Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Магнитная модель земной коры Тунгусской синеклизы

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Магнитная модель земной коры Тунгусской синеклизы"

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА , ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РКТОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРЛСЛОГ'О ЗИЛ МЫ! и ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА им.М.Ь. ЛОМОИОСОНА

МАГНИТНАЯ МОДЕЛЬ ЗЕМНОЙ КОРЫ ТУНГУССКОЙ СИНЕКЛИЗЫ

Специальность 04.00.12 геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых 1

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

ЗОЛОТАЯ Людмила Алексеевна

УДК 550.837:550.372

А второферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

МОСКВА

1993

Работа выполнена в Московском государственном университет« имени М.В.Ломоносова

Научный руководитель: кандидат геолого - минералогических наук, доцент Ю.В.Юнаковская

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук Брюсов Б. А. кандидат Физико - математических наук Гордин Б.М.

Ведущее предприятие : Специализированный Информационны! Компьютерный Центр по полевой геофизике.

Защита состоится «»срх. 1Э93 года в часов на заседа-

нии специализированного совета Д.053.05.24 по геофизически!-методам исследования земной коры в Московском государственно!-университете имени й.В.Ломоносова

Адрес: 119899 , Москва , Ленинские горы , Геологически!' Факультет , зона А , 308 ауд.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Геологическогс факультета ИГУ.

Ваши отзывы на автореферат ( в двух экземплярах, заверенных печатью) просим направлять по адресу :11Э899 ,г.Москва Ленинские горы , МГУ , Геологический факультет, Ученому секре-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЙБОТЫ Актуальность работы. Тунгусская синеклиза - круппа'ппяп структура Сибирской платформы , где важность проведении исследований определяется необходимостью выявления новых нефтегпзо-перспективных месторождений. Это возможно только при решении вопросов взаимосвязи глубинного строения консолидированной части коры и структур осадочного чехла, что предусмотрено научно-технической программой ГКНТ 0.50.01 "Определение перспектив нефтегазоносности и рудоносности основных районов России на основе комплексного изучения глубинного строения земной коры глубокими и сверхглубокими скважинами и геолого-геофизическими методами ". В настоящее время признано, что эффективным путем решения подобных проблем является построение комплексных моделей земной коры изучаемых регионов с использованием всей накопленной геологической и геофизической информацией.

Тунгусская синеклиза в настоящий момент является наименее изученной территорией Сибири, так как данные региональных сейсмических исследований ГСЗ-МОВ, гравиметрических и электроразведочных работ не обеспечивают повсеместно получения достоверного материала для изучения земной коры этой территории из-за наличия пород трапповой формации нижне-триасового возраста в верхних частях разреза (ВЧР). Присутствие этого комплекса особенно ярко проявлено в характере аномального магнитного поля из-за очень высокой намагниченности траппов, что делает задачу построения региональной магнитной модели земной коры Тунгусской синеклизы крайне сложной и принципиально отличной от магнитного моделирования любых других регионов.

Возможность решения такой задачи предопределена , прежде

зсего, наличием материалов высокоточной аэромагнитной съемки н постоянном абсолютном уровне 2.4 км масштаба 1:500 ООО для все территории Тунгусской синеклизы /Лапин C.B..Лапина Е.Г. НП "НЕФТЕГЕОФИЗИКА" и др./. Главной особенностью этих материалов ;равнительно с материалами близповерхностных магнитных съемок -шляется более низкий уровень аномалий - помех, связанных с ¡раппами, что позволяет более надежно выделить аномалии,обус-.овленные фундаментом. Другим важным моментом является наличие десь сети профилей ГСЗ-МОВ (Чернышев Н.М., Егоркин A.B. и др., :РГЭ- "ГЕОН"): использование этих данных в качестве опорные оздает условия неопределенности решений,присущих o6paTHOf .адачи магнитометрии. Построение модели земной коры, удовлетворяющей магнитному полю, органически входит в задачу комплексного моделирования, в результате которого создается модель ;>ьмной коры региона, отражающая весь объем накопленных знаний.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является юстроение региональной магнитной модели Тунгусской синеклизы, ключающей верхнюю часть разреза , Фундамент и глубокие части онсолидированной коры. Для достижения поставленной цели решен лд задач:

Исследование природы магнитных аномалий региона и выявление акономерностей распределения магнитных неоднородностей в 1зны.х структурных этажах земной коры Тунгусской синеклизы.

Разработка методов выделения и подавления магнитных анома-.Iй , связанных с трапповым комплексом.

Адаптация методических приемов и количественная интерпрета-магнитных аномалий в условиях широкого развития сильномаг-■пш:-'. пород траппового комплекса.

4. Моделирование магнитных источников Восточно-Сибирской спутниковой аномалии.

5. Анализ магнитной модели Тунгусской синеклизы как -элон^ита комплексной геофизической модели и ее геологическая интерпретация .

Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем :

1. В рамхах детерминированной модели исследовано пространственное распределение эффективной намагниченности лавового комплекса и проведено разделение последнего на две толщи.

2. В рамках стохастической модели установлены основные закономерности распределения в разрезе намагниченности долери-товых интрузий.

3. Выполнена Фильтрация эффекта траппового комплекса в суммарном аномальном магнитном поле ,что существенно повысило геологическую эффективность магнитных данных при изучении фундамента.

4. На основе количественных решений построено распределение эффективной намагниченности в объеме земной коры, опирающееся на данные ГСЗ-МОВ и удовлетворяющее магнитному полю. Впервые проведено районирование Тунгусской синеклизы по значению эффективной намагниченности пород фундамента и во всей коре в целом.

5. Проведена физико-геологическая интерпретация Восточ-ю-Сибирской спутниковой магнитной аномалии .

6. Установлены корреляционные связи упругих характеристик оры и параметров магнитного поля Тунгусской синеклизы.

Практическая ценность работы. Построенная магнитнаг модель глубинных и приповерхностных структур Тунгусской синек-лизы может быть использована как при решении фундаментальны? геологических задач изучения глубинного строения земной коры региона, так и при поисково- разведочных исследованиях. Магнитная модель кристаллического фундамента может служить основой для его более детального литолого-возрастного расчленения , тем самым создавая основу для более эффективного проведения поисковых работ в указанном регионе. Разработанный комплекс методических приемов интерпретации аномального магнитного поля может быть использован при исследованиях в других регионах.

Внедрение. Методические рекомендации по интерпретации аномального магнитного поля траппонысыщенных территорий и геологические результаты внедрены в Центре "ГЕОН", а также переданы в Борскую геофизическую экспедицию ПГО "Красноярскгео-логия".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на международном съезде по геомагнетизму в г. Суздале ( март - 1991г.') , на Всесоюзных школах - семинарах им. Д.Г.Успенского "Вопросы геологической интерпретации гравитационных и магнитных аномалий "в г. Киеве ( апрель-1989 г.), в г. Ялта ( ноябрь - 1989г.) , в г. Москве (февраль - 1992 г.) , на семинаре "Магнитная модель земной коры "в г. Троицке ( апрель - 19139 г.) и гравимагнитном семинаре кафедры геофизики Геологического факультета МГУ ( декабрь - 1992 г.), а также на международной научной конференции " Геофизика и современный мир " в г. Нискве 'август - 1993 г.).

Публикации. Основные положения диссертации с

шести опубликованных работах и двух сводных Т''1<'ГПП"С к их расчетах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из г>п>-дения, пяти глав и заключения, общим № страниц и рисунков.

Список литературы включает наименований опубликованных

работ.

Диссертация выполнена автором на кафедре геофизических методов исследования земной коры геологического факультета МГУ. Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю кандидату геол.-мин. наук , доценту , ЮНАКОВСКОЙ Ю.В. за содержательную постановку задачи , огромную помощь и поддержку при написании диссертации и регулярное обсуждение возникавших в ходе исследования проблем.

Автор признателен академику В.И. Старостенко , сотрудникам Института Геофизики АН УССР Заворотько А.Н. и Манукян А.Г. передавшим пакет программ для расчета трехмерных прямых задач магнитометрии с учетом сферичности Земли. Большую помощь на этапе интерпретации разнопериодных спутниковых аномалий оказала сотрудник ИЗМИРАНа канд.физ.-мат.наук Л.О. Тюрмина ,за что автор выражает искреннюю признательность. Чрезвычайно полезным для автора было обсуждение вопросов интерпретации геофизических материалов вдоль геотраверсов с зам.директора Центра "ГЕОН" С.Л. Костюченко и ведущим инженером КГЭ "НЕФТЕГЕОФИЗИКА" Е.А. Пряхиной , за что автор выражает глубокую признательность Автор искренне благодарен ведущим инженерам кафедры геофизики МГУ Т.И.Ланда и Е.В. Перваго за огромную помощь при написании работы. Особо теплую благодарность автор приносит своему

ближайшему сотруднику и помощнику инженеру кафедры геофизики МГУ Л.П. Каган , а также инженерам А.Е. Поповой, Д.Е.Максимову и с.н.с. Н.А.Лебедевой :

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Во введении рассмотрены особенности строения Тунгусской синеклизы как уникального объекта геолого-геофизических исследований . Отмечена актуальность поставленной задачи в связи с комплексным изучением нефтеперспективных площадей .

Раздел Л

Тунгусская синеклиза как уникальный объект исследования

В разделе излагаются основные черты геологического строения Тунгусской синеклизы. Она оконтуривается зонами тектонических нарушений и представляет собой гигантскую асси-метричную впадину площадью более 1.5 млн. кв. км. Описаны основные тектонические структуры фундамента. Отмечено ,что поверхность кристаллического фундамента вскрыта единичными скважинами. Даны представления о составе и возрасте пород .слагающих Фундамент Тунгусской синеклизы . Осадочный чехол этой территории представлен карбонатно-терригенными отложениями и подразделяется на три структурно тектонических этажа: рифейский, венд-среднелалеозойский, верхнепалеозойско-триас-овый . Мощность осадков колеблется от 2-3 км на бортах Тунгусской синеклизы до 8-12 км во впадинах. В разрезе вулканогенно--осадочной толщи пород трапповой формации триасового возраста достаточно надежно выделяются три разнотипных комплекса по-

род:лавовый, туфогенныи и интрузивный. Лавовый комплекс сост mit из отдельных толщ долерит-базальтового состава, предст^г'ля'^их собой отдельные потоки и покровы лав . при этом >:уцмурчал мощность комплекса подвержена значительным колебаниям <'■>.'.:.-2 км). Туфовый комплекс достаточно однородный по соотпву Формирует отдельные маломощные пласты , суммарная мощность которых в среднем не превышает 0.8 км. Интрузивные образования расчленяются на ряд комплексов, приуроченных к фазам внедрения , состоящих преимущественно из долеритов. Они представлены многочисленными силлами и дайками мощностью от 0.1 км до 1 км, распространенными в верхних частях 1-1.5 км разреза осадочного чехла и протяженностью от нескольких десятков км до сотен км. Отмечено,что в распространении по площади пород траппового комплекса Тунгусской синеклизы присутствует явная закономерность : в окраинных частях это интрузии различного состава , часто выходящие на поверхность , ближе к центру распространены туфы , центральную ее часть занимают лавы.

Широкое развитие пород траппового комплекса является основной особенностью этого региона, объединяющего его в единое целое. Обобщающих данных об исследованиях магнитных свойств пород трапловой формации по всей территории Тунгусской синеклизы практически нет. Судя по данным Дортман Н.Б., Туезовой H.A., Семеновой С.Г..Саврасова Д.И.,Камьшевой Г.Г.,Трухина В.И.,Апарина В.П. и других очень важной , фактически реперной магнитной характеристикой пород трапповой формации является коэффициент Кенинсбергера Q , влияние которого зависит от природы и степени сохранности остаточной намагниченности Jn. Величина восприимчивости и разброс направлений вектора Jn в интрузиях выше, чем

в эффузивах. В породах тралповой формации надежно выделяются как прямо - , так и обратнонамагниченные разности. Для первых характерны значения 0 = 3-4 , для вторых - й = 1-2, что обусловлено влиянием вязкой намагниченности. Наиболее вероятный интервал значений магнитной восприимчивости для лав -800 10000х10-ь СИ, для интрузий - 600 - 8500x10-® СИ, для туфов -100 - 1800х10-5 СИ. Вскрытые скважинами породы фундамента практически немагнитны за исключением немногих случаев присутствия в фундаменте трапповых интрузий .

Обладая высокой намагниченностью, породы этого комплекса определяют основные черты аномального магнитного поля исследуемого района. При анализе его пространственной структуры следует прежде всего отметить ,что каждому типу пород трапповой формации свойственны специфические черты характера магнитных аномалий . По морфологическим особенностям аномального магнитного поля в областях распространения платобазальтов исследуемую площадь можно уверенно разделить на северную и южную части. В северной части ( плато Путоран) мощность лав максимальна , а в структуре аномального магнитного поля преобладают знакопеременные аномалии амплитудами от + 700 до -300 нТл на фоне крупной положительной региональной аномалии аллитудой более 200 нТл. Отличительной чертой этих полей является наличие четко выраженных минимумов , достигающих -300 нТл, пространсвенно связанных с системой врезов рек , "пронизывающих" сильно магнитный лавовый комплекс. Для южной части характерно существенное преооладание положительных локальных аномалий амплитудой от 200 до .'ОО нТл, имеющих преимущественно северо-западное простирание. Отмечается тенденция уменьшения интенсивности поля от

300 до 100 нТл как при сокращении мощности лап. так н при движении к периферийным частям площади их распространения. Дли структуры магнитного поля областей развития туфовых комг .'!• i.cob характерны спокойные магнитные поля амплитудой от -]П0 дм > зоо нТл. Характер магнитного поля в области развития тропповнх интрузий подвержен значительной пространственной изменчигости. На юго-западе Тунгусской синеклизы , где разрез максимально насыщен интрузивными траппами наблюдается очень сложная знакопеременная структура магнитного поля - суперпозиция изомет-ричных и линейно вытянутых локальных аномалий амплитудой от -200 до + 1000 нТл на фоне региональных положительных аномалий амплитудами не более 300 нТл.

Далее анализируются результаты предшествующих исследований аномального магнитного поля Тунгусской синеклизы, проведенных с целью тектонического районирования, изучения структур кристаллического фундамента и решения детальных поисковых задач. Среди большего числа исследователей анализируются работы Л.В.Булиной, Т.Н.Спижарского, Н.А.Гафарова, Э.Э.Фотиади, Н.Н.Одинцова, В.А.Твердохлебова, Г.Г.Ремпель, В.С.Суркова, А.А.Духовского, Ю.М. Эринчек, А.Б.Когана и других. Вместе с тем, эти результаты базировались на материалах близповерхнос-тных съемок, что создавало неразрешимые проблемы количественной интерпретации магнитных аномалий , связанных с глубокими частями разреза земной коры. Проведенный обзор позволяет отметить , что до настоящего времени, роль магниторазведки в геолого-тектонических построениях для фундамента на территории развития пород трапповой формации крайне ' ограничена и несопоставима с ее применением в соседних регионах. Поэтому акту-

альность разработки негодики интерпретации и построения магнитной модели становится очевидной.

Раздел 2 Магнитная модель верхних частей разреза Областям развития разнотипных пород трапповой Формации свойственны специфические черты характера аномальных магнитных полей, которые определяются характером залегания пород , их магнитными свойствами и рельефом местности. Совокупность геолого-физических параметров каждого типа пород определяет принципиальные возможности моделирования слагаемых ими частей -разреза. Стратифицированная часть комплекса (лавы и туфы) могут быть надежно локализованы в пространстве по геологическим данным и соответственно описаны в рамках детерминированных моделей . Петрофизических данных о намагниченности стратифицированной части комплекса для огромной территории Тунгусской синеклиэы крайне недостаточно. Отсюда следует, что единственно возможный путь нахождения магнитных характеристик комплекса по площади - через интерпретацию создаваемых им магнитных полей с целью определения основного параметра - эффективной намагниченности . Ясно, что такой подход приводит к потере детальности расчленения. Однако, повышает надежность определения параметров, так как учитывает пространственные размеры по геологическим данным, включая районы полностью не обеспеченные петрофизи-ческим материалом.

Иначе обстоит дело при моделировании ВЧР, насыщенного интрузиями. Крайняя изменчивость пространственного распределения интрузивных траппов в разрезе полностью исключает возможность воссоздания конкретного их распределения по геологическим

данным. Доказывается ,что на существующем уровне геолого-геофизической изученности и с учетом характера магнитного поля , модель насыщенных интрузиями ВЧР , может иметь только стохастический характер. При этом в качестве основного магнитного параметра используется эффективная намагниченность, которая отличается тем, что характеризует не только траппы, но и часть разреза осадочных пород , в которой они располагаются. Таким образом , магнитная модель траппового комплекса должна иметь аддитивный характер .

Подробно описываются главные определяющие черты аномальных магнитных полей в пределах лавового комплекса. Практически всем областям распространения лав соответствуют повышенные магнитные поля, при этом локальные компоненты поля над лавами определяются прежде всего рельефом местности : положительным формам рельефа соответствуют максимумы, понижениям - минимумы. Эта закономерность была использована для оценки величины эффективной намагниченности платобазальтов. Методика заключалась в следующем: одним из известных способов выделялась локальная компонента поля и методом подбора определялась величина ^ф верхних частей разреза, статистически обеспечивающая наблюдаемые амплитуды максимумов и минимумов . Проведение подобных расчетов на большой площади, где с одной стороны, рельеф сложен разновозрастными частями лавового комплекса, с другой - аномалии от рельефа накладываются на протяженные аномалии разных знаков, позволяют установить , что лавовый комплекс по значению эффективной намагниченности может быть разделен на верхнюю ^Ф =5.2 А/м и нижнюю толщи А/м,

геологическая граница между которыми отвечает хонна-макитской и

аянской свитам. При этом латеральная изменчивость этих толщ невелика и не превышает 0.2-0.3 А/м. При этом статистический анализ оценок магнитного эффекта рельефа позволяет с большой долей вероятности считать , что длиннопериодные аномалии не связаны с латеральной изменчивостью намагниченности лавового комплекса. Магнитные поля на высоте 2.4 км в областях развития интрузивных траппов сильно меняется по знаку и амплитуде : от -200 до + 1000 нТл . Их характерной особенностью является то, что амплитуд максимумов существенно больше амплитуд минимумов и при этом встречаются и нулевые значения локальных аномалий . Подобная неоднотипность проявления трапповых интрузий в магнитном поле, делает практически невозможным их изучение по данным магниторазведки без привлечения комплекса геолого-геофизических данных. Б работе приводятся результаты детальных исследований траппонасыщенных ВЧР на трех нефтепоисковых площадях в пределах Сурингдаконского свода. Показано, что комплексирование магниторазведки с данными бурения, сейсморазведки МПВ и гравиразведки, позволяет достаточно надежно локализовать в разрезе области повышенного насыщения силлами и определить их эффективную намагниченность . При этом использован большой набор методов количественной интерпретации , включая метод регулируемой направленной кристаллизации (модификация монтажного метода Страхова В.Н.), метод построения эквивалентных семейств Цируль-ского A.B., декомпозиционно-монтажный метод Завойского В.Н. .Неижсала Ю.Е. . Особенно эффективно комплексирование с грави-разведкой . Решение обратной задачи по полю Ag и AT , помимо локализации траппов достаточно надежно дает представление о суммарной намагниченности части разреза, насыщенного интрузиями

На основании проведенных исследований делается вывод о возможности построения траппонасыщенной ВЧР по результатам детальных работ поисковых площадей. Отсутствие детальных геолого-геофизических данных по всей территории Тунгусской синеклизы исключает возможность подобного описания траппонасыщенной ВЧР в рамках детерминированной модели. Поэтому в основу моделирования траппонасыщенных ВЧР Тунгусской синеклизы в целом было положено представление о слое , ограниченным сверху дневным рельефом, а снизу - субгоризонтальной поверхностью. Изменение степени насыщения траппами , полярности их намагничевания отражаются в магнитном поле , создавая случайную совокупность большего числа слабых минимумов и более интенсивных максимумов. Интерпретируя магнитные аномалии, можно получить горизонтальные размеры и эффективную намагниченность, случайно распределенных блоков, на которые распадается субгоризонтальный слой .

