Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Структура тектоносферы Украины по данным глубинных электромагнитных методов

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Структура тектоносферы Украины по данным глубинных электромагнитных методов"

Б ОА

1 МДР 1996

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ГЕОФИЗИКИ им.С.И.СУББОТИНА

На правах рукописи

КУЛИК СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

УДК 550.372,373:551.14(477)

СТРУКТУРА ТЕКТОНОСФЕРЫ УКРАИНЫ ПО ДАННЫМ ГЛУБИННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МЕТОДОВ

Специальность 04.00.22 - Геофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геологических наук

Киев 19Э6

Диссертация является рукописью Работа выполнена в Институте геофизики им.О.И.Субботина Национальной Академии наук Украины

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, проф. Я.С.Сапужак доктор геолого-минералогических наук, проф. Р.С.Сейфуллин доктор геолого-минералогических наук, проф. Г.И.Каратаев

Ведущая организация: Кафедра геофизики Киевского Национального университета им.Т-Г.Шевченко.

заседании специализированного совета Д 01.95.01 в Институте геофизики им.С.И.Субботина HAH Украины: 252680, г.Киев-142, пр.Иалладина, 32. Факс:(044) 450-25-20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геофизики им.С.И.Субботина HAH Украины. Автореферат разослан 15 февраля 1996 г. Ученый секретарь

специализированного совета ^

доктор фгзико-математичеи В.С.Гейко

Защита состоится

/Ж в ^

час. на

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Глубинные геоэлектрические метода, основанные на использовании энергии внешнего ионосферно - магнитосфэрпого электромагнитного поля, являются единственными источниками сведений об электропроводности коры и мантия Земли. Этот важный физический параметр в силу свое!* тесной связи с распределением глубинных температур и фазовым состоянием вещества Земли наряду с другими геофизическими парила-трп>ги в последнее время используется для построения моделей тектонокГлры как в глобальном, тан и в региональном варианте. Основными объектами геоэлектрического изучения является слон и локальные образования высокой электропроводности, в которых возникают интенсивнмв индуцированные переменные токи, создающие вторичные аномальные магнитные и электрические поля, измеряемые на поверхности Земли. Природа таких образований различна. В консолидароват-той земной коре повышенная алек'.ро-проводнооть мокет вызываться наличием флюидов различного генезиса, гра<1ятйзировагашх и сульфидизированных пород, фрак-циотшм плавлением вещества. В верхней мантии повышенной электропроводностью характеризуется астеносфера, содержащая достаточную доли расплава при наличии сквозной связанности, фазовыми пореходам!.

Но если глуОкшше геоэлектрические методы исследования глобальной электропроводности хорошо раовивались, то региональные исследования в силу слоям* повархностгшх условий, требуют создшше особых методических пркемоп как при экспериментальных наблюдениях, так и при интерпретации денных и построении глубинных госэлвктрнчеекнх разрезов. Нетривиальным является и включение дпгашх электромагнитных методов в общий комплекс интерпретации геофизических методов при построении

модолей тектонических процессов.

На территории Украины глубинные магнитотеллурические зондирования и магштовариационное профилирование за последние 15 лет проводились автором вместе с коллегами в рамках комплексных геофизических исследований для поисков и характеристики аномалий электропроводности в земной коре и верхней мантии, которые дали возможность впервые выделить области развития молодой активизации тектонос$ери. Этот тип эндогенного рекима проявляется только в аномальных геофизических полях, в том числе в повышенной электропроводности на астено сфорных глубинах в верхней мантии и в недрах земной коры.

Твшзэ исследования и их геологические приложения практически отсутствуют в современных научшх работах. Этим и определяется актуальность настоящей работы, где на основе экспериментальных работ, их анализа и интерпретации обнаружены новые ранее неизвестные области тектонической активизации.

Работа была направлена на изучение фундаментальных закономерностей строения тектоносфэры.

Целью исследоваштй являются экспериментальные наблюдения естественного электромагнитного поля Земли в широком диапазоне периодов геомагнитных вариаций, их интерпретация и построение геоэлоктрических разрезов, обнаружение областей и слоев аномально высоко^ электропроводности, объяснение природы их возникновения и в рамках комплексной геофизической интерпретации выделение зон активизации тектоносферы в пределах территории Украины и сопредельных держав.

Основные задачи работы. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1.Разработка особых приемов наблюдений и интерпретации глубинных мапштотеллурических методов.

2.Построение геоэлектрических разрезов тектоносферы изучаемого региона.

3.Анализ связи полученных электрических параметров о другими геофизическими параметрами.

4.Выявления природа выделенных объектов аномально повышенной электропроводности в земной коре и вершей мантии.

5.Выделение в рамках комплексной интерпретации геофизических полей зон молодой активизации тектоно^&эры на территории Восточно - Европейской платформы и Скифской плиты.

6.Построение схемы ¡.йспростраиешш астеносферы как слоя повышенной электропроводности в верхней мантии региона.

Научная новизна. В работе проанализированы данные глубинного мапштотеллуричаского зондирования и магнитовариаци-огогого профилирования, полученные в результате специальных исследований, а так же почерпнутые из научных публикаций. Выделаны аномальные области высокой электропроводности в земной коре и верхней мантии на территории Восточно - Европейской платформы, в Крыму, Придобруджском прогибе, Карпатском регионе, Припятской впадине. Во всех упомянутых областях построены глубинные геоэлектрические разрезы, анализ которых вместе с данными других гесф1зичвских методов - геотермии, гравиметрии, сейсмологии позволил обнаружить зону, состощув из локалышх аномалий, протягивввздюся от КуршскоЯ косм Балтийского моря через часть Во л ¿¡га -По до ль скоЗ плати, Львовского палеозойского прогиба, Колдавскуо агату, ПрздоОруджский прогиб и ТврхшшутскиЗ полуостров Крыма. Эти аномальные зоны характеризуются так сэ повыиегашм тепловим потоком, в ряде каст покигетшми скоростями сейсмических волн. В тектоносферв кзучпегах областей Еыявлана проводящая астеносфера с глубинами кровли от 50 до 80 км и наличием в ряде мест проводников

в коре, которые можно связать с частичным плавлением пород в ам]л1Г5олитовоЯ фации метаморфизма. Кроме того, выделены аномальные области высокой электропроводности на различных глубинах в коре Украинского щита и Волнно - Подольской плиты, которые связаны с оригинальным сосуном слагаищих консолидированную кору пород.

Установлено выклинивание электропроводящей астеносферы, распространенной в недрах Шпионской впадины в сторону Восточно - Европейской платформы и сделано предположение об отсутствии проводящей астеносферы в иоду ах Трансильванской впадшш. Установлено, что Карпатская аномалия в бухтообразных геомагнитных вариациях вызывается различными причинами в раз-лнх еэ частях. В Западных и Украинских Карпатах она коррелирует с зонами молодого неогенового вулканизма, а в Восточных и Южных Румынских Карпатах с проводящими осадочными малассо-шш1 поверхностными отложениями Предкарпатского ио]юдового прогиба.

11а территории юго-западной части Восточно - Европейской платформы за исключением упомянутых аномальных областей проводящая астеносфера не выделяется по крайней мэре с достаточно высокими значениями суммарной продольной проводимости, которые можно было бы связать с наличием сквозной проводимости частично расплавленных пород.

Практическая ценность работы.Результаты изучения электропроводности тектоносферы различных регионов Украины и сопредельных стран могут быть использованы при исследованиях протекавших шш протекающих тектонических процессов . Предложенные модели и ыогут быть использованы при построении гео-данамических и тектонических схем и составлении прогнозных маталлогегагаеских карт территории Украины, для решения задач

мэтодики и интерпретации электромагнитных исследований метода ми мзгнитотеллурического зондирования и магнитовариацион-ного профилирования. Кроме того, полученные результаты могут быть использованы для построения глубинного распределения электропроводности в верхней и нижней мантии в комплексе с региональными магнитовариациотшми зондированиям! на основа анализа долговременных наблюдений перамешюго магнитного поля Земли на геомагнитных обсерваториях Украины.

Реализация результатов. Магнитотеллурическке и магнито-взриационные исследования и их интерпретация, проведенные при участии автора диссертации были использованы при составлении геофизических и геодинамических схем Украины в рамках программы детального сейсмического прогнозирования, построении тектонических и геофизических моделей Карпатского и Крымского регионов, зон молодой активизации тектоносфары.

Апробация работы и публикации. Основные положения работы были представлены в разное Бремя на Всесоюзном семинаре по электромагнитным зондированиям (Баку 1981.Москва 1985,Киев 1987), XI Конгрессе КБГА (Киев, 1980), 4-th TAGA Sci.Assembly (Эдинбург, 1981), VII Workshop on Electromagnetic Induction In the Earth and Moon (Нигерия, 1S84), 27-ом геологическом конгрессе (Москва, 1934), Астеносфера по комплексу геофизических методов (Киев, 1985), IX Workshop on electromagnetic induction in the Earth and the lioon (Дагомыс, 1988), Цеяду-народная конференция Теория и практика магнитотоллурическо-го зондирования (Москва, 1994), Международном совещании Europrobe (Киев, 1994), Мездународном симпозиума Природа электропроводности зегягой кори (Москва, 1994), Мэндународксм совеца-тт по транскврпвтскому профилю ПЛТЗ (Бардака, 1995).

Основные подокоши диссертации изло«0!п i* 24 иаучшгг

J-

работах, в том числе в 5 монографиях и в 3 научных отчетах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, 4 глав, Заключения и списка литературы 148 наименований. Объем работы 292 страницы, в том числе 72 рисунка.

Фактический материал и личный вклад автора. Основной фактический экспериментальный материал, который послужил основой для диссертации получен автором непосредственно в процессе исследований магнитотеллурическими методами за период с 1965 года по настоящее время вместе с коллегами Института геофизики. Экспериментальные работы проводились в пределах Восточно - Европейской платформы от Кольского п-ва до ее южной границы, в Крыму, Кахшатах и Северном Тянь-Шане.'

Автор также лично обрабатывал зарегистрировашше естественные электромагнитные поля и проводил их интерпретацию и моделирование на основе программ, разработанных в Институте геоэлектромагнитных исследований РАН И.М.Варенцовым и 11.Г. Голубевым.

В работе также использованы данные опубликованные в различных научных издания и фондовые материалы.

Автор благодарен проф. В.В.Гордиешга, д.ф.-м.н. В.Н. Шуману, к.г.-м.н.И.М.Логвинову, к.ф.-м.н. И.М. Варенцову, к.ф.-м.н. Л.К.Ланкису за консультации, обсуждение результатов, Е.М.Тонковиду за проведение экспериментальных исследований. А также проф. М.Н.Еердичевскому, проф. Л.Л.Ванъяну и проф. И.И. Рокитянскому, к школе которых автор себя относит. Особую благодарность автор выражает к.г.-м.н. Т.К.Бурахович за помощь и совместную плодотворную работу. Содержание работы

Глава I. Методика электромагнитных исследований.

В главе рассмотрены вопросы специфической методики про-

-7' ведения как экспериментальных исследований глубинными электромагнитными методами тектоносферы, так и интерпретации данных и построения геоэлектрических моделей геологических регионов с различным возрастом и Еыявлешя аномальных областей повышенной электропроводности в земной коре и верхней мантии. Охарактеризованы механизмы возбуждения внешшго переменного электромагнитного поля Земли и основные метода глубинной геоэлектрики.

Были созданы программы для обработки двпных 1ГГЗ в соответствии с придставлешшми идеями Эггерса-, которые основаны на представлении матриц импеданса по собственным числам и собственным векторам, что позволило существенно продвинуться вперед при построении геоэлектрических моделей.

Еагапш моментом электромагнитных исследований является оценка разрешающей способности метода УТЗ. В основе методики легат представления о двух типах исквкений кривых МТЗ - индукционном и гальваническом, учет которых помогает свести двухмерную ситуацию к одномерной.

В рагжах рассмотренных моделей был сделан вывод: кривые рт при Н~полярязации внутри осадочной толщи мояно использо-ееть с больиим успехом для изучения глубинного одномерного геомектрического разреза вмещающей среды. Для оценки пара-мэтров среды необходимо гармзлззовть наблпдеишо кривые. Проведенный анализ //-поляризованного магнитотеллурического поля открывает определенные перспективы в интерпретации данных МТЗ при изучении слогяого типа эндогенного регима молодой активизации токтонос'Езри.

Данные глобального магнитопприационного зондирования, в предположения с^ричвскн-сдагютрггшага распределения электропроводности в мпнтии Зэ;Ш!, дают ногмсгагасть построить нор'и-

льную кривую ЫТЗ, начиная с периодов I сутки. Для более коротких периодов необходимо использовать для поставленной задачи данные глубинных МТЗ (ГЫТЗ), выполненных на территории нвак-тивизированной платфэрш. В нашем случае удобно рассмотреть результаты исследований на докембрийской Восточно- Европейской платформе. При анализе болое 100 кривых ГМТЗ удалась отобрать кривые, удовлетворяйте методическим требованиям. В качестве репера использовались данные глобального магнитовариа-ционного зондирования. Для уточнения нормальной кривой учитывались данные лабораторных измерений электропроводности и информация о распределении температуры в недрах неактивизированной докембрийской платформы. В результат^, получена нормальная кривая Восточно-Европейской платформы.

В первой главе предложен комплекс методических приемов:

1) Утверждается, что мапштотеллурические зондирования и маг-ннтовэриационпое профилирование дают возможность решать поставленные задачи при наОлвдении естественного электромагнитного поля Земли в широком диапазоне периодов вплоть до суточных.

2) Анализ теоретических расчетов показал, что в условиях рез-юа горизонтальных неоднородностей индукционные поля в искомых объектах достаточно велики для измерений на поверхности &жли, существующей в настоящее время аппаратурой.

3) Влияние неоднородностей электропроводности пород вблизи земной поверхности ыогага исключить, рассматривая наблюдаемые явления как проявления искажения магнитотеллургческого поля избыточным:! токами и избыточным! зарядами.

4) Ыоага оцепить и исключить неоднородности первичного исто-чшпса электромагнитного поля, исследуя скалярные имподансы для пространственно - периодических полей.

5)1Трименял методику представления экспериментальных матриц кмпедансов по со0стве1шым значениям могно использовать, хорошо разработанный аппарат двухмерного численного моделирования для интерпретации и построения разрезов в слогзшх трехмерных ситуациях.

Глава 2. Электропроводность горных пород земной коры и верхней мантии.

В глава дана краткая характеристика различных типов электропроводности для более полного понимания роли аномальны*. зои при истолкования геоэлектрических данных: металлов, электролитов, диэлектриков, полупроводников.

Один из лучших обзоров и исслвдовапгй электропроводности горных пород, в том числе а при высотах тегятаратурах, сделан в работе Э.И.Пархоменко и А.Т.Бондаренко (1972 г.), которая не потеряла своей свэгоота и значения до настоящего времени. Однако, результаты исследований, проведенных в различных лабораториях мира (К.Ошпга, Т.3йапк1вп<1, Р.Т:1г11з, М.1лз1;оу1-скота и др.) сильно различается «валу собой. Различия появляются из-за применения разных синтетических образцов, а тви го и истории естостпошах образцов. В иокотрра случаях пэ урэпнонешрлш образцы с округакцой средой.

Изучение проводлцшс зон в земной коро и ЕорхпоЯ мантия различных регионов показали, что аномально ппзкиэ зкэчиккл сопротяашгшя в тц могут быть вызваны свмыиз разнообразным» причкначя. Установлены или предполагаются проводники, связанные с частичным плятшшичи пород коры (проимущэстпанно обр.а-попиглй емфяболлтовоЯ фзцид иотаморф'зма в "гршпшюм" ила переходном слоях) и мантии, с вклвчтишни рудных юшэрплоп (в том число - мзгпптоактшшых) и графита, с дпсорионта-пизацией глубитпп/х коровых пород .

Накопленный ошт показал, что природа проводников па может бить установлена на основе только геоэлектрической информации. Необходимо привлечение других геофизических данных: сейсмометрических, гра вхшетрических, магнитометрических и, прежде всего - геотермических. Именно они могут ответить на вощюс, связано ли понижение сопротивления с аномальным прогревом недр, возможным частичным плавлением пород корн или появлением значительных концентраций флюидов при тепловой дагидротации. Аномальные объекты, к которым окажется неприменимым тепловое объяснение, должны рассматриваться с точки зрения связи с особенностями состава корових пород.

Электрические свойства пород верхней мантии определяются физическими свойствами оливина и пироксена, которые являются главными минералами, соствплпщти породу под названием лер-цолит.

Набходимо рассмотреть вопрос о возникновении слоев высокой электропроводности в недрах активизированной верхней мантии, связанных с частичным плавлением ниролита. Только несколько природных факторов дают возможность объяснить высокую электропроводность в верхней мантии, зарегистрированную по электромагнитным данным. Это мохет быть фазовый переход от пдагиоклазового лорцелита к шшшелевому, а так ке гид-роксильныз, Ка и Ге- богатые минералы - пироксена и амфиболита при высоких температурах. Однако, все эти минералы не связаны с необходимыми глубинами в верхний мантии. Так ке высокую электропроводность в верхней мантии можно объяснить наличием флюидов. Такие флюиды возможно состоят из расплавленной фззы, воды, С.02. Эти два сорта флюидов - кидкиэ и газообразные - обладают одним механизмом электропроводности. Изучение кимберлитовых и карбонатных магматических формаций

-//показывает, что на глубинах 150 - 200 км, возможно, не существуют в достаточном количестве газообразные флшды, но небольшая их доля моеэт привести к уменьшении температуры плавления, то есть уменьшении энергетического порога плавления пород.

Известно, что начиная с глубин 300 - 400 ici. электропроводность заметно возрастает. На этих глубинах минералы мантии Земля претерпававт перестройку в фазы высокого давления. Здесь при а - 7 переходе происходит скачок электропроводности, который составляет один порядок и не зависит от содержания явлеза.

Распределение электропроводности в нижней мантии в настоящее время изучается с использованием нэ только глобальной системы мапштовариациогашх, но и спутниковых данных (НАГСАТ). Обнаружен слой, отличащийся понпжэтпд.1 сопротивлением от вние и ниже лежащих пород (р=0,5-0,7 Ом «и па глубине 600-700 км и ïiOïïjîOCTbD 200 км). Этот результат на является бесспорным из-за малых отличий полой для альтернативных моделей. Природа этого слоя неясна.

Глава З.Геоэлвктричосшае модели аномалий елэктропроЕОдноста Уирашш.

В 00-х годах автор в?,исто со споитот коллегами проводил целенаправленные исследования мнгшгготеллурического поля Украины для шянлпнип аномальных областей повышенной электро-щюводностн п аншоД коро и верхней мантии в рамках ко?яшэкс-пого изучения активизированных и пассивных в геологическом смысле областей.

За период исследований накопилось достаточное количество геоэлоктричоского материала для построения моделей распределения электропроводности в земной коро и верхней мантии всей

территории Украины и сопредельных стран.

Докембрийские области. Анализ несколышх сотен кривых ЫТЗ, ГМТЗ и МВП показывает, что в земной коре УТЦ присутствует большое количество объектов повышенной электропроводности. Параметры объектов сильно изменяются, создавая ело гну so картину электромагнитного поля.

Обнаружена Западно-Приазовская аномалия проводимости меридионального простирания. Глубина вп легат я кровля объекта составляет примерно 5 км, a S - суммарная продольная проводимость около 500 См. U этой зоне тепловой шток равен фоновому для УЩ и природа повышенной електропроводности вряд ли ногат бить свяаяна с аномальным разогревом недр. Логичней предположить аномальный состав пород кори или влияние минерализованных флзвдов.

В центральной части Украинского кристаллического вдата на грашшч Приднепровского и Кировоградского блоков в пределах Западао-Ингулецкой ыокблоковой зоны зарегистрирована Кировоградская аномалия в геомагнитных вариациях. IIa протяжении многих лет этот феномен изучался различными геоэлэктричвскилс! катодами - ГМТЗ, МБП и 43.

Кировоградская аномалия электропроводности прямаш гео-елоктротаиааы штодвми прослегона на расстоянии 600 км. Она пересекает часть Причерноморской впадины, УЩ, ДЦВ и часть ВоронвЕского кристаллического массива. Качественный анализ электромагнитных данных дает основание предположить существование в земной коре региона двух проводящих объектов, расположилих на различных глубинах в консолидированной земной коре 5 и 20 кл. Ворхнмй объект находится в приповерхностной части консолидированной коры и кокет состоять из нескольких изолированных, но расположенных близко друг от друга тел,

которые вероятно, имеют гальваническую связь с поверхностными осадками.

Проводящий объект, вызвавший электромагнитную аномалию, имеет безусловно глубинное происхождение, ото сильно Еытяну-тая структура с шириной 50 км, мощностью наиболее праводягцвй части 4 - S км, глубиной кровля 20 - 24 км, очень низким удельным электрическим сопротивлением - 1 Ом-м, причем, ого интегральная проводимость оцэниевается в 2 2,5 И О8 См<м.

Анализ причин образования глубинной аномалии позволяет в качестве наиболее вероятной принять процесс десерпентини-зации, которому подвергся объем пород "базальтового" слоя земной коры.

В юеной части Кировоградской аномалии (в районе г. Новый Буг) обнарукен товшпеншй тепловой поток (максимум - 72 мВ/м2). Такое возмущение ТП, которое не объясняется сколько-нибудь заметной повышенной теплогенерацией, указывает на еоз-!Ю£Ность наличия в низах коры области частичного плавления, которая образовалась в сравнительно ко давши геологическом времени.

В тоет Ереля, в районе северной части геомагнитной аномалии па .У1Ц тепловой поток в основном имеет фоновое для докембрийского щита значение (до 45 мйг/м2).

Таким обрезом, феномен Кировоградской аномалия кокзт бить вызван повышенной электропроводностью, возникшей в результате разгах причин как по глубине, так и в пространство.

ГяЯворсн-ДоброЁвличковекая аночалия электропроводности, располсненна в Головановской шовной зоне мэзду Еолоцерковс-кнм п Кировоградским блоками УЩ, выклинивается к Корсунь -Новогяфгородскому плутону, а па юге, вероятно, протягивается под оспдкпми Причерноморской впвдшш, которое экранируют

фект от аномального объекта и на дают возможности проследить его южное окончание. Область, занятая Гайворон-Добровелич-ковской аномалией состоит из нескольких проводящих объектов, которые имеют как различную ориентировку в пространстве, так и протяженность, а по глубине могут захватывать всю мощность "гранитного" слоя.

В западной части УЩ известен ряд мелких зон повышенной проводимости. Винницкая и Рукшская аномальные зоны имеют сложный трехмерный характер и залегают в верхней части консолидированной земной коры.

Коростонская аномалия состоит из двух объектов, которые залегают на глубине от 15 до 30 км и имеют протяжешюсть 70 и 120 км. Шная область характеризуется удельным сопротивлением 80 ОМ'М, а северная - 100 Ом-м.

В северной части Волыно-Подольской плиты на территории Волыно-Полесского прогиба расположена одна из наиболее изученных глубинными магнитотоллурпческимн зондированиями Волынская аномалия электропроводности. Ее западная граница пртходот восточнее линии Любомль - Владгалф-Волынский - Горохов - Червслоар.'.ейск, южная - по широте г.Кременец, а восточная - западнее линии Ровно - Владимироц.

Результаты численного двухмерного моделирования Волынской аномалии показали, что в зешой коре в северной и центральной части Волыпо-Подольской плиты обнаружила высокопро-водящая область шириной 170 км, мощностью 2 - 3 гад с кровлей пч глубине I - 2,5 юл и р = 2,5 - 5 Ом-м. Интегральная проводимость 1,08 х 10® См м.

Имеющиеся данные указывают на низкие значения теплового потока в районах ГайЕорон-ДоОровеличковской и Волынской аномалий электропроводности. Значения рассчитанных глубинных

температур для кори и верхов мантии низки дакв для типичных древних щитов и платформ и не могут слувить указанием на существование частично расплавленных пород, которые могли бы быть источником аномалий электропроводности. Возможной причиной образования этих аномалий является особенный состав пород верхней части "гранитного" слоя - повыаенная концентрация графита.

IIa территории Внешней зоны Иредкарпатского прогиба и Ра-ш-Русской складчатой зоны глубинными магнитотэллурическими и синхронными магнитовариационшми исследованими выделен кнте-ресный, но слоеный гвоэлвктричесшй объект - Яи.^ювская аномалия электропроводности.

Во-пэрвых, ее моыго охарактеризовать как зону перехода от одного глубинного "горячего" геоэлектрического разреза под Паннонским бассейном и Складчатыми Карпатами к- другому глубинному "холодному" геоэлектрачвскому разрезу ВЕЛ.

Во-вторых, разрешающая способность геоэлектричэских методов не позволяет установить характер такого перехода. В работе приводится ряд вариантов, которые, по мнения автора, являются наиболее вероятными.

В-третьих, геоэлектрячэское моделирование указывает на то, что в разрезе региона Яворовской аномалии присутствует коровый проводник мощностью 10 кч с верхнэй КрСГЯСОЙ, езмэгш-пдвйся по глубпнэ с запада на восток от 20 до 2S км. Его интегральная влэктропроподность составляет 1,02 I08 См и при сирине епомялиюа пош 60 км.

В исследуемом региона выделена и достаточно подробно изучена Яворовская аномалия теплового потока. Uoziio высказать продполсгапие, что некоторый вклад п проводгалость дала гдубиа-хп:э флпада, поступипзпе в кору с веществом, c^aprr.ipo я а i д i

источник тепла.

Не удалось построить достаточно убедительную единственную геоэлектрическую модель Черновицкой аномалии. Можно лишь с уверенностью утверждать, что в недрах Ч9]яювицкоП аномалии существует проводящий объект на глубинах более БО км, гальванически связанный с поверхностными осадками системой глубинных разломов: Подольским и Нредкарпатским. По тепловой модели аномалии можно оценить области возможного частичного плавления пород, в местах, где температура превышает солидус соответствующих пород.

Степень согласования тепловой и геоэлектрических моделей достаточно высокая по глубине залегания областей возможного плавления и то оценкам суммарной продольной проводимости. Однако, горизонтальные размеры различны по двум методам. Гео-влектрический аномальный мантийный объект значительно шире, чем по геотермической модели. Поэтому, можно предположить, что нижняя часть источника избыточного тепла значительно шире верхней, однако, из - за молодости процесса массопереноса тепловой импульс с больших глубин еще не отмечается в поверхностном тепловом потоке.

В недрах тектонос4еры северной части Молдавской плиты залегает объект высокой электропроводности, который пространственно совпадает с Бельцкой аномалией теплового потока и, вероятно, его природа связана с зоной частичного плавления пород верхней мантии. Можно считать достоверным суцаствавашш объекта повышенной электропроводности в мантии с р « 20 Огл«м на глубина от 50 до 125 км.

В западной части Литвы с целью изучения аномальной области теплового потока были организованы глубинные ыагнито-теллурические зондирования в нескольких пунктах, причем,

синхронные наблюдения поля гпомпгнитпых варивций в диапазона бухт двли возможность реализовать магнитовариациопное профилирование. Эти дашшэ четко указывают на инверсию векторов Нива я вортнкальной компоненты поля геомагнитных вариаций па Ку]1шской косе. По данным ГМТЗ кровля цроводацего объекта располагается на глубине 50 км с 8 = 1000 См.

Гарщшская область. На территории герцинского Припятс-кого прогиба в его северной части детальными исследованиями теплового потока. Результаты проведенной интерпретации олок-тромапштных данных (ЮЗ, НВП) показали, что неблвденше естественные электромагнитные поля в северной части Припятско-го прогиба пе могут быть объяснены только индукционным и гальваническим эффектами проводшдих осадочных образований. В рашгвх эквивалентности геоэлектрических разрезов получены по крайней мара два варианта моделей, удовлетворяющих наблюдением данным. Их объединяет наличие электропроводящего канала, соотЕзтсгауигэго Речицксму глубинному разлому. Отличие состоит в геометрии глубинного проводника. В первом случае, п недрах тектсносферы в интервале глуб;ш 30 - 100 присутствует объект с суммарной продольной проводимостью 3 = 3500 См. Во втором случае, он представлен двумя праводшпсегга на глубинах от 20 до 30 км и от 50 до 100 км зЗ> гош п 2500 Од С00ТЕЭ-

ТСТЕЭ1Ш0.

Пргрода пашзашгай проводимости, ьчдоленянх объектов, ногэт быть связана с областями частично расштвлашшх пород гекяой корн и корхясй каптяи ала проводящих фяиадов.

Есть ссчо~:::::я предполагать, что Рачьей разлом продолжатся й ионсолцсфозвппоЯ зе:?гюа коре. Об этом сЕядвтелъст-гугт дтяг^э гоог:-'Т»ас*с-д ксслэдовагогЗ Пргнятского прогиба. Гъ'.э уотаюалого, что на всем протяяэаяя Рэчкцкого раздсад

наблюдается аномалия изотогаюго соотношения Пе3/Не4 в подсо-левнх отлогенях. Если для Днопровско-Доиецкой впадины и При-пятского прогиба фоновое значение оценивается в 3-1СГ*, то в районе Речицкого разлома величина изотопного соотношения Не3/Не* изменяется от 7,8 до 22,0-10~*. Эти значения более чем в 3 раза превышают фоновые,что свидетельствует о реальности данной аномалии.

Области киммерийской складчатости. В результате одномерного моделирования получены три варианта модели геоэлектри-чоского разреза Тархапкутской аномалии электропроводности. Один содержит проводящий горизонт на глубине 30 км, хорошо согласуется с амплитудной кривой, но пе удовлетворяет фазовую. Вариант с проводящим горизонтом на глубине 70 км достаточно херово объясняет обо кривые. В такой se степени согласуется вариант модели с двумя проводацими горинтами на глубинах порядка 14 и 60 км.

Параметры проводящих объектов в коре и верхней мантии, полученные в результате такого анализа, а также данные об астеносфере ыа остальной территории Крыма послухами первым приближением для построения двухмерной модели Тарханкутской аномалии. Суммарная продольная проводимость объекта составила около 6000 См (т.е. втрое больше, чем в случае одномерной модели). Однако двухмерная модель плохо апроксимирует реальную ситуацию. Проведена оценка возможного влияния конечных раз-коров (вытянутости в северном и в хшюм направлениях) объекта Тарханкутской аномалии для трехмерной модели в приближении постоянного тока, которая представляла собой проводящий параллелепипед с горизонтальными размерами 100 х 100 км мопщо-стьв 90 км и удельным электрическим сопротивлением 16 Ом м во клэцащей среде с р = 100 О;.! и. Глубина кровли проводника

30 юл. Электрическое поле надмоделью почти вдвое меньше, чем над двухмерной моделью (В - поляризация). Соответственна в реальных условиях Э проводящего объекта Тарханкутской аномалии должно быть в двое меньше, чем по результатам интерпретации в двухмерном варианте. Последняя дает близкие к истинным параметры среды только в случае сильно вытянутых образований. Тогда над осью тела оценки в одномерном и двухмерном приближениях совпадают.

В результате проведенного анализа наиболее вероятным геоэлектрическкм разрезом недр района Тарханкута представляется вариант, включапчий два проводяадах слоя с глубинами кровли 14 и 60 км. Суммарная продольная проводимость этих объектов - 2000 См.

Для автора тепловая природа Тарханкутской аномалии бесспорна. Здесь прямыми измерениями получен аномально высокий для Крымской геосинклинали тепловой поток (вив 70 мВт/м2), построена модель источника тепловой аномалии, в которой основные геометрические параметры весьма сходны с параметрами геоэлвктрической модели.

Отрывочные сведения об изотопном соотношении Неа/Не* свидетельствуют об аномальности этого параметра. Предполагается, что существуют пути проникновения мантийного гелия, возникшие в результата молодой активизации. Вдоль V профмя ГСЗ, который пересекает Тарханкутский полуостров па глубине 80 км зарегистрировано аномальное понижение скорости продольных волн.

Двухмерная модель геоэлектрического разреза Придобруда-ского прогиба (Ренийская аномалия электропроводности) характеризуется наличием серии проводящих слоев, различащихся своими параметрами. Во-первых, это слой в верхах земной кори,

~zo-

ero кровля изменяется от 10 до 20 км с юга на север в пределах прогиба, а мощность от 10 до 20 км и проводимость от 100 до 200 См, соответственно. Во-вторых, два проводящих объекта предполагаются в верхней части мантии: первый - на юге, на глубинах от 40 до ВО км с S = 400 См и второй - на севера Придобруджского прогиба на глубинах от 70 до 110 км с 5=1000 См. Их ширина составляет 70 и 45 км соответственно. Эти проводники мокно соединить вставкой с S=450 См на глубине от 50 до 95 км.

Удалось показать наличие и определить геоэлектрические параметры "астеносферы" в пределах Северной Добруджи, хотя пжное ограниченна этого проводника не установлено. Но вукно иметь ввиду, что по данным эксперзагантальнюс работ методом ЫТЗ, проведенных на территории Румынии трудно предположить наличие "астеносферы" в недрах Мизийской плиты.

По геотермическим данным Придобруджский прогиб и Северная Добрудаа характеризуется наличием областей с аномально повышенным тепловым потоком: Ренийская (более 60 мВт/м2), в районе г. Арциз (60 мВт/м2) и юго-восточнее г. Татарбуиары (60 мВт/м2). Предполагается, что геотермические аномалии вызваны молодим, возможно, незавершшзшмся процессом активизации тектоносферы плиоцен-четвертичного возраста. Можно так же предположить, что этот процесс сопровоздаатся образованием зон частичного плавления пород верхней мантии, которые отразились в появлении объектов аномально 'высокой электропроводности. Следовательно, активизация коснулась области сочленения разновозрастных структур: докембрийской Восточно-Европейской платфорьы и киммерийской или герцинской геосинклинали Добруджи. Вполне вероятно, что под Добрудаей астеносфера образовалась лишь в результате самой поздней.

совремевной активизации. Этот вывод по аналогии можно распространить и на киммвриды Крыма.

Оценки показывают, что если повышенная проводимость вещества мантии в исследуемом регионе определяется частичным плавлением в пределах некоторого интервала глубин, то по формуле Шенкланда и Вафра можно оценить процент частичного плавления в пределах Северной Добруджи - 256 и Придобруджского прогиба - 3,5 - 4%. Эта оценка скорее всего моавт быть максимальной.

Области альпийской складчатости. Феномен аномалии в геомагнитных вариациях был обнаружен Х.Вкзе (1965 г.) в Западных Карпатах и в дальнейшем исследован многочисленными экспериментальными наблюдениями в Украинских, Восточных и Южных Карпатах. Существенная асимметрия аномальных полей относительно локальной Карпатской аномалии электромагнитного шля, более резкое их затухание в Паннонии по сравнению с западным склоном У1Ц дало основание автору предполоашть выклинивание астеносферного слоя (мантийного проводника), исследованного детально в Паннонии, в области Складчатых Карпат и его отсутствие в недрах Восточно-Европейской платформы. Глубина залегания мантийной аномалии, вызванной выклиниванием мантийного проводника, оценивалась примерно в 70 км. При проверка этого предположения при.помощи численного моделирования получены аналогичные параметры: глубина до проводящей астеносферы в Паннонии оказалась равной 70 км, а ее суммарная продольная проводимость - 5000 См. Причем, обнарукэно, что астегюсфера выклинивается под Продкорпвтским прогибом.

Над осью инЕврсии векторов Визе были проведены специальные глубинные МТЗ в трех пунктах: Думея (на высоте 1000 м над уровнем моря), Краснов и Ольшаны (речные долины, расположен-

-гг-

1ша на расстоянии 30 и 60 км на северо-запад от п. Дуыен). По продольным кривым глубина кровли аномалие образупдога объекта оценивается в 12 ± 2 км. В Западных Карпатах по данным статьи глубина до эффективной линии тока по магнитовариационному профилированию оценивается в 12 км.

Достаточная изученность аномальной зоны методом ЫВП позволила применить методы потенциальных полей - аналитическое продолжение, стягивающихся поверхностей и конечно - разностное двухмерное моделирование. Окончательная двухмерная модель, которая была оптимизирована методом финитных функций содержит шсокопроводящую вставку (р = 0,5 Ом-м) с кровлей на глубина 13 км, которая окружена областью с р = 2 Ом-м мощностью 10 км и областью размером Э0х14 км под Складчатыми Карпатами, характеризующейся р = 10 Ом»м. В верхней мантии под Паннонией присутствует проводящая астеносфера на глубине от 70 до 170 км с р = 25 Ом-м, которая плавно выклинивается в сторону Восточно-Европейской платформы.

Ка многочисленных профилях на территории Чехии, Словакии и Польши прослекена инверсия векторов Визе и на оси аномальной вытянутой области выполнены глубинные МТЗ. Глубина залегания кровли аномалиеобразупцего объекта на всех кривых составляет примерно 8-12 км.

Аномалия трассирована (с отклонением ± 2 км)от Венской впадины до ее продолжения в Украинских Карпатах. В основной ось аномалии протягивается вдоль Пьенинской зоны утесов, которая разделяет Внешние и Внутренние Карпаты.

Рассмотрим один из активных регионов - область сочленения Ьгных и Восточных Карпат. Совместный анализ результатов двухмерного моделирования, экспериментальных геоэлектрических данных и геолого-геофизической обстановки исследуемого

рагиона позволяет сделать следущио выводы:

- для исследуемого района Восточных Карпат и прилагающих территорий, занятых Трансильванской впадиной, Вулканическим хребтом и Предкврпатским прогибом одномерная интерпретация магнитотеллурлческих наблюдений приводит к существенным ошибкам в построении глубинного гвоэлектрического разреза. Б дашюй ситуации более адекватным подходом является интерпретация, основанная на двухмерной апрокыгмация с использованием хорошо разработанного аппарата численного моделирования. Кроме того, двухмерное представление дает возможность использовать данные магнитовариационного профилирования и тем самым повысить разрешающую способность комплекса геоэлэтрлчес-ких исследований;

-проведенное двухмерное моделирование различши ситуаций, отображающих глубинные геоэлектрические разрезы с "астеносферой" под Трансильванией и без нее, с проводящем разломом Вулканического хребта и без него, а так ге без "астеносферы" и проводящего глубинного разлома, показали достаточно высокую разрешающую способность электромагнитных методов, которое позволяют успешно решать задачи построения глубинного геоэлектричаского разрэза в исследуемом Карпатском регионе. Однако, паличие отмеченных выше локальных трехмерных геоэлектрических неоднородностэй в этом регионе ослогняэт двухмерную интерпретацию;

- анализ экспериментальных и модельных электромагнитных наблюдений на исследуемом профиле указывает на отсутствия "астеносферы" под Трансильванской впадиной и налагав трехмерной проводящэй структуры в недрах Вулканического хробта. Проводящая структура Вулканического хребта является тезшн окончанием внутрикоровой Карпатской аномалии

-гч-

влактропроводаости, выделенной ранва в Западных и Украинских Карпатах (Карпатской аномалии в геомагнитных вариациях), приуроченной к Выгорлат-Гутинской вулканической зоне.

Вывод об отсутствии "астеносферы в недрах Трансильванской впадины на противоречит предполоЕешш о ее присутствии в Папнонии, так как на растояниях порядка 250 - 300 км (от Пан-нонии до профиля наблюдений) аномальные поля, связанные с Пашюнской "астеносферой", на профиле исследований практически незаметны из-за значительного расстояния. По геоэлактри-ческим данным «окно предполагать, что в этой части Трансильванской впадины температура в верхней матии не достигает значений, характерных для частичного плавления.

Вдоль профиля, пэросакдщаго Панвонив, Карпаты, Волыно - Подольску» плиту и Украинский кристаллический щит построена Еог^ашэксная геофизическая модель тектоносфоры, в которой использовались геологические, сейсмические, геотермические, граввтацшшшо п геозлактрическке дашше. Конструирование ато£ модели происходило на основа определенной тектонической гшотйзы - кшгжор^мо-адЕэкциошюго процесса формирования геосшиллнали. Это иоде ль позволяет определить пр!фоду ано-иалыю соаиоьшй электропроводности, которая найиадается в ьродолаж Палюнского сродшшого ьдссзша и Карпатского региона в каре и шрхнеИ мантии.

Отсутствие проводоицих горизонтов в верхней мантии на территорий Восточно-Европейской платформ (астеносферы) коррелирует о низкими температурами по тепловой модели. Вместе с тем ы гаоскнгслинальной области Карпат и Паннонском иассанз ьадаллпшо по данным влектромагштных катодов аошг нсклачито-лм 1.аоо:.ой кро&эдаиэсти удачно коррелирует с облаете: еэ-|-актного ч&тьчюго езлектшаюго плашняшл в шизюЗ частл

"гранитного" слоя и в интервала 70 - 170 км верхней мантии.

Однако представление о частичном плавлении в земной коре требуют определенных допущений. Температуры действительно выше солидуса, но солидуса "влажного". То есть необходимо допустить наличие довольно большого количества воды, что вполне вероятно и даке необходимо при развитии метаморфического процесса. Вода резко понижает температуру солидуса кислых пород и неизбежно наснется частичное плавление. В этом смысле нельзя различить природу повышенной электропроводности как следствие действия флюидов или расплавов. В некотором смысле это одно и тоже. Кроме того в районе фиксации электромагнитной аномалии широко развит молодой вулканизм Внгорлат-Гутинской гряда. Правда наиболее молодые стадии вулканизма привели к выносу более основных щелочно-базальтовых пород (1,5 - 8,5 млн лет) в отличии от андезитового (10 - 17 млн лет).

Наиболее количественно обоснованной представляется модель активизации тектоносферы, построенная на основе адвек-ционно-полиморфаой гипотезы и подкрепленная данными интерпретации различных геофизических методов. Предпологается, что возраст возникновения тектонической активизации соответствует альпийской геосинклинали, хотя возмокно, что и позеэ проявился молодой реким разломно-магматической активизации.

На Украине и сопредельных территориях выявлены многочисленные области высокой электропроводности в аеьЬюй коре и верхней мантии регионов с различным геологическим возрастом.

Название апопалий электропроводности

глубина залегания кровли

Сук-арная продольная проводимость (См)

Возможная

природа

высокой

электро-

проЕоно-

сти

кора мантия ^^ (км) (км) кора мант.

Докембрийскме области

1 Западно-Приазовская 5 - 500 - состав

2 Кировоградская 22 — 4000 - дегидратация

3 Гайворон-

Добровеличковская 0,1 - 1500 - графит

4 Коростенская 15 - 400 состав

5 Волынская до 5 - 700 - состав

6 Яворовская 26 50 200 700 расплав

7 Черновицкая - 50 - 2000 расплав

8 Бельцкая - 50 - 3000 расплав

9 Клайпедская - 50 1000 расплав

Герцинские области

10 Припятская 20 50 2000 2500 расплав

11 Донбасская 5 - - 40000 состав ?

Киммерийские области

12 Ренийская - 40-70 - 1000 расплав

13 Тарханкутская 12 70 1000 2000 расплав

Альпийские области

14 Карпатская 10 70 1400 4000 расплав

Можно разделить природу аномальных зон на два основных

типа.

К пэрБОму типу относятся аномальные объекты, повыавнная электропроводность которых определяется специфическим составом пород земной коры или процессами дегидратации серпентинита в условиях избыточного давления. Возмокно наличие графитизировашшх пород шм скопление рудных йламэнтов. В последнем случае наблюдается корреляция ьлактропроводности и расположения региональных магнитных аномалий, так как для пород УЩ предполагается, что половина

рудпнх аномалий представлено магнитоактивннми разностями (магнетитом, титано-магнетитом, пирротином). Примеры таких аномалий - Приазовская, Гайворон-ДоОровеличковская, Кировоградская, Волынская, Коростэнская.

Ко второму типу относятся объекты повышенной электропроводности, где наблюдаются аномально высокие значения теплового потока. Здесь вероятно наличие шсокомшгерализованных флюидов, аномально высоких глубинных температур, превосходящих солидус и, следовательно, частично расплавленных пород, ензвшшых проявлениями тектонической активизации. В ряда мест (Черновицкая, Ренийская аномалии) горизонтальные размеры областей повышенной электропроводности значительно больше размеров аномалии теплового потока. В других случаях (Припятс-кая, Яворовская, Бельцкая, Тарханкутская аномалии) пространственное пологение аномалий геоэлектрических и теплового потока совпадает. Вполне вероятно, что тепловой поток в первом случае из-за молодости формирования источника тепла соответствует только апикальной его части.

Ксг.пхлекснап геофизическая интерпретация дает основание выделять особый тип тектонического режима - молодой активизации тектопосферы, которая проявляется в основном в появлении аномальных по сравнению со стабильными регионами геофизических полей особой комбинации. Представителями таких аномальных областей являются следующие аномалия электропроводности: Кла-йпедская, Яворовская, Черновицкая, Бельцкая, Придобрудаского прогиба (Ренийская), Тарханкутская. Перечисленные аномалии создают целуп полосу, вытянутую вдоль западной границы Восточно - Европейской платформы, шириной свыше'100 км. Па юга эта полоса сечет Причерноморскую впадину. Вместе с тем наблюдаются аномалии второго типа и вне этой зоны глубоко на вое-

ток в глубина ВЕЛ - это Припятская, возмошю, Донбассжая и Клайпэдская аномалии.

Замечательно, что выделанная зона молодой активизации с возрвотоы до Б - 7 млн лет (по интерпретации В.В.Гордиенко) совпадает достаточно хорошо с областью пониженных значений поперечных сейсмических волн, определенной на глубине свыше 250 км Г. Нолетом.

В местах аномалий геофизических полей наблюдается локальная сейсмичность, аномальное значение изотопного соотношения гелия.

К аномалиям второго сорта относится и Карпатская коровая аномалия электропроводности, которая вероятно вызвана альпийским reoсинклинальным тектоническим процессом.

. В Восточных и в Шных Румынских Карпатах аномалия в геомагнитных вариациях вызвана высокой электропроводностью ыаласошх осадочных пород Предкарпатского прогиба. Глава 4 Геоэлектричоская астеносфера Украины и окрукаацих регионов

Термин "астеносфера", параметры которой получены по геоэлоктрическиы данным, требует определенного пояснений. В отличии от реологического слоя понакенпой вязкости, как это принято охгределять аотаносфару по сейсмологии, в геоелакгршсе "астеносферой" называют проводящий слой в верхах иантии, верхняя кромка которого в hokotojhx районах залегает примерно на глубинах от БО км до 200 км. Hase 200-250 1ш по геоэлектричвсгаад данным промекуточзшй слой в ворхной ыштш не наблвдается по вполне понятным причинам. Дело в том, что электропроводность диэлектрика существенно повидается с ростом температуры н начиная с вт;гх глубин нормальное значение удельного электрического сопротивлонио

~Z9-

подобно удельному сопротивлению проводников с ионной проводимостью. Узя9 то, что такие промекуточные горизонты не овмэчепи на глубинах от 250 до 800 км должно до некоторой отешня свидетельствовать о природе электропроводности промежуточного слоя в верхней мантии как следствие частичного или полного плавления пород. Есть сведения (В.D.Семенов), что глубке 700 км наблвдаетсл резкое повышение электропроводности мантии и скорее всего этот феномен нельзя объяснить плавлением вещества.

Определим термин "астеносфера по геоэлектркческим данным" как слой высокой электропроводности с р не более 100 СМ'М и суммарной продольной проводимостью не кепео 400 См, которая вызывается частичным плавлением вещества маптии.

Тесная связь распределения электропроводности в недрах верхней мантии с термодинамическими условиями, в особенности, с температурой, а такте с фазовым состоянием пород заставляет рассматривать параметры "астеносферы" с учетом л в зависимости от характера тектонических процессов в тектоносфере и, прездэ всего, с возрастом геологических структур.

Украинский кристаллический щит Несмотря на то, что ве-ли'пша S на территории У1Д невелика и казалось, что он проз-pavqji для изучения мантии, поверхностные латеральные неоднородности создают мостами непреодолимые трудности. Как указывалось выше, территория УЩ изобилует как поверхностными, так и внутршсоровыми аномалиями электропроводности.

Украинский кристаллический щит обладает высоким удельным электрическим сопротивлением, хотя н значительно меньшим (почти на порядок), чем на других щитах, например Балтийском. Тем не менее УЩ окружен хорспо проводящими поверхностей образованиями н тем самым способствует

-зо-

форыированию регионального Э-эффвкта. На ряде кранах ЦТЗ наблюдается выполашваше максимума и появление локального шшмуыа на периодах 400 - 800 с. Если предположить, что верхние 100 км обладает остаточно ннзщш удельным электрическим сопротивлением (как указывалось выше, для такого .предположения имеются васоше основания), подстклаеше глубже нормальным разрезом Восточно-Европейской шштфории, то наблюдаемые на кривых УТЗ квазыгарнзонтальные ветви до периодов примерно 2500 с и неглубокий минимум могут характеризовать такое простое распределение р с глубиной.

В общаи кривые Ш'З на УЩ показывают, что здесь "астено-сферный слой" вероятнее всего не проявляется в ыагнитотеллу-рлческои поле.

Склош УЩ, Волыно-Подольская н Молдавская плита. Здесь наблвдаотся иная картина. Части указанных областей подверглась процессу колодой активизации и в недрах втих участков наблюдаются области существенно паапиашшх значений удельного электрического сопротивления.В активизированной зоне края Восточно-Еврзаоаакай шштфоряд в районе Яворовской аномалии влоктропроЕодаости скоре-о всего присутствует "астеносфера", ко характер еа связи с Шншонской астеносферой установить нэ удалось. Условно кгикло описать геоэлэктртческиа параметры ианп^аого п;:о;.од;;ш;а: иггервал глубин - 50 - 100 1С,!, р«70 Оа«и (5*<700 См), эпицентр зо1ш - г. Яворов. Так как вта область повлеченного сопротивления на видна на II геотраворсо, то ыоано оценить ее вго-восточноо ограничение.

В продолах вгного Предкарпатья на территории Прадкврпптского прогиба и Волыно-Подольской плиты до Подольского разлома выделена геоэлоктрическая "астеносфора" на гдуби- и от- 50 км до УО км с небольшим значением

сукмарной продольной проводимости от 500 до 1000 Од и р«40 Ом>м (Черновицкая аномалия).

Спорее всего эта глубинная область повышенной элетропроводности соединяется с мантийным проводником в недрах Молдавской шштн. Этот объект характеризуется большой электропроводностью (р«20 Ом-м, S«3000 Си) и залегает в интервале глубин от 50 до 125 км.

Итак, мы .видим, что "астеносферные" горизонты повышенной электропроводности, выделенные на юго-западной окраине Восточно-Европейской платформы, характеризуются одинаковой глубиной залегания кровли (50 км), различной мощностью (от 40 до 125 км) и удельным электрическим сопротивлением (от 20 до 70 Ом<м). Суммарная продольная проводимость объектов увеличивается от 500 до 3000 См с северо-запада на юго-восток. Возраст возникновения этих очагов частичного плавления примерно 7-10 млн лет.

В северной части Припятской впадины на основе исследований глубинными магпитотеллурическими зондированиями и магни-товаркационного профилирования обнаружена ограниченная область высокой электропроводности в мантии "астеносфера". Мощность этого слоя составляет примерно 50 км, а суммарная продольная проводимость - 2500 См, при р=20 Ом-м.

Крым. Этот регион покрыт значительным количеством МТЗ, в том числе и глубинных, полученных в некоторых пунктах на Тарханкуте, в Степном и Горном Крыму.

В среднем глубина залегания астеносферного слоя повышенной электропроводности 110 - 140 км с суммарной продольной проводимостью 800 См. На НОвоселовском поднятии, где SQQ находится в пределах значений 20 - 60 См, суммарная продольная проводимость "астеносферы" оставляет в среднем

-52500 См, а глубина залегания верхней кромки 110 - 130 км.

В западной части Крыма обнаружено аномальное поведэша астеносфорного слоя. Здесь глубина кровли "астеносферы" существенно повышается до глубин 65-70 ыл, в его суммарная продольная проводимость увеличивается до 2000 См.

В Придобрудаскоы прогиба проведены глубинные ыапштотеллурические и иагнитовариационные исследования. На фоно аномалии в геомагнитных вариациях в недрах- верхней шнтии выделаны два проводящих объекта в верхней части мантии: первый - на юге , на глубинах от 40 до 80 км с S=400 Cu ы второй - на севере Прадобрудиского прогиба на глубинах от 70 до 110 кы с S=I000 Су. Их ширина составляет 70 и 45 юл соответственно. Эти проводники moíího соединить вставкой с S=450 Cu па глубже от 50 до 95 кы.

Анализ серии тооротичесгас моделей к их сравнение с наблвдешшыи полями дал возможность оценить глубинный разрез прагшквщэЛ :: Прндобрудаскому прогибу части Северной Хэбруд^л. Предполагается, что в интервала глубин от НО до 160 кы находится астеносфордый слой с набольыой суммарной продольной Пр0Е0Д:3.:0СТЫ. £-700 См С Р-70 Ou-M.

, В ашглйеких областях ^.-¡'.'ральной и Восточной Европы гаоолактричаская сстепосфора ckojwq есого связана в основной о Шшьчшскйу сридкошм иасашюи Карнвто-АшшйскоК геогаяк-л»210лы10й области. По крайней моро в Западшх к Украинских Карпатах "астекок|ора" является частью Пашганской, а в Восточных к Шиш скорао всего она вообще отсутствует. По ноко-юри данным остоиосфира с S'-ЗООО Сг- присутствует под Родопами И liUKJUnBibtlíl тся в сторону Ыизийской ПЛИТЫ.

Итшанская впадина в геоалш-:тр;гшском отношении неудобна для изучения истшюофири из-за больших значмый суммарной

продольной проводимости поверхностных отлогений и наличия норовых проводящих слоев. Тем не менее на стационарной кривой в геомагнитной обсерватории Надьценк получена кривая глубинного магпитотеллурического зондирования, на которой отчетливо проявляется мантийный слой с S около GOOO См. В дальнейшем в Паннонш были проведены многочисленные зондирования для изучения геоэлектричесютх параметров в недрах земной коры и верхней мантии. Вдоль профиля от Чехословацкой до Румынской границ глубина астеносферы с северо-запада на юго-восток изменяется от 55 до 65 км, кроме того намечается проводящий слой на глубине около 17,5 юл. Под Чешским массивом астеносфера как проводящий слой резко уменьшается по мощности и суммарной продольной проводимости. Глубина кровли астеносферы здесь составляет 100 - 120 км. Детальное изучение Карпатской аномалии электропроводности на Украине и большое количество данных магнитоваргационного профилирования показывают, что Папнонская астеносфера полностью Ешшшивается под Предкарпатским прогибом и отсутствует в недрах Волыно-Подольской плиты.

Гораздо слогнее обстоит дело с Трансильванской впадиной, отделенной от Паннонии горами Апусени. При моделирования профилей через Восточные Карпаты на Придобрудяский прогиб и от Трансильвании до Молдавской плиты аномальные поля ШП не соответствуют расчетным (2-D), если в мантии Трансальнании будет залегать астеносферный слой. Есть и другие качвствен-ннэ указания на вывод об отсутствии астеносфоркого проводника в кедрах Трвнспльванш. Если к этому добавить п сведения о низких значениях теплового потопа, то могло сделать осто-рогашй вывод о глубинной электропроводности Трансильванской впадины.

Заклотенне.

Основные результаты исследований заключается в том, что:

1.Геоэлектрические методы, основанные на использовании естественного электромагнитного поля Земли, дали возможность автору изучить и оценить электропроводность пород земной коры и верхней мантии в различных геологических регионах.

2.Параметры геоэлектрических объектов оказались тесно связанными с возрастом соответвукцих геолшических структур. Мантийный слой повышенной электропроводности "астеносфера" уверенно фиксируется в относительно молодых регионах, в основном альпийского возраста. Уев для геосинклиналей киммерийского возраста Степной Крым и, возможно, часть Северной Добрудай, степень аномальности геоэлектрического разреза уменьшается и сопротивление "астеносферы" приближается к граничному значению 70-1Ю Оы.м, которое определяет воз-цоыюсть частичного плавления и полную связность расплава.

Для многих, но но для всех изученных эпигерцииских областей характерно наличие ыант: [Иного проводника с сухарной щюдольноП проводимостью около 2000 Си, при этом необходим подчеркнуть, что многие зоны с горцинским фундамантоа, имепцщ» "астеносферу" в своих недрах, характеризуются пролшишями молодой активизации. Примером яогут слу.кть Тургаспгая плита и Придобру датский прогиб.

Докеыбряйская Восточно-Европейская платформа отличается на большой части своей территории отсутствием "встеносферного" С1«оя к хьр;лш>р:;зуегся непрерывным увеличенном электропроводности с глубиной, которая в работе определена как "нормальный разрез".

З.Осногны'-.' вкладом в комплексную интерпретацию геофизических гоо.г.ткчиоскх данных является обнаруышиэ и оценка

параметров глубинных коровых и мантийных зон повышенной электропроводности на территории Восточно-Европейской платформы, герцинских и киммерийских, областях.

Так как связь электропроводности горних пород с их температурой и фазовнм состоянием бесспорна, аномалии поЕНшешюй электропроводности в мантии различ1шх регионов автор, да и не только автор, объясняет с наличием расплавленной фазы. Температура плавления горных пород тесло связана с наличием флшдов и поэтому для ее оценки по таким реперным данным, как повышенная электропроводность требует принятие определенной гипотезы о флюидном режиме в мантии.

Обнаружены области аномально пониженных мантийных сопротивлений в западной окраине Восточно-Европейской платформы, палеозойском Львовском прогибе, герцинских Придобруджском прогибе и Припятской впадине, киммерийском Стенном Крыме. Эта цепочка "астеносферных" и коровых аномалий электропроводности протягивается от Куршской косы -Клайпедская аномалия - через Раву-Русскую, Черновицкую аномалию, Молдову, ПридоОрудаский прогиб до Тархаикутского полуострова Крыма. В глубине Восточно-Европейской платформы, в Припятской,впадине так ке обнаружена мантийная и коровые области повышенной электропроводности.

В некоторых случаях, например Имандра-Варзугская, Гайва-рон - Добровеличковская, повешенная проводимость связана с характерным составом пород: сульфидными рудопроявлениями, графятизацией. Предполагается, что повышенная электрпровод-ность в зоне Кировоградской аномалии может вызываться дегнд-ротацпей сорпентепитов в условиях избыточного давления. Правда эта гипотеза основана па недостаточном количестве и качества фактов. Некоторые аномалии в шкией части коры могут

быть связаны с повышенным содержанием рудного компонента. В некоторых случаях обнаружены зоны, которые условно можно назвать разломными, соединяющие поверхностные хорошо проводящие осадки и каровые аномалии электропроводности, например, Черновицкая зона. Здесь выделенная проводящая субвертикальная область повышенной проводимости совпадает с простира'нием и расположением Приднестровского разлома. Такая же картина наблюдается и в Припятской впадине.

4.Используя связь мехзшгамов электропроводности с температурным режимом недр тектоносферы выделены области, которые можно охарактеризовать как зоны активизации. Их возраст определялся на основе использования гипотезы тектонических процессов, соотношения распространения и Ееличин аномалий теплового потока и повышенной электропроводности в коре и мантии. Мока предполагать, что Клайпедско-Тарханкутская зона является районом развития молодой активизации тектоносферы с возрастом не более 5 млн лет.

Защищаемые положения диссертационной работы формулируются следущкм образом.

1. Разработана методика интерпретации глубинных гвоэлектри-ских методов, основными элементами которой являются комплек-сирование магпитотеллурического зоадирования и магнитовариа-циошюго профилирования, нормализация кривых ГЫТЗ с исполь-сованием данных глобального мапштовариационного зондирования и обобщенной кривой 1'НТЗ для Восточно-Европейской платформа, расчет элементов матриц входных импедансов, полученных по собственным значениям и собственным направлениям для построения глубинных моделей реальных геоэлектричвских сред, применение аппарата двухмерного численного моделирования и соьк^слниГ; анализ Е- и 11- поляризованных электромагнитных

полей.

2. Впервые на основе специальных экспериментальных исследований на Украине и в сопределышх территориях обнаружены Западно - Приазовскад, Коростенская, Волынская, Яворовская, Черновицкая, Бельцкая, 1Слайпедская, Припятская, Генийская, Тар-ханкутская и изучены Кировоградская, Гайворон-Добровеличков-скпя, Карпатская аномалии высокой электропроводности в земной коро и верхней мантии.

3. Природа электропроводности аномальных зон разделена на два основных типа. Повышенная электропроводность аномалий первого типа (Приазовская, Гайворсн - ДоброЕвличковская, Кировоградская, Волынская, Коростенская) определяется специфическим составом пород земной коры. Природа аномалий электропроводности второго типа (Клайпедская, Припятская, Карпатская, Яворовская, Черновицкая, Бельцкая, Ренийская и Тархан-кутская) связана с наличием внсокоминерализованных флюидов, частично расплавленных пород земной коры и верхней мантии.

4. Клайпедская, Яворовская, Черновицкая, Бельцкая, Генийская и Ъарханкутская аномалии электропроводности в земной коре и верхней мантии создают своеобразную вытянутую зону, которая характеризуется и другими аномалиями геофизических параметров (теплового потока, скоростей сейсмических воли, сейсмической активности).

5. Астеносфера как слой повышенной электропроводности в верхней мантии Земли распространена на Украине и в сопредельных территориях фрагментарно. Слой проводящей астеносферы обнаружен в недрах Пашюнской впадины и Складчатых Карпат, Крыма и Северной Добруджи. Астеносферше области ззлегают в мантии Литовской синеклизы, северной части Припятского прогиба, северного и юкного Прикарпатья, Молдавской плиты. Относительное

увеличение электропроводности и изменение глубины кровли проводящего слоя в верхней мантии наблюдается на Тарханкут-ском полуострове Крыма.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Комплексное геофизическое изучение тектоносферы континентов // Киев:"Иаукова думка".- 1983. - 176 с.(соавторы Бурьянов В.Б., Гордоюнко И.И., Логвинов И.М.).

2. Геофизическая модель тектоносферы Европы. //Киев: Наукова думка. - 1987. - 184 с. (соавторы Бурьянов В.Б., Го-рдиенко В.В., Завгородняя О.В..Логвинов И.М.).

3. Геофизическкая модель тектоносферы Украины.//Киев: Наукова думка. - 1985. - 212 с. (соавторы Бурьянов В.В., Гордиенко В.В., Завгородняя 0.В.,Логвинов И.М.).

4. Тектоносфера Средней Азии и Южного Казахстана.//Ки-ев:Наукова думка. - 1990. - 229 с.(соавторы Гордиенко B.D., Зуннунов Ф.Х., Таль-Вирский Б.Б..Логвинов И.М., Белявский В.Н.).

5.The electric conductivity anomaly in the Carpathians //Akta geod. et liontaniist.Acad.Sci. Hung. 1975 T.10(3) P. 277-286 (соавторы Rokitianaky l.l.,Shuiran V.N..Logvinov 1.11.).

6.Комплексная геофизическая модель литосферы Восточных Карпат // Геофиз. сб. - 1978. - Вып. 83. - С. 3-16. (соавторы Бурьянов В.Б..Гордиенко В.В..Ливанова Л.П. .Рокитянский И.П., Пашкевич И.К., Чекунов А.В., Сологуб В.Б.).

7.Комплексная геофизическая модель литосферы Западных Карпат, Чешского массиваи Саксоно-Тюрингской зоны (вдоль VI международного геотраверса) //Геофиз.кур. -1980.- т.2 Jà 3. -0.3-13 (соавторы Бурьянов В.Б..Гордиенко В.В..Логвинов И.М.).

в. Аномчлии геомагнитных вариаций на северо-западе Ев-

ропэйской части СССР. //Изв. АН СССР. Физика Земли. - 1982. .

- М II.-С. IQI-I06.(соавторы Рокитяиский И.И..Логвинов U.M.).

Э.Геоэлектрическая и тепловая модели тектоносферы Крыма. //Докл. АН УССР. - 1982. - Сер.Б. - * 1. - С. 10-13. (соавторы Гордиенко В.В., Завгородняя О.В., Логвинов И.М.).

10.Глубинное магаитотеллурическое зондирование Тархан-кутского полуострова. //Док. АН УССР. - Сер. Б. - 1984. - Л 12. - С. 15 - 18. (соавтор Еурахович Т.К.).

11.2-D model fitting of a geomagnetic anomaly in the Soviet Carpathians. // Annalea Geoptiyaicae, 1986. - 4. - B.

- 3. - P. 335 - 342. (соавторы Zhdanov M.S., Golubev N.G., Varentsov I.M., Abramova L.M..Shneer V.S.,Berdichevsky M.N. Zhdanova O.N..Gordienko V.V..BilinsKy A.I.).

12. О природе Тарханкутской аномалии в Крыму. //Геофиз. журн. - 1987. - 9, J6 5. - С. 50 - 58. (соавторы Бурахович Т.К., Варенцов М.М., Гордиенко В.В., Логвинов U.M.).

13. Волынская аномалия электропроводности.//Док. АН УССР. - Сер. Б. - 1990. - Jt 2.- С. 3 - 6. (соавторы Бурахович, Т К., Логвинов И.М.).

14. Изучение Клайпедской аномалии.//Док. АН УССР. -Сер. Б. - 1990. - Я G. - 0. 3 - 5. Бурахович Т.К., Гордиенко В.В., ЗаЕгородняя О.В., Логвинов И.М.).

15 Черновицкая аномалия теплового потока.//Док. АН УССР. - 1991. - Л S.(соавтор Гордиенко В.В.).

16. Behaviour of geomagnetic variation across the western UKraine.//Studia geoph. et geod.- 1991. - 35. - P. 7 -12 (соавторы Logvinov I.M. Burakhovich Т.К., BillnakiJ A.I., Sedova P.I.).

17 Геоэлекетрическая модель тектоносфвры Украины // Геофиз. курн. 1992. - т. 14, JK3. - С. 13-21. (соавторы

-но-

Логвинов И.М., Бурахович Т.К.).

18. Тектоносфера'северного Прикарпатья // Геофиз. журн.

- 1993. - т.15, Js3. - С. 50-60. (соавторы Бурахович Т.К., Гордианко В.В., Завгородняя О.В., Логвинов И.М. ).

19. Природа Волынской аномалии электропроводности // Геофиз. курн. - 1993. - т.15, # 1. - С. 71-80. (соавторы Бурахович Т.К., Гордианко В.В., Логвинов И.М.).

20. Тектоносфора южного Прикарпатья. // Геофиз. курн. 1994. - т.16, Jiß. - 0. 46-56. (соавторы Бурахович Т.К., Гордиенко В.В., Логвинов И.М.).

21 Результаты численного моделирования глубинного геоэлектрического разреза региона Восточных Карпат и прилегающих территорий //Геофиз. журн. - 1995, Je 4. - т. 17. -С.81-87 (соавторы Лашшс Л.К., Лысенко E.G.).

22.Геоелектрические и геотермические исследования в Приазовье //Электромагнитные зондирования. - М.:ИЗШРАН, 1987.

- С. 5 - 10. (соавторы Бурахович Т.К., Гордиенко в.В., Завгородняя О.В., Логвинов U.M.).

. 23.Геоэлвктричаская кель Кировоградской аномалии по геомагнитным данным. //МосквагИЗМИРАН. - Препринт Jfc 23 (854).'- 1989. - 27 с. (соавторы Баглаенко П.В..Варенцов H.H..Гордиенко В. В., Логвинов U.M.).

24.Геоэлектрическап характеристика тектоносфяры Украинского щита и Крыма.//Астеносфера по комплексу геофизических методов. КиевгНаукова думка.- 1988. - 0. 13-19. (соавторы До Г'винов И. М., Бурахович Т.К.).

Кулik С.М. Геоелектрична структура тектоносфари Укра!'ни за даними глибинних електромагштних методов. Дисвртацхя на здобуття вченого ступеня доктора геолог1чних наук за спец¡альшстю 04.00.22 - Геоф1зика, 1нститут геоф!-зики 1м.С. I .Субботша НАН УкраУни, Кшв, 19Э6. Захицаготься 24 науков! пращ, що мштять аналгз та узагаль-нення експэрименталъних електромагштних досл1дженъ твктоно-сфери УкраУни та сумгжних TepiTopift. Разроблена методика !н-терпрвтвцН глибинних магн!тотелуричних зондувань та магн!-товар 1ац iИного проф!лювання для вир!швння специф!чних задач побудовк гвоелектричного розтину тектоносфари. Установлено, що в надрах земноi кори i вврхньоУ мантГУ УкраУни м!стяться об'екти аномально високоУ електропров!дност1. В р!зних геолог 1чних perioHax, де спостерэжеш великi значения теплового потоку (Литовська синвюпза, Прш'ятьська западина, Волоно -Под!льська та Молдавська плити, Придоруджськкй прогин, Тар-ханкутськв шдняття), дослгджвнш облает! високоУ влектропр-ов1дност! на глибинах 50-70 км пов'язуються з зонами частко-вого плавления - астеносфери. В консол1дован!й Kopi УЩ, Во-лино-Под1льсько'1 плити локальне шдвтсцвння електропров1дго-CTi викликано свобр1дним складом пор!д, високою мшерал!за-ц!ею флв'Удхв. Результата роботи використовувались при побу-дов1 комплексних геоф!зичних та геодинам1чних моделей твкто-носфэри УкраУни.

Ключов! слова: твктоносфвра, астеносфера, геоелектрика, маг-штотелуричне зондування, магн! товар 1ац"1йнэ проф!лювання, аномал!1 електропров!дностi.

Kulik S.N. Geoelectrlcal structure of the tectonosphere of Ukraine by deep electromagnetic methods data. The Geology doctor's thesis on speciality 04.00.22 - Geophysics, Institute of Geophysics named, after S.I.Subbotin of National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, 1996. 24 scientific works having results of analysis of experimental data generalisation oi deep electromagnetic investigations of the tectonoaphere of Ukraine and adjacent regions. Methods of interpretation of deep magnetotelluric soundings and magnetovariation profiling intended for solution specific problems of construction of tectonosphere geoelectric crosscut section worked out. Within the Earth's crust and upper mantle of Ukraine objects of anomaly high electrical conductivity determined. In the different regions characterised high heat flow (Lithuanian syneclise, Pripyat depression, Volhyno-Fodolian and Moldavian plates, Near Dobrudgian foredeep, Tarkhankut raise) high electrical conductivity domains determined at the 50-70 ran depth connected with zones of partial melting - asthenosphere. Within the consolidated crust of Ukrainian 3hield, Yolhyno-Podolian plate local higher electrical conductivity caused by original rock composition and by high fluid mineralization. For construction complex geophysical and geodynemic models of the tectonosphere of Ukraine results of this thesis used widely. Key words: tectonosphere, asthenosphere, geoelectrics, mag-netotelluric sounding, magnetovariation profiling, electric conductivity anomalies.

П1дл. до друку Формат 60х 84 7,6. Пап1р

друк. № г . Друк офсетииД. Умовн. друк. арк. е. О Умовн. фарбо-в1д6. г. О Обл1к.-вид. арк. О Тираж ISO • Зам. М G-3W ■

Ф1риа «В1ПОЛ». 252151, Кн1в, вул. Волииська, 60.