Речовинні глибинні моделі Українського щита

П.О. Буртний; О.Є. Карнаухова; В.П. Коболев

doi:10.24028/gj.v47i5.333068

Автор(и)

П.О. Буртний Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України,Київ,Україна, Україна
О.Є. Карнаухова Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України,Київ,Україна, Україна
В.П. Коболев Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України,Київ,Україна, Україна

DOI:

https://doi.org/10.24028/gj.v47i5.333068

Ключові слова:

Український щит, профіль, сейсмічні швидкості, тиск, температура, розущільнення, щільність, моделювання, колонки

Анотація

Методом петрофізичного термобаричного моделювання побудовані речовинні глибинні моделі окремих мегаблоків Українського щита. Суть методу полягає у порівнянні даних глибинних сейсмічних зондувань та експериментальних результатів вимірювань фізичних параметрів за високих тисків і температур зразків гірських порід, які формують досліджувані мегаблоки. Правомірність регіональних глибинних термобаричних петрофізичних побудов підтверджується наявністю відповідних критеріїв подібності. При петрофізичному термобаричному моделюванні рівності середніх значень тисків і температур у лабораторних та природних умовах достатні для того, щоб прийняти ці параметри порівнянними. Цей базовий принцип лежить в основі методу. Диференціація за фізичними параметрами різних мінеральних середовищ залежно від їх петрологічних характеристик, у тому числі складу, генезису, структурно-текстурних особливостей та інших чинників — другий принцип методу петрофізичного термобаричного моделювання. Для кожного досліджуваного району Українського щита були розроблені індивідуальні РТ-програми експериментів.

У межах Українського щита встановлено, що земна кора зазвичай складена гранітогнейсами, нижче — породами середнього складу (чарнокітоїдами, ендербітами або діоритами) і далі до границі Мохо — різноманітними товщами порід основного (гранулітами, габроїдами) або ультраосновного (піроксенітами) складу. На усіх речовинних моделях фіксуються зони низьких швидкостей (зони термобаричного розущільнення порід), які зазвичай розміщуються на глибинах 5—15 км. Положення таких зон відповідає інтервалам експериментально виявлених інверсій сейсмічних швидкостей і густин досліджених зразків порід Українського щита залежно від тиску і температури щодо глибини залягання.

Посилання

Burtnyi, P., Karnaukhova, O., Kobolev, V., Korchin, V., Kravchuk, M., Denysenko, B., & Nech, O. (2023). Directory (cadastre) of physical properties of rocks of Ukrainian shield at high pressures and temperatures. Kyiv: Naukova Dumka, 284 p. https://doi.org/10.15407/978-966-00-1878-5 (in Ukrainian).

Burtnyi, P.A., Korchin V.A., & Karnaukhova, O.Y. (2013). Modeling Material Composition of Deep Horizons of the Crust: A New Conception of the Interpretation of Geophysical Data. LAP Lambert Academic Publishing, Saarbrücken, Deutschland, 188 р. (in Russian).

Burtnyi, P.A., Korchin, V.A., & Karnaukhova, O.Y. (2020). The material composition of individual blocks of the USh with depth (according to PTBM materials). Collection of works of the All-Ukrainian Conference «From Mineralogy and Geognosis to Geochemistry, Petrology, Geology and Geophysics: Fundamental and Applied Trends of the 21st Century» (Mingeointegration XXI), September 23—25, 2020. Kyiv, Ukraine (pp. 120—123) (in Ukrainian).

Gintov, О.B., Orlyuk, M.I., Entin, V.A., Pashkevich, I.K., Mychak, S.V., Bakarzhieva, M.I., Shimkiv, L.M., & Marchenko, A.V. (2018). The structure of the Western and Central parts of the Ukrainian shield. Controversial issues. Geofizicheskiy Zhurnal, 40(6), 3—29. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v40i6.2018.151000 (in Ukrainian).

Ilchenko, T.V. (2002). Research results by the DSS method along the EuroBRIGE-97 geotransect. Geofizicheskiy Zhurnal, 24(3), 36—50 (in Russian).

Ilchenko, T.V. (1983). The results of processing materials of the DSS method according to the profile of the Cherkasy-New Bug (Ukrainian shield) and their accuracy. Geofizicheskiy Zhurnal, 5(4), 51—57 (in Russian).

Ilchenko, T.V. (1987). The velocsty model of the Earth’s crust of the Ukrainian shield along the VIII geotravers (Reni—Krivoy Rog). Geofizicheskiy Zhurnal, 9(1), 44—51 (in Russian).

Karnaukhova, E.E. (2015). The dependence of low velocity zones parameters on mineral composition of Ush rocks in different РТ-conditions of experiment. Geoіnformatika, (2), 52—62 (in Russian).

Starostenko, V.I., & Gintov, O.B. (Eds). (2013). The Kirovograd ore area. Deep structure. Tectonophysical analysis. Ore deposits. Kyiv: Prastyi ludy, 500 p. (in Russian).

Kolii, V.D., Syvoronov, A.A., Bobrov, A.B., & Nekryach, A.I. (1991). Stratigrafiya nizhnego dokembriya Srednepridneprovskogo geobloka Ukrainskogo schita. Geologicheskiy Zhurnal, (4), 28—40 (in Russian).

Korchin, V.A., & Burtnyy, P.A. (2011). Thermobaric petrophysical modeling of the lithosphere of the parts of the earth’s crustal of the Ukrainian Shield with zones of low seismic velocities. Geofizicheskiy Zhurnal, 33(6), 82—95. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v33i6.2011.116795 (in Russian).

Korchin, V.A., Burtnyi, P.A., & Karnaukhova, E.Ye. (2020). The density of magmatic, ultrametamorphic rocks of the Ukrainian shield in model deep conditions of the Earth’s crust (experimental data). Geofizicheskiy Zhurnal, 42(5), 148—171. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v42i5.2020.215078 (in Russian).

Korchin, V.A., Burtnyy, P.A., & Karnaukhova, E.E. (2007). Rocks of the Granulite Complex: Their Elastic Parameters and Prediction of Distri-bution in the Earth’s Crust of the Ukrainian Shield. Geofizicheskiy Zhurnal, 29(3), 99—109 (in Russian).

Korchin, V.A., Burtnyi, P.A., & Karnaukhova, E.E. (2009). Prognosis of geological medium of the Earth crust on materials of DSS and petrophysical thermobaric research of the mineral matter. Geodynamics, (1), 67—75. https://doi.org/10.23939/jgd2009.01.067 (in Russian).

Korchin, V.A., Burtnyy, P.A., & Karnaukhova, E.E. (2018). Decompaction of metamorphic rocks under thermodynamic conditions of the Earth’s crust (experimental data). Geofizicheskiy Zhurnal, 40(4), 107—130. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v40i4.2018.140612 (in Russian).

Korchin, V.A., Burtnyy, P.A., & Kobolev, V.P. (2016). Zones of decompaction of the Earth’s crust of the central part of the Ukrainian Shield (according to materials of petrophysical and seismogravitational modeling). Geofizicheskiy Zhurnal, 38(3), 84—99. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v38i3.2016.107781 (in Russian).

Korchin, V.A., Burtnyi, P.A., & Kobolev, V.P. (2013). Thermobaric petrophysical modelling in geophysics. Kiev: Naukova Dumka, 312 р. (in Russian).

Sheremet, N.A. (Ed.). (2011). Krivoy Rog superdeep borehole SD-8. Donetsk: Nowlidge, 555 p. (in Russian).

Kruchenko, V.A., Polovinkin, B.V., & Tripolsky, A.A. (1981). The deep structure of the Earth’s crust of the central part of the Ukrainian shield according to the Nikolaev-Kanev profile of the DSS. Geofizicheskiy Zhurnal, 3(2), 82—88 (in Russian).

Kutas, R.I. (1978). Heat flow field and theoreti-cal model of the earth’s crust. Kiev: Naukova Dumka, 140 p. (in Russian).

Kutas, R.I. (1989). Thermal condition and dynamics of the lithosphere. Collection of scientific papers: Tectonosphere of Ukraine. Kiev: Naukova Dumka, 17—21 (in Russian).

Lebedev, Т.S., Коrchin, V.А., & Burtny, P.А. (1999). Deep petrovelocity modeling of the earth crust of the Sredniye Pobugie. Geofizicheskiy Zhurnal, 21(1), 64—84 (in Russian).

Lebedev, Т.S., Коrchin, V.А., Savenko, B.Ya., Shapoval, V.I., Shepel, S.I., & Burtny, P.А. (1988). Petrophysical high PT-studies and their geophysical applications. Kiev: Naukova Dumka, 248 p. (in Russian).

Chekunov, A.V. (Ed). (1988). The lithosphere of central and eastern Europe. Geotraverses IV, VI, VIII. Kiev: Naukova Dumka, 171 p. (in Russian).

Orsa, V.I. (1988). Granitoobrazovanie v dokembrii Srednepridneprovskoy granit-zelenokamennoy oblasti. Kiev: Naukova Dumka, 202 p. (in Russian).

Sivoronov, A.A., Sirota, M.G., & Bobrov, A.B. (1983). Tectonic structure of the basement in the Middle Dniper granite-greenstone region. Geologicheskiy Zhurnal, (6), 52—64 (in Russian).

Sollogub, V.B. (1986). Lithosphere of Ukraine. Kiev: Naukova Dumka, 183 p. (in Russian).

Starostenko, V.I., Verpakhovska, O.O., Kobolev, V.P., Karnaukhova, O.E., Soloviev, V.D., & Nekh, O.S. (2024). In memory of Petro Oleksiyovych Burtnyi (04.08.1941―09.04.2024). Geofizychnyy Zhurnal, 46(2), 90—93.

Tectonic map of Ukraine. Scale 1:1000000. Pt. 2. Basement tectonics of the Ukrainian Shield, scale 1:2,000,000. (2007). Kyiv: UkrDGRI, 96 p. (in Ukrainian).

Chekunov, A.V., Kivchyk, N.K., Charitonov, O.M., Omelchenko, V.D., & Tolkunov, A.P. (1992). DSS profile Putivl-Kryvoy Rog through ultra-deep boreholes of Ukraine. Geofizicheskiy Zhurnal, 14(1), 3—10 (in Russian).

Shcherbakov, I.B. (2005). Petrology of the Ukrainian Shield. Lviv: Publ. House ZUKTs, 364 p. (in Russian).

Кorchin, V.A. (2017). Anomalies of low density in the crystalline crust of thermobaric origin: a new insight into migration and localization of hydrocarbons. In S. Gaci, O. Hachay (Eds.), Oil and Gas Exploration: Methods and Application (pp. 237―257). https://doi.org/10.1002/9781119227519.ch15.

Korchin, V., Burtnyi, P., & Karnaukhova, O. (2022). Рetrophysical characteristics and USh individual blocks composition with the depth and their geophysical anomalies from PTBM materials. Ways of Science Development in Modern Crisis Conditions: Proc. of the 3rd International Scientific and Practical Internet Conference, June 2—3, FOP Marenichenko V.V., Dnipro, Ukraine (pp. 54—56). Retrieved from http://www.wayscience.com/wp-content/uploads/2022/06/Conference-Proceedings-June-2-3-2022.pdf.

Korchin, V.A., Burtnyi, P.A., & Karnaukhova, E.E. (2005). Regional deep petrovelocity modeling of the crust according to the data of PT-experiments. Journal of the Balkan Geophysical Society, 8(1), 557—560. https://doi.org/10.3997/2214-4609-pdb.26.P5-01.

Thybo, H., Janik, T., Omelchenko, V.D., Grad, M., Garetsky, R.G., Belinsky, A.A., Karatayev, G.I., Zlotski, G., Knudsen, M.E., Sand, R., Yliniemi, J., Tiira, T., Luosto, U., Komminaho, K., Giese, R., Guterch, A., Lund, C.-E., Kharitonov, O.M., Ilchenko, T., Lysynchuk, D.V., & Doody, J. (2003). Upper lithospheric seismic velocity structure across the Pripyat Trough and tha Ukrainian Shield along the EUROBRIDGE97 profile. Tectonophysics, 371, 41—79. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(03)00200-2.