Трехмерная плотностная модель земной коры территории Республики Нигер

Глазнев В.Н., Минц М.В., Якуба И.А.


DOI: 10.31431/1816-5524-2021-4-52-6-21

Аннотация

В работе рассматриваются результаты расчета трехмерной плотностной модели земной коры для территории Республики Нигер в условиях неполноты исходной геолого-геофизической информации. Дано краткое описание геологического строения региона исследований и сформулирована задача исследования. Описана совокупность исходных данных плотностного моделирования, включающая: аномальное гравитационное поле; начальную модель среды; ограничения на искомое решение; весовые функции перераспределения невязок поля. Инверсия аномального гравитационного поля выполнялось в трехмерной постановке для регулярной сетки с шагом 25×25 км в плане и 14 слоев нерегулярной сетки по вертикали. Плотностная модель кристаллической коры, полученная в результате решения обратной задачи, была объединена с априорными данными о плотности слоя верхней мантии и ранее построенной слоистой моделью осадочного чехла региона. Рассмотрены основные особенности плотностной модели земной коры и выполнено сопоставление ее плотностных неоднородностей с региональными геолого-тектоническими данными. Отмечена ведущая роль молодых структур Западно-Африканской рифтовой системы и их связь с плотностными неоднородностями в нижней и средней коре территории Республики Нигер.

Ключевые слова

земная кора; гравитационное поле; трехмерная обратная задача гравиметрии

Полный текст:

PDF

Литература

Балаганский В.В., Глазнев В.Н., Осипенко Л.Г. Раннепротерозойская эволюция северо-востока Балтийского щита: террейновый анализ // Геотектоника. 1998. № 2. C. 16-28 [Balagansky V.V., Glaznev V.N., Osipenko L.G. The Early Proterozoic evolution of the northeastern Baltic shield: terrane analysis // Geotectonics. 1998. № 2. P. 81–93].

Буянов А.Ф., Глазнев В.Н., Раевский А.Б. и др. Комплексная интерпретация данных гравиметрии, сейсмометрии и геотермии // Геофизический журнал. 1989. Т. 11. № 2. С. 30-39 [Buyanov A.F., Glaznev V.N., Raevsky A.B. et al. Integrated interpretation of gravity, seismic and geothermal data // Geophysical Journal. 1989. V. 11. № 2. P. 30–39 (in Russian)].

Глазнев В.Н. Комплексные геофизические модели литосферы Фенноскандии. Апатиты: «КаэМ», 2003. 252 c. [Glaznev V.N. Integrated geophysical models of the Fennoscandian lithosphere / Apatity: K&M, 2003. 252 p. (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 Yeletsky section of the Losevsky terrane (Voronezh crystalline array) according to density modeling data // Proceedings of Voronezh State University. Series: Geology. 2019. № 3. С. 74-83 (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., Mints M.V, Muravina O.M. Density modeling of the Earth crust for the central part of the East-European platform// Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2016. № 1(29). P. 53–63 (in Russian)].

Глазнев В.Н., Муравина О.М., Жаворонкин В.И. и др. Петроплотностная карта докембрийского фундамента Воронежского кристаллического массива. Масштаб 1 : 1 000 000. Объяснительная записка / Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2020. 101 с. [Glaznev V.N., Muravina O.M., Zhavoronkin V.I. et al. Petrodensity map of the Precambrian basement of the Voronezh crystalline massif / Voronezh:Nauchnaya kniga, 2020. 101 p. (in Russian)].

Глазнев В.Н., Раевский А.Б., Балаганский В.В. и др. Трехмерная модель верхней коры района Киттила-Соданскюля, Финская Лапландия (север Балтийского щита) // Сборник материалов, посвященный 40-летнему юбилею кафедры геофизики ВГУ. Воронеж: ВГУ, 2002. С. 11–20 [GlaznevV.N., Raevsky A.B., Balagansky V.V. et al. Three-dimensional model of the upper crust of the Kittila-Sodanskylä region, Finnish Lapland (north of the Baltic Shield) // Collection of materials dedicated to the 40th anniversary of the Department of Geophysics of VSU. Voronezh: VSU, 2002. P. 11–20 (in Russian)].

