Сейсмическая визуализация плюмов и сверхглубинных флюидов в мантии под территорией Украины
Згідно з тривимірною Р-швидкісною моделлю мантії під Євразією, отриманою методом тейлорового наближення, проведено сейсмічну візуалізацію прояву мантійних плюмів і надглибинних флюїдних процесів. Як вихідні дані використано часи перших вступів Р-хвилі згідно з бюлетенями ISC за період 1964—2006 рр....
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Геофизический журнал |
|---|---|
| Datum: | 2017 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
2017
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/125276 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Сейсмическая визуализация плюмов и сверхглубинных флюидов в мантии под территорией Украины / Т.А. Цветкова, И.В. Бугаенко, Л.Н. Заец // Геофизический журнал. — 2017. — Т. 39, № 4. — С. 42-54. — Бібліогр.: 33 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-125276 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Цветкова, Т.А. Бугаенко, И.В. Заец, Л.Н. 2017-10-21T11:13:26Z 2017-10-21T11:13:26Z 2017 Сейсмическая визуализация плюмов и сверхглубинных флюидов в мантии под территорией Украины / Т.А. Цветкова, И.В. Бугаенко, Л.Н. Заец // Геофизический журнал. — 2017. — Т. 39, № 4. — С. 42-54. — Бібліогр.: 33 назв. — рос. 0203-3100 DOI: doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v39i4.2017.107506 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/125276 550.334 Згідно з тривимірною Р-швидкісною моделлю мантії під Євразією, отриманою методом тейлорового наближення, проведено сейсмічну візуалізацію прояву мантійних плюмів і надглибинних флюїдних процесів. Як вихідні дані використано часи перших вступів Р-хвилі згідно з бюлетенями ISC за період 1964—2006 рр. Зона дослідження визначена в інтервалі (45—50° пн.ш.)×(23—48° сх.д.) до глибини 2500 км, в інтервалі (51—55° пн.ш.)×(23—48° сх.д.) до глибини 1700 км відповідно до використаної системи спостережень і охоплює мантію під Сарматією (у тому числі територією України) та її облямування. Визначено флюїдний домен як зону поширення низькошвидкісних неоднорідностей з нижньої та середньої мантії у верхню і розтікання по латералі верхнього завершення її центральної частини. Центральну, низькошвидкісну частину флюїдного домену визначено як плюм, тобто флюїдний домен є зоною, пов’язаною зі слідами проходження плюма. According to the Taylor approximation of the three-dimensional P-velocity model of the mantle under Eurasia, a seismic visualization of the manifestation of mantle plumes and super-deep fluid processes was carried out. As initial data, the times of the first arrival of the P-wave were used according to the ISC bulletins for the period 1964—2006. The research area is defined in the interval (45—50° N)Ч(23—48° E) to the depth of 2500 km, in the interval (51—55° N)Ч(23—48° E) to the depth of 1700 km according to the used observation system and includes a mantle near Sarmatia (including the territory of Ukraine) and its surroundings. The fluid domain is defined as the region of the yields of low-velocity heterogeneities from the lower, middle mantle to the upper one and spreading along the laterals of their central part. The central, low-velocity part of the fluid domain is defined as a plume. Hence, the fluid domain is an area associated with traces of the passage of plumes. ru Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України Геофизический журнал Сейсмическая визуализация плюмов и сверхглубинных флюидов в мантии под территорией Украины Seismic visualization of plumes and super-deep fluids in mantle under Ukraine Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Сейсмическая визуализация плюмов и сверхглубинных флюидов в мантии под территорией Украины |
| spellingShingle |
Сейсмическая визуализация плюмов и сверхглубинных флюидов в мантии под территорией Украины Цветкова, Т.А. Бугаенко, И.В. Заец, Л.Н. |
| title_short |
Сейсмическая визуализация плюмов и сверхглубинных флюидов в мантии под территорией Украины |
| title_full |
Сейсмическая визуализация плюмов и сверхглубинных флюидов в мантии под территорией Украины |
| title_fullStr |
Сейсмическая визуализация плюмов и сверхглубинных флюидов в мантии под территорией Украины |
| title_full_unstemmed |
Сейсмическая визуализация плюмов и сверхглубинных флюидов в мантии под территорией Украины |
| title_sort |
сейсмическая визуализация плюмов и сверхглубинных флюидов в мантии под территорией украины |
| author |
Цветкова, Т.А. Бугаенко, И.В. Заец, Л.Н. |
| author_facet |
Цветкова, Т.А. Бугаенко, И.В. Заец, Л.Н. |
| publishDate |
2017 |
| language |
Russian |
| container_title |
Геофизический журнал |
| publisher |
Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Seismic visualization of plumes and super-deep fluids in mantle under Ukraine |
| description |
Згідно з тривимірною Р-швидкісною моделлю мантії під Євразією, отриманою методом тейлорового наближення, проведено сейсмічну візуалізацію прояву мантійних плюмів і надглибинних флюїдних процесів. Як вихідні дані використано часи перших вступів Р-хвилі згідно з бюлетенями ISC за період 1964—2006 рр. Зона дослідження визначена в інтервалі (45—50° пн.ш.)×(23—48° сх.д.) до глибини 2500 км, в інтервалі (51—55° пн.ш.)×(23—48° сх.д.) до глибини 1700 км відповідно до використаної системи спостережень і охоплює мантію під Сарматією (у тому числі територією України) та її облямування. Визначено флюїдний домен як зону поширення низькошвидкісних неоднорідностей з нижньої та середньої мантії у верхню і розтікання по латералі верхнього завершення її центральної частини. Центральну, низькошвидкісну частину флюїдного домену визначено як плюм, тобто флюїдний домен є зоною, пов’язаною зі слідами проходження плюма.
According to the Taylor approximation of the three-dimensional P-velocity model of the mantle under Eurasia, a seismic visualization of the manifestation of mantle plumes and super-deep fluid processes was carried out. As initial data, the times of the first arrival of the P-wave were used according to the ISC bulletins for the period 1964—2006. The research area is defined in the interval (45—50° N)Ч(23—48° E) to the depth of 2500 km, in the interval (51—55° N)Ч(23—48° E) to the depth of 1700 km according to the used observation system and includes a mantle near Sarmatia (including the territory of Ukraine) and its surroundings. The fluid domain is defined as the region of the yields of low-velocity heterogeneities from the lower, middle mantle to the upper one and spreading along the laterals of their central part. The central, low-velocity part of the fluid domain is defined as a plume. Hence, the fluid domain is an area associated with traces of the passage of plumes.
