Електропровідність земної кори та верхньої мантії території України - Автореферат

Електромагнітні поля, що індуковані в Землі джерелами природного походження, дають змогу отримати унікальну інформацію про глибинну геологічну будову Землі, а також перебіг фізико-хімічних процесів у її надрах. Дослідження виконано в рамках робіт за плановими темами відділу тектоносфери “Вивчення тектоносфери зон молодої активізації України” (№ UA01004870Р, 1992-1996 рр.), “Геофізичні та геодинамічні моделі тектоносфери України” (№ 0197U012113, 1997-2001 рр.), відділу автоматизації геофізичних досліджень “Електромагнітні дослідження глибинних геологічних структур сейсмоактивних районів” (№ UA01001280Р, 1991-1995 рр.) і відділу глибинних процесів Землі й гравіметрії Інституту геофізики ім. Субботіна НАН України “Геоелектричні моделі земної кори й верхньої мантії України за даними природного електромагнітного поля Землі” (№ 0102U000484, з 2002 р.), а також у рамках робіт за грантом U 59200 Міжнародного наукового фонду “Виділення й вивчення зон молодої активізації України”, грантами 6.1/16 “Методика електромагнітних досліджень тривимірних аномалій”, 6.1/113 “Тектоносфера районів сучасних аномалій термофлюїдного режиму України”, 6.3/21 “Тектоносфера зон сучасної активізації Українського щита та Донбасу” Державного фонду фундаментальних досліджень України, проектами 1/96 “Геофізичні дослідження та геофізичні моделі золоторудних ділянок на Українському щиті й у Донбасі” (№ 0196U003618, 1996 р.) та 3/97, 9/98 “Розробка технології виділення за геофізичним даними ділянок, перспективних на золоте зруденіння, в межах рудних полів Донбасу і Приазовського масиву” (№ 0398U000915, 1997 р., № 0197U012112, 1998 р.) Державної програми “Золото України”, “Детальне сейсмічне районування” (№ 0196U015882, 1996-2000 рр.), “Комплексні геолого-геофізичні дослідження уздовж профілю Маріуполь - Біловодськ” (№ 0199U000573, 2002 р.), цільової теми №1 “Створення комплексної тривимірної геофізичної моделі літосфери у звязку з магматизмом, тектонікою та рудоутворенням корисних копалин Українського щита” (№ 0102U002478, з 2002 р.), “Оцінка перспектив корінної алмазоносності Українського щита за даними геофізичних, петрологічних, мінералогічних, геохімічних та геохронологічних досліджень земної кори й верхньої мантії (геофізична частина)” (№ 0104U002978, з 2004 р.). Метою роботи була побудова нової глибинної геоелектричної моделі земної кори й верхньої мантії (до глибини 200 км) території України та суміжних регіонів на основі використання сучасного апарату квазітривимірного плівкового моделювання природних низькочастотних електромагнітних полів іоносферно-магнітосферного походження та виявлення зон і шарів аномально високої електропровідності та пояснення природи їхнього виникнення. Побудовано нові двовимірні (2D) моделі розподілу питомого електричного опору в земній корі та верхній мантії за даними МВП, магнітотелуричного зондування (МТЗ) і ГМТЗ уздовж мережі профілів, що перетинають різні геологічні регіони України.2D моделювання (підрозділ 4.1.3) показало, що частотні характеристики аномального поля поверхневих неоднорідностей на ділянці великих періодів визначаються імпедансом середовища, що вміщує неоднорідності. У підрозділі 4.1.4 проаналізовано частотні характеристики аномального магнітоваріаційного поля 2D, квазі-3D і 3D електропровідних тіл залежно від витягнутості, площі поперечного перерізу провідника, його просторової орієнтації і параметрів середовища, що вміщує провідник. Величина аномального поля для обмежених тіл значно менша, ніж для двовимірних тіл, але коли відношення довжини до ширини перевищує 100, то практично не існує різниці в частотних характеристиках 2D та 3D моделей. У результаті віднімання векторів Візе, що розраховані для моделі провідності поверхневих відкладень, від спостережених, був отриманий розподіл аномальної частини векторів Візе, який слугував “вихідним” матеріалом для побудови глибинної геоелектричної моделі земної кори та верхньої мантії різних геологічних регіонів України. Огляд даних МТЗ і магнітоваріаційних параметрів дає змогу оцінити особливості геоелектричної будови досліджуваної території та побудувати 2D (підрозділ 5.3) та квазі-3D (підрозділ 5.2) моделі земної кори та верхньої мантії.У дисертації показано, що геологічна будова, тектонічні процеси, склад порід земної кори та верхньої мантії тісно повязані з розподілом електропровідності в шарах Землі. Установлено, що в простих випадках - горизонтально-шаруватого середовища та плоскої однорідної первинної електромагнітної хвилі - вхідний імпеданс середовища однозначно визначається співвідношенням тангенціальних компонент електричної та магнітної складових. Проте в реальних умовах, коли середовище неоднорідне, а джерело не є плоскою хвилею і з урахуванням сферичності Землі, визначення імпедансів і розподілу електропровідності в середовищі істотно утруднено. У результаті досліджень були проаналізовані кілька тисяч даних у пунктах експериментальних спостережень і побудовані численні глибинні квазітривимірні моделі електропровідності для двох періо