Введение к работе
.
Актуальность проблемы, В настоящее время наблюдается лавинообразное возрастание объемов исследований литосферы и земной коры сейсмическими методами, В сферу изучения вовлекайся все новые и новые регионы,растет глубинность и разрешавшая способность методов. Вместе с тем, темпы и масштабы осмысли» вания и обобщения новых материалов, все еще значительно отстает от темпов роста экспериментальных исследований, осуществляемых в различных- уголках земного пара. Отдельные попытки обобщении и сопоставлений в пределах крупных, но все Ее ограниченных регионов,, на современном этапе не могут удовлетворить геолого-геофивическуи науку. В т'о же время, не~ вы»ывает сомнения необходимость и актуальность глобальных обобщений, результаты которых позволяет верно оценить основные итоги исследова», ' ний и намечать новые пути развития геолого-геофиаических наук, во многом определяемые адекватным осмысливанием проПденного пути.
Принятая в настоящее время трехслойная сейсмическая модель консолидированной коры древних платформ во многом у старела,так как уке не соответствует новым результатам исследовании методой глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ) впределах до-кембрииских щитов, что будет показано в настоядей работе. Не лучше обстоит вопрос и с синтезом данных глубинных исследований методом отраженных волн - общей глубинной точки СЧОВ-ОГТ). Отдельные обобщения, выполненные для ограниченных регионов на основании неполных данных (Кунин, 1989; Sadowiek, Keiaener, 1992), не охватывает все многообразие материалов, полученных в последние годы.
Вместе с тем, глобальные обобцения региональных сейсмических материалов ГСЗ и МОВ-ОГГ, .полученных на всех континентах Земли, отсутствуют. Назрела настоятельная необходимость в сие-
^2-
тенативации и осмыслйлки этих материалов, что повволит повысить их информативность и наметить перспективы новых исследовании.
Этим определяется актуальность настоящей работы, где на основании анализа и синтеза обширных материалов ГСЗ, с одноп стороны, и НОВ-ОГТ, с другой,.предложены новые сейсмические модели земноя коры континентов, Работа направлена на изучении фундаментальных закономерностей строения эемнои коры, синтезированных в сейсмических моделях.
Целью исследования является обобщение материалов ГСЗ и НОВ-ОГТ и выявление на этой основе общих закономерностей строения кристаллической кори докембрийских щитов северного полушария Земли и земной корц континентов.
Основные задачи работы. Для реаливации поставленной цели в работе сформулированы следующие задачи:
1. Анализ и обобщение результатов региональных сейсмичес
ких исследования ГСЗ и НОВ-ОГТ, проведенных к настоящему време
ни на территории докембрийских щитов северного полушария
(ГСЗ) п крупных континентальных структур различного возраста (НОВ-ОГТ).
-
Составление обобщенных сейсмических моделей земноя коры докембрийских щитов северного полушария Земли по данным ГСЗ,
-
Составление принципиальной сейсмической модели земной коры континентов по данным НОВ-ОГТ.
Научная новішій. В работе с целью определения средней мощности, научения скоростных параметров и других характеристик земной коры докембрийских щитов северного полупария рассмотрено и проанализировано свыше 20000 nor. км сейсмических разрезов ГСЗ. Установлено, что средние мощности земной коры щитов лапразийокой группы пало отличаются друг от друга: Украинский щит- 'і'і.б км, Балтийский щит- <|3.8 км, Кишдскип щит- ВД.5 км.
- з *
Анализ распределения сейсмических скоростей в земной коре показал, что щиты лавразипскоп группы ( а также Индийский щит) характеризуется близкими скоростными параметрами.
