Навигация
Гравитационная модель коры и верхней мантии Северной Евразии
40068
знаков
19
таблиц
0
изображений
1. Мантийные и изостатические аномалии силы тяжести.
Содержание
Аннотация1. Введение
2. Принципы гравитационного моделирования
3. Исходные данные и базовая плотностная модель коры
4. Остаточные (мантийные) аномалии гравитационного поля
5. Изостатические аномалии силы тяжести
6. Заключение
Литература
Аннотация
Построена цифровая плотностная модель коры Северной Евразии и рассчитано ее гравитационное влияние. Эта модель включает вариации мощности и плотности осадочного чехла и консолидированной коры, полученные на основании обобщения сейсмических и геологических данных и оцифрованные на сетке 1o
1o в пределах области 30o с.ш.-75o с.ш., 14o з.д.-195o в.д. После удаления аномального поля модели из наблюденного гравитационного поля, рассчитаны остаточные мантийные аномалии. Мантийные аномалии явно разделяются на две составляющие, которые отображают влияние различных факторов:
1. Региональная компонента в первом приближении не коррелирована со структурами коры и отображает крупномасштабные особенности строения литосферы Евразии, предположительно связанные с особенностями ее термического режима. Для северной и центральной частей Евразии характерны интенсивные положительные аномалии, а для Западной Европы и Юго-Восточной части Азии - отрицательные. Региональная часть мантийных гравитационных аномалий соответствует распределению скоростей поперечных волн, полученных методами сейсмической томографии.
2. Локальная составляющая поля мантийных аномалий с длинами волн менее 2000-2500 км имеет ясную привязку к конкретным тектоническим структурам. Максимальные положительные аномалии с амплитудами превышающими 100 мГал характерны для некоторых структур в пределах Восточно-Европейской платформы (Балтийский щит, Воронежский массив) и Восточной Сибири (Тунгусская синеклиза). К западу от линии Тессейра-Торнквиста четко прослеживается цепь отрицательных мантийных аномалий: Венгерская впадина - Рейнский Грабен - Центральный Французский массив. В центральной Азии наиболее ярко выраженная зона отрицательных мантийных аномалий расположена к юго-западу от Байкала, примерно в районе Хамар-Дабана. Можно предположить, что эти аномалии связаны с внедрением аномальной легкой мантии. Интенсивные отрицательные мантийные аномалии имеют место вдоль восточной границы Евразии, они связанны с окраинными морями. Для всей изученной территории построена новая карта изостатических аномалий силы тяжести. В отличие от предыдущих работ, для ее построения использовались реальные данные о строении коры, включая вариации мощности и плотности осадочного чехла и консолидированной части коры. Отход от традиционной схемы Эри позволил во многих случаях пересмотреть существующие представления об изостатической уравновешенности структур коры. В частности, существенно редуцированы по сравнению с предыдущими картами изостатические аномалии, расчитанные для Южного Каспия, Тянь-Шаня и Урала.
1. Введение
Плотностные неоднородности верхней мантии, связанные с аномалиями поля температур и химического состава, являются одной из главных движущих сил как вертикальных, так и горизонтальных движений литосферных блоков. Гравитационное поле содержит информацию об этих неоднородностях. К сожалению, наблюденное гравитационное поле отображает также влияние практически всех неоднородностей Земли. Таким образом, для выделения мантийной составляющей необходимо максимально очистить наблюденное гравитационное поле от посторонних влияний, в первую очередь определить и устранить эффект коры, который с одной стороны является наиболее значительным, а с другой, - может быть достаточно надежно определен независимо от гравитационного поля по априорным (в основном сейсмическим) данным. Остаточные аномалии силы тяжести, которые с точностью до надежности исходной модели коры можно назвать мантийными аномалиями, лучше всего подходят для геодинамических построений и определения характера и интенсивности процессов, приводящих к эволюции литосферы и Земли в целом.
Попытки расчета мантийных гравитационных аномалий производились уже на первых профилях ГСЗ, однако построение полноценных трехмерных моделей оказалось возможным только после накопления достаточного количества исходных данных о строении коры. Первая гравитационная модель литосферы для значительной части территории Северной Евразии была построена в работах [Artemjev et al., 1993, 1994a, 1994b], однако, на настоящий момент данные, использованные в этой работе, в значительной степени устарели. В частности, стали доступны сверх длинные профили ГСЗ общей протяженностью в несколько десятков тысяч километров, дающие новую уникальную информацию о строении коры и верхней мантии для значительной части Сибири и Восточно-Европейской платформы [Egorkin, 1998; Kostyuchenko et al., 1999]. Кроме того, в указанных выше работах отсутствует серьезный анализ плотностных неоднородностей консолидированной коры. Существует ряд работ, в которых рассчитаны мантийные аномалии для ряда регионов Северной Евразии. В работе [Yegorova and Starostenko, 1999] анализируется плотностная модель литосферы для части Восточно-Европейской платформы и Западной Европы. Она также основана на устаревших данных о строении коры. В работе [Kaban et al., 1998] построена плотностная модель коры и верхней мантии для южных районов территории бывшего СССР. Важно отметить, что непосредственное сравнение результатов региональных исследований невозможно, так как обычно в них используются разные технологии, например, различные референц модели, законы связи плотности и скорости и многое другое. Поэтому построение новой карты мантийных аномалий силы тяжести для всей территории Северной Евразии, основанной на новейших данных о строении коры, и по единой методике является насущной задачей.
