Description:

"First Break Том 25, Октябрь 2007. Техническая статья Анализ данных широкоугольных исследований на обменных поперечных волнах вулканической рифовой континентальной окраины Атлантики: ограничения, связанные с литологией под базальтами. Wide angle converted shear wave analysis of a North Atlantic volcanic rifted continental margin: constraint on sub-basalt lithology Jennifer D. Eccles,1,2 Robert S. White,1 Alan W. Robert,1 Philip A.F. Christie,2 и команда iSIMM Введение Континентальный раздел между Гренландией и Европой в начале третичного периода сопровождался извержением > 1 миллиона км3 базальтовых потоков, генерируемых декомпрессионным расплавлением подстилающей, аномально горячей мантийной прото-Исландской струи (White and McKenzie, 1989). Извержение происходило крайне быстро в две фазы: раннюю до разделения между 62-58 Ma и главную с 56 по ~54 Ma (Saunders et al., 1997) с большой долей магматизма, который имеет место в Исландии до настоящего времени. Лава, образовавшаяся во время континентального разделения, вытекла на расстояние до 150 км от рифта поперек осадочных бассейнов, тогда как извержение больших объемов расплава внутри нижней коры вызвало утолщение коры и ее подъем на участке переходной зоны от континента к океану (White et al., 1987). Профиль через вулканическую северо-западную европейскую рифтовую окраину вблизи Фарерских островов изучался в рамках совместного проекта, финансируемого научным советом Великобритании и промышленности: комплексное построение сейсмических изображений и моделирование окраин (iSIMM, White et al., 2002). Излившиеся базальтовые потоки оказались полу непроницаемыми для сейсморазведки традиционным методом отраженных волн из-за циклической структуры скорости с высоко скоростными жилами, переслаивающимися с низкоскоростными трещиноватыми или ячеистыми краями и переслаиваниями осадочных пород. Цикличность, и часто шероховатые поверхности потока, вызывают существенное рассеяние и образование кратных (Rutledge and Winkler, 1989; Maresh et al., 2006), что приводит к тому, что эффективный коэффициент добротности Q равен ~35 (Christie et al., 2006; Maresh et al., 2006). При том, что массивные базальты имеют свойственный им коэффициент добротности Q > 100. Поскольку высокие частоты поглощаются сильнее, проникновение энергии под базальтовые покровы наилучшим образом достигается путем использования низкочастотного источника сейсмических волн (например, Lunnon et al., 2003; Ziolkowski et al., 2003). Ранее проводимые эксперименты показали, что большие удаления также важны для разрешения структур под базальтами (например, Richardson et al., 1999) и поэтому были развернуты океанические донные сейсмометры (OBS). Четырехкомпонентные OBS также позволили получить данные по обменным поперечным (S-) волнам, поскольку комбинация скоростей продольных (P-) волн и соотношения скоростей Pк S-волн (Vp Vs), или эквивалентно, коэффициента Пуассона, являются более важными для диагностики литологии, чем скорость одних P-волн. Это оказалось полезным дополнением к изучению данной окраины, где несколько скважин разбурили и проникли под базальт. Характеристики толщи под базальтом, такие как низкоскоростные свойства материала, залегающего под толщей мощностью 2-7 км, и распространенные на большую территорию слоистые базальтовые потоки, представляют собой существенный интерес для нефтяной промышленности, поскольку потенциально являются продолжением перспективных осадочных комплексов, найденных в Фаррерско-Шетланском прогибе. Однако низкие значения скоростей P-волн под основанием базальтов могут также объясняться наличием изверженных гиалокластических пород, схожих с теми, что были разбурены в нижней части скважины Lopra 1 1A на Фарерских о-вах (Christie et al., 2006), поэтому дальнейший анализ под-базальтовой низкоскоростной зоны крайне важен. Сбор данных Вдоль профиля длиной 375 км было развернуто 85 четырех-компонентных GeoPro OBS на карданном подвесе (www. geopro.com) (рисунок 1), от континентальной к океанической коре, на расстоянии 2-6 км при глубинах воды до 3 км. Также был отстрелен совпадающий с данным профилем профиль многоканального МОВ, длиной 12 км, с косой с одиночным датчиком (White et al., 2002). Низкочастотная энергия, используемая в этих съемках, с максимумом на частоте 9 Гц, генерировалась с помощью настройки на максимальную мощность или пульсацию пузыря (Avedik et al., 1996; Lunnon et al., 2003) большой группы 14 пушек, 6300 дюймов3 (103 l) и буксирования источника на глубине 18-22 м. Глубина буксировки оказалась более важной для генерирования низких частот, чем то, на что она была настроена: на максимальную мощность или пульсацию пузыря (Lunnon et al., 2003). Широкоугольные данные OBS Гидрофон и три ортогональных геофона OBS позволяют записывать широкоугольные скалярные и векторные волновые поля. В традиционных морских многоканальных сейсмических работах МОВ возможность идентифицировать и использовать обменные S-волны затрудняется неустойчивой зависимостью от двух-модового обмена, который затрудняет ее распознавание и приращения времени пробега относительно прихода P-волн. Для данной съемки было отстрелено 180 км профилей OBS. Таким образом, записаны на отражения больших углах падения, и преломленные волны в коре. Обменные S-волны, большая часть которых распространяется в восходящем направлении к OBS в качестве S-волн, можно отделить от прихода P-волн на основе более поздних времен прихода, для них характерен более медленные линейные приращения времени, и движения частиц (Рисунок 2). В связи с низкой скоростью волн в осадках вблизи с морским дном, между Pи S-волнами на блюдается естественное 1 Bullard Laboratories, University of Cambridge, Madingley Rise, Cambridge CB3 0EZ. 2 Schlumberger Cambridge Research, High Cross, Madingley Road, Cambridge CB3 0EL. Рисунок 1 (A) Карта профилей iSIMM OBS на континентальной окраине Фарерских островов. (B) Продолжение Фарерского профиля. Желтая линия представляет собой многоканальный сейсмический профиль, а кружки - положения OBS. OBS48, показанные на Рисунке 2, выделены белым цветом. OBS (которые также включают в себя OBS48), используемые в детальном анализ зоны низких скоростей, выделены красным. Оранжевый прямоугольник обозначает подраздел профиля через хребет Fugloy, который рассматривается в данной статье. Положения скважин 206 1-2 и Lopra-1 1A показаны синими квадратами. Разделение на компонентах вертикальных и горизонтальных геофонов, соответственно. Четкие вступления обменных S-волн (например, Рисунок 2) наблюдаются на удалениях до 150 км на компонентах обращенных радиальных геофонов OBS. Эти вступления идентифицируются как базальты и преломленные волны в нижней части коры, а при больших удалениях, как отражения от Мохо. На этих данных также наблюдаются некоторые обменные преломленные S-волны в мантии, что характерно также для эквивалентов P-волн. Анализ движения частиц и кинематического моделирования показывают, что преобладающая фаза, как и ожидалось (White and Stephen, 1980), является волной, образовавшейся при обмене нисходящей P-волны на S-волну на границе между осадками и базальтом в верхней части базальтовых потоков (PSS, Рисунок 3). Данные отличаются высоким качеством в северо-западной части района, тогда как утолщающиеся осадки в прогибе Фаррера-Шетланд к юго-востоку существенно ослабляют вступления S-волн. Поперек хребта Fugloy отступание (например, Fliedner and White, 2001) преломленных Pи обменных S-волн (Рисунок 4) указывает на то, что как Pтак и S-волны наталкиваются на зону пониженных скоростей под базальтами. Томографическое моделирование Моделирование вступлений обменных S-волн говорит о схожей структуре коры, как это было определено ранее выполненном анализе P-волн. Эта модель для P волн длиной 375 км была получена путем обращения преломленных P-волн в коре для получения структуры скоростей верхней части коры. Прекращение прослеживания преломленных волн на границе базальта и магнитуда наблюденных времен отступания между преломленными волнами на базальте и преломленными волнами, которые проходят под зоной низких скоростей (рисунок 4A), были использованы для прямого моделирования протяженности, мощности и скорости зоны низких скоростей (Zelt and Smith 1992), которая может наблюдаться на крае базальта в прогибе ФаррераШетланд до ее выклинивания в переходной зоне между континентом и океаном. Глубина до кровли низкоскоростной зоны была проконтролирована прекращением прослеживания преломленных волн на базальте. Однако ввиду постепенного уменьшения амплитуды, были важны уверенные пикировки. При рассмотрении кинематики низкоскоростных зон, им присуща неоднозначность скорости и мощности из-за того, что лучи не поворачивают в низкоскоростной зоне и времена пробега для глубоких вступлений могут быть подобраны, используя наборы различных пар скорости и мощности. Таким образом, неоднозначность в определении глубин до границы и скоростей больше вблизи низкоскоростной зоны, чем где бы то ни было в модели, хотя были получены некоторые дополнительные ограничения путем рассмотрения отражений от основания зоны низких скоростей. Обращение с целью получения глубинной структуры коры использую отражения от Мохо и преломленные волны, луч которых достигает вершины на глубине, дополнили модель." Ключевые слова: приход, малый скорость, октябрь, низкий, окраина, включать, seismic, показать, fliedner, точка, основание базальт, christie, magmatism, eage, максимальный мощность, обменный, осадочный порода, ошибка, кор, инверсия, глубина, континентальный, комплекс, mccormack, пробег, преломленный, зона низкий, разбуренный, базальтовый, zelt, отражение, низкий скорость, seismology, гиалокластить, отношение vpvs, использовать, неоднозначность, хороший, говорить, geophysical, соотношение vpvs, волна, преобладание энергия, дать, высокий скорость, break октябрь, малый, sorensen, stoker, связанный, обмен, осадка, слой, petroleum, зона низкий скорость, stephen, tymms, фаза, путь, базальтовый поток, lunnon, lispb, низкоскоростной, преломить волна, obs, возраст, соответственно, преломленный волна, луч, кровля базальт, образ, отношение, компонент, низкоскоростной зона, кмс, рассчитанный, parkin, кембридж, модель скорость, скорость, морской, roberts, holmes, определение, christensen, larsen, кора, гренландия, mckenzie, верхний, rutledge, кинематический, наблюдаться, domenico, удаление, saunders, потенциальный, скважина, прогиб, journal, отступание, проинтерпретированный, статья, рисунок, p-, хребет fugloy, smith, бассейн, мохо, зона малый, моделирование, расстояние, структура, использование, базальт, использованный, basalt, соотношение, осадочный, crustal, зона, технический статья, критический точка, geoscience, интервал, свойство, осадок, преломить, сейсмический, лучи, фарерский, мощность, kusznir, поток, simmons, tectonophysics, geophysics, petroleum geoscience, км, высокий, технический, vp, break, isimm, spitzer, вступление, отступания, анализ, получить, нижний, vpvs, fugloy, сравнение, палеоценовый, континент, порода, равный, приводить, подстилать, разделение, профиль, значение, hurst, white, хребет, модель