gtcrustГеодинамика и тектонофизикаGeodynamics & Tectonophysics2078-502XInstitute of the Earth's crust of the Russian Academy of Sciences, Siberian Branch10.5800/GT-2018-9-2-0355gtcrust-585Research ArticleСОВРЕМЕННАЯ ГЕОДИНАМИКАRECENT GEODYNAMICSРЕГИОНАЛЬНОЕ СТРУКТУРНО‐ТЕКТОНИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ВЕРХНЕЙ КОРЫ ЗАБАЙКАЛЬЯ ПО СЕЙСМОГРАВИТАЦИОННЫМ ДАННЫМ ВДОЛЬ ОПОРНОГО ПРОФИЛЯ 1‐СБREGIONAL STRUCTURAL‐TECTONIC ZONING OF THE UPPER CRUST OF TRANSBAIKALIA BASED ON SEISMOGRAVITATIONAL DATA ALONG REFERENCE PROFILE 1‐SBСуворовВ. Д.SuvorovV. D.

докт. геол.-мин. наук, г.н.с.,

630090, Новосибирск, проспект академика Коптюга, 3

Doctor of Geology and Mineralogy, Chief Researcher,

3 Academician Koptug ave., Novosibirsk 630090

SuvorovVD@ipgg.sbras.ruМельникЕ. А.MelnikE. A.

канд. геол.-мин. наук, зав. лабораторией,

630090, Новосибирск, проспект академика Коптюга, 3

Candidate of Geology and Mineralogy, Head of Laboratory,

3 Academician Koptug ave., Novosibirsk 630090

MelnikEA@ipgg.sbras.ruПавловЕ. В.PavlovE. V.

канд. техн. наук, н.с.,

630090, Новосибирск, проспект академика Коптюга, 3

Candidate of Technical Sciences, Researcher,

3 Academician Koptug ave., Novosibirsk 630090

PavlovEV@ipgg.sbras.ruСальниковА. С.SalnikovA. S.

докт. геол.-мин. наук, заведующий отделом,

630091, Новосибирск, Красный проспект, 67

Doctor of Geology and Mineralogy, Head of Section,

67 Krasnyy ave., Novosibirsk 630091

seispv@sniiggims.ruИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАНРоссияA.A. Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of RASRussian FederationСибирский научно‐исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырьяРоссияSiberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral ResourcesRussian Federation20180307201892439459Copyright © Суворов В.Д., Мельник Е.А., Павлов Е.В., Сальников А.С., 20182018Суворов В.Д., Мельник Е.А., Павлов Е.В., Сальников А.С.Suvorov V.D., Melnik E.A., Pavlov E.V., Salnikov A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gt-crust.ru/jour/article/view/585

Новизна исследований заключается в применении метода первых вступлений (МПВ) для изуче‐ ния разломно‐складчатых структур, верхней коры, тогда как ранее он традиционно использовался в условиях пологозалегающих слоев в платформенных условиях. Новые возможности метода первых вступлений сов‐ местно с закритическими отражениями определяются технологией решения прямых кинематических задач сейсмики в двумерных слоисто‐неоднородных средах. Объект изучения, вследствие высокой геологической изученности, является эталонным для оценки эффективности применения сейсмического метода совместно с гравитационными наблюдениями. Показана высокая корреляция между сейсмическими и приповерхност‐ ными геологическими характеристиками верхней коры, свидетельствующая о принципиальной возможности выделения тектонических блоков. Последние, с различными скоростными и структурными неоднородно‐ стями, прослежены на глубину 4–6 км и разделены полого наклоненными разломными зонами шириной до 7–10 км. Расширение возможностей интерпретации сейсмических данных реализуется в комплексе с резуль‐ татами обработки гравитационных наблюдений. Для этого использована корреляция между обобщенными структурным сейсмическим (сейсмическое ускорение) и сейсмоплотностным (изменения плотности, согла‐ сованные с сейсмической структурой) параметрами. При этом выявляются дополнительные характеристики, трудновыявляемые в методах по отдельности.

