Скоростные аномалии в земной коре и их роль в изучении ее глубинного строения (на примере Троицкого профиля ГСЗ)

Изучение глубинных слоев земной коры метолом глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ) началось в конце 50-х — начале 60-х голов XX века. Наибольшее развитие он получил в нашей стране. Метод вышел из корреляционного метола преломленных волн (КМПВ), поэтому в первые голы в нем использовались в основном преломленные продольные волны и только отчасти отраженные. Главной целью работ было получение данных о глубинном строении земной коры. Первые результаты, важные для региональной геологии и геофизики, заключаются в следующем.

1. Поданным преломленных волн выделены три основные границы: кровля кристаллического фундамента — «гранитного» слоя (скорости 5,8-6,4 км/с); кровля «базальтового» слоя (скорости 6,5-7,6 км/с); подошва земной коры или кровля мантии (граница МОХО — скорости 7,8-8,4 км/с.

2. Крупные складчатые системы Тянь-Шаня и Памира имеют корни, выраженные в пригибании Гранины М. Мощность земной коры на платформах 35-40 км, в горных районах — до 50-70 км. В переходной зоне от океана к континенту мощность земной коры меняется от 10 до 30 км.

3. Детальные наблюдения, проведенные в равнинных районах, установили в земной коре несколько (до 2-3) промежуточных границ раздела, которые залегают практически горизонтально.

Наряду с успехами первых исследований методом ГСЗ, возникли определенные трудности. Возникли сомнения, одну ли поверхность геофизики принимают за границу Конрада. На Международном совещании в Париже в 1962 году было принято решение не пользоваться терминами «гранитный» и «базальтовый» слой или Гранина Конрада, а просто называть сейсмические слои по величинам их скоростей. Но, как отмечает Н.И. Павленкова (1983, «...если научная идея получает слишком большое распространение, с ней трудно бороться. Поэтому, когда бурилась Кольская сверхглубокая скважина, все ждали, что она войдет в «базальтовый» слой. Этого не случилось. Сейсмическая граница со скоростью 6,5-6,6 км/с совпала с тонким слоем метаморфизованных пород (амфибол итовая фация метаморфизма). Оказалось, «по характер распределения скоростей с глубиной более сложный, чем представлялось схемой «гранитно-базальтовой» коры. Подтвердилось основное положение сейсмологии о том, что верхняя часть земной коры имеет меньшую скорость распространения сейсмических волн (около 6,0 км/с), а нижняя — большую (6,5-7,0 км). Функция изменения скорости сейсмических волн представляет собой сложную пилообразную кривую, на которой скорость растет от 4,5 до 7,5 км/с. С.И. Субботиным отмечается, что на некоторых участках Украинского шита на небольших глубинах внутри «гранитного» сдоя обнаружены полого залегающие сейсмические границы, существование которых противоречит преимущественно вертикально-слоистому строению приповерхностных частей фундамента. Возможно, что «... указанные пологие границы либо обновлены послойным дифференцированным перемещением материала земной коры в горизонтальном направлении, либо отражают положение фронтов метаморфизма (что менее вероятно)* [Субботин, 1979, стр. 2451. Глубинное строение восточных районов Восточно-Европейской платформы освещено в трудах многих исследователей. Среди них И.С. Огаринов одним из первых стал изучать глубинное строение земной коры и мантии методами гравиметрии и сейсмометрии в комплексе. Он одним из первых исследователей в этом регионе обратил внимание на существование в земной коре разломов, уходящих круто от поверхности на большую глубину и выполаживакнцихся на разных уровнях. Такие нарушения были показаны но профилям ГСЗТемир-Тау - Куйбышев и Лралсорскому ([Огаринов, 1974; Огаринов и др., 1981. Подобные разломы впервые были описаны Э. Зюссом в 1909 год) и названы листрическими (от греческого listron — совок, лопата) |Suess, 1914|. Долгое время они считались экзотическим явлением в геологии, но в настоящее время приобрели вполне реальный и конкретный геологический смысл. Этому способствовали труды многих исследователей (Николаевский, 1983, 1987; Николаевский, Шаров. 1985; Паталаха, 1986; Паталаха, Хрычев, 1988. С внедрением в практику работ ГСЗ метода отраженных волн в модификации ОГТ стало возможным изучать природу многих глубинных волн [Вольно вс кий, 1973|. Внедрение МОГТ в глубинные сейсмические исследования дало хорошие результаты [Метьюз, 1984).