Установлено, что на щитах волновод залегает преимущественно в верхней коре щитов на глубинах 4-17 км, осреднешшй интер-.-вал- 6.0-12.3 км. Средняя глубина волновода остается псстояннон в областях с разними мощностями земной кори, то есть', не зависит от ее мощности. Зто объясняется теп, что геолого-геофизические продесси и явления, определяющие природу волновода (зона повышенной пористости и трещиноватости, дилатансионние явления, геодинамические процессы, сопровождаемые їемлетрясе-ниями), наблсдастся в близких интервалах глубин;
Скорости сейсмических волн в зонах щитов с утолщенной корей в среднем на 0.05-0.Ю км/с выше, чем в областях с нормальной корой, Превышение отмечено во всей толпе кори, за исключением небольшого интервала глубин - ІІ-Г7 км. Это отличается от существующих в настоящее время представлений, согласно которым повышенные скорости в зонах с утолщенной короп приурочены к их низам и к переходной зоне кора-мантия. Повышенные скорости вызваны уплотнением аон с утолщенной корой, которые в сравнед иии с нормальной корой глубже погружены в подкоровый субстрат»
Сейсмическая расслоенность коры щитов неоднородна и подвержена значительным изменениям по латерали и по вертикали. Вол^ ни от промежуточных границ регистрируется в общем фрагментарно. Сейсмические границы, которые момно било бы прослеживать, от региона к региону, за исключением поверхностей Мсхоровичи-ча и докембрийского фундамента, в коре щитов не прослеживается.
В результате анализа и сопоставления данных глубинных сейсмических исследований составлена обобщенная одномерная сейсмическая недель земной коры Украинского, Балтийского, Канадс/.сгс
- 4 —
и Индийского щитов.
Предложена двухмерная сейсмическая- модель эеы-
ной коры докембрийских щитов северного полушария Земли і В основу модели положены основные особенности прослеживания на многочисленных paspesax ГСЗ поверхности раздела Иохоровичича (поверхности м), волноводов, переходной зони кора-мантия, граничных скоростей на поверхности Н, областей повышенной и пониженной расслоенности, глубинных разломов и т.д.
На основании изучения и сопоставления данных исследовании МОВ-ОГТ на континентах установлено1, что мевду областями докемб-рииской и фанерозойскои консолидации не существует.принципиальных различии в характере расслоенности земной коры. Этим были соїданн благоприятные предпосылки для разработки пр'шщшіиаль-,1 ной сейсмической модели земной коры континентов по данным МОВ-ОГТ, осуществленной в настоящей работе.
Практическая ценность работы вытекает из результатов обобщения большого объема сейсмических материалов и данных ГСЗ и МОВ-ОГТ, что имеет важное значение для решения различных геолого-геофизических проблем. Предложенные в работе-сейсмические модели могут быть использованы при составлении комплексных геофизических, петрофизических и реологических моделей земной коры и литосферы в целом, при сопоставлении глубинного строения докембрийских щитов и других структур, при геотектоническом районировании, для решения общих задач тектоники и сейсмологии.
Реализация результатов^ Результаты исследований глубинного строения Украинского щита, проведенных при участии автора, неоднократно использовались при составлении тектонических и геолого-структурных карт Украинского щита, при составлении прогнозной металлогенической карты территории Украины и Молда-
< 5 ц вий, при глубинном тектонической районировании и составлении плотпостнои, иагнитноп, геотермической, электромагнитной и пет-рофизической моделей Украинского щита', при составлении схемы поверхности И Украинского цнта,
Предлоаенные в работе сейсмические модели по даянии ГСЗ могут бить исполъзовани при составлении геофизических, петро-фиаическнх и геологических моделей вемшя кори докембрийских щитов северного полуиария, при синтезе и обобщениях регионального и глобального масштаба,
Сейсмогеологическая модель земной кори континентов по дан* ним МОВ-ОГТ мояет использоваться при исследованиях закономерностей стратификации літосфері/, определяющих особенности пространственного расположения месторождений полєбішх ископаемых, при изучении сейсмических неоднородностей, перспективных с точки врення металлогении земной кори, при составлении реологических моделей земной кори и литосферы.
