Главная – Журналы – Поиск по журналам

Излагаются основные этапы развития многоволновой сейсморазведки в России за последнее 50-летие. Это вторая статья, посвященная данной теме, является продолжением статьи, опубликованной в предыдущем номере. В ней представлены основные результаты изучения характеристик сдвиговых волн в сравнении с продольными, а также результаты комплексной интерпретации волн различных типов. Кроме того, иллюстрируется применение многоволновой сейсморазведки при решении геологических задач, в первую очередь нефтегазового направления.

Представлен метод томографической инверсии по BB-B-схеме, основанной на использовании отраженных от земной поверхности в изучаемом регионе PP- или SS-лучей и соответствующих им рефрагированных P- или S-лучей. Эта схема позволяет исследовать глубинную сейсмическую структуру в “немых” областях, где нет возможности использовать информацию местных сейсмостанций или местных землетрясений. Применение двух разных типов волн позволяет решить проблему поправок за источник и приемник, которая особенно остро стоит в телесейсмических исследованиях. Для исследования обширной территории Центральной Сибири (от Северного Ледовитого океана до Монголии и севера Китая) применена BB-B-схема и более чем 10 тыс. пар лучей из банка данных Международного сейсмологического центра (МСЦ). Инверсия проведена по фрагментам, покрывающим всю изучаемую территорию. Сейсмические аномалии рассчитаны в узлах сетки, построенной в изучаемом объеме в зависимости от плотности лучей. Полученные по фрагментам результаты скомбинированы на итоговых картах и сечениях. Результаты инверсии показывают особенности строения литосферы в изучаемом регионе. В частности, основные положительные сейсмические аномалии связаны с докембрийским Сибирским кратоном и Тувой. Отрицательной аномалией проявляется утоненная литосфера Западно-Сибирской плиты. Сильная отрицательная аномалия под Хангаем связана с мантийным плюмом.

Снят ряд стратиграфо-палеогеографических противоречий в интерпретации пространственно-временных взаимоотношений ведущих факторов морфолитогенеза в позднем плейстоцене Западной Сибири. Новые даты по остаткам мамонтов свидетельствуют об отсутствии подпрудного бассейна в сартанское время на Западно-Сибирской равнине. Разработано представление о локализации каргинских морских отложений в переуглублениях, залегающих на десятки метров ниже палеоуровня океана, которые были выработаны при прорыве подпрудных вод через ледниковую плотину на север. Это позволяет уточнить конфигурацию каргинской морской трансгрессии, отложения которой картируются на севере Западной Сибири в соответствии с последней стратиграфической схемой. Поздний плейстоцен и голоцен Западной Сибири представляют собой чередование относительно длительных этапов стабильных и метастабильных экогеологических обстановок, сменявшихся короткими эпохами резких контрастных трансформаций палеоландшафтов.

В статье излагаются основные этапы развития многоволновой сейсморазведки в России за последние 50 лет. В первой части статьи кратко характеризуется зарождение новой модификации сейсморазведки, приводятся сведения о развитии данного направления в различных организациях с указанием персоналий, перечисляются основные разработки по источникам сдвиговых колебаний и способы регистрации поперечных и обменных волн.

Реконструкция развития Байкальской рифтовой зоны (БРЗ), динамика поля напряжений в пространстве и во времени, асимметрия впадин и некоторые другие геолого-геофизические характеристики требуют более глубокого анализа начального формирования поля напряжений в центральной части Прибайкалья. Необходимо рассматривать начало рифтогенеза в БРЗ как результат разогрева мантийным плюмом некоторого участка подошвы 70-километрового слоя литосферы. Оценка теплового воздействия для возбуждения начального растяжения литосферы выполнялась в рамках задачи термоупругости, описывающей плоскую деформацию модели, соответствующей разрезу вкрест простирания БРЗ. Расчеты проводились методом конечных элементов (пакет программ NASTRAN), позволяющим найти характеристики напряженного состояния модели разогревающегося литосферного слоя. Расчеты выявили асимметричную мозаику зон с различными типами напряженного состояния. Они объясняют многие современные черты строения БРЗ, особенно асимметрию, заложение и(или) развитие основных разломов, сложную горизонтально-слоистую структуру литосферы, утонение коры и др. Построенная модель, в основе которой лежит температурная аномалия, обоснованно решает вопрос об источнике и формировании напряженного состояния БРЗ в начальной стадии рифтогенеза.

Тонгулакский метаморфический комплекс расположен на юго-востоке Горного Алтая в междуречье Башкаус-Кубадру. В его составе выделяются четыре зоны: хлоритовая (на периферии), кордиеритовая, силлиманитовая и бесставролитовая (в центре комплекса). Метаморфическая зональность симметричная при общей ширине 13-15 км. Температуры метаморфизма оцениваются от 500 до 700 °C, давление - от 3,5 до 5 кбар. Для выяснения механизма формирования метаморфической зональности на основании геологических и минералогических данных реализована двумерная математическая модель термического воздействия глубинного магматического тела на вмещающие породы. Моделирование проводилось в плоской области размером 30 x 40 км, соответствующей разрезу земной коры. Наилучшее объяснение структуры и наблюдаемого распределения температур в пределах тонгулакского комплекса получается в рамках модели теплового источника в виде неглубоко залегающего от современной земной поверхности базитового магматического тела с клиновидной кровлей, боковые грани которой располагаются под углом 45° к горизонту.

Предпринято детальное петрологическое исследование высокоглиноземистых и железистых роговиков, характеризующихся развитием редких для контактового метаморфизма минеральных ассоциаций (Cld + Bt, Cld + Bt + And и Crd + Grt + Ms). Детальный анализ последовательности и устойчивости наблюдаемых минеральных парагенезисов проводился в рамках петрогенетических решеток Хартэ и Хадсона, Спира и Чини, Пауэлла и Холланда. Результаты исследований показали, что в контактовом ореоле Аяхтинского массива: 1) образование нетипичного для термального метаморфизма хлоритоида и устойчивость редких парагенезисов (Cld + Bt и Cld + And + Bt) объясняются редкостью соответствующего сочетания давления
(3 кбар) со специфическим типом пород, одновременно обогащенных алюминием и железом; 2) причиной появления Grt+Crd+Ms парагенезиса служат особенности химических составов граната, обогащенного марганцем, и пород, характеризующихся высокой глиноземистостью и железистостью; 3) развитие Crd-And парагенезисов и отсутствие ставролитсодержащих ассоциаций на средних ступенях контактового метаморфизма объясняется одновременным расширением области сосуществования Grt+Chl при участии марганцовистых гранатов и сужением до полного исчезновения поля устойчивости St+Bt; 4) последовательность наблюдаемых минеральных парагенезисов и реакций в высокоглиноземистых и железистых роговиках Аяхтинского ореола согласуется с термодинамической петрогенетической решеткой Спира и Чини.

На вулканическом поле Рунгве датирован магматический эпизод 19-17 млн лет Rb-Sr изохронным и ⁴⁰Ar/³⁹Ar методами. По данным ⁴⁰Ar/³⁹Ar и ориентировочного K-Ar датирования, вулканизм и рифтогенез в Восточной Африке начинался в эоцене в районе Турканской седловины, разделяющей Эфиопское и Восточно-Африканское плато. Мощное плюмовое термальное воздействие на литосферу первого плато выразилось в массовых вулканических извержениях, распространившихся в его центральной части вдоль Эфиопского рифта ~30 млн лет назад. На втором плато термальная эрозия литосферы была рассредоточена под периферией: в Кенийском рифте, начиная с 23 млн лет назад, а в Западном рифте - с 19 млн лет назад.

Маломурунский массив является уникальным образованием породы. Это самый крупный щелочной массив с К-агпаитностью и не имеет аналогов в мире. Почти все разновидности пород являются потенциальными рудами на разные компоненты. Поэтому очень важно правильно установить последовательность магматизма, выяснить причинность появления такого разнообразия пород и определить PT-условия их образования.
Предложеная новая схема магматизма Мурунского массива указывает на выявление в нем полного набора пород К-щелочной серии от щелочно-ультраосновных, через основные и средние к кислым щелочным гранитам и остаточного силикатно-карбонатного дифференциата. Ответственными за образование такого ряда, по мнению авторов, являются процессы магматической дифференциации и жидкостного расслоения ультращелочной магмы. Расслоению подвергнут и остаточный расплав-флюид, давший начало уникальным чароитовым породам и «бенстонитовым» карбонатитам.
По данным изучения керна скважин впервые установлено, что «бенстонитовые» карбонатиты образуют горизонтальное тело мошностью 30 м, состоящее из переслаивающихся полос микроклинового, пироксенового и карбонатно-“бенстонитового” состава, имеющих выдержанный химический и редкоэлементный состав. Спектры TR «бенстонитовых» и кальцитовых карбонатитов не отличаются, что указывает на близкий механизм их отделения от силикатной магмы.
Исследования геохимии изотопов показали, что выплавление магмы Мурунского массива лампроитового состава произошло из глубинного мантийного источника обогащенной мантии ЕМ-1, дифференциация которой привела к образованию калиевой интрузивной лампроит-карбонатитовой серии пород с уникальными Ba-Sr рудами в карбонатной форме, имеющими промышленный интерес.

Зарождение, рост и агрегативно-устойчивое существование монодисперсных сферических частиц кремнезема (МСЧК), слагающих благородный опал, возможно только в щелочных концентрированных растворах кремнезема. Такие растворы в пустынных районах Австралии возникают при растворении периодическими ливневыми осадками щелочной пыли. Эта пыль образуется и накапливается при разложении на поверхности щелочных минералов в условиях жаркого и сухого климата при резких суточных колебаниях температуры. При просачивании щелочных растворов вниз по зонам трещиноватости и повышенной пористости зарождаются и растут МСЧК, формируются суспензии МСЧК, происходит дополнительное гравитационное сепарирование МСЧК по размерам. На глубине 20-30 м в трещинах и пустотах глинистых пород и непосредственно над ними происходит седиментационное концентрирование суспензий и затем их надмолекулярная кристаллизация с образованием опаловых надмолекулярных кристаллических структур. Последующее окремнение и превращение этих структур в твердый камень обязано воздействию коллоидных растворов кремнезема, непосредственно сменяющих суспензии МСЧК. На местности зоны фильтрации щелочных растворов вглубь сопряжены с зонами испарения и восходящих растворов, вызывающих поверхностную силификацию и отложение солончаковых солей. Основу поисков месторождений должно составлять, в первую очередь, щелочное картирование выветренных поверхностных пород пустыни и затем, в пределах щелочных пятен, геоморфологическая и минералогическая реконструкция локальной гидрогеологической обстановки периода опалообразования.