Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
а
Рис. 13.24. Характерные скоростные разрезы верхней мантии по данным сейсмических наблюдений:
а — разрез по профилю Памир—Байкал; б — разрез по профилю Березово—Якутск. / — участки границ, построенные по отраженным и рефрагированным волнам; 2 — участки границ, построенные по рефрагированным волнам; J — луч, соответствующий максимальному эпицентральпому расстоянию, на котором зарегистрированы рефрагированные волны при глубине проникания порядка 800 км; 4 — зоны пониженных скоростей, км/с [Алексеев и др., 1971 [.
распределении скоростей vf и vs, то знания закономерностей изменения их по вертикали, чем занимались сейсмологи в течение многих десятилетий, в настоящее время недостаточно для геологической интерпретации физических полей, если иметь в виду всю литосферу, а тем более глубинные зоны мантии.
Остановимся прежде всего на особенностях латерального распределения скоростей непосредственно под границей Мохо, где в результате многих исследований земной коры накоплен большой фактический материал, свидетельствующий о том, что граничные скорости ниже границы Мохо варьируют в широких пределах: =7,5—9 км/с при средних, часто встречающихся значениях 8,0—8,2 км/с. Первые гистограммы распределения граничных скоростей продольных волн вдоль границы Мохо были впервые опубликованы в работе Г. 3. Гурария, И. А. Соловьевой (1963] как для континентов, так и для акваторий. На гистограмме для континентов vT [Там же, с. 48 ] варьирует в пределах 7,9—8уЗ км/с при расположении максимума на 8,1 км/с. В настоящее время убедительно показано, что кривую следует продолжить как влево, так и вправо. В первом случае до 7,5 км/с, во втором до 9,0 км/с при неизменном положении экстремума. Что касается аналогичной кривой для
245
Часть IV. Объекты сейсмических исследований
океанов, пределы изменения достаются такими же, как и для континентов |Непрочное, 1976]. Это не вполне согласуется с данными, приведенными в работе Г. 3. Гурария, И. А. Соловьевой [1963]. но положение основного максимума остается таким же, как и на континентах. Сложная форма кривой с пятью экстремумами [Там же ], по нашему мнению, связана с недостаточной представительностью наблюдений.
Значительная неоднородность по латерали самой верхней части мантии даст основание предполагать, что и более глубокие ее части также будут содержать отклонения от средних кривых v(z) как для продольных, так и для поперечных волн. Первые работы по решению такой задачи в двумерном варианте были начаты еще в 70-е годы с использованием как искусственных, так и естественных источников. Ниже приводятся результаты по профилю протяженностью около 3500 км по линии Памир—Байкал [Алексеев и др., 1971 J. В качестве базовой информации послужили записи от ядерных взрывов, полученные на большом количестве станций. Были отобраны также сейсмограммы с регистрацией волн землетрясений при надежном определении координат и времен очагов, находящихся не слишком далеко от створов профиля. Предполагается, что волны в первых вступлениях можно рассматривать как рефрагированные. Времена вступлений волн были приведены к границе Мохо, после чего решалась задача, сходная с той, которая рассматривалась в гл. 8 (формула (8.22)), когда искомая функция v(r, в) в полярных координатах представляется в виде суммы, первый наибольший по величине член которой зависит от г, а второй — добавочный член — зависит от обеих координат и значительно меньший по величине, чем первый (линеаризованная постановка задачи). Параллельно используется также способ постепенного приближения путем последовательного решения прямой задачи. На рис. 13.24, а изображен скоростной разрез по указанному профилю в виде изолиний vp = const до глубины 400 км от границы Мохо. Наибольшее изменение связано с глубиной z в виде не вполне регулярного изменения скоростей в пределах 8,0—8,7 км/с. Главной особенностью латеральных вариаций скорости является фиксирование волновода на глубине 100—120 км, где минимальная скорость в центре волновода составляет »7,9 км/с. Следует отметить, что существование волновода, т. е. слоя Гутенберга, в определенной степени было запрограммировано в процессе обработки данных.
В качестве второго примера приведем результаты исследований литосферы методом глубинного сейсмического зондирования при возбуждении волн как атомными, так и химическими взрывами по широтному профилю от пос. Березово (Западно-Сибирская плита) до Якутска (Восточно-Сибирская платформа). Была осуществлена достаточно плотная система наблюдений с расстояниями между источниками в среднем 100-км, между приемниками 10 км. Колебания регистрировались трехком-понентными ссйсмоприсмниками. Разрез с использованием продольных волн по указанному профилю приведен на рис. 13.24,6. При его построении использовались как рефрагированные, так и отраженные волны (см. усл. обозн.), в основном закритические. В связи с большой протяженностью профиля произведен специальный пересчет из сферических координат в декартовые. Разрез первоначально был построен до 800 км, но интервал 300—800 км относительно слабо освещен наблюдениями и поэтому здесь не воспроизводится.
