., Гонтовая Л.И. Интерпретация годографов сейсмических волн вдоль профиля КМПВ в районе Ключевского // Вулканология и сейсмология. -1991. N 5. С. 83-91.

43. Поляк Б.Г. Тепломассопоток из мантии в главных структурах земной коры. М.гНаука, 1988. 192с.

44. ЬЪ.Попруженко С.В. Строение Восточно-Камчатского вулканического пояса и его фундамента по геофизическим данным // Дисс. канд. г.-м.н. -Петропавловск-Камчатский, 1987.

45. Проблемы глобальной геодинамики. М.: ГЕОС, 2000. - 245с.

46. Пущаровский Ю.М. О «субдуктологии» в свете нелинейной геодинамики // Тихоокеанская геология. 1994. N 4. - С. 3-13.

47. Пущаровский Ю.М., Меланхолина Е.И. Тектоническое развитие Земли. Тихий океан и его обрамление. М.: Наука, 1992. - 263с.

48. Рогожин Е.А., Захарова А.И. Тектоническая природа сейсмической активизайии 1994 г. на западной окраине Тихого океана // Вулканология и сейсмология. -1998. N 3. С. 93-106.

49. Рогожин Е.А., Захарова А.И., Юнга C.JI. Геодинамическая позиция очаговых зон трех сильных землетрясений Курило-Камчатской и Японской островной дуг// Геоэкология. 2000. N 5. - С. 446-456.

50. Селиверстов Н.И. Строение дна прикамчатских акваторий и геодинамика зоны сочленения Курило-Камчатской и Алеутской дуг. М.: Научный мир, 1998. - 164с.

51. Симбирева И.Г., Федотов С.А., Феофилактов В.Д. Неоднородности поля напряжений Курило-Камчатской дуги по сейсмологическим данным // Геология и геофизика 1974. N 1. - С. 70-86.

52. Симбирева И.Г., Федотов С.А., Феофилактов В.Д. Геодинамика Курило-Камчатской дуги по сейсмическим данным // Вулканизм и геодинамика. -М.: Наука, 1977. С. 91-103.

53. Славина Л.Б., Гарагаги И.А., Горелъчик В.И., Иванов Б.В., Белянкин Б.А. Скоростное строение и напряженно-деформированное состояние земной коры в районе Ключевской группы вулканов Камчатки // Вулканология и сейсмология. 2001. N 1. - С. 49-59.

54. Славина Л.Б., Федотов С.А. Скорости продольных волн в верхней мантии под Камчаткой // Сейсмичность, сейсмический прогноз и их связь с вулканизмом на Камчатке. Новосибирск: Наука, 1974. - С. 188-199.

55. И.Смагличенко Т. А. Инверсионные методы фазовой томографии // Проблемы геотомографии / Под ред. Николаева А.В., Галкина И.Н., Саниной И.А. М.: Наука, 1997. - С. 131-161.

56. Смагличенко Т.А. Решение задачи лучевой сейсмотомографии по данным от взрывов и местных землетрясений // Дисс. канд. ф.-м.н. М.: ИФЗ, 1992.

57. Смирнов Я.Б., Сугробов В.М. Земной тепловой поток в Курило-Камчатской и Алеутской провинциях. II. Карта измеренного и фонового теплового потока // Вулканология и сейсмология. 1980. N 1. - С. 96-115.

58. Смирнов Я.Б., Сугробов В.М., Галушкин Ю.И. Тепловой поток в зоне сочленения Алеутской и Курило-Камчатской островодужных систем // Вулканология и сейсмология. -1982. N 6. С. 96-115.

59. Смирнов Я.Б., Сугробов В.М., Яновский Ф.Ф. Земной тепловой поток Камчатки // Вулканология и сейсмология. -1991. N 2. С. 41-65.

60. Соколов С.Д. Основные закономерности развития активных континентальных окраин // Нелинейная геодинамика. М.: Наука, 1994. -С. 67-79.

61. Супруненко О.И. Важненйшие разломы центральной части Восточной Камчатки//Докл. АН СССР. 1970. Т. 192. N 3. - С. 619-622.

62. Супруненко О.И, Андиева Т.А., Сафронов П.Н. Кроноцко-Крутогоровская зона субширотных разломов Камчатки // Докл. АН СССР. 1973. Т.209. N6.-С. 1398-1401.

63. Тараканов Р.З. Модель строения среды в фокальной зоне и прилегающий к ней мантии для Курило-Японсого региона // Новые данные о строениикоры и верхней мантии Курило-Камчатского и Японского регионов. — Владивосток, 1978. С. 111-126.

64. Тараканов Р.З. Фокальные зоны и их роль в развитии островодужных систем // Геология дальневосточной окраины Азии. Владивосток, 1981. -С.53-66.

65. Токарев П.И., Зобин В.М. Особенности распространения сейсмических волн близких землетрясений в земной коре и верхней мантии в районе Ключевской группы вулканов Камчатки // Бюлл. вулканологической станции. 1970. N 46. - С. 17-13.

66. Ы.Фарберов А.И. Магматические очаги вулканов Восточной Камчатки по сейсмологическим данным. Новосибирск: Наука, 1974. - 87 с.

67. Федотов С.А. О входных температурах магм, образовании, размерах и эволюции магматических очагов // Вулканология и сейсмология. 1980. N 4. - С. 3-29.

68. Федотов С. А., Гусев А. А., Чернышева Г.В., Шумилина JI.C. Сейсмофокальная зона Камчатки (геометрия, размещение очагов землетрясений и их связь с вулканизмом) // Вулканология и сейсмология. -1985. N4.-С. 91-108.

69. Федотов С.А., Славина Л.Б. Оценка скоростей продольных волн в верхней мантии под северо-западной частью Тихого океана и Камчаткой // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1968. N2. - С. 8 - 31.

70. Федотов С.А., Фарберов А.И. Об экранировании поперечных сейсмических волн в магматическом очаге в верхней мантии в районе Авачинской группы вулканов // Вулканизм и глубинное строение Земли. -М.: Наука, 1966. С. 43-48.

71. Фирстов П.П., Широков В.А. Локализация очагов Ключевской группы вулканов по сейсмологическим данным // Вулканизм и глубины Земли. -М.: Наука, 1971. С. 113-118.91 .Хаин В.Е. Тектоника континентов и океанов. М.: Научный мир, 2001. -604с.

72. Хизен Б. Ложе океанов // Дрейф континентов. М.: Мир, 1966. - С. 114158.

73. Хренов А.П., Двигало В.Н., Кирсанов И.Т., Федотов С.А., Горельчик В.И., Жаринов Н.А.; Ключевской вулкан // Действующие вулканы Камчатки. Т.1. М.: Наука, 1991. - С. 106-145.

74. Цейслер В.И. Неоген-четвертичные краевые прогибы и их соотношения с глубоководными желобами // Спорные аспекты тектоники плит и возможные альтернативы. М.: ОИФЗ РАН, 2002. - С. 224-230.

75. Чудинов Ю.В. Геология активных океанических окраин и глобальная тектоника. М.: Недра, 1985. - 248с.

76. Шолпо В.Н. Парадоксы и реалии геосинклинального режима // Проблемы эволюции тектоносферы. М.: ОИФЗ РАН, 1997. - С. 41-61.

77. Шолпо В.Н. Упорядоченная структура Земли и геотектонические концепции // Спорные аспекты тектоники плит и возможные альтернативы. М.: ОИФЗ РАН, 2002. - С. 49-63.

78. Aloisi M., Cocina О. et al Seismic tomography of the crust undernerth the Etna volcano, Sicily // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2002. V.134. - P.139-155.

79. Bijwaard H., Spakman W., Engdahl E.R. Closing the gap between regional and global travel time tomography // J.Geophys. Res. 1998. V. 103 (B12). - P.30055-30078

80. Deal M.M., Nolet G. Slab temperatureand thikness from seismic tomography I I J. Geophys. Res. -1999 . V.104. P. 28803-28812.

81. Gorbatov A, Dominguez J, Suarez G, Kostoglodov V, Zhao D., Gordeev E. Tomographic imaging of the P-wave velocity structure beneath the Kamchatka peninsula // Geophys. J. Int. -1999. V.137. N 2. P. 269-279.

82. Gorbatov A.,Fukao Y., Widiyantoro S., Gordeev E. Seismic evidence for a mantle plume oceanwards of the Kamchatka-Aleutian trench junction // Geophys. J. Int. 2001. V.146. - P. 282-288.

83. Gorbatov A., Kostoglodov V., Suarez G., Gordeev E. Seismicity and structure of the Kamchatka subduction zone I I J.Geophys. Res. 1997. V. 102. -P.17883-17898.

84. Gorbatov A, WidiyantoroS., Fukao Y., Gordeev E. Signature of remanent slabs in the North Pacific from P-wave tomography // Geophys. J. Int. 2000. V.142.-P. 27-36

85. Engdahl E.R., van der Hilst R.D., Berrocal J. Imaging of subducted lithosphere beneath South America // Geophys. Res. Lett. 1995. V.22. - P. 2317-2320.

86. Evans J.R. , Ritter J.R.R. Deep structure of Medicine Lake volcano, California // Tectonophysics. 1997. V.275. N 1-3. - P. 221-241.

87. Finlayson D.M. et al Rabaul volcano, Papua New Guinea: seismic tomography imaging of the active caldera // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2003. V. 124. N 3-4. - P. 171-153.

88. Hafkenscheid E., Buiter S.J.H et al Modelling the seismic velocity structure beneath Indonezia: a comparison with tomography // Tectonophysics. 2001. V.333. N 1-2. - P.35-46.

89. Hasegawa A., Horiuchi S., Umino N. Seismic structure of the northestern Japan convergent margin: A synthesis // J.Geophys. Res. 1994. V.99. - P.22295-22311.

90. Hirahara K., Hasemi A. Tomography of subduction zones using local and regional earthquakes and teleseism // Seismic Tomography: Theary and practice / Edited by H.M. Iyer and K. Hirahara. London, 1993. - P. 519-561.

91. Ito S., Hino R., Matsumoto S. et al. Deep seismic structure of the seismogenic plate boundary in the off-Sanriku region, northeastern Japan // Tectonophysics. 2000. V.319. N 4. - P.261-274.

92. Lay. Т., Wallace T.C. Modern global seismology. San Diego etc. Acad, press, 1995. - 521 p.

93. Londono J.M., Sudo Y. Velocity structure and a seismic model for Nevado del Ruiz Volcano (Colombia) // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2003. V.l 19. N 1-4. - P.61-87.

94. Nakajima J., Matsuzawa Т., Hasegawa A., Zhao D. Seismic imaging of arc magma and fluids under the central part of northeastern Japan // Tectonophysics. 2001.V.341. - P. 1-17.

95. De Natale G., Zollo A. et al. An image of mt. Vesuvius obtained by 2D seismic tomography // Journal of Volcanology and Geothermal Research. -1998. V. 82.-P. 161-173.

96. Nikolaev A.V., Sanina I.A., Trifonov V.C., Vostrikov G.A. Structure and evolution of the Pamir-Hindu Kush region litospher // Physics of the Earth and Planetary Interiors. -1985. V.41 N2-3 P. 199-206.

97. Paige C.C. and Saunders M.A. LSQR: An algorithm for Sparse Linear Equations and Sparse Least Squares // ACM Transaction om Mathematical Software. 1982. Vol.8. Nol. - P. 43-71.

98. Peyton V., Levin V., Park J., Brandon M., Lees J., Gordeev E., Ozerov A. Mantle flow at a slab edge: seismic anisotropy in the Kamchatka region // Geophys. Res. Lett. 2001. V.28. - P.379-382.

99. Roecker S.W. Tomography in zones of collision: practical considerations and examples // Seismic Tomography: Theary and practice / Edited by H.M. Iyer and K. Hirahara. London, 1993. - P. 584-612.

100. Roth E.G., Wiens D.A., Zhao D.P. An empirical relationship between seismic attenuation and velocity anomalies in the upper mantle // Geophys. Res. Lett. 2000. V.27. N 5. - P. 601-604.

101. Sato Т., Ito S., Hasegawa A. et al. Deep seismic structure of the seismogenic plate boundary in the off-Sanricu region, northeastern Japan // Tectonophysics. 2000.V.319. N 4. - P.261-274.

102. Sato Т., Kosuga M., Tanaka K. Tomographic inversion for P wave velocity structure beneath the northeastern Japan arc using local and teleseismic data//J.Geophys. Res. 1996. V. 101 (B8). - P. 17597-17615.

103. Sato H., Muro K., Hasegawa A. Three-dimensional mapping of magma source and transport regions from seismic data: The mantle wedge beneath northeastern Japan // Pure and Applied Geophysics. 1998. V.153. N 2-4. - P. 377-398.

104. Shapiro N M., Gorbatov A. V., Gordeev E., Dominguez J. Average shear-wave structure of the Kamchtka peninsula from the dispertion of surface waves // Earth Planetes Space. 2000. V.52. - P. 537-577.

105. Sherburn S., Bannister S., Bibby H. Seismic velocity structure of the central Taupo Volcanic Zone, New Zeland, from local earthquake tomography // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2003. V.122. N 1-2. -P.69-88.

106. Slavina L.B. and Pivovarova N B. A Three-Demensional Velocity Model of the Kamchatka Benioff Zone // J. of Earthqueke Pred. Res. 1993. V.2. N 4. - P. 549-570.

107. Sudo V., Kong L.S.L. Three-dimensional seismic velocity structure beneath Aso Volcano, Kyushu, Japan // Bulletin of volcanology. 2001. V.63.N 5. - P.326-344.

108. Takei Y. Effect of pore geometry on Vp/Vs: from equlibrium geometry to crack // J.Geophys. Res. 2002. V. 107. NO. B2 ECV 6-1. - P. 6-12.

109. Zhao D. New advances of seismic tomograthy and its applications to subduction zones and earthquake fault zones: A review // The Island Arc. -2001 V.10.-P. 68-84.

110. Zhao D. Seismic structure and origin of hotspots and mantle plumes // Earth and Planetary Science Letters. 2001. V. 192 (3). - P. 251-265.

111. Zhao D. Seismological structure of subduction zones and its implications for arc magmatism and dynamics // Physics of the Earth and Planetary Interiors. -2001. V.127.-P.197-214.

112. Zhao D., Hasegawa A., Horiuchi S. Tomographic Imaging of P and S Wave Velocity Structure Beheath Northeastern Japan // J.Geophys. Res. 1992. V. 97.-P. 19909-19928.

113. Zhao D., Hasegawa A., Kanamori H. Deep structure of Japan subduction zone as derived from local, regional, and teleseismic events // J.Geophys. Res. -1994. V. 96. P. 22313-22329.

114. Zhao D., Mishra O.P., Sanda R. Influence of fluids and magma on earthquakes: seismological evidence // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2002. V.132. - P.249-267.

115. Zhao D., Xu Y., Wiens D. A., Dorman Z, Hilderbrand J., Web S. Depth Extent of the Ian Back-Arc Spreading Center and its Relation to Subduction Processes // Science. 1997. V. 278. - P. 254-257.

Информация о работе

Степанова, Марина Юрьевна
кандидата физико-математических наук
Москва, 2004
ВАК 25.00.10

Диссертация

Трехмерная скоростная структура коры и верхней мантии Восточной Камчатки, полученная методами сейсмической томографии - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы