Геоелектрична модель земної кори та верхів мантії Дністровсько-Бузького мегаблока Українського щита

Autor: I.M. Logvinov, I.V. Gordienko, V.N. Tarasov, A.M. Logvinova
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2023
Předmět:
Zdroj: Геофізичний журнал; Том 45 № 2 (2023)
Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 45 No. 2 (2023)
Геофизический журнал; Том 45 № 2 (2023)
ISSN: 0203-3100
2524-1052
Popis: A network of long-period magnetotelluric and magnetovariational data (124 sites) in the period range of 9—16 to 2500—6400s made it possible to explore the geoelectric structure of the Erth’s crust and upper mantle of most of the Dniester-Bug and adjacent megablocks of the Ukrainian shield. Based on the resistivity cross-sections along the profiles (with 2D inversion), a three-dimensional matrix was created for the territory limited by coordinates 27.7—30.4°E and 47.7—49.4°N, which included the spatial coordinates of each grid node on each profile, the power of the model cells, and the resistance value in the cell. As a result, geoelectrical anomalous structures were identified at different depths from 3 to 100km. The entire block of rocks 200×200km down to a depth of 100km is characterized by high resistivity, against which objects of reduced resistivity (LRO) are identified. The resulting distribution of high-resistivity rocks over the entire depth of the model is in good agreement with the laboratory dependencies obtained both for the rocks of the Ukrainian Shield and other data. Model data show a significant difference in resistivities in the upper 14—16km (above 105ohm), lower crust (about 104ohm), and upper mantle (103ohm). Against a general decrease in resistance with depth in the Earth’s crust, three regions were identified in which anomalously high (for a given depth) resistances extend to the entire thickness of the crust. These high-resistivity objects are consistent with positive Bouguer anomalies. Against the background of high-resistivity rocks, LROs stand out, the resistance of which does not exceed 120ohm·m. The spatial dimensions of the LRO zones indicate their locality and do not form a continuous layer. An analysis of the distribution of LROs in space and depth suggests a genetic relationship between mantle LROs and crustal LROs. Comparison of mantle LROs with the Beltska zone of modern activation on the territory of Ukraine shows their good agreement both vertically and horizontally. To explain the lower LRO resistivity in the upper mantle, overheating of the rocks to solidus and 2—3% melting and/or the presence of fluids is necessary [Gordienko, 2017]. In recent studies discussing the influence of thermobaric conditions and the fluid content necessary to explain the presence of increased conductivity in the upper mantle, the authors of [Blatter et al., 2022] concluded that an anomalously large amount of volatiles is needed with small amounts of melt. The assumption that mantle LROs are related to crustal LROs has been tested by comparing LROs with fault zones. The presence of LROs in the mantle, their vertical extent, and their connection with rejuvenated fault systems can serve as a basis for the deep migration of fluids enriched in volatiles.
Мережа довгоперіодичних магнітотелуричних і магнітоваріаційних даних (124 пункти) у діапазоні періодів від 9—16 до 2500—6400 років дала можливість дослідити геоелектричну будову земної кори й верхньої мантії більшої частини Дністровсько-Бузького та прилеглих до нього мегаблоків Українського щита. На підставі розрізів питомих опорів по профілях (з 2D інверсією) створено тривимірну матрицю питомих опорів території, обмеженої координатами 27,7°—30.4° E та 47,7°—49,4° N, яка охоплювала просторові координати кожного вузла сітки на кожному профілі, потужність комірок моделі та значення опору в комірці. В результаті були виявлені геоелектрично аномальні структури на різних глибинах — від 3 до 100 км. Увесь блок порід 200×200 км до глибини 100 км характеризується високим питомим опором, на фоні якого виділяються об’єкти зниженого питомого опору (ЗПО). Отриманий розподіл високоомних порід по всій глибині моделі добре узгоджується з лабораторними залежностями, отриманими як для порід Українського щита, так і з іншими даними. За модельними даними отримано значну різницю питомих опорів у верхній частині кори — 14—16 км (понад 105 Ом), нижній її частині (приблизно 104 Ом) і верхній частині мантії (103 Ом). На фоні загального зниження опору з глибиною в земній корі виділено три області, в яких аномально високі (для певної глибини) опори поширюються на всю товщу кори. Ці високоомні об’єкти узгоджуються з позитивними аномаліями Буге. На фоні високоомних порід виділено об’єкти ЗПО, опір яких не перевищує 120 Ом·м. Просторові розміри зон ЗПО вказують на їх локальність і не утворюють суцільного шару. Аналіз розподілу об’єктів ЗПО в просторі та на глибині свідчить про генетичний зв’язок між ЗПО мантії та ЗПО кори. Порівняння мантійних ЗПО із ЗПО Бельцької зони сучасної активізації на території України вказує на їх добрий збіг як за глибиною, так і в просторі. Для існування нижчих значень питомого опору ЗПО у верхній мантії необхідний перегрів порід до солідусу та 2—3 % плавлення та/або наявність флюїдів. У нещодавніх дослідженнях стосовно впливу термобаричних умов і вмісту рідини, необхідного для пояснення наявності підвищеної провідності у верхній мантії, зроблено висновок, що необхідна аномально велика кількість летких речовин з малими кількостями розплаву. Припущення, що об’єкти ЗПО мантії пов’язані з об’єктами ЗПО кори, перевірено шляхом порівняння таких об’єктів із зонами розломів. Наявність об’єктів ЗПО в мантії, їх вертикальна протяжність і зв’язок з омолодженими системами розломів можуть слугувати основою для глибинної міграції флюїдів, збагачених леткими речовинами.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: