Keywords
gravity field inversion
density modeling
Section
Abstract
The results of detailed three-dimensional density modeling of the upper crust of the central part of the Losevsky terrane located in the northern part of the Voronezh crystal massif are considered. The distribution of absolute crustal density values of to a depth of 16 km was obtained as a result of the inversion of local anomalies of the gravitational field in the Bouguer reduction. The solution of the inverse problem of gravimetry was implemented within the framework of the initial model, which was formed using digital geological and geophysical data from the study area: the regional density model of the East European Platform lithosphere and its corresponding regional gravity field; the field of local gravity anomalies, representing the difference between the observed and regional fields of the lithosphere model; generalized information on the density of sedimentary cover rocks and the crystal basement; the thickness scheme of the «gravity-active» layer, obtained on the basis of statistical analysis of the anomalous field; geological and topographic information. Quantitative interpretation of the gravimetry data allowed us to obtain fundamentally new information about the geological structure of the upper crust of the study area. The reliability of the obtained results is confirmed by the consistency of a priori data and the correspondence of the total model (local plus regional) and observed gravitational fields.
References
Антонова И.Ю., Глазнев В.Н. Модель строения верхней части коры Елецкого участка по комплексу геолого-геофизических данных // Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей: Сборник научных трудов. Вып. 1(46). Пермь: ГИ УрО РАН, ПГНИУ. 2019. С. 36–39 [Antonova I.Yu., Glaznev V.N. Model of the structure of the upper crust of the Eletsky area based on a complex of geological and geophysical data // Questions of theory and practice of geological interpretation of gravitational, magnetic and electric fields: Collection of scientific papers. Iss. 1(46). Perm: GI UrO RAN, PGNIU. 2019. P. 36–39 (in Russian)].
Бибикова Е.В., Богданова С. В., Постников А.В. и др. Зона сочленения Сарматии и Волго-Уралии: изотопно-геохронологическая характеристика супракрустальных пород и гранитоидов // Стратиграфия и геол. корреляция. 2009. Т. 17. № 6. С. 3–16 [Bibikova E.V., Bogdanova S. V., Postnikov A.V. et al. The junction zone of Sarmatia and Volga-Uralia: isotope-geochronological characteristics of supracrustal rocks and granitoids // Stratigraphy and geological correlation. 2009. V. 17. № 6. P. 3–16 (in Russian)].
Воронова Т.А., Муравина О.М., Глазнев В.Н., Березнева С.И. Трехмерная плотностная модель верхней коры в области сочленения Лосевского и Донского террейнов (Воронежский кристаллический массив) // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2021. № 1. Вып. 49. С. 24–35 [Voronova T.A., Muravina O.M., Glaznev V.N., Berezneva S.I. Three-dimensional density model of the upper crust in the area of articulation of the Losevsky and Donskoy terranes (Voronezh crystal massif) // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2021. № 1(49). P. 24–35 (in Russian)]. https://doi.org/10.31431/1816-5524-2021-1-49-24-35
Воронова Т.А., Глазнев В.Н., Муравина О.М. Результаты численного моделирования с целью оптимизации работы алгоритма инверсии гравитационного поля // Материалы 47-й сессии международного научного семинара им. Д.Г.Успенского – В.Н. Страхова «Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей». Воронеж: «Научная книга». 2020. С. 76–79 [Voronova T.A., Glaznev V.N., Muravina O.M. Results of numerical modeling to optimize the operation of the gravitational field inversion algorithm // Materials of the 47th session of the international scientific seminar named after. D.G. Uspensky – V.N. Strakhova «Questions of theory and practice of geological interpretation of geophysical fields». Voronezh: «Nauchnaya kniga». 2020. P. 76–79 (in Russian)].
Глазнев В.Н. Комплексные геофизические модели литосферы Фенноскандии // Апатиты: Изд. «КаэМ». 2003. 252 c. [Glaznev V.N. Complex geophysical models of the lithosphere of Fennoscandia // Apatity: Ed. «KaeM». 2003. 252 p. (in Russian)].
Глазнев В.Н., Жаворонкин В.И., Минц М.В. и др. Петроплотностная модель и гравитационный эффект осадочного чехла Воронежского кристаллического массива и его обрамления // Материалы 40-ой сессии международного семинара им. Д.Г. Успенского «Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей». М.: ИФЗ РАН. 2013. С. 107–112 [Glaznev V.N., Zhavoronkin V.I., Mints M.V. et al. Petrodensity model and gravitational effect of the sedimentary cover of the Voronezh crystalline massif and its framing // Materials of the 40th session of the international seminar D.G. Uspensky «Questions of theory and practice of geological interpretation of geophysical fields». Moscow: IPE RAN. 2013. P. 107–112 (in Russian)].
Глазнев В.Н., Жаворонкин В.И., Муравина О.М. и др. Строение верхней коры Елецкого участка Лосевского террейна (Воронежский кристаллический массив) по данным плотностного моделирования // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Геология. 2019. № 3. С. 74–83 [Glaznev V.N., Zhavoronkin V.I., Muravina O.M. et al. The structure of the upper crust of the Eletsky area of the Losevsky terrane (Voronezh crystalline massif) according to the data of density modeling // Vestnik of the Voronezh State University. Ser. Geology. 2019. № 3. P. 74–83 (in Russian)].
Глазнев В.Н., Жирова А.М., Раевский А.Б. Новые данные о глубинном строении Хибинского и Ловозерского массивов, Кольский полуостров // ДАН. 2008. Т. 422. № 3. С. 391–393 [Glaznev V.N., Zhirova A.M., Raevsky A.B. New data on the deep structure of the Khibiny and Lovozersky massifs, Kola Peninsula // Doklady RAS. 2008. V. 422. № 3. P. 391–393 (in Russian)].
Глазнев В.Н., Минц М.В., Муравина О.М. Плотностное моделирование центральной части Восточно-Европейской платформы // Вестник КРАУНЦ. Сер. Науки о Земле. 2016. № 1. Вып. 29. С. 53–63 [Glaznev V.N., MintsM.V, Muravina O.M. Plotnostnoe modelirovanie central’noj chasti Vostochno-Еvropejskoj platformy // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2016. № 1(29). P. 53–63 (in Russian)].
Глазнев В.Н., Муравина О.М., Воронова Т.А., Холин В.М. Оценка мощности гравиактивного слоя земной коры Воронежского кристаллического массива // Вестник Воронежского Государственного университета. Сер. Геология. 2014. № 4. С. 78–84 [Glaznev V.N., Muravina O.M., Voronova T.A., Kholin V.M. Estimation of the thickness of the gravity layer of the earth’s crust of the Voronezh crystalline massif // Vestnik Voronezh state University. Ser. Geology. 2014. № 4. P. 78–84 (in Russian)].
Глазнев В.Н., Муравина О.М., Жаворонкин В.И. и др. Петроплотностная карта докембрийского фундамента Воронежского кристаллического массива // Воронеж: Научная книга, 2020. 101 с. [Glaznev V.N., Muravina O.M., Zhavoronkin et al. Petro-density map of the Precambrian basement of the Voronezh crystalline massif // Voronezh: Nauchnaya kniga, 2020. 101 p. (in Russian)].
Глазнев В.Н., Муравина О.М., Раевский А.Б. Аппроксимационный оператор обратной задачи гравиметрии для горизонтального слоя // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Геология. 2023. № 1. С. 97–105 [Glaznev V.N., Muravina O.M., Rayevsky A.B. Approximation operator of the inverse gravimetry problem for a horizontal layer // Vestnik Voronezh state University. Ser. Geology. 2023. № 1. P. 97–105 (in Russian)]. https://doi.org/ 10.17308/geology/1609-0691/2023/1/97-105.
Крестин Е.М. Докембрий КМА и основные закономерности его развития // Изв. ВУЗов. Геология и разведка. 1980. № 3. С. 3–18 [Krestin Ye.M. Dokembriy KMA i osnovnyye zakonomernosti yego razvitiya // Izv. VUZov. Geologiya i razvedka. 1980. № 3. P. 3–18 (in Russian)].
Лебедев И.П., Молотков С.П., Кривцов И.И., Лосицкий В.И. Структурно-геологические особенности воронцовской серии Воронежского кристаллического массива (ВКМ) // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Геология. 1999. № 7. С. 25–30 [Lebedev I.P., Molotkov S.P., Krivtsov I.I., Lositskiy V.I. Strukturno-geologicheskiye osobennosti vorontsovskoy serii Voronezhskogo kristallicheskogo massiva (VKM) // Vestnik Voronezh state University. Ser. Geology. 1999. P. 25–30 (in Russian)].
Минц М.В., Глазнев В.Н., Муравина О.М. Глубинное строение коры юго-востока Воронежского кристаллического массива по геофизическим данным: геодинамическая эволюция в палеопротерозое и современное состояние коры // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Геология. 2017. № 4. С. 2–23 [Mints M.V., Glaznev V.N., Muravina O.M. Deep structure of the crust in the southeast of the Voronezh crystalline massif according to geophysical data: geodynamic evolution in the Paleoproterozoic and the current state of the crust // Vestnik Voronezh state university. Ser. Geology. 2017. № 4. P. 2–23 (in Russian)].
Минц М.В., Соколова Е.Ю., Варданянц И.Л. и др. Объемная модель глубинного строения Свекофеннского аккреционного орогена по данным МОВ-ОГТ, МТЗ и плотностного моделирования // Труды Карельского научного центра РАН. 2018. № 2. С. 34–61 [Mints MV, Sokolova E.Yu., Vardanyants I.L. et al. 3D modelof the deep structure of the Svecofennian accretionaryorogen based on data from CDP seismic reflectionmethod, MT sounding and density modeling // Transactions of the Karelian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2018. №. 2. P. 34–61 (in Russian)]. https://doi.org/ 10.17076/geo656.
Минц М.В., Сулейманов А.К., Бабаянц П.С. и др. Глубинное строение, эволюция и полезные ископаемые раннедокембрийского фундамента Восточно-Европейской платформы: Интерпретация материалов по опорному профилю 1-ЕВ, профилям 4В и ТАТСЕЙС // М.: ГЕОКАРТ - ГЕОС, 2010. Т. 1. 408 с.; Т. 2. 400 с. [Mints M.V., Suleimanov A.K., Babayants P.S. et al. Deep structure, evolution and minerals of the Early Precambrian basement of the East European platform: Interpretation of materials on the reference profile 1-EB, profiles 4B and TATSEIS // Moscow: GEOKART - GEOS, 2010. V. 1. 408 p.; V. 2. 400 p. (in Russian)].
Минц М.В., Буш В.А., Агеев С.Н. Строение и эволюция средне-палеопротерозойского Брянск-Курск-Воронежского внутриконтинентального коллизионного орогена (Восточно-Европейский кратон) // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 3. С. 717–742 [Mints M.V., Bush V.A., Ageev S.N. Structure and evolution of the Middle Paleoproterozoic Bryansk-Kursk-Voronezh intracontinental collisional orogen (East European Craton) // Geodynamics and Tectonophysics. 2014. V. 5. №. 3. P. 717–742 (in Russian)].
Муравина О.М. Плотностная модель земной коры Воронежского кристаллического массива // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Геология. 2016. № 1. С. 108–114 [Muravina O.M. Density model of the Earth’s crust of the Voronezh crystalline massif // Vestnik Voronezh state university. Ser. Geology. 2016. №. 1. P. 108–114 (in Russian)].
Муравина О.М., Глазнев В.Н. Структурно-параметрические модели петрофизических параметров осадочного чехла Воронежской антеклизы // Известия СО РАЕН. 2014. Т. 44. № 1. С. 81–87 [Muravina O. M., Glaznev V. N. Structural-parametric models of petrophysical parameters of the sedimentary cover of the Voronezh anteclise // Izvestiya SO RAEN. 2014. V. 44. № 1. P. 81–87 (in Russian)].
Муравина О.М., Жаворонкин В.И. Статистический анализ цифровой основы петроплотностной карты Воронежского кристаллического массива // Вестник Воронежского Государственного университета. Сер. Геология. 2015. № 2. С. 94–99 [Muravina O.M., Zhavoronkin V.I. Statistical analysis of the digital basis of the petro-density map of the Voronezh crystalline massif // Vestnik Voronezh State University. Ser. Geology. 2015. № 2. P. 94–99 (in Russian)].
Муравина О.М., Жаворонкин В.И., Глазнев В.Н. Петроплотностная карта Воронежского кристаллического массива // Материалы 43-й сессии международного научного семинара им. Д.Г. Успенского «Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей». Воронеж: «Научная книга». 2016. С. 133–136 [Muravina O.M., Zhavoronkin V.I., Glaznev V.N. Petro-density map of the Voronezh crystalline massif // Materials of the 43th session of the international seminar D.G. Uspensky «Questions of theory and practice of geological interpretation of geophysical fields».Voronezh: «Nauchnaya kniga». 2016. P. 133–136 (in Russian)].
Муравина О.М., Жаворонкин В.И., Глазнев В.Н. Петрофизическая характеристика осадочного чехла Воронежской антеклизы // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Геология. 2013. № 1. С. 189–196 [Muravina O.M., Zhavoronkin V.I., Glaznev V.N. Petrophysical characteristics of the sedimentary cover of the Voronezh anteclise // Vestnik Voronezh state university. Ser. Geology. 2013. № 1. P. 189–196 (in Russian)].
Муравина О.М., Жаворонкин В.И., Глазнев В.Н. Пространственный анализ распределения плотности докембрийских образований Воронежской кристаллического массива // Материалы 15-ой международной конференции «Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле». М.: ИФЗ РАН, 2014. С. 171–173 [Muravina, O.M., Zhavoronkin V.I., Glaznev V.N. Spatial analysis of the density distribution of the Precambrian formations of the Voronezh crystalline massif // Proceedings of the 15-th international conference «Physicochemical and petrophysical research in the Earth sciences». Moscow: IPE RAS, 2014. P. 171–173 (in Russian)].
Ненахов В.М., Стрик Ю.Н., Трегуб А.И. и др. Минерагенические исследования территорий с двухъярусным строением (на примере Воронежского кристаллического массива) // М.: ГЕОКАРТ-ГЕОС, 2007. 284 с. [Nenakhov V.M., Strik Yu.N., Tregub A.I. et al. Mineragenic studies of territories with a two-tiered structure (on the example of the Voronezh crystalline massif) // Moscow: GEOKART-GEOS, 2007. 284 p. (in Russian)].
Раскатов Г.И., Лукьянов В.Ф., Старухин А.А. и др. Тектоника восточной части Воронежского кристаллического массива и его осадочного чехла // Воронеж : Изд-во Воронеж. ун-та, 1976. 120 с. [Raskatov G.I., Luk’yanov V.F., Starukhin A.A. et al. Tektonika vostochnoy chasti Voronezhskogo kristallicheskogo massiva i yego osadochnogo chekhla // Voronezh: Izd-vo Voronezh. un-ta, 1976. 120 p. (in Russian)].
Савко К.А., Базиков Н.С., Артеменко Г.В. Геохимическая эволюция железисто-кремнистых формаций Воронежского кристаллического массива в раннем докембрии: источники вещества и геохронологические ограничения // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2015. Т. 23. № 5. С. 3–21 [Savko K.A., Bazikov N.S., Artemenko G.V. Geochemical evolution of the banded iron formations of the Voronezh crystalline massif in the early precambrian: sources of matter and geochronological constraints // Stratigraphy and Geological Correlation. 2015. V. 23. № 5. P. 451–467].
Савко К.А., Самсонов А.В., Ларионов А.Н. и др. Палеопротерозойские граниты А- и S-типа востока Воронежского кристаллического массива: геохронология, петрогенезис и тектоническая обстановка формированния // Петрология. 2014. Т. 22. № 3. С. 235–264 [Savko K.A., Samsonov A.V., Larionov A.N. et al. Paleoproterozoic A- and S-granites in the eastern Voronezh Crystalline Massif: Geochronology, petrogenesis, and tectonic setting of origin // Petrology. 2014. V. 22. № 3. P. 205–233].
Савко К.А., Самсонов А.В., Холин В.М. Базиков Н.С. Мегаблок Сарматия как осколок суперкратона Ваалбара: корреляция геологических событий на границе архея и палеопротерозоя // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2017. Т. 25. № 2. С. 3–26 [Savko K.A., Samsonov A.V., Kholin V.M. Bazikov N.S. Megablock Sarmatia as a fragment of the Vaalbar supercraton: correlation of geological events at the Archean – Paleoproterozoic boundary // Stratigrafiya. Geological correlation. 2017. V. 25. № 2. P. 3–26 (in Russian)].
