Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Изученность, состояние проблемы, краткая геолого-геофизическая характеристика Амуро-Зейского и Среднеамурского осадочных бассейнов 8
1.1. Геологический обзор 8
1.2. Глубинное строение 14
1.2.1. Геофизическая изученность 14
(А 1.2.2. Глубинная изученность территории 16
Глава 2. Методика 21
2.1.Теоретические предпосылки 21
2.2. Методика редуцирования чехла депрессии 24
2.2.1. Методические особенности 24
2.2.2. Построение структуры фундамента депрессии 32
2.3. Методика изучения неоднородностей литосферы 33
Глава 3. Строение чехла и фундамента Амуро-Зейского и западной части
Среднеамурского осадочных бассейнов 39
3.1. Результакты исследований 39
3.1.1. Карта мощности нелитифицированных отложений чехла 46
3.1.2. Карты плотности дп
3.1.2.1. Формализованная карта плотности дневной поверхности с j
3.1.2.2. Формализованная карта плотности фундамента консолидированной коры... tj
3.1.3. Карта редуцированного гравитационного поля 52
3.1.4. Карты результатов комплексной интерпретации геофизических данных 55
3.1.4.1. Карта результатов комплексной интерпретации геофизических данных Амуро-Зейского бассейна 57
3.1.4.2. Карта результатов комплексной интерпретации геофизических данных западной части Среднеамурского бассейна 59
3.1.5. Изучение вулкано-плутонических образований в чехле и на поверхности фундамента 3.1.5.1. Карта районирования вулканических образований чехла 63
3.1.5.2. Карта распространения магнитных магматитов осадочных бассейнов и их обрамления 63
3.1.6. Карта строения фундамента Амуро-Зейского и западной части Среднеамурского бассейнов и их обрамления по результатам интерпретации геолого-геофизических материалов 3.2. Основные выводы 74
3.2.1 Особенности строения и проявленности в физических полях депрессий и впадин 74
3.2.2. Структура фундамента 76
3.2.2.1. Массивы и орогенные пояса 77
3.2.2.2. Вулканогенные образования 80
Глава 4. Глубинное строение Среднего Приамурья, модели 84
4.1. Местоположение опорных профилей 85
4.2. Геолого-геофизическое описание геотрансектов, плотностные модели разрезов ... 85
4.2.1. Профиль Тында - Амурзет 86
4.2.2. Профиль Свободный - Комсомольск-на-Амуре 90
4.2.3. Профиль р.Зея-р.Бурея 93
4.2.4. Профиль 40км северо-восточнее профиля Тында - Амурзет 96
4.2.5. Профиль 40км юго-западнее профиля Тында - Амурзет 99
4.3. Карта мощности земной коры Среднего Приамурья 102
4.4. Плотностные срезы литосферы 102
4.4.1. Плотностной срез поверхности консолидированной коры 104
4.4.2. Плотностной срез на глубине 35км 104
4.4.3. Плотностной срез на глубине 50км 106
Глава 5. Геологическое истолкование природы аномалий и особенности глубинного строения осадочных бассейнов 108
5.1. Корреляция плотностных разрезов и срезов, особенности распределения плотности на разных уровнях литосферы 108
5.1.1 Литосферная мантия 108
5.1.2. Земная кора 112
5.1.3. Корреляция разноглубинных неоднородностей литосферы 116
5.2. Геологическое истолкование 118
5.2.1. Разломы 118
5.2.2. Особенности глубинной тектоники 126
5.2.3. Особенности эволюции 131
5.2.3.1. Эволюция фундамента 131
5.2.3.2. Эволюция осадочных бассейнов 136
5.2.4. Полезные ископаемые 138
5.2.4.1. Углеводороды 138
5.2.4.2. Твердые полезные ископаемые 142
5.2.4.3. Рекомендации 145
Заключение 147
Литература
- Глубинное строение
- Построение структуры фундамента депрессии
- Формализованная карта плотности дневной поверхности
- Геолого-геофизическое описание геотрансектов, плотностные модели разрезов
Введение к работе
Актуальность изучения осадочных бассейнов Приамурья обусловлена их расположенностью в узловых тектонических и геодинамических обстановках, перспективностью на наличие разнообразного минерального сырья. В первую очередь это энергоносители - нефть, газ, угли, горючие сланцы, уран; а также золото, медь, полиметаллы, серебро, железо, молибден. Решение проблемы затрудняется отсутствием объектов на поверхности и, следовательно, необходимостью применения глубинных
Щ геофизических методов. Такое положение обязывает совершенствовать методическую
основу и методы прогнозно-минерагенического анализа областей развития осадочных
толщ в соответствие с данными о глубинном строении и геодинамике литосферы региона.
Область расположения осадочных бассейнов Приамурья и сопредельных
территорий Китая характеризуются разнообразием тектонических и геодинамических
обстановок: активный и пассивный рифтогенез, субдукционно-коллизионные и
трансформные взаимоотношения плит и внутриплитных элементов, проявления
мантийного диапиризма и плюм-тектоники. Такая ситуация непосредственно отразилась
на особенностях глубинного строения осадочных бассейнов. Наиболее сложное строение
А литосферы в регионе характерно для Амуро-Зейской депрессии.
Методика исследований осуществлялась в четыре этапа. На первом была разработана схема изучения территории, перекрытой осадочным чехлом, в условиях дефицита глубинной информации. На втором выявлены физико-геологические особенности строения фундамента под чехлом. На третьем откартированы физические неоднородности в земной коре и мантии. На четвертом осуществлено геологическое истолкование результатов и установление связей найденных особенностей скоростного, плотностного и магнитного строения литосферы с тектоникой, геодинамикой и минерагенией важнейших ее элементов.
Целью работы является построение объемной модели глубинного строения
Амуро-Зейского и западной части Среднеамурского осадочных бассейнов как основы
изучения тектоники и геодинамики литосферы для прогноза полезных ископаемых закрытых территорий Приамурья.
Основные задачи следующие:
1 .Разработка методики изучения строения осадочных бассейнов.
2.Построение карт мощности осадочного чехла.
3.Картирование структуры консолидированного фундамента по результатам анализа геофизических и геологических материалов.
5 4.Постоение опорных плотностных разрезов и срезов разных уровней литосферы по геотраверсам профилей ГСЗ и параллельным им направлениям.
5.Построение карты мощности земной коры для района Среднего Приамурья. б.Картирование глубинных неоднородностей в земной коре и литосферной мантии. 7.Геологическое истолкование полученных результатов. Защищаемые положения:
1. Разработана методика изучения глубинного строения осадочных бассейнов в
условиях дефицита глубинной информации, включающая:
а) расчет и редуцирование эффектов чехла депрессии;
б) редуцирование локальных эффектов консолидированной коры;
в) построение карты мощности земной коры по зональной корреляции
сейсмических и гравиметрических данных;
г) выявление плотностных неоднородностей в земной коре и литосферной мантии.
2. В гетерогенном фундаменте Амуро-Зейского и западной части Среднеамурского
осадочных бассейнов выделены:
а) крупные блоки фундамента, границы основных тектонических элементов
региона под чехлом - микроконтинентов, орогенных поясов: Туранский блок,
ограниченный на юго-западе Трансамурским разломом, существенно сиалический по
составу и более плотный Зее-Буреинский; ІЗейская тектоническая зона, сложенная
преимущественно каледонскими образованиями и зона Добаошань, представленная в
основном герцинидами;
б) зоны мезозойского вулканизма под чехлом - Приамурская, Зее-Селемджинская,
Западно-Туранская и Ульдуро-Чуркинская.
3. Установлены крупные плотностные неоднородности в литосферной мантии и
земной коре:
а) Турано-Хинганская аномальная зона пониженной плотности в мантии,
отвечающая Западнотуранско-Муданьцзянскому золотоносному поясу глубинных
разломов;
б) Зейская аномалия повышенной плотности в коре и мантии, контролирующая
Чагаянский золото-полиметаллический рудный узел;
в) Зее-Норско-Буреинская коровая аномалия пониженной плотности в коре,
характеризующая надвиг Амурской плиты на Монголо-Охотский орогенный пояс.
Научная новизна полученных результатов состоит в следующем: 1 .Разработаны методический и вычислительный алгоритмы изучения глубинного строения территорий, перекрытых осадочным чехлом.
6
'& 2.Построены:
- карта мощности нелитифицированного чехла Амуро-Зейского и западной части Среднеамурского бассейнов;
- плотностные модели разрезов и срезов разных уровней литосферы территории
Среднего Приамурья;
- карта мощности земной коры региона.
3. Составлены:
^ - схема геодинамических обстановок Среднего Приамурья.
Щ 4. Выделены:
системы коровых и сквозькоровых разломов северо-западного направления;
зоны мезозойского магматизма на перекрытых территориях. Практическая значимость выполненной работы состоит в выявлении связей
между распределением плотности в литосфере и геологическими структурами,
установленными на дневной поверхности, а также с разными составляющими поля силы
тяжести. Получены новые данные о глубинном строении осадочных бассейнов, структуре
разрывной тектоники, развитии магматизма, контролирующих размещения минерального
сырья (золота, олова, меди, нефти, газа и др.) и позволяющие проследить эволюцию
ш региона.
Фактический материал и личный вклад осуществлен работой в лаборатории региональной геофизики и петрофизики ИТиГ ДВО РАН на основании собственных методических разработок и пакета компьютерных программ, реализующего комплекс методических разработок, материалов по гравитационному моделированию, а также данных геологии, петрофизики сейсмических исследований, МТЗ и теплового потока, взятых из работ лаборатории, института и из отечественных и зарубежных публикаций.
Апробация работы проводилась на международной научной конференции молодых ученых и специалистов (Чернигов, 2000г.); на II Краевом конкурсе молодых ученых и аспирантов (Хабаровск, 2000г.); на международной научно-практической конференции: Генезис нефти и газа и формирование их месторождений как научная основа прогноза и поисков новых скоплений (Чернигов, 2001г.), Всероссийской молодежной конференции: Современные вопросы геологии /2-е Яншинские чтения (Москва, 2002г.), Всероссийских совещаниях: Тектоника и геофизика литосферы (Москва, 2002г.), Тектоника и геодинамика континентальной литосферы (Москва, 2003г.), школе -конференции 37 Всероссийского тектонического совещания: Эволюция тектонических процессов в истории Земли (Москва, 2004 г.), на II, III и IV Косыгинских чтениях
(Хабаровск, ИТиГ ДВО РАН, 1999, 2001, 2003 г.г.), на Ученом совете Института тектоники и геофизики ДВО РАН (1998,2002 г.г.).
Публикация выполненных исследований произведена в одной монографии и 14 печатных работах.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из Введения, 5 глав и Заключения. Общий объем 155 страниц, 43 рисунка, 2 таблицы. Список использованной литературы содержит 110 наименований печатных работ.
Диссертация выполнена под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Ю.Ф. Малышева.
Настоящая работа является плодом исследований, сопровождавшихся как находками так и ошибочными решениями. Положительному завершению автор обязан творческим и деловым контактам и просто дружескому отношению и поддержке большого числа геофизиков, геологов и других специалистов. Бесценным считаю время, проведенное в общении с А.А.Грозой, Л.И. Брянским, Ф.И. Маниловым, Л.П.Карсаковым, научившими и ставшим примером творческого отношения к исследованиям. Выражаю искреннюю благодарность за плодотворные обсуждения и дискуссии, помощь в написании работы А.С. Приходько, Г.Л. Кирилловой, Б.Ф. Шевченко, В.Г. Гурович, Л.И. Попеко, А.И., Лобову, Л.Ф.Мишину, В.Г. Варнавскому. Насьпценность настоящей работы данными результатов вычислений и широкий круг объектов геолого-геофизической интерпретации стали результатом неоднократных и продолжительных обсуждений этих вопросов с Ю.Ф. Малышевым.
Успешному выполнению исследований по теме диссертации способствовали творческая обстановка, поддержка и внимание со стороны заведующего лабораторией региональной геофизики и петрофизики Ю.Ф. Малышева, благодаря огромной настойчивости и усилиям которого настоящая работа состоялась, и руководства Института тектоники и геофизики ДВО РАН (1992 - 2005 гг.) - Н.П. Романовского и СМ. Родионова.
Глубинное строение
Гравиметрия
Почти вся территория изучена государственной гравиметровой съёмкой масштаба 1:200000 и обеспечена картами двухмиллигального сечения в редукции Буге с плотностями промежуточного слоя 2,67 и 2,30 г/см и только её крайние юго-западная и северо-восточная части Амуро-Зейского бассейна представлены картой о сечением изоаномал- 4 мГал (на базе гравиметровых съёмок 1:1000000).
Ряд рудных районов и участков (Тас-Юряхский, Ларбинский, Березитовый, Покровский, Пионер и Среднебуреинский) обеспечен картами гравитационного поля масштаба 1:50000 (сечение ІмГал,).
Магнитометрия
Практически вся территория покрыта аэромагнитными съёмками в масштабах 1:25000.-1:200000, проведенными различными организациями, главным образом, в период с 1958 по 1981 год с феррозондовыми аэромагнитометрами АММ-13, КАМ-28 и в последние время АМФ-21, по результатам которых составлена государственная карта аномального магнитного поля с сечением изолиний 0,5-1,0 мЭ. Кроме того в 1997 г. в западной части Среднеамурского бассейна была проведена высокоточная аэромагнитная съемка масштаба 1:50000, выполненная прибором Cs-2 с чувствительностью 0,0001 нТл, позволившая под прозрачным магнитным чехлом картировать и петромагнитные неоднородности.
