CC BY
52
УДК 550.8.053:681.3
Е.Ю. Гошко, А.В. Мигурский, А.С. Сальников ФГУП «СНИИГГиМС», Новосибирск
ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ ПО ДИНАМИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ ЛОКАЛЬНЫХ ВОЛНОВЫХ ПАКЕТОВ НА СЕЙСМИЧЕСКОМ РАЗРЕЗЕ ОГТ
E.V. Goshko, A.V. Migursy, A.S. Salnikov
Federal State Unitary Enterprise «Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral Resources» (FGUP SNIIGGiMS),
67 Krasny Pr., Novosibirsk, 630091, Russian Federation
DEEP STRUCTURE OF THE EARTH’S CRUST INTERPRETED BY DYNAMIC CHARACTERISTICS OF THE LOCAL WAVE TRAINS IN THE CDP SEISMIC SECTION
Technology for calculating a form of local wave trains in the common-depth-point (CDP) seismic section is developed. The given way allows us to receive a stable amplitude-frequency characteristic of the complex seismic response from medium-scale non-uniform zones in deeply buried layers of the Earth's crust. The non-uniform structure of the Earth's crust results in primary amplitude attenuation of local wave trains at medium and high frequencies are caused by dispersion and absorption of energy in zones of increased jointing, fractures, intrusions, and probable filling of pore spaces with fluids. Diagnostics of zones of abnormal attenuation are of interest for search of mineral deposits generally confined to this sort of zones. The way offers possibilities in revealing those features of the deep structure of the earth's crust that influence the formation of mineral deposits.
При обработке и интерпретации глубинных сейсмических разрезов земной коры на геотраверсах нами применяется технология вычисления формы локальных волновых пакетов на сейсмическом разрезе ОГТ. Метод позволяет получить устойчивую амплитудно-частотную характеристику сложного сейсмического отклика от глубоко погруженных геологических тел в земной коре. Неоднородность строения земной коры приводит к преимущественному затуханию амплитуды локальных волновых пакетов на средних и высоких частотах, вызванному рассеянием и поглощением энергии на участках повышенной трещиноватости, разломов, интрузивных тел. Определение зон аномального затухания представляет интерес для поиска месторождений полезных ископаемых, приуроченных к подобным объектам.
Введение. Как правило, наибольшее внимание при обработке и интерпретации глубинных сейсмических разрезов ОГТ уделяется временам вступлений, временам пробега и скоростям, то есть кинематическим свойствам волнового поля. Ввиду меньшей надежности измерений и больших трудностей в интерпретации, амплитудные (динамические) характеристики сейсмических волн обычно используются в значительно меньшей степени.
Простые измерения амплитуд волн в сейсмической трассе дают меру кинетической энергии среды. Достоинства распространенных в настоящее
время энергетических разрезов, получаемых возведением в квадрат амплитуд трасс после соответствующей обработки, заключаются в легкости и быстроте их получения и в достаточной надежности для определения кинетической энергии среды. Но использование амплитуд не достаточно для извлечения всей информацию из записи. Изучение формы волны и спектров позволяет продвинуться значительно дальше, но требует разработки специальной вычислительной технологии.
Основы технологии. Геологическое тело, обладающее вещественным составом, внутренней структурой и находящееся в определенном физическом состоянии имеет резонансный отклик на одних частотах и подавляет другие посредством собственных колебаний. Это свойство геологических тел к резонансу на одних частотах или, напротив, к поглощению амплитуд волн на других частотах использует технология, реализованная в специализированном вычислительном программном комплексе «StreamSDS»[1].
В режиме скользящего окна по разрезу ОГТ вычисляется матрица локальных волновых пакетов, представляющих собой интерференционную сумму отраженных, дифрагированных и рассеянных волн, формирующуюся на локальном участке сейсмического разреза и обладающую устойчивостью (повторяемостью) в пределах данного участка. Новый способ изучения динамических характеристик локальных волновых пакетов заключается в построении куба спектральных амплитуд в пространстве координат сейсмического профиля и частоты. Путем изучения частотных срезов спектрального куба можно выделить определенное геологическое тело в земной коре и изучить его более детально, чем это позволяют сделать принятые спектральные методы. В специализированном программном комплексе «StreamSDS» анализируются локальные свойства волнового пакета, вычисленного в режиме скользящего окна в пределах изучаемого геологического тела. Это обстоятельство позволяет диагностировать тонкие изменения динамических характеристик локального волнового пакета.
Применение. Технология «StreamSDS» была использована при создания геолого-тектонической модели Магаданского участка геотраверса 2-ДВ (200500 км). Временной разрез ОГТ в истинных амплитудах, послуживший исходным материалом для анализа, был получен в системе ProMAX специалистами ОП «Спецгеофизика» (рис. 1). Рассматриваемый участок профиля пересекает зону сочленения Армано-Вилигинского и Балыгычанского террейнов. На рисунке показано положение основных глубинных разломов по данным поверхностной геологии.