Страхов В.Н. Теория линейных обратных гравиметрических задач // ДАН СССР. 1990. Т. 311. № 5. С. 1093–1096 [Strakhov V.N. The theory of linear inverse gravimetric problems // Doklady Academy of Sciences of the USSR. 1990. V. 311. № 5. P. 1093–1096 (in Russian)].
Терентьев Р.А. Геология, вещественный состав и палеогеодинамические условия формирования Лосевской серии (Воронежский кристаллический массив) // Серия Геология докембрия ВКМ. Вып. 1. Воронеж, 2013. 222 с. [Terentiev R.A. Geology, material composition and paleogeodynamic conditions of the formation of Losevo series (Voronezh crystalline massif) // Series Geology of the Precambrian VKM. Iss. 1. Voronezh, 2013. 222 p.].
Чернышов Н.М., Ненахов В.М., Стрик Ю.Н., Лебедев И.П. Модель геодинамического формирования Воронежского кристаллического массива // Геотектоника. 1997. № 3. С. 21–30 [Chernyshov N.M., Nenakhov V.M., Strik Yu.N, Lebedev I.P. Geodynamic model of the formation of the Voronezh crystalline massif // Geotectonics. 1997. № 3. P. 21–31 (in Russian)].
Щипанский А.А., Самсонов А.В., Петрова А.Ю. Ларионова Ю.О. Геодинамика восточной окраины Сарматии в палеопротерозое // Геотектоника. 2007. № 1. С. 43–70 [Shchipansky A.A., Samsonov A.V., Petrova A.Yu., Larionova Yu.O. Geodynamics of the eastern margin of Sarmatia in the Paleoproterozoic // Geotektonika. 2007. № 1. P. 43–70 (in Russian)].
Berezneva S.I., Muravina O.M., Voronova T.A. Technology for studying the structure of the upper crust of the Voronezh Crystalline Massif by detailed density modeling data // Eleventh symposium on structure, composition and evolution of the lithosphere. Institute of seismology university of Helsinki, report s-71. 2021. P. 9–12.
Glaznev V.N., Mints M.V., Muravina O.M. et al. Complex geological-geophysical 3D model of the crust in the southeastern Fennoscandian Shield: Nature of density layering of the crust and crust–mantle boundary // Geodynamics & Tectonophysics. 2015. V. 6. № 2. P. 133–170. https://doi.org/10.5800/GT-2015-6-2-0176.
Mints M.V., Dokukina K.A., Konilov A.N. et al. East European Craton: Early Precambrian history and 3D models of deep crustal structure // Geological Society of America. Special Paper. 2015. V. 510. 433 p.
Terentiev R.A., Savko K.A., Petrakova M.E. et al. Paleoproterozoic granitoids of the Don terrane, East-Sarmatian Orogen: age, magma source and tectonic implications // Precambrian Research. 2020. V. 346. Р. 1–24. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2020.105790.
Terentiev R.A., Savko K.A., Santosh M. Paleoproterozoic crustal evolution in the East Sarmatian Orogen: Petrology, geochemistry, Sr-Nd isotopes and zircon U-Pb geochronology of andesites from the Voronezh massif, Western Russia // Lithos. 2016a. V. 246–247. P. 61–80. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2015.12.025.
Terentiev R.A., Savko K.A., Santosh M. Paleoproterozoic evolution of the arc-back-arc system in the east Sarmatian Orogen (East European Craton): Zircon SHRIMP geochronology and geochemistry of the Losevo volcanic suite // American Journal of Science. 2017. V. 317. № 6. P. 707–753. https://doi.org/10.2475/06.2017.03.
Terentiev R.A., Skryabin V.Yu., Santosh M. U-Pb zircon geochronology and geochemistry of Paleoproterozoic magmatic suite from East Sarmatian Orogen: tectonic implications on Columbia supercontinent // Precambrian Research. 2016b. V. 273. P. 165–184. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2015.12.009.
Savko K.A., Samsonov A.V., Larionov A.N. et al. A buried Paleoarchean core of the Eastern Sarmatia, Kursk block: U-Pb, Lu-Hf and Sm-Nd isotope mapping and paleotectonic application // Precambrian Research. 2021. 353. 106021. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2020.106021.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Copyright (c) 2024 О.М. Муравина, В.Н. Глазнев, Т.А. Воронова, Р.А. Терентьев