КОРА И МАНТИЯ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ ПО ДАННЫМ ПРИЕМНЫХ ФУНКЦИЙ ПРОДОЛЬНЫХ И ПОПЕРЕЧНЫХ ВОЛН
https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-4-0313
Аннотация
Для десяти широкополосных сейсмических станций в Байкальской рифтовой зоне получены приемные функции продольных и поперечных волн и выполнено их совместное обращение в скоростные разрезы. Самая тонкая кора (30–35 км) приурочена к Байкальской впадине, самая толстая – к Восточному Саяну (45–50 км). Промежуточные значения (около 40 км) получены в БРЗ на удалениях около 100 км от Байкала. В средней и нижней коре систематически наблюдается высокое (не менее 1.8) отношение скоростей Vp/Vs, которое на нескольких станциях превышает 2.0. Самые высокие значения мы объясняем присутствием флюида с высоким поровым давлением. Сейсмическая граница литосфера – астеносфера проявляется падением скорости поперечных волн с глубиной от 4.5 до 4.0–4.2 км/с. Под Байкальской впадиной эта граница находится на глубинах, не превышающих 50 км, и понижение скорости поперечных волн в астеносфере достигает максимальных значений (около 10 %). За пределами Байкальской впадины сходная структура наблюдается под частью Восточного Саяна. В остальных случаях характерное значение глубины границы литосфера – астеносфера составляет 80–90 км. Повышение температуры в гипотетическом мантийном плюме под БРЗ по изменению глубины 410-километровой сейсмической границы не обнаружено.
Ключевые слова
кора,
отношение Vp/Vs,
водонасыщенные поры,
мантия,
мантийные плюмы,
граница литосфера – астеносфера
Об авторах
Л. П. Винник
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
Россия
Россия
Винник Лев Павлович, докт. физ.-мат. наук, г.н.с.
123242, ГСП-5, Москва Д-242, ул. Большая Грузинская, 10
С. И. Орешин
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
Россия
Россия
Орешин Сергей Иванович, канд. физ.-мат. наук, в.н.с.
123242, ГСП-5, Москва Д-242, ул. Большая Грузинская, 10
Л. Р. Цыдыпова
Геологический институт СO РАН
Россия
Россия
Цыдыпова Лариса Ринчиновна, канд. геол.-мин. наук, н.с.
670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6а
В. В. Мордвинова
Институт земной коры СO РАН
Россия
Россия
Мордвинова Валентина Владимировна, докт. геол.-мин. наук, в.н.с.
664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128,
М. М. Кобелев
Байкальский филиал Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба РАН»
Россия
Россия
Кобелев Михаил Михайлович, ведущий инженер, аспирант
664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128
М. А. Хритова
Байкальский филиал Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба РАН»
Россия
Россия
Хритова Мария Анатольевна, ведущий программист
664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128
Ц. А. Тубанов
Геологический институт СO РАН
Россия
Россия
Тубанов Цырен Алексеевич, канд. геол.-мин. наук, зав. лабораторией
670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6
Список литературы
1. Artemyev M.E., Artyushkov Y.V., 1969. Origin of rift basins. International Geology Review 11 (5), 582–593. https://doi.org/10.1080/00206816909475092.
2. Cherepanova Yu., Artemieva I.M., Thybo H., Chemia Z., 2013. Crustal structure of the Siberian craton and the West Siberian basin: An appraisal of existing seismic data. Tectonophysics 609, 154–183. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2013.05.004.
3. Christensen N.I., 1996. Poisson’s ratio and crustal seismology. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 101 (B2), 3139–3156. https://doi.org/10.1029/95JB03446.
4. Déverchère J., Petit C., Gileva N., Radziminovitch N., Melnikova V., San'kov V., 2001. Depth distribution of earthquakes in the Baikal rift system and its implications for the rheology of the lithosphere. Geophysical Journal International 146 (3), 714–730. https://doi.org/10.1046/j.0956-540x.2001.1484.484.x.
