Термобарическое петрофизическое прогнозное моделирование вещественного состава глубинных горизонтов литосферы при интерпретации материалов глубинного сейсмического зондирования

Рассмотрены некоторые особенности методических приемов петроскоростного термобарического моделирования. Приведены примеры прогнозной оценки распределения с глубиной горных пород некоторых участков земной коры Украинского щита вдоль отдельных профилей глубинного сейсмического зондирования....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2010
Автори:	Корчин, В.А., Буртный, П.А., Карнаухова, Е.Е.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України 2010
Назва видання:	Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики
Теми:	Петрофізичне та петрогеохімічне моделювання геологічного середовища
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97045
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Термобарическое петрофизическое прогнозное моделирование вещественного состава глубинных горизонтов литосферы при интерпретации материалов глубинного сейсмического зондирования / В.А. Корчин, П.А. Буртный, Е.Е. Карнаухова // Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики: Зб. наук. пр. — 2010. — Вип. 7. — С. 157-172. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-97045
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-970452025-02-23T17:35:59Z Термобарическое петрофизическое прогнозное моделирование вещественного состава глубинных горизонтов литосферы при интерпретации материалов глубинного сейсмического зондирования Термобаричне петрофізичне прогнозне моделювання речовинного складу глибинних горизонтів літосфери під час інтерпретації матеріалів ГСЗ Thermobaric petrophysical prognostic modeling of the material composition of deep horizons of the lithosphere during DSS data interpretation Корчин, В.А. Буртный, П.А. Карнаухова, Е.Е. Петрофізичне та петрогеохімічне моделювання геологічного середовища Рассмотрены некоторые особенности методических приемов петроскоростного термобарического моделирования. Приведены примеры прогнозной оценки распределения с глубиной горных пород некоторых участков земной коры Украинского щита вдоль отдельных профилей глубинного сейсмического зондирования. Розглянуто деякі особливості методичних прийомів петрошвидкісного термобаричного моделювання. Наведено приклади прогнозної оцінки розподілу з глибиною гірських порід деяких ділянок земної кори Українського щита уздовж окремих профілів глибинного сейсмічного зондування. Some features of methodical means of petrovelocity thermobaric modeling have been considered. Examples of the prognosis estimation of distributing with the depth of rocks of some areas of the Earth's crust of the Ukrainian shield along the separate profiles of the deep seismic sounding have been given. 2010 Article Термобарическое петрофизическое прогнозное моделирование вещественного состава глубинных горизонтов литосферы при интерпретации материалов глубинного сейсмического зондирования / В.А. Корчин, П.А. Буртный, Е.Е. Карнаухова // Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики: Зб. наук. пр. — 2010. — Вип. 7. — С. 157-172. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 2409-9430 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97045 552.1:551.14(477) ru Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики application/pdf Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Петрофізичне та петрогеохімічне моделювання геологічного середовища Петрофізичне та петрогеохімічне моделювання геологічного середовища
spellingShingle	Петрофізичне та петрогеохімічне моделювання геологічного середовища Петрофізичне та петрогеохімічне моделювання геологічного середовища Корчин, В.А. Буртный, П.А. Карнаухова, Е.Е. Термобарическое петрофизическое прогнозное моделирование вещественного состава глубинных горизонтов литосферы при интерпретации материалов глубинного сейсмического зондирования Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики
description	Рассмотрены некоторые особенности методических приемов петроскоростного термобарического моделирования. Приведены примеры прогнозной оценки распределения с глубиной горных пород некоторых участков земной коры Украинского щита вдоль отдельных профилей глубинного сейсмического зондирования.
format	Article
author	Корчин, В.А. Буртный, П.А. Карнаухова, Е.Е.
author_facet	Корчин, В.А. Буртный, П.А. Карнаухова, Е.Е.
author_sort	Корчин, В.А.
