Three-dimensional density model of the sedimentary filling of the Carpathian-Pannonian region
The work is devoted to the construction and calculations of a three-dimensional density model of the sedimentary filling of the Carpathian-Pannonian region in order to obtain a more detailed map of the residual gravity field (stripped gravity map). This research was facilitated by and in-depth analy...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/273639 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Geofizicheskiy Zhurnal |
Institution
Geofizicheskiy Zhurnal| _version_ | 1856543552080707584 |
|---|---|
| author | Makarenko, I. Bielik, M. Starostenko, V. Dererova, Ya. Savchenko, O. Legostaeva, O. |
| author_facet | Makarenko, I. Bielik, M. Starostenko, V. Dererova, Ya. Savchenko, O. Legostaeva, O. |
| author_sort | Makarenko, I. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-02-22T20:41:14Z |
| description | The work is devoted to the construction and calculations of a three-dimensional density model of the sedimentary filling of the Carpathian-Pannonian region in order to obtain a more detailed map of the residual gravity field (stripped gravity map). This research was facilitated by and in-depth analysis of a large amount of data highlighting the density properties of Neogene-Quaternary deposits (the Pannonian Basin, the Transylvanian Depression, the Transcarpathian Trough), molasse deposits of the Carpathian Foredeep and flysch deposits of the Outer Carpathians in the Czech Republic, Slovakia, Poland, and Ukraine. Basic data for the construction of a three-dimensional density model of sedimentary deposits were obtained from laboratory studies of rock samples from drill core logging and deep exploratory wells, as well as rock samples taken from numerous outcrops in the research region. The average value of the density for molasse and flysch deposits of the Romanian part of the Carpathians was estimated based on the results of comparing the lithologic-stratigraphic complexes of these deposits in the adjacent areas of the eastern part of the Ukrainian Carpathians with similar ones in the Romanian Eastern Carpathians and the analysis of available data on the density of the Carpathian Foredeep and the Outer Flysch Carpathians for the Ukrainian part. The research method, which is a modification of geological reduction, has been applied in the work. Its essence consists of the sequential calculation and extraction of the three-dimensional gravity effect of sedimentary layers, the parameterization of which is better defined than those layers that lie deeper, from the anomalous gravity field. As a result, a residual gravity field is formed due to deep inhomogeneities associated with the consolidated part of the crust and the upper mantle. Calculations of gravity effects were carried out on a scale of 1:4,000,000 on a 10—10 km grid using the modern GMT-Auto. The detailed map of the residual (cleared of the effects of sedimentary layers) gravity field of the Carpathian-Pannonian region (stripped gravity map) is an effective tool in understanding the sources of the dominant gravity features of the studied region. Thus, the Pannonian Basin manifests itself as a general maximum with a number of local positive anomalies (more than 50 mGal), which are observed over small depressions filled with low-density thick sedimentary deposits: the Danube, Solnok, Makó, Békés Basins, and the Transcarpathian Trough. The phenomenon of positive and not negative values of the residual gravity field for these structures can be explained by the intrusion of the sedimentary cover of volcanic rocks, or the presence of high-density bodies with a special petrophysical composition (metamorphic complexes?) in the consolidated part of the crust. Another reason may be the effect of the regional background, which is due to the rise of Moho boundary in the Pannonian Basin to 24—26 km. The gravity minimum of the Western Carpathians, which on the map of the anomalous gravity field, consists of two parts (northern and southern), is reflected by one intense minimum, the southern one (-60 mGal). The northern part of this gravity minimum is practically leveled after calculations of the gravity effect of sedimentary filling, so it can be assumed that its source is low-density flysch and molasse deposits. The southern part of the gravity minimum of the Western Carpathians can be explained by the mass deficit in the consolidated part of the crust. Since the intensity of the gravity lows of the Eastern (-80 mGal) and Southern (-100 mGal) Carpathians remained high even after being cleared of the effect of the layer of sedimentary deposits, it can be assumed that they are due not only to the low values of the density of the sediments of the Outer Carpathians and the Carpathian Foredeep, but additionally also due to the gravity effect of deep inhomogeneities of the consolidated part of the crust (crustal root). |
| first_indexed | 2025-07-17T11:13:12Z |
| format | Article |
| id | journalsuranua-geofizicheskiy-article-273639 |
| institution | Geofizicheskiy Zhurnal |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-07-17T11:13:12Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | journalsuranua-geofizicheskiy-article-2736392023-02-22T20:41:14Z Three-dimensional density model of the sedimentary filling of the Carpathian-Pannonian region Тривимірна густинна модель осадового заповнення Карпатсько-Паннонського регіону Makarenko, I. Bielik, M. Starostenko, V. Dererova, Ya. Savchenko, O. Legostaeva, O. three-dimensional modeling density residual gravity field (stripped gravity map) Neogene-Quaternary sediments (Pannonian Basin, Transylvanian Depression, Transcarpathian Trough) molasse deposits of the Carpathian Foredeep flysch deposits of the Outer Carpathians Carpathian-Pannonian region тривимірне моделювання густина залишкове гравітаційне поле (stripped gravity map) неоген-четвертинні відклади (Паннонський басейн, Трансильванська западина, Закарпатський прогин) моласові відклади Передкарпатського прогину флішові відклади Зовнішніх Карпат Карпатсько-Паннонський регіон The work is devoted to the construction and calculations of a three-dimensional density model of the sedimentary filling of the Carpathian-Pannonian region in order to obtain a more detailed map of the residual gravity field (stripped gravity map). This research was facilitated by and in-depth analysis of a large amount of data highlighting the density properties of Neogene-Quaternary deposits (the Pannonian Basin, the Transylvanian Depression, the Transcarpathian Trough), molasse deposits of the Carpathian Foredeep and flysch deposits of the Outer Carpathians in the Czech Republic, Slovakia, Poland, and Ukraine. Basic data for the construction of a three-dimensional density model of sedimentary deposits were obtained from laboratory studies of rock samples from drill core logging and deep exploratory wells, as well as rock samples taken from numerous outcrops in the research region. The average value of the density for molasse and flysch deposits of the Romanian part of the Carpathians was estimated based on the results of comparing the lithologic-stratigraphic complexes of these deposits in the adjacent areas of the eastern part of the Ukrainian Carpathians with similar ones in the Romanian Eastern Carpathians and the analysis of available data on the density of the Carpathian Foredeep and the Outer Flysch Carpathians for the Ukrainian part. The research method, which is a modification of geological reduction, has been applied in the work. Its essence consists of the sequential calculation and extraction of the three-dimensional gravity effect of sedimentary layers, the parameterization of which is better defined than those layers that lie deeper, from the anomalous gravity field. As a result, a residual gravity field is formed due to deep inhomogeneities associated with the consolidated part of the crust and the upper mantle. Calculations of gravity effects were carried out on a scale of 1:4,000,000 on a 10—10 km grid using the modern GMT-Auto. The detailed map of the residual (cleared of the effects of sedimentary layers) gravity field of the Carpathian-Pannonian region (stripped gravity map) is an effective tool in understanding the sources of the dominant gravity features of the studied region. Thus, the Pannonian Basin manifests itself as a general maximum with a number of local positive anomalies (more than 50 mGal), which are observed over small depressions filled with low-density thick sedimentary deposits: the Danube, Solnok, Makó, Békés Basins, and the Transcarpathian Trough. The phenomenon of positive and not negative values of the residual gravity field for these structures can be explained by the intrusion of the sedimentary cover of volcanic rocks, or the presence of high-density bodies with a special petrophysical composition (metamorphic complexes?) in the consolidated part of the crust. Another reason may be the effect of the regional background, which is due to the rise of Moho boundary in the Pannonian Basin to 24—26 km. The gravity minimum of the Western Carpathians, which on the map of the anomalous gravity field, consists of two parts (northern and southern), is reflected by one intense minimum, the southern one (-60 mGal). The northern part of this gravity minimum is practically leveled after calculations of the gravity effect of sedimentary filling, so it can be assumed that its source is low-density flysch and molasse deposits. The southern part of the gravity minimum of the Western Carpathians can be explained by the mass deficit in the consolidated part of the crust. Since the intensity of the gravity lows of the Eastern (-80 mGal) and Southern (-100 mGal) Carpathians remained high even after being cleared of the effect of the layer of sedimentary deposits, it can be assumed that they are due not only to the low values of the density of the sediments of the Outer Carpathians and the Carpathian Foredeep, but additionally also due to the gravity effect of deep inhomogeneities of the consolidated part of the crust (crustal root). Стаття присвячена побудові та розрахункам тривимірної густинної моделі осадового заповнення Карпатсько-Паннонського регіону з метою отримання детальнішої схеми залишкового гравітаційного поля (stripped gravity map). Цьому сприяв глибокий аналіз великої кількості даних щодо висвітлення густинних властивостей неоген-четвертинних відкладів (Паннонський басейн, Трансильванська западина, Закарпатський прогин), моласових відкладів Передкарпатського прогину та флішових відкладів Зовнішніх Карпат у Чехії, Словаччині, Польщі, Україні. Базові дані для створення тривимірної густинної моделі осадових відкладів отримано в результаті лабораторних досліджень зразків порід з керна картувальних і глибоких розвідувальних свердловин, а також зразків порід, відібраних з численних відслонень у регіоні досліджень. Оцінено середнє значення густини для моласових і флішових відкладів румунської частини Карпат за результатами зіставлення літолого-стратиграфічних комплексів цих відкладів у суміжних районах східної частини Українських Карпат з подібними в Румунських Східних Карпатах та аналізу наявних даних стосовно густини Передкарпатського прогину та Флішових Карпат для української частини. Застосовано методику досліджень, яка є модифікацією геологічного редукування. Її суть полягає у послідовному розрахунку і вилученню з аномального гравітаційного поля тривимірного гравітаційного ефекту осадових шарів, параметризація яких визначена краще, ніж тих, що залягають глибше. В результаті формується залишкове гравітаційне поле, зумовлене глибинними неоднорідностями, які пов’язані з консолідованою частиною земної кори та верхньою мантією. Гравітаційні ефекти розраховано у масштабі 1:4 000 000 за мережею 10×10 км із застосуванням сучасного програмного комплексу GMT-Auto. Детальна схема залишкового (звільненого від впливу товщі осадових відкладів) гравітаційного поля Карпатсько-Паннонського регіону (stripped gravity map) є ефективним інструментом у розумінні джерел домінуючих гравітаційних особливостей досліджуваного регіону. Так, Паннонський басейн проявляється загальним максимумом з низкою локальних позитивних аномалій (більш як 50 мГал), які спостерігаються над невеликими западинами, заповненими малощільними потужними осадовими відкладами: Дунайською, Сольнокською, Мако, Бекеш і Закарпатським прогином. Феномен додатних, а не від’ємних значень залишкового гравітаційного поля для цих структур можна пояснити проникненням в осадовий покрив вулканічних порід або наявністю тіл високої густини з особливим петрофізичним складом (метаморфічні комплекси?) в консолідованій частині земної кори. Іншою причиною може бути вплив регіонального фону, який зумовлений підніманням поділу Мохо в Паннонському басейні до глибини 24—26 км. Гравітаційний мінімум Західних Карпат, який на схемі аномального гравітаційного поля складається з двох частин (північної і південної), відображається одним інтенсивним мінімумом — південним (–60 мГал). Північна частина цього гравітаційного мінімуму практично знівельована після розрахунків гравітаційного ефекту осадового заповнення, тому можна припустити, що її джерелом є малощільні флішові і моласові відклади. Південну частину гравітаційного мінімуму Західних Карпат можна пояснити дефіцитом мас у консолідованій частині земної кори. Навіть після вивільнення від впливу товщі осадових відкладів інтенсивність гравітаційних мінімумів Східних (–80 мГал) і Південних (–100 мГал) Карпат залишилась великою, тому можна припустити, що вони зумовлені не тільки низькими значеннями густини осадових відкладів Зовнішніх Карпат і Передкарпатського прогину, а й додатковим гравітаційним ефектом глибинних неоднорідностей консолідованої частини земної кори (а можливо, і верхньої мантії). S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine 2023-02-22 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/273639 10.24028/gj.v44i6.273639 Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 44 No. 6 (2022); 24-62 Геофизический журнал; Том 44 № 6 (2022); 24-62 Геофізичний журнал; Том 44 № 6 (2022); 24-62 2524-1052 0203-3100 uk https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/273639/269493 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | three-dimensional modeling density residual gravity field (stripped gravity map) Neogene-Quaternary sediments (Pannonian Basin Transylvanian Depression Transcarpathian Trough) molasse deposits of the Carpathian Foredeep flysch deposits of the Outer Carpathians Carpathian-Pannonian region Makarenko, I. Bielik, M. Starostenko, V. Dererova, Ya. Savchenko, O. Legostaeva, O. Three-dimensional density model of the sedimentary filling of the Carpathian-Pannonian region |
| title | Three-dimensional density model of the sedimentary filling of the Carpathian-Pannonian region |
| title_alt | Тривимірна густинна модель осадового заповнення Карпатсько-Паннонського регіону |
| title_full | Three-dimensional density model of the sedimentary filling of the Carpathian-Pannonian region |
| title_fullStr | Three-dimensional density model of the sedimentary filling of the Carpathian-Pannonian region |
| title_full_unstemmed | Three-dimensional density model of the sedimentary filling of the Carpathian-Pannonian region |
| title_short | Three-dimensional density model of the sedimentary filling of the Carpathian-Pannonian region |
| title_sort | three-dimensional density model of the sedimentary filling of the carpathian-pannonian region |
| topic | three-dimensional modeling density residual gravity field (stripped gravity map) Neogene-Quaternary sediments (Pannonian Basin Transylvanian Depression Transcarpathian Trough) molasse deposits of the Carpathian Foredeep flysch deposits of the Outer Carpathians Carpathian-Pannonian region |
| topic_facet | three-dimensional modeling density residual gravity field (stripped gravity map) Neogene-Quaternary sediments (Pannonian Basin Transylvanian Depression Transcarpathian Trough) molasse deposits of the Carpathian Foredeep flysch deposits of the Outer Carpathians Carpathian-Pannonian region тривимірне моделювання густина залишкове гравітаційне поле (stripped gravity map) неоген-четвертинні відклади (Паннонський басейн Трансильванська западина Закарпатський прогин) моласові відклади Передкарпатського прогину флішові відклади Зовнішніх Карпат Карпатсько-Паннонський регіон |
| url | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/273639 |
| work_keys_str_mv | AT makarenkoi threedimensionaldensitymodelofthesedimentaryfillingofthecarpathianpannonianregion AT bielikm threedimensionaldensitymodelofthesedimentaryfillingofthecarpathianpannonianregion AT starostenkov threedimensionaldensitymodelofthesedimentaryfillingofthecarpathianpannonianregion AT dererovaya threedimensionaldensitymodelofthesedimentaryfillingofthecarpathianpannonianregion AT savchenkoo threedimensionaldensitymodelofthesedimentaryfillingofthecarpathianpannonianregion AT legostaevao threedimensionaldensitymodelofthesedimentaryfillingofthecarpathianpannonianregion AT makarenkoi trivimírnagustinnamodelʹosadovogozapovnennâkarpatsʹkopannonsʹkogoregíonu AT bielikm trivimírnagustinnamodelʹosadovogozapovnennâkarpatsʹkopannonsʹkogoregíonu AT starostenkov trivimírnagustinnamodelʹosadovogozapovnennâkarpatsʹkopannonsʹkogoregíonu AT dererovaya trivimírnagustinnamodelʹosadovogozapovnennâkarpatsʹkopannonsʹkogoregíonu AT savchenkoo trivimírnagustinnamodelʹosadovogozapovnennâkarpatsʹkopannonsʹkogoregíonu AT legostaevao trivimírnagustinnamodelʹosadovogozapovnennâkarpatsʹkopannonsʹkogoregíonu |