СТРОЕНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ ПО ДАННЫМ ГСЗ

C Г. С. ГОРШКОВ “ВУЛКАНИЗМ КУРИЛЬСКОЙ ОСТРОВНОЙ ДУГИ” ИЗДАТЕЛЬСТВО НАУКА; МОСКВА,cc.13-17, 1967 http://www.kuriles-history.ru/up/lib/volcano.pdf глубинное сейсмическое зондирование


По данным ГСЗ (Гальперин, 1958; Гальперин и др., 1958; Васильев и др., 1960; Аверьянов и др., 1961; Вейцман и др., 1961;Косминская и др., 1963, cб.”Строение земной коры в области перехода от Азиатского континента к Тихому океану”,1964) установлено, что земная кора имеет здесь мозаичное строение. Западная граница области типично океанической коры совпадает с дном Курило-Камчатского желоба. Типично континентальная кора протягивается от Южного Сахалина к району пролива Крузенштерна, а к югу от этой линии располагается обширный участок с корой так называемого
“переходного” типа, в которой И. П. Косминская выделила “субокеанический” и “субконтинентальный” типы.

В океанических областях земная кора состоит из одного слоя консолидированных пород мощностью 5— км с Vp, равной 6,6—,0 км/сек. Выше следует тонкий слой осадков (1 км) и 5-километровый слой воды. Общая мощность океанической коры, включая воду и осадки, составляет 10—5км.

Кора континентального типа имеет более сложное строение и гораздо большую мощность. Выше границы М, как и на океанах, следует слой с Vp, равной 6,6—,0 км/сек, а еще выше залегает мощный слой с Vp, равной 5,5—,0 км/сек. Граница между этими двумя слоями называется границей Конрада. Еще выше лежат рыхлые осадки. Мощность двух основных слоев непостоянна; суммарная мощность континентальной коры составляет в среднем 35 км.Слой с Vp, равной 5,5—,0 км/сек, часто условно называют “гранитным”, а нижележащий слой — “базальтовым”. Однако никакого петрографического значения этим названиям не придают, лишь как синонимы словам “слой с сейсмической скоростью, равной 5,5—,0 км/сек” и “слой с сейсмической скоростью, равной 6,5—,0 км/сек”.

И. П. Косминская выделила в переходной зоне еще два типа земной коры: субокеанический и субконтинентальный. Субокеанический тип коры отличается от океанического значительно большей
толщей осадков —3— км, вместо 0,5—,0 км в океанах. Мощность “базальтового слоя” в субокеанической коре также увеличена.

Субконтинентальная кора напоминает субокеаническую; она также состоит из осадочного и “базальтового” слоев. Однако скорости в субконтинентальной коре, в так называемом “базальтовом слое”, имеют промежуточное значение, а именно 6.3 км/сек. Местами скорости увеличиваются до нормального “базальтового” значения 6,6 км/сек, и в этом случае обычно появляется тонкий слой со скоростью, близкой к гранитной (5,0 км/сек). Эти данные позволили И. ГГ.Косминской считать, что рассматриваемый тип земной коры стоит ближе к континентальному, нежели к океаническому.


Вся область к востоку от оси Курило-Камчатского желоба подстилается корой типичного океанического типа. В северной части гряды мощность осадков в океанической части составляет 1 км, а мощность “базальтового слоя” с граничной скоростью 6.4 км/сек- 6—8 км. Граница М проходит на глубине 12—14 км. По направлению к островам граница М полого погружается, и под осью желоба глубина составляет 18 км. Граничная скорость в мантии под океаном 8,5 км/сек, а под валом Зенкевича уменьшается до 7,7 км/сек.

Сходная картина наблюдается в центральной и южной частях гряды. Ha расстоянии 310 км от берегов о-ва Итуруп глубина границы М составляет 11 км и по мере приближения к оси желоба постепенно увеличивается. Весьма интересной особенностью в промежутке между осью желоба и 300—350 км является чередование узких блоков (шириной 2 0— 50 км) мантии с резко различной граничной скоростью: 7,8—8,0 км/сек. и 8,9 км/сек.Далее, от 350 километра до конца (450 км), скорость остается постоянной — 8,7 км/сек.