Апробация работы и публикации. Основные результативные полонення диссертационной работи докладывались и обсуждались на Между народном рабочем совещании по вопросам изучения глубинного строения аемноп коры сейсмическими методами (Киев, 1974), на Международных совещаниях по проектам I и ІІ-І КАПТ (Киев, 1981, 1902, 1983, 1986, Ялта, 1983), на XIX, XX и ХХІУ Генеральних Ассамблеях Европейской сейсмологической комиссии (Москва, 198'*; София, 1900; Афины, 1994), на ХУІІІ Совещании КАПГ (Дагомыс, 1985), на ХУ, КУПІ, XIX и XX Генеральных ассамблеях Европейского геофизического общества (ко- . пенгаген, 1990; Висбаден, 1993; Гренобль, І994; Гамбург, 1995), на ХХУП и ХХУІІІ Международных геофизи jckhx конгрессах (Москва, 1984; Вашингтон, 1989), на Международном совещании по проекту 275 КПГК (Лунд, 1990), на Международных ссье-
и 6 »
щаниях по Глобальним гєотрансектан (Копенгаген, І990;Иарюава, І99і), на ІУ и УІ Международных Симпозиумах "Сейсмические исследования отраженными волнами континентов и их окраин" (Бай-ропт, 1990; Будапешт, 199ч).
Основные положения диссертации излс&.ени в 37 научних статьях и 7 научных отчетах.
Структура и обьем работит Диссертация состоит из введения, пяти глав, вакличения и спискл литературы и» Зч5 наименования, Обьем работы 335 страниц, в тон числе 6ч рисунка.
Фактический материал и личнип .вклад автора. Часть экспериментальных материалов, которые легли в основу диссертации, получена автором в 1965-1979 г.г, в процессе региональных исследования методом ГСЗ па Украинской щите. При активном участии автора отработана восточная часть 17 геотраверса Таганрог-Днеп-ропетрсвск-Могнлев-Подольскип, про {.пли Канев-Николаев и Мань-ковка-Болтывка. Помимо полевых исследования, автор в качестве руководителя камералыюя группы принимал участие в обработке экспериментальных материалов на протяжении 1965-1982 г.г. Результаты обработки наложены в 6 научных отчетах, многочисленных публикацинх и монографии "Литосфера Центральной и Восточной Европы, Геотраверсы ІУ, УІ и УШ " (Т.В. ЇРіьченко, П.В. Сологуб, А.Л. Трнпольскип и др.- Пиев; Наук, думка, 1980,-172 е.).
В 1972-1975 г;г. автор принимал участие в полевых и камеральных работах при осуществлении исследовании ГСЗ на Индийском щите (профили Кавалп-Удипи и Коина-і), Результаты обработки материалов представлены в научном отчете и в публикациях.
При анализе и обобщении данных ГСЗ на Украинском, Балтийском, Канадском и Индийском щитах автор, кроме своих материалов, пользовался публикациями в зарубежных и украинских перио-
"7,
дических куриалах и монографиях, а такхе фондовими материалами.
При обработке данных сейсмических исследования МОВ-ОГТ на разных континентах земного шара автор пользовался многочисленными публикациями в зарубежных и украинских периодических научных журналах и монографиях.
Автор благодарен академику НАЛ Украины А.В. Чекунову, чл,-корреспоиденту ПАН Украины О.М. Харитонову, доктору геол.-мин. наук U,П. Оровецкому и доктору геол.-мин. наук С.С, Красовско-му за консультации, замечания и полезные советы, которые были учтены при работе над диссертацией^
Отдельные положения работы обсундались с докторами геол,-ыин. наук О.Б, Гинтовым и В.Г. Гутерманом, с каидвдатаии геол,-нии, иаук М.А, Бороду линии, Л.Т, Калшноя, СП. Куликом, и И.М, Логвиновым, за что автор вцраігает им свою благодарность.
Автор благодарен В.А. Трнпольской за участив в интерпретации сейсмических материалов и за оформление данной работы.