Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Геофизическая характеристика низов земной коры и верхней мантии

Геофизическая характеристика низов земной коры и верхней мантии

15.10.2017

Поверхность Мохоровичича (Мохо, М) выделяется по геофизическим, точнее, по сейсмологическим признакам. Она часто отождествляется с подошвой гипергенной оболочки или же с границей между различными по петрографическому составу внешними оболочками Земли, выделяющимися по геофизическим признакам в качестве коры и мантии. К границе M в представлениях ряда исследователей приурочена основная поверхность срыва в системе тектонически расслоенной литосферы. Ниже мы охарактеризуем M как геофизическую границу, пользуясь последним и наиболее полным обобщением И. А. Резанова и др. Отметим, однако, спорность их основной предпосылки, что процессы, происходящие на этой границе, являются определяющими при формировании структур земной коры. Намечается некоторый логически порочный круг, так как не только процессы, происходящие на границе, формируют структуру земной коры, но и формирование структуры земной коры определяет положение и характер этой границы. Еще не ясно, что является причиной и что является следствием. Вернее всего, как тектонические движения и дислокации, так и облик границы Мохоровичича объясняются некоторой общей причиной. Необходимо также напомнить, что при геологической интерпретации геофизических данных надо иметь в виду не только петрографически определенные породы, но и их физические свойства, отличные от исходных геофизических характеристик, толщи, дислокации, состояние флюидных систем, РТ-условия.
Граница M не сводится к единому разделу, а представляет собой сложную латерально изменчивую систему. Так, украинскими геофизиками намечается пять типов М. Во-первых, резкая сейсмическая граница со скачком скорости до 8,1 км/с, характерная для структур Средиземноморского складчатого пояса с резко редуцированной корой. Во-вторых, существование наряду с четкой границей со скоростью 8,1 серии рассредоточенных отражающих площадок, или же «облака» таких площадок, среди которых невозможно однозначно наметить границу, что характерно для древней платформы. В-третьих, появление выше M мощного слоя со скоростями 7,4—7,7, причем обе границы могут быть резкие, нижняя граница может быть резкая, а верхняя слабая, верхняя граница может быть резкая, а нижняя слабая; это характерно для молодых развивающихся структур, рифтовых зон и т. д. В-четвертых, существование нескольких резких границ, что объясняется скачкообразным перемещением M по разрезу литосферы с сохранением при этом ее «пра-реликтов», причем считается, что дубликаты раздела M связаны с неоднократной тектонической перестройкой. В-пятых, предполагаемые латеральные перемещения блоков с перекрытием сейсмических горизонтов; здесь, очевидно, речь идет о чешуйчатых надвигах границы М, что представляется весьма мало вероятным, если принимать во внимание природу М. Действительно, в таком случае мы имеем дело с чисто горнопородной интерпретацией М. С такой интерпретацией связаны многие вольные истолкования геологической природы слоев и границ, выделяемых по сейсмологическим данным, заключающиеся в приписывании им конкретных петрографических характеристик. Неправомерность такого подхода была уже давно установлена по несоответствию сейсмических разделов структуре докембийских толщ на Балтийском и Украинском щитах, а позднее подтверждена данными, полученными при бурении Кольской скважины, показавшими, что граница Конрада не разделяет толщ с различным петрографическим составом. Ее природа связана, по-видимому, с термодинамическим состоянием недр. Отметим в связи с этим, что Ю.Н. Годин и И.А. Резанов ввели представление о метаморфической природе нижнего, так называемого «базальтового», слоя земной коры; это было поддержано В. В. Белоусовым, выделившим в земной коре гранито-гнесовый, гранулито-базитовый и эклогитовый слои. Здесь обычное смещение признаковых пространств, вводящее очень большую путаницу в решение геолого-геофизических задач, связанных с внешними (кора, верхняя мантия) оболочками Земли.
Приведенное выделение пяти типов М, по-видимому, не является универсальным, так как разработано на регионально-ограниченном полигоне, не включающем такие важнейшие типы земных структур, как океанические плиты, срединноокеанические хребты и Тихоокеанский пояс.