Глазнев В.Н., Якуба И.А. Мощность земной коры территории Республики Нигер по данным стохастической интерпретации гравитационного поля // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Геология. 2020. № 4. С. 46–58. https://doi.org/10.17308/geology.2020.4/3126 [Glaznev V.N., Yacouba I.A. Determining the thickness of the Earth’s crust in the territory of the Republic of the Niger based on the stochastic interpretation of the gravitational field // Proceedings of Voronezh State University. Series: Geology. 2020. № 4. P. 46–58. (in Russian)].

Глазнев В.Н., Якуба И.А. Гравитационный эффект осадочного чехла территории Республики Нигер // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология. 2021. № 2. С. 71–82. https://doi.org/10.17308/geology.2021.2/3490 [Glaznev V.N., Yacouba I.A. The gravitational effect of the sedimentary cover located in the Republic of Niger // Proceedings of Voronezh State University. Series: Geology. 2021. № 2. P. 46–58 (in Russian)].

Картвелишвили К.М. Планетарная плотностная модель и нормальное гравитационное поле Земли. М.: Наука, 1983. 93 с. [Kartvelishvily K.M. Planetary density model and normal gravitational field of the Earth. M.: Nauka, 1983. 93 p. (in Russian)].

Кербали М. Методология комплексных космо-, аэро- и наземных геофизических работ с целью крупномасштабного геокартирования и поисков месторождений урана в условиях района Хоггар (Алжир). Дис. канд. техн. наук. М. 2000. 190 с. [Kerbaly M. Methodology of complex cosmo-, aero- and ground geophysical surveys with the aim of large-scale geomapping and prospecting of uranium deposits in the Hoggar region (Algeria). Diss. for the degree of Cand. Of Techn. Sci. M. 2000. 190 p. (in Russian)]

Кобрунов А.И. Математические основы теории интерпретации геофизических данных. М.: ЦентрЛитНефтеГаз, 2008. 286 с. [Kobrunov A.I. Mathematical Foundations of the Theory of Interpretation of Geophysical Data. M.: CentrLitNefteGaz, 2008. 286 p. (in Russian)].

Кобрунов А.И., Варфоломеев В.А. Об одном методе ε-эквивалентного перераспределения и его использовании для интерпретации гравитационного поля // Физика Земли. 1981. № 10. С. 25–44 [Kobrunov A.I., Varfolomeev V.A. On one ε-equivalent redistribution method and its use to interpretation of the gravity field // Physics of the Solid Earth. 1981. № 10. С. 25–44 (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., Глазнев В.Н., Раевский А.Б. Трехмерная модель геологического строения верхней коры района Кольской сверхглубокой скважины и сопредельных территорий Кольского полуострова // Геотектоника.1994. № 6. С. 3–22 [Mints M.V., Glaznev V.N., Raevskiy A.B. Three-dimensional geological model of the earth’s upper crust, the Kola ultradeep borehole and adjacent areas of the Kola peninsula // Geotectonics. 1995. V. 28. № 6. P. 457–475].

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)].

Новоселицкий В.М. К теории определения изменения плотности в горизонтальном пласте по аномалиям силы тяжести // Физика Земли. 1965. № 5. С. 25–32 [Novoselitsky V.M. On the theory of determining the change in density in the horizontal layer by anomalies of gravity // Physics of the Solid Earth. 1965. № 5. С. 25–32 (in Russian)].

Раевский А.Б. Применение линейных трансформаций при гравитационном моделировании верхней части земной коры на кристаллических щитах (на примере западного района Кольского полуострова). Дисс. канд. физ.-мат. наук. Апатиты, 1984. 102 с. [Raevskiy A.B. Application of linear transformations in gravitational modeling of the upper part of the earth’s crust on crystalline shields (on the example of the western region of the Kola Peninsula). Diss. for the degree of Cand. ofPhys.-Math. Sci. Apatity. 1984. 102 p. (in Russian)].