title	Термобарическое петрофизическое прогнозное моделирование вещественного состава глубинных горизонтов литосферы при интерпретации материалов глубинного сейсмического зондирования
title_short	Термобарическое петрофизическое прогнозное моделирование вещественного состава глубинных горизонтов литосферы при интерпретации материалов глубинного сейсмического зондирования
title_full	Термобарическое петрофизическое прогнозное моделирование вещественного состава глубинных горизонтов литосферы при интерпретации материалов глубинного сейсмического зондирования
title_fullStr	Термобарическое петрофизическое прогнозное моделирование вещественного состава глубинных горизонтов литосферы при интерпретации материалов глубинного сейсмического зондирования
title_full_unstemmed	Термобарическое петрофизическое прогнозное моделирование вещественного состава глубинных горизонтов литосферы при интерпретации материалов глубинного сейсмического зондирования
title_sort	термобарическое петрофизическое прогнозное моделирование вещественного состава глубинных горизонтов литосферы при интерпретации материалов глубинного сейсмического зондирования
publisher	Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Петрофізичне та петрогеохімічне моделювання геологічного середовища
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97045
citation_txt	Термобарическое петрофизическое прогнозное моделирование вещественного состава глубинных горизонтов литосферы при интерпретации материалов глубинного сейсмического зондирования / В.А. Корчин, П.А. Буртный, Е.Е. Карнаухова // Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики: Зб. наук. пр. — 2010. — Вип. 7. — С. 157-172. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
series	Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики
work_keys_str_mv	AT korčinva termobaričeskoepetrofizičeskoeprognoznoemodelirovanieveŝestvennogosostavaglubinnyhgorizontovlitosferypriinterpretaciimaterialovglubinnogosejsmičeskogozondirovaniâ AT burtnyjpa termobaričeskoepetrofizičeskoeprognoznoemodelirovanieveŝestvennogosostavaglubinnyhgorizontovlitosferypriinterpretaciimaterialovglubinnogosejsmičeskogozondirovaniâ AT karnauhovaee termobaričeskoepetrofizičeskoeprognoznoemodelirovanieveŝestvennogosostavaglubinnyhgorizontovlitosferypriinterpretaciimaterialovglubinnogosejsmičeskogozondirovaniâ AT korčinva termobaričnepetrofízičneprognoznemodelûvannârečovinnogoskladuglibinnihgorizontívlítosferipídčasínterpretacíímateríalívgsz AT burtnyjpa termobaričnepetrofízičneprognoznemodelûvannârečovinnogoskladuglibinnihgorizontívlítosferipídčasínterpretacíímateríalívgsz AT karnauhovaee termobaričnepetrofízičneprognoznemodelûvannârečovinnogoskladuglibinnihgorizontívlítosferipídčasínterpretacíímateríalívgsz AT korčinva thermobaricpetrophysicalprognosticmodelingofthematerialcompositionofdeephorizonsofthelithosphereduringdssdatainterpretation AT burtnyjpa thermobaricpetrophysicalprognosticmodelingofthematerialcompositionofdeephorizonsofthelithosphereduringdssdatainterpretation AT karnauhovaee thermobaricpetrophysicalprognosticmodelingofthematerialcompositionofdeephorizonsofthelithosphereduringdssdatainterpretation
first_indexed	2025-11-24T06:01:54Z
last_indexed	2025-11-24T06:01:54Z
_version_	1849650435139305472
fulltext	157 Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2010 УДК 552.1:551.14(477) © В.А. Корчин, П.А. Буртный, Е.Е. Карнаухова, 2010 Институт геофизики им. С.