Тектонические процессы приводят также к существенным изменениям приповерхностных структур и характерной концентрации плотностных неоднородностей, видимой формой которых являются неоднородности рельефа. Гравитационные аномалии (в первую очередь локальные) содержат информацию о скрытых неоднородностях, например, о неоднородностях осадочного чехла и фундамента, а также о конфигурации разломных зон. Давно известно, что разломы земной коры проявляются, как правило, зонами повышенных значений горизонтальной составляющей градиентов аномалий силы тяжести. Во многих исследованиях подчеркивалось, что особенно отчетливая связь разрывных нарушений, к которым часто тяготеют очаговые зоны землетрясений, обнаруживается с аномалиями силы тяжести в изостатической редукции [Артемьев, 1975]. В то время любые изостатические аномалии силы тяжести рассматривались как характеристика изостатического состояния земной коры. Последующие исследования показали, что аномалии силы тяжести в изостатической редукции не обязательно отображают нарушения изостазии, о чем впервые высказано, по-видимому, в работе [Грачев, 1972]. Изостатические модели того времени отличались большой простотой (обычно это были схемы Эри с априорно выбранными параметрами: нормальной толщиной коры на уровне моря и перепадом плотности на разделе кора-мантия) [Артемьев, 1975]. Эти модели не включали в себя плотностные неоднородности в теле коры и не учитывали разнообразие возможных способов компенсации в различных районах Земли. В результате, получаемые изостатические аномалии в существенной степени (как сейчас ясно - в определяющей степени) отображали не нарушения изостазии, а плотностную неоднородность верхней части геологического разреза, преимущественно обусловленные различиями толщины и плотности осадочных отложений.
Развитие исследований в области изостазии в последние два десятилетия привело к пересмотру и уточнению многих устоявшихся представлений. Прежде всего, существенно усложнились модели, используемые для вычисления изостатических аномалий силы тяжести. В работе [Artemyev and Golland, 1983] было впервые показано на примере Тянь-Шаня, что использование модели изостатической компенсации, которая приближена к реальному строению коры, позволяет существенно редуцировать изостатические аномалии по сравнению с рассчитанными в соответствии с идеализированной схемой Эри. Для многих районов сейчас имеются достаточно детальные данные о строении осадочного чехла и его физических характеристиках [Авчан и Озерская, 1985; Бронгулеев, 1986; Ермаков и др., 1989; Неволин и Ковылин, 1993], что позволяет ввести в модель значительную часть плотностных неоднородностей верхней части геологического разреза. Для многих территорий получена информация, позволяющая пересмотреть представления о глубинах до раздела Мохоровичича [Белоусов, Павленкова, 1993; Hurtig et al., 1992], что существенно уточняет модели компенсации. Как показал опыт, использование современных моделей может привести к существенному изменению представлений об изостазии различных регионов [Кабан, 1988; Artemjev and Kaban, 1986, 1991]. Именно это определяет необходимость нового расчета изостатических аномалий силы тяжести, которые можно считать второй принципиальной "геодинамической'' редукцией гравитационного поля.
Похожие работы
... астеносферы лежит на 50 км выше и имеет мощность в 2 – 3 раза больше, чем под континентами, и практически отсутствует под котловинами. Следовательно, в масштабах Земли изостазия физически нереальна, во всяком случае, на уровне астеносферы. Аппроксимация же гидростатических условий на уровне 400 – 600 км весьма проблематична из-за существенного возрастания давления и сферичности Земли. Наличие ...
... , Е. Н. Люстихом был предложен термин «субстрат» для обозначения самых верхних твердых слоев верхней мантии, лежащих сразу под разделом Мохоровичича. Вернемся к вопросу о дифференциации в тектоносфере Земли. Базальтовая кора океанов могла образоваться непосредственно путем выплавления базальта в астеносфере и подъема его как относительно легкого материала к поверхности. Формирование материковой ...
... , пределах изменяются по меридиональному разрезу плотность и соленость придонных вод. В целом эти общие положения, казалось бы, должны указывать на второстепенное значение экзогенных процессов в формировании рельефа дна Мирового океана. Однако появляется все больше данных, свидетельствующих о значительной деятельности экзогенных факторов на дне океана, причем не только в прибрежной зоне, где ...
... инерциальных системах отсчета. Пространственно-временной континуум – неразрывная связь пространства и времени и их зависимость от системы отсчета. Тема 11. Основные концепции химии 1. Химия как наука, ее предмет и проблемы Важнейшим разделом современного естествознания является химия. Она играет большую роль в решении наиболее актуальных и перспективных проблем современного общества. К ...
0 комментариев