Горизонтальные неоднородности мантии Центральной Азии по данным дисперсии фазовых скоростей волн Рэлея

• Автор: Соловей, Оксана Анатольевна
• Шифр специальности: 25.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 166 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ ИССЛЕДУЕМЫХ

РЕГИОНОВ

1 Л. Особенности геологического строения исследуемых регионов

1.2 Результаты геофизических исследований земной коры и мантии Центральной

Азии

1.2Л. Сибирская платфо'рма и Западно-Сибирская плита

1.2.2. Байкальская рифтовая зона

1.2.3. Высокогорные структуры Южной Сибири и Монголии
ГЛАВА И. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И МЕТОДЫ ИХ ОБРАБОТКИ
2.1. Метод спектрально-временного анализа сейсмических сигналов
2.2. Вычисление межстанционных фазовых скоростей
2.3. Погрешности определения фазовых скоростей
ГЛАВА III. МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ВЕРХНЕЙ МАНТИИ
3.1. Метод поверхностно-волновой томографии
3.2. Результаты картирования фазовых скоростей
3.3. Распределение скоростей волн Б в верхней мантии Азиатского континента
ГЛАВА IV. СВЯЗЬ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ МАНТИИ С ГЕОЛОГИЧЕСКИМИ СТРУКТУРАМИ ИССЛЕДУЕМЫХ РЕГИОНОВ
4.1. Анализ скоростных неоднородностей мантии, выявленных на основе результатов картирования скоростей поперечных волн
4.2. Скоростные разрезы волн Б, вычисленные по профилям, пересекающим основные тектонические регионы области исследования
4.3. Связь горизонтальных неоднородностей мантии с геологическим строением области исследования и современными тектоническими процессами
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Сведения о глубинном строении земной коры и мантии незаменимы для исследования и объяснения тектонических процессов, происходящих в тех или иных регионах Земли. На их основе строятся геодинамические модели, которые, в принципе, позволяют не только объяснить, но и спрогнозировать дальнейшее развитие этих процессов. Особый интерес в настоящее время вызывают внутриконтинентальные регионы, тектоническая активность обусловлена процессами рифтогенеза и интенсивного горообразования. К таким регионам относятся Байкальская рифтовая система и высокогорные сооружения на юге Сибири и Западной Монголии, исследованию строения мантии которых посвящена представляемая работа.
Помимо перечисленных структур исследованиями охвачены южные окраины Сибирской платформы, области умеренного горообразования Забайкалья и Центральной Монголии, а также субплатформенные структуры Восточной Монголии и Северного Китая. Все эти структуры различаются по степени их изученности различными геофизическими методами. Исследования с применением полного комплекса геофизических методов проведены только на территории России. Сведения о глубинном строении территории Монголии основаны на исследованиях с использованием данных гравиметрии и сейсмологических методов. Это методы поверхностно-волновой томографии, томографии по объемным волнам и метод функции приёмника. Причем исследования двумя последними методами выполнены только по двум профилям временных сейсмических станций, пересекающим территорию Монголии с севера на юг.
Природа внутриконтинентального рифтогенеза до настоящего времени остается в значительной мере невыясненной. Относительно его генезиса и развития выдвинуто ряд гипотез. Так, например, П. Молнар и П. Таппонье объяснили эти процессы коллизией Индостана с Азией, результатом которой явилась квазипластическая деформация
литосферы Азии (Molnar, Tapponnier, 1975), тогда как JI. П. Зоненшайн и Л. А. Савостин (1979) - с результатом перемещения жестких микроплит, на которые разделена Азия. Также предпринималась попытка объяснить причины образования Байкальской рифтовой системы и высокогорных сооружений Южной Сибири и Западной Монголии внедрением астеносферных диапиров в литосферу (Zorin et all., 1990). Однако впоследствии автор этой гипотезы предложил иное толкование причин рифтогенеза и связал эти процессы с горообразованием и с воздействием верхнемантийных плюмов (Зорин и др., 2006; 2006а), обусловленных выполаживанием субдуцирующей плиты (слэбом) со стороны бассейна Японского моря (Zhao, 2004; Zhao et all, 2004).
Предшествующие исследования верхней мантии Азии базировались на данных о дисперсии групповых скоростей поверхностных волн в диапазоне периодов 10-150 с. В предлагаемой работе в качестве исходных данных используются фазовые скорости волн Рэлея на участках между парами сейсмических станций. Периоды колебаний при этом изменяются в пределах от 10 до 200 с, что позволяет увеличить глубинность метода с 300-350 км до 600-650 км. Такой подход позволяет получить новую информацию, которая пополняет знания о строении мантии исследуемых регионов. Это, в принципе, может способствовать решению ряда спорных вопросов относительно процессов рифтогенеза и горообразования на территории Восточной Сибири и в Монголии.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является изучение горизонтальных неоднородностей верхней мантии в пределах территорий Восточной Сибири, Монголии и Северного Китая по данным фазовых скоростей поверхностных волн на участках между парами цифровых сейсмических станций сетей IRIS, расположенных в Азии. В рамках исследований были поставлены следующие задачи:
1. Выбор цифровых записей поверхностных волн от сильных землетрясений с магнитудой не менее 6.0 с последующей обработкой их методом спектрально-

параметрами а, плавно изменяющимися от 150-100 на периодах (Т) 10-15 с до 8-3 при Т= 150-200 с.
В настоящей работе оценка ошибок определения осуществлялась по воспроизводимости дисперсионных кривых: дисперсионные кривые для профиля, образованного парой станций, усреднялись и вычислялись стандартные отклонения скоростей на соответствующих им периодах от их средних значений. В качестве погрешностей определения принимались удвоенные значения этих отклонений.
5 -]

1 О к

ARU-TLY(LR)

Ср. скорость
PREM (Lrt

Период,с

Рис. 6. Дисперсионные кривые межстанционных фазовых скоростей основной моды волн Рэлея для пары сейсмических станций Арти-Талая (числа в условных обозначениях идентифицируют землетрясения, использовавшиеся для вычисления кривых согласно таблице 1: год, месяц, день и час. Синим цветом показана средняя дисперсионная кривая и доверительные интервалы осреднения, красным - кривая, соответствующая стандартной модели PREM (Dziewonski, Anderson, 1981)).
Результаты осреднения с оценками погрешностей приведены в Приложении (см. таблицы 3-48). Пример осредненной дисперсионной кривой с погрешностями определения показан на рис. 6 (табл. 7). Там же приведена дисперсионная кривая фазовых