5. Du Z., Vinnik L., Foulger G., 2006. Evidence from P-to-S mantle converted waves for a flat “660-km” discontinuity beneath Iceland. Earth and Planetary Science Letters 241 (1–2), 271–280. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2005.09.066.
6. Epov M.I., Pospeeva E.V., Vitte L.V., 2012. Crust structure and composition in the Southern Siberian craton (influence zone of Baikal rifting), from magnetotelluric data. Russian Geology and Geophysics 53 (3), 293–306. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2012.02.006.
7. Farra V., Vinnik L., 2000. Upper mantle stratification by P and S receiver functions. Geophysical Journal International 141 (3), 699–712. https://doi.org/10.1046/j.1365-246x.2000.00118.x.
8. Gao S., Davis P., Liu K., Slack P., Zorin Y., Logachev N., Kogan M., Burkholder P., Meyer R., 1994. Asymmetric upwarp of the asthenosphere beneath the Baikal rift zone, Siberia. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 99 (B8), 15319–15330. https://doi.org/10.1029/94JB00808.
9. Gao S.S., Liu K.H., Chen C., 2004. Significant crustal thinning beneath the Baikal rift zone: New constraints from receiver function analysis. Geophysical Research Letters 31 (20), L20610. https://doi.org/10.1029/2004GL020813.
10. Gao S., Liu K., Davis P., Slack P., Zorin Y., Mordvinova V., Kozhevnikov V., 2003. Evidence for small‐scale mantle convection in the upper mantle beneath the Baikal rift zone. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 108 (B4), 2194. https://doi.org/10.1029/2002JB002039.
11. Haskell N.A., 1962. Crustal reflection of plane P and SV waves. Journal of Geophysical Research 67 (12), 4751–4768. https://doi.org/10.1029/JZ067i012p04751.
12. Krylov S.V., Mishenkin B.P., Bryskin A.V., 1991. Deep structure of the baikal rift from multiwave seismic explorations. Journal of Geodynamics 13 (1), 87–96. https://doi.org/10.1016/0264-3707(91)90032-A.
13. Logachev N.A., Zorin Yu.A., 1992. Baikal rift zone: structure and geodynamics. Tectonophysics 208 (1–3), 273–286. https://doi.org/10.1016/0040-1951(92)90349-B.
14. Molnar P., Tapponnier P., 1975. Cenozoic tectonics of Asia: effects of a continental collision. Science 189 (4201), 419–426. https://doi.org/10.1126/science.189.4201.419.
15. Mosegaard K., Vestergaard P.D., 1991. A simulated annealing approach to seismic model optimization with sparse prior information. Geophysical Prospecting 39 (5), 599–611. https://doi.org/10.1111/j.1365-2478.1991.tb00331.x.
16. Nielsen C., Thybo H., 2009. No Moho uplift below the Baikal rift zone: Evidence from a seismic refraction profile across southern Lake Baikal. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 114 (B8), B08306. https://doi.org/10.1029/2008JB005828.
17. Peacock S.M., Christensen N.I., Bostock M.G., Audet P., 2011. High pore pressures and porosity at 35 km depth in the Cascadia subduction zone. Geology 39 (5), 471–474. https://doi.org/10.1130/G31649.1.
18. Petit C., Déverchère J., 2006. Structure and evolution of the Baikal rift: a synthesis. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 7 (11), Q11016. https://doi.org/10.1029/2006GC001265.
19. Petit C., Koulakov I., Déverchère J., 1998. Velocity structure around the Baikal rift zone from teleseismic and local earthquake traveltimes and geodynamic implications. Tectonophysics 296 (1–2), 125–144. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(98)00140-1.
