Про можливу мантійну природу довгохвильової Центральноєвропейської магнітної аномалії

Autor: I.K. Pashkevich, A. V. Marchenko, M.I. Orlyuk, I.V. Bugayenko, A.A. Romanets, T.A. Tsvetkova
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 42 No. 6 (2020); 100-130
Геофизический журнал; Том 42 № 6 (2020); 100-130
Геофізичний журнал; Том 42 № 6 (2020); 100-130
ISSN: 2524-1052
0203-3100
DOI: 10.24028/gzh.0203-3100.v42i6.2020.222288
Popis: This paper presents the results of a comprehensive analysis of geological and geophysical data, carried out to substantiate the existence and nature of transition class of magnetic anomalies produced by the Earth’s core and the lithosphere. This class of anomalies with a wavelength of 2000—4000 km belongs to the overlap region of the geomagnetic field spectra of the core and the lithosphere, and therefore their separation is arbitrary. The original technology of identifying the lithospheric component developed by the authors is based on one of the fundamental principles of geomagnetism — the change in time and space of the Earth’s core field and the stable position of the lithospheric anomalies.The lithospheric component containing anomalies with a wavelength of more than 2400 km was separated from the main geomagnetic field ВIGRF-12. The subject of our research is the submeridional Central European magnetic anomaly of this class, traced from the northern coast of Europe to the edge of the East Saharan mesocraton in Africa. To substantiate its mantle nature information was analyzed on tectonic position of the anomaly and distribution of local magnetic anomalies in the crust, relief of the Moho discontinuity, thickness of the lower (mafic) crust, average velocities VР of the crystalline crust. The inhomogeneity of the Earth’s crust cannot explain the anomaly under study, and therefore it is of mantle in nature. The distribution of the physical parameters of the crust and the tectonic position of the anomaly indicate the possible presence of a long-lived transregional lithospheric lineament such as a suture zone along its axis.Generalization of theoretical and experimental data suggests that under certain thermodynamic, reductive-oxidative, and tectonic conditions of the upper mantle, ferrimagnetic minerals (magnetite, hematite, native iron, and alloys of iron with nickel and cobalt) can exist, transform and form again within a wide range of Curie temperatures from 580 °C to 1100 °C. It limitsthe lower boundary of the magnetization stability at a depth of 600—640 km. The most favorable conditions for the origin of such sources are areas of subduction and relics of relatively cold slabs, suture zones and associated with them present-day fluids and plumes. In the area of the anomaly under study, fluids and the Iberian plume were identified from seismic tomographic data, which, in combination with the rise of the bottom of the upper mantle and the presence of inclined high-velocity layers in its low-velocity part, characterize the excited mantle. Thus, the Central European long-wave magnetic anomaly can be interpreted as the total effect of the relicts of primary ferrimagnets formed under the influence of fluidization of the mantle.
Изложены результаты комплексного анализа геолого-геофизических данных, выполненного с целью обоснования существования и природы магнитных аномалий переходного класса от поля ядра к полю, обусловленному литосферой. Этот класс аномалий с длиной волны 2000-4000 км относится к области перекрытия спектров геомагнитного поля ядра и литосферы, в связи с чем их разделение носит условный характер. Предложенная авторами оригинальная технология выделения литосферной компоненты базируется на одном из фундаментальных положений геомагнетизма — изменении во времени и пространстве поля ядра и стабильном положении аномалий литосферной компоненты. Из состава главного геомагнитного поля ВIGRF-12 выделена литосферная составляющая, содержащая аномалии длиной волны более 2400 км. Предмет исследований — субмеридиональная Центрально-Европейская магнитная аномалия этого класса, прослеженная от северного побережья Европы до края Восточно-Сахарского мезократона в Африке. Для обоснования мантийной природы аномалии проанализированы возможные источники земной коры: тектоническое положение аномалии, распределение локальных магнитных