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

инверсии в геологическим времени геомагнитного поля и расшире­ нием дна океанов; обнаружение удревнення возраста вулканов с удалением от оси срединноокеанмческих хребтов (Дж. Т. Виль­ сон) и др.

Первые публикации с формулировкой этой гипотезы принад­ лежат Кс. Ле Пишону (1968), В. Дж. Моргану (1968) и Б. Айсексу совместно с Дж. Оливером и Л. Р. Сайксом (1968).

По этой гипотезе, литосфера Земли состоит из 6 (или 8) круп­ ных и относительно жестких плит, разделенных подвижными поя­ сами, в которых сосредоточена е с я тектоническая, сейсмическая и вулканическая деятельность (рис. 4). В отличие от гипотезы А. Ве­ генера здесь речь идет не о дрейфе континентов по ложу океаниче­ ской коры, а о движении огромных плит литосферы по астеиосферной оболочке Земли. Плиты, включающие в себя и континенты и океаническое дно, медленно раздвигаются в областях океанообразования, начиная от определенных полюсов («полюсы расшире­ ния»), которые не совпадают с современными полюсами вращения Земли, но близки к установленным но палеомагнитным определе­ ниям для более ранних геологических эпох. При этом зона раздвига, каковой является рпфтовая зона срединно-океанических хребтов, параллельна древним меридианам, а смещающие ее ортогональные трансформные разрывы параллельны древним широтам. Примерно одинаковая угловая скорость раздвига жестких плит по астеносфе­ ре Земли обусловливает максимальную скорость раздвигания плит в районе палеоэкватора и минимальную — у полюсов расширения. Таким образом, взаимодействие между плитами начинается в рифтовой зоне срединно-океанических хребтов, куда поставляется мате­ риал из недр мантии и где формируется океаническая литосфера. Компенсация же расширяющегося дна океанов, т. е. поглощение ли­ тосферы, происходит при погружении океанической коры под кон­ тиненты в зонах глубоководных желобов (рис. 5). Такое поддвига­ ние плит характерно для всего сейсмически и вулканически актив­ ного Тихоокеанского пояса. Поглощенный мантией материал лито­ сферы перерабатывается в ее недрах с тем, чтобы когда-нибудь вновь вернуться на поверхность через трещины рифтовых зон океа­ нов. Геологические отложения перемещающегося дна океанов не­ прерывно нагромождаются в виде горных цепей возле краев конти­ нентов или островных дуг, а погрузившаяся часть подвергается плавлению и создает здесь местные очаги вулканизма. Так, по-ви- димому, возникли Анды, Кордильеры, Курильские, Алеутские и другие островные дуги.

Поддвигание одной плиты под другую на участках, сложенных относительно легкой континентальной корой, затрудняется. В этом случае наблюдается смятие и нагромождение огромных масс ко­ ры и формирование высокогорных сооружений. Так, по-видимому, в конечном итоге образовались Гималаи, возникшие на стыке Ин­ до-Австралийской и Китайской литосферных плит (см. рис. 4).

22

я « = c.

E = = _ <U c-= я

“ ra «

*=; а n о 3S.2

°

*•* B.-SJ»

Наряду с геолого-геофизическими данными, полученными на территории океанов, в последние годы появились и материалы по континентам, которые «принесли подтверждение концепции о су­ ществовании до начала юры единого суперконтинента Гондваны и его вероятном распаде в процессе дрейфа континентов» (Хайн, 1972). Далее В. Е. Хайн указывает, что: «Разработка концепции «новой глобальной тектоники», несомненно, представляет собой выдающееся достижение последнего десятилетия развития гео­ тектоники. Однако было бы преждевременно и неосмотрительно считать, что эта концепция уже создала надежную основу для по­ нимания процессов тектонического развития Земли во всем их ре­ альном многообразии и сложности. Прежде всего приходится от­ метить, что она не охватывает развития платформ и явления эпиплатформенного орогенеза, не объясняет цикличности тектогенеза,

Рис. 5. Механизм взаимодействия плит литосферы в районе островных дуг (по Б. Айсексу, Дж. Оливеру и Л. Р. Саксу).

не учитывает существования планетарной сети глубинных раз­ ломов, общей для континентов и океанов, оставляет без объясне­ ния столь позднее в истории Земли новообразование океанов, (правда, некоторые сторонники гипотезы допускают повторные и даже многократные проявления этого процесса в геологической истории), не связывает эволюцию тектоносферы с эволюцией Зем­ ли в целом. Конечно, эти упреки не подрывают основ гипотезы, а относятся лишь к ее неполноте, которая может быть преодолена в будущем».

На некоторые слабые стороны новой гипотезы указывает и В. В. Белоусов (1970). С критикой «неомобилизма» выступил аме­ риканский геолог А. А. Майергоф (1970—1971).

В последние годы (1969—1972) делаются интересные попытки интерпретировать с позиций «плитовой тектоники» устоявшиеся, представления о геосинклинальнсм развитии земной коры

24

Г л а в а II

РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА СЕЙСМИЧЕСКИХ АНОМАЛИЙ (MCA)

При построении годографов по определенным направлениям наблюдаются закономерности в отклонениях времен прихода сейс­ мических волн от аппроксимирующей кривой (Уломов, 1959— 1966). Это особенно хорошо заметно при повышении точности экс­ перимента (специальные наблюдения за мощными взрывами, увеличение чувствительности аппаратуры и скорости регистрации, применение сейсмотелеметрии и т. п.). Достаточно надежные ре­ зультаты получаются при интерпретации сейсмографического ма­ териала сети постоянно действующих сейсмических станций со ско­ ростью регистрации колебаний почвы 60—120 мм/мин, если при этом применяются методы математической статистики.

Б результате анализа сейсмических аномалий установлена воз­ можность широкого привлечения в большую сейсмологию методов и приемов сейсмической разведки (Уломов, 1959, 1960, 1962).

Ниже излагается простейшая методика выявления сейсмических аномалий и построения глубинного рельефа основных границ раз­ дела в земной коре графоаналитическим путем и с помощью ЭВМ. Исходными данными являются времена прихода продольных го­ ловных или квазиголовных волн, вызванных внутрикоровыми зем­ летрясениями и связанных с искомой границей раздела.

Метод сейсмических аномалий (MCA) апробирован более слож­ ными построениями и приемами интерпретации сейсмологических наблюдений (Уломов, 1966) и фактически представляет собой не­ которую модификацию этих приемов. При помощи простейших но­ мограмм MCA позволяет оперативно получить сведения о глубин­ ном строении земной коры. Для массовых и систематических вычислений глубин залегания границ раздела в земной коре нами

•составлены алгоритм и программа для ЭВМ.

Графоаналитические построения MCA

Пусть поверхности N и М (рис. 6 а) представляют собой со­ ответственно верхнюю и нижнюю границы слоя MN, расположенно­ го на полупространстве. Верхняя граница (УѴ) плоская и служит

-26

поверхностью наблюдений, а нижняя (А1) имитирует искомый глу­ бинный рельеф: А и В — пункты наблюдения, удаленные от источ­

между пунктами А и В. Тогда фронт продольной волны, распрост­ раняющейся в полупространстве, вблизи границы раздела можно изобразить вертикальной плоскостью т, перемещающейся в гори-

рнзонтальном направлении со скоростью Ѵч- Теперь, если пред­ ставить участки выхода сейсми­ ческого луча из нижней среды в верхнюю в виде горизонтальных площадок, то фронт головной волны будет распространяться внутри слоя со скоростью Ѵ\ под

утлом і = агс sin -р-1 к поверхности

наблюдений. Этот фронт, являясь непрерывным продолжением ниж­ него, содержит в себе информа­ цию о рельефе границы раздела. Данные рассуждения справедли­ вы и для квазиголовных волн, ко­ торые наблюдаются в случае гра­ диентной границы раздела (Уло-

мов, 1966).

Абсолютное время вступления продольной головной волны в пункты А и В обозначим соответ­ ственно через ТА и Тв . На ри­

сунке зафиксированы положения Рис. 6. Схема распространения уп-

спустя время т (соответственно ЕЕ\А и DD\B). Та же лучевая схе­ ма (рис. 6, б) спроектирована на вертикальную плоскость, совпа­ дающую с направлением распространения волны, в предположении, что в местах выхода сейсмической радиации из нижней среды в верхнюю граница близка к горизонтальной. Допустимость такого предположения была в свое время показана Г. А. Гамбурцевым

(Берзон, 1947, 1949).

Тогда, имея в виду, что вдоль отрезка DDі волна распространя­ лась со скоростью Ѵч, можно записать:

27

где Тв — время прихода волны в точку В х , удаленную на рас­ стояние Л'А от источника возмущения:

Дл = Bj В = х в — л'д .

Теперь, предполагая постоянство скорости в подстилающей и покрывающей средах, а также сходство глубинных структур вдоль трасс между источником возмущения и равноудаленными от него пунктами наблюдения, разность глубин Д/і преломляющей грани­ цы в зоне выхода лучей из нижней среды в верхнюю можно вычи­ слить по формуле:

Исследования на моделях (Уломов, 1966) и законы геометрической сейсмики показывают, что даже при наличии неоднородностей на пути следования фронта головных или квазиголовных волн явле­ ние дифракции «размазывает» поступающую информацию, если расстояние между наблюдающими сейсмическими станциями неве­ лико по сравнению с эпицентральным. В то же время на сейсмо­ граммах наиболее четко выделяется информация о неоднородно­ стях, которые расположены вблизи сейсмических станций и харак­ теризуются толщиной изучаемых слоев.

Вычитая ТА из обеих частей равенства (1) и производя замену согласно (2) и (3), получаем выражение

глубины залегания преломляющей границы раздела под двумя и

значения глубин под другими пунктами. Если такие данные отсут­ ствуют, установленный глубинный рельеф можно привязать к осредненной глубине залегания границы, вычисленной по сводному продольному годографу головных или квазиголовных волн путем его аппроксимации прямой линией. Номограмма также дает воз­

28