20. Popov A.M., Kiselev A.I., Mordvinova V.V., 1999. Geodynamical interpretation of crustal and upper mantle electrical conductivity anomalies in Sayan-Baikal province. Earth Planets and Space 51 (10), 1079–1089. https://doi.org/10.1186/BF03351582.
21. Puzyrev N.N., Mandelbaum M.M., Krylov S.V., Mishenkin B.P., Petrik G.V., Krupskaya G.V., 1978. Deep structure of the Baikal and other continental rift zones from seismic data. Tectonophysics 45 (1), 15–22. https://doi.org/10.1016/0040-1951(78)90219-6.
22. Vinnik L.P., 1977. Detection of waves converted from P to SV in the mantle. Physics of the Earth and Planetary Interiors 15 (1), 39–45. https://doi.org/10.1016/0031-9201(77)90008-5.
23. Vinnik L., Kozlovskaya E., Oreshin S., Kosarev G., Piiponen K., Silvennoinen H., 2016. The lithosphere, LAB, LVZ and Lehmann discontinuity under central Fennoscandia from receiver functions. Tectonophysics 667, 189–198. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2015.11.024.
24. Vinnik L., Oreshin S., Makeyeva L., Dündar S., 2017. Fluid-filled porosity of magmatic underplates from joint inversion of P and S receiver functions. Geophysical Journal International 209 (2), 961–968. https://doi.org/10.1093/gji/ggx067.
25. Vinnik L.P., Reigber C., Aleshin I.M., Kosarev G.L., Kaban M.K., Oreshin S.I., Roecker S.W., 2004. Receiver function tomography of the central Tien Shan. Earth and Planetary Science Letters 225 (1), 131–146. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2004.05.039.
26. Yanovskaya T.B., Kozhevnikov V.M., 2003. 3-D S wave velocity pattern in the upper mantle beneath the continent of Asia from Rayleigh wave data. Physics of the Earth and Planetary Interiors 138 (3–4), 263–278. https://doi.org/10.1016/S0031-9201(03)00154-7.
27. Zhao D., Lei J., Inoue T., Yamada A., Gao S.S., 2006. Deep structure and origin of the Baikal rift zone. Earth and Planetary Science Letters 243 (3), 681–691. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2006.01.033.
28. Zhu L., Kanamori H., 2000. Moho depth variation in Southern California from receiver functions. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 105 (B2), 2969–2980. https://doi.org/10.1029/1999JB900322.
29. Zorin Y.E., Kozhevnikov V.M., Novoselova M.R., Turutanov E.K., 1989. Thickness of the lithosphere beneath the Baikal rift zone and adjacent regions. Tectonophysics 168 (4), 327–337. https://doi.org/10.1016/0040-1951(89)90226-6.
30. Zorin Y., Turutanov E., Mordvinova V., Kozhevnikov V., Yanovskaya T., Treussov A., 2003. The Baikal rift zone: the effect of mantle plumes on older structure. Tectonophysics 371 (1–4), 153–173. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(03)00214-2.
Рецензия
Для цитирования:
Винник Л.П., Орешин С.И., Цыдыпова Л.Р., Мордвинова В.В., Кобелев М.М., Хритова М.А., Тубанов Ц.А. КОРА И МАНТИЯ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ ПО ДАННЫМ ПРИЕМНЫХ ФУНКЦИЙ ПРОДОЛЬНЫХ И ПОПЕРЕЧНЫХ ВОЛН. Геодинамика и тектонофизика. 2017;8(4):695-709. https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-4-0313
For citation:
Vinnik L.P., Oreshin S.I., Tsydypova L.R., Mordvinova V.V., Kobelev M.M., Khritova M.A., Tubanov Ts.A. CRUST AND MANTLE OF THE BAIKAL RIFT ZONE FROM P- AND S-WAVE RECEIVER FUNCTIONS. Geodynamics & Tectonophysics. 2017;8(4):695-709. (In Russ.) https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-4-0313
Просмотров: 1354
Послать статью по эл. почте 