аномалий, рельеф раздела Мохо, мощность нижней (мафической) коры, средние скорости распространения сейсмических волн VР в кристаллической коре. В результате сделано заключение о том, что не- однородностью земной коры нельзя объяснить исследуемую аномалию, в связи с чем она названа мантийной. Однако распределение физических параметров коры и тектоническое положение аномалии свидетельствуют о возможном наличии долго- живущего трансрегионального литосферного линеамента типа шовной зоны вдоль оси аномалии. Обобщение теоретических и экспериментальных данных позволяет считать, что в определенных термодинамических, окислительно-восстановительных и теконических условиях верхней мантии могут существовать, преобразовываться и вновь образовываться ферримагнитные минералы (магнетит, гематит, самородное железо и сплавы железа с никелем и кобальтом) с широким спектром температур Кюри (от 580 до 1100 °С), определяющих нижний предел сохранения намагниченности глубиной 600—640 км. Наиболее благоприятны для возникновения такого рода источников области субдукции и реликтов относительно холодных слэбов, шовных зон и сопряженных с ними современных флюидов и плюмов. В районе исследуемой аномалии по данным сейсмотомографии выделены флюиды и Иберийский плюм, которые в сочетании с подъемом подошвы верхней мантии и наличием наклонных высокоскоростных слоев в низкоскоростной ее части, характеризуют возбужденную мантию. Таким образом, Центрально-Европейскую длинноволновую магнитную аномалию можно интерпретировать как суммарный эффект области концентрации сохранившихся первичных ферримагнетиков и образованных под воздействием флюидизации мантии.
Викладено результати комплексного аналізу геолого-геофізичних даних, виконаного з метою обґрунтування існування і природи магнітних аномалій перехідного класу від поля ядра до поля, зумовленого літосферою. Цей клас аномалій з довжиною хвилі 2000—4000 км належить до області перекриття спектрів геомагнітного поля ядра і літосфери, у зв'язку з чим їх поділ має умовний характер. Запропоновано оригінальну технологію виділення літосферної компоненти, що ґрунтується на одному з фундаментальних положень геомагнетизму — зміні у часі та просторі поля ядра і стабільному розташуванні аномалій літосферної компоненти. Із складу головного геомагнітного поля ВIGRF-12 виділено літосферну складову, яка містить аномалії з довжиною хвилі більш як 2400 км. Предмет наших досліджень — субмеридіональна Центральноєвропейська магнітна аномалія цього класу, яку простежено від північного узбережжя Європи до краю Східно-Сахарського мезократона в Африці. Для обґрунтування мантійної природи аномалії проаналізовано можливі джерела земної кори: тектонічне розташування аномалії, розподіл локальних магнітних аномалій, рельєф поділу Мохо, потужність нижньої (мафічної) кори, середні швидкості поширення сейсмічних хвиль VР у кристалічній корі. В результаті зроблено висновок, що неоднорідністю земної кори не можна пояснити досліджувану аномалію, у зв’язку з чим її названо мантійною. Однак розподіл фізичних параметрів кори і тектонічне розташування аномалії засвідчують можливу наявність довгоіснуючого трансрегіонального літосферного лінеаменту типу шовної зони вздовж осі аномалії. Узагальнення теоретичних і експериментальних даних дає підстави вважати, що у певних термодинамічних, окисно-відновних і тектонічних умовах верхньої мантії можуть існувати, перетворюватися і знову утворюватися феримагнітні мінерали (магнетит, гематит, самородне залізо і сплави заліза з нікелем і кобальтом) з широким спектром температур Кюрі (від 580 до 1100 °С), що визначають нижню межу збереження намагніченості завглибшки 600—640 км. Найсприятливішими для виникнення такого роду джерел є зони субдукції і реліктів відносно холодних слебів, шовних зон і пов’язаних з ними сучасних флюїдів і плюмів. У районі досліджуваної аномалії за даними сейсмотомографії виділено флюїди та Іберійський плюм, які у поєднанні з підняттям підошви верхньої мантії і наявністю похилих високошвидкісних шарів у низькошвидкісній її частині характеризують збуджену мантію. Таким чином Центральноєвропейську довгохвильову магнітну аномалію можна інтерпретувати як сумарний ефект зони концентрації збережених первинних феримагнетиків і феримагнетиків, утворених під впливом флюїдизації мантії.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: