ГЛУБИННЫЙ ПЛОТНОСТНОЙ СРЕЗ - РЕЗУЛЬТАТ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ГРАВИМЕТРИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ

ГЛУБИННЫЙ ПЛОТНОСТНОЙ СРЕЗ - РЕЗУЛЬТАТ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ГРАВИМЕТРИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ

Научная статья

Цыганкова И.П. *

ФГБОУ ВО «Северо-Восточный государственный университет», Магадан, Россия

* Корреспондирующий автор (tsigankova[at]inbox.ru)

Аннотация

Петрологическое изучение литосферы возможно только на плотностной основе, получаемой при интерпретации аномалий  силы тяжести. Необходимому условию истинности решения обратной задачи гравиметрии отвечает блоково-слоистая модель литосферы.  Контуры блоков и разломов в плане для исследуемого участка Приморского края () выделялись по зонам максимальных горизонтальных градиентов поля силы тяжести. Интерпретацией второго приближения установлены пространственные и плотностные характеристики блоков. Полученные данные положены в основу построения плотностного среза на глубине 1 км.

Ключевые слова: аномалии силы тяжести, блоки, интерпретация.

DEEP DENSITY LVELS – RESULT OF GRAVIMETRIC OBSERVATIONS INTERPRETATION

Research article

Tsygankova I.P. *

FSBEI HE “Northeastern State University,” Magadan, Russia

* Corresponding author (tsigankova[at]inbox.ru)

Abstract

Petrological study of the lithosphere is possible only on the density basis obtained by interpreting gravity anomalies. Necessary condition for the truth of the solution of the inverse problem of gravimetry is the block-layered model of the lithosphere. The contours of blocks and splits in the plan for the study area of the Primorsky Territory () were distinguished by the zones of maximum horizontal gravity gradients of the field of gravity. The interpretation of the second approximation helped to establish spatial and density characteristics of the blocks. Obtained data form the basis for constructing density level at the depth of 1 km.

Keywords: gravity anomalies, blocks, interpretation.

Преимущество методов новой интерпретационной гравиметрии - получение результатов интерпретации в виде моделей пространственного распределения плотности σ в литосфере. Анализ распределения именно плотности в твердой Земле позволяет судить о химическом составе вещества недр.

Цель исследования определялась необходимостью  построения на глубине 1 км плотностного среза. Непосредственно количественная интерпретация аномалий силы тяжести приводит к  выявлению глубинного состояния выделенного  участка Приморского края. Это компенсирует определенную нехватку информации  о строении на больших глубинах, дает возможность определить глубины заложения уже известных разломов, разрывных нарушений, интрузивных тел. Установить плотность пород на существенных глубинах можно только интерпретируя аномалии силы тяжести на основе  принятой методики обработки  гравиметрических наблюдений [2]. В основе используемого метода интерпретации гравиметрических наблюдений базируются два положения:

1. блоковая природа источников аномалий силы тяжести;
2. верхние и нижние ограничения плотностных неоднородностей в форме блоков с квазивертикальными боковыми поверхностями совпадают с горизонтальными поверхностями расслоения литосферы. Другими словами, верхние и нижние ограничения блоков создают эти поверхности [4].

Осуществляется количественная интерпретация аномалий силы тяжести тремя этапами. Целью первого этапа работы является выделение границ глубинных структур по зонам максимальных горизонтальных градиентов силы тяжести, выделение интерпретационных профилей, определение параметров плотностных неоднородностей при палеточной интерпретации профилей для территории Приморского края, установленной координатами 

На стадии предварительного районирования, когда аномалия или их группа сопрягается  с аномалеобразующим объектом определенного типа, была сформирована схема разломов и блоков.

Для проектирования пространственных параметров блоков, а так же трансформирования  плотности на гранях  на карте аномалий силы тяжести в редукции Буге в условном уровне масштаба 1:1 000 000  были выделены 46 интерпретационных профилей и построены соразмерно 46 графиков зависимости , где x - координата точки вдоль профиля (рис. 1) [5]. При выборе интерпретационных профилей необходимо было придерживаться важнейшего правила – на интерпретационный профиль должно приходиться не менее 6 пунктов наблюдения или профиль должен иметь длину не менее 6-12 см и пересекать не менее 6 изоаномал карты в редукции Буге при хорошей обеспеченности значениями  зоны перегиба. Следом переводили данные в  билогарифмический масштаб, т. е. в систему координат, где по вертикальной оси отмечаются  значения , а по оси абсцисс - . Для истолкования кривых применялись логарифмические палетки. По ним, методом подбора такой теоретической кривой , которая дает наилучшее совпадение с  наблюденной, определялись следующие параметры блоков – аномальная плотность, глубины до верхней и нижней граней, большая и меньшая стороны параллелепипеда (горизонтальное сечение блока). Та палеточная кривая, которая наилучшим образом совпадала с интерпретируемой, и давала параметры возмущающего тела.  Некоторые результаты отражены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Параметры блоков, полученные в результате интерпретации профилей палетками

Здесь - контрастная  плотность; - глубина залегания верхней и нижней грани.

Для каждой пары контактирующих блоков разной глубинности вычислялись величина скачка плотности в горизонтальном направлении. Если в каком-то блоке на определенной глубине известна величина абсолютной плотности σ, то от блока к блоку с помощью скачков  ее можно передать на всю территорию. Глубины верхних ограничений  региональных плотностных неоднородностей составляют первые единицы километров и располагаются вблизи поверхности, где известны средние абсолютные величины плотности геологических образований с высокой, до нескольких сотых ,  точностью.

Рассмотрение рабочей карты изолиний  показывает, что геофизическая картина весьма сложная. Принадлежа области мезозойской складчатости, представленная площадь имеет большое количество разломов. Общеизвестно, что на площади Приморья выделяются не менее десяти крупных и большое количество мелких разломов, организующие Сихотэ-Алиньскую горную страну. Множество горных цепей прослеживается  на карте аномалий силы тяжести  по простиранию на северо-восток. Зона разлома заметно представлена  интенсивными аномалиями, отличается прямолинейностью. Разделяет блоки, отличающиеся большой разностью . Так, на юге выделенного участка блоки характеризуются большими по значению положительными аномалиями. Наблюдается разуплотнение пород в северном направлении по карте (от Владивостока до Уссурийска). Выделенные на схеме блоки по ширине от 30 до 60 км. Скачок плотности в горизонтальном направлении в зоне прибрежных разломов мог возникнуть в результате вертикального смещения разорванных разломом частей блока.

 

Рис. 1 – Блоковая тектоника участка Приморского края:

1 – условные изоаномалы поля силы силы тяжести; 2 – разломы (разрывные нарушения); 3 – интерпретационные профили. Бергштрихи указывают направление разуплотнения

Использованная методика позволила рассчитать абсолютные плотности пород, слагающих блоки на глубине 1 км. Для этого применялся метод плотностных геологических реперов [3]. Использовались «гранитные» реперы – Ольгинский и Владимировский массивы [1] со средней плотностью гранодиоритов на поверхности 2,62 . Согласно используемой методики в качестве реперов выбираются блоки, характеризующиеся плотностью: 1) неизменной или слабо меняющейся с глубиной; 2) меняющейся по известному, предполагаемому или выявленному закону; 3) не превосходящей у основания блока какой-то предельной величины. Вертикальный градиент плотности  позволил рассчитать опорную плотность на глубине 1 км [3]. Вертикальный градиент используется для изучения плотностного разреза всей литосферы. Рассчитав плотность σ в литосфере хортя бы в одной точке, эти значения можно распространить на весь регион от исходной плотностной неоднородности в форме блока к остальным блокам, используя интерпретационные латеральные  контрастные величины плотности Δσ. Полученный плотностной срез на глубине 1 км, представленный на рис. 2, показал, что прибрежная часть на юге характеризуется плотностью пород 2,65 – 2,72 . В направлении на северо-восток еще фиксируются пониженные плотности - .

Полученные итоги интерпретации гравиметрических исследований будут использованы в дальнейшем для построения  плотностных срезов на больших глубинах.

Рис. 2 – Плотностной срез на глубине 1 км:

1 – условные изоаномалы поля силы силы тяжести; 2 – опорные значения плотности; 3 – расчетные значения плотности

 

Основные выводы: на рассматриваемой территории аномальными структурными зонами выделены разломы. Локальные оконтуривают небольшие по размерам блоки. Сихотэ-Алиньская структура выделена протяженной системой положительных аномалий вдоль всего побережья. Рассчитанными плотностями выделяются блоки – гранитные массивы. Практическая достаточность достигается сходимостью результатов последовательного интерпретационного  определения структурных свойств и вещественного (плотностного) состава пород литосферы. В дальнейшем контуры разломом и блоков должны будут уточняться третьим, наиболее точным, приближением.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Валуй Г. А. Образование автолитов в гранитоидах как флюидномагматическое расслоение расплавов / Г.А. Валуй // Тихоокеанская геология. – 1997. – том 16, № 1. – С. 11-20.
2. Ващилов Ю. Я. Глубинные гравиметрические исследования / Ю. Я. Ващилов. - М.: Наука, 1973. - 156с.
3. Ващилов Ю. Я. Геофизические признаки разломов / Ю.Я. Ващилов. - М.: ВИЭМС, 1975. - 74 с.
4. Ващилов Ю. Я. Блоково – слоистая модель земной коры и верхней мантии / Ю. Я. Ващилов. - М.: Наука, 1984. - 237 с.
5. Ващилов Ю. Я. Объемные модели глубинного строения и их геологическое значение / Ю.Я. Ващилов // Объемные модели структуры земной коры и верхней мантии.- 1988. - С. 6-24.
6. Ващилов Ю. Я. Глубинная структура, геодинамика и геокинематика Северо-Востока России / Ю.Я. Ващилов // Структура и геокинематика литосферы Востока России. - - С.19-43.
7. Ващилов Ю. Я., Геолого-гравиметрическая интерпретационная томография земной коры и верхней мантии: теория, методология, результаты / Ю. Я. Ващилов, И. Б. Кабак, А. Е. Максимов и др. // Проблемы геотомографии. - М.: Наука, 1997. - С. 266-287.
8. Цыганкова И. П. Результаты решения обратной задачи гравиметрии для возмущающих тел (Приморский край) / И.П. Цыганкова // Инновации в             науке. – 2018. - № 4. -  С. 31-33.
9. Цыганкова И. П. Интерпретация аномалий силы тяжести 1-го приближения (Приморский край) / И.П. Цыганкова // Экспериментальные и теоретические исследования в современной науке. - 2018. С. 20-25
10. Цыганкова И. П. Начальный этап решения обратной задачи гравиметрии (блоковая модель для участка Приморского края) / И. П. Цыганкова //  Вестник НИЦ МИСИ.  – 2018. - № 9. - С. 21-25.

Список литературы на английском / References in English

1. Valui G. A. Obrazovanie avtolitov v granitoidakh kak flyuidnomagmaticheskoe rassloenie rasplavov [Formation of Autoliths in Granitoids as Fluid Magmatic Separation of Melts] / G. A. Valui // Tikhokeanskaya Geologiya [Pacific Ocean Geology]. – 1997. – Vol. 16, No. 1. – P. 11-20. [In Russian]
2. Vashchilov Yu. Ya. Glubinnye gravimetricheskie issledovaniya [Deep Gravimetric Studies] / Yu. Ya. Vashchilov. – M.: Science, 1973. – 156p. [In Russian]
3. Vashchilov Yu. Ya. Geofizicheskie priznaki razlomov [Geophysical Signs of Splits] / Yu.Ya. Vashchilov. – M.: VIEMS, 1975. – 74 p. [In Russian]
4. Vashchilov Yu. Ya. Blokovo – sloistaya model zemnoi kory i verkhnei mantii [Block-Layered Model of the Crust and Upper Mantle] / Ya Vashchilov. – M.: Nauka, 1984. – 237 p. [In Russian]
5. Vashchilov Yu. Ya. Obyemnye modeli glubinnogo stroeniya i ikh geologicheskoe znachenie [Volumetric Models of the Deep Structure and their Geological Significance] / Ya Vashchilov // Ob"yemnyye modeli struktury zemnoy kory i verkhney mantii [Volumetric Models of the Crust Structure and Upper Mantle]. – 1988. – P. 6-24. [In Russian]
6. Vashchilov Yu. Ya. Glubinnaya struktura, geodinamika i geokinematika Severo-Vostoka Rossii [Deep Structure, Geodynamics and Geocinematics of the North-East of Russia] / Ya Vashchilov // Struktura i geokinematika li-tosfery Vostoka Rossii [Structure and Geocinematics of Lithosphere of the East of Russi]. – 1993. – P. 19-43. [In Russian]
7. Vashchilov Yu. Ya. Geologo-gravimetricheskaya interpretatsionnaya tomografiya zemnoi kory i verkhnei mantii: teoriya, metodologiya, rezultaty [Geological and Gravimetric Interpretation Tomography of the Crust and Upper Mantle: Theory, Methodology, Results] / Yu. Ya. Vashchilov, I. B. Kabak, A. Ye. Maksimov and others // Problemy geotomografii [Problems of Geotomography]. – M.: Nauka, 1997. – P. 266-287. [In Russian]
8. Tsygankova I. P. Rezultaty resheniya obratnoi zadachi gravimetrii dlia vozmushchayushchikh tel (Primorskii krai) [Results of Solving the Inverse Gravimetry Problem for Perturbing Bodies (Primorsky Territory)] / I. P. Tsygankova // Innovatsii v nauke [Innovations in Science]. – 2018. – No. 4. – P. 31-33. [In Russian]
9. Tsygankova I. P. Interpretatsiya anomalii sily tyazhesti 1-go priblizheniya (Primorskii krai) [Interpretation of Gravity Anomalies of the 1^st Approximation (Primorsky Territory)] / I. P. Tsygankova // Eksperimental'nyye i teoreticheskiye issledovaniya v sovremennoy nauke [Experimental and Theoretical Studies in Modern Science]. – 2018. – P. 20-25 [In Russian]
10. Tsygankova I. P. Nachalnyi etap resheniya obratnoi zadachi gravimetrii (blokovaya model dlia uchastka Primorskogo kraya) [Initial Stage of Solving the Inverse Problem of Gravimetry (Block Model for the Site of Primorsky Territory)] / I. P. Tsygankova // Vestnik NITS MISI [Bulletin of Scientific Innovation Center International Institute for Strategic Studies]. – 2018. – No. 9. – P. 21-25. [In Russian]