Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Исследование пространственно-временной структуры геомагнитного поля на территории Кубинского архипелага

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Исследование пространственно-временной структуры геомагнитного поля на территории Кубинского архипелага"

ЛЕНИНГРАДСШ ордена ленина И ордена трудового красного знамени государственный университет

На правах рукописи. уда 550. 383

Альварес Зрнандес Роса

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ СТРУКТУРЫ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ТЕРРИТОРИИ КУБИНСКОГО АРХИПЕЛАГА

04.00.22 - геофизика

Автореферат

диссертации на соискание учеьой степени кандидата Физико-математических наук

.Т-:н;шгрчд, 1^'Л

- Е -

Работа выполнена в Ленинградском отделении Института.земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР

Научные руководители: доктор физико-математических наук, профессор Е И. Шчтарёв

" кандидат физико-математических наук,

старший научный сотрудник а И. Колесова.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

Г. А. Трошков . кандидат технических наук,

Е С. Цирель • *

Ееду-дя организация: ВНИИ геологии и минеральных ресурсов Мирового океана

Защита диссертации состоится " 1990 г.

в /-/ час. П£> мин, на саседани^/'бпециалИзировнного . Совета Д. 063.57.18 . при Ленинградском ордена Ленина и ордена Трудового красного знамени государственном университете по адресу: 199164,. Ленинград, в-164, Университетская набережная, д. 7/9, ауд.'247. ' .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке имени А. И Горького ЛГУ.

Автореферат разослан "/гур^ггу^ууЫ990 г.

Уч-ныЯ секретарь

СВаННСГС СС В с Т£ Д С К Т С р ^ПЗ ,-л£Т.Н£уК |

Т.о.'гясзсная

Актуальность темы:

С 1965 г. Институтом геофизики и астрономии АН Кубы совместно с-Ленинградским отделением Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР бит начаты систематические исследования пространственно-временной структуры геомагнитного поля на территории Кубы с целью решения картографических и геолого-геофлзических задач. .

За прошедшие годы получена богатейшая информация о пространственном распределении элементов геомагнитного поля и их вековой вариации, которая совместно с данными детальных модульных съемок, выполненных организациями ШНГЕО СССР, позволяет решить широкий круг научных и практических задач, многие из них впервые. .

Данные векторных измерений в магнитной обсерватории (г. Гавана) и на территории Кубы' необходимы для вычисления,глобальных аналитических моделей геомагнитного поля и его вековых вариаций.

Наличие на территории Кубы крупной региональной аномалии позволяет исследовать этот новый,. очень интересный класс аномалий, отражающий наиболее крупные особенности строения литосферы.

Близость Кубы к Атлантическому центру вековой вариации позволяет исследовать на ее территории динамику геомагнитного поля," обусловленную процессами, происходящими в ядре Земли и в низшей мантии. .

Новая ценная информация может быть получена о геологическом • строении Кубы и ее малоизученной тектонической истории на основании анализа аномальной составляющей геомагнитного поля совместно с данными других геофизических полей. Для обобщения данных разновременных модульных съемок и последующего выделения из суммарного поля аномалий разных классов с целью их геолого- геофизической интерпретации, для построения магнитной модели лчтос- •. феры в регионе и поисков полезных ископаемых необходима аналитическая векторная модель нормального геомагнитного поля и его вековой вариации.

Следует отметить,, что разработка методики геолого-геофизичес-

- А -

кой интерпретации данны* о магнитном поле на территории Кубы и акватории окружающих ее морей с целью поисков полезных ископаемых в настоящее время является особенно актуальной, поскольку в основных направлениях социального и экономического развития \ страны на 1986-1890 гг. предусматривалось значительное увеличе- ; ние геологической изученности ее территории, которое должно было составить к 1990 году 40-50Х всей плопщи острова. Особое вникание уделялось увеличению геолого-разведочных работ с целью оценки перспективности дальнейшего развития минерально-сырьевой базы страны. Геологические работы планировалось проводить, главным образом, в направлении более детального изучения уже известных рудных полей и исследований новых перспективных районов, выявленных геофизическими, в том числе геомагнитными методами.

Наконец, карты элементов геомагнитного поля и аналитическая модель векового хода необходимы для решения ряда прикладных за- ■ дач, например, для составления навигационных карт и пособий.

Целы" работы является исследование пространственно-временной структуры векторного геомагнитного поля на территории и акватории Кубинского архипелага для разработки методики аналитического описания нормальной и аномальной составляющих стационарного геомагнитного поля и его вековой вариации, для построения магнитной модели литосферы. _поиска и разведки полезных ископаемых, 'составления навигационных карт и пособий.

Основные задачи исследования.

1. Анализ морфологических особенностей стационарного и переменного геомагнитного поля на территории Кубинского архипелага для выбора путей исследования пространственно-временной структуры геомагнитного поля с целью решения научных и практических задач. • в С. Анализ магнитной еаснятости Кубинского архипелага наземными, гидрэмагнитными и аэромагнитными съемками с целью оценки ее достаточности дл§ решения нечеченных задач. 3. Разработка методики вычисления аналогической векторной модели нормального геомагнитного поля и его вэкогсй вариации для Кубинского архипелага и вычисление мэдели для элементов X,

- 5 -

У,. Т. Н» Б :: Г на период с 1965 по 1987.5 гг.