|
| issn |
0203-3100 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/125276 |
| citation_txt |
Сейсмическая визуализация плюмов и сверхглубинных флюидов в мантии под территорией Украины / Т.А. Цветкова, И.В. Бугаенко, Л.Н. Заец // Геофизический журнал. — 2017. — Т. 39, № 4. — С. 42-54. — Бібліогр.: 33 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT cvetkovata seismičeskaâvizualizaciâplûmovisverhglubinnyhflûidovvmantiipodterritorieiukrainy AT bugaenkoiv seismičeskaâvizualizaciâplûmovisverhglubinnyhflûidovvmantiipodterritorieiukrainy AT zaecln seismičeskaâvizualizaciâplûmovisverhglubinnyhflûidovvmantiipodterritorieiukrainy AT cvetkovata seismicvisualizationofplumesandsuperdeepfluidsinmantleunderukraine AT bugaenkoiv seismicvisualizationofplumesandsuperdeepfluidsinmantleunderukraine AT zaecln seismicvisualizationofplumesandsuperdeepfluidsinmantleunderukraine |
| first_indexed |
2025-11-26T21:27:45Z |
| last_indexed |
2025-11-26T21:27:45Z |
| _version_ |
1850776754346524672 |
| fulltext |
Т. А. ЦвеТковА, И. в. БугАенко, Л. н. ЗАеЦ
42 геофизический журнал № 4, Т. 39, 2017
Введение. Согласно существующим
в настоящее время представлениям [До-
брецов, 2010; Хаин, 2010], новая концеп-
ция глобальной геодинамики (тектоника)
Земли включает в себя:
а) тектонику плит, определяемую кон-
векцией в верхней и нижней мантии и вза-
имодействием астеносферы и литосферы;
б) тектонику плюмов, зарождающихся
на границе ядро—мантия и определяю-
щих крупные магматические провинции
(LIP), или горячие поля, по определению
УДК 550.334 DOI: http://dx.doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v39i4.2017.107506
Сейсмическая визуализация плюмов и сверхглубинных
флюидов в мантии под территорией Украины
© Т. А. Цветкова, И. В. Бугаенко, Л. Н. Заец, 2017
Институт геофизики НАН Украины, Киев, Украина
Поступила 25 мая 2017 г.
Згідно з тривимірною Р-швидкісною моделлю мантії під Євразією, отриманою ме-
тодом тейлорового наближення, проведено сейсмічну візуалізацію прояву мантійних
плюмів і надглибинних флюїдних процесів. Як вихідні дані використано часи перших
вступів Р-хвилі згідно з бюлетенями ISC за період 1964—2006 рр. Зона дослідження
визначена в інтервалі (45—50° пн.ш.)×(23—48° сх.д.) до глибини 2500 км, в інтервалі
(51—55° пн.ш.)×(23—48° сх.д.) до глибини 1700 км відповідно до використаної системи
спостережень і охоплює мантію під Сарматією (у тому числі територією України) та
її облямування. Визначено флюїдний домен як зону поширення низькошвидкісних
неоднорідностей з нижньої та середньої мантії у верхню і розтікання по латералі
верхнього завершення її центральної частини. Центральну, низькошвидкісну частину
флюїдного домену визначено як плюм, тобто флюїдний домен є зоною, пов’язаною
зі слідами проходження плюма.
Мантія під територією України зазнає впливу Північноазовського, Волино-
Оршанського і Центрально-Чорноморського плюмів та зон їх розтікання (флюїд-
них доменів). Верхня мантія над центральною частиною як Північноазовського (до
глибини 525 км), так і Волино-Оршанського флюїдного домену (до глибини 300 км) є
високошвидкісною. З огляду на відсутність проявів виходів центральної зони флюїд-
ного домену з нижньої мантії та наявність високошвидкісної верхньої мантії, можна
очікувати, що обидві зазначені центральні зони, що пов’язані з проявом плюмів, пе-
ребувають на стадії загасання. Центральні зони обох флюїдних доменів належать до
зон зчленування тектонічних структур: Північноазовський приурочений до зчлену-
вання Хоперського мегаблока Воронезького кристалічного масиву і Донбасу, Волино-
Оршанський — до зчленування Курського мегаблока Воронезького кристалічного
масиву, Оршанської западини (Волино-Оршанський авлакоген) і північно-західної
частини Дніпрово-Донецької западини. У зоні розтікання як Північноазовського,
так і Волино-Оршанського флюїдного домену виділено 12 надглибинних флюїдів.
Ключові слова: сейсмічна томографія, Україна, Волино-Оршанський флюїдний
домен, Північноазовський флюїдний домен, надглибинні флюїди.
Л. П. Зоненшайна и М. И. Кузьмина [Зо-
неншайн, Кузьмин, 1993];
в) космические факторы, определяю-
щие прежде всего изменения солнечной
радиации и вариации климата (циклы Ми-
ланковича).
В свою очередь, развитие методов ин-
терпретации геофизических потенциаль-
ных полей, сейсмических методов ГСЗ—
КМПВ, решения обратных кинематиче-
ских задач сейсмики позволило продви-
нуться в понимании процессов мантийно-
СейСмИчеСкАя вИЗуАЛИЗАЦИя пЛюмов И СверхгЛуБИнных фЛюИдов...
геофизический журнал № 4, Т. 39, 2017 43
го диапиризма, в том числе на территории
Украины, а также получить скоростные
модели земной коры и прилегающих вер-
хов мантии вдоль сейсмических профилей.
Наиболее полно материалы по мантийно-
му диапиризму на территории Украины
представлены в работе Ю. П. Оровецкого
[Оровецкий, 1990]. Автором отмечаются
области проявления мантийных диапиров
транскоровых геофизических аномалий в
пределах Украинского щита (УЩ): Подоль-
ской (Подольский мегаблок), Кировоград-
ской (Ингульский мегаблок), Волынской
(Волынский мегаблок), Приазовской (При-
азовский мегаблок). Учитывая возможную
связь мантийных диапиров и плюмов, рас-
смотрим сейсмическую визуализацию
плюмовых процессов, имеющих влияние
на мантию под территорией Украины.
Методика. Сейсмическая визуализация
проявления плюмов и сверхглубинных
флюидов в мантии под территорией Укра-
ины определяется решением обратной ли-
неаризированной многомерной кинемати-
ческой задачи сейсмики (задачи сейсмиче-
ской томографии). В работе использована
трехмерная Р-скоростная модель мантии,
полученная методом тейлорового прибли-
жения, предложенного В. С. Гейко [Гейко,
1997; Geyko, 2004]. Тейлорова аппроксима-
ция трехмерной задачи обращения вре-
мен пробега имеет следующие ключевые
преимущества [Geyko, 2004] по сравнению
с методом классической линеаризации Ро-
манова—Лаврентьева [Лаврентьев и др.,
1980]:
1) дает ощутимый выигрыш в точности
приближения нелинейности;
2) справедлива при более слабых огра-
ничениях на скорость; т ейлорово прибли-
жение применимо при наличии в разрезе
зон с пониженной скоростью;
3) не требует задания референтной ско-
рости как начального приближения;
4) является задачей, корректной по Ти-
хонову, вместо существенно некоррект-
ной задачи классической линеаризации;
5) значительно сокращает размерность
задачи численного обращения, поскольку
предполагает сканирование поля времен
и обращение годографов-сечений вместо
его обращения в целом;
6) в равной мере справедлива для ре-
шения как в прямоугольной декартовой
системе координат, так и в полярной си-
стеме благодаря известному конформному
отображению шара на полупространство
[Gerver, Markushevich, 1966].
В качестве исходных были использо-
ваны данные о временах прихода первых
вступлений Р-волн, представленные в бюл-
летенях ISC за 1964—2006 гг. на станции
мировой сейсмической сети. Схема плот-
ности использованных исходных данных
приведена в работе [Цветкова и др., 2010].
Согласно выполненному тестированию,
точность обращения годографов составля-
ет 0,015 км/с. Отметим, что результатом ре-
шения задачи сейсмической томографии
является модель, оптимальная в пределах
принятых физико-математических пред-
ставлений. Последние включают в себя:
аксиоматику, теорию метода, принятую
параметризацию среды, численные мето-
ды решения задачи, аппроксимирующие
методы, графические методы и др.