В программном комплексе «StreamSDS» по данным ОГТ был вычислен энергетический разрез, а также куб амплитудных спектров локальных волновых пакетов, по частотным срезам которого были детально проанализированы изменения динамических характеристик локальных волновых пакетов в пределах рассматриваемого фрагмента разреза. Нами были построены сечения f = Const спектрального куба локальных волновых пакетов (рис. 2).
При интерпретации этих сечений учитывались значения длины волны L и скорости V сейсмических волн для соответствующей глубины залегания выделяемого геологического тела.
А Р М А Н О - БАЛЫГЫЧАНС К И Й 1 Т Е Р Р Е Й Н
ВИЛИГИНСКИИ а £=
ТЕРРЕЙН а § =?й
§•? §8.
3D0
М1„
3)
3)
4)
5)
(!)
НЮ1
ъ
Рис. 1. Временной разрез ОГТ в истинных амплитудах, система PшMAX, ОП
«Спецгеофизика»
Оконтуривание области максимальных амплитуд на плоском срезе спектрального куба при частоте f = 2 Гц (длина волны L = 2.5-3 км, средняя скорость V = 5-6 км/^ позволяет определить положение кровли и подошвы средней части земной коры, наметить зону сочленения плит и некоторые разломы (рис. 2, А). Амплитудный резонанс средней части коры, проявившийся на низкой частоте 2 Гц, характеризует ее как массивную 20километровую толщу с медленно меняющимися свойствами.
Сечение спектрального куба на частоте f = 8 Гц ^ = 750-800 м, V = 6-7 км/^ позволило детализировать строение средней коры - выделить внутреннюю границу в средней коре, наметить положение разломов, имеющих выходы на дневную поверхность, проследить продолжение некоторых из них на глубину (рис. 2, Б).
Сечение правого склона амплитудных спектров локальных волновых пакетов вблизи максимума ^ = 14 Гц, L = 500-550 м, V = 7-7.5 км/^ позволяет наметить положение коромантийного слоя (границы Мохоровичича), и «дифференцировать» мантию рис. 2, В). Сечение спектрального куба в области высоких частот ^ = 22 Гц, L = 130-180 м V = 34 км/^ позволяет четко выделить положение переходного коромантийного слоя (рис. 2, Г).
На основе подробного анализа энергетического разреза и частотных срезов спектрального куба, вычисленных в программном комплексе StreamSDS, составлена окончательная геолого-тектоническая модель строения земной коры Магаданского фрагмента (200-500 км) опорного профиля 2-ДВ (рис. 3).
Модель предполагает присутствие индентора в земной коре в зоне сочленения Армано-Вилигинского синклинория с Балыгычанским поднятием [2]. Однако коллизия не сопровождается существенным увеличением толщины земной коры. Возможно, это связано с большей древностью д3) коллизии и, как следствие, выравниванием мощности земной коры из-за денудационных и изостатических процессов.
АРМАНО-
ВИЛИГИНСКИЙ
ТЕРРЕЙН
И 2;'.
БАЛЫГЫЧАНСКИИ
1 А
10000'
4
12000
•-•■С?
16000
Рис. 2. Срезы спектрального куба на частотах f = 2 Гц (А), f = 8 Гц (Б),
Г = 14 Гц (В), f = 22 Гц (Г)
Сравнение окончательной геолого-тектонической модели строения земной коры (рис. 3, А) и предварительной модели, составленной по сейсмическому разрезу ОГТ (рис. 3, Б), показывает, что положение каждого слоя по глубине, его мощность, рельеф внешних границ определены на окончательной модели с использованием вычислительной технологии З^еатБЭБ более детально.
Выводы. Обработка фрагмента сверхглубинного разреза ОГТ геотраверса 2-ДВ, проведенная с использованием программного комплекса Б^еатБЭБ, позволила получить новые данные о строении земной коры Магаданского участка профиля. Технология «StreamSDS», выявляющая и фиксирующая резонансную амплитуду локальных волновых пакетов на разных частотах, обладает большими возможностями для изучения динамических характеристик сейсмического волнового поля и представляет интерес для понимания строения земной коры и связанных с ним глубинных факторов, влияющих на формирование и размещение месторождений полезных ископаемых.
таю
о
2000
ю
АРМАНО-
ВИЛИГИНСКИЙ
ТЕРРЕЙН
£
Нм т
Б
Рис. 3. Сравнение геолого-тектонической модели, полученной в технологии З^еатБЭБ (А) и составленной по разрезу ОГТ (Б)
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Гошко Е.Ю., Зеркаль С.М. Алгоритмическое обеспечение исследования гетерогенных сред земной коры по динамическим характеристикам локальных волновых пакетов: Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. - Новосибирск: РИЦ НГУ, Т. 4. - Вып. 1. - 2006. - 83 с.
2. Мигурский А.В., Гошко Е.Ю., Мигурский Ф.А., Соболев П.Н. Геодинамические обстановки в земной коре Северо-Востока России вдоль профиля 2-ДВ (0-1 460 км). Структура и строение земной коры Магаданского сектора России по геологогеофизическим данным. Сб. науч. тр. - Новосибирск: Наука, 2007. - 173 с.
© Е.Ю. Гошко, А.В. Мигурский, А.С. Сальников, 2008