4. Опробование методики вычисления нормального поля Т для Кубинского архипелага при составления сводной карты (4 Т)^ на основе обобщения карты, построенной по данным аэромагнитной съемки 0. а Соловьевым, и гидромагнитных съемок, выполненных под руководством Сидорова И. С. в 1973- 1975 гг. и анализ морфологии поля (дТ)^ исследуемого региона с целью установления его физико- геологической природа

Б. Исследование пространственно-временной структуры геомагнит- . ного поля с целью планирования абсолютной векторной магнит1 ной съемки.

б. Построение векторной модели стационарного геомагнитного поля для восточной части территории Кубы.

, 7. Исследование возможности детализации модели векторного геомагнитного поля с помошьв высокоточных крупномасштабных модульных аэромагнитных съемок (масштаб 1:50 ООО) в низких широтах.

8. Исследование пространственной структуры геомагнитного поля (дТ)ас целью установления связи меяиу элементами спек.-.-аль-ной структуры поля и элементами залегания магнитоактивных

■ тел. 1

9. Разработка методики построения магнитной модели литосферы" для территории Кубы.

Научная новизна и практическая значимость

1. Впервые на основе обобщения обширной геомагнитной информации, в том числе данных наблюдений,- выылненных автором, вы. , явлено своеобразие морфологии всех составляющих геомагнитного поля. Это своеобразие обусловлено наличием на территории Кубы крупной региональной аномалии, • близостью Кубы к Атлан- • тическому центру вековой вариации, сложностью геодого тектонического строения региона, расположенного между двумя континентами (Северной и Икной Америки) и двумя океанами (Тихим ■ и Атлантическим), близостью экваториальных кольцевых токов.

Р.. Выполнен анализ магнитной -заснятости территории и акватории

. Кубинского архипелага данными наземь?«, гидромагнитнкх и аз-

рпмагнитных векторных и модульных съемок, съемок на пунктах векового хода и показано, что для решения поставленных автором задач магнитная васнятость удовлетворительна. '

3. На основе анализа пространственно-временной структуры геомагнитного поля обоснован метод вычисления векторной модели нормального геомагнитного поля и его вековой вариации для территории и акватории Кубинского архипелага.

4. Впервые получена аналитическая модель элементов нормального геомагнитного поля и его вариации для исследуемой территории и акватории для периода с 1665 по 1987.5 гг.

5. Впервые составлены карты нормальных значений элементов X. У, 1, Н, 0 и I Кубинского архипелага эпохи 1085. С и векового хода этих элементов (X. Ч, 2, Н, Т. б и I) для 1980 - 1985 гг. Карты изданы в "Нэвом-Национальном Атласе Кубы" и используются Институтом гидрографии Кубы. Институтом картографии Кубы и геолого-геофизическимн экспедициями Министерства базовой промышленности Куба

6. С помощью временного анализа данных измерений на пунктах векового хода и пространственного анализа данных векторной съемки выполнена оценка аномальной составляющей элементов поля. что позволит в будущем только по результатам наблюдений на.ПВХ вычислять надерую векторную модель не только векового хода, но и нормального геомагнитного поля, необходимого для резения ряда геофизических и прикладных задач.

7. Еыбранная методика вычисления векторной модели нормального геомагнитного поля и его вековой вариации позволила корректно обобщить результаты аэромагнитной, съемки; • приведенной к 1601 г., и гидромагнитной съемки, приведенной к'1974 г., при вековом ходе 110-140 кТл/год и составить единую карту (дТ^ масштаба 1:1 ¿00 ООО.

Интерпретация морских магнитных аномалий, выполненная для акватории Кубы впервые, позволила выявить ряд элементов гео. лого-тектонического строения Кубы и продолжить на акваторию уде известные сдоуктуры.

.Обобиункая карта (ли опубликована в " Национальном атласе Кубы". а

. 8. Исследование спектральных пространственных характеристик

стационарно, о геомагнитного поля Кубинского архипелага и спектральной структуры суточных вариаций позеолило составить проект абсолютной вектопной наземной магнитной съемки и выполнить прогнозную оценку магнитных карт. Было показано, что в силу разной дифференцированное™ аномального магнитного поля на большой части территории Кубы наибольший вклад в суммарную погрешность дает интерполяционная погрешность. Это потребовало найти сопсоб детализации векторной модели аномальной составляющей и опробовать его в исследуемом регионе.

9. Успешное опробование метода детализации гекторной модели аномальной составля идея геомагнитного поля с привлечением модульной информации в восточной части Кубы доказало возможность использования этого метода на всей территории Кубы, что представляет особый интерес, так как Куба находится на северной границе зоны, внутри которой существует неустранимая погрешность расчета,- существенно превышающая погрешность исходной информации. Зона приурочена к магнитному экватору н имеет ширину ЗООО км.

10. Но данным абсолютной векторной наземной магнитной съемки для восточной части Кубь- построена карта элементов геомагнитного поля X , У , Н , 2 ; выделено 22 региональных анома- <-> лии, проведена их интерпретация и исследована связь магнит-' ного и гравитационного полей; показано, что, как правило, магнитные аномалии приурочены к зонам контактов блоков,' которые в гравитационном поле отмечаются большими градиента- • ми.

11. Для территории Кубы получена эмпирическая зависимость элементов спектральной структуры аномального магнитного поля от

■ > глубины залегания верхней кромки аномалеобразующих тел, которая может использоваться для экспресс-оценки глубины источников.

12. Разработана методика построения геолого-геофизической модели земной коры для территории Кубы и акватории омывающих ев. ■ морей> основанная. «4 использовании опорных региональных гео- • лого-геофизических разрезов и интерполяции между ними. Разрезы построены по данным сейсморазведки вдоль профиля, по данным гравимагнитной съемки в полосе 1?. км вдоль профиля и

данным бурения <-

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на IY и Y Научных конференциях Института геофизики и астрономии АН Кубы в г. Гаване (1S84 и 1989 гг.), на III Научной конференции Института гидрографии' Министерства вооруженных сил Кубы в г. Гаване (1984 г.), на Научной конференции геологического факультета Университета в г. Пинар дель Рио (1988 г.), на научных семинарах в ЛО ИЗМИР АН в г. Ленинграде (1987, 1989 гг,). представлен^ на Генеральную Асамблею Международной ассоциации геомагнетизма и аэрономии в г.Бене (1991 г.), опубликованы в Национальном Атласе Кубы (1989 г.) и ряде статей.

i

Нг защиту выносятся следующие поломзния:

1. иэтодика аналитического описания векторного нормального геомагнитного поля и его вековой вариации, оптимальная для территории Кубы, позволяющая проводить коррекцию ряда Гаусса полиномом значимой степени по данным векторных измерений в рассматриваемом регионе. Методика включает оценку аномальной составляют;й векторного геомагнитного поля на пунктах векового хода, полученную в результате анализа временных рядов'измерений на пунктах векового хода и анализа пространственного распределения векторного геомагнитного поля по-данным абсолютной векторной магнитной съемки; оценка позволит в будущем использовать данные измерений на пунктах векового хода для описания не только векового хода, но и нормального поля. ,

Z, Аналитические'Модели, описывающие нормальное геомагнит» нов голе и его вековую вариацию для Кубинского архипелага за период с 1605 по 1987.5 гг., позволяйте 'с достаточной тс5ч-лоотьм о'обкигь данные разновр^нных съемок для решения геоло-го-гео-Мвичсскнх и навигационных задач.

IV Карта (лТ)адлп Ку?«некого архипелага, составленная ав-тсром путем обефэння карта построенной ü. Н. Соловьевым

по данным моду..ьных аэромагнитных съемок, выполненных до 19G1 г. , с картой (ЛТ)а, построенной по данным гидромагнитных съемок 1973 и 1975 гг. с исключением из этих данных нормального геомагнитного поля соответствующей эпохи. Карта позволила выявить ряд неизвестных ранее продолжений геолого-тектонических структур на акваторию и провести интерпретацию морских магнитных аномалий.

4. Результаты исследования спектральных пространственных характеристик стационарного геомагнитного поля Кубинского архипелага, позволившие провести районирование гесчагнитного поля . исследуемого региона, составить проект абсолютной наземной векторной магнитной съемки, выполнить прогнозную сценку погрешности магнитных карт и выявить необходимость детализации векторной модели аномальной составляющей геомагнитного поля.

5. Карты элементов геомагнитного поля Х^, Y^, Z^, Н^для восточной части Кубы, результаты их интерпретации совместно т гравш^.чиииным полем.

6. Результаты успешного опробования метода детализации векторной модели аномальной составляющей геомагнитного ' поля по модульной информации, в вс :точной часта Кубы, подтверядаю-циэ возможность использования этого метода на всей территории "> Кубы, несмотря на ее близость к магнитному экватору.

7. Эмпирическая зависимость элементов спектральной структуры аномального магнитного поля от глубины залегания верхней кромки аномалеобряэуюших тел, которая может быть использована • при экспресс оценке глубин.

8. Методика постррения геолого-геофизической модели земной , коры для территории Кубы и акватории омывающих ее морей, основанная на использовании опорных региональных геолого-геофизических разрезов, построенных по всей совокупности геолого -reo-„ физической информации, и интерполяция между ними по • вычисленному векторному геомагнитному полю с помощью' экспресс-методов с последунчим уточнением параметров намагниченных

Публикации По т<ч» диссертации опубликовано 17 нгучтпс статей. . •

Объем и структура диссертации Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения и содержит -¡3$ страниц машинописного текста, ¿'¿»рисунков, 12 таблиц, список литературы из 432 наименований.

Автор выражает глубокую признательность доктору физико-математических наук, профессору Почтареву ЕИ. и кандидату физико -математических наук Колесовой Е И. за научное руководство; кандидатам физико-математических наук Петровой А. А. и Эфендие-вой М.А. за внимание, поддержу и полезные советы; сотрудникам лаборатории магнитной картографии кандидату физико-математических наук Чгркаевой Е. А., Глазуновой Г. А., Бравиковой К Л. и За-гидулиной Т. Р. за помощь в подготовке, работы; Петровой Е И.. Савриковой Е. Б. и Митрофановой А. Е за помощь в оформлении.

Содержание работы

■ '

Вс введении сформулирована цель работы, ее актуальность и дается представление о содержании диссертации.

Глава 1 Изученность геомагнитного поля Кубинского архипелага .

Глава состоит из трех разделов. , В первом разделе характеризуются морфологические особенности стационарного геомагнитного поля и его вековых изменений в исследуемом- регионе." Отмечается. что геомагнитное поле на территории Кубы отличается больпим своеобразием. Здесь присутствует крупная региональная аномалия или анома,лия промежуточного типа Класс этих аномалий был впервые выделен В. Я ГЬчтаревым на территории СССР и затем был дете'сгирэван с помощью измерений геомагнитного поля на со-• ' ветских и американских искусственных спутниках Земли. Кроме тср-го, Куба находится вблизи Атлантического центра вековой вариации. время . »гони которого более 100 лет. В аномальной ооотсЭЛД1си*,А геомагнитного поп на территории Кубинского архипелаг? отражается сложное и мало изученное геологотеетоническс« . ст}х>ение региона, расположенного между двумя континентами. Се-

верной и Южной Америкой и двумя океанами, Тихим и Атлантическим.

Во втором разделе 1-ой главы на основе исследований, выполненных сотрудниками Инстута геофизики и астрономии АН Кубы ( ИГА АН Кубы ), описываются морфологические особенности переменного геомагнитного поля в регионе и даются методические рекомендации по проведению магнитных съемок с учетом этих особенностей.

На основании изложенного в первом и втором разделах 1-ой главы делается вывод о том, что исследование пространственно-временной структуры геомагнитного поля на территории Кубинского < архипелага представляет большой интерес:

- данные векторных измерений на территории Кубы и в магнитной обсерватории ( г. Гавана ) необходимы для вычисления глобальных аналитических моделей геомагнитного поля и его вековых вариаций;

- наличие на территории Кубы крупной региональной аномалии или аномалии промежуточного типа, позволяет исследовать этот новый, очень интересный класс аномалий, отражающий на"олее крупные особенности строения "итосферы;

- близость Кубы к Атлантическому центру вариаций позволяет ^ исследовать динамику геомагнитного поля.обусловленную процессами. протекающими в ядре Земли и в верхней мантии;

- новая ценная информация может быть получена о геологическом строении Кубы и ее малоизученной тектонической истории на . основании анализа.аноклльной составляющей геомагнитного поля;

- аналитическая векторная модель нормального геомагнитного поля и его вековой вариации необходима для обобщения данных разновременных съемок, для выделения суммарного поля аномалий разных классов с целью их геолого-геофизической интерпретации, для построения магнитной модели литосферы в регионе и поисков . полезных ископаемых; •

- карты элементов векторного геомагнитного поля и аналитическая модель векового хода необходимы для решения ряда прик- , * ладных задач, например, задачи навигации по магнитному полю.

В третьем разделе 1-ой главы проводится анализ магнитной заснятости Кубинского архипелага съемками разных типов.' Приво-

- 1В -

дятся сведения о времени проведения съемки, составе и точности съемочной аппаратуры, навигационных средствах и погрешности координатной привязки, суммарной погрешности съемки, констатируется , что наличие для Кубинского архипелага достаточно подробной векторной и модульной информации ( данных аэромагнитных модульных съемок масштаба 1: БО ООО для территории, данных гидромагнитных съемок масштаба 1:500 ООО для акватории, данных векторных наземных съемок масштаба 1:1 ООО ООО для территории и данных наблюдений на пунктах векового хода, начиная с 1965 года по настоящее время ) дает возможность решить широкий круг научных и прикладных задач, в частности вадач, перечисленных выше.

Глава 2 Векторная модель нормального геомагнитного поля и его вековой вариации для Кубинского архипелага

В главе 2 проанализированы методы вычисления векторной модели нормального геомагнитного поля и его вековой вариации для ограниченной территории. Наказано, .что оптимальным методом для территории Кубы является.метод коррекции временного ряда Гаусса полиномом значимой степени.

Поскольку важным элементом этой методики является корректный выбор аналитической модели главного геомагнитного поля, выполнено сопоставление дсяных векторных измерений, проведенных на территории Кубы в 1965 и 1966-1989 гг. и данных наблюдений на пунктах векового хода с синтеаированными значениями этих же элементов для четырех аналитических моделей (.IGRF, NASA, IGS и U3GS).Показано,что с данными измерений на территории Кубы наилучшим образом согласуется модель, предложенная Геодезической службой США ( USGS ) для периода с 1965 по 1980 гг.. начиная с . 1980 г. следует использовать модель вековой вариации ИЗМИР АН.

Поскольку для выбранной модели главного геомагнитного поля сдвиг по уровню измеренных значений относительно синтезированных для апох 1965.^5 и 1982.83 лежит в пределах погрешности исходной информации,нормальные значения элементов поля для этих эпох могут быть вычислены с помоиыо ряда Гаусса; для эпохи IOV'4.5 сферический гармонический ряд необходимо отксрректиро-

вать с помощью полинома первой степечи по данным векторных иэ-мере-ий, выполненных на территории Кубы в 1974 г

С целью упрощения аналитического выражения нормального геомагнитного поля и его вековой вариации для территории несколько превышающей территорию Кубы синтезированные по ряду Гаусса значения элементов геомагнитного поля проаппроксимированы двумерными полиномами второй степени и первые три коэффициента просуммированы с коэффициентами корректирующих полиномов. Далее вычисленные коэффициенты описаны одномерными полиномами, как функция времени. Таким, образом, были получены простые выражений для аналитического описания нормального геомагнитного поля и его вековой вариации на территории Кубинского архипелага за период 1965.6 - 1987.5, согласованные с моделью главного геомагнитного поля и отличающиеся от него на величину гладкой части, выделенной из разности измеренных значений поля с синтезированными значениями на базе 1000 км.

Апробирование модели было выполнено по данным модульных морских съемок, проведенных ИГА АН Кубы и ЛО ИЗМИРАН в 1973 и 1975 гг. и показано, что погрешность Т составляет первые нТл. Аналогичное сопоставление, выполненное по данным морской модульной съемки. реализованной советскими геофизиками в 1986-1988 гг. показало, что расхождение составляет + 20 нТл,' что безусловно подтверждает хорошее качество модели ( вековая вариация Т за вышеуказанный-период составляет 110-130 нТл/год).

То, что модель нормального поля Т так хорошо согласуется с . данными измерений, на акватории, которые при построении модели не использовались, обусловлено методикой вычисления аналитической модели нормального геомагнитного поля, позволяющей согласовать региональную модель .о глобальной моделью главного геомагнитного поля и избежать искажения в краевых частях.

Хорошее качество модели подтверждено также результатами её сопоставления с данными модульных аэромагнитных, измерений на опорной сети и данными абсолютной наземной векторной съемки.

С помощью 'полученных аналитических выражений расчитани нормальные значения элементов геомагнитного поля на эпоху 1985 г., значения их вековой вариации на период 1980-1985 гг. и составлены карты; карты изданы в "Новом Национальном Атласе Кубы"

и используются Институтом гидрографии Кубы, Институтом картографии Кубы и геолого-геофизически^и экспедициями Министерства базовой промышленности.

Шскольку модель нормального геомагнитного поля и его вековой вариации дала хорошие результаты при апробировании ее на результатах наземной векторной съемки, модель была проэкстрапо-лирована на 1987.6 г: и с ее помощью была вычислена числовая модель нормального геомагнитного поля на эпоху 1987.5, приведенная в работе.

При вьгшслении нормального геомагнитного поля по значениям векторного геомагнитного поля в ограниченном числе пунктов важно выделить аномальную составляющую поля. Это выполнено путем анализа временных рядов измерений на пунктах векового хода и выделения постоянной составляющей в разностях измеренных значений с синтезированными значениями нормального поля и анализа .пространственного распределения поля 'вокруг пунктов векового хода пс данным наземной векторной магнитной съемки. Значение . аномальной составляющей элементов геомагнитного поля на пунктах векового хода позволит в будущем использовать данные измерений на этой сети для описания не только вековой вариации, но и нормального поля.

Глава 3 Исследование пространственной спектральной. структуры (л Т)л и спектральной структуры вариаций элементов геомагнитного поля для Кубинского архипелага

В первом разделе главы 3 исследуется морфология поля (дТ)а в регионе и его физико-геологическая природа. • Для этого был проведен совместный анализ карты (дТ)адля территории Кубы и ак-, ватории окружающих Кубу морей с геологической и тектонической картой Кубы. Карта (йТ^была получена нами путем обобщения карты, составленной 0. Н. Соловьевым по данным аэромагнитных съембк, выполненных до 1951 г., с кар"">й, построенной по данным модульных гиромагнитных съемок 1973 и 1975 гг. . с исключением из ЭТИХ ДаННЫХ НОрмаЛЬНОГО Г<?ОМ5ХНИТНОГО ПОЛЯ НУЖНОЙ сПОХИ. Построение такой сбобт^нной карты стад, возможным благодаря кер-

рентной методике вычисления модели нормального геомагнитного поля, не дающэй искажения в краевых частях исследуемой территории и акватории. Карта опубликована в "Швом Национальном Атласе Кубы".

Анализ обобщенной карты позволил впервые продлить на акваторию геолого-геофизические структуры, выделенные на территории острова аэромагнитной съемкой, проинтерпретировать морские аномалии и сделать следующие выводы:

- магнитные аномалии, расположенные над массивами плагиокла-зовых лейкократовых гранитоидов. приуроченные к глубинному разлому Бартлет, прослеживаются на акватории и к западу, в сторону поднятия Кайман; морфологически аномальный район делится на два участка, приуроченных к двум различным блокам, что хорошо видно на геолого-геофизической карте разломов и кольцевых структур;

- наличие- в магнитном поле аномалии, простирающейся с'.северо -запада на юго-восток от г. Пинар дель Рио к острову Пинос позволяет предположить, что этг. аномалия обусловлена эффузивными породами основного состава, внедрившимися вдоль корового разлома и подобны породам мелового возраста, закартированным на северо-западе острова Пинос;

- край эвгеосинклинали, являющейся частью депрессии северной акватории северо-кубинской переходной зоны, отличается крупномасштабными магнитными аномалиями малой интенсивности, верхние кромки намагниченных тел погружены на глубины от 8.4 до 15.0 км, в северо-западной части провинции Пинар дель Рио формация, обусловившая магнитную аномалию на акватории, залегает на глубине 25 км;

- разломы в верхней части земной коры, расположенные ме*0У бухтой Кочинос и Съенфуэгос, отмечаются в магнитном поле в виде аномалий, источники которых залегают на глубине 5.0 и 6.5 км; в магнитном поле наблюдается также аномалия, обусловленная более глубоким источником, залегающим на глубине 20 км;

- массив метаморфических пород Тринидата, который ограни* '-вался по супкствующим гг "«логическим представлениям береговой линией, по данным гидромагнитной съемки продолжается на акваторию; аномалия приурочена к г^ресеченкю траьскорсвого разлою с простиранием с северо-востока на юго-запад £ ксровыы р?зломом.

ему перпендикулярным; северо-восточный край совпадает с коровым субширотным разломом, ограничивающим массив метаморфических пород Тринидата. • •

Тот факт, что Куба находится на широтах 19-24° с. ш., где наклонение главного геомагнитного поля существенно отличается от 90°, составляя 57°, существенно затрудняет интерпретацию поля (аТ)^, для корректной интерпретации геомагнитного поля необходимо иметь его векторную модель. Поэтому был поставлен вопрос о проведении наземной векторной геомагнитной съемки.

Для составления проекта наземной векторной геомагнитной съемки были предварительно исследованы пространственные спектральные характеристики стационарного геомагнитного поля на территории Кубы и акватории окружающих Кубу морей методом пространственного спектрального анализа. В результате анализа выявлено наличие в спектре стационарного геомагнитного поля трех составляющих, отражающих трехслойное геологическое строение Кубы. Было признано целесообразным районирование т-рритории Кубы и акватории окружающих Кубу морей по спектральному составу геомагнитного поля. По полученным схемам можно судить об однородности тех или иных составляющих поля, о спектральном составе поля в любой точке рассматриваемой территории или акватории. Районирование необходимо при планировании магнитной съемки, при выборе базисных уровней относимости с целью разделения поля на части, обусловленные магнитоактивными телами различного генезиса; для определения параметров трансформадий при аналитическом моделировании векторного геомагнитного поля. Схемы районирования геомагнитного поля могут бьггь использованы при" геолого- геофизической интерпретации.

Исследование спектральной структуры суточных вариаций геомагнитного поля' на территории Кубы доказало наличие в этих вариациях островного эффекта,""- в связи с чем в проект наземной векторной магнитной съемки была включена установка вариационной станции в центре исследуемого участка для каждого из четырех этапов съемки, а также установка переносной вариационной станции в центре плошадки съемки размером 50 х 60 км.

С учетом результатов исследования, описанных выше, был составлен проект наземной векторной магнитной съемки масштаба

1 : 1 ООО ООО и рассчитана прогнозная оценка погрешности карт элементов геомагнитного поля. Оказалось, что наибольший вклад в эту погрешность вносит интерполяционная ошибка, обусловленная теми составляющими аномального геомагнитного поля, для которых сеть 10 х 10 км является слишком редкой. Особенно эта погрешность велика в восточной части Кубы, где аномальное геомагнитное поле является сильно дифференцированным.

Для уменьшения этой погрешности следовало найти способ детализации векторного геомагнитного поля. Таким способом оказался метод использования модульной информации Солее крупного масштаба Как было сказано ранее, почти вся территория Кубы в настоядее время покрыта модульной съемкой масштаба 1 : 60 ООО.

Глава 4 Векторная модель аномальной состав ля юней геомагнит-• ного поля для территории Кубы.

В этой главе обосновывается необходимость векторных съе.мк на территории Кубы, учитывая ее положение в низких широтах, и описывается область применения этих материалов.'

Во втором разделе главы описываются карты элементов Ха, , составленные графическим способом по данным абсолютной векторной наземной магнитной съемки путем исключения из наблюденных значений вычисленных значений нормального геомагнитного поля для восточной части Кубы.

Показано, что поскольку на территории Кубы наклонение геомагнитного поля существенно отличается от 30°, даже качественное рассмотрение карт элементов дает более обширную и четкую . информацию о ге'ологическом строении региона.

Автором было выделено 22 региональных аномалии в восточной части Кубы, провед-на их интерпретация, сопоставление с картами гравитационного поля в редукции Буге и геолого-тектонической картой терри^рии Кубы масштаба 1 : 500 ООО. Поскольку исходным материалом для айализа служили данные векторной наземной магнитной съемки масштаба 1 : 1 ООО ООО. исследовались региональные аномалии размером 30 км и более.

Все выделенные нами аномалии гаотиечавтся на карте дгв либо экстремумом (максимумом или минимумом), либо приурочены к

зоне максимального градиента йкв> при этом часто на фоне интенсивного градиента Л еЕ наблюдается локальный экстремум.

В первом случае магнитные. аномалии приурочены к блокам земной коры, сложенным породами, имеющими плотность, отличную от плотности окружающих пород. Во втором случае, по-видимому,-аномалии обусловлены эффузивными и интрузивными породами, приуроченными к контактам блоков и разломам, при этом локальные экстремумы характеризуют плотность магнитных пород.

При 'интерпретации магнитных аномалий в низких широтах, особенно в сложном поле, существенно установить, какие максимумы и минимумы являются сопряженными. При решении этой зада' I совместное рассмотрение карт элементов геомагнитного поля дает дополнительные возможности.

В третьем разделе четвертой главы приводятся результаты опробования на территории Кубы метода детализации векторной модели аномальной составляющей стационарного геомагнитного поля с привлечением модульной информации'для участка в восточной части Кубы размером 30 х 30 км. Метод использует свойство потенциаль- ; ности магнитного, поля. Зная коэффициенты разложения в ряд Фурье функции (дТ)а , заданной на поверхности Земли и совпадающей 6 первом приближении с аи /6Ь. модно стыковать коэффициенты рядов Фурье, аппроксимирующих потенциал геомагнитного поля, а, следовательно, элементы Х^, и . Для учета изменения направления вектора главного геомагнитного поля на участке расчета строится формальное асимптотическое разложение искомого решения в виде ряда по степеням малого параметра, характеризующего изменение направления вектора главного поля. -

Для расчета были использованы результаты абсолютной векторной магнитной съемки масштаба 1 : 50 ООО, из которых было исключено нормальное поле Тн. Для вычисления направления вектора главного поля использовалась предложенная нами аналитическая модель нормальною поля, эпохи 1980. г. Эта же модель исключалась из данных наземной абсолютной векторной магнитно-* съемки для сравнения вычисленных по (дТ)^ значений с результатами непосредственных измерений. Оказалось, что наблюденные и вычисленные значения отличаются друг от друга на перьые десятки нТл. Вторая и третья итерации не изменяют существенно вычисленные

'назначения. Следовательно, размер площадки и изменения направления вектора нормального поля таковы, что для вычисления достаточно одной итерации.

Таким образом, на натурном примере доказана возможность детализации векторной модели геомагнитного поля с помощью модульной информации на территории Кубы. Это прдставляет особый интерес, поскольку по своему географическому положению Куба находится вблизи северной границы зоны, запретной для такого рода трансформаций, поскольку в ее пределах погрешность вычислений может существенно превышать погрешность исходной информации.

Глава 5 Разработка методики построения региональной геолого-геофизической модели литосферы для восточной

• части Кубы по данным векторной абс.олютной магнит-

• ной съемки и другим геофизическим полям

.В первом разделе главы 5 приводится краткое описание метода спектрального прос~ранственного анализа, описываются типы аномалий, выделенных по результатам анализа, приводятся схемы районирования территории и акватории Кубы по спектральному составу геомагнитного поля.

Схемы районирования геомагнитного поля по спектральным характеристикам могут быть использованы не только для решения картографических задач, но и для геолого-геофизической интерпретации. Поэтому представляло интерес попытаться найти зависимость между элементами спектральной структуры геомагнитного поля и глубиной залегания магнитоактивных тел.

Для решения этой задачи использовались данные геолого-геофизической интерпретации результатов гравимагнитньа съемок, сейсмических исследований и данных бурения вдоль региональных профилей, секущих территорию Кубы Екрест простирания геологических структур. Для магнитоакткзных_ тел с известной * глуГ-шой залегания, на вычисленных спанограшах находилось то значепе Т., которое имело интенсивность в еа раз меньшую ызксиыаль-интенсивности для пакета, .«идентифицируемого с данный источником. Полученная зависимость была изображена графически. По виду графика было определено, что для аналитического описа-

- 20 -

ния этой зависимости достаточно полинома третьей степени.

Очевидно, что полученная зависимость может использоваться для определения глубин только в первом приближении, однако, приблизительные оценки необходимы при интерпретации магнитных аномалий более точными методами, например, декомпозиционно-итерационным методом Завойского-Неижсала.

Соотношение между Т^- и й до глубин Б км совпадает с соответствующим теоретическим соотношением для точечного полюса.

В лоследнем разделе главы 5 предлагается методика построения геолого-геофизической модели литосферы по данным векториой абсолютной магнитной съемки и других геофизических полей. С>гь метода заключается в использовании региональных геолого-геофизических разрезов, построении по всей совокупности геолого-геофизической информации в качестве опорных, и интерполяции между ними по векторному геомагнитному полю, вычисленному по данным детальной модульной магнитной съемки с помощью экспресс - мего■ дов с последующим уточнением параметров намагниченных тел болен точными методами.

В заключении сформулированы следующие результаты диссертационной работы:

1. Проведен анализ морфологических особенностей стационарного и переменного геомагнитного поля на территории Кубинского архипелага и выбраны пути исследования пространственно-временной структуры геомагнитного поля, направленные на решение научных и практических задач. .

2. Выполен анализ магнитной заснятости Кубинского архипелага съемками разных типов и показана .достаточность этой информации для. решения поставлен!¡их задач.

3. Разработана методика вычисления аналитической векторной модели нормального геомагнитного поля и его вековой вариации, оптимальная для Кубинского архипелага на перис,, с 1965 по 1987.Б гг.-

4. Составлены карты элементов нормального геомагнитного поля (.похи 1935 г.) и его вековой вариации (на эпоху 1930-1985 гг.) с помощью аналитических мод-?лей, вычисленных для Кубинско-

- 21 -

го архипелага за период 1965.5 по 1987.5 гг.

5. Составлена обобщенная для территории Кубы и акватории сбивающих Кубу морей карта (лТ)^. Выявлен ряд ненэвестных ранее продолжений геолого-тектонических структур на акватории, рассчитаны параметры магнитоактивных тел. отражающихся в магнитном поле акватории.

6. Исследована пространственно-временная структура геомагнитного поля с целью корректного планирования наземной абсолютной векторной магнитной съемки.

7. По результатам наземной векторной магнитной съемки для восточной части Кубы состав* ны карты аномальной составляющей элементов геомагнитного поля. Шказано, что в условиях низких широт векторная информация об аномальном магнитном поле дает существенные дополнительные возможности для интерпретации геомагнитного поля, особенно при совместном анализе магнитного и гравитационного полей. Проведена интерпретация региональных аномалий, протяженностью боле^ 30 км для восточной части Кубы.

8. На натурном примере показана возможность детализации векторной модели геомагнитного поля с привлечением более детальной модульной информации на территории Кубы, несмотря на ее близость к приэкваториальной зоне, запрещенной для такого рода расчетов.

9. Получена эслирическая зависимость между элементами спектральной структуры геомагнитного поля и глубиной залегания верхней кромки намагниченных тел для территории Кубы, позволяющая выполнять экспресс - оценку глубин залегания интересующих нас объектов.

10. Разработана методика построения магнитной модели литосферы по совокупности геолого-геофизической информации, в той числе по векторному геомагнитному полю, вычисленному с привлечением деталььой модульной информации.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах;

1. Mvarez R.. Kolesova V. I. Resultados preliminares 'le la interpretación d^l levantamiento rasnet.lco de ios nares qite circundan a Cuba // Rev. Ciencias tío la Tierra y el Espacio.

-1983.-N. 5. Р. 3-8.

2. Alvarez R., Galvez M.. Kolesova V. I., Pochtarlev V. I. Estudio do la morfología ue la varlacipn diarla del campo geo-magnetico en el territorio de la República de Cúter// IV Jornada Científica , IGA del 18 al 20 de octubre de 1984. ACC. . Resúmanos. Habana. 1984. P. 137-138.

3. Alvarez R., Gal vez M.. Kolesova V. I.. Pochtarlev V. I. Kfodelo analítico del canpo normal y su variación secular para el territorio de la República de Cuba en el periodo 1965-1982 //IV Jornada Científica .ISA del 18 al 20 de octubre de 1981 ACC.-Resúmenes. Habana. 1984. P. 45.

4. Alvarez Hernández R., Gal vez Cordero M. Acerca de los levantamientos hldromagneticos //III Evento Clentlr'lco del ICH. MINFAR. -Habana, 1984. P. 19.

5. Alvarez R., Gal vez M., Kolesova V. I. Proyecto de la realiza-clon del levantamiento magnético absoluto del territorio de la República de Cuba. - Informe Científico Técnico.-IGA, ACC. -Habana, 1984. 73 p.

6. Альварес Р. ,да Коста А. .Гальвес М. .Колесова В. И. .Шчтарёв В. И. Тшенев А, И. Исследование морфологии суточных вариации геомагнитного поля территории Республика Куба // Геомагнитные измерения й приборы / Шд. ред. к. т. н. Б. М. Пуцкарев. -М. : ИЗ!,ИР АН, 1986. С. 104-114.

.7. Alvarez R., Kolesova V. I. Investigación de la relación entre • el campo geomagnetico en los mares que rodean a Cuba con los elementos de su estructura geologlca // Evento Científico de la filial de Geología de la Universidad de Pifiar'del Rio, P. del Rio,1988. p.83.

8. Alvárez R., Kolesova V. I., Furidora M. Res.ultados preliminares del analisis de la estructura del campo geomagnetlco vectorial en la reglón Oriental del territorio de la República de Cuba Informe científico-técnico ¡Resultado Parcial,Tema: Estudios geofísicos de Cuba Oriental. IGA,ACC) dic. 1989 4 p.

9.Kolesova V. I., Alvarez Hernández R. Campo Normal X.Y,H,Z.T,l, I época 1985.0 // Nuevo .Atlas Nacional de Cuba / Red. gen. G. Oliv . Gutierrez .-Barcelona i 969. Caracter i st i cas Geofisícag, Geonctsnetismo. 11.1.3, M. 2,4,6,8,10,12,14.

10.Kolesova V. I., Alvarez Hernández R. Variación secular X.Y, H.Z.T.D, I época 1985.0 // Nuevo Atlas Nacional de Cuba/Red. gen. G.Oliva Gutierres.-Barcelona 1989.Características Geofísicas, Geomagnetlsmo. II. 1.3, M.3,5,7,9,11,13,15.

11. Kolesova V. I., Alvarez Hernández R., Pérez Hernández J. Campo Normal H.Z.T.D época 1985.0 // Huevo Atlas Nacional de Cuba/Red. gen. Q.Oliva Gutlerrez .-Barcelona 1989.Características Geofísicas,Geomagnetisno. II. 2.1, N. 16,18,20,22.

12. Kolesova V. [. .Alvarez Hernández R. .Perez Hernández J. Variación secular H,Z,T,D, época 1985.0 //Nuevo Atlas Nacional de Cuba /Red. Gen. G. 01 iva Gutlerrez.-Barcelona 1989. Características Geofísicas,Geomagnetismo. II.2.1. N. 17,19,21,23.

13. Solovlev 0. N.. Sldorov J. S. .Kolesova V. I. .Alvarez R. et al. Campo anomalo total // Nuevo Atlas Nacional de Cuba /Red. Gen. G. Oliva Gutlerrez.-Barcelona 1989. Características Geofísicas. Geomagnetismo. II 2.3, N. 24.

14. D Costa A. .Kolesova V. I. .Alvarez R. Variación diarla de la conponente horizontal H .de la componente vertical Z .del modulo del vector total T y de la declinación magnética D // Nuevo Atlas Nacional de Cuba /Red.Gen. G. Oliva Gutiérrez .-Barcelona 1989.Características Geofísicas. Geomagne-tlsiro. II. 2.4 ,N.25-28.

15. Alvarez R., Galvez M. ; Kolesova.V. I., Pochtarlev V. I. Modelo analítico del carpo geomagnetlco normal y su variación secular para el territorio de la República de Cuba en el periodo 1965rl987.5 // V Jornada,Científica del IGA del 1518 octubre de 1989. ACC. -Resúmenes. -Habana 1989. P. 37.

16. Alvarez R., Galvez M., Kolesova V. I., Petrova A. A. Estudio de las características espacio-espectrales del campo geomag-netlco estacionarlo vara el territorio de Cuba // V Jornada Científica del IGA del 15-18 octubre d® 1989. ACC. -Resúmenes. -Habana 1989. P.E

17. Alvarez R., Kolesova V. I., Petrova A. A. Relación entre los elementos de la estructura espectral del campo georognetlco • con la profundidad de sus fuentes // V Jornada Científica del IGA del 15 al 18 octubre de 1989. ACC.-Reiuner..s.-Habana 1989. P. 53.