Модель мантии представляется в виде
горизонтальных сечений (в истинных ско-
ростях с шагом 25 км по глубине) и вер-
тикальных сечений с шагом 1° в невязках
скорости (δ) относительно обобщенной
модели средней скорости:
ист averV Vδ = − .
Обобщенная модель средняя скорость
— глубина {Vmin(z), Vmax(z), Vaver(z)} представ-
лена до глубины 2500 км в статье [Бугаен-
ко и др., 2008]. Сравнение этой модели и
глобальных одномерных референтных мо-
делей приведено в работе [Geyko, 2004].
На рис. 1 показано соотношение обобщен-
ная средняя скорость — глубина. Сечение
изолиний невязок скорости (δ) составляет
0,025 км/с.
Трехмерная Р-скоростная модель ман-
тии под Восточно-Европейской плат-
формой (в том числе под территорией
Украины), а именно верхняя мантия и ее
переходная зона, представлена в работах
[Гейко и др., 2005, 2006; Шумлянская и др.,
Т. А. ЦвеТковА, И. в. БугАенко, Л. н. ЗАеЦ
44 геофизический журнал № 4, Т. 39, 2017
2007, 2014; Шумлянская, 2008; Цветкова,
Бугаенко, 2012; Старостенко и др., 2014;
Цветкова и др., 2016]. Для мантии под
Фенноскандией плюмы и сверхглубинные
системы флюидов рассмотрены в публика-
циях [Цветкова и др., 2015а,б].
Восточно-Европейская платформа
делится на три части: Фенноскандию,
Волго-Уралию и Сарматию [Shchipansky,
Bogda nova, 1996]. Границей между Фен-
носкандией и Сарматией служит Волыно-
Оршанский авлакоген, а между Волго-
Уралией и Сарматией — Пачелмский авла-
коген (рис. 2). В данной статье рассматри-
вается трехмерная Р-скоростная модель
мантии в пределах (45—55° с.ш.)×(23—
48°) в.д., включающая область Сарматии
(в том числе УЩ) и ее окружение. Ис-
пользованные данные позволяют осветить
скоростное строение мантии в интервале
45—50° с.ш. на глубинах до 2500 км и далее
на север — до 1700 км.
По скоростным характеристикам ман-
тия под Сарматией относится к мантии по
стабильному типу Ю. М. и Д. Ю. Пущаров-
ских [Пущаровский, Пущаровский, 2010].
Следовательно, относительно принятой
референтной модели верхняя мантия (гра-
ница М — 410 км) характеризуется повы-
шенными скоростями VР, зона Голицына—
Гейко (ЗГГ) — скоростная характеристика
переходной зоны верхней мантии (410—
650 км) — пониженными скоростями, зона
раздела-1 (650—850 км) — повышенными
скоростями, средняя мантия (850—1700 км)
— пониженными скоростями, зона разде-
ла-2 (1700—2200 км) — повышенными ско-
ростями, нижняя мантия (2200—2900 км)
— пониженными скоростями. Границы
между верхней мантией, ЗГГ, зоной раз-
дела-1, средней мантией, зоной раздела-2
и нижней мантией определяются нулевой
изолинией невязок скорости δ в связи с
Рис. 1. Обобщенная модель средняя скорость — глу-
бина.
Рис. 2. Упрощенная схема тектонического районирования по В. Е. Хаину [Хаин, 2001] и О. Б. Гинтову
[Гинтов, 2005]). Структуры: Б — Бугский мегаблок УЩ, В — Волынский мегаблок УЩ, ВК — Восточные
Карпаты, В-О-ав — Волыно-Оршанский авлакоген, ДДВ — Днепрово-Донецкая впадина, Инг — Ингульский
мегаблок УЩ, Кур — Курский мегаблок ВКМ, Л — Лосевская шовная зона, М-Б-ан — Мазуро-Белорусская
антиклиза, П — Подольский мегаблок УЩ, Па — Пачелмский авлакоген, Пан — Паннонская впадина, Пр
— Приазовский мегаблок УЩ, Р — Росинский мегаблок УЩ, Скиф — Скифская плита, Ср — Среднепри-
днепровский мегаблок УЩ, Хоп — Хоперский мегаблок ВКМ, ЮК — Южные Карпаты.
СейСмИчеСкАя вИЗуАЛИЗАЦИя пЛюмов И СверхгЛуБИнных фЛюИдов...
геофизический журнал № 4, Т. 39, 2017 45
чередованием повышения и понижения
последних.
Согласно данным работы [Богатиков и
др., 2010], под мантийными плюмами пони-
мают струи разогретого мантийного веще-
ства, которые поднимаются из различных
глубин до уровня своей плавучести, где их
головные части начинают растекаться.
По Ф. А. Летникову, флюид — суще-
ственно водная, водно-газовая, паровая
или газовая среда, состоящая из компо-
нент флюида в соединении с петрогенны-
ми, рудными и иными элементами. Сверх-
глубинный высокоэнергетический флюид
[Летников, 1999] связан с понятием плю-
мов, отделяющихся от земного ядра. Со-
гласно Ф. А. Летникову, «сформировалось
представление о том, что в геологической
истории Земли от жидкого ядра Земли не-
однократно отделялись мощные газовые
потоки, которые со временем достигали
верхних горизонтов литосферы, включая
и земную кору. Эти восходящие потоки
флюидов, в которых преобладают газы и
летучие компоненты широкого круга эле-
ментов, получили название плюмов».
В скоростных разрезах плюмы проявля-
ются как низкоскоростные аномалии, рас-
пространяющиеся, возможно, от границы
ядро—мантия до коры. Сверхглубинным
флюидным процессам соответствует чере-
дование субвертикально расположенных
повышенных и пониженных аномалий
скорости, возможно, начиная от нижней
мантии.
В мантии под Сарматией выделяются
области, основной особенностью которых
является распространение низкоскорост-
ных неоднородностей из средней мантии
через зону раздела-1 в ЗГГ. Как следствие
этого, отмечается специфика скоростной
расслоенности верхней мантии и ЗГГ. В ра-
ботах [Добрецов и др., 2001; Nataf, 2000]
распространение пониженных скоростей
из нижней и средней мантии в верхнюю,
возможное вплоть до коры, связывается
с сейсмическим проявлением плюмовых
процессов. Субвертикальные скоростные
колонки чередующихся повышенных и
пониженных аномалий скорости распро-
странения сейсмических волн связывают-
ся с сейсмическим проявлением сверхглу-
бинных флюидов [Гуфельд, 2007].
Геофизические признаки плюмовых
процессов определяются характерными
особенностями, а именно более глубоким
залеганием границы М (более 45 км), поло-
жительными гравитационными аномалия-
ми и повышенным тепловым потоком, низ-
коскоростной областью, распространяю-
Рис. 3. Центральные части флюидных доменов (1) и сверглубинные флюиды (2) исследуемой территории:
В-О — Волыно-Оршанский ФД, С-А — Северо-Азовский ФД, f1—f12 — сверглубинные флюиды.