Наряду с системой M как зоной со сложными сейсмологическими характеристиками следует рассматривать также выделяемые по сейсмологическим данным волноводы, являющиеся предметом широких дискуссий, развернувшихся в связи с тектоникой литосферных плит. Распространение волноводов, изменения их мощностей, положений в разрезе и скоростных характеристик — все это лежит в основе оценки возможности различных глубинных тектонических процессов, в частности движений надастеносферных толщ, преобразования тектонической энергии в тепловую, возникновения очагов магматизма.
По сводным данным И.А. Резанова и других исследователей, а также многочисленным другим научным разработкам этого вопроса следует, что астеносферные слои в толще Земли распределены неравномерно и сейсмические скорости в разрезах внешних земных оболочек, особенно верхней мантии, по вертикали меняются по-разному. Местами зафиксированы относительно неглубокие и маломощные волноводы (в Московской синеклизе на 10—20 км ниже M волновод мощностью 12—18 км со снижением скорости 0,2 км/с; в Печорской синеклизе этот волновод отсутствует; тонкий волновод на 20 км ниже M в Прикаспийской синеклизе), однако ощутимое влияние на тектонические процессы могут иметь более глубокие и мощные волноводы. Они также распределены весьма различно. Под Канадским щитом волновода в мантии нет, a Vр изменяются от 8,5 на M до 8,4—8,5 на глубине 200 км; под плато Колорадо скорость на M всего 7,8, что сохраняется до глубины 100—120 км, затем возрастает и на глубине 200 км сравнивается со скоростями Канадского щита; в Скалистых горах и под хребтами Кордильер скорость на M—8,0, затем понижается до 7,5—7,6, затем снова повышается и на глубине 20 км сравнивается со значениями Канадского щита; под Береговым хребтом Кордильер волновод очень мощный (190 км) и низкоскоростной (7,2); на Камчатке ниже M скорости понижены, особенно под полосой действующих вулканов (до 7,3—7,6); под Южным Сахалином на M—8,0, на глубине 70 км — 8,0 до 8,3, на 150—200 км очень слабовыраженное снижение скоростей; под Пиринеями волновод на 120—200 км; под Альпами два волновода на 70—100 км и 130—180 км: в Памиро-Гиндукушском районе волновод на 100— 120 км, а под Гималаями 100—150 км; под профилем Памир — Байкал установлены на глубинах 100—200 км две не перекрывающие друг друга зоны пониженных скоростей — 7,8—7,9 — Памиро-Тянь-Шанская и Саяно-Байкальская, и т. д. Рассмотрение этих параметров, принадлежащих к трем различным горным поясам, позволило И. А. Резанову прийти к обобщению, что в пределах этих поясов в верхних 100—150 км ниже M существуют слои с пониженными скоростями в виде линз толщиной 50—100 км с поперечными размерами 500—1000 км. Приведенные данные о распределении скоростей и положении волноводов свидетельствуют о значительных горизонтальных и вертикальных неоднородностях в мантии, чем обусловливается большая сложность распределения в мантии тектонических напряжений и движений. С такой сложностью, вероятно, связан прихотливый тектонический рисунок поверхности Земли и его эволюция. К сожалению, неоднородности в мантии пока осредняются только для очень больших площадей, что позволяет сопоставлять эти неоднородности со структурными элементами первого, лишь отчасти второго порядка. В связи с этим уточнение и детализация волновой картины мантии весьма актуальны, так как в перспективе поведут к установлению связей мантийных неоднородностей с конкретными структурными формами гипергенной оболочки и разработке глубинных критериев поисков минерального сырья. Здесь речь идет о месторождениях на доступных для разработки глубинах, о месторождениях, закономерности размещения которых устанавливаются прослеживанием глубинных мантийных источников того или иного полезного ископаемого.
Для дальнейших разработок в области глубинных тектонических процессов весьма интересно вводимое И.А. Резановым понятие «емкости волновода» (произведение величины снижения скорости на объем, в пределах которого скорость понижена). Емкость может характеризовать вклад волновода в тектонические процессы в мантии. Представляется, что сейчас надо считаться с прерывистым распространением волноводов, а следовательно, и астенозон, как с установленным фактом. Это накладывает серьезные ограничения на рассматриваемую нами ниже концепцию тектоники литосферных плит.