Основные сечения земной коры и верхней мантии Большого Кавказа по новым технологиям. 2.Сейсмотомография по профилям глубинного сейсмического зондирования

Розглянуто можливість застосування методу сейсмічної томографії для обробки матеріалів глибинного сейсмічного зондування (ГСЗ). Наведено порівняльні результати різних програмних забезпечень GeoGiga Seismic PRO 7.0 (Канада) і XTomo-LM (Санкт-Петербург). Показано можливість застосування томографії в к...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2016
Автори: Гонгадзе, С.А., Челидзе, Т.Л., Миндели, П.Ш., Глонти, Н.Я., Кириа, Д.К., Яволовская, О.В.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України 2016
Назва видання:Геофизический журнал
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/125178
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Основные сечения земной коры и верхней мантии Большого Кавказа по новым технологиям. 2.Сейсмотомография по профилям глубинного сейсмического зондирования / С.А. Гонгадзе, Т.Л. Челидзе, П.Ш. Миндели, Н.Я. Глонти, Д.К. Кириа, О.В. Яволовская // Геофизический журнал. — 2016. — Т. 38, № 4. — С. 100-112. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-125178
record_format dspace
spelling irk-123456789-1251782017-10-19T03:02:51Z Основные сечения земной коры и верхней мантии Большого Кавказа по новым технологиям. 2.Сейсмотомография по профилям глубинного сейсмического зондирования Гонгадзе, С.А. Челидзе, Т.Л. Миндели, П.Ш. Глонти, Н.Я. Кириа, Д.К. Яволовская, О.В. Розглянуто можливість застосування методу сейсмічної томографії для обробки матеріалів глибинного сейсмічного зондування (ГСЗ). Наведено порівняльні результати різних програмних забезпечень GeoGiga Seismic PRO 7.0 (Канада) і XTomo-LM (Санкт-Петербург). Показано можливість застосування томографії в комплексі з даними методу мікросейсмічних зондувань (МЗ). Виявлено подібність швидкісної картини, отриманої в результаті сейсмічної томографії, з побудованими раніше швидкісними моделями профілів ГСЗ Бакуріані—Степове і Нахічевань—Волгоград у переінтерпретації Г. О. Павленкової. Виділено основні перерізи земної кори і верхньої мантії за томографічними розрізами. Встановлено, що покрівля фундаменту є дуже порізаною, тому що весь фундамент розбитий на блоки, які обмежені мережею розломних порушень, визначених за градієнтними зонам швидкостей і роздробленості швидкісних неоднорідностей на томографічному розрізі. Потужність кори збільшується під Великим Кавказом до 60—70 км. За допомогою методів ГСЗ і МЗ проведено кореляційний аналіз профілю Цхінвалі—Ардон. Це дало змогу зробити висновок, що обидва методи доповнюють один одного. The work reviews the possibility of application of the seismic tomography method for processing the materials of deep seismic sounding (DSS). It presents comparative results by various softwares as GeoGiga Seismic PRO 7.0 (Canada), XTomo-LM (St. Petersburg). The work shows the possibility of using tomography together with the data of the micro seismic sounding (MSS) method. The basic section of the Earth's crust and upper mantle by tomographic sections. It is determined that the cover of the foundation is strongly indented, i.e., all the foundation is fragmented into blocks, which are enclosed by the net of faults formed according to the gradient zones of speeds and fragmentation of speed inhomogeneity in the tomography section. The thickness of the earth crust under the Greater Caucasus increases to 60—70 km. It reveals the speed image obtained as a result of seismic tomography, earlier constructed speed models of the DSS profiles of Bakuriani—Stepnoye and Nakhchivan—Volgograd reinterpreted by Pavlenkova G. A, also correlative analysis of the method of deep seismic sounding (DSS) and the method of micro seismic sounding (MSS) of the profile of Tskhinval—Ardon. 2016 Article Основные сечения земной коры и верхней мантии Большого Кавказа по новым технологиям. 2.Сейсмотомография по профилям глубинного сейсмического зондирования / С.А. Гонгадзе, Т.Л. Челидзе, П.Ш. Миндели, Н.Я. Глонти, Д.К. Кириа, О.В. Яволовская // Геофизический журнал. — 2016. — Т. 38, № 4. — С. 100-112. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 0203-3100 DOI: doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v38i4.2016.107805 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/125178 550.311(234.9) ru Геофизический журнал Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Розглянуто можливість застосування методу сейсмічної томографії для обробки матеріалів глибинного сейсмічного зондування (ГСЗ). Наведено порівняльні результати різних програмних забезпечень GeoGiga Seismic PRO 7.0 (Канада) і XTomo-LM (Санкт-Петербург). Показано можливість застосування томографії в комплексі з даними методу мікросейсмічних зондувань (МЗ). Виявлено подібність швидкісної картини, отриманої в результаті сейсмічної томографії, з побудованими раніше швидкісними моделями профілів ГСЗ Бакуріані—Степове і Нахічевань—Волгоград у переінтерпретації Г. О. Павленкової. Виділено основні перерізи земної кори і верхньої мантії за томографічними розрізами. Встановлено, що покрівля фундаменту є дуже порізаною, тому що весь фундамент розбитий на блоки, які обмежені мережею розломних порушень, визначених за градієнтними зонам швидкостей і роздробленості швидкісних неоднорідностей на томографічному розрізі. Потужність кори збільшується під Великим Кавказом до 60—70 км. За допомогою методів ГСЗ і МЗ проведено кореляційний аналіз профілю Цхінвалі—Ардон. Це дало змогу зробити висновок, що обидва методи доповнюють один одного.
format Article
author Гонгадзе, С.А.
Челидзе, Т.Л.
Миндели, П.Ш.
Глонти, Н.Я.
Кириа, Д.К.
Яволовская, О.В.
spellingShingle Гонгадзе, С.А.
Челидзе, Т.Л.
Миндели, П.Ш.
Глонти, Н.Я.
Кириа, Д.К.
Яволовская, О.В.
Основные сечения земной коры и верхней мантии Большого Кавказа по новым технологиям. 2.Сейсмотомография по профилям глубинного сейсмического зондирования
Геофизический журнал
author_facet Гонгадзе, С.А.
Челидзе, Т.Л.
Миндели, П.Ш.
Глонти, Н.Я.
Кириа, Д.К.
Яволовская, О.В.
author_sort Гонгадзе, С.А.
title Основные сечения земной коры и верхней мантии Большого Кавказа по новым технологиям. 2.Сейсмотомография по профилям глубинного сейсмического зондирования
title_short Основные сечения земной коры и верхней мантии Большого Кавказа по новым технологиям. 2.Сейсмотомография по профилям глубинного сейсмического зондирования
title_full Основные сечения земной коры и верхней мантии Большого Кавказа по новым технологиям. 2.Сейсмотомография по профилям глубинного сейсмического зондирования
title_fullStr Основные сечения земной коры и верхней мантии Большого Кавказа по новым технологиям. 2.Сейсмотомография по профилям глубинного сейсмического зондирования
title_full_unstemmed Основные сечения земной коры и верхней мантии Большого Кавказа по новым технологиям. 2.Сейсмотомография по профилям глубинного сейсмического зондирования
title_sort основные сечения земной коры и верхней мантии большого кавказа по новым технологиям. 2.сейсмотомография по профилям глубинного сейсмического зондирования
publisher Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
publishDate 2016
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/125178
citation_txt Основные сечения земной коры и верхней мантии Большого Кавказа по новым технологиям. 2.Сейсмотомография по профилям глубинного сейсмического зондирования / С.А. Гонгадзе, Т.Л. Челидзе, П.Ш. Миндели, Н.Я. Глонти, Д.К. Кириа, О.В. Яволовская // Геофизический журнал. — 2016. — Т. 38, № 4. — С. 100-112. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
series Геофизический журнал
work_keys_str_mv AT gongadzesa osnovnyesečeniâzemnojkoryiverhnejmantiibolʹšogokavkazaponovymtehnologiâm2sejsmotomografiâpoprofilâmglubinnogosejsmičeskogozondirovaniâ
AT čelidzetl osnovnyesečeniâzemnojkoryiverhnejmantiibolʹšogokavkazaponovymtehnologiâm2sejsmotomografiâpoprofilâmglubinnogosejsmičeskogozondirovaniâ
AT mindelipš osnovnyesečeniâzemnojkoryiverhnejmantiibolʹšogokavkazaponovymtehnologiâm2sejsmotomografiâpoprofilâmglubinnogosejsmičeskogozondirovaniâ
AT glontinâ osnovnyesečeniâzemnojkoryiverhnejmantiibolʹšogokavkazaponovymtehnologiâm2sejsmotomografiâpoprofilâmglubinnogosejsmičeskogozondirovaniâ
AT kiriadk osnovnyesečeniâzemnojkoryiverhnejmantiibolʹšogokavkazaponovymtehnologiâm2sejsmotomografiâpoprofilâmglubinnogosejsmičeskogozondirovaniâ
AT âvolovskaâov osnovnyesečeniâzemnojkoryiverhnejmantiibolʹšogokavkazaponovymtehnologiâm2sejsmotomografiâpoprofilâmglubinnogosejsmičeskogozondirovaniâ
first_indexed 2025-07-09T02:40:29Z
last_indexed 2025-07-09T02:40:29Z
_version_ 1837135383585882112
fulltext С. А. ГОНГАДЗЕ, Т. Л. ЧЕЛИДЗЕ, П. Ш. МИНДЕЛИ, Н. Я. ГЛОНТИ, Д. К. КИРИА... 100 Геофизический журнал № 4, Т. 38, 2016 Введение. Изучение верхних частей разре- за земной коры — одна из наиболее актуаль- ных и достаточно сложных задач в геологии. Известно, что верхняя часть разреза имеет довольно сложное геологическое строение, характеризующееся резкой вертикальной и горизонтальной изменчивостью физико- механических свойств пород. В предыдущей статье [Гонгадзе, 2016] решались задачи выде- ления скоростных и плотностных неоднород- ностей и их связи с геологическим строением Большого Кавказа (БК). В настоящей статье на основе метода сейсмотомографии профи- лей ГСЗ Бакуриани—Степное, Нахичевань— Волгоград и Гали—Сафаралиев с использова- нием новейших компьютерных технологий рассмотрены такие геологические задачи: выделение основных слоев земной коры и верхней мантии, предполагаемых разрывных нарушений, установление корреляционной связи моделей земной коры БК в результате интерпретации работ, выполненных в разные УДК 550.311(234.9) Основные сечения земной коры и верхней мантии Большого Кавказа по новым технологиям. 2. Сейсмотомография по профилям глубинного сейсмического зондирования © С. А. Гонгадзе, Т. Л. Челидзе, П. Ш. Миндели, Н. Я. Глонти, Д. К. Кириа, О. В. Яволовская, 2016 Институт геофизики им. М. Нодия, Тбилиси, Грузия Поступила 10 марта 2016 г. Представлено членом редколлегии Т. П. Егоровой Розглянуто можливість застосування методу сейсмічної томографії для обробки мате- ріалів глибинного сейсмічного зондування (ГСЗ). Наведено порівняльні результати різних програмних забезпечень GeoGiga Seismic PRO 7.0 (Канада) і XTomo-LM (Санкт-Петербург). Показано можливість застосування томографії в комплексі з даними методу мікросейсмічних зондувань (МЗ). Виявлено подібність швидкісної картини, отриманої в результаті сейсмічної томографії, з побудованими раніше швидкісними моделями профілів ГСЗ Бакуріані—Степове і Нахічевань—Волгоград у переінтерпретації Г. О. Павленкової. Виділено основні перерізи земної кори і верхньої мантії за томографічними розрізами. Встановлено, що покрівля фун- даменту є дуже порізаною, тому що весь фундамент розбитий на блоки, які обмежені мере- жею розломних порушень, визначених за градієнтними зонам швидкостей і роздробленості швидкісних неоднорідностей на томографічному розрізі. Потужність кори збільшується під Великим Кавказом до 60—70 км. За допомогою методів ГСЗ і МЗ проведено кореляційний аналіз профілю Цхінвалі—Ардон. Це дало змогу зробити висновок, що обидва методи допо- внюють один одного. Ключові слова: Великий Кавказ, земна кора, глибинне сейсмічне зондування, сейсмото- мографія, мікросейсмічне зондування. годы методами ГСЗ и микросейсмического зондирования (МЗ). В современной складчатой структуре зем- ной коры в пределах территории Грузии выде- ляют следующие структурно-морфологические единицы первого порядка: I — складчатая (складчато-покровная) система БК, II — За- кавказская межгорная область, III — склад- чатая (складчато-надвиговая) система Малого Кавказа, которые, в свою очередь, состоят из геотектонических зон и подзон (рис. 1) [Гам- крелидзе и др., 1977]. Метод ГСЗ (региональное изучение строе- ния земной коры и верхней мантии) основан на регистрации на поверхности Земли искус- ственно возбуждаемых сейсмических волн. Применяется для тектонического районирова- ния континентов и дна океанов с учетом осо- бенностей строения земной коры и верхней мантии, для изучения строения и мощности осадочной толщи и структуры фундамента, а также для выявления структурных особенно- ОСНОВНЫЕ СЕЧЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ВЕРХНЕЙ МАНТИИ БОЛЬШОГО КАВКАЗА ... Геофизический журнал № 4, Т. 38, 2016 101 Рис. 1. Схема профилей ГСЗ и МЗ на рельефе земной поверхности. Рис. 2. Карты глубин поверхностей фундамента (а) и Мохо (б), км, по работе [Балавадзе, Шенгелая, 1961]. С. А. ГОНГАДЗЕ, Т. Л. ЧЕЛИДЗЕ, П. Ш. МИНДЕЛИ, Н. Я. ГЛОНТИ, Д. К. КИРИА... 102 Геофизический журнал № 4, Т. 38, 2016 стей, благоприятных для образования место- рождений полезных ископаемых. Профили ГСЗ Бакуриани—Степное, Нахичевань—Вол- гоград, Гали—Сафаралиев (его еще называют профиль «Море—Море») были отработаны ор- ганизациями Министерства геологии СССР в 1960-х годах [Юров, 1963; Краснопевцева и др., 1970]. Профили Бакуриани—Степное и Нахи- чевань—Волгоград пересекают БК (см. рис. 1) и до сих пор остаются единственными профи- лями ГСЗ, секущими вкрест простирания эту крупную горную систему. Продольный про- филь Гали—Сафаралиев проходит по Рионско- Куринской депрессии. Участок профиля ГСЗ по маршруту Цхинвали—Ардон фактически совпадает с профилем МЗ. Это обстоятельство предоставляет возможность провести деталь- ное сопоставление результатов профилирова- ния по обоим методам. Сейсмоплотностная модель литосферы Кав- каза [Балавадзе, Шенгелая, 1961] была построе- на для основных слоев литосферы гранитного слоя и поверхности раздела Мохо, где учиты- вались данные гравиметрии и интерпретации профиля ГСЗ Бакуриани—Степное (рис. 2). Основы метода лучевой сейсмотомогра- фии. Математической основой лучевой сейс- мотомографии служит закон, сформулирован- ный Радоном в 1917 г., который гласит, что лю- бая непрерывная двумерная функция может быть восстановлена по ее одномерным проек- циям, если число этих проекций бесконечно. Проекции представляют собой некоторые функционалы физических характеристик сре- ды исследований. В сейсмической томографии характеристиками обычно являются скорости сейсмических волн, поглощающие свойства среды, а проекции — это либо времена пробега, либо данные о затухании волн за счет неупру- гого поглощения, получаемые из наблюдений. Рассмотрим принцип решения задачи сейс- мотомографии. Параметры сейсмических волн (время прохождения, амплитуда волны), про- шедших через среду, содержат информацию об этой среде. В частности, время прохождения луча по той или иной траектории равно сум- ме времен прохождения через элементарные интервалы (ΔS) вдоль этого луча. Если элемен- тарные отрезки равны по длине, то время про- хождения луча будет равно 1 i t S V = Δ∑ i , где Vi — скорость сейсмической волны вдоль луча. Однако по V(r) функции сферической мо- дели Земли Джеффриса—Буллена возможно предсказать времена пробега с высокой точ- ностью (0,005 %). Если длины отрезков сделать бесконечно малыми, то время распростране- ния по i-му лучу будет равно 1 ( )i Li t dS V r = ∫ , где 1 ( )V r — медленность распространения вол- ны на расстоянии r от начала Li-го луча. За- держка времени определяется формулой 0 0 0 i i i i Si S dS dST T T V V Δ = − = − =∫ ∫ 0 00 0 ( )1 1 ( ) i i i S S V r dS dS V V V r ⎛ ⎞ Δ = − = −⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ∫ ∫ , где 0V V VΔ = − . Для решения томографической задачи дан- ное выражение удобнее записывать в форме интеграла по пространственной области Ω: 1( ) ( )i it G r dr V rΩ = ∫ , где Gi(r) сингулярно на луче Li и равно нулю во всей остальной части области. Приведенные формулы являются основными при решении обратных задач томографии. Обработка и методика сейсмотомогра- фических исследований по профилям ГСЗ. Один из важных методических вопросов при проведении итерационной томографической обработки — критерий останова, поскольку одна итерация выполняется в предположении малости возмущения ∆V. Нельзя далеко уйти от начальной скорости, но можно принять уточненную скорость (∆V) за новое начальное приближение [Винник, 2006]. Критерием це- лесообразности итерирования является умень- шение невязок времени в пределах эффектив- ной точности измерений, поскольку излишние итерации приводят к ухудшению качества по- лучаемого решения. Основным показателем необходимости продолжения итерационного процесса служит соотношение между теку- щей среднеквадратичной невязкой времен пробега и погрешностью измерения первых вступлений. Если обе эти величины становятся примерно одного порядка, то некоторая слу- ОСНОВНЫЕ СЕЧЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ВЕРХНЕЙ МАНТИИ БОЛЬШОГО КАВКАЗА ... Геофизический журнал № 4, Т. 38, 2016 103 чайная величина ошибки исходных данных будет интерпретироваться как регулярная не- вязка между теоретическими и наблюденными временами пробега, что, в свою очередь, как правило, приводит к появлению хаотически расположенных ложных мелкомасштабных аномалий. Надежность получаемого при сейсмотомо- графии решения данным методом во многом зависит от корректности модели первого при- ближения. На практике очень часто в качестве первого приближения выбирается результат решения обратной томографической задачи для случая однородной среды, рассчитанной по средней для данного разреза скорости упругих волн. На основе имеющихся у нас материалов ГСЗ, используя программное обеспечение GeoGiga Seismic PRO 7.0 (Канада) [Geogiga..., 2009] и XTomo-LM (Санкт-Петербург) [Винник, 2006], была сделана попытка получить инфор- мацию о границах основных сечений земной коры и верхней мантии. Годографы профилей ГСЗ были обработаны в ПО GeoGiga модулем DW Tomo. В алгоритм программы заложен метод кинематической то- мографии нелинейного преломления волн для первых вступлений. Данная разработка вклю- чает в себя расчет кратчайшего пути трасси- ровки лучей, используется регуляризатор Ти- хонова и метод Монте-Карло — нелинейный анализ неопределенностей [Zhang, Toksoz, 1998]. Решается обратная кинематическая за- дача томографии. Годографы преломленных волн вводятся в программное обеспечение в виде цифровых таблиц, содержащих априорные геологиче- ские данные модели: глубины, минимальные и максимальные средние скорости среды. Ко- личество итераций, при которых теоретиче- ская модель, полученная методом наименьших квадратов, приближается к практической, не больше пяти. Невязка в среднем составляет до 100 мс по профилям ГСЗ. В современной практике решения томогра- фических задач успешное применение нашли методы улучшения заданного начального при- ближения. Суть заключается в следующем: выбирается опорная модель как начальное приближение. Далее производится расчет не- скольких последовательных итераций, когда улучшенная модель после предыдущих итера- ций используется как опорная на следующей. В классе слоистых моделей, используемых в XTomo-LM, решается прямая кинематическая задача, геометрия модели задается формой опорных линий: кровли и подошвы модели и сейсмических горизонтов [Рослов и др., 2007]. Алгоритм, используемый в XTomo-LM, основан на интегральных законах лучевой теории — принципе Гюйгенса и принципе Ферма. Адек- ватной сейсмической моделью для ГСЗ служит слоистая модель, волновое поле ГСЗ освещает всю толщу коры волнами разной природы. То- мография на первых вступлениях дает только скоростной разрез в рамках непрерывно гра- диентной модели. Особенно важно определение реальных характеристик (величин) физических свойств, в том числе скоростных параметров топогра- фических масс, в частности центрального воздымания Главного хребта как основы фун- дамента осадочного покрова главного горно- складчатого сооружения Кавказского сегмента альпийского складчатого пояса. Скоростные параметры определялись в течение 50 лет про- шлого века в лабораториях «Грузнефтегеофи- зики» на образцах, доставленных в основном из глубоких поисково-разведочных скважин, и в «Грузгеологии» на образцах, отобранных из естественных обнажений. В Институте гео- физики скорости на образцах, отобранных из обнажений, определялись в ограниченном объеме. Строение коры и верхней мантии БК по основным профилям ГСЗ. Строение коры и верхов мантии на исследованном участке ре- гиона БК по основным профилям в целом, за исключением выступающих на поверхность массивов, соответствует трехслойной стан- дартной модели континентального типа коры [Миндели, 1999]. Исходя из этого, тектоническая зона Главно- го хребта, сложенная древними магматогенно- метаморфическими породами, выделена как петроскоростная зона с максимальной скоро- стью 5,8—6,2 км/с, хотя данных фактического опробования мало. При обработке годографов профиля ГСЗ Гали—Сафаралиев установлена скоростная модель Рионско-Куринской депрессии, за ис- ключением Дзирульского массива. Осадочный слой низкоскоростной: Vпл.= 3,0ff4,5 км/с. Гра- нитный слой под осадочным чехлом в скорост- ном отношении относительно слабоградиент- ный и однородный с Vпл.= 5,8ff6,2 км/с. Третий, базальтовый, слой Vпл.= 6,8ff7,5 км/с характери- зуется интенсивным нарастающим градиен- том скорости. Для поверхности раздела Мохо скорость взята априори 8,0—8,2 км/с. Все эти С. А. ГОНГАДЗЕ, Т. Л. ЧЕЛИДЗЕ, П. Ш. МИНДЕЛИ, Н. Я. ГЛОНТИ, Д. К. КИРИА... 104 Геофизический журнал № 4, Т. 38, 2016 данные по расчету и составлению скоростных моделей приведены в монографии [Гамкрелид- зе и др., 2012]. На полученных томографических разре- зах ГСЗ, опираясь на скоростную модель для территории Грузии, можно провести услов- ные границы для выделения так называемых гранитного, базальтового слоев и поверхности раздела Мохо. На рис. 3 приведена интерпре- тация томографии профиля Бакуриани—Степ- ное. Томография, реализованная в ПО GeoGiga (рис. 3, б), имеет более детальный характер и позволяет провести границы более четко и выделить разломные нарушения. На модели условно выделены вышеуказанные горизон- ты и дополнительно горизонт в земной коре со скоростью 6,2—6,5 км/с. По нарушению целостности скоростных неоднородностей проведено несколько разломов. Томографи- ческий разрез XTomo-LM2 более сглаженный (рис. 3, а), но на обоих разделах наблюдается сходство скоростных горизонтов. По переги- бам скоростных границ можно условно про- вести линии разрывных нарушений, которые соответствуют разломам, выделенным на то- мографическом разрезе ПО GeoGiga. Сравнительный анализ проведен со ско- ростной моделью по профилю Бакуриани— Степное, построенной Г. А. Павленковой (2012) в новом варианте, с помощью программы лу- чевого моделирования Зельда. В этой програм- ме, в отличие от используемой нами, решается прямая задача. Анализируя профиль Бакуриани—Степное, с юга на север можно проследить следующие особенности строения земной коры и верхов мантии Кавказа. По кровле фундамента вы- деляются три впадины глубиной до 20 км: Ку- ринский прогиб, впадина в центре БК и Пред- кавказский прогиб. Впадины на краях профиля можно не учитывать — ввиду неполной си- стемы наблюдений распределение скоростей на краях профиля можно рассматривать как интерполяцию скорости, заложенную в про- грамме. Кажущиеся скорости по поверхности фундамента соответствуют 6,0—6,2 км/с. В Ку- ринской впадине выделяется блок воздымания фундамента, что, возможно, связано с кристал- лическим фундаментом Дзирульского массива. На скоростном разрезе Г. А. Павленковой это также отмечается. В центральной части хреб- та БК наблюдается выход фундамента на по- верхность, что вполне может соответствовать древнему кристаллическому ядру БК, сложен- ному докембрийскими и нижнесреднепалео- зойскими метаморфическими интрузивными образованиями. Кровля фундамента имеет сильно изрезанный характер с нарушением сплошности поверхности, так как весь фун- дамент разбит на блоки, ограниченные сетью разломных нарушений, определенных по гра- диентным зонам скоростей и раздробленности скоростных неоднородностей на томографиче- ском разрезе. Линия кровли слоя со скоростью Vk= 6,5ff7,0 км/с по конфигурации повторяет ре- льеф поверхности фундамента. Граница раз- дела Мохо со скоростью Vk=8,1 км/с несколько приподнята в южной части профиля, под БК прогибается ниже 60 км и в Предкавказском прогибе опять поднимается до глубины 30 км. Корреляционная связь моделей на рис. 3, б, в присутствует, есть некоторое расхождение по скорости и в рисовке ограничивающих раз- ломов, но в общем обе картины соответствуют друг другу. При интерпретации томографии ГСЗ по про- филю Нахичевань—Волгоград (рис. 4, б), как и на профиле Бакуриани—Степное, определяют- ся те же три условных слоя. Гранитный слой на обоих профилях разбит на блоки. На профиле Нахичевань—Волгоград прослеживаются две впадины: Куринская с высокоскоростным бло- ком Иорского плато и Предкавказский прогиб. БК выделяется зоной повышенной расслоен- ности с чередованием высокоскоростных и низкоскоростных неоднородностей. Восточная зона погружения зоны Главного хребта сложе- на в основном граувакко-сланцевой (аспидной) толщей нижней юры и характеризуется вее- рообразным расположением сильно сжатых, часто изоклинальных складок, осложненных многочисленными взбросами. Мощность земной коры на профиле Баку- риани—Степное под горами достигает 60 км, а на профиле Нахичевань—Волгоград — до 70 км. Полученный в результате лучевого моделирова- ния скоростной разрез земной коры и верхов мантии (рис. 4, в) по профилю Волгоград—На- хичевань в интерпретации Г. А. Павленковой (2012) во многом похож на наш томографиче- ский разрез (см. рис. 4, б), наблюдается сходство скоростных границ и блоков. Разрезы по про- филям, секущим горную часть Кавказа, сход- ны по главным особенностям строения земной коры и верхов мантии, но для них отмечаются и некоторые различия. Выделенные предпо- лагаемые разломные зоны вполне возможно соответствуют зональному разделению БК. Следует обратить внимание на отчетливую корреляцию форм рельефа местности с форма- ОСНОВНЫЕ СЕЧЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ВЕРХНЕЙ МАНТИИ БОЛЬШОГО КАВКАЗА ... Геофизический журнал № 4, Т. 38, 2016 105 Ри с. 3 . И нт ер пр ет ац ия с ей см от ом ог ра ф ии п ро ф ил я ГС З Ба ку ри ан и— С те пн ое : а — т ом ог ра ф ия X To m o- LM 2, б — т ом ог ра ф ия G eo G ig a, в — с ко ро ст на я м од ел ь Г. А . П ав ле н- ко во й, п ос тр ое нн ая с п ом ощ ью S ei sW id e4 .6 .4 . С. А. ГОНГАДЗЕ, Т. Л. ЧЕЛИДЗЕ, П. Ш. МИНДЕЛИ, Н. Я. ГЛОНТИ, Д. К. КИРИА... 106 Геофизический журнал № 4, Т. 38, 2016 Ри с. 4 . И нт ер пр ет ац ия с ей см от ом ог ра ф ии п ро ф ил я ГС З Н ах ич ев ан ь— Во лг ог ра д: а — т ом ог ра ф ия X To m o- LM 2, б — т ом ог ра ф ия G eo G ig a, в — с ко ро ст на я м од ел ь Г. А . П ав - ле нк ов ой . ОСНОВНЫЕ СЕЧЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ВЕРХНЕЙ МАНТИИ БОЛЬШОГО КАВКАЗА ... Геофизический журнал № 4, Т. 38, 2016 107 ми рельефа кристаллического фундамента по всем профилям ГСЗ. Подобная связь наряду с результатами интерпретации тектоники может указывать на значительную унаследованность рельефа местности от рельефа кристалличе- ского фундамента [Chelidze et al., 2012]. Для установления корреляции основных сечений земной коры и верхней мантии с поперечными профилями ГСЗ Нахичевань— Волгоград и Бакуриани—Степное проведена интерпретация продольного профиля Гали— Сафаралиев (см. рис. 1), но имеющиеся у нас данные относятся к части профилю длиной 512 км (рис. 5). Здесь также выделены три границы — гранитный слой (Vк= 6,2 км/с), базальтовый (Vк= 7,0 км/с) и поверхность раздела Мохо (Vк= 8,2 км/с). Рис. 5. Сейсмотомография ГСЗ профиля Гали—Сафаралиев: а — томография XTomo-LM2, б — томография GeoGiga. Рис. 6. Пространственное расположение профилей ГСЗ. Сплошная линия — поверхность фундамента (Vк = 6,2 км/с); пунктирная — кровля слоя (Vк=7,0 км/с); штрихпунктирная — поверхность раздела Мохо (Vк= 8,0 км/с). С. А. ГОНГАДЗЕ, Т. Л. ЧЕЛИДЗЕ, П. Ш. МИНДЕЛИ, Н. Я. ГЛОНТИ, Д. К. КИРИА... 108 Геофизический журнал № 4, Т. 38, 2016 Рис. 7. Микросейсмическое зондирование по профилю Цхинвали—Ардон и результаты интерпретация центральной части профиля ГСЗ Бакуриани—Степное в интерпретации Г. В. Краснопевцевой и Г. А. Павленковой: а — сейсмогеоло- гический разрез в интерпретации [Краснопевцева и др., 1970] (1 — значения глубин отражающих горизонтов с разных пунктов взрыва; 2, 3 — участки границ, построенные по уверенным сейсмическим данным (2), по менее уверенным (3); 4 — участки интерполяции границ; 5 — границы, построенные по геологическим данным; 6 — зоны нарушения корреляции сейсмических волн; 7 — поверхность «гранитного» слоя по сейсмическим данным). Скорости сейсмиче- ских волн, км/с: г — граничная, п — пластовая, с — средняя для осадочной (мезозойско-кайнозойской) толщи Пред- кавказского прогиба. Фpz — поверхность палеозойского фундамента; К — граница, связанная с «базальтовым» слоем или его аналогами; М — граница Мохоровичича; N, J — обобщенный возраст слоев отложений (неоген-четвертичный и юрский соответственно); б — скоростной разрез в интерпретации [Павленкова, 2012] (1 — границы между слоями с разными сейсмическими скоростями; 2 — отражающие площадки); К1 и К2 — внутрикоровые границы; М — граница Мохоровичича, М1 — внутримантийная граница. Ссылки на зоны с индексами H и L см. в тексте. ОСНОВНЫЕ СЕЧЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ВЕРХНЕЙ МАНТИИ БОЛЬШОГО КАВКАЗА ... Геофизический журнал № 4, Т. 38, 2016 109 На рис. 6 представлено пространственное расположение профилей ГСЗ для установле- ния корреляции выделенных условных гра- ниц. При пересечении поперечных профилей с продольным выделенные горизонты взаимно увязывались. При анализе наших томографических по- строений по профилям ГСЗ (с обобщением [Балавадзе, Шенгелая, 1961] и построением ими структурных карт для поверхности гра- нитного слоя и поверхности раздела Мохо (см. рис. 2), где учитывались данные гравиметрии и результаты интерпретации по профилю ГСЗ Бакуриани—Степное), отмечается корреляци- онная связь: поднятию гранитного слоя в зоне БК соответствует прогибание поверхности раздела Мохо. Совместный анализ методов микросейс- мического зондирования и ГСЗ. На рис. 7 представлены результаты сопоставления раз- реза по микросейсмическому зондированию с результатами интерпретации профиля ГСЗ Бакуриани—Степное Г. В. Краснопевцевой [Краснопевцева и др., 1970] и Г. А. Павленко- вой [Павленкова, 2012]. Сравнение результатов МЗ и ГСЗ в интер- претации Г. В. Краснопевцевой (ГСЗ-К) пока- зано на рис. 7, а, в интерпретации Г. А. Павлен- ковой (ГСЗ-П) — на рис. 7, б. Видно хорошее соответствие ряда фрагментов МЗ с независи- мыми интерпретациями по ГСЗ [Горбатиков и др., 2015]. Так, низкоскоростное субвертикальное тело, которое на рис. 7, а отмечено индексом L-I, на разрезе ГСЗ-К определяется в виде раз- рыва границ К и М в районе 15—20 км север- ного фрагмента профиля МЗ. Что касается формы высокоскоростной зоны H-I, то ее верхняя граница хорошо корре- лирует с границей гранитного слоя на разрезе ГСЗ-К (см. рис. 7, а), а также со скоростной границей 4,0—5,5 км/с на разрезе ГСЗ-П (см. рис. 7, б). При этом подошва высокоскорост- ного тела H-I соотносится со скоростной гра- ницей 6,0—6,2 км/с разреза ГСЗ-П. Обращает на себя внимание и ряд других совпадений. Так, крутопадающая отражающая граница (см. рис. 7, б) — продолжение границы К1 на разрезе ГСЗ-П — на участке 20—40 км южного фрагмента разреза МЗ располагает- ся почти точно в границах высокоскоростного тела H-II. Причем в пределах тела H-II данная граница также коррелирует с положением фундамента в интерпретации Г. В. Красно- певцевой (см. рис. 7, а). Наконец, наклон от- ражающей границы на глубине 15—20 км в южной оконечности разреза МЗ совпадает с наклоном низкоскоростной зоны L-III. Допол- нительно можно отметить, что на фоне низ- коскоростного тела L-I на глубине около 30 км намечается горизонтальная граница в виде на- рушения сплошности изображения, которая ассоциируется с границами К1 и К2 на рис. 7, б и границей К на рис. 7, а. На рис. 8 приведена интерпретация мето- дом МЗ скоростной модели Г. В. Краснопевце- вой и сейсмотомографии программы GeoGiga. В верхней части разреза граница гранитного слоя хорошо коррелируюся с моделью Крас- нопевцевой и сейсмотомографией. В нижней части отмечается несоответствие границ Кон- рада и Мохо, расхождение достигает 10—15 км. Высокоскоростная неоднородность в централь- ной приповерхностной части БК на разрезе МЗ совпадает с поднятием фундамента на томо- графическом разрезе. Разломные структуры, выделенные по сейсмотомографии в южной части БК, совпадают с градиентными зонами МЗ, в северной части есть расхождение по- рядка 10 км. Рис. 8. Результаты ГСЗ в интерпретации Г. В. Краснопев- цевой и сейсмотомографии ПО GeoGiga на разрезе МЗ. Условные обозначения для модели Краснопевцевой при- ведены выше на рис. 7. Белыми утолщенными линиями выделены поверхности раздела Конрада, Мохо и гранит- ного слоя по сейсмотомографии со значениями кажущихся скоростей. Черные утолщенные линии — разломы, выде- ленные по сейсмотомографии. Имея в виду высокую чувствительность ме- тода МЗ относительно субвертикальных ско- ростных границ и низкую относительно го- ризонтальных границ [Горбатиков, Цуканов, 2011], можно констатировать хорошее совпаде- С. А. ГОНГАДЗЕ, Т. Л. ЧЕЛИДЗЕ, П. Ш. МИНДЕЛИ, Н. Я. ГЛОНТИ, Д. К. КИРИА... 110 Геофизический журнал № 4, Т. 38, 2016 ние результатов МЗ и ГСЗ, причем необходимо отметить, что оба метода в определенной мере дополняют друг друга. Заключение. На разрезах сейсмотомогра- фии профилей ГСЗ и МЗ под БК наблюдается поднятие кровли гранитного слоя (фундамен- та) и его прогибание в Куринской впадине и Предкавказском прогибе до 20 км. Граница поверхности раздела Мохо опускается под БК ниже 60 км. Наблюдается зона надвига в районе северной части БК, представленная серией разломов с падением на север; на про- филях ГСЗ это отчетливо видно по наруше- нию скоростных неоднородностей. Условно проведенные границы гранитного, базальто- вого слоев и поверхности раздела Мохо на томографических изображениях ГСЗ сильно варьируют, что, возможно, связано с блоковым строением БК и разделением его на зоны. Вы- деленные границы основных сечений земной коры по всем методам хорошо коррелируют- ся. Совместная интерпретация методов ГСЗ и ММЗ позволяет сделать вывод, что оба метода дополняют друг друга и позволяют внести кор- рективы в построение геолого-геофизической модели Большого Кавказа. Благодарности. Выражаем глубокую при- знательность и благодарность члену редкол- легии «Геофизического журнала», сотруднику Института геофизики НАН Украины, д-ру геол. наук Т. П. Егоровой за содействие и помощь в анализе результатов исследований. Балавадзе Б. К., Шенгелая Г. Ш. Основные черты структуры земной коры Большого Кавказа по гравиметрическим данным. Докл. АН СССР. 1961. Т. 136. № 6. С. 131—140. Винник А. А. XTomo-LM: Система сейсмической то- мографии Geo, Geo Ltd, 2006—2010. Гамкрелидзе П. Д., Гамкрелидзе И. П. Тектонические покровы Южного склона Большого Кавказа. Тбилиси: Мецниереба, 1977. 81 с. Гамкрелидзе Н. П., Гонгадзе С. А., Миндели П. Ш., Кириа Д. К., Яволовская О. В. Физика земной коры Грузии. Тбилиси: Изд. Ин-та геофизики АН Грузии, 2012. 221 с. Горбатиков А. В., Рогожин Е. А., Степанова М. Ю., Харазова Ю. В., Андреева Н. В., Передерин Ф. В., Заалишвили В. Б., Мельков Д. А., Дзеранов Б. В., Дзебоев Б. А., Габараев А. Ф. Особенности глу- бинного строения и современной тектоники Большого Кавказа в осетинском секторе по ком- плексу геофизических данных. Физика Земли. 2015. Т. 51. № 1. С. 26—37. Горбатиков А. В., Цуканов А. А. Моделирование волн Рэлея вблизи рассеивающих скоростных неодно- родностей. Исследование возможностей метода микросейсмического зондирования. Физика Земли. 2011. № 4. С. 96—112. Гонгадзе С. А. Сравнительный анализ глубинного строения Большого Кавказа на основе геофизи- ческих данных по новым технологиям. Ч. 1. Гра- виметрия, магнитометрия, локальная сейсмото- мография и микросейсмозондирование. Геофиз. журн. 2016. Т. 38. № 3. С. 145—154. Список литературы Миндели П. Ш. Гравитационная модель литосферы Кавказа и Восточного Средиземноморья. Тбили- си: Изд. GCY, 1999. С. 3—54. Краснопевцева Г. В., Матушкин Б. А., Шевченко В. И. Новая интерпретация данных ГСЗ по профилю Степное-Бакуриани на Кавказе. Сов. геология. 1970. № 8. С. 113—120. Павленкова Г. А. Строение земной коры Кавказа по профилям ГСЗ Степное-Бакуриани и Волгоград- Нахичевань (результаты переинтерпретации первичных данных). Физика Земли. 2012. № 5. C. 16—25. Рослов Ю. В., Винник А. А, Копылова А. В. Восста- новление сложнопостроенных скоростных мо- делей на основе интегрирования сейсмической томографии и кинематической миграции. Моде- ли Земной коры и верхней мантии: Материалы Междунар. научн.-практ. семинара 18—20 сен- тября 2007 г. Санкт-Петербург: Изд-во ВСЕГЕИ, 2007, C. 177—180. Юров Ю. Г. Строение земной коры на Кавказе и изо- стазия. Сов. геол. 1963. № 9. C. 42—47. Chelidze T., Gugunava G., Gamkrelidze N., Mindeli P., Kiria J., Ghonghadze S., Yavolovskaya O., 2012. The Deep Structure and 3D Thermo-geodynamics of the Caucasus by Geophysical Data. EGU General As- sembly 22—27 April 2012, Vienna, Austria, P. 8242. Geogiga Seismic Pro 6.0 New Features, Geogiga Tech- nology Corp., 2009. Zhang J., Toksoz M. N., 1998. Nonlinear refraction travel- time tomography. Geophysics. 63(5),1726—1737. ОСНОВНЫЕ СЕЧЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ВЕРХНЕЙ МАНТИИ БОЛЬШОГО КАВКАЗА ... Геофизический журнал № 4, Т. 38, 2016 111 Balavadze B. K., Shengelaya G. Sh., 1961. Main features the structure of the crust of the Greater Caucasus from gravity data. Doklady AN SSSR 136(6), 131— 140 (in Russian). Vinnik A. A., 2006. XTomo-LM: seismic tomography system Geo, Geo Ltd, 2006—2010 (in Russian). GamkrelidzeA. A., Gamkrelidze I. P., 1977. Tectonic cov- ers southern slope of the Greater Caucasus. Tbilisi: Metsniereba, 81 p. (in Russian). Gamkrelidze N. P., Gongadze S. A., Mindeli P. Sh., Kiria D. K., Yavolovskaya O. V., 2012. Physics of the Earth’s crust Georgia. Tbilisi: The Institute of Geophysics of the Academy of Sciences of Georgia Pupl., 221 p. (in Russian). Gorbatikov A. V., Rogozhin E. A., Stepanova M. Yu., Kharazova Yu. V., Andreeva N. V., Perederin F. V., Zaalishvili V. B., Mel’kov D. A., Dzeranov B. V., Dze- boev B. A., Gabaraev A. F., 2015. The pattern of deep structure and recent tectonics of the Greater Caucasus in the Ossetian sector from the complex geophysical data. Fizika Zemli 51(1), 26—37 (in Rus- sian). Gorbatikov A. V., Tsukanov A. A., 2011. Modeling of Ray- leigh waves near the scattering velocity heterogene- ities. Research opportunities microseismic sensing method. Fizika Zemli (4), 96—112 (in Russian). Main Sections of the Earth Crust and Upper Mantle of the Greater Caucasus by New Technologies. 2. Deep Seismic Sounding, Micro Seismic Sounding © S. A. Ghonghadze, T. L. Chelidze, P. Sh. Mindeli, N. I. Ghlonti, J. K. Kiria, O. V. Yavolovskaya, 2016 The work reviews the possibility of application of the seismic tomography method for processing the materials of deep seismic sounding (DSS). It presents comparative results by various softwares as GeoGiga Seismic PRO 7.0 (Canada), XTomo-LM (St. Petersburg). The work shows the possi- bility of using tomography together with the data of the micro seismic sounding (MSS) method. The basic section of the Earth’s crust and upper mantle by tomographic sections. It is determined that the cover of the foundation is strongly indented, i.e., all the foundation is fragmented into blocks, which are enclosed by the net of faults formed according to the gradient zones of speeds and fragmentation of speed inhomogeneity in the tomography section. The thickness of the earth crust under the Greater Caucasus increases to 60—70 km. It reveals the speed image obtained as a result of seismic tomography, earlier constructed speed models of the DSS profiles of Bakuriani- Stepnoye and Nakhchivan—Volgograd reinterpreted by Pavlenkova G.A, also correlative analysis of the method of deep seismic sounding (DSS) and the method of micro seismic sounding (MSS) of the profile of Tskhinval—Ardon. Key words: the Greater Caucasus, Earth’s crust, deep seismic sounding, seismic tomography, micro seismic sounding. References Gongadze S. A., 2004. The deep structure of the Greater Caucasus on the basis of geophysical data accord- ing to new technologies. 1. Gravimetry, magnetom- etry, local seismic tomography and micro seismic sounding. Geofizicheskiy zhurnal 38(3), 145—154 (in Russian). Mindeli P. Sh., 1999. Gravity model of the lithosphere of the Caucasus and the Eastern Mediterranean. Tbilisi: GCY. (in Russian). Krasnopevtseva G. V., Matushkin B. A., Shevchenko V. I., 1970. New NHS interpretation of the data on the profile of the Steppe-Bakuriani in the Caucasus. Sovetskaya geologiya (8), 113—120 (in Russian). Pavlenkova G. A., 2012. Structure of the crust of the Caucasus on profiles NHS Steppe-Bakuriani and Volgograd-Nakhichevan (reinterpretation of the primary data). Fizika Zemli (5), 16—25 (in Russian). Roslov Yu. V., Vinnik A. A., Kopylov A. V., 2007. Res- toration of complex velocity models based on the integration of seismic tomography and kinematic migration. Models of the Earth’s crust and upper mantle: Proc. of the International scientific-practical seminar on 18—20 September 2007. St. Petersburg: Publ. VSEGEI, P. 177—180. (in Russian). Yurov Yu. G., 1963. Structure of the Earth’s crust in the Caucasus and isostasy Sovetskaya geologiya (9), 42—47 (in Russian). С. А. ГОНГАДЗЕ, Т. Л. ЧЕЛИДЗЕ, П. Ш. МИНДЕЛИ, Н. Я. ГЛОНТИ, Д. К. КИРИА... 112 Геофизический журнал № 4, Т. 38, 2016 Chelidze T., Gugunava G., Gamkrelidze N., Mindeli P., Kiria J., Ghonghadze S., Yavolovskaya O., 2012. The Deep Structure and 3D Thermo-geodynamics of the Caucasus by Geophysical Data. EGU General As- sembly 22—27 April 2012, Vienna, Austria, P. 8242. Geogiga Seismic Pro 6.0 New Features, Geogiga Tech- nology Corp., 2009. Zhang J., Toksoz M. N., 1998. Nonlinear refraction travel- time tomography. Geophysics. 63(5),1726—1737.