Коллектив авторов - Строение и история развития литосферы

Волновое поле характеризуется сильной изменчивостью вдоль профиля, что обусловлено блоковым строением разреза, где каждый блок соответствует крупной тектонической структуре. Наличие большого количества волн различной природы (преломленных, отраженных, кратных), а также появление изломов и разрывов в годографах свидетельствует о сложной слоистой структуре разреза. На сейсмических записях выделены волны, связанные с границами в осадочном чехле, фундаментом, границами внутри коры и мантией.

Анализ качества сейсмических материалов по зондированиям позволяет сделать следующие выводы:

– на сейсмических записях, полученных в Белом море, практически на всех зондированиях отмечается повышенный уровень шумов, связанный с течением;

– при наблюдениях на сухопутном продолжении профиля 3-АР устойчивая регистрация сейсмических сигналов отмечается на удалениях до 160–180 км, однако имеются записи и на больших расстояниях до 380–450 км.

Ближний к крайней точке наблюдений в море ПК 0 находился ПК 1, дальний, соответственно, ПК 13. На рисунке 2 представлен пример волнового поля записей пневмоизлучателей. На ПК 1 ввиду малого расстояния до источника (37–40 км) продольные и поперечные волны регистрируются с малым временем запаздывания (7–10 с), с удалением от берега внутрь континента возрастает разница t S-P и волны становятся более устойчивыми. С увеличением расстояния до источника и появлением интенсивной отраженной волны от границы Мохо записи становятся разрешенными, а вступления – более четкими. В отдельных случаях хорошо регистрируются P– и S-волны (рис. 2), что допускает возможность построения томографических разрезов по P– и S-волнам.

Рис. 2. Пример волнового поля при наблюдении на суше и возбуждении на море. Профиль 3-АР, зондирование 3, Х=50 км.

Граф обработки данных МПВ-ГСЗ на опорных профилях, разработанный в «Севморгео», предусматривает различные виды обработки и интерпретации волновых полей ( Сакулина и др., 2003 ), а именно:

– блок кинематической обработки данных метода преломленных волн (МПВ) и ГСЗ, включающий систему «Граница». В рамках этой системы выполняется считывание времен прихода всех волн и решение обратной кинематической задачи традиционными способами;

– пакет программ миграции сейсмических записей преломленных волн и построение динамических разрезов по отраженным и преломленным волнам;

– пакет программ XTomo, который осуществляет томографическую обработку. Система ХТоmo служит мощным 2D-инструментом кинематической интерпретации сейсмических данных и, в отличие от предыдущей версии Firstomo, позволяет использовать криволинейную решетку, что удобно для моделирования сейсмических пластов и горизонтов.

Рис. 3. А. Сейсмотомографический разрез по профилю «Суша-Море» (Калевала-Кемь-Горло Белого моря). Б. Сейсмотомографический разрез по профилю «Суша-Море» и сейсмоотржающие поверхности с сейсмогеологического разреза по данному профилю.

По годографам первых вступлений продольных волн построен скоростной разрез по профилю (Рис. 3 А). Эти материалы дополнены временами первых вступлений продольных волн, полученных на профиле ГСЗ Кемь-Ухта. При томографическом подходе определяются интегральные значения скоростей, реализующиеся в модели с плавным, но повсеместным изменением скорости. В качестве основы для выбора начального скоростного приближения использовались глубинные сейсмические разрезы ГСЗ, построенные вдоль этих профилей с учетом времен вступлений преломленных и отраженных волн ( Глубинное строение, 2001 ).

Полученный сейсмический временной разрез МОВ ОГТ (Рис. 4 А) отражают геологическое строение котловины Белого моря. В целом характер волнового поля позволяет выделить три геолого-геофизических комплекса (ГГК) – нижний, средний и верхний.

Рис. 4. А. Мигрированный временной разрез МОВ-ОГТ по профилю 3-АР «Кемь-горло Белого моря» (ОАО «МАГЭ»). Б. Сейсмогеологический разрез МОВ-ОГТ по профилю 3-АР. В. Геолого-геофизический разрез по профилю 3-АР: 1 – неопротерозойская рифтовая системы Белого моря; 2 – палеопротерозойские интрузии мафит-ультрамафитового состава; 3 – архейские образования Беломорской провинции: а – гранит-зеленокаменные с редкими офиолитоидными и эклогитсодержащими комплексами, б – гранит-зеленокаменные комплексы; 4–7 – Кольская провинция: 4 – Колвицкий и Умбинский террейны; 5 – Терский террейн; 6 – Стрельнинский террейн; 7 – Сосновский террейн; 8 – нижняя высокоскоростная земная кора; 9 – сейсмотражающие поверхности: а, б – границы контрастных сред по данным разных авторов, в – разломы.

Нижний ГГК в волновом поле характеризуется отражающими горизонтами группы С (рис. 4 Б). В этом комплексе в западной части, соответствующей Беломорской провинции, наблюдаются пологопогружающиеся на СВ отражающие поверхности, в центральной части (Терский и Стрельнинский террейны Кольской провинции) эти поверхности погружаются на ЮЗ, в восточной части (Сосновский террейн) вновь появляются поверхности, погружающиеся на СЗ. Поверхность гетерогенного фундамента F регистрируется на временах от 3,5 с до 0,2 с. Наиболее уверенно поверхность фундамента, как условная граница смены регулярной волновой картины на хаотичную, прослеживается там, где временная мощность среднего ГГК существенно сокращена. Положение поверхности фундамента в местах максимальной временной мощности среднего ГГК отождествляется с наиболее уверенно прослеживаемым отражающим горизонтом группы Rf_а, регистрируемым в низах соответствующего временного интервала.

Отражающие горизонты группы С регистрируются в широком временном диапазоне, до 6с включительно, характеризуются динамически ярко выраженными, преимущественно криволинейными осями синфазности, ограниченной латеральной прослеживаемостью и резкими изменениями амплитудного уровня регистрации. По-видимому, эти отражающие горизонты характеризуют акустические неоднородности фундамента, природа которых может быть обусловлена, например, физико-химическими изменениями пород фундамента, присутствием интрузивных тел, тектоническими нарушениями и так далее.