Строение верхней мантии по сверхдлинному профилю МЕТЕОРИТ (Сибирский кратон), отработанному с мирными ядерными взрывами
Категория: 13-4
УДК 530.34
Г.А. Павленкова
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия
Сверхдлинный сейсмический профиль МЕТЕОРИТ, пересекающий Сибирский кратон и Байкальскую рифтовую зону, был отработан с четырьмя ядерными взрывами, что позволило выявить новые особенности структуры верхней мантии. Самые верхи мантии характеризуются резкими изменениями сейсмических скоростей – от 7.8–8.0 км/с под Байкальской зоной до 8.1–8.5 км/с в пределах Сибирского кратона, в отдельных блоках которого скорости достигают аномально высоких значений 8.4–8.5 км/с. На глубинах 100 и 150 км выявлены зоны инверсии скорости; астеносфера как слой пониженных скоростей на глубине 250–300 км не обнаружена.
На глубинах около 100, 150, 250 и 350 км прослежены отражающие горизонты, фиксирующие увеличение сейсмических скоростей в центральной части кратона и их резкое уменьшение в южном направлении. В переходной зоне между верхней и нижней мантией установлены три горизонтальные границы на глубинах около 410, 500 и 680 км.
Ключевые слова: сверхдлинные сейсмические профили, верхняя мантия, астеносфера.
Литература
Алексеев А.С., Гельчинский Б.Я. О лучевом методе вычислений полей волн в случае неоднородных сред с криволинейными границами раздела // Вопросы динамической теории распространения сейсмических волн. Т. 3. Л.: Изд-во ЛГУ, 1959. С.11–37.
Винник Л.П., Егоркин А.В. Волновое поле и модели литосферы-астеносферы по данным сейсмических исследований Сибири // Докл. АН СССР. 1979. № 2. С.318–321.
Винник Л.П., Егоркин А.В. Низкоскоростной слой в мантии древних платформ по данным сейсмических наблюдений на длинных профилях // Физика Земли. 1981. № 12. С.12–18.
Егоркин А.В. Строение и свойства верхней мантии // Сейсмические модели литосферы основных геоструктур территории СССР / Ред. С.М. Зверев, И.П. Косминская. М.: Наука, 1980. С.101–180.
Егоркин А.В. Строение земной коры по сейсмическим геотраверсам // Глубинное строение территории СССР / Отв. ред. В.П. Белоусов, Н.И. Павленкова, Г.Н. Квятковская. М.: Наука, 1991. С.118–135.
Егоркин А.В. Многоволновые глубинные сейсмические исследования // Геофизика. 1996. № 4. С.25–31.
Егоркин А.В. Изучение мантии на сверхдлинных геотраверсах // Физика Земли. 1999. № 7/8. С.114–130.
Егоркин А.В., Зюганов С.К., Чернышев Н.М. Верхняя мантия Сибири // Геофизика. 27-й МГК, С.08. М.: Наука, 1984. С.27–42.
Егоркин А.В., Зюганов С.К., Павленкова Н.А., Чернышев Н.М. Результаты исследования структуры литосферы на профилях в Сибири // Геология и геофизика. 1988. № 5. С.120–128.
Егоpкин А.В., Павленкова Н.И., Pоманюк Т.В., Солодилов Л.Н. Структура верхней мантии по пpофилю Байкал-Ямал “Pифт”, полученная с применением мирных ядерных взрывов // Геология и геофизика. 1996. Т. 37. № 9. С.66–76.
Кусков О.Л., Кронрод В.А. Состав, температура и мощность литосферы архейского кратона Каапвааль // Физика Земли. 2007. № 1. С.45–66.
Павленкова Г.А., Павленкова Н.И. Результаты совместной обработки данных ядерных и химических взрывов по сверхдлинному профилю “Кварц” (Мурманск-Кызыл) // Физика Земли. 2008. № 4. С.62–73.
Павленкова Г.А., Солодилов Л.Н. Блоковая структура верхов мантии Сибирской платформы // Физика Земли. 1997. № 3. С.11–20.
Павленкова Н.И. О региональной сейсмической границе в самых верхах мантии // Физика Земли. 1995. № 12. С.1–12 .
Павленкова Н.И. Структура верхней мантии Сибирской платформы по данным, полученным на сверхдлинных сейсмических профилях // Геология и геофизика. 2006. Т. 47, № 5. С.630–645.
Сувоpов В.Д. Глубинные сейсмические исследования в Якутской кимберлитовой провинции. Новосибиpск: Наука, Сиб. отд-ние, 1993. 135 с.
Сувоpов В.Д., Паpасотка Б.С., Оськин И.В., Хомяков А.М. Новые сейсмические данные о структуре земной коры Мирнинского кимберлитового поля // Геология и геофизика. 1992. № 8. С.96–101.
Чеpмак В. Геотеpмическая модель литосферы и карта мощности литосферы на территории СССP // Физика Земли. 1982. № 1. С.25–38.
Artemieva I.M., Mooney W.D. Thermal thickness and evolution of Precambrian lithosphere: A global study // J. Geophys. Res. 2001. V. 106 (B8). P.16387–16414.
Babuska V., Рlomerova J., Sileny I. Sрatial variations of Р-residuals and deep structure of the Euroрean lithosрhere // Geoрhys. J. R. Astron. Soc. 1984. V. 79. Р.363–383.
Červeny V., Pšenčik I. “SEIS83-Numerical Modelling of Seismic Wave Fields in 2-D Laterally Varying Layered Structure by the Ray Method” // Documentation of Earthquake Algorithms, World Data Center A, for Solid Earth Geophys, Ad. by E. R. Engdahl (Boulder, Rep. SE-35, 1983) 1983. P.36–40.
Červeny V., Molotkov A., Pšenčik I. Ray method in seismology. Praha: Univerzita Karlovo, 1977.
Cipar J.J., Priestley K., Egorkin A., Pavlenkova N. From rift to rift: the Yamal Peninsula – Lake Baikal deep seismic sounding profile // Geophys. Res. Lett. 1993. V. 20. P.1631–1634.
Deschamps F., Trampert J., Snieder R. Anomalies of Temperature and Iron in the Uppermost Mantle Inferred from Gravity Data and Tomographic Models // Phys. Earth Planet. Inter. 2002. V. 129. P.245–264.
Egorkin A.V., Chernyshov N.M. Peculiarities of mantle waves from long-range profiles // J. Geophys. 1983. V. 54. P.30–34.
Egorkin A.V., Zuganov S.K., Pavlenkova N.A., Chernyshev N.M. Results of lithosphere studies from long-range profiles in Siberia // Tectonophysics. 1987. V. 140. P.29–47.
Fuchs K. Recently formed elastic anisotropy and petrological model for the continental subcrustal lithosphere in southern Germany // Phys. Earth Planet. Inter. 1983. V. 31. P.93–118.
Fuchs K. (Ed.) Uррer Mantle Heterogeneities from Active and Passive Seismology. NATO ASI Series (1. Disarmament Technologies - V. 17), Contribution № 336, International Lithosрhere Рrogram. Dordrecht: Kluwer Academic Рublishers, 1997. 366 р.
Kennett B.L.N., Engdahl E.R. Traveltimes for global earthquake location and phase identification // Geophys. J. Inter. 1991. V. 105. P.429–465.
Kern H.M. Physical properties of crustal and upper mantle rocks with regards to lithosphere dynamics and high pressure mineralogy // Phys. Earth Planet. Inter. 1993. V. 79. P.113–136.
Mechie J., Egorkin A.V., Fuchs K., Riberg T., Solodilov L.N., Wenzel F. P-wave mantle velocity structure beneath Northern Eurasia from long-range recordings along the profile QUARTZ // Phys. Earth Planet. Inter. 1993. V. 79. P.269–286.
Morozov I.B., Morozova E.A., Smithson S.B., Solodilov L.N. On the nature of the teleseismic Pn phase observed on the ultralong-range profile “Quartz”, Russia // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1998. V. 88. P.62–73.
Pavlenkova G.A., Pavlenkova N.I. Upper Mantle Structure of the Northern Eurasia from Peaceful Nuclear Explosion Data // Tectonophysics. 2006. V. 416. P.33–52.
Pavlenkova G.A., Priestly K., Cipar J.J. 2-D model of the crust and uppermost mantle along Rift profile, Siberian craton // Tectonophysics. 2002. V. 355. P.171–186.
Pavlenkova N.I., Egorkin F.V. Upper mantle heterogeneity in the northern part of Eurasia // Phys. Earth Planet. Inter. 1983. V. 33. P.180–193.
Pavlenkova N.I., Pavlenkova G.A., Solodilov L.N. High seismic velocities in the uppermost mantle of the Siberian craton // Tectonophysics. 1996. V. 262. P.51–65.
Sobolev S.V., Fuchs K. Seismic velocities and density in the deep continental lithosphere from the composition of xenoliths // Terra Nova, 5. Abstract suppl. 1 EUG V11. Strasbourg. 1993. P.333–334.
Solodilov L.N. The GEON Centre: 25 years of implementation of PNE in studies of the Earth’s deep structure // Uррer Mantle Heterogeneities from Active and Passive Seismology. NATO ASI Series, Contribution № 336, International Lithosрhere Рrogram / Ed. K. Fuchs. Dordrecht: Kluwer Academic Рubl., 1997. P.1–10.
Thybo H., Perchuc E. The Seismic 8°. Discontinuity and Partial Melting in Continental Mantle // Science. 1997. V. 275. P.1626–1629.
Yegorkin (Egorkin) A.V., Pavlenkova N.I. Studies of mantle structure of USSR territory on long-range seismic profiles // Phys. Earth Planet. Inter. 1981. V. 25. P.12–26.
Сведения об авторе
ПАВЛЕНКОВА Галина Александровна – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123995, ГСП-5, Москва, Д-242, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел: (499)254-23-27. E-mail: gpavlenkova@ya.ru