Файл: Уломов, В. И. Динамика земной коры Средней Азии и прогноз землетрясений.pdf

ло 60 км), средние величины пластовых скоростей в коровой оболоч­ ке Земли колеблются в небольших пределах — от 6,5 до 6,6 км/сек. Это объясняется повышенными значениями скоростей в «базальто­ вой» оболочке под толщей «гранитного» слоя. При отсутствии «гра­ нитного» слоя скорости в «базальте» пониженные. По мнению спе­ циалистов, относительная стабильность средних пластовых скорос­ тей позволяет рассматривать «базальтовую» толшу океанов как не­ дифференцированную кору континентов. В то же время наблюдает­ ся большая дифференциация скоростей в подкоровой оболочке оке­ анов по сравнению с континентальным подкоровым субстратом. При этом величины пластовых скоростей в верхней части мантии Земли под океанами выше, чем в подкоровом слое континентов. В связи с этим скачок скоростей на границе Мохоровичича для мате­ риков не превышает 1,0 км/сек, а океанов — в среднем 1,5 км/сек. На внутрикоровых границах раздела перепад скорости может изме­ няться от 0,4 до 0,1 км/сек.

Поверхность Мохоровичича также невсегда выделяете^ четко» В некоторых районах перепад скоростей на этой границе снижается до 0,5—0,4 км/сек. Внутрикоровые границы, как правило, на боль­ шие расстояния непрерывно не прослеживаются. Более или менееидентифицируется в различных в тектоническом отношении райо­ нах поверхность «базальтового» слоя со скоростями на континен­ тах 6,8± 0,4 км/сек, по данным ГСЗ, и 6,6±0,2 км/сек, по сейсмо­ логическим наблюдениям. В океанах величины граничных «базаль­ товых» скоростей снижаются, по-видимому, до 6,3 ±2 км/сек. Менее надежно, по данным ГСЗ, идентифицируется граница «базитоэклогитового» слоя, расположенного непосредственно над подошвой ко­ ры (скорости 7,4±0,3 км/сек). Дисперсия скоростей на наиболее чет­ ких границах «гранитного» слоя (верх консолидированной коры) и Мохоровичича оценивается по ГСЗ в 6,2±0,4 км/сек и 8,1 ± 0,4 км/сек соответственно. При этом для континентов большинство' определений дает величину 8,1—8,2 км/сек, для океанов — от 7,9 до 8,6 км/сек (Косминская, 1968). Отклонение от осредненных данных, в общем характеризует особенности той или иной структуры. Ано­ мально малые значения (7,6—7,8 км/сек) имеет скорость в районе срединно-океанических хребтов. Еще менее уверенно выделяются, границы в верхней мантии, среднестатистические значения скорости волн вдоль которых составляют 8,4; 8,6; 9,0 и 9,6 км/сек (Беляевскнй, Вольвовский, Рябой, 1971).

Таким образом, земная кора и верхняя часть мантии многослой­ ны. На всем протяжении этой толщи скорость распространения про­ дольных сейсмических волн с глубиной увеличивается. Градиент из­ менения скорости для разной глубины различен и с ростом ее замет­ но уменьшается. Так, по данным ГСЗ, глубинам в интервале 5—7 км соответствует средний градиент 0,08—0,1 км/сек на каждый кило­ метр; 7—10 км — 0,05—0,006 км/сек, а 15—40 км — 0,02 км/сек.

Скоростные характеристики земной коры изменяются и в гори­ зонтальном направлении при движении от континента к внутренним-

9-

нон коры (30—45 км), нередко сложным рельефом границы М, раз­ нообразием соответствия ее форм рельефу границы Л’о и значитель­ ными вариациями толщины «гранитного» и «базальтового» слоев.

Палеозойские складчатые комплексы (Урал, Центральный Ка­ захстан и др.) характеризуются несколько более толстой (40—45 км и более) корой примерно с такими же признаками, что и у молодых платформ. Для этих структур показательны обратные положитель­ ные формы соответствия границ /\0 и М.

В областях неотектонической активизации толщина коры уве­ личивается (до 60—70 км — Северный Памир, Тянь-Шань), а мощ­ ность «гранитного» слоя достигает предельно больших значений (до 35—40 км). Для этих областей характерны депрессии в рельефе поверхности М, охватывающие ряд горноскладчатых структур, а не отдельные горные сооружения («корни гор»), и примерное изоста­ тическое равновесие. По мнению ряда исследователей (А. Д. Архан­ гельский, В. В. Федынский, Е. Н. Люстих, А. А. Борисов, В. И. ІІІрайбман и др.), под Памиро-Тянь-Шаньским горным сооружением воз­

способствовало) поднятия гор до высоты 5—8 км.

Мезозойские складчатые комплексы в сейсмическом отношении изучены недостаточно. В одних районах (например, Сихотэ-Алинь, Колымские горы) общая толщина коры, по-видимому, небольшая (30—35 км), в других (Кордильеры, Анды и др.) изменяется в ши­ роких пределах и характеризуется глубокими «корнями гор» (до 60—65 км). Рельеф глубинных границ сложен. В низах коры появ­ ляется слой со скоростями 7,5—7,8 км/сек. «Базальтовый» слой, ве­ роятно толще «гранитного».

Альпийские складчатые комплексы (Альпы, Карпаты, Крым, Кавказ, Копетдаг, впадины альпийской зоны и др.) характеризуются большим диапазоном толщины земной коры (от 20 до 60 км). На­ пример, в центральной части Черноморской впадины толщина зем­ ной коры лишь 17 км, а в некоторых районах Средиземного моря она еще меньше. Здесь толщина неконсолидированных осадочных отложений достигает 20 км, «гранитный» же слой отсутствует. В других районах «базальтовый» слой толще «гранитного», в соста­ ве которого иногда участвуют осадочные и осадочно-вулканогенные дислоцированные толщи. Для границ Ко и М типичны обратные, а для районов краевых прогибов — прямые формы соответствий.

Кайнозойские комплексы (Камчатка, Курилы и другие структу­ ры сочленения Азиатского материка и Тихого океана) отличаются непостоянной и в общем небольшой толщиной земной коры (менее 30 км, редко 35 км). Соотношение «гранитного» и «базальтового» слоев самое разнообразное. В глубоких седиментационных впади­ нах «гранитный» слой полностью отсутствует. Эти структуры, вклю­ чая глубоководные желоба и островные дуги, исследователи неред­ ко относят к числу современных геосинклиналей.

11

Природа границ раздела

Изучение стратификации земной коры и верхней мантии имеет не только научное значение, оно важно для поиска и прогнозиро­ вания месторождений. Правильная стратификация горизонтов ко­ ры, выявление локальных и региональных глубинных процессов, создающих поля тектонических напряжении и деформаций земной коры, сыграют определенную роль и в проблеме предсказания зем­ летрясений.

мантии. Изучение состава, строения, истории теологического разви­ тия, физико-химических, термодинамических и других процессов, протекающих в земной коре и верхней мантии, позволяют полагать, что возникновение субгорнзонтальных границ связано с нескольки­ ми причинами.

Существенным вкладом в исследование этих причин и природы границ раздела явились результаты лабораторных наблюдений за изменением физико-механических свойств образцов горных пород в условиях высоких давлений и температур. Именно эти сведения позволили в свое время разделить земную кору на «гранитный» и «базальтовый» слои (Берч, 1957; Гутенберг, 1963 и др.). Совершен­ ствование аналогичных лабораторных нсследсцваний, приближение их к термодинамическим условиям в недрах позволили более диф­ ференцированно подойти к вопросу стратификации земной коры и верхней мантии. Пожалуй, наиболее важным оказалось обнаруже­ ние фазовых превращений в горных породах и минералах одного и того же химического состава (например, переход базальта в эклогит и др.). Переупаковка кристаллических решеток при воздействии сверхвысоких давлений и температур существенным образом меня­ ет скоростные характеристики твердого вещества (Стишов, 1963; Воларович и др., 1964; Белоусов, 1966; Субботин и др., 1968 и др.).

Зависимость скорости распространения продольных волн в раз­ личных типах интрузивных пород представлена графиками (рис. Іа, б,в). На небольших глубинах (до 10 км) скорости нарастают до­ вольно быстро, а затем с увеличением глубины стабилизируются. При изменении давления от 1 атм до 10—15 кбар (что соответствует глубине залегания основания коры) для большинства горных пород они возрастают на 1—1,5 км/сек, а при увеличении температуры до 500—700°С (величина, предполагаемая у подошвы коры) сни­ жаются на 0,3—0,5 км/сек. Это не может существенно отра­ зиться на изменении скорости, связанном с гидростатическим дав­ лением. Приведенные графики — осредненные. Однако пределы из­ менения скоростных параметров интрузивных пород разного состава незначительно перекрывают друг друга, и, как показывает опыт, кислые породы даже при давлении 10—15 кбар в редких случаях характеризуются величинами скоростей, свойственными породам среднего состава, которые резко отличаются по скоростным пара­

12