Т. А. ЦвеТковА, И. в. БугАенко, Л. н. ЗАеЦ
46 геофизический журнал № 4, Т. 39, 2017
щейся от нижней мантии вверх [Богатиков
и др., 2010]. Определим флюидный домен
(ФД) как область выходов низкоскоростных
неоднородностей из нижней и средней ман-
тии в верхнюю, возможно, вплоть до коры
(центральная часть) включительно, и рас-
текания по латерали вершин их централь-
ной части. Центральная, низкоскоростная,
часть ФД определяется как плюм. Отсюда
ФД — это область, связанная со следами
прохождения плюмов. В то же время сле-
дует отметить, что возможна локализация
подошвы плюма в любой из геосфер ман-
тии при общем распространении низкоско-
ростной неоднородности вверх. Границы
области растекания определяются измене-
нием скоростной структуры: переходом к
области с повышенными скоростями или
в низкоскоростную среднюю мантию.
В данной статье с учетом трехмерности
скоростной модели мантии рассмотрены
растекания в направлениях юг—север и
восток—запад для исследуемых глубин.
Отметим, что, согласно модельным
исследованиям, время существования
докембрийских плюмов (флюидов) [До-
брецов, 2010] составляет 120 млн лет, ак-
тивное время существования плюма —
предположительно 25 млн лет [Добрецов,
2010; Фурман, 2010]. Затухание плюмово-
го процесса связывается с исчезновением
нижней части (ножки) в нижней и средней
мантии, предположительно после 34 млн
лет [Фурман, 2010]. Время существования
фанерозойских (в том числе современных)
плюмов — 32 млн лет [Добрецов, 2010;
Фурман, 2010]. Глобальные (но иногда с
локальным усилением) циклы, связанные
с периодичностью плюмов, кратной 30 млн
лет, составляют 30, 60, 90 и 120 млн лет [До-
брецов, 2010].
Исходя из этого, данные сейсмической
томографии представляют сейсмическую
визуализацию следов распространения
наиболее молодых плюмов.
Результаты. Таким образом, на скорост-
ных сечениях трехмерной Р-скоростной
модели мантии территории Сарматии ви-
зуализируются, как минимум две разно-
видности скоростных неоднородностей,
Рис. 4. Широтные вертикальные сечения трех-
мерной Р-скоростной модели мантии исследуемой
территории. координаты: а — 55—51° с.ш., б —
50—48° с.ш., в — 47—45° с.ш.; сокращения: В-О —
центральная часть Волыно-Оршанского ФД, С-А —
центральная часть Северо-Азовского ФД, f1—f12 —
сверхглубинные флюиды исследуемой территории
(см. рис. 3—5).
связанных с плюмовыми процессами, —
флюидные домены, центральные области
которых являются собственно плюмами,
СейСмИчеСкАя вИЗуАЛИЗАЦИя пЛюмов И СверхгЛуБИнных фЛюИдов...
геофизический журнал № 4, Т. 39, 2017 47
и сверхглубинные флюиды (f), представ-
ленные субвертикальными скоростными
колонками чередующихся повышенных и
пониженных аномалий скорости. Плано-
вое положение этих мантийных структур
показано на рис. 3.
Для рассматриваемого региона ха рак-
тер ны следующие флюидные домены: Се -
веро-Азовский, Волыно-Оршанский, Цен-
т рально-Черноморский. Их центральным
частям (областям плюмов) соответствуют
координаты: Северо-Азовский ФД — (39—
42° в.д.)×(48—52° с.ш.); Волыно-Оршанский
ФД — (29—33° в.д.)×(53—54° с.ш.). Цен-
траль но-Черноморский плюм, расположен-
ный к югу от территории Украины (34—
35° в.д.; 42—45° с.ш.), представлен в работах
[Бугаенко и др., 2008; Гинтов и др., 2016],
поэтому здесь не рассматривается.
Северо-Азовский ФД. Центральная
часть домена относится к мантии под
Сар матией, а именно к сочленению ман-
тии под Днепровско-Донецкой впадиной
(ДДВ) (Донбассом) и Хоперским мегабло-
ком Воронежского кристаллического мас-
сива (рис. 3, 4, 5). Выход низкоскоростной
средней мантии через зону раздела-1 и
переходную зону фиксируется на глуби-
не 525 км (рис. 4, а, сечение 51°; рис. 5, б,
сечения 48—50°). Отмечается отсутствие
низкоскоростных выходов из нижней ман-
тии и зоны раздела-2, что, как было пред-
Продолжение рис. 4.
Т. А. ЦвеТковА, И. в. БугАенко, Л. н. ЗАеЦ
48 геофизический журнал № 4, Т. 39, 2017
ставлено выше, предполагает затухание
плюма. В то же время наблюдаются низ-
коскоростные аномалии в средней мантии,
в области «выхода» плюма.
Широтному сечению 50° с.ш. (рис. 4, б)
центральной части Северо-Азовского ФД,
соответствуют следующие скоростные
характеристики: скоростная расслоен-
ность высокоскоростной верхней мантии
— сгущение изолиний невязок скорости
(до 0,075 км⁄с) в более высокоскоростном
слое на глубине 50—100 км; наличие более
высокоскоростного слоя (0,025—0,05 км⁄с)
на глубинах 475—525 км. Необходимо от-
метить существенно увеличенную мощ-
ность высокоскоростной верхней мантии
до глубины 525 км. В средней и нижней
мантии в центральной области плюма
выделяются низкоскоростные ано малии
(–0,025 км⁄с).
На остальных широтных сечениях, ко-
торые проходят через центральную часть
Северо-Азовского ФД, сохраняется анало-
гичная скоростная характеристика мантии
с незначительными изменениями конфи-
гурации изолиний (рис. 4, а, б).
Согласно приведенному выше опреде-
лению области растекания, восточная об-
ласть растекания Северо-Азовского ФД
распространяется на широтных сечениях
мантии от центральной части ФД на вос-
ток до окончания Прикаспийской впадины
(58° в.д.). Для сечения 52° с.ш. области рас-
текания соответствует мантия под южным
окончанием Волго-Уралии (Жигулевско-
Оренбургским массивом и Восточно-
Жигулевской проекцией), что выходит
за пределы рассматриваемой области ис-
следования. Залегание кровли переходной
зоны в обоих случаях определено на глуби-
не 325 км, подошва в первом случае — на
глубинах 550—575, во втором — 625 км.
Западная область растекания Северо-
Азовского ФД определена по кровле пере-
ходной зоны на глубине 300 км и закан-
чивается выходом ее через зону раздела-1
в среднюю мантию (26° в.д.). На сечениях
48—51° с.ш. указанная область ограниче-
на высокоскоростным наклонным слоем,
который распространяется начиная с глу-
бины 50 км от мантии под Подольским
мегаблоком УЩ. Для сечения 52° с.ш. на-
чало наклонного слоя определено на глу-
бине 300 км, его завершение — на глубине
575 км в переходной зоне верхней мантии
под Припятской впадиной.
Долготные сечения (см. рис. 5, 40° в.д.)
соответствуют основным приведенным
скоростным характеристикам широтных
сечений ФД.
Северная область растекания Северо-
Азовского ФД ограничивается мантией
под Хоперским мегаблоком (Варваринский
блок) Воронежского кристаллического
массива (ВКМ) (55° с.ш.). Южная область
растекания включает в себя мантию под
Скифской плитой (45° с.ш.) и простирается
далее до мантии под Рионской впадиной,
которая находится за пределами области
рассмотрения.