Якуба И.А. Петрофизические свойства ураноносных пород Республики Нигер (обзор данных) // Геофизические исследования: методика работ, интерпретация данных: Материалы ежегодной молодежной научной конференции кафедры геофизики Воронежского государственного университета. Под ред. А.А. Аузина. Воронеж: «Научная книга». 2019а. С. 90–97 [Yacouba I.A. Petrophysical properties of uranium-bearing rocks of the Republic of Niger (data review) // Geophysical research: methods of work, data interpretation: Materials of the annual youth scientific conference of the Department of Geophysics of Voronezh State University. Ed. A.A. Auzin. Voronezh: Nauchnayakniga, 2019a. P. 90–97 (in Russian)].

Якуба И.А. Геологическая и петрофизическая характеристика урановых месторождений песчаникового типа Республики Нигер / Студенческая наука как ресурс инновационного потенциала развития. VIII междунар. студенческая науч. конф. Материалы и доклады Часть II. Отв. ред. Л.П. Земскова. Воронеж: Воронежский гос. ун-т. 2019б. С. 3–11 [Yacouba I.A. Geological and petrophysical characteristics of uranium deposits of sandstone type of the Republic of Niger / Student science as a resource of innovative development potential. VIII International.student scientific. Conf. Materials and reports Part II. Ed. L.P. Zemskova. Voronezh: Voronezh state univ. 2019b. P. 3–11].

Ahmed K.S., Liu K., Paterne M.A. et al. Anatomy of Eastern Niger Rift Basin with Specific References of Its Petroleum Systems // International Journal of Geosciences. 2020. V. 11. № 5. P. 305–324. https://doi.org/10.4236/ijg.2020.115016

Amante C., Eakins B.W. ETOPO1 – 1 Arc-Minute Global Relief Model: Procedures, Data sources and Analysis // NOAA Technical Memorandum NESDIS NGDC-24.National Geophysical Data Center, NOAA. 2009. https://doi.org/10.7289/V5C8276M

Begg G.C., Griffin W.L., Natapov L.M. et al. The lithospheric architecture of Africa: seismic tomography, mantle petrology and tectonic evolution // Geosphere. 2009. V. 5. № 1. P. 23–50. https://doi.org/10.1130/GES00179.1

Cribb J. Application of the generalized linear inverse to the inversion of static potential data // Geophysics. 1976. V. 41. № 6. P. 1365–1369. https://doi.org/10.1190/1.1440686

Galitchanina L.D., Glaznev V.N., Mitrofanov F.P. et al. Surface density characteristics of the Baltic Shield and adjacent territories // Norges Geologiske Undersokelse. 1995. Special Publ. V. 7. P. 349–354.

Genik G.J. Regional framework, structural and petroleum aspects of rift basins in Niger, Chad and the Central African Republic // Tectonophysics. 1992. V. 213. P. 169–185. https://doi.org/10.1016/0040-1951(92)90257-7

Glaznev V.N., Raevsky A.B., Skopenko G.B. A three-dimensional integrated density and thermal model of the Fennoscandian lithosphere // Tectonophysics. 1996. V. 258. № 1–4. P. 15–33. https://doi.org/10.1016/0040-1951(95)00147-6

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

Globig J., Fernandez M., Torne M. et al. New insights into the crust and lithospheric mantle structure of Africa from elevation, geoid, and thermal analysis // Journal Geophysical Research. Solid Earth. 2016. V. 121. P. 5389–5424. https://doi.org/10.1002/2016JB012972

Harouna M., Pigott J.D., Philp R.P. Burial history and thermal maturity evolution of the Termit Basin, Niger // Journal of Petroleum Geology. 2017. V. 40. № 3. P. 277–297. https://doi.org/10.1111/jpg.12676

