Введение к работе
Актуальность исследования. Исследование структуры литосферы Камчатки представляет особый интерес для решения ряда фундаментальных и прикладных задач геофизики.
Фундаментальные задачи связаны с ключевыми проблемами вулканизма и геотектоники, исследованием магматических очагов вулканов, особенностей строения вмещающей их среды — скоростных неоднородностей, аномалий других геофизических полей. Одна из фундаментальных задач геотектоники -получение новых данных о детальном строении литосферы в зоне перехода от континента к океану. Эти данные могут свидетельствовать о характере глобального геодинамического процесса.
Практические задачи - это поиск закономерностей, связывающих структурные особенности литосферы с сейсмическим потенциалом, интенсивностью современных движений земной коры; выявление зон возможных очагов разрушительных землетрясений.
Углубленное изучение этих проблем требует повышения эффективности методов изучения структуры земной коры, в частности, сейсмической томографии, использующей для изучения скоростной структуры литосферы объемные волны Р и S от естественных источников - местных землетрясений.
Цель работы. Развитие и применение эффективных методов сейсмической томографии к изучению скоростного строения литосферы Восточной Камчатки в пределах фокальной зоны и прилегающих к ней областей.
Задачи исследования:
-
Систематизация и обобщение геолого-геофизической информации о Восточной Камчатке, выбор начальной модели.
-
Применение методов сейсмической томографии с использованием кинематических характеристик объемных Р- и S-волн от локальных землетрясений для построения трехмерной скоростной модели земной коры и верхней мантии Восточной Камчатки. Постановка этой задачи стала возможной благодаря относительно плотной сети станций и большому объему полученного экспериментального материала за десятки лет детальных сейсмологических наблюдений. Использование различных методов восстановления трехмерных томографических изображений среды - ПВВА (последовательного вычитания выбранных аномалий) и LSQR (модификация метпггя гпттряжртгоу .грядистгггт)
- с целью их сопоставления, выявления оптимальных условий применения и синтеза результатов.
3. Более детальное изучение с помощью сейсмической томографии
скоростного строения земной коры в районе Ключевской группы вулканов.
4. Анализ качества полученной трехмерной сейсмической модели среды;
выявление закономерностей, связывающих скоростную структуру литосферы с
сейсмичностью, гравитационным полем и тепловым потоком.
Защищаемые положения:
1. Полученные трехмерные скоростные модели литосферы Камчатки
характеризуются более высоким качеством (разрешающая способность,
надежность, объем исходной информации), чем модели, полученные
предыдущими исследованиями.
2. В фокальной зоне высокоскоростные области (аномалии достигают 12%)
чередуются с областями слабых контрастов скорости. Под вулканическим
поясом в верхней мантии согласованно с областями положительных аномалий в
фокальной зоне располагаются области с отрицательными аномалиями (до 12%).
В районе Ключевской группы вулканов в коре существует низкоскоростная
аномалия под северо-восточным склоном Ключевского вулкана на глубине 0-10
км на расстоянии до 10 км от центра вулканической постройки.
3. Положительные скоростные аномалии коррелируют с положительными гравитационными аномалиями в акваториях заливов, с областями интенсивных современных прогибаний, с областями пониженных значений теплового потока. При этом центральные части областей с положительными аномалиями скорости в акваториях заливов асейсмичны, а землетрясения группируются в наиболее высокоградиентных зонах - границах раздела высоких и фоновых значений скорости. Эти данные подтверждают представление о сейсмофокальной зоне как области глубинного надвига континентального блока на океанический (или подвига второго под первый) под действием плотностной дифференциации вещества.
Научная новизна.
1. Получены новые, неизвестные ранее характеристики тонкой структуры
поля скоростей продольных и поперечных волн литосферы Камчатки.
2. Получены новые закономерности, связывающие структурные
неоднородности с положением очагов сильных землетрясений.
3. Впервые выявлены устойчивые связи скоростной структуры литосферы с
ее тепловым состоянием, сейсмичностью и гравитационным полем.
4. Сопоставлением эффективности алгоритмов ПВВА и LSQR установлены оптимальные условия их применения, показано превосходство ПВВА в условиях среды, содержащей блоки большого контраста скоростей сейсмических волн.
Данные, положенные в основу диссертации. В работе использованы данные уточненного камчатского каталога за период 1985-1999 гг., предоставленные Институтом Вулканологии и Сейсмологии ДВО РАН, и данные каталога вулканических землетрясений Ключевской группы вулканов за период 2000-2001 гг., предоставленные Камчатской Опытно-Методической Сейсмологической Партией Геофизической службы РАН (КОМСП ГС РАН).
Результаты, полученные лично автором. На протяжении 10 лет автор работала в творческом коллективе сотрудников ИФЗ РАН, ИВ ДВО РАН, ИВГГ ДВО РАН и ИГЕМ РАН. Этим творческим коллективом получены и опубликованы результаты более широких научных исследований, касающихся вулканической и общей геологии, геотектоники и геофизики Камчатки. Личный вклад автора состоит в построении томографических изображений литосферы Камчатки, в анализе сейсмологических и геофизических полей, сравнительном анализе томографических алгоритмов ПВВА и ESQR, обсуждении результатов и формулировке геофизических выводов.
Апробация работы и публикации. Отдельные разделы работы были представлены на Вторых Геофизических чтениях им. В.В. Федынского (г. Москва, 2000 г.), на Всероссийском совещании «Напряженное состояние литосферы, ее деформация и сейсмичность» (г. Иркутск, 2003 г.), на XI Конференции Европейского Геофизического Союза (г. Страсбург, 2001 г.), на I Генеральной Ассамблее Европейского Геофизического Союза (г. Ницца, 2004 г.). Основные результаты работы докладывались на научных семинарах ИФЗ РАН, Кафедры геофизики Геологического факультета МГУ. По теме диссертации опубликовано 8 статей и тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, занимает 123 страницы, включая 42 рисунка. Библиография насчитывает 139 наименований.
Похожие диссертации на Трехмерная скоростная структура коры и верхней мантии Восточной Камчатки, полученная методами сейсмической томографии