В северной части гряды океанический тип коры по оси желоба резко сменяется континентальным типом. Выше “базальтового слоя” сразу же появляется “гранитный слой” с граничной скоростью 5,0—5,5 км/сек; мощность его от 2 до 6 км. Этот слой по оси желоба перекрыт осадками мощностью до 1,5 км. Под западным склоном желоба и под островным шельфом мощность осадков и “базальтового слоя” значительно увеличивается (до 6 -22 км),а граница М погружается до глубины в 30—33 км. Ближе к островам граница М немного повышается.

Подругую сторону островов -в Охотском море также прослежена континентальная кора мощностью до 30 км с маломощным “гранитным слоем” и более мощным “базальтовым”.

Таким образом, в северной части Курило-Камчатского желоба происходит резкая смена коры океанического типа корой континентальной. Последняя имеет маломощный (до 8 км) “гранитный слой” и значительно более мощный “базальтовый” (до 20—22 км).

B материковой части — на профиле Магадан — Колыма — соотношения мощности слоев существенно иные: “гранитный слой” имеет мощность 20 км, а “базальтовый”—12—13 км.


В центральной части гряды у оси Курило-Камчатского желоба мощность “базальтового слоя” составляет 9—10 км. Под западным склоном желоба мощность земной коры увеличивается до 17—20 км, причем увеличение идет как за счет осадков (до 3,5км), так и за счет “базальтового слоя” (до14 км). Такой тип коры — “базальтово-осадочный”, с несколько увеличенной мощностью — был назван “субокеаническим” (Косминская и др.,1963). Несколько севернее судя по распределению аномалий силы тяжести, кора типично океанического типа образует к западу от оси глубоководного желоба глубокий “залив” и подходит почти к о-ву Симушир. На расстоянии 50—60 км от о-ва Симушир общая мощность земной коры составляет 13 км, из которых 7 приходится на “базальтовый слой”, 3 — на рыхлые осадки и 3 — на слой воды.

Ближе к островам поверхность “базальтового” слоя и граница М под углом в 4o поднимается, a мощность рыхлых осадков уменьшается. Граничная скорость в слое ниже рыхлых осадков составляет здесь 6,3 км/сек, и является как бы промежуточной между “гранитной” (5,5—6,0 км/сек) и “базальтовой” (6,5—7,0 км/сек). Общая мощность коры — менее 15 км - строение земной коры в области Центральных Курил весьма своеобразное, хотя отнесено к “субокеаническому” типу.

В южной части Курильской зоны к западу от оси глубоководного желоба граница М круто погружается и в 120 км от о-ва Итуруп достигает глубины 36 км. Именно значительная мощность и послужила основанием для выделения здесь континентального типа коры, хотя строение ее резко отлично от континентального: мощность “базальтового слоя” (Vp = 6,6 км/сек) составляет 26 км, выше следует 7-км слой рыхлых осадков (Vp = 2,8 км/сек) и 3-километровый слой воды.

Ближе к островам граница М круто (68) поднимается, появляется “надбазальтовый слой”, а мощность осадков уменьшается. “Надбазалътовый слой” (Тулина, Миронова, 1964) условно назван “гранитным”. Однако там же подчеркнута аномально малая сейсмическая скорость (5,0, вместо 5,5 км/сек). По всей вероятности, “надбазальтовая толща” сложена вулканическими породами. Эта толща не имеет повсеместного распространения, а встречается пятнами. Одно из таких “пятен” приурочено к подводному хребту Витязя. По оси хребта мощность надбазальтовой толщи составляет 7 км, а осадки практически отсутствуют. Мощность “базальтового слоя” 17—18 км, глубина границы М достигает 25—26 км. Еще ближе к островам мощность надбазальтовой толщи снова уменьшается и на расстоянии 40—45 км от островов сходит на нет. Таким образом, тот блок земной коры в районе Южных Курил, который в описании результатов работ ГСЗ (Тулина, Миронова, 1964; Косминская и др., 1964) назван континентальным, сопоставим с континентальным только по общей мощности — до 36 км. Фактически же он может рассматриваться как “субокеанический” (“базальтовая” толща в 20—26 км), нагруженный мощным (до 7 км) слоем вулканических пород.

B приостровной части Южных Курил строение земной коры также двухслойнoe. Верхний, осадочный слой имеет мощность не более 3—4 км; второй слой, мощностью до 16 км, имеет “промежуточную” сеймическую скорость — 6,3 км/сек. B области южных oстровов встречаются маломощные прослои со скоростями, близкими к “гранитной” (4,3—5,5 км/сек). Глубина границы М в районе о-ва Уруп достигает 16 км, о-ва Итуруп — 18 км. Этот тип коры назван И. П. Косминской “субконтинентальным”.

К западу от Южных Курил граница М плавно поднимается от уровня 15—18 км до глубины около 13 км. Кора в Курильской впадине Охотского моря имеет двухслойное базальтово-осадочное строение с нормальной скоростью “базальтового слоя” 6,6—6,8 км/сек. Mощности осадочного и “базальтового” слоев приблизительно равны и составляют в сумме 10 км. Cевернее мощность осадков уменьшается до 2,5—3 км, а мощность “базальтового слоя” увеличивается до 7—10 км. Этот тип коры назван “субокеаническим”, хотя существенно отличается от “субокеанического” центральной части островов и склона желоба. По существу, в южной части Охотского моря тонкaя океаническaя корa, нагруженнaя мощным слоем рыхлых осадков. Это видно на карте мощности консолидированной коры.

Cкорость на границе М на различных участках сейсмических профилей имелa различное значение. По данным (Федотов, 1963; Федотов и др., 1961, 1963, 1964), в области Курильской островной дуги скорость продольных сейсмических волн на границе М меньше, чем обычно, и равна 7,7км/сек (вместо “нормальных” 8,1 км/сек). Такое значение скорости сохраняется до глубины 80 км, а затем незначительно увеличивается. Лишь на глубине 125 км скорость достигает значения 8,1 км/сек. Зона уменьшающихся сейсмических скоростей в верхних частях мантии (зона Гутенберга), которая наблюдается всюду в континентальных и океанических областях Земли, на Курилах отсутствует или выражена нечетко. На фоне низких значений скорости на глубинах 6 0— 110 км и особенно на 80—90 км сильно возрастает поглощение поперечных сейсмических волн. Зона такого аномального строения верхней части мантии совпадает с зоной современного вулканизма. По обе стороны от полосы современных вулканов, т. е. в Охотском море и в Тихом океане, мантия имеет обычное cтроение с сейсмической скоростью на границе М 8,0—8,1 км/сек.

Таким образом, строение верхней мантии в вулканической зоне Курильской дуги отличается вполне определенными особенностями: слой пониженных скоростей внутри мантии (слой Гутенберга, или волновод) отсутствует. Cейсмические скорости на границе М существенно ниже, чем в прилегающих, невулканических зонах. Если судить по аналогии с Камчаткой, Японией и другими вулканическими районами, такое строениемантии присуще всей Курильской дуге с юга до севера.

Вместе с тем строение земной коры по простиранию дуги неоднородно. На Северных Курилах кора имеет континентальное строение. Центральные Курилы подстилаются корой “субокеанического типа”, близкой к океанической, но нагруженной толщей вулканических пород. Здесь типично океаническая кора глубоким “заливом” вдается в сторону гряды, почти доходя до островов Симушир и Кетой. B Южных Курилax консолидированная кора однослойна, сейсмические скорости в ней имеют промежуточное значение (6,3 км/сек). Выше следует слой осадков в 3—4 км, а общая мощность едва достигает 18 км. Этот тип коры назван “субконтинентальным”.