Глубинная геофизическая модель литосферы Южной Камчатки

Рис. 1

 Результаты предшествующих геофизических исследований методами гравиметрии, сейсмометрии и магнитотеллурических зондирований обобщены и представлены в виде разреза земной коры и верхней мантии вдоль геотраверса I-I, пересекающего сушу и прилегающую акваторию Авачинского залива (рис.1). Исследуемый район полуострова характеризуется сложным геологическим строением [7,33,34]. Здесь в отличие от всей его территории, где преобладает линейная зональность тектонических сооружений северо-восточного простирания, развиты также структуры северо-западной поперечной ориентировки (рис.2). В этой части Южной Камчатки выведены на поверхность наиболее древние метаморфические породы, с которыми связывается консолидированный фундамент, подстилающий осадочно-вулканогенный чехол. Восточный вулканический пояс в районе геотраверса представлен Авачинско-Корякской группой вулканов.

Рис. 2

 Основные особенности глубинного строения Камчатки обусловлены близостью к сейсмофокальной зоне (СФЗ). Ширина этой зоны на поверхности составляет около 200 км. Линия максимальной сейсмичности проходит по восточным полуостровам и заливам и приурочена к глубинам 0-40 км. Проекциям вулканов на СФЗ отвечает область с резким уменьшением числа землетрясений. Для Авачинско-Корякской группы вулканов эти глубины составляют около 100 км. Предполагается, что особенности вулканизма обусловлены процессами, происходящими в сейсмофокальном слое или его верхней части [29].

Существующие представления о характере изменения сейсмических скоростей Vp в верхней мантии основаны на данных сейсмологических наблюдений [3,4,22,28]. Упругие параметры под Камчаткой изменяются сложным образом, однако в среднем они относительно низкие и в самой верхней части составляют около 7,8 км/с (рис.1). Их значения увеличиваются в сторону океана и северо-западной половины полуострова. Низкоскоростная зона в районе современного вулканизма приподнята до глубины не менее 50 км. По-видимому, скоростные аномалии в верхней мантии отражают процессы, протекающие в зоне субдукции. В районах современного вулканизма нижняя часть коры и верхней мантии характеризуется пониженной скоростью и повышенным затуханием сейсмических волн [22,28,31,32].

По данным магнитотеллурических зондирований установлено, что земная кора содержит слой повышенной электропроводности на глубинах 10-40 км [14]. Этот слой развит под средней частью полуострова и вытянут вдоль Камчатки на расстояние свыше 1000 км. Он приурочен к внутренней вулканической дуге. Здесь слой приближается к дневной поверхности до глубины 8-10 км, а его электропроводность максимальна. Под современными вулканами выделяются локальные аномалии повышенной электропроводности. Верхняя часть коры восточного побережья характеризуется повышенным электрическим сопротивлением. Не исключено, что средняя часть коры также содержит слой пониженного сопротивления. Однако проводимость этого слоя на порядок меньше, чем под Центральной частью Камчатки [14,17].  

В верхней мантии выявлен слой пониженного электрического сопротивления. Кровля слоя с глубины 100 км на Западной Камчатке поднимается до 50 км под зоной современного вулканизма. При этом электрическое сопротивление слоя уменьшается до первых единиц Ом^. м. В сторону Тихого океана проводимость верхнемантийного слоя существенно убывает. Поверхность этого слоя, по-видимому, близка к изотерме 1200⁰С и представляет собой границу, ниже которой возможно частичное плавление вещества. Данная граница была принята опорной при расчете геотермического разреза с помощью кривых распределения температур для миогеосинклинальной и эвгеосинклинальной зон [23].  

Как следует из геотермического разреза, проводящие зоны в земной коре приурочены к интервалу геоизотерм 400-800⁰ (рис.1). Известно, что породы земной коры при таких температурах имеют электрическое сопротивление сотни-тысячи Ом^. м. Поэтому природу проводящих зон в земной коре Камчатки сопротивлением в первые десятки-единицы Ом^. м можно связать с наличием жидких флюидов и электропроводящих сульфидных образований.

Приведенные данные свидетельствуют об очень сложном строении литосферы Камчатки и необходимости более детального изучения глубинных неоднородностей.