Волыно-Оршанский ФД. Центральная
часть домена относится к сочленению ман-
тии под Курским мегаблоком ВКМ, Ор-
шанской впадиной (Волыно-Оршанский
авлакоген) и северо-западной частью ДДВ
(см. рис. 3, 4, а, в, 5). Использованная си-
стема наблюдений позволяет охарактери-
зовать распределение скорости в рассма-
триваемой области до глубины 1700 км.
Выход низкоскоростной средней мантии
через зону раздела-1 в переходную зону
определяется на глубине 650 км.
Широтному сечению 53° с.ш. (рис. 4, а),
проходящему через центральную часть до-
мена, соответствуют следующие основ-
ные скоростные характеристики: подо-
шва высокоскоростной верхней мантии
определена на глубине 300 км; на глубине
50—125 км наблюдается сгущение изоли-
ний невязок скорости, изменяющихся в
интервале 0,1—0,2 км⁄с. Начиная с глубины
300 км и до 1700 км общей характеристи-
кой мантии являются низкие скорости. В
центральной части ФД низкоскоростной
слой на глубине 300—650 км разделен на
три части: на глубине 375—425 км выделя-
ется высокоскоростная линза с невязками
до 0,1 км⁄с; верхняя часть слоя характери-
зуется значением невязки скорости до
–0,05 км⁄с; нижняя часть — до –0,125 км⁄с.
СейСмИчеСкАя вИЗуАЛИЗАЦИя пЛюмов И СверхгЛуБИнных фЛюИдов...
геофизический журнал № 4, Т. 39, 2017 49
Аналогичная трехслойность характерна
для плюмов Фенноскандинавского щита
[Цветкова и др., 2015а,б].
Для широт 53—54° с.ш. восточные об-
ласти растекания Волыно-Оршанского ФД
связаны с мантией под ВКМ (до Лосевской
шовной зоны), западные области растека-
ния — с мантией под Волыно-Оршанским
авлакогеном и Мазуро-Белорусской анте-
клизой (до 15° в.д.). Для широты 52° с.ш.
западная часть ФД охватывает Припят-
скую впадину и ограничена мантией под
Подляско-Брестской впадиной.
Долготные сечения (см. рис. 5, 31° в.д.)
соответствуют основным приведенным
скоростным харак теристикам широтных
сечений ФД.
Долготные области растекания ограни-
чены мантией под Оршанской впадиной
на северном направлении (до 60° с.ш.).
На южном направлении, для долгот 28—
30° в.д., область растекания ограничена
мантией под Северной Добруджей, для
долгот 31—33° в.д. — северо-западным
шельфом Черного моря (Каркинитский
грабен). Следует отметить, что для послед-
них сечений область растекания ограниче-
на наклонным высокоскоростным слоем,
распространяющемуся от мантии под Сар-
матией до мантии под прогибом Сороки-
на, что выходит за пределы исследуемой
территории.
Сверхглубинные флюиды. Наряду с вы-
деленными плюмами для рассматриваемой
территории выделяются субвертикальные
колонки, характеризующиеся чередовани-
ем пониженных и повышенных аномалий
скорости, представляющие проявление
сверхглубинных флюидов. Для исследуе-
мой территории выделяется 12 сверхглу-
бинных флюидов, нумерация которых по-
казана на рис. 3—5.
флюид 1, 50° с.ш. (см. рис. 4, б): в верх-
ней мантии высокоскоростная аномалия
(невязки скорости более 0,1 км⁄с) на глу-
бине 50—100 км и низкоскоростная (более
–0,05 км⁄с) до глубины 280 км, в высоко-
скоростной переходной зоне аномалии
до 0,1 км⁄с. Выделяется низкоскоростная
аномалия более 0,025 км⁄с на глубине 550—
650 км и высокоскоростная до глубины
850 км, а также высокоскоростная анома-
лия (более 0,025 км⁄с) в зоне раздела-2.
флюид 2, 49° с.ш. (см. рис. 4, б): области
определения соответствует часть наклонно-
го слоя, распространяющегося от ВКМ до
Скифской плиты, между высокоскорост-
ной верхней мантией (сгущение изолиний
на глубинах 50—100 км, значение невязок
скорости 0,15 км⁄с) и низкоскоростной
переходной зоной (более –0,15 км⁄с). Вы-
деляется высокоскоростная зона раздела-1
(более 0,05 км⁄с), более низкоскоростная
(более –0,05 км⁄с) аномалия в средней ман-
тии на глубине 1400—1550 км и аномалии
в зоне раздела-2 и нижней мантии.
флюид 3, 49° с.ш. (см. рис. 4, б): высо-
коскоростная верхняя мантия до глубины
300 км. В низкоскоростной переходной
зоне верхней мантии до глубины 675 км
определяется высокоскоростная линза
на глубине 500—550 км. Выделяется вы-
сокоскоростная зона раздела-1 (более
0,05 км⁄с) и высокоскоростная аномалия
(до 0,025 км⁄с) на глубине 1700—1775 км в
низкоскоростной средней мантии.
флюид 4, 50° с.ш. (см. рис. 4, б): в высоко-
скоростной верхней мантии до 300 км вы-
деляется более высокоскоростная область
на глубине 50—100 км (более 0,175 км⁄с).
Низкоскоростная до 580 км переходная
зона верхней мантии характеризует-
ся двумя аномалиями с максимумами до
–0,075 км⁄с на глубине 400 км и –0,2 км⁄с
на 500 км. Высокоскоростная до 1600 км
зона раздела-1 содержит аномалию со зна-
чением невязки скорости до 0,075 км⁄с на
глубине 600—700 км. Также выделяется
аномалия в высокоскоростной зоне раз-
дела-2 на глубине 1850—1975 км.
флюид 5, 50° с.ш. (см. рис. 4, б): в высо-
коскоростной верхней мантии на глубине
50—100 км выделяется более высокоско-
ростная аномалия (более 0,175 км⁄с) и ме-
нее высокоскоростная (меньше 0,025 км⁄с)
на глубине 120—300 км. В переходной
зоне верхней мантии высокоскоростная
аномалия (более 0,05 км⁄с) на глубине
450—550 км и низкоскоростная (более
–0,15 км⁄с) на глубине до 700 км. В низко-
Т. А. ЦвеТковА, И. в. БугАенко, Л. н. ЗАеЦ
50 геофизический журнал № 4, Т. 39, 2017
скоростной средней мантии прослежи-
вается более низкоскоростная аномалия
(меньше –0,05 км⁄с) на глубине 420—500 км
и высокоскоростная (до 0,025 км⁄с) на глу-
бине 1580—1650 км.
флюид 6, 52° с.ш. (см. рис. 4, а): вы-
сокоскоростная верхняя мантия (более
0,075 км⁄с) до глубины 330 км, сильно низ-
коскоростная переходная зона (более
–0,2 км⁄с) и высокоскоростная зона раз-
дела-1 со значением невязки скорости
более 0,05 км⁄с. В низкоскоростной сред-
ней мантии определена низкоскоростная
аномалия (более –0,25 км⁄с) на глубине
1300—1630 км.
флюид 7, 47° с.ш. (см. рис. 4, в): в высо-
коскоростной верхней мантии на глубине
100—175 км выделяется менее высокоско-
ростная область (меньше 0,025 км⁄с). Пере-
ходная зона низкоскоростная, зона раз-
дела-1 — высокоскоростная. Выделяется
более низкоскоростная аномалия (более
–0,05 км⁄с) на глубине 1400—1550 км в низ-
коскоростной средней мантии и более вы-
сокоскоростная (более 0,025 км⁄с) на глу-
бине 1875—2000 км в высокоскоростной
зоне раздела-2.
флюид 8, 47° с.ш. (см. рис. 4, в): высо-
коскоростная верхняя мантия до глубины
300 км, в низкоскоростной переходной
зоне присутствует высокоскоростная
аномалия на глубине 500—550 км. В высо-
коскоростной зоне раздела-1 отмечается
более высокоскоростная аномалия (более
0,025 км⁄с). Также выделяются аномалии в
средней мантии и зоне раздела-2.
флюид 9, 45° с.ш. (см. рис. 4, в): верхняя
мантия до 125 км является высокоскорост-
ной (более 0,05 км⁄с), до 380 км — низко-
скоростной (более –0,05 км⁄с). Переходная
зона до 580 км высокоскоростная (более
0,15 км⁄с), до 700 км — низкоскоростная
(более –0,2 км⁄с). В средней мантии, зоне
раздела-2 и нижней мантии также наблю-
Рис. 5. Долготные вертикальные сечения трехмерной р-скоростной модели мантии исследуемой террито-
рии, пересекающие центральную часть Волыно-Оршанского (31° в.д.) и Северо-Азовского (40° в.д.) ФД.
Условные обозначения те же, что и на рис. 4.
СейСмИчеСкАя вИЗуАЛИЗАЦИя пЛюмов И СверхгЛуБИнных фЛюИдов...
геофизический журнал № 4, Т. 39, 2017 51
дается чередование аномалий.
флюид 10, 47° с.ш. (см. рис. 4, в): до 75 км
верхняя мантия высокоскоростная, до
300 км — низкоскоростная (невязки скоро-
сти более –0,1 км⁄с). Переходная зона высо-
коскоростная до 675 км (более 0,125 км⁄с),
зона раздела-1 — низкоскоростная. В низ-
коскоростной зоне раздела-2 присутствует
более низкоскоростная аномалия (менее
–0,05 км⁄с) на глубине 1250—1350 км.
флюид 11, 47° с.ш. (см. рис. 4, в): харак-
теризуется наиболее контрастным чередо-
ванием скоростных аномалий на всем про-
тяжении глубин исследуемой территории,
особенно в нижней части средней мантии,
зоне раздела-2 и нижней мантии.
флюид 12, 48° с.ш. (см. рис. 4, б): в высо-
коскоростной верхней мантии до глубины
380 км выделяется менее высокоскорост-
ная аномалия (менее 0,025 км⁄с) на глуби-
не 125—225 км. Переходная зона являет-
ся низкоскоростной до глубины 700 км
с высокоскоростной линзой на глубине
450—560 км. В низкоскоростной средней
мантии присутствуют две более низко-
скоростные аномалии (более –0,025 км⁄с)
на глубине 1175—1290 и 1500—1880 км. В
высокоскоростной зоне раздела-2 опреде-
лена более высокоскоростная аномалия на
глубине 2030—2240 км.
Как отмечалось выше, плюмовым и
сверхглубинным флюидным процессам
кроме сейсмической визуализации долж-
ны соответствовать повышенный тепло-
вой поток и повышенная гравитационная
аномалия. Сложность этих связей в общем
случае определяется нелинейностью и глу-
бинностью рассматриваемых мантийных
процессов. Как правило, построены кар-
ты для указанных полей на уровне земной
поверхности (тепловое поле) или уровне
моря (аномалии Буге и Фая). На карте те-
плового потока на уровне земной поверх-
ности [Geotermal…, 1981] и на карте грави-
тационных мантийных аномалий [Кабан,
2001] отмечается выполнение указанных
выше требований.
Выводы. Приведенные данные позволя-
ют заключить следующее.
1. Мантия под территорией Украины на-
ходится под влиянием Северо-Азовского,
Волыно-Оршанского и Центрально-Чер-
номорского ФД и областей их растекания.
2. Верхняя мантия как над Северо-
Азовским ФД (до глубины 525 км), так и
над Волыно-Оршанским ФД (до глубины
300 км) высокоскоростная.
3. В рассматриваемом случае с учетом
отсутствия проявлений выходов централь-
ной области ФД из нижней мантии и на-
личия высокоскоростной верхней мантии
можно ожидать, что обе указанные цен-
тральные области, связанные с проявлени-
ем плюмов, находятся на стадии затухания.
4. Как Северо-Азовский, так и Волыно-
Оршанский ФД (центральные области) от-
носятся к областям сочленения тектониче-
ских структур. Северо-Азовский ФД при-
урочен к сочленению Хоперского мегабло-
ка ВКМ и Донбасса; Волыно-Оршанский
— Курского мегаблока ВКМ, Оршанской
впадины (Волыно-Оршанский авлакоген)
и северо-западной части ДДВ.
5. В области растекания как Северо-
Азовского, так и Волыно-Оршанского ФД
выделяются 12 сверхглубинных флюидов.
Богатиков о. А., коваленко в. И., Шарков е. в. Маг-
матизм. Тектоника. Геодинамика Земли. Москва:
Наука, 2010. 607 с.
Бугаенко И. в., Шумлянская Л. А., Заец Л. н., Цветко
ва Т. А. Трехмерная P-скоростная модель мантии
Черного моря и прилегающей территории. гео
физ. журн. 2008. Т. 30. № 5. С. 145—160.
гейко в. С. Тейлорово приближение волнового урав-
нения и уравнения эйконала в обратных сейс-
Список литературы
мичеких задачах. геофиз. журн. 1997. Т. 19. № 3.
С. 48—68.
гейко в. С., Цветкова Т. А., Шумлянская Л. А., Бугаен
ко И. в., Заец Л. н. Региональная 3-D P-скоростная
модель мантии Сарматии (юго-запад Восточно-
Европейской платформы). геофиз. журн 2005.
Т. 27. № 6. С. 27—39.
гейко в. С., Шумлянская Л. А., Бугаенко И. в., За
ец Л. н., Цветкова Т. А. Трехмерная модель
Т. А. ЦвеТковА, И. в. БугАенко, Л. н. ЗАеЦ
52 геофизический журнал № 4, Т. 39, 2017
верх ней мантии Украины по временам прихода
Р-волн. геофиз. журн 2006. Т. 28. № 1. С. 3—16.
гинтов о. Б. Полевая тектонофизика и ее приме-
нение при изучении деформации земной коры
Украины. Киев: Феникс, 2005. 568 с.
гинтов о. Б., Цветкова Т. А., Бугаенко И. в., му
ровская А. в. Некоторые особенности строения
мантии Восточного Средиземноморья и их гео-
динамическая интерпретация. геофиз. журн.
2016. Т. 38. № 1. С. 17—29.
гуфельд И. Л. Сейсмический процесс. Физико-
химические аспекты. Королев: ЦНИИМаш, 2007.
160 с.
добрецов н. Л. Глобальная геодинамическая эволю-
ция Земли и глобальные геодинамические моде-
ли Земли. геология и геофизика. 2010. Т. 51. № 6.
