Введение к работе
Акхуальндс1ь._прдблемы..
Существующие в настоящее время геодинамические модели Земли во многом определяются современными представлениями о мантии. Это объясняется тем. что мантия является наиболее динамически активной частью Земли.и большинство явлений тектоники обязано своим происхождением процессам, протекающим в мантии.
Важнейшим структурным элементом мантии является переходная зона с характерными для нее основными сейсмическими границами на глубине 400 км и в интервале глубин от 600 до 700 км.
Современные геодинамические модели мантии отражают два разных представления о природе переходной зоны. Первое основано на представлении о переходной зоне как о совокупности фазовых переходов, связанных с основными сейсмическими границами, и соответствует пиролитовой модели мантии. Другое представление,реализованное в пироксеновой модели, связывает границу в интервале глубин 600-700 км с изменением химического состава. Вопрос о природе этой границы важен с точки зрения выявления современной динамики Земли. Наличие фазового перехода в интервале глубин 600-700 км предполагает конвекцию в недрах Земли в объемах верхней и нижней мантии. Если граница вьввана изменением химического состава вещества, то скачок плотности может являться препятсвием для перемещения вещества из верхней мантии в нижнюю. В этом случае конвективный процесс ограничен глубинами верхней мантии.
В настоящее время техника измерений позволяет исследовать свойства вещества при давлениях и температурах, характерных для переходной зоны. Однако изучение строения переходной зоны требуют также детальных и надежных сейсмических данных о переходной зоне мантии. Данная работа посвящена
- г -
сейсмологическому исследованию структуры переходной зоны мантии в районе Северного Казахстана. Актуальность работы обусловлена необходимостью получения новых надежных и детальных данных о строении переходной зоны мантии в различных районах Земного шара, поскольку данные подобного рода открывает путь к решению вопроса о природе основных границ в мантии и тем самым дают возможность полнее и точнее описать состав мантии, ее динамику, определяющую эволюцию Земли.
Одним из основных путей изучения динамики мантии является исследование сейсмической анизотропии. которая может вызываться деформациями, обусловленными мантийными течениями. Основным минералом верхней мантии является оливин, кристаллы которого обладают сильной анизотропией и ориентируются осями а в направж тического течения. упорядоченная ориентация множества кристаллов приводит к „„имутальной анизотропии верхней мантии.
До 70-х годов модели Земли строились в предположении ее изотропии. Наряду с предположением об идеальной упругости допущение изотропии является главным ограничением при изучении распространения сейсмических волн в реальных средах и построении моделей Земли.
Целью._нзстодщей_рабо.хы является получение данных о строении коры и переходной зоны мантии и данных об азимутальной анизотропии верхней мантии под районом расположения сейсмической станции "Боровое" в Северном Казахстане.
По продолжительности использования систем цифровой регистрации сейсмостанция "Боровое" яляется старейшей на территории бывшего СССР. К настоящему времени цифровой архив станции содержит богатейший сейсмологический материал. Открывшийся в последние годы доступ к архиву, дал возможность впервые решать структурные задачи на материале станции.
- о —
В соотвествии с поставленной целью в работе были решены следующие задачи:
1. Определение скоростной структуры коры и переходной зоны мантии под станцией "Боровое" по наблюдениям за обменными волнами Ps.
*2. Измерение азимутальной анизотропии верхней мантии под станцией "Боровое" по наблюдениям за обменными волнами SKS' и сходных фаз.
Традиционным методом исследования переходной зоны мантии является метод рефрагированных волн. Однако. низкая разрешающая способность по латерали и неопределенность, присущая процедуре обращения годографа, сильно огрэ- ччивают использование метода рефрагированных волн при исследовании тонкой структуры переходной зоны мантии. В данной работе использован метод, основанный на наблюдении обменных волн Ps в низкочастотном диапазоне. Применение низкочастотного диапазона позволяет уменьшить эффекты, связанные с рассеянием и дифракцией.
Азимутальная анизотропия верхней мантии исследуется посредством наблюдения за сейсмическими волнами различных типов. В данной работе использован метод, основанный на наблюдении за волнами SKS и сходных фаз. В работе показаны преимущества метода перед другими методами, традиционно используемыми при изучении анизотропии верхней мантии. Существенной особенностью этого метода является применение низкочастотного диапазона волн SKS.
_Научная_новиэна настоящей работы состоит в том. что впервые для Северного Казахстана получены достаточно надежные и детальные данные о скоростной структуре коры, переходной зоны мантии и азимутальной анизотропии верхней мантии.
ПваК1аНёСКаа_иеын0СТЬ работы заключается в выявлении для
_ 4 -
исследуемого района Северного Казахстана структурных особенностей коры и переходной зоны мантии, которые можно использовать в дальнейших исследованиях недр Северного Казахстана. Полученные данные по азимутальной анизотропии под станцией "Боровое" при сопоставлении с аналогичными данными по другим районам Европы и Азии позволяет сделать новые выводы о деформированном состоянии верхних слоев мантии и. возможно, связать его с движением Евроазиатской плиты.
Апрогіация_Е>абол:ьі. Результаты работы излагались на семинаре, посвященном 23-летию геофизической обсерватории "Боровое" в 1990 году, на семинаре лаборатории сейсмологии взрыва и на геофизическом семинаре в Институте динамики геосфер в 1993 году и в лаборатории общей сейсмологии Института физики Земли в 1993 году.
Публикации. Содержание работы изложено в трех научных статьях, выиедших в печать в Докладах Академии наук в 1990 году и в иностранных изданиях в 1991 и 1992 годах.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, трех глав и заключения, содержит 127 страниц, из которых - 98 страниц текста. 27 страниц рисунков и 2 страницы таблиц. Список литературы содержит 88 наименований.