Тренд-анализ скоростного разреза при картировании «Живущих» разломов в транзитной зоне Финского зали-ва Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 550.34.06.013.3

ТРЕНД-АНАЛИЗ СКОРОСТНОГО РАЗРЕЗА ПРИ КАРТИРОВАНИИ «ЖИВУЩИХ» РАЗЛОМОВ В ТРАНЗИТНОЙ ЗОНЕ ФИНСКОГО ЗАЛИВА

© 2013 г. Н.В. Глинская, О.Н. Мищенко, Е.В. Бурдакова, В.Н. Морозов

Глинская Надежда Викторовна - старший научный сотрудник, ВНИИ Океангеология им. И.С. Грамберга, Английский пр., 1, г. Санкт-Петербург, 190121, e-mail: labmgm@yandex.ru. Мищенко Оксана Николаевна - ведущий инженер, ВНИИ Океангеология им. И.С. Грамберга, Английский пр., 1, г. Санкт-Петербург, 190121, e-mailpalvas@mail.ru. Бурдакова Елена Владиславовна - ведущий инженер, ВНИИ Океангеология им. И.С. Грамберга, Английский пр., 1. 190121, г. Санкт-Петербург, e-mail: labmgm@yandex.ru. Морозов Владимир Николаевич - ведущий инженер, ВНИИ Океангеология им. И.С. Грамберга, Английский пр., 1, 190121, г. Санкт-Петербург, e-mail: labmgm@yandex.ru.

Glinskaya Nadezda Viktorovna - Senior Scientific Researcher, VNII Okeangeologia Named after I.S. Gramberg, Angliysky Ave, 1, St.-Petersburg, 190121, Russia, e-mail: labmgm@yandex.ru. Mischenko Oksana Nikolaevna - Leading Engineer, VNII Okeangeologia Named after I.S. Gramberg, Angliysky Ave, 1, St.-Petersburg, 190121, Russia, e-mailpalvas@mail.ru. Burdakova Elena Vladislavovna - Leading Engineer, VNII Okeangeologia Named after I.S. Gramberg, Angliysky Ave, 1, St.-Petersburg, 190121, Russia, e-mail: labmgm@yandex.ru. Morozov Vladimir Nikolaevich - Leading Engineer, VNII Okeangeologia Named after I.S. Gramberg, Angliysky Ave, 1, St.-Petersburg, 190121, Russia, e-mail: labmgm@yandex.ru.

Рассмотрены результаты применения тренд-анализа скоростного разреза с целью выделения аномальных зон, связанных с «живущими» разломами в транзитной зоне Финского залива, результаты исследования геодинамических процессов на акватории Финского залива в Копорской губе, которые свидетельствуют о современной активности верхней части разреза. Выделены «живущие» разломы, которые на суше изучены другими методами. Например, с помощью малоглубинной сейсморазведки (метод КМПВ) и электроразведки (электромагнитное зондирование). На суше по данным малоглубинной сейсморазведки получены скоростные разрезы, на которых была найдена систематическая составляющая — тренд и остаток от тренда.

Ключевые слова: тренд-анализ скоростного разреза, построение сейсмотомографических моделей разреза, картирование «живущих» разломов.

The article is dedicated to description of trend-analysis implementation' results for velocity's section to detect the abnormal zones connected to «living» fault in transit area of the Gulf of Finland. The article demonstrates the results of geodynamic processes researches on aquatory of the Gulf of Finland and of the Koporye Bay which evidenced about the present days seismic activity of the upper part of geological section. «Living» faults detected by results of others on-land researches implementing. For example, by results of shallow seismic investigation and electromagnetic sounding methods. Velocity' sections were created by results of on-land shallow seismic investigation. These sections allowed to define the systematic component (trend) and to calculate it's excess.

Keywords: trend-analysis of velocity section, seismotomographic models of geological section creation, «living» fault mapping.

На акватории Копорской губы в результате горизонтального сжатия осадочного чехла происходит разрушение скелета песчано-глинистых отложений (рис. 1), образование текучих песчано-глинистных отложений, выдавливание этих текучих отложений (плывунов) на поверхность в виде грязевых вулканов (рис. 2) и вертикальные перемещения отдельных блоков пород, свидетельством чего является тектонический характер рельефа дна Копорской губы. Границы приподнятого рельефа дна контролируются смятием пород и выходами газа (рис. 3) [1, 2]. В результате длительного воздействия горизонтальных давлений отдельные образования потери разрушенного скелета пород (рис. 1) могут объединяться и создавать большие (многие сотни метров по горизонтали) объемы текучих песчано-глинистых отложений, которые при смене сдавливающих сил на растягивающие приводят к образованию газа благодаря снижению давления при растяжении и выделению газа и грязи при сжатии. Кроме того, образуются многочисленные полости с избыточными и отрицательными давлениями.

0 100 200 300 X, м

опущенный блок 11 приподнятым блок |

Рис. 2

Рис. 3

Полости с отрицательными давлениями будут пытаться восстановить давление путем всасывания по трещинам и разломам жидких отложений верхней части разреза, в том числе с дна моря, образуя при этом воронкообразные нарушения верхней части разреза (рис. 4).

Полости с положительным давлением будут выводить на поверхность газ и грязь (рис. 2, 5).

Рис. 4

.....

ЯР

Шём '' ■ > А

т • J ft '

Рис. 5

Такая система (рис. 6) будет действовать до тех пор, пока давление в замкнутом объеме полости не уравновесится.

Рис. 6. Модель системы геодинамических давлений на акватории Копорской губы

Таким образом, равновесие системы давлений (провалы - выход газа, см. рис. 6) свидетельствует о спокойном тектоническом режиме. Мониторинг этого режима может служить для оценки активизации опасных геологических процессов.

Подобные системы геодинамических давлений создают наиболее опасные процессы на акваториях. Есть основания полагать, что они могут существовать и на суше при наличии «живущих» разломов и/или ослабленных зон, по которым существует переток энергии и газонасыщенных флюидов. Такие зоны следует исследовать с помощью сейсморазведки.

Профиль 3-5

Сейсморазведочные исследования на побережье Копорской губы выполнены в зоне обнаруженного по результатам ранее проведенных работ нарушения в верхней части разреза (ВЧР) [1].

Работы выполнялись по методике преломленных волн. По двум профилям выполнена сейсмотомогра-фическая обработка, заключавшаяся в подборе скоростного разреза V(x, к), для которого расчетные годографы совпадают с наблюдаемыми. На скоростных разрезах (рис. 7а) видно, что обычное для рыхлой осадочной толщи нарастание скорости с глубиной осложняется латеральными и вертикальными неоднородностями. Структура неоднородностей хорошо читается после вычета из поля скоростей регионального фона, представленного трендом I порядка (рис 7б). Поле остаточных аномалий (рис. 7в) обладает упорядоченной структурой. На глубинах, варьирующих от 0,02 до 0,05 км, выделяется высокоскоростной (высокоплотный) пласт мощностью до 20 м, осложненный субвертикальными неоднородно-стями разных порядков. По корреляции осей высокоскоростных аномалий отчетливо выделяются низкоскоростные линзы, окруженные высокоскоростной оболочкой. Линзы можно сопоставить с волноводными очагами, потенциально накапливающими сейсмическую энергию. Разрядка этой энергии проводится по субвертикальным зонам повышенной трещинноватости, где интенсивность остаточных аномалий падает (рис. 7в).

Профиль 6-7

X, км

X, км

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

____оси положительных скоростных аномалии

____изолинии регионального поля скоростей

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 — оси отрицательных скоростных аномалии

Ц остаточные аномалии

Рис. 7. Скоростные разрезы по профилям (а), региональные (б) и остаточные (в) аномалии поля скоростей по профилям 3-5 и 6-7

С точки зрения неотектоники наглядным представлением результатов может служить объемная скоростная модель, увязанная с данными других методов. Эти исследования потребуется проводить в

будущем при создании опорных (реперных) разрезов с целью выбрать места установки датчиков сейсмической обсерватории для проведения мониторинга геодинамических процессов в данном районе.

в

Если грунты ВЧР находятся в естественном напряженном состоянии, то техногенные нагрузки и вибрация могут или релаксировать напряжения, или ускорить наступление разрядки путем вспучиваний и провалов грунтов или слабых землетрясений, цепочки которых контролируют разломы ВЧР. Для некоторых геологических структур разрядка может происходить после накопления техногенной энергии. Подобные накопительные структуры типа волноводов в ВЧР обнаружены нами (при участии ФГУП «Техморгео») при проведении сейсморазведки методом преломленных волн в транзитной зоне Копорской губы. Разлом в ВЧР выделяется по пониженным скоростям. Его оконтуривает зона повышенных скоростей (рис. 7в), вместе они образуют «волновод-ловушку», одной из основных способностей которого является накопление энергии упругих волн [3].

Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.

Поступила в редакцию_

Литература

1. Глинская Н.В., Мищенко О.Н., Паламарчук В.К. Карти-

рование «живущих» разломов на акваториях и на суше по нарушениям структуры верхней части разреза и выходам газа на примере северо-запада России // Проблемы сейсмотектоники: материалы междунар. конф. М., 2011.

2. Паламарчук В.К., Глинская Н.В., Мищенко О.Н., Бурда-

кова Е.В. Системы геодинамических давлений, создающие опасные процессы в районе действующих экологически опасных промышленных объектов // Геологическая среда, минерагенические и сейсмотектонические процессы: материалы XVIII междунар. науч.-практ. конф. Воронеж, 2012. С. 255-256.

3. Паламарчук В.К., Глинская Н.В. Очаг землетрясения в

разломе // Изменяющаяся геологическая среда: пространственно-временные взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов: материалы междунар. конф.: в 2 т. Т. 1. Казань, 2007. 264 с.

26 ноября 2012 г.