Сейсмометрия
Глубинное строение земной коры этим методом изучено недостаточно только тремя профилями глубинного сейсмозондирования (ГСЗ) - Свободный - Комсомольск-на-Амуре, вдоль трассы БАМ (Зея - Бурея), Тында - Амурзет .На территории представлено несколько профилей по методу обменных волн землетрясений (МОВЗ) общей протяженностью более 1000 км.
Положение границы Мохоровичича, определенное методом ГСЗ, использовано для расчета эмпирической связи мощности коры с аномалиями Буге и высотой рельефа местности. Кроме того, в южной части Зее-Буреинской депрессии сейсмопартиями ВНИИгеофизика, Востокнефтегеофизика и Дальневосточного геологического управления проведены площадные и профильные работы методами МОВ и КМПВ с изучением разреза в верхней части отложений мезозойско-кайнозойокого чехла до глубин, не превышающих 1,5-2,0 км, с единичными выходами на кровлю домезозойского фундамента.
Электрометрия
Профильные исследования в модификации магнито-теллурического зондирования (МТЗ) проведены вдоль всей трассы БАМа, вдоль трассы Сковородино-Чульман, вдоль ДВЖД от Сковородино до Магдагачи и на некоторых других участках. Их общая протяженность составила более 2000 км.
Из других электроразведочных методов следует отметить вертикальные электрозондирования (ВЭЗ), выполненные в площадном варианте в районе Покровского золоторудного месторождения и в площадном, и в профильном - в южной части Амуро-Зейской впадины восточнее Завитинска и Екатеринославки.
На территории Среднеамурского бассейна в 50-х годах прошлого столетия были проведены площадные и профильные исследования методом ВЭЗ общим объемом порядка 700 точек.
Аэрогамма-спектрометрическая съёмка
Первый период (1955 - I960 г.г.) аэрогеофизичеоких работ признается с позиций современных методических и аппаратурных требований кондиционным только для магнитных и гамма - съемок при использовании комплексных аэрогамма-магнитных станций (АСГМ-25, АСГМ-38, АРС-1, АРС-2) в дифференцированных магнитных и гамма-полях.
Второй период проведения аэрогеофизичеоких работ (1961 - 1980 г.г.) характеризуется дальнейшим совершенствованием аэросъемочной аппаратуры, появлением и все более широким использованием комплексных высокочувсвительных аэрогамма-спектрометрических станций (АСГ-48, 48М, 48М2; ГСА-70, 70В; АГСМ-71С, ГСА-75, 77Э), более совершенных аэромагнитометров и все более широким использованием вертолетных съемок.
Важной особенностью третьего периода (начиная с 1981 г.) является переориентировка аэрогеофизических работ с только чисто поисковых задач на выделение потенциально перспективных структурно-металлогенических единиц уровня прогнозных работ. В связи с новой постановкой задач ведущим масштабом работ становится 1:200000 с врезками более крупных масштабов. Работы выполнялись в самолетном и вертолетном вариантах со станциями ГСА-77, ГСА-80, СКАТ-77 и в самое последнее время - СТК-90 в комплекте с протонными аэромагнитометрами АМП-77 и АМП-80.
Построение структуры фундамента депрессии
Схема изучения фундамента приведена в блоке 2 (рис.4). Кроме решения главной задачи составления геолого-геофизической карты поверхности погребенного фундамента, подобные работы позволяют дополнительно выявить компактные неоднородности в верхней части коры. Подход к решению задач блока 2 лежит через проведение исследований блока 1 (рис. 4). В результате определения глубин до фундамента, общей мощности осадков, составлены карта изомощностей осадочной толщи и карта рельефа фундамента с наложенной системой разломных (разрывных) структур, которая непосредственно получается из карты изопахит.
Важным результатом обобщения и интерпретации геофизического материала при изучении строения перекрытого фундамента являются карты комплексной интерпретации гравитационных и магнитных данных. Районирование геофизических полей проводится с учетом знака и интенсивности аномалий, их формы и ориентировки (для линейных аномалий) и ряда других признаков. Основных характеристик три: интенсивность, дифференцированность, упорядоченность.
Для подобного вида работ трудно переоценить роль магнитных материалов. В фундаменте магнитные аномалии, в основном, связаны с кислыми, средними, основными и ультроосновным интрузиями палеозойского возраста, приуроченные к строго определенным и закономерно расположенным структурно-фациальным зонам фундамента. Следует также отметить, что часть мезозойских эффузивов в осадочном чехле и соответствующие им интенсивные локальные магнитные зоны связаны с серией разломов, ориентированных согласно с общим простиранием пород фундамента (Норско-Сухотинский палеозойский складчатый комплекс). Поэтому наличие мезозойских экструзивных образований, использующих для своего проникновения на поверхность разломы, часть которых несет древнее заложении, понимание общей обстановки затрудняет не значительно.
Определения границ локальных аномалий разного знака проводилось по линиям максимального градиента оконтуривающих аномалии (рис.19). Мощности магнитоактивных тел определялась по палетке (рис. 8). Направления падения тел устанавливались по асимметрии крыльев аномалий. Предполагаемые разрывные структуры выделялись на основании анализа морфологии гравимагнитных полей, рельефа фундамента, линейных зон высоких градиентов, цепочек линейных аномалий, деформации полей и т.п.. Важное значение имеет вопрос о выделении погребенных региональных глубинных разломов. Последние определяют основные особенности тектонического строения крупных структурных зон и кардинально влияют на осадконакопление, магматические процессы и рудообразование. Критерии трассирования разломов следующие. Это могут быть протяженные линейно вытянутые узкие зоны положительных или отрицательных магнитных аномалий в спокойном поле или цепочка локальных экстремумов, находящихся на одном простирании. Иногда разрывным нарушениям могут соответствовать прямолинейные границы между соседними резко различающимися по характеру геофизических полей региональными аномалиями. В магнитном и особенно гравитационном полях эти границы могут отмечаться полосой высоких градиентов ДТ и Ag. Следует особо подчеркнуть, что протяженные гравитационные ступени с большими перепадами значений Ag являются наиболее надежным критерием выделения в фундаменте региональных разрывных дислокаций.
Карта комплексной интерпретации геофизических данных, совмещенная с картой гипсометрии фундамента, является основой для построения геолого-структурной карты поверхности перекрытого фундамента. С учетом геологической привязки (частично предполагаемой) геофизических неоднородностей и структурных элементов, она, по сути, является схематизированной структурной геолого-геофизической картой фундамента.
Методика изучения глубинного строения земной коры отражена в блоке 3 (рис. 4). Она подразумевает редуцирование разреза консолидированной коры на отдельных профилях. Анализ поведения гравитационного поля и его составляющих проводился по профилю ГСЗ (Тында-Амурзет) и последующего послойного плотностного моделирования по программе Подгорного [1995]. При рассмотрении разреза видно, что морфология поля зависит как от величины дефицита или избытка плотности гравитирующих масс относительно некоторой средней величины, так и от многообразия форм распределения их в нижнем полупространстве. Ограничиваясь по вертикали толщей подкоровой мантии, используя слоистую модель по сейсмическим данным и воспользовавшись результатами вычисления гравитационного влияния рельефа подошвы слоев можно получить " спектральную" карту составляющих гравитационного поля, аппроксимируемого суммой гравитационных эффектов от слоев (рис. 9). При любом моделировании плотностных разрезов возникает необходимость сравнивать вычисленные и измеренные аномалии. Это можно сделать графически, т. е. визуально совмещая кривые аномалий. При машинном счете можно воспользоваться нахождением постоянной составляющей вычисленных аномалий и вычитанием ее из них.
Полученный спектр кривых автор попытался прокоррелировать с глубинной границей Мохо. Результаты получились следующие. Наилучшая корреляция, что естественно имеет кривая 4, которая собственно и является отражением аномального поля гравитирующих масс под земной корой. Коэффициент корреляции г = 0,89 и устойчивое уравнение прогрессии на всей территории. Кривая 3 (сумма гравитационных эффектов масс снизу до внутрикоровой границы Конрада) практически не имеет никакой корреляции. Кривая 2 имеет три уравнения корреляции. Важными границами является зона нарушений на пересечении Нэньцзян и Гарьского разломов, а также Дербуганского дизъюнктива.
Прогрессиями описываются территории между Дербуганским и Нэньцзян разломами и восточнее последнего с коэффициентами корреляции г = соответственно 0,48 и 0,57. Обратная связь характерна для составляющей силы тяжести 2 на участке западнее Дербуганского разлома г = 0,5. Кривая 1 также имеет три уравнения корреляции: прогрессии между Дербуганским и Нэнцзян разломами и восточнее Нэньцзян с коэффициентами корреляции г = 0,51 и г = 0,55, регрессии - западнее Дербуганского разлома с г = 0,49. Кривая 0 (наблюденное гравитационное поле) практически не имеет корреляции г = 0,28.
В процессе исследований выяснилось, что кроме кривой 4 допустимыми зависимостями обладают кривьіеі и 2. Кривая 2 отражает сумму гравитирующих эффектов слоев ниже одной из внутрикоровых границ, которую можно определить только сейсмическими методами. Когда таковые отсутствуют найти ее не представляется возможным. Другое дело граница 1 - консолидированный фундамент. Методы его нахождения изложены в разделе 2.2.
Формализованная карта плотности дневной поверхности
Карта мощности нелитифицированных отложений чехла В основе карты лежат данные МТЗ [Михалевский, 1987] для южной части Амуро-Зейского и ВЭЗ [Меркулова, Манилов, 1998] для западной части Средне-Амурского бассейнов. Остальные оценки мощностей получены в результате интерпретации гравитационных и магнитных данных с использованием методики изложенной в главе 2.
В пределах Амуро-Зейского бассейна (рис. 13) наибольшей глубиной до поверхности фундамента отличаются впадины: Ушумунская, Дмитриевская и Лермонтовская с мощностью чехла до 3,5 км. Более 3 км рыхлые отложения занимают в Белогорской и Спасовской впадинах. В восточной части Зее-Буреинской депрессии мощность чехла значительно меньше. Наиболее глубокие на этой территории
Екатеринославская (более 2,5км ), Романовская (около 2,5 км), Гарьская (более 2 км) впадины. Для Архаринской мощность чехла не достигает и 2 км.
На предложенной карте хорошо видны поднятия, разделяющие депрессионные структуры. Мощность чехла над поднятиями значительно уступает соседним впадинам. Примечательно, что системы поднятий и впадин последовательно сменяют друг друга, образуя своеобразную полосчатую структуру северо-восточной направленности.
Западная часть Средне-Амурской депрессии представлена цепочкой грабенов, ориентированных в северо - восточном направлении. Мощность рыхлых отложений в грабенах не превышают 3 км. Наиболее мощный чехол в Бирофельдском (2800м) и Дитурском (2600м) грабенах. Для Самарского максимальная глубина до фундамента достигает 2,2 км. Башмакский грабен неглубокий - чуть более 1000 м, не намного глубже Мореловецкий 1500 -1800 м.
Большинство современных тектонических построений, несмотря на привлечение различной глубинной информации фактически остаются двумерными. Поэтому для получения объемного представления о строении впадин является актуальным их погоризонтное изучение. Основными, четко устанавливаемыми уровнями депрессионных структур являются дневная поверхность и поверхность консолидированной коры, для них и построены карты плотности. Для придания картографическому материалу объема, распределения плотности на каждом уровне сопровождаются характеристикой рельефа структурной поверхности: на первом уровне - изогипсами осредненного дневного рельефа, на втором - изогипсами рельефа поверхности консолидированной коры.
С целью соблюдения принципа однородности описания и создания условий для сопоставления карт друг с другом вся исходная информация была переведена из дискретной формы в непрерывную в виде изолиний изменений свойств изучаемых параметров плотности в г/см3, рельефа структурных поверхностей в км. В основе срезов лежит информация о распределении плотностных свойств в пределах зоны сочленения Центрально-Азиатского и Тихоокеанского подвижных поясов [Малышев, Манилов, Романовский, Гурович, 2001 ].
Построение карты плотности литосферы на дневной поверхности осуществлялось путем отнесения средневзвешенных значений образцов горных пород на их количество и площадь геологических образований в элементарной ячейке к центру этой ячейки. За элементарную ячейку была принята картографическая трапеция (лист) масштаба 1:100000, на которые была разбита вся площадь карты. Всего было использовано 660 элементарных ячеек и около 78 тысяч определений плотности. Полученные таким образом значения плотности в элементарных ячейках изменяются от 2,00 до 2,85 г/см3 (табл.2). Низкие значения плотности (2,00-2,20 г/см3) относятся к слабо литифицированным осадочным отложениям мезозойско-кайнозойских впадин. Высокими значениями плотности (2,75-2,85 г/см3) выделяются глубоко метаморфизованные образования древних щитов и микроконтинентов.
Карта изогипс осредненного рельефа дневной поверхности составлена путем осреднения с радиусом 25 км отметок рельефа, снятых с топокарт масштаба 1:500000. Особенностями формализованной карты плотности (в отличие от существующих петроплотностных) являются значительно меньшая зависимость от используемых геологических материалов, где плотность горных пород жестко привязана к геологическим контурам, а также возможность прямого сопоставления с гравиметрическими и другими геофизическими картами для проведения над ними различного рода математических операций (выделение локальных, региональных аномалий, редуцирование гравитационных аномалий и т.д.).
Такая специфика рассмотренной карты плотности первого уровня позволила перейти к построению следующего плотностного среза - карты плотности поверхности консолидированной земной коры. Оно осуществлялось в следующей последовательности. Для территорий осадочных бассейнов и перекрытых осадочным чехлом платформ и массивов определение плотности их фундамента производилось аналитическими расчетами. Для этого использовались локальные аномалии редуцированного гравитационного поля, карта изопахит мощности осадков и результаты сейсмогравитационного моделирования по региональным сейсмическим профилям. При этом предполагались различные варианты итоговых результатов, полученных расчетным путем плотности пород фундамента. Для перекрытых осадочным чехлом участков фундамента рассчитанные значения плотности должны быть сопоставимыми с плотностью обнаженных участков фундамента (первый тип). В случае погруженных под осадочный чехол микроконтинентов их плотность может отличаться от плотности складчатых образований консолидированной коры (второй тип). Для рифтогенных осадочных бассейнов, мантийного диапиризма, моделей типа «slab window» расчетные значения плотности фундамента бассейнов могут быть выше не только плотности складчатых образований консолидированной коры, но и плотности кристаллического фундамента. В этих случаях площадь распространения пород с аномальной плотностью, как правило, меньше площади осадочного бассейна (третий тип).
Геолого-геофизическое описание геотрансектов, плотностные модели разрезов
Расчеты выполнены по пяти геотрансектам. Три из пяти профилей - направления скоростных разрезов ГСЗ. Для решения поставленных задач использовались материалы сейсмических исследований: р.Зея - р.Бурея [Мишенькин, и др., 1989], Свободный -Комсомольск-на-Амуре [Потапьев , и др. 1979 ] и Тьшда - Амурзет [Золотов, Ракитов, 2000]. Для придания большей детальности опорных данных построены две шготностные модели по промежуточным геотраверсам. Направления выбраны параллельно профилю ГСЗ г. Тьшда - пос. Амурзет в 40км северо-восточнее и юго-западнее (рис.3). Горизонтальные границы дополнительных профилей получены аналитическим путем из соотношений, описанных в главе 2. Базовые плотностные параметры - результат интерполяции и экстраполяции между моделями профилей ГСЗ. Общее направление всех трансектов с северо-запада на юго-восток, в основном вкрест простирания Пограничной гравитационной ступени, большинству геологических структур и большого количества протяженных зон глубинных разломов.
По отношению к структурам первых порядков геотраверсы расположены в разных тектонических условиях (рис. 3). Так траверс Тында-Амурзет (рис. 3, 23) наиболее протяженный, начинается в контурах Алдано-Станового щита, а заканчивается в Малохинганском блоке Цзямусы-Малохинганского массива. Западный фланг геотраверса Свободный - Комсомольск-на-Амуре (рис.3,24) размещается в Зее-Буреинской депрессии и Туранском блоке восточной части палеозойского Центрально-Азиатского складчатого пояса, а восточный - в мезозойском Сихотэ-Алиньском орогенном поясе. Траверс р. Зея -р. Бурея (рис. 3, 25) пересекает весь Амуро-Зейский бассейн, Туранский блок и выходит на Баджальскую вулканогенную структуру. Оба дополнительных профиля находятся в контурах указанных тектонических объектов восточной окраины Центрально-Азиатского пояса (рис. 3,26,27).
Геолого - геофизическое описание геотрансектов, плотностные модели разрезов
В процессе построения исходной плотностной модели литосферы исследуемой территории, возникла неопределенность, от решения которой зависит достоверность математических расчетов при последующем моделировании и истолковании полученных результатов. Эта проблема - унифицирование величины плотности вещества литосферной мантии для разрабатываемой исходной модели по имеющейся информации.
Для решения поставленной задачи были рассмотрены распределения значений скорости упругих волн по линиям известных геотрансектов, по которым была выделена граница М и распределения значений плотности. В процессе изучения выяснилось, что основной фон сейсмических скоростей составляют ее значения 8,0 и 8,1 км/с. Использованы зависимости Нейфа-Дрейка, устанавливающие соответствие скорости продольных волн от плотности среды их прохождения. На основании анализа всех этих материалов сделана корректировка величины плотности вещества литосферной мантии в пределах 3,27-3,31 г/см. Такое упорядочение величины плотности литосферного вещества в мантии должно привести к более увязанным результатам моделирования по геотрансектам.
За основу расчетов взяты результаты многоволнового ГСЗ и МОВЗ, полученные в 1990 г. вдоль 880-километрового профиля г. Тында-пос. Амурзет. Выполненные Центром ГЕОН глубинные сейсмические исследования получили название многоволнового ГСЗ [Золотов, Ракитов, 2000]. Их важной особенностью является комплексное исследование волн различного типа (продольных и поперечных, рефрагированных и отраженных). Применение частотной и скоростной фильтрации [Егоркин, 1989] позволяет более детально проанализировать волновое поле в последующей части записи сейсмограмм ГСЗ, выделить и проследить волны, отраженные от границ в консолидированной коре и верхней мантии.
Настоящий профиль (рис. 3, 23) берет начало в Становой гранит-зеленокаменной области Алдано-Станового щита, проходит через среднюю часть Монголо-Охотского орогена, Среднезейскую впадину, Мамынский блок Аргуно-Мамынского массива, Амуро-Зейский осадочный бассейн, пересекая его с северо-запада на юго-восток, сечет Туранский блок Турано-Чжангуанцайлинского массива и оканчивается на Малом Хингане.
Гравиметрическая характеристика
На северо-западе профиля (рис. 23) выделяется южная окраина Алдано-Станового регионального минимума, отвечающая Становой гранит-зеленокаменной области Алдано-Станового щита. Остальная часть профиля принадлежит региональному максимуму силы тяжести, охватывающему Мамынский выступ фундамента, Зее-Буреинскую депрессию, Туранский блок и Архаринскую депрессию. Их разделяет градиентная зона Ag и Монголо-Охотский пояс соответственно.
Локальные максимумы гравитационного поля вдоль профиля расположены на границе Алдано-Станового щита и Селенга-Станового орогенного пояса
(Джелтулакский разлом), в Монголо-Охотском поясе (Южно-Тукурингрский разлом с габбро-тоналитами пикантского комплекса, Средне-Зейской впадины в районе Дербуганского разлома, над Мамынским выступом и над отдельными блоками в пределах Амуро-Зейского бассейна. Участки повышенных значений Ag наблюдаются и в пределах Туранского блока. Минимумы поля наблюдаются в районе Ушумунской впадины, на границе Мамынского поднятия и Зее-Буреинской депрессии. Также минимумами гравитационного поля (рис. 23) трассируются разломы: Гарьский, Таси, Харбинский, Западно-Туранский и Хинганский.
Описание плотностной модели
Геометрический каркас плотностной модели разреза (рис.23) построен по сейсмическим данным Е.Е. Золотова и В.А. Ракитова [2000]. Он представляет собой пятислойную структуру. Верхний слой принят как неконсолидированная часть земной коры или по-сути чехол депрессий. Остальные горизонтальные границы закреплены по сейсмическим данным. Три верхних границы являются внутрикоровыми, четвертая -граница Мохо, пятая - внутримантийная. Закономерность распределения плотности в земной коре и в подстилающей ее верхней мантии получены пересчетом сейсмических скоростей в значения плотности по зависимости между ними с учетом изменений РТ-условий.
Нижняя граница разреза находится в литосферной мантии. К западу от Мамынского выступа граница представляет собой симметричный пологий купол с вершиной под Монголо-Охотским поясом (72 км). Начиная со Средне-Зейской депрессии на юго-восток эта граница постепенно поднимается от 76 до 63 км под Архаринским грабеном.
Следующая снизу граница раздела "земная кора - мантия". Глубина границы варьируется в диапазоне 38-42км. На протяжении разреза наблюдается постепенное поднятие границы с северо-запада на юго-восток. Наибольшая мощность земной коры под Становой гранит-зеленокаменной областью (42 км) и Мамынским выступом фундамента ( 40км). Под депрессиями наблюдается подъем границы Мохо. Наименьшая мощность коры под восточным бортом Амуро-Зейского бассейна (38,5 км) и западным Архаринского грабена (38км).
На разрезе четко выделяются две внутрикоровые границы: нижняя практически горизонтальная с вариациями глубин 25 - 30км; верхняя постепенно повышается с запада (19км) на юго-восток (12км).