И. Субботина НАН Украины, г. Киев ТЕРМОБАРИЧЕСКОЕ ПЕТРОФИЗИЧЕСКОЕ ПРОГНОЗНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ГЛУБИННЫХ ГОРИЗОНТОВ ЛИТОСФЕРЫ ПРИ ИНТЕРПРЕТАЦИИ МАТЕРИАЛОВ ГЛУБИННОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ Рассмотрены некоторые особенности методических приемов петроскоростного термобарического моделирования. Приведены примеры прогнозной оценки рас- пределения с глубиной горных пород некоторых участков земной коры Украинс- кого щита вдоль отдельных профилей глубинного сейсмического зондирования. Ключевые слова: упруго-плотностные характеристики, высокие РТ-парамет- ры, петроскоростное термобарическое моделирование. При прогнозировании геологической среды на глубину определяю- щими параметрами служат региональные данные глубинного сейсми- ческого зондирования (ГСЗ) и гравиметрии, а также скоростные и плот- ностные характеристики горных пород различных комплексов, отобран- ных в верхних горизонтах изучаемых площадей, исследованных в лабо- раторных глубинных РТ-условиях. Поэтому правильнее интерпретиро- вать полученную геолого-геофизическую информацию возможно лишь на основании комплексного подхода, который включает и петрофизичес- кое моделирование. Петрофизическое моделирование основано на дифференциации ми- неральных сред по физическим параметрам в зависимости от их петро- логических характеристик, в том числе состава, генезиса и других фак- торов. Анализ причин дифференциации физических свойств в пределах одноименных петрографических групп связан с особенностями корре- ляции физических свойств со структурно-вещественными признаками. При наличии их закономерных связей можно прогнозировать природу соответствующих геологических объектов учитывая степень геолого- петрофизической информативности используемых данных. Корреляция свойств по структурно-вещественным признакам служит основным ус- ловием петрофизической классификации пород. Результаты эксперимен- 158 Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2010 тального изучения комплекса физических параметров минерального вещества конкретных геологических структур в модельных РТ-усло- виях – это основа для более однозначной интерпретации результатов геофизических наблюдений и построения петроскоростных моделей ли- тосферы [1–12]. Такие исследования позволяют получать принципиаль- но новую и весьма ценную информацию об особенностях изменений уп- ругих параметров минерального вещества в термобарических режимах, которые на данном этапе развития экспериментальных исследований могут быть наиболее приближены к реальным РТ-условиям недр. Бла- годаря использованию этого метода стало возможным в сжатые сроки исследовать в разных РТ-режимах физические характеристики большо- го количества образцов изверженных и метаморфических пород. В основу составления программ положены данные о распределении давления с глубиной, рассчитанного по средним значениям плотности пород в глубинных зонах земной коры и возможного строения конкрет- ных геологических провинций. Распределение значений температуры на разной глубине рассчитано по материалам геотермического изучения соответствующих районов. Составлены РТ-программы для различных районов Украинского щита [1–5, 12]. Рассмотрим некоторые особенности методических приемов петро- скоростного термобарического моделирования. На первом этапе прово- дится анализ материалов ГСЗ вдоль имеющихся геотраверсов, разби- тых на блоки с построением соответствующих скоростных колонок и выделение разноградиентных участков. Затем – подбор поверхностных аналогов глубинных минеральных образований с учетом априорной гео- лого-геофизической информации об исследуемом регионе и выявленных наиболее характерных пород на поверхности вдоль отдельных участков профиля. Образцы пород изучают в программных РТ-условиях, соот- ветствующих их распределению в земной коре исследуемого профиля. Далее, путем сопоставления скоростных характеристик образцов конк- ретных разностей пород и данных ГСЗ на отдельных горизонтах подби- рают породы с близкими значениями скорости и её изменениями при высоких РТ-параметрах, аналогичными изменениям сейсмических ско- ростей с глубиной. Таким образом осуществляется трансформация сейсмического разреза в литологический [1, 2, 6–8, 11, 12]. Остановимся подробнее на этапах моделирования, которые в ходе многолетних исследований постоянно уточнялись, а последовательность выполнения этапов совершенствовалась. Ниже приведена оптимальная 159 Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2010 блок-схема мелкомасштабного петроскоростