В онлайне: 2 (гостей - 2, участников - 0)  Вход | Регистрация

 
УДК

Слои повышенной пористости в верхней мантии


Семашко С.В., доцент ТулГУ

Рассматриваются слои повышенной пористости в верхней мантии Земли

Современные представления о составе и свойствах пород, находящихся на глубинах, соответствующих верхней мантии, основываются на результатах:

  • изучения ксенолитов из магматических пород;
  • лабораторных исследований пород различного состава при предполагаемых температурах и давлениях;
  • интерпретации геофизических методов.

Изучение ксенолитов и лабораторные исследования в настоящее время признаны наиболее достоверными источниками информации о веществен-ном составе глубинных зон нашей планеты до глубин в первые сотни километров. Современные представления о физических свойствах земных недр на этих глубинах, как правило, основываются на комплексной интерпретации результатов лабораторных исследований горных пород при высоких температурах и давлениях и результатов интерпретации геофизических методов.

Среди геофизических методов на этих глубинах исследований наибольшую значимость до настоящего времени имеют сейсмологические и сейсмические методы. Использование этих методов в первой половине двадцатого века привело к созданию современных моделей внутреннего строения нашей планеты в целом. Общим для всех этих моделей следует признать наличие границы между твердой оболочкой Земли и жидким ядром на глубине 2900км, а также выделение внутри жидкого ядра предположительно твердого внутреннего ядра.

По мере усовершенствования аппаратурно-методического обеспечения, проведения и интерпретации сейсмических и сейсмологических методов исследований в течение двадцатого века происходило [1]:

  • уточнение положения ранее выделенных внутренних границ в твердой оболочке;
  • определение значений и вариаций скоростных характеристик на различных глубинах;
  • выделение тех или иных слоев, зон, областей и т. п.

Результаты этих исследований использовались и используются в различных геодинамических моделях планетарного уровня. К наиболее известным из них относятся изостазия и тектоника литосферных плит. Для обоснования механизмов вертикальных и горизонтальных движений в этих моделях необходим астеносферный слой - слой «способный к вязкому или пластическому течению под действием относительно малых напряжений, позволяющий путем медленных движений постепенно создавать условия гидростатического равновесия» [2]. Астеносферный слой был отождествлен со слоем пониженных скоростей, выделенным в первой половине двадцатого века внутри твердой оболочки Земли, ниже границы Мохо в интервале глубин 100-200км. Основанием для определения этого слоя как ослабленного, или слоя пониженной вязкости, по сравнению с выше и ниже лежащими слоями, служит снижение скоростей продольных и поперечных волн на 0,2 – 0,3 км/с [3,4].

Увеличение объема сейсмических исследований к концу двадцатого века поставило под сомнение повсеместное наличие слоя пониженных скоростей в указанном диапазоне глубин и, следовательно, повсеместного распространения астеносферного слоя [5].

В настоящее время в верхней части твердой оболочки Земли выделяют три планетарные границы раздела, существование которых признается практически всеми исследователями. К этим границам относятся: граница осадочного слоя, верхняя граница кристаллических пород фундамента и граница Мохо в интервале глубин 10 – 65км [3,4,5]. Сейсмические исследования последних лет также подтвердили широкое распространение зон пониженных скоростей в земной коре континентального типа [6,7]. Зоны пониженных скоростей наиболее часто выделяют в интервале глубин 10 – 25км в земной коре и в интервале глубин 80 –100км соответствующих верхней мантии. Отмечено, что к этим зонам тяготеют скопления горизонтальных отражающих площадок, участки повышенной субгоризонтальной расслоенности среды и протяженных сейсмических границ [7]. Дополнительная информация о свойствах зон пониженных скоростей была получена при анализе распределения добротности в земной коре и верхней мантии [7,9]. Значения добротности определялись по результатам исследований распространения сейсмических волн в земной коре.

Определения добротности в верней мантии проводилось на основе анализа собственных колебаний Земли и сейсмической информации, полученной при проведении сейсмических работ на опорных сейсмических профилях на территории СССР [7,8]. В планетарном масштабе для интервала 80 – 100 км оценка величины добротности согласно [8] может быть принята равной 100. Воспользовавшись соотношением между пористостью и добротностью из [9],

f = 47,1•(1/Q)2/3 %


где f – пористость, Q – добротность.

Оценка величины пористости для интервала 80 – 100 км составляет около 2.2%. В интервале глубин 200 – 270км добротность верхней мантии для Сибирской платформы и Западно-Сибирской плиты согласно [7] находится в пределах 85 – 90, что позволяет оценить пористость (по приведенной выше формуле) величиной около 2,3%.

Полученные оценки пористости в верхней мантии позволяют предположить повышенные значения флюидной проницаемости в зонах пониженных скоростей (волноводах) при рассмотренных выше величинах добротности. Эти зоны могут выполнять функции перераспределения и аккумуляции флюидов в литосфере, а также роль слоев повышенной пластичности при геодинамических процессах планетарного характера.

Библиографический список

  1. Буллен К.Е. Введение в теоретическую сейсмологию. -М.: Мир, 1966г., 460 с.
  2. Геологический словарь. Т. 1. – М.: Недра, 1978г., 486 с.
  3. Косыгин Ю.А. Тектоника. – М.: Недра, 1988г., 462с.
  4. Белоусов В.В. Основы геотектоники. – М.: Недра, 1989г., 382 с.
  5. Кунин Н.Я. Строение литосферы континентов и океанов. – М.: Недра, 1989г., 286 с.
  6. Каракин А.В., Курьянов Ю.А., Павленкова Н.И. – М.: ВНИИГЕОСИСТЕМ, 2003г., 219 с.
  7. Глубинное строение территории СССР/ В.В Белоусов, Н.И. Павленкова, А.В. Егоркин и др. – М.: Наука, 1991г., 224 с.
  8. Жарков В.Н. Внутреннее строение Земли и планет. – М.: Наука, 1983г., 416 с.
  9. Семашко С.В. Динамические процессы и пористость в литосфере./ Известия Тульского государственного университета, серия: «Геоинформационные технологии в решении региональных проблем», Выпуск 2, 122-127с.



 

Разделы конференции

  1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
  2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
  3. Комплексное использование природных ресурсов
  4. Современные вопросы геологии
  5. Физика горных пород
  6. Новые технологии в природопользовании
  7. Применение современных информационных технологий
  8. Экономические аспекты недвижимости
  9. Мониторинг использования объектов недвижимости

 

Проекту Kadastr.ORG требуются средства на хостинг и развитие

Сумма: руб.