Jessell M.W., Begg G.C., Miller M.S. The geophysical signatures of the West African Craton // Precambrian Research. 2016. V. 274. № 3. P. 3–24. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2015.08.010

Lai H., Li M., Mao F. et al. Source rock types, distribution and their hydrocarbon generative potential within the Paleogene Sokor-1 and LV formations in Termit Basin, Niger // Energy Exploration & Exploitation. 2020. V. 38 № 6. P. 2143-2168. https://doi.org/10.1177/0144598720915534

Laske G., Masters G., Ma Z., Pasyanos M. Update on CRUST1.0 - A 1-degree Global Model of Earth’s Crust // Geophysical Research Abstracts. 2013. V. 15. EGU2013-2658.

Liegeois J.P., Benhallou A., Azzouni-Sekkal A. et al. The Hoggar swell and volcanism: Reactivation of the Precambrian Tuareg shield during Alpine convergence and West African Cenozoic volcanism / Plates, plumes, and paradigms. Eds: Foulger G.R., Natland J.H., Anderson D.L.Geological Society of America, Special Paper. 2005. P. 379-400. https://doi.org/10.1130/0-8137-2388-4.379

Milesi J.P., de Lamotte D.F., de Kock G. et al. Tectonic map of Africa, 1:10 000 000 scale / Paris: CCGM-CGMW, 2010.

Mints M.V., Glaznev V.N., Muravina O.M. et al. 3D model of Svecofennian Accretionary Orogen and Karelia Craton based on geology, reflection seismics, magnetotellurics and density modelling: Geodynamic speculations // Geoscience Frontiers. 2020. V. 11. № 3. P. 999–1023. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2019.10.003

Mitrofanov F.P., Sharov N.V., Zagorodny V.G. et al. Crustal structure of the Baltic shield along the Pechenga-Kostomuksha-Lovisageotraverse // International Geology Review, 1998. V. 40. № 11. P. 990–997. https://doi.org/10.1080/0020681980946

Pasyanos M.E., Masters G., Laske G. et al. LITHO1.0: An updated crust and lithospheric model of the Earth // Journal Geophysical Research. Solid Earth. 2014. V. 119. Iss. 3. P. 2153–2173. https://doi.org/10.1002/2013JB010626

Pavlis N.K., Holmes S.A., Kenyon S.C. et al. The development and evaluation of the Earth Gravitational Model 2008 (EGM2008) // Journal Geophysical Research, Solid Earth. 2012. V. 117. B04406. https://doi.org/10.1029/2011JB008916

Ramsay J.G., Huber M.I. The Techniques of Modern Structural Geology. V. 2. Folds and Fractures. London:Academic press, 1987. P. 309–700.

Rudnick R.L., Gao S. Composition of the Continental Crust / In: Treatise on Geochemistry (Second Edition). Eds.: R.L. Rudnick. Elsevier. 2014. V. 4. P. 1–51. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-095975-7.00301-6

Schluter T. Geological Atlas of Africa / Berlin: Springer, 2008. 318 p.

Thieblemont D. Geological Map of Africa at 1:10M scale / Cape Town:CGMW-BRGM, 2016. https://doi.org/10.14682/2016GEOAFR

Tron V., Brun J.P. Experiments on oblique rifting in brittle-ductile systems // Tectonophysics. 1991. V. 188. Iss. 1–2. P. 71–84. https://doi.org/10.1016/0040-1951(91)90315-J

Yacouba I.A., Glaznev V.N. The thickness of the Earth’s crust in the territory of Republic of the Niger according to the stochastic interpretation of the gravity field / In: Kukkonen I.T., et al., (Eds.). Lithosphere 2021 – Eleventh Symposium on the Structure, Composition and Evolution of the Lithosphere in Finland. Helsinki: Institute of Seismology, University of Helsinki, 2021. Report S-71. P. 157–160.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2021 Глазнев В.Н., Минц М.В., Якуба И.А.

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.