С. 761—784.
добрецов н. Л., кирдяшкин А. г., кирдяшкин А. А.
Глубинная геодинамика. Новосибирск: Изд-во
СО РАН, филиал «ГЕО», 2001. 405 с.
Зоненшайн Л п., кузьмин м. И. Палеогеодинамика.
Москва: Наука, 1993. 192 с.
кабан м. к. Гравитационная модель коры и верхней
мантии Северной Евразии. Мантийные и изо-
статические аномалии силы тяжести. российский
журнал наук о Земле. 2001. Т. 3. № 2. http://elpub.
wdcb.ru/journals/rjes/rus/v03/v03con_r.htm#no2.
Лаврентьев м. м., романов в. г., Шишатский С. п.
Некоторые проблемы математической физики
и анализа. Москва: Наука, 1980. 286 с.
Летников ф. А. Флюидные фации континенталь-
ной среды и проблемы рудообразования. Смир-
новский сборник. Москва: Изд-во МГУ, 1999.
С. 63—95.
оровецкий ю. п. Мантийный диапиризм. Киев:
Наук. думка, 1990. 172 с.
пущаровский ю. м., пущаровский д. ю. Геология
мантии Земли. Москва: Геос, 2010. 138 с.
Старостенко в. И., Лукин А. е., Цветкова Т. А.,
Шумлянская Л. А. Геофлюиды и современное
проявление активизации Ингульского мегабло-
ка Украинского щита. геофиз. журн. 2014. Т. 36.
№ 5. С. 3—25.
фурман в. Теплоперенесення і теплова дифузія в
плині конвективних мантійних плюмів Землі.
вісник Львів. унту. Сер. геолог. 2010. Вип. 24.
С. 35—49.
хаин в. е. Об основных принципах построения под-
линно глобальной модели динамики Земли. гео
логия и геофизика. 2010. Т. 51. № 6. С. 753—760.
хаин в. е. Тектоника континентов и океанов. Мо-
сква: Научный мир, 2001. 604 с.
Цветкова Т. А., Бугаенко И. в. Сейсмотомография
мантии под Восточно-Европейской платформой:
мантийные скоростные границы. геофиз. журн.
2012. Т. 34. № 5. С. 161—172.
Цветкова Т. А., Бугаенко И. в., Заец Л. н. Скоростная
делимость мантии под Украинским щитом. гео
физ. журн. 2016. Т. 38. № 4. С. 75—87.
Цветкова Т. А., Бугаенко И. в., Заец Л. н. Структура
низкоскоростных областей в мантии северной
Европы. Труды карельского научного центра
рАн. 2015а. № 7. С. 106—126.
Цветкова Т., Бугаенко И., Заец Л. Трехмерная
Р-скоростная модель мантии Фенноскандии.
Saarbrucken (Deutschland): LAP LAMBERT
Academic Publ., 2015б. 138 с.
Цветкова Т. А., Шумлянская Л. А., Бугаенко И. в.,
Заец Л. н. Сейсмотомография Восточно-Евро-
пей ской и Баренцево-Печорской платформ:
трехмерная р-скоростная модель мантии под
Волго-Уралией, Прикаспийской впадиной и
Баренцево-Печорской платформой. геофиз.
журн. 2010. Т. 32. № 5. С. 35—50.
Шумлянская Л. А. Мантийные блоки и зоны повы-
шенной проницаемости мантии Украинского
щита. геофиз. журн. 2008. Т. 30. № 2. С. 135—144.
Шумлянская Л. А., Заец Л. н., Цветкова Т. А. Трех-
мерная скоростная структура мантии терри-
тории Украины и нефтегазоносность. геофиз.
журн. 2007. Т. 29. № 1. С. 122—131.
Шумлянская Л. А., Трипольский А. А., Цветкова Т. А.
Влияние скоростной структуры коры на резуль-
таты сейсмической томографии Украинского
щита. геофиз. журн. 2014. Т. 36. № 4. С. 95—117.
Gerver M., Markushevich V., 1966. Determination of a
seismic wave velocity from the travel-time curve.
Geophys. J. Roy. Astron. Soc. 11, 165—173.
Geyko V. S., 2004. А general theory of the seismic travel-
time tomography. геофиз. журн 26(2), 3—32.
Geotermal atlas of Eorope, 1981. Ed. Hurtig. Potsdam:
Hermann Haack Verlavsgesellshaft mbH Gotha.
Nataf H.C., 2000. Seismic imaging of mantle plumes.
Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 28, 391—417. doi:
10.1146/annurev.earth.28.1.391.
Shchipansky A., Bogdanova S. V., 1996. The Sarmatian
crustal segment: Precambrian correlation between
the Voronezh Massif and the Ukrainian Shield
across the Dniepr-Donets aulacogen. Tectonophys
ics 268(1-4), 109—125.
СейСмИчеСкАя вИЗуАЛИЗАЦИя пЛюмов И СверхгЛуБИнных фЛюИдов...
геофизический журнал № 4, Т. 39, 2017 53
Seismic visualization of plumes and super-deep fluids
in mantle under Ukraine
© T. A. Tsvetkova, I. V. Bugaenko, L. N. Zaets, 2017
According to the Taylor approximation of the three-dimensional P-velocity model of the mantle
under Eurasia, a seismic visualization of the manifestation of mantle plumes and super-deep fluid
processes was carried out. As initial data, the times of the first arrival of the P-wave were used ac-
cording to the ISC bulletins for the period 1964—2006. The research area is defined in the interval
(45—50° N)×(23—48° E) to the depth of 2500 km, in the interval (51—55° N)×(23—48° E) to the depth
of 1700 km according to the used observation system and includes a mantle near Sarmatia (includ-
ing the territory of Ukraine) and its surroundings. The fluid domain is defined as the region of the
yields of low-velocity heterogeneities from the lower, middle mantle to the upper one and spreading
along the laterals of their central part. The central, low-velocity part of the fluid domain is defined
as a plume. Hence, the fluid domain is an area associated with traces of the passage of plumes.
The mantle under the territory of Ukraine is under the influence of the North-Azov, Volyn-Orsha
and Central-Black Sea fluid domains and regions of their spreading. The upper mantle above the
central part of the North-Azov fluid domain (to a depth of 525 km) and above the central part of
the Volyn-Orsha fluid domain (to a depth of 300 km) is high-velocity one. In the case under con-
sideration, taking into account the absence of manifestations of the outlet of the central region of
the fluid domain from the lower mantle and the presence of a high-velocity upper mantle, it can be
expected that both of these central regions associated with the manifestation of plumes are in the
decay stage. The central regions of both the North-Azov and Volyn-Orsha fluid domains belong
to the areas of articulation of tectonic structures. The North Azov fluid domain is confined to the
junction of the Khoper megablock of the Voronezh Massif and the Donbas, the Volyn-Orsha to the
Kursk megablock of the Voronezh Massif, the Orsha Depression (Volyn-Orsha aulakogen) and the
north-western part of the Dneprovo-Donets Basin. In the area of spreading of both the North-Azov
and Volyn-Orsha fluid domains, 12 super-deep fluids are emitted.
Key words: seismic tomography, Ukraine, Volyn-Orsha fluid domain, North-Azov fluid domain,
super-deep fluids.
References
Bogatikov O. A., Kovalenko V. I., Sharkov E. V., 2010.