Для количественной оценки среднестатистических пространственных параметров подобной модели среды использовался алгоритм Глазнева В.Н., позволяющий решать обратную задачу магнитометрии по автокорреляционным функциям. Для определения наиболее вероятного значения эффективной намагниченности использовался метод подбора, реализованный Перваго Е.В. в программе ШТЕЙНАО. Наиболее вероятные мощности 0.8-1.0 км, средние горизонтальные мощности блоков 10-15 км, эффективная намагниченность 2-5 А/м . Анализ морфологии магнитного поля надежно свидетельствуют о том, что границам выделяемых блоков являются разрывные нарушения разной протяженности. Подобный

характер распределения намагниченностей в пределах траппонасы-щенной БЧР свидетельствуют о том, что как степень насыщения траппами, так и состав последних сравнительно быстро меняются по площади. Полученные результаты можно считать подтверждением геологической гипотезы (Юнаковская Ю.В.) о миграции подводящих каналов и существенного влияния тектонической обстановки на локализацию траппов в разрезе.

Раздел 3 Магнитная модель консолидированного фундамента и глубоких частей коры.

Своеобразие магнитного поля Тунгусской синеклизы определяет невозможность построения магнитной модели консолидированной коры в целом без существенного подавления эффекта траппов в магнитном поле. Только результаты исследований, описанные в предыдущей главе и разработанная магнитная модель ВЧР позволили получить параметры источников аномалий, являющихся помехой при изучении глубоких частей коры и обратиться к решению этой задачи.

Поскольку высокоточные аэромагнитные съемки проводились в течении ряда лет, прежде всего осуществлялось приведение площадей съемки масштаба 1:500000 к единому уровню магнитного поля. Из-за отсутствия надежных данных о поведении векового хода во времени и по площади эта процедура проводилась традиционно приближенным способом: по ограниченным зонам перекрытия съемок определялся средний постоянный уровень каждого из участков и вычислялись поправки, включающие поправки за разницу уровней наблюдений.Средние квадратические ошибки определения величин поправок изменялись от +, 9.2 нТл до,¿16.4 нТл. Шаг

дискретизации поля выбирался таким образом .чтобы протяженные аномалии задавались достаточным количеством точек по площади, а аномалии от траппов были некоррелированы с шагом задания сети дискретизации магнитного поля. С учетом также глубин фундамента (4 - 12 км) шаг дискретизации был выбран 10x10 км. Созданный на основе выбранной сети задания массив исходных значений магнитного поля имел размеры 1300x1600 кв.км.

С целью выделения подлежащих количественной интерпретации полезных аномалий , связанных с фундаментом и глубокими частями коры для всей Тунгусской синеклизы был проведен традиционный комплекс трансформаций , включавший : сглаживание в окне 20x20 км и пересчеты сглаженного поля в верхнее полупространство на уровни 7.4, 12.4 и 22.4 км. Ошибки пересчета лежат в пределах от 3 до +_ 6 нТл. Кроме того рассчитывалась дисперсия исходного поля в окнах 20x20 км и 40x40 км с последующим сглаживанием в окне 20x20 км, которая рассматривалась как показатель присутствия траппов в геологическом разрезе. Значительный объем количественных расчетов показал, что наилучшее соотношение аномалий - помех и полезных аномалий при сравнительно малом изменении последних, наблюдается в поле на высоте 7.4 км. На этом уровне аномалии, связанные с интрузиями, туфами и невыдержанными по площади лавами небольшой мощности, имеющие в исходном поле амплитуды 30 нТл, убывают до 10 нТл, что менее 0.1 средних значений амплитуд региональной составляющей аномального магнитного поля. Следовательно, пересчет наверх одновременно с процедурой сглаживания позволил существенно подавить эффект от этого типа пород трапповой формации. Одновременно с этим в пределах основной области развития лав

п •, - ) эффект лавового комплекса сохраняется и выражен

г пи: 1 ;. иинполерподной аномалии с амплитудой более + 50 нТл. С ||''!1е.ц-;чмни"и магнитной модели платобаэальтов было установлено, что амплитуда- создаваемой ими аномалии на уровне 7.4 км обнаруживает тесную связь с их мощностью. Это легло в основу методики введения поправок за лавы. На основе расчетов по системе специально выбранных профилей было построено уравнение регрессии, связывающее величину поправок <ЗТ и мициисть лав сЗН : с!Т( нТл) = -16.6 + 0.067 <1Н(м).

Остаточная дисперсия при этом составляет + 15 нТл и может рассматриваться как погрешность введения поправки за эффект лав, величина которого изменяется от +40 до +100 нТл.Это позволило построить схему значений поправок за магнитный эффект лавового комплекса для всей площади его распространения и исключить его из аномального магнитного поля на высоте 7.4 км.. Как результаты количественных оценок, так и сопоставление с геологическими данными позволяют с большой степенью уверенности утверждать, что в результате описанных процедур эффект близпо-верхностных траппов в магнитном поле в существенной мере подавлен и вряд ли превышает + 15-20 нТл.

Как отмечалось выше для уменьшения неопределенности решений магнитное моделирование фундамента и глубоких частей коры, базировалось на данных сейсмических исследований. Положение интерпретационных профилей выбиралось или по профилям ГСЗ или в непосредственной близости от них на расстояниях, не превышающих 100 км. Количественная интерпретация проводилась по программе "СЕЛЕКТ", разработанной на геологическом факультете МГУ Е.В. Перваго. Решение обратной задачи основано на методе

автоматизированного подбора способом комбинаторной оптимизации и ищется в виде набора ограниченных по простиранию призм прямоугольного сечения , что обеспечивает 2.5-мерную интерпретацию (размеры ячеек по горизонтали варьировали от 5 до 50 км, по вертикали - от 1 до 10 км). За верхнее ограничение области поиска принята поверхность фундамента, за нижнее- поверхность Мохо, задаваемые по сейсмическим данным. Алгоритм предусматривает задание дискретных значений намагниченности . С учетом имеющихся литературных данных о намагниченности консолидированного фундамента и глубоких частей коры были проведены многочисленные опытные просчеты с целью выбора оптимального значения намагниченности. Они показали, что наблюдаемые протяженные региональные аномалии не удается выбрать при сравнительно небольших значениях намагниченности, и оптимальным в этом смысле является набор : 0, 1 и 2 А/м. Необходимость возможно большей согласованности сейсмической и магнитной моделей обусловила введение в последнюю допущения об изменении намагниченности с глубиной , как отражения слоистости сейсмической модели коры. На исследуемой территории методом "Селект" были проинтерпретированы аномалии вдоль 22 профилей, общей протяженностью более 8000 тыс.nor.км . На разрезах распределение намагниченности представлялось в виде изолиний с сечением 0.5 А/м. дении результатов интерпретации по площади интер-

поляция между профилями проводилась с учетом характера поля. На основании этого были построены схемы распределения намагниченности поверхности Фундамента и на абсолютных уровнях -20 и -40 км для^ территории Тунгусской синеклизи. Совокупность разрезов и схем горизонтальных срезов представляет объемную

■'•¡гчит'г'К) модель консолидированном коры Тунгусской синеклизы. На '""м- г'шии поведенных расчетов, в земной коре Тунгусской син«кл!пи пыделяютгя блоки 4-х типов : 1 - блоки , характеризующиеся ■ ' -л)' до 2 А/м , намагниченные по всей мощности коры ; 2 - блоки , с тем же значением Д эф , намагниченные до глубины 20 км : 3 - блоки , с J эф < 1 А/м , располагающиеся в верхней части коры , 4 - немагнитные блоки. На завершающем этапе этих исследовании построена гипотетическая поверхность Кюри как огибающая к нижним ограничениям магнитных источников в консоли-дированой коре. Согласно этим данным наибольшие глубинные отметки до 45 км приурочены к центральным частям Тунгусской синеклизы .

Сопоставление полученных результатов с прогнозными оценками геотермического режима этого региона показало хорошее общее согласование с данными Симоненко Т.Н.. Вместе с тем, по нашим данным кора является более "горячей", чем это представляется по данным Дучкова А.Д. и Балобаева В.Т.. Построенные схемы распределения намагниченности легли в основу геологического истолкования магнитной модели консолидированной коры в рамках интерпретационной модели. Опираясь на данные по древним кристаллическим массивам Пашкевич И.Н.,Крутиховской З.А. уетавливакщие зависимость намагниченности от степени м^тамофиз-мп пород, области с Л эф до 2 А/м отнесены к блокам гранулито-вой фации метаморфизма, с Л эф до 1 А/м - к блокам амфиболи-товой фации . Участки слабо магнитных пород рассматриваются как гранитизированные блоки. Породы гранулитовой фации верхних частей Фундамента занимают более 60 % территории синеклизы и наиболее распространены в южной ее части. Породы амфиболитовой

фации метаморфизма занимают не более 157. территории и наиболее распространены в северной части синеклизы. Осуществлена попытка ранжирования блоков пород по возрасту в предположении архейского возраста пород гранулитовой фации, и позднеархейского (протерозойского?) - амфиболитовой. Эти данные позволили провести районирование Тунгусской синеклизы в категориях блоков фемического и сиалического типов. По соотношению объемов разнотипных блоков .территория разделяется на две половины: северную с преобладанием коры сиалического типа и южную -фемического типа . В пределах выделенных областей фундамент и консолидированная кора , дифференцированы как по составу . так и по времени формирования. Ясно, что возможна и иная интерпретация построенной магнитной модели, особенно если учесть, что редкие данные глубокого бурения свидетельствуют о возможном присутствии в породах фундамента трапповых интрузий. Полученное распределение намагниченности в консолидированной коре не обнаруживает заметной связи с близповерхностным распределением траппов. Не исключено, что на характер намагниченности земной коры оказывает степень насыщения ее на разных уровнях трапповы-ми интрузиями. Выделенные фемические и сиалические блоки в рамках этой гипотезы отвечают соответственно блокам земной коры более или менее насыщенных траппами.

Раздел 4„ Изучение магнитных неоднородностей земной коры планетарного масштаба.

Сравнительно высокий уровень систематических погрешностей сведения материалов съемок разных лет, недоучет лнои^лии векового хода, различия моделей нормального пола .1 другие

пг'И'мшм Iт--ц'.лпют -7П границей рассмотрения наиболее обширные по г Л'ч.!.! • и м 1!,г1Ч>л1 пне < менее 40 н1'л) по амплитуде аномалии |ЮЛЯ> ц соответственно создающие их неоднородности •■'-•чп.'Г (.-ри. Для изучения этих неоднородностей, являющихся р Н'1'"]шг.;б'.' наших исследований надпорядковыми структурами с ра^мероми приближенными к планетарным, могут быть использованы спутниковые аномалии геомагнитного поля.

В работе приводится анализ современного <- . 144.1.1:,] интерпретации спутниковых аномалий, связанных с именами Ш.Ш.Долги-нова. Т.Н.Симоненко, Н.П.Беньковой, В.А. Колесовой , Дж.Кейна , Р. Ригана. Р.Лангла, М.Мэхью, Г.Фрея. П.Василевского, В.А.Шапиро, Н.В.Федоровой и других. По данным спутника "МАГСАТ" территории Восточно-Сибирской платформы отвечает обширная положительная спутниковая аномалия компоненты Ъ с амплитудой 8 нТл. имеющая северо-западное простирание. На юго-западе и северо-г.остоке она обрамлена областями минимальных значений этой компоненты с амплитудой 4 нТл .Эта аномалия коррелируется с обширной областью развития траппового магматизма. Это обстоятельство позволило поставить задачу моделирования спутниковой аномалии, осмысления ее Физико-геологической природы, и согласования с параметрами магнитной модели земной коры, построенной в результате интерпретации близповерхностных магнитных съемок .

На первом этапе решения этой задачи рассмотрена надежность выделения спутниковой Восточно- Сибирской аномалии на Фоне нормального поля. Выбор модели нормального поля осуществлялся по результатам расчетов аналитических моделей нормального геомагнитного поля, проведенных Л.О.Тюрминой [ ИЗМИРАН ].

Для этого строились остаточные поля по стандартной методике: из магнитного поля " МАГСА1" синтезированного по модели Кейна с числом членов гармонического ряда N=29 , вычиталось нормальное поле Земли , рассчитанное при разной длине гармонического ряда С от Н= 10 до Н= 20) на нескольких уровнях: 0, 5, 20 и 400 км . Показано, что максимум , приуроченный к центральной части Тунгусской синеклизы, выделяется надежно, структура остаточных магнитных полей не имеют больших отличий, а меняется только амплитуда ог 6 до 24 нТл. В качестве базовой была выбрана модель сЛ'=Т(Н=29) - Т(03ЕС 12/83, N=13), при которой амплитуда максимума составляет 8 нТл на высоте приведения съемки "МАГСАТ" 400 км.

Пространственная корреляция этой аномалии с площадями развития траппового магматизма делает необходимым прежде всего выяснить вклад тралпонасыщенных частей коры Тунгусской синеклизы в поле на высоте 400 км. Был проведен расчет прямого эффекта платобазальтов и интрузивного комплекса в трехмерном варианте по программе "Магнит" (авторы : В.И.Старостенко, А.Г.Манукян. А.Н.Завортько Институт Геофизики АН Украины >, позволяющей учитывать сферичность Земли'. Задавая параметры магнитной модели траппового комплекса било впервые показано,что эффект этой части разреза на высоте 400 км составит величину 4 нТл, > половине амплитуды спутниковой магнитной анома-

лии. Анализ распределения областей повышенной намагниченности согласно построенной модели фундамента и глубоких частей коры показал ,что они пространственно не совпадают с положением максимума спутниковой аномалии и распределением магнитных источников в коре остаточную спутниковую аномалию амплитудой 4

нТл т ■ 'спроизпепти невозможно. Чтобы подтвердить реальность с-'Щ'-отЕтамня аналога остаточной спутниковой аномалии близ по-яорхн'"'ти Земли, был проведен анализ периодограмм магнитного поля из еысоте 5 км вдоль геотраверса "БИТУМ", пересекающий спутниковую аномалию в ее северной части. Он позволил выделить в аномальном поле компоненту , с периодом порядка 600-700 км. что близко к размерам спутниковой аномалии. Специальным трехмерным моделированием этой компоненты поля было показано .что источники спутниковой аномалии можно описать протяженной областью повышенной намагниченности со значением 0.35 А/м, в интервале глубин от 20 до 40 км. На высоте 2.4 км такое распределение намагниченности дает амплитуду 24 нТл, соизмеримую с систематической погрешностью использованных материалов, а на высоте полета спутника 400 км - 4 нТл. По отношению к выделенным планетарным магнитным неоднородностям .изменение эффективной намагниченности описанной магнитной модели коры является наложенным. Пространственное соотношение планетарных неоднородностей и области траппового магматизма позволяют предположить, что его природа связана с процессами тектоно-магматической активизации нижне триасового возраста.

Раздел Ъ Магнитная модель Тунгусской синеклизы как элемент комплексной модели Магнитная модель не может существовать изолированно и должна входить органично как составная часть в комплексную модель земной коры. Сравниваются элементы магнитной модели с результатами существующих региональных геолого-геофизических исследований по Тунгусской синеклизе. Среди них выделяются

работы Каруса Е.В., Савинского С.А., Савинской М.С., Суркова В.С.,Гришина М.П..Павленковой Н.И. и других по построению сейсмогравитационных моделей земной коры вдоль профилей ГСЗ . Подчеркивается,что особо важное значение в изучении строения фундамента и всей толщи земной коры регионов Сибири имели работы специальной геофизической экспедиции НПО "Нефтегеофизи-ка" (Н.М.Чернышев, А.В.Егоркин , В.С.Солодилов ,С.Л.Костюч«нхо и др. ). Существенный вклад в изучение консолидированной земной коры и верхней мантии в области электроразведки и геотермики внесли М.Н.Бердичевский, В.И.Дмитриев, А.Д.Дучков, В.И.Поспеев и другие. В настоящее время для этой территории построены схемы мощности консолидированной коры, глубин поверхности Фундамента .глубин поверхности Мохоровичича, распределения теплового потока и другие материалы.

Для большинства схем опорными данными являлись сейсмические , характеризующиеся наибольшей надежностью. Поэтому представлялось целесообразным провести исследования связен между сейсмическими характеристиками и параметрами аномального магнитного поля. Указанные исследования явились попыткой обнаружить непосредственные связи упругих и магнитных характеристик коры, которые, как известно по петрофизическим данным , не установлены. С этой целью в точках сейсмических разрезов на площа."" 1 111"мзы задавались 9 параметров сейсмических разрезов и 9 характеристик магнитного поля и его различных трансформант. С использованием канонической корреляции было установлено , что между линейными комбинациями групп сейсмических и магнитных параметров существуют тесные корреляционные связи. Последовательное сокращение числа использованных параметр':'!; позволило

гмЕГить. чго решающую роль в существующей корреляционной играет малое число сейсмических параметров : скорость поперечных волн отношение продольных и поперечных волн . глубина фундамента и глубина Мохо.

Полученные результат представляется важным ,так как перечисленные параметры являются по сути основными характеристиками коры и отражение их в магнитном поле , позволяет достаточно оптимистично оценовать возможности магнитометрии региональных построениях .

В заключении содержатся краткие выводы по теме диссертации.

Основные защищаемые положения 1. Магнитная модель верхней части разреза земной коры , содержащих породы трапповой формации может быть только аддитивной. В рамках детерминированного подхода построена магнитная модель лавового комплекса, для которого установлена однородная эффективная намагниченность на больших площадях, и проведено разделение на два разновозрастных комплекса по значению эффективной намагниченности. Туфовый и интрузивный комплексы описываются только стохастической моделью, представленной субгоризонтальными слоями средней мощностью 0.8 и 1.0 км, распадающимися на случайно расположенные разнонамагниченные блоки с наиболее вероятными значениями намагниченности от 0.2 до 5.2 А/м и поперечными размерами от 10 до 25 км. Построенная магнитная модель траппового комплекса создает возможность фильтрации его эффекта в суммарном поле и повышает геологическую эффективность магнитных данных при изучении фундамента и коры в целом. 2. Магнитная модель консолидированной коры характеризуется высокими значениями намагниченности ( до 2 А/м ), и по харак-

теру распределения этого параметра в разрезе разделяется на 4 типа блоков; устойчиво выделяется различие северной и южной частей синеклизы, что позволяет ставить вопрос о различном геологическом возрасте фундамента выделенных областей. Интерпретируя нижнее ограничение магнитных блоков коры как поверхность Кюри, глубину положения последней можно оценить в 25- 45 км.

3. Магнитные поля, создаваемые трапповым комплексом, в верхних частях разреза сохраняются на высоте полета спутника и их вклад составляет половину амплитуды спутниковой аномалии. Остальная часть ее создается повышением намагниченности низов коры на величину 0.3-0.4 А/м, что связано скорее всего с воздействием траппового магматизма .

4. Магнитное поле Тунгусской синеклизы обнаруживает устойчивую связь с основными параметрами сейсмических разрезов и прежде всего, со средним значением скорости поперечных волн и в меньше степени с глубинами фундамента и поверхности Мохо. Установленные корреляционные связи в дальнейшем могут послужить основой создания комплексных моделей коры нового типа.

Список работ автора по теме диссертации 1. Исследование возможного определения мощности траппов по гравимагнитным аномалиям в рамках стохастической модели.// Матерг' * чаучной конференции аспир. и молодых уч. МГУ. Секц. геофизики, М. 1387 г. Библ. 5 рус. Деп. в ВИНИТИ 15-09875, N С6В0-В87, -С.90-99 ( в соавторстве с Перваго Е.В.) .

2. Некоторые вопросы интерпретации Восточно-Сибирскон спутниковой аномалии// Сборник статей "Интерпретация ра^жаиеотних магнитных съемок", ИЗМИРАН, Троицк,1991 г. с сдано и печать г;

. 0'т<".р;г~ яопрссы интерпретации разнопепиодных спутниковых яноч.-ниы.- Сборник рефератов докладов международного съезда по гопилгнетизму в г.Суздале в марте 1991 г. -С.34-35 (в соавторстве с Тюрмииои Л.О., Шаровой В.А.)

4. Интерпретация магнитных аномалий различных классов при изучении земной коры Тунгусской синеклизы // Сборник научных трудов АН Украины Института геофизики им.о.. Субботина "Интерпретация гравитационных и магнитных полей", Киев,Наукова Думка, 1992 г. -С.141-145 (в соавторстве с Ланда Т.Н.,Юна-ковской Ю. В. )

5. Прогноз сейсмических характеристик ло магнитным данным и районирование территории Тунгусской синеклизы// Сборник рефератов докладов международной научной конференции "Геофизика и современный мир",Москва,1993 г. -С. 165 (в соавторстве с Юнаковской К).В.. Перваго Е.В.).

6. Количественная интерпретация спутниковых геофизических данных // Сборник рефератов докладов международной научной конференции, "Геофизика и современный мир",Москва,1993 г. -С.109-110 (в соавторстве с Гайнановым А.Г., Булычевым A.A. и др. ).