Изучение глубинного строения земной коры и верхней мантии с помощью метода обменных волн землетрясений

сентябрь, 2010 г., № 9

ИЗУЧЕНИЕ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ВЕРХНЕЙ МАНТИИ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ОБМЕННЫХ ВОЛН ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Сотрудники геофизической обсерватории «Сыктывкар» занимаются исследованием глубинного строения северо-востока европейской части России, решением вопросов тектоники, сейсмичности и нефтегазоносности данного района. Так, в 2007 г. проводились сейсмические наблюдения в пределах Карской впадины и Пай-Хойского поднятия с целью изучения строения земной коры и верхней мантии. По данным, полученным методом обменных волн от землетрясений (МОВЗ) в комплексе с гравиметрическим моделированием, был построен геофизический разрез этих объектов.

Одной из основных проблем геологии, решению которой посвящены совместные геологические, геофизические и геохимические исследования, является изучение строения земной коры и ее связи с верхней мантией, в которой следует искать источники энергии тектонических, магматических и метаморфических процессов, а также причины возникновения и механизм последних. Исследования представляют как научный, так и практический интерес для тектонического районирования изучаемой территории, выявления глубинных разломов, к которым приурочены различные полезные ископаемые, установления сейсмоактивных зон с целью прогнозирования возможных очагов землетрясения.

Глубинное строение Европейского Северо-Востока России, к которому относится территория Республики Коми, первоначально изучалось по материалам региональных гравиметрических и магнитных съемок. На основе интерпретации магнитных и гравиметрических материалов были оконтурены тектонические элементы региона: Мезенско-Вычегодский прогиб, Тиманская складчатая область, Печорская плита, Уральская складчатая система.

Безусловно, наиболее достоверную информацию об особенностях глубинного строения стали получать с внедрением сейсмических методов. На территории были выполнены работы методом отраженных волн (МОВ), методом общей глубинной точки (МОГТ) и корреляционным методом преломленных волн (КМПВ), который, к сожалению, использовался в очень небольших объемах. К настоящему времени отработана сеть профилей глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ), которые пересекли различные элементы Восточно-Европейской платформы. К сожалению, южные районы республики такими исследованиями охвачены очень незначительно. Чтобы как-то закрыть этот пробел, нами был вы-

полнен сейсмологический профиль МБ2Т1МРБСН (ЫБг-Мезень, Т1М—Тиман, РБСН—Печора), имеющий широтное направление, общую протяженность 525 км и пересекающий Вычегодский прогиб, Южный Тиман, юг Печорской плиты. Для получения детальной информации о строении земной коры и верхней мантии сейсмические работы выполнялись методом обменных волн от землетрясений (МОВЗ).

На основе материалов сейсмологических исследований разработана модель строения литосферы вдоль регионального сейсмологического профиля, пересекающего южные части Мезенской синеклизы, Тиманской гряды и Печорской плиты.

В результате интерпретации записей МОВЗ и последующего математического моделирования построен геолого-геофизический разрез до глубины порядка 100 км и выделен ряд сейсмических границ. Опорными границами обмена волн являются: Ф0 — поверхность рифейского складчатого фундамента, Ф — поверхность дорифейского кристаллического фундамента, М — поверхность Мохоровичича, отождествляемая с кровлей верхней мантии. Дополнительно прослежены горизонты К1— К4 в земной коре, М1, М2 — в верхней мантии.

Опыт проведения таких работ показал возможность их применения для изучения глубинного строения земной коры и верхней мантии в районе Карской кольцевой структуры, расположенной в пределах Югорского полуострова. Большинство исследователей считают, что она возникла в результате ударно-взрывного метаморфизма, вызванного падением крупного метеорита, однако существует мнение и о ее тектономагмати-ческой природе. В геофизических работах, проведенных ранее в регионе, рассматривалось строение структуры до глубин 14 км. На сейсмических разрезах кольцевая структура выражена в виде полной потери корреляции

сейсмических волн в ее центральной части и резкого подъема отражающих горизонтов вблизи структуры.

При исследовании глубинного строения Карской кольцевой структуры нами были выполнены геофизические исследования с помощью метода обменных волн от землетрясений, проведена интерпретация гравиметрических данных и получены новые результаты, уточняющие представления о ее структурно-тектоническом и глубинном строении Карской кольцевой структуры.

Результаты глубинных сейсмологических исследований и интерпретации гравиметрических данных Карской кольцевой структуры позволили выявить особенности ее глубинного строения и границы основных структурно-вещественных комплексов и подкомплексов земной коры и верхней мантии — сланцевого (граница Ф0), гранитогнейсового (граница Ф), диоритогнейсового (границы К1, К2) и гранулитобазитового (граница К3). Выявленные нами особенности глубинного строения территории структуры подтверждают, что ее происхождение связано с падением крупного метеорита, затронувшего осадочный чехол и консолидированную земную кору до глубин порядка 20—25 км.

Совершенно очевидна необходимость дальнейшего изучения глубинного строения сложно построенных зон сочленения крупных тектонических объектов и особенно объектов, осложненных кольцевыми структурами, природа которых до сих пор остается неясной. К сожалению, сеть дорогостоящих сейсмических профилей ГСЗ или глубинного МОГТ, дающих наиболее полные результаты, в ближайшее время не может быть создана вследствие ограниченного финансирования. В данном случае альтернативным может стать лишь метод обменных волн от землетрясений, который на порядок дешевле. Это наиболее эффективный способ получения информации при

крайне сложных поверхностных условиях с использованием уже имеющихся профилей ГСЗ, с подготовкой на следующем этапе детальных комплексных глубинных исследований в пределах районов, представляющих интерес для решения ряда проблем поисков месторождений полезных ископаемых. Конечно, исследования МОВЗ необходимо комплексировать с грави- и магниторазведкой. Вместе с тем эффективность этих методов была бы более высокой в случае охвата ими большей территории, и не

только в профильном варианте, но и по площади.

Только такой подход к глубинному исследованию в совокупности с имеющимися материалами создаст надежную основу для глубокой и более достоверной интерпретации результатов всех региональных геофизических съемок и сыграет значительную роль при решении различных вопросов геологии и геофизики.

Литература

Удоратин В. В., Конанова Н. В. Глу-

бинное строение литосферы по профилю МБ2Т1МРБСН // Отечественная геология, № 1. 2000. С. 44—50.

Физические поля земной коры Карской кольцевой структуры и ее окружения / В. В. Удоратин, И. В. Попов, А. Ш. Магомедова, А. Ю. Лысюк, Н. П. Юшкин. Сыктывкар, 2007. 25 с. (Отчетная серия № 9 (58)).

Глубинное строение земной коры Карской кольцевой структуры / В. В. Удоратин, Н. В. Конанова, И. В. Попов, А. Ш. Магомедова. Сыктывкар: Геопринт, 2009. 28 с. (Отчетная серия, № 5 (79)).

К. г.-м. н. В. В. Удоратин