Upper crust fault and fold patterns are studied with an innovative approach of controlled‐source seismic refraction profiling integrated with gravity data. The potentiality of the conventional method based on refrac‐ tion/wide‐angle reflection traveltimes, which has been so far applied to plane‐parallel layered earth, is extended onto deformed crust with lateral and vertical inhomogeneities due to advanced processing technologies. Performance of the approach is tested on data of the 1‐SB transect that traverses geologically studied areas and provides good refer‐ ence. Upper crust features revealed from seismic data agree with known geological structures, this indicating the basic applicability of refraction surveys to tectonically complex areas with 7 to 10 km wide low‐angle dipping fault zones between blocks marked by velocity anomalies to depths of 4–6 km. Joint interpretation of refraction and gravity patterns becomes possible within the limits of a seismic‐gravity model in which both are characterized by seismic‐ density and seismic acceleration values of the same dimension.

метод первых вступленийсейсмогравитационное моделированиеструктурно‐ тектоническое районированиеверхняя кораскладчатая областьrefraction seismicsseismic‐gravity modellingtectonic divisionupper crust’ folded areaReferencesAndersen O.B., Knudsen P., Berry P.A.M., Kenyon S., Trimmer R., 2010. Recent developments in high-resolution global altimetric gravity field modeling. The Leading Edge 29 (5), 540–545. https://doi.org/10.1190/1.3422451.Andersen O.B., Knudsen P., Berry P.A.M., Kenyon S., Trimmer R., 2010. Recent developments in high-resolution global altimetric gravity field modeling. The Leading Edge 29 (5), 540–545. https://doi.org/10.1190/1.3422451.Balmino G., Vales N., Bonvalot S., Briais A., 2012. Spherical harmonic modelling to ultra-high degree of Bouguer and isostatic anomalies. Journal of Geodesy 86 (7), 499–520. https://doi.org/10.1007/s00190-011-0533-4.Balmino G., Vales N., Bonvalot S., Briais A., 2012. Spherical harmonic modelling to ultra-high degree of Bouguer and isostatic anomalies. Journal of Geodesy 86 (7), 499–520. https://doi.org/10.1007/s00190-011-0533-4.Belyashov A.V., Suvorov V.D., Melnik E.A., 2013. Seismic study of Semipalatinsk Test Site area near-surface section. Tekhnologii Seismorazvedki (Seismic Technologies) (3), 64–75 (in Russian) [Беляшов А.В., Суворов В.Д., Мельник Е.А. Сейсмическое изучение верхней части разреза на участке Семипалатинского ядерного испытательного полигона // Технологии сейсморазведки. 2013. № 3. С. 64–75].Belyashov A.V., Suvorov V.D., Melnik E.A., 2013. Seismic study of Semipalatinsk Test Site area near-surface section. Tekhnologii Seismorazvedki (Seismic Technologies) (3), 64–75 (in Russian) [Беляшов А.В., Суворов В.Д., Мельник Е.А. Сейсмическое изучение верхней части разреза на участке Семипалатинского ядерного испытательного полигона // Технологии сейсморазведки. 2013. № 3. С. 64–75].Bonvalot S., Balmino G., Briais A., Kuhn M., Peyrefitte A., Vales N., Biancale R., Gabalda G., Reinquin F., Sarrailh M., 2012. World Gravity Map. Commission for the Geological Map of the World. BGI-CGMW-CNES-IRD, Paris. Brocher T.M., 2005. Empirical relations between elastic wavespeeds and density in the Earth's crust. Bulletin of the Seismological Society of America 95 (6), 2081–2092. https://doi.org/10.1785/0120050077.Bonvalot S., Balmino G., Briais A., Kuhn M., Peyrefitte A., Vales N., Biancale R., Gabalda G., Reinquin F., Sarrailh M., 2012. World Gravity Map. Commission for the Geological Map of the World. BGI-CGMW-CNES-IRD, Paris. Brocher T.M., 2005. Empirical relations between elastic wavespeeds and density in the Earth's crust. Bulletin of the Seismological Society of America 95 (6), 2081–2092. https://doi.org/10.1785/0120050077.Didenko A.N., Kaplun V.B., Malyshev Y.F., Shevchenko B.F., 2010. Lithospheric structure and Mesozoic geodynamics of the eastern Central Asian orogeny. Russian Geology and Geophysics 51 (5), 492–506. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2010.04.006.Didenko A.N., Kaplun V.B., Malyshev Y.F., Shevchenko B.F., 2010. Lithospheric structure and Mesozoic geodynamics of the eastern Central Asian orogeny. Russian Geology and Geophysics 51 (5), 492–506. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2010.04.006.Digital Catalogue of State Geological Maps of the Russian Federation, 2010. Scale 1:2500000. Sheets N-50, and M-50. (in Russian) [Цифровой каталог государственных геологических карт РФ. Масштаб 1:2500000. Листы N-50, M-50. 2010]. Available from: http://vsegei.ru/ru/info/pub_ggk1000-3/.Digital Catalogue of State Geological Maps of the Russian Federation, 2010. Scale 1:2500000. Sheets N-50, and M-50. (in Russian) [Цифровой каталог государственных геологических карт РФ. Масштаб 1:2500000. Листы N-50, M-50. 2010]. Available from: http://vsegei.ru/ru/info/pub_ggk1000-3/.Epinatieva A.M., 1982. Development of the correlation method of refracted waves. In: I.P. Kosminskaya (Ed.), Development of G.A. Gamburtsev Ideas in Geophysics: On the 80th birthday of Academician Gregory Aleksandrovich Gamburtsev. Nauka, Moscow, p. 109–119. (in Russian) [Епинатьева А.М. Развитие корреляционного метода преломленных волн // Развитие идей Г.А. Гамбурцева в геофизике: к 80-летию со дня рождения академика Григория Александровича Гамбурцева / Ред. И.П. Косминская. М.: Наука, 1982. С. 109–119].Epinatieva A.M., 1982. Development of the correlation method of refracted waves. In: I.P. Kosminskaya (Ed.), Development of G.A. Gamburtsev Ideas in Geophysics: On the 80th birthday of Academician Gregory Aleksandrovich Gamburtsev. Nauka, Moscow, p. 109–119. (in Russian) [Епинатьева А.М. Развитие корреляционного метода преломленных волн // Развитие идей Г.А. Гамбурцева в геофизике: к 80-летию со дня рождения академика Григория Александровича Гамбурцева / Ред. И.П. Косминская. М.: Наука, 1982. С. 109–119].Erinchek Yu.M., Lipilin A.V., Serzhantov R.B., Kashubin S.N., Milshtein E.D., 2014. The state network of reference geological and geophysical profiles, parametric and superdeep wells. In: Geophysical methods of exploration of the Earth's crust. Proceedings of the All-Russia conference, dedicated to the 100th anniversary of Academician N.N. Puzyrev. Publishing House of the Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, Novosibirsk, p. 282–288 (in Russian) [Эринчек Ю.М., Липилин А.В., Сержантов Р.Б., Кашубин С.Н., Мильштейн Е.Д. Государственная сеть опорных геолого-геофизических профилей, параметрических и сверхглубоких скважин // Геофизические методы исследования земной коры: Материалы Всероссийской конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика Н.Н. Пузырева. Новосибирск: Изд-во ИНГГ СО РАН, 2014. С. 282–288].Erinchek Yu.M., Lipilin A.V., Serzhantov R.B., Kashubin S.N., Milshtein E.D., 2014. The state network of reference geological and geophysical profiles, parametric and superdeep wells. In: Geophysical methods of exploration of the Earth's crust. Proceedings of the All-Russia conference, dedicated to the 100th anniversary of Academician N.N. Puzyrev. Publishing House of the Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, Novosibirsk, p. 282–288 (in Russian) [Эринчек Ю.М., Липилин А.В., Сержантов Р.Б., Кашубин С.Н., Мильштейн Е.Д. Государственная сеть опорных геолого-геофизических профилей, параметрических и сверхглубоких скважин // Геофизические методы исследования земной коры: Материалы Всероссийской конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика Н.Н. Пузырева. Новосибирск: Изд-во ИНГГ СО РАН, 2014. С. 282–288].Gamburtsev G.A., 1959. Fundamentals of Seismic Exploration. Gostoptekhizdat, Moscow, 378 p. (in Russian) [Гамбурцев Г.А. Основы сейсморазведки. М.: Гостоптехиздат, 1959. 378 с.]. Goloshubin G.M., Epinatieva A.M., 1994. Combined Method of Seismic Prospecting. Nedra, Moscow, 206 p. (in Russian) [Голошубин Г.М., Епинатьева А.М. Комбинированный метод сейсмической разведки. М.: Недра, 1994. 206 с.].Gamburtsev G.A., 1959. Fundamentals of Seismic Exploration. Gostoptekhizdat, Moscow, 378 p. (in Russian) [Гамбурцев Г.А. Основы сейсморазведки. М.: Гостоптехиздат, 1959. 378 с.]. Goloshubin G.M., Epinatieva A.M., 1994. Combined Method of Seismic Prospecting. Nedra, Moscow, 206 p. (in Russian) [Голошубин Г.М., Епинатьева А.М. Комбинированный метод сейсмической разведки. М.: Недра, 1994. 206 с.].Gordienko I.V., 2006. Geodynamic evolution of Late Baikalides and Paleozoids in the folded periphery of the Siberian craton. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 47 (1), 51–67. Gurvich I.I., 1960. Seismic Exploration. Gostoptekhizdat, Moscow, 504 p. (in Russian) [Гурвич И.И. Сейсмическая разведка. М.: Гостоптехиздат, 1960. 504 с.].Gordienko I.V., 2006. Geodynamic evolution of Late Baikalides and Paleozoids in the folded periphery of the Siberian craton. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 47 (1), 51–67. Gurvich I.I., 1960. Seismic Exploration. Gostoptekhizdat, Moscow, 504 p. (in Russian) [Гурвич И.И. Сейсмическая разведка. М.: Гостоптехиздат, 1960. 504 с.].Jachens R.C., Simpson R.W., Blakely R.J., Saltus R.W., 1989. Isostatic residual gravity and crustal geology of the United States. In: L.C. Parkiser, W.D. Mooney (Eds.), Geophysical framework of the continental United States. Geological Society of America Memoir, vol. 172, p. 405–424. https://doi.org/10.1130/MEM172-p405.Jachens R.C., Simpson R.W., Blakely R.J., Saltus R.W., 1989. Isostatic residual gravity and crustal geology of the United States. In: L.C. Parkiser, W.D. Mooney (Eds.), Geophysical framework of the continental United States. Geological Society of America Memoir, vol. 172, p. 405–424. https://doi.org/10.1130/MEM172-p405.Jacoby W., Smilde P.L., 2009. Gravity Interpretation. Springer, Berlin, 395 p. https://doi.org/10.1007/978-3-540- 85329-9.Jacoby W., Smilde P.L., 2009. Gravity Interpretation. Springer, Berlin, 395 p. https://doi.org/10.1007/978-3-540- 85329-9.Kashubin S.N., Milshtein E.D., Vinokurov I.Yu., Erinchek Yu.M., Serzhantov R.B., Tatarinov V.Yu., 2016. State network of geotransects and superdeep wells – the basis for 3D deep mapping of the Russian Federation and its continental shelf. Regional Geology and Metallogeny (67), 43–48 (in Russian) [Кашубин С.Н., Мильштейн Е.Д., Винокуров И.Ю., Эринчек Ю.М., Сержантов Р.Б., Татаринов В.Ю. Государственная сеть опорных геолого-геофизических профилей, параметрических и сверхглубоких скважин – основа глубинного 3D картографирования территории Российской Федерации и ее континентального шельфа // Региональная геология и металлогения. 2016. № 67. С. 43–48].Kashubin S.N., Milshtein E.D., Vinokurov I.Yu., Erinchek Yu.M., Serzhantov R.B., Tatarinov V.Yu., 2016. State network of geotransects and superdeep wells – the basis for 3D deep mapping of the Russian Federation and its continental shelf. Regional Geology and Metallogeny (67), 43–48 (in Russian) [Кашубин С.Н., Мильштейн Е.Д., Винокуров И.Ю., Эринчек Ю.М., Сержантов Р.Б., Татаринов В.Ю. Государственная сеть опорных геолого-геофизических профилей, параметрических и сверхглубоких скважин – основа глубинного 3D картографирования территории Российской Федерации и ее континентального шельфа // Региональная геология и металлогения. 2016. № 67. С. 43–48].Kochnev V.A., Goz I.V., Polyakov V.S., 2008. Technology of calculating density velocity models and static corrections for gravity data. Geophysics (4), 28–33 (in Russian) [Кочнев В.А., Гоз И.В., Поляков В.С. Технология расчета плотностной скоростной модели и статических поправок по гравиметрическим данным // Геофизика. 2008. № 4. С. 28–33].Kochnev V.A., Goz I.V., Polyakov V.S., 2008. Technology of calculating density velocity models and static corrections for gravity data. Geophysics (4), 28–33 (in Russian) [Кочнев В.А., Гоз И.В., Поляков В.С. Технология расчета плотностной скоростной модели и статических поправок по гравиметрическим данным // Геофизика. 2008. № 4. С. 28–33].Nokleberg W.J., 2010. Metallogenesis and Tectonics of Northeast Asia. USGS Professional Paper 1765, Reston, Virginia, 624 p. Palmer D., 2010. Non-uniqueness with refraction inversion – a syncline model study. Geophysical Prospecting 58 (2), 203–218. https://doi.org/10.1111/j.1365-2478.2009.00818.x.Nokleberg W.J., 2010. Metallogenesis and Tectonics of Northeast Asia. USGS Professional Paper 1765, Reston, Virginia, 624 p. Palmer D., 2010. Non-uniqueness with refraction inversion – a syncline model study. Geophysical Prospecting 58 (2), 203–218. https://doi.org/10.1111/j.1365-2478.2009.00818.x.Parfenov L.M., Berzin N.A., Khanchuk A.I., Badarch G., Belichenko V.G., Bulgatov A.N., Dril S.I., Kirillova G.L., Kuzmin M.I., Nokleberg W.J., Prokopyev A.V., Timofeev V.F., Tomurtogoo O., Yang H., 2003. A model for the formation of orogenic belts in Central and Northeast Asia. Tikhookeanskaya Geologiya (Russian Journal of Pacific Geology) 22 (6), 7–41 (in Russian) [Парфенов Л.М., Берзин Н.А., Ханчук А.И., Бадарч Г., Беличенко В.Г., Булгатов А.Н., Дриль С.И., Кириллова Г.Л., Кузьмин М.И., Ноклеберг У., Прокопьев А.В., Тимофеев В.Ф., Томуртогоо О., Янь Х. Модель формирования орогенных поясов Центральной и Северо-Восточной Азии // Тихоокеанская геология. 2003. Т. 22. № 6. С. 7–41].Parfenov L.M., Berzin N.A., Khanchuk A.I., Badarch G., Belichenko V.G., Bulgatov A.N., Dril S.I., Kirillova G.L., Kuzmin M.I., Nokleberg W.J., Prokopyev A.V., Timofeev V.F., Tomurtogoo O., Yang H., 2003. A model for the formation of orogenic belts in Central and Northeast Asia. Tikhookeanskaya Geologiya (Russian Journal of Pacific Geology) 22 (6), 7–41 (in Russian) [Парфенов Л.М., Берзин Н.А., Ханчук А.И., Бадарч Г., Беличенко В.Г., Булгатов А.Н., Дриль С.И., Кириллова Г.Л., Кузьмин М.И., Ноклеберг У., Прокопьев А.В., Тимофеев В.Ф., Томуртогоо О., Янь Х. Модель формирования орогенных поясов Центральной и Северо-Восточной Азии // Тихоокеанская геология. 2003. Т. 22. № 6. С. 7–41].Rexer M., Hirt C., 2015. Ultra-high-degree surface spherical harmonic analysis using the Gauss–Legendre and the Driscoll/Healy quadrature theorem and application to planetary topography models of Earth, Mars and Moon. Surveys in Geophysics 36 (6), 803–830. https://doi.org/10.1007/s10712-015-9345-z.Rexer M., Hirt C., 2015. Ultra-high-degree surface spherical harmonic analysis using the Gauss–Legendre and the Driscoll/Healy quadrature theorem and application to planetary topography models of Earth, Mars and Moon. Surveys in Geophysics 36 (6), 803–830. https://doi.org/10.1007/s10712-015-9345-z.Shevchenko B.F., Kaplun V.B., 2007. The deep geodynamic model of the Euroasian and Amur lithospheric plates junction area. Litosfera (Lithosphere) (4), 3–20 (in Russian) [Шевченко Б.Ф., Каплун В.Б. Модель глубинной геодинамики области сочленения Евразиатской и Амурской литосферных плит // Литосфера. 2007. № 4. С. 3–20].Shevchenko B.F., Kaplun V.B., 2007. The deep geodynamic model of the Euroasian and Amur lithospheric plates junction area. Litosfera (Lithosphere) (4), 3–20 (in Russian) [Шевченко Б.Ф., Каплун В.Б. Модель глубинной геодинамики области сочленения Евразиатской и Амурской литосферных плит // Литосфера. 2007. № 4. С. 3–20].Suvorov V.D., Melnik E.A., Salnikov A.S., 2017. Regional structural-tectonic zoning of the upper crust of Transbaikalia from travel times of seismic refracted waves (profile 1-SB, southern section). Interexpo Geo-Sibir 2 (4), 100–105 (in Russian) [Суворов В.Д., Мельник Е.А., Сальников А.С. Региональное структурно-тектоническое районирование верхней коры Забайкалья по данным КМПВ (профиль 1-СБ, южный участок) // Интерэкспо ГеоСибирь. 2017. Т. 2. № 4. С. 100–105].Suvorov V.D., Melnik E.A., Salnikov A.S., 2017. Regional structural-tectonic zoning of the upper crust of Transbaikalia from travel times of seismic refracted waves (profile 1-SB, southern section). Interexpo Geo-Sibir 2 (4), 100–105 (in Russian) [Суворов В.Д., Мельник Е.А., Сальников А.С. Региональное структурно-тектоническое районирование верхней коры Забайкалья по данным КМПВ (профиль 1-СБ, южный участок) // Интерэкспо ГеоСибирь. 2017. Т. 2. № 4. С. 100–105].Telegin A.N., 2004. Seismic Exploration by Refracted Waves. Publishing House of St. Petersburg State University, St. Petersburg, 187 p. (in Russian) [Телегин А.Н. Сейсморазведка методом преломленных волн. СПб: Изд-во СПбГУ, 2004. 187 с.].Telegin A.N., 2004. Seismic Exploration by Refracted Waves. Publishing House of St. Petersburg State University, St. Petersburg, 187 p. (in Russian) [Телегин А.Н. Сейсморазведка методом преломленных волн. СПб: Изд-во СПбГУ, 2004. 187 с.].Turcotte D.L., Schubert G., 1982. Geodynamics – Applications of Continuum Physics to Geological Problems. Wiley, New York, 450 p. [Русский перевод: Теркот Д., Шуберт Дж. Геодинамика: геологические приложения физики сплошных сред. Ч. 1. М.: Мир, 1985. 376 с.].Turcotte D.L., Schubert G., 1982. Geodynamics – Applications of Continuum Physics to Geological Problems. Wiley, New York, 450 p. [Русский перевод: Теркот Д., Шуберт Дж. Геодинамика: геологические приложения физики сплошных сред. Ч. 1. М.: Мир, 1985. 376 с.].Zelt C.A., Smith R.B., 1992. Seismic traveltime inversion for 2-D crustal velocity structure. Geophysical Journal International 108 (1), 16–34. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1992.tb00836.x.Zelt C.A., Smith R.B., 1992. Seismic traveltime inversion for 2-D crustal velocity structure. Geophysical Journal International 108 (1), 16–34. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1992.tb00836.x.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.