Magmatism. Tectonics. Geodynamics of the Earth.
Moscow: Nauka, 607 p. (in Russian).
Bugaenko I. V., Shumlyanskaya L. A., Zaets L. N., Tsvet
kova T. A., 2008. Three-dimensional P-velocity mod-
el of the mantle of the Black Sea and the adjacent
territory. Geofizicheskiy zhurnal 30(5), 145—160 (in
Russian).
Geyko V. S., 1997.Taylor approximation of the wave
equation and the eikonal equation in inverse seis-
mic problems. Geofizicheskiy zhurnal 19(3), 48—68
(in Russian).
Geyko V. S., Tsvetkova T. A., Shumlyanskaya L. A.,
Bugaenko I. V., Zaets L. N., 2005. Regional 3-D P-
velocity model of the Sarmatian mantle (south-west
of the East European platform). Geofizicheskiy zhur
nal 27(6), 27—39 (in Russian).
Geyko V. S., Shumlyanskaya L. A., Bugaenko I. V., Za
ets L. N., Tsvetkova T. A., 2006. Three-dimensional
model of the upper mantle of Ukraine from the times
of arrival of P-waves. Geofizicheskiy zhurnal 28(1),
3—16 (in Russian).
Gintov о. B., 2005. Field tectonophysics and its appli-
cation for the studies of deformations of the Earth’s
crust of the Ukraine. Kiev: Feniks, 568 p. (in Rus-
sian).
Gintov O. B., Tsvetkova T. A., Bugaenko I. V., Murovs
kaya A. V., 2016. Some features of the structure of
the mantle of the Eastern Mediterranean and their
geodynamic interpretation. Geofizicheskiy zhurnal
38(1), 17—29 (in Russian).
Gufeld I. L., 2007. Seismic process. Physico-chemical as-
pects. Korolev: TsNIIMash Publ., 160 p. (in Russian).
Dobretsov N. L., 2010. Global geodynamic evolution
of the Earth and global geodynamic models of the
Earth. Geologiya i geofizika 51(6), 761—784 (in Rus-
sian).
Dobretsov N. L., Kirdyashkin A. G., Kirdyashkin A. A.,
2001. Deep geodynamics. Novosibirsk: Publishing
house of the RAS «GEO», 405 p. (in Russian).
Zonenshayn L. P., Kuzmin M. I., 1993. Paleogeodynam-
ics. Moscow: Nauka, 192 p. (in Russian).
Kaban M. K., 2001. Gravitational model of the crust and
Т. А. ЦвеТковА, И. в. БугАенко, Л. н. ЗАеЦ
54 геофизический журнал № 4, Т. 39, 2017
upper mantle of Northern Eurasia Mantle and iso-
static anomalies of gravity. Rossiyskiy zhurnal nauk
o Zemle 3(2) (in Russian). http: //elpub.wdcb.ru/jour-
nals/rjes/rus/v03/v03con_r.htm#no2.
Lavrentyev M. M., Romanov V. G., Shishatskiy S. P., 1980.
Some problems of mathematical physics and analy-
sis. Moscow: Nauka, 286 p. (in Russian).
Letnikov F. A., 1999. Fluid facies of the continental en-
vironment and ore formation problems. Smirnovsky
collection. Moscow: MSU Publ. House, 63—95 (in
Russian).
Orovetskiy Yu. P., 1990. Mantle diapirism. Kiev: Naukova
Dumka, 172 p. (in Russian).
Pushcharovskiy Yu. M., Pushcharovskiy D. Yu., 2010. Ge-
ology of the Earth’s mantle. Moscow: Geos, 138 p.
(in Russian).
Starostenko V. I., Lukin A. E., Tsvetkova T. A., Shumlyan
skaya L. A., 2014. Geofluids and the modern mani-
festation of the activation of the Ingul megablock of
the Ukrainian Shield. Geofizicheskiy zhurnal 36(5),
3—25 (in Russian).
Furman V., 2010. Heat transfer and heat diffusion in the
plinth of convective Manti plumes. Visnyk Lvivskogo
universyteta. Ser. geologichna 24, 35—49 (in Ukrai-
nian).
Khain V. E., 2010. On the basic principles of building
a truly global model of the dynamics of the Earth.
Geologiya i geofizika 51(6), 753—760 (in Russian).
Khain V. E., 2001. Tectonics of continents and oceans.
Moscow: Nauchnyy Mir, 604 p. (in Russian).
Tsvetkova T. A., Bugaenko I. V., 2012. Seismotomography
of the mantle under the East European platform:
mantle velocity boundaries. Geofizicheskiy zhurnal
34(5), 161—172 (in Russian).
Tsvetkova T. A., Bugaenko I. V., Zaets L. N., 2016. Speed
divisibility of the mantle under Ukrainian shield.
Geofizicheskiy zhurnal 38(4), 75—87 (in Russian).
Tsvetkova T. A., Bugaenko I. V., Zaets L. N., 2015a. Struc-
ture of low-speed regions in the mantle of northern
Europe. Trudy Karel’skogo nauchnogo tsentra RAN
(7), 106—126 (in Russian).
Tsvetkova T., Bugaenko I., Zaets L., 2015b. Three-dimen-
sional P-velocity model of the mantle of Fennoscan-
dia. Saarbrucken (Deutschland): LAP LAMBERT
Academic Publishing, 138 p. (in Russian).
Tsvetkova T. A., Shumlyanskaya L. A., Bugaenko I. V.,
Zaets L. N., 2010. Seismotomography of the East
European and Barents Pechora platforms: a three-
dimensional P-velocity model of the mantle near the
Volga-Uralia, the Caspian basin and the Barents-
Pechora platform. Geofizicheskiy zhurnal 32(5),
35—50 (in Russian).
Shumlyanskaya L. A., 2008. Mantle blocks and areas of
increased permeability of the mantle of the Ukrai-
nian shield. Geofizicheskiy zhurnal 30(2), 135—144
(in Russian).
Shumlyanskaya L. A., Zaets L. N., Tsvetkova T. A., 2007.
Three-dimensional high-speed structure of the
mantle of the territory of Ukraine and oil and gas
content. Geofizicheskiy zhurnal 29(1), 122—131 (in
Russian).
Shumlyanskaya L. N., Tripolskiy A. A., Tsvetkova T. A.,
2014. Influence of cortical velocity structure on
the results of seismic tomography of the Ukrainian
shield. Geofizicheskiy zhurnal 36(4), 95—117 (in
Russian).
Gerver M., Markushevich V., 1966. Determination of a
seismic wave velocity from the travel-time curve.
Geophys. J. Roy. Astron. Soc. 11, 165—173.
Geyko V. S., 2004. А general theory of the seismic travel-
time tomography. геофиз. журн 26(2), 3—32.
Geotermal atlas of Eorope, 1981. Ed. Hurtig. Potsdam:
Hermann Haack Verlavsgesellshaft mbH Gotha.
Nataf H.C., 2000. Seismic imaging of mantle plumes.
Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 28, 391—417. doi:
10.1146/annurev.earth.28.1.391.
Shchipansky A., Bogdanova S. V., 1996. The Sarmatian
crustal segment: Precambrian correlation between
the Voronezh Massif and the Ukrainian Shield
across the Dniepr-Donets aulacogen. Tectonophys
ics 268(1-4), 109—125.
|