Геоелектрична модель земної кори та верхів мантії Дністровсько-Бузького мегаблока Українського щита
DOI:
https://doi.org/10.24028/gj.v45i2.278306Ключові слова:
земна кора, верхня мантія, Український щит, електропровідністьАнотація
Мережа довгоперіодичних магнітотелуричних і магнітоваріаційних даних (124 пункти) у діапазоні періодів від 9—16 до 2500—6400 років дала можливість дослідити геоелектричну будову земної кори й верхньої мантії більшої частини Дністровсько-Бузького та прилеглих до нього мегаблоків Українського щита. На підставі розрізів питомих опорів по профілях (з 2D інверсією) створено тривимірну матрицю питомих опорів території, обмеженої координатами 27,7°—30.4° E та 47,7°—49,4° N, яка охоплювала просторові координати кожного вузла сітки на кожному профілі, потужність комірок моделі та значення опору в комірці. В результаті були виявлені геоелектрично аномальні структури на різних глибинах — від 3 до 100 км.
Увесь блок порід 200×200 км до глибини 100 км характеризується високим питомим опором, на фоні якого виділяються об’єкти зниженого питомого опору (ЗПО).
Отриманий розподіл високоомних порід по всій глибині моделі добре узгоджується з лабораторними залежностями, отриманими як для порід Українського щита, так і з іншими даними. За модельними даними отримано значну різницю питомих опорів у верхній частині кори — 14—16 км (понад 105 Ом), нижній її частині (приблизно 104 Ом) і верхній частині мантії (103 Ом). На фоні загального зниження опору з глибиною в земній корі виділено три області, в яких аномально високі (для певної глибини) опори поширюються на всю товщу кори. Ці високоомні об’єкти узгоджуються з позитивними аномаліями Буге.
На фоні високоомних порід виділено об’єкти ЗПО, опір яких не перевищує 120 Ом·м. Просторові розміри зон ЗПО вказують на їх локальність і не утворюють суцільного шару. Аналіз розподілу об’єктів ЗПО в просторі та на глибині свідчить про генетичний зв’язок між ЗПО мантії та ЗПО кори. Порівняння мантійних ЗПО із ЗПО Бельцької зони сучасної активізації на території України вказує на їх добрий збіг як за глибиною, так і в просторі. Для існування нижчих значень питомого опору ЗПО у верхній мантії необхідний перегрів порід до солідусу та 2—3 % плавлення та/або наявність флюїдів. У нещодавніх дослідженнях стосовно впливу термобаричних умов і вмісту рідини, необхідного для пояснення наявності підвищеної провідності у верхній мантії, зроблено висновок, що необхідна аномально велика кількість летких речовин з малими кількостями розплаву. Припущення, що об’єкти ЗПО мантії пов’язані з об’єктами ЗПО кори, перевірено шляхом порівняння таких об’єктів із зонами розломів.
Наявність об’єктів ЗПО в мантії, їх вертикальна протяжність і зв’язок з омолодженими системами розломів можуть слугувати основою для глибинної міграції флюїдів, збагачених леткими речовинами.
Посилання
Blatter, D., Naif, S., Key, K., & Ray, A. (2022). A plume origin for hydrous melt at the lithosphere-asthenosphere boundary. Nature, 604, 491—494. https://doi.org/10.1038/s41586-022-044483-w.
Burakhovich, T.K., Gordienko, I.V., Kulik, S.N., Logvinov, I.M., & Tarasov, V.P. (1997). Mag¬netotelluric studies of zones of young activization of the tectonosphere in the northern part of the Moldavian plate. Geofizicheskiy Zhurnal, 19(5), 44—49 (in Russian).
Dai, L, Hu, H., Jiang, J., & Sun, W. (2020). An Overview of the Experimental Studies on the Electrical Conductivity of Major Minerals in the Upper Mantle and Transition Zone. Materials, 13, 408. https://doi.org/10.3390/ma13020408.
Entin, V.A. (2005). Geophysical basis of the tectonic map of Ukraine at a scale of 1:1 000 000. Geofizicheskiy Zhurnal, 25(1), 74—88 (in Ukrainian).
Gordienko, V.V. (2001). Nature of crustal and mantle conductors. Geofizicheskiy Zhurnal, 23(1), 29—39 (in Russian).
Gordienko, V.V., Gordienko, I.V., Zav¬go¬rod¬nyaya, O.V., Kovachikova, S., Logvinov, I.M., Tarasov, V.N. & Usenko, O.V. (2012) Volyn-Podolyan plate (Geophysics, deepprocesses). Kiev: Naukova Dumka, 198 p. (in Russian).
Gordienko, V.V. (2021). On the circulation of hydrogen in the atmosphere and the Earth’s crust. Geofizicheskiy Zhurnal, 43(5), 35—59. https://doi.org/10.24028/gzh.v43i5.244051 (in Russian).
Gordienko, V.V. (2017). Thermal processes, geodynamics, deposits. 283 p. Retrieved from https://docs.wixstatic.com/ugd/6d9890_c2445800a51b49adb03b8f949f3d6abb.pdf.
Gordienko, V.V., Gordienko, I.V., Gordienko, L.Ya., Zavgorodnyaya, O.V., Logvinov, I.M., & Tarasov, V.N. (2020). Zones of recent activation of Ukraine. Geofizicheskiy Zhurnal, 42(2), 29—52. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v42i2.2020.201740 (in Russian).
Gordienko, V.V., Gordienko, I.V., Zavgo¬rod¬nyaya, O.V., Kovachikova, S., Logvinov, I.M., Ta¬rasov, V.N., & Usenko, O.V. (2005). Ukrainian Shield (Geophysics, deepprocesses). Kiev: Korvin Press, 210 p. (in Russian).
Gurskiy, D.S., & Kruglov, S.S. (Eds.). (2007). Tectonic map of Ukraine M 1:1 000 000. Kiev: UkrDGRI (in Ukrainian).
Ilchenko, T.V. (2002). Results of SEISMIC surveys along the Eurobridge-97 transept. Geofizicheskiy Zhurnal, 14(3), 36—50 (in Russian).
Karato, S. (2006). Influence of Hydrogen-Related Defects on the electrical conductivity and plastic deformation of mantle minerals: A Critical Review. In S.D. Jacobsen, S. Van Der Lee (Eds.), Earths Deep Water Cycle (Vol. 168, pp. 113—129). https://doi.org/10.1029/168GM09.
Karato, S. (1990). The role of hydrogen in the electrical conductivity of the upper mantle. Nature, 347, 272—273. https://doi.org/10.1038/ 347272A0.
Kharitonov, O.M., Omelchenko, V.D., Dro¬git¬skaya, G.M., & Kutas, V.V. (1995). The lithospheric transaction Bucharest-Chernobyl. Dok¬lady NAN Ukraine, (5), 84—87 (in Russian).
Kovachikova, S., Logvinov, I., & Tarasov, V. (2022). Area-wide 2D and quasi-3D geoelectric models of the Earth’s crust and upper mantle as a possible evidence of recent tectonic activity in the western part of the Ukrainian Shield. Geodynamics, (1), 99—118. https://doi.org/ 10.23939/jgd2022.02.099.
Ladanivskiy, B.T. (2003). Algorithm for processing MTZ data. Fifth geophysical readings named after V.V. Fedynsky February 27 ¾ March 01, 2003. Abstracts of reports (pp. 134—135) (in Russian).
Ladanivskyy, B., Logvinov, I., & Tarasov, V.(2019). Earth mantle conductivity beneath the Ukrainian territory. Studia Geophysica et Geodaetica, 63(2), 290—303. https://doi.org/ 10.1007/sl1200-018-00347-4.
Laumonier, M., Blundy, J., Gaillard, F., Muir, D., & Unsworth, M.J. (2017). Giant magmatic water reservoirs at mid-crustal depth inferred from electrical conductivity and the growth of the continental crust. Earth and Planetary Science Letters, 457, 173—180. http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2016.10.023.
Logvinov, I.M. (2015). Deep Geoelectric Structure of the Central and Western Ukraine. Acta Geophysica, 63(5), 1216—1230. https://doi.org/10.1515/acgeo-2015-0049.
Logvinov, I.M., & Tarasov, V.N. (2019). Electrical conductivity of the crust and mantle of the East European platform in the western part of Ukraine from area-wide 2D models. Geofizicheskiy Zhurnal, 41(1), 44—75. https://doi.org/1024028/gzh0203-3100.v.41i1.2019.158863 (in Russian).
Maltsev, K.A., & Mukharamova, S.S. (2014). Building models of spatial variables (with using the Surfer package). Kazan: Edition of the Kazan University, 103 p. (in Russian).
Manning, C. (2018). Fluids of the Lower Crust: Deep Is Different. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 45, 67—97. https://doi.org/ 10.1146/annurev-earth-060614-105224.
National Atlas of Ukraine. (2007). Kyiv: Carto¬gra¬phy, 440 p. (in Ukrainian).
Orluk, M.I. (2000). Spatial and spatio-temporal magnetic models of different-ranked structures of the lithosphere of the continental type. Geofizicheskiy Zhurnal, 22(6), 148—165 (in Russian).
Rika, V., & Malyshevskiy, A. (1989). Petrographic Dictionary. Moscow: Nedra, 590 p. (in Russian).
Scientific Report. The project «The geomagnetic field under the heliospheric forcing. Deter¬mi¬nation of the internalstructure of the Earth and evaluation of the geophysical hazard produ¬ced by solar eruptive phenomena». (2013). Program IDEI, Contract 93/5.10.2011, Stage I—III. In¬sti¬tute of Geodynamics Romanian Aca¬de¬my, 28 p. Retrieved from http://www.geodin.ro/IDEI2011/engl/index.html.
Shcherbak, M.P., & Bobrov, O.D. (Eds.). (2006). Mineral deposits of Ukraine. V. I. Metalliferous mineral deposits. Kyiv-Lviv: «Center of Europe» Publishing House, 739 p. (in Ukrainian).
Shcherbakov, I.B. (2005). Petrology of the Ukrainian shield. Lvov: ZUKS. 366 p.
Shepel, S.I. (2003). Electrical properties of rocks in thermobaric conditions of the lithosphere and geoelectric models. Doctor’s thesis. Kiev, 411 p. (in Russian).
Shestopalov, V.M., Lukin, A.E., Zgonnik, V.A., Makarenko, A.N., Larin, N.V., & Bo¬gu¬slav¬skiy, A.S. (2005). Essays on the degassing of the Earth. Kyiv: Itek Service, 631 p. (in Russian).
Shilova, A.M., & Bilinskiy, A.I. (1983).On the conductivity of the sedimentary cover of Central Europe. Geofizicheskiy Zhurnal, 5(2), 90—93 (in Russian).
Shumlyanskiy, V.A. (2007). Tectonic conditions of the Cimmerian epoch of ore formation of the East European platform. In Scientific works of the Institute of Fundamental Research (pp. 50—68). Kiev: Logos (in Russian).
Siripunvaraporn, W., & Egbert, G. (2000). An efficient data-subspace inversion method for 2-D magnetotelluric data. Geophysics, 65(3), 791—803. https://doi.org/10.1190/1.1444778.
Sollogub, V.B. (Ed.). (1988). Lithosphere of Central and Eastern Europe. Geotraverse IY, YI, YIII. Kiev: Naukova Dumka, 172 s. (in Russian).
Sollogub, V.B. (1986). Lithosphere of Ukraine. Kiev: Naukova Dumka, 184 p. (in Russian).
Sollogub, V.B., Chekunov, A.V., Tripolskiy, A.A., & Babinets, V.A. (1978). Results of the study of the deep structure of the Ukrainian shield. In V.B. Sollogub, A. Guterkh, D. Prosen (Eds.), The structure of the Earth’s crust and upper mantle in Central and Eastern Europe (pp. 136—147). Kiev: Naukova Dumka (in Russian).
Sollogub, V.B., Ilchenko, T.V., Borodulin, M.A., Sologub, N.V., Guterkh, A., Matezhek, R., Perkhuts, E., Yanik, T., & Grad, M. (1988). Seismic field. In V.B.Sollogub (Ed.), Lithosphere of Central and Eastern Europe. Geotraverses IY, YI, YIII (pp. 67—70). Kiev: Naukova Dumka (in Russian).
Stănică, M., Stănică, D., & Marine-Furnică, C. (1999). The placement of the Trans-European Saturne zone of the Romanian territory by electromagnetic arguments. Earth, Planets and Space, 51, 1073—1078. https://doi.org/10.1186/BF03351581.
Taranyuk, M.F. (Ed.). (1981). Graphite-bearing map of the Ukrainian shield. Kiev: Publ. of the Ministry of Geology of the Ukrainian SSR (in Russian).
Tarasov, V.N., Logvinov, I.M., & Litvinov, D.A. (2013). Comparative analysis of graphical representation of 3D models based on magnetotelluric sounding data. Geoinformatika, (3), 1—8 (in Russian).
Tregubenko, V.I., Finchuk, L.L., & Belo¬shap¬skaya, N.V. (1989). Results of regional works by the MTS method of the north-western part of the Ukrainian SSR. Kiev: UTGF, 130 p. (in Russian).
Unsworth, M.J., & Rondenay, S. (2012). Mapping the distribution of fluids in the crust and li¬tho¬spheric mantle utilizing geophysical me¬thods. In D.E. Harlov, H. Austrheim (Eds.), Metasomatism and the Chemical Trans¬for¬ma¬ti¬on of Rock, Lecture Notes in Earth System Sciences (pp. 535—598). Berlin: Springer Verlag.
Varentsov, Iv.M. (2007). Joint robust inversion of MT and MV data. In Electromagnetic sounding of the Earth’s interior (Vol. 40, pp. 189—222). Elsevier.
Verkhovtsev, V.G. (2008). The newest platform geostructures of Ukraine and the dynamics of their development. Doctor’s thesis. Kyiv, 423 p. (in Ukrainian).
Verkhovtsev, V.G., Yuskiv, Yu.V., & Shvaiko, V.G. (2012). Active in the newest development stage of linear geostructures of Ukrainian Shield and its slopes. Technogenic and ecological safety and civil protection, (5), 49—59 (in Ukrainian)
Yang, X. (2011). Origin of High Electrical Conductivity in the Lower Continental Crust: A Review. Surveys in Geophysics, 32(6), 875—903. https://doi.org/10.1007/s10712-011-9145-z.
Yatsenko, V.G. (1998). Regularities of the spatial arrangement of graphite manifestations on the Ukrainian shield. In Aspects of mineralogy in Ukraine (pp. 254—270). Kiev: GNC ROS (in Rus¬sian).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 I.M. Logvinov, I.V. Gordienko, V.N. Tarasov, A.M. Logvinova
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
1. Автори зберігають за собою авторські права на роботу і передають журналу право першої публікації разом з роботою, одночасно ліцензуючи її на умовах Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим поширювати дану роботу з обов'язковим зазначенням авторства даної роботи і посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі .
2. Автори зберігають право укладати окремі, додаткові контрактні угоди на не ексклюзивне поширення версії роботи, опублікованої цим журналом (наприклад, розмістити її в університетському сховищі або опублікувати її в книзі), з посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі.
3. Авторам дозволяється розміщувати їх роботу в мережі Інтернет (наприклад, в університетському сховище або на їх персональному веб-сайті) до і під час процесу розгляду її даними журналом, так як це може привести до продуктивної обговоренню, а також до більшої кількості посилань на дану опубліковану роботу (Дивись The Effect of Open Access).
