Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / НАУКИ О ЗЕМЛЕ / Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Особенности строения верхней мантии западной части Восточно-Европейской платформы и центральной части Западной Европы по данным о скоростях поверхностных волн

Диссертация

Автор: Фарафонова, Юлия Германовна

Заглавие: Особенности строения верхней мантии западной части Восточно-Европейской платформы и центральной части Западной Европы по данным о скоростях поверхностных волн

Справка об оригинале: Фарафонова, Юлия Германовна. Особенности строения верхней мантии западной части Восточно-Европейской платформы и центральной части Западной Европы по данным о скоростях поверхностных волн : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 25.00.10 Санкт-Петербург, 2003 109 c. : 61 04-1/469

Физическое описание: 109 стр.

Выходные данные: Санкт-Петербург, 2003






Содержание:

Введение
Глава 1 Обзор литературы
11 Геолого-геофизические сведения о строении Европейского континента
12 Методы построения кривых групповых и фазовых скоростей по данным поверхностных волн
121 Определение фазовых скоростей по фазовым спектрам сейсмограмм
122 Фазовое выравнивание
13 Общая постановка одномерной обратной задачи сейсмологии о восстановлении скоростного разреза по дисперсионной кривой поверхностной волны
14 Поверхностно-волновая томография 26 Выводы к главе
Глава 2 Исходные данные и методики их обработки
21 Регион исследований и исходные данные Западная часть Восточно-Европейской платформы и центральная часть Западной Европы
22 Построение дисперсионных кривых фазовой скорости поверхностных волн
23 Построение дисперсионных кривых групповой скорости поверхностных волн
24 Использование фазового выравнивания при построении дисперсионных кривых фазовой скорости поверхностной волны
25 Восстановление скоростных разрезов по дисперсионным кривым волн Лява и Релея
Выводы к главе
Глава 3 Результаты томографического восстановления трехмерной структуры западной части Восточно-Европейской платформы и центральной части Западной Европы
31 Поверхностно-волновая томография
32 Западная часть Восточно-Европейской платформы
33 Центральная часть Западной Европы
34 Обсуждение результатов
Выводы к главе

Введение:
Актуальность проблемы
Одной из важнейших нерешенных проблем геофизики остается проблема динамики верхней мантии. Именно движения в верхней мантии приводят к формированию и эволюции континентов, накоплению тектонических напряжений в земной коре, и как следствие - к возникновению землетрясений. Движения же мантии в значительной степени обуславливаются ее структурой - распределением латеральных неоднородностей упругих и реологических характеристик мантийного вещества, приводящих к тепловой и гравитационной конвекции. Это объясняет усилившийся в последние годы интерес к изучению строения верхней мантии как в глобальном масштабе, так и на региональных уровнях. Такие исследования проводятся в основном при использовании методов сейсмической томографии.
Однако, хотя региональные исследования верхней мантии проводятся уже довольно давно, отдельные регионы остаются малоизученными. К таким регионам, в частности, следует отнести области, характеризующиеся слабой сейсмичностью и находящиеся вдали от тектонических поясов. Наиболее ярким примером является западная часть Восточно-Европейской платформы (ВЕП), и что более важно, - область перехода от зоны Альпийской складчатости в Западной Европе к стабильной Восточно-Европейской платформе, строение верхней мантии которых детально практически не изучалось. Переходная зона, выделяющаяся на поверхности зоной Тессейра-Торквиста, является глубинным верхнемантийным разделом. По нему происходит резкое изменение свойств литосферы Европы -разогретая, менее плотная и соответственно более подвижная литосфера Западной Европы контактирует с холодной стабильной литосферой докембрийской ВЕП, характеризующейся повышенной в целом скоростью сейсмических волн и плотностью.
В настоящее время наиболее перспективным и экономичным сейсмическим методом исследования верхней мантии представляется томографическая реконструкция сейсмических скоростей по данным поверхностных волн, поскольку эти волны распространяются в верхней толще Земли и соответственно несут информацию об ее строении. Этот метод позволяет воссоздать целостную картину строения региона, необходимую для геодинамических построений.
Имеющиеся к настоящему времени данные о глубинном строении ВЕП весьма скудные. Практически известно только, что верхняя мантия ВЕП характеризуется более высокими скоростями сейсмических волн, чем область активизированной Западной Европы. Этот пробел в знаниях объясняется в первую очередь практическим отсутствием до последнего времени сейсмических станций современного типа (широкополосных, цифровых с широким динамическим диапазоном) на территории ВЕП. Для ликвидации этого пробела совместными усилиями Нидерландов (Утрехтский университет), России (МНТП РАН, Санкт-Петербургский Государственный Университет), Украины (Институт геофизики Украины) и Белоруссии (Центр геофизического мониторинга Национальной академии наук Белоруссии) в 1995 году была установлена сеть цифровых широкополосных станций с автономной регистрацией ЫАЯБ-ВЕЕР с целью накопления данных, достаточных для исследования верхней мантии этой территории при использовании записей поверхностных волн от удаленных землетрясений. Одновременно происходило обновление и усовершенствование и других сейсмических станций. Таким образом, к настоящему времени накопилось достаточно данных для проведения исследований структуры верхней мантии в данном регионе.
Имеющиеся к настоящему времени сведения о структуре верхней мантии Западной Европы несмотря на достаточно густую сеть станций, также недостаточны для построения полной картины происходящих в ней процессов. Только в отдельных зонах проводились структурные исследования, результаты которых интерпретируются с точки зрения распределения сейсмичности.
Все вышеизложенное говорит о том, что поставленная в работе задача -исследование структуры верней мантии в западной части Восточно-Европейской платформы и центральной части Западной Европы является актуальной.
Цель и задачи работы
Целью работы являлось получение новых сведений о строении верхней мантии по данным сейсмических поверхностных волн по обе стороны зоны Тессейра-Торквиста, поэтому в ходе исследования решались следующие задачи:
1. Построение дисперсионных кривых фазовой и (по возможности) групповой скорости волн Лява и Релея дифференциальным методом по записям пар станций, расположенных на одной дуге большого круга с эпицентром.
2. Построение осредненных вдоль трасс, расположенных на ВЕП и в Западной Европе, вертикальных скоростных разрезов поперечных волн по дисперсионным кривым фазовых скоростей волн Лява и Релея, полученных дифференциальным методом, выявление вертикальной анизотропии (различии скоростей SV и SH волн).
3. Построение трехмерного распределения скорости и анизотропии путем картирования скоростей на фиксированных глубинах методом двумерной сейсмической томографии; визуализация этого распределения путем построения двумерных вертикальных разрезов вдоль выбранных профилей.
4. Интерпретация полученных результатов с точки зрения геотектоники.
Исходный материал
В качестве исходных данных были использованы цифровые записи восьми сейсмических станций, расположенных в западной части ВЕП, три из которых: Санкт-Петербург (NE51), Псков (NE52) и Нарочь (NE53) принадлежат сети NARS-DEEP, станции Сувалки (SUW), Пулково (PUL) и Тарту (TRTE) - сети GEOFON, и Киев (KIEV) и Обнинск (OBN) - сети IRIS GSN, а также записи девяти сейсмических станций, расположенных в Западной Европе: WLF (Люксембург), DPC (Чехия), PSZ (Венгрия), BNI (Италия), GRFO, BFO и STU (Германия), ЕСН и SSB (Франция). Все станции сети NARS-DEEP оснащены трехкомпонентной широкополосной аппаратурой включающей в себя сейсмометры SL-210 и SL-220, устройство сбора и накопления сейсмических данных разработанное Утрехтским Университетом CSD-20. Остальные станции оснащены трехкомпонентный широкополосной аппаратурой включающей в себя сейсмометр STS-1 (OBN, BFO) или STS-2 (PSZ, STU, SUW, TRTE, WLF, PUL), устройство сбора и накопления сейсмических данных Quanterra (США).
Научная новизна
Построены дисперсионные кривые фазовой скорости вдоль коротких трасс станция-станция, пересекающие западную часть ВЕП и центральную часть Западной Европы, по которым восстановлены вертикальные скоростные разрезы, соответствующие средним значениям вдоль отдельных трасс. По полученным средним скоростям вдоль трасс на отдельных глубинах получены достаточно детальные карты распределения скоростей поперечных волн. На основании этих распределений сделаны выводы о латеральных неоднородностях строения верхней мантии в этих районах. Построены вертикальные разрезы вдоль профилей до глубины порядка 250 км, и выявлено различие скоростей SV и SH. Обнаружено высокоскоростное включение на территории ВЕП на глубине 150-250 км, которое скорее всего является древним мантийным плюмом. В верхней мантии Альпийской зоны Западной Европы выявлены области пониженной и повышенной скоростей на глубинах 100-150 км, и показано, что сейсмическая активность в коре коррелирует с повышенной скоростью в мантии.
Практическая значимость
1. Полученные дисперсионные кривые фазовой скорости волн Лява и Релея вдоль трасс станция-станция на территории ВЕП и Западной Европы могут быть включены в базу данных о фазовых скоростях для глобальных структурных исследований и для исследований строения Европейского континента.
2. Выявленные аномалии скоростей поперечных волн в верхней мантии западной части ВЕП и центральной части Западной Европы могут быть использованы при построении геодинамических концепций и при определении областей, характеризующихся повышенной сейсмической опасностью.
Апробация работы и публикации
Основные результаты диссертационной работы докладывались на 4-й Международной конференции «Проблемы геокосмоса» (Санкт-Петербург,
Петергоф, 2002), Всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов «Геофизика-2001» (Новосибирск, 2001) и «Геофизика-2003» (Санкт-Петербург, Петергоф, 2003), Молодежной конференции Третьи Яншинские чтения «Современные вопросы геологии» (Москва, 2003) и итоговом семинаре по физике и астрономии по результатам конкурса грантов 2001 года для молодых ученых Санкт-Петербурга (Санкт-Петербург, 2002). По теме работы опубликованы 2 статьи и 5 тезисов докладов.
Защищаемые положения
1. Инверсия в глубинные разрезы дисперсионных кривых фазовых скоростей на трассах между станциями с последующей томографической реконструкцией скоростей на фиксированных глубинах является эффективным методом изучения скоростного строения верхней мантии на территориях, обладающих даже не слишком густой сетью цифровых сейсмических станций.
3. В верхней мантии Альпийской зоны Западной Европы наблюдаются области как пониженных, так и повышенных скоростей на глубинах 100-150 км,- и распределение сейсмической активности в коре коррелирует с повышенной скоростью в мантии.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Общий объем диссертации - 109 страниц машинописного текста, и в том числе 39 рисунков и шесть приложений на 16 страницах. Список литературы включает 49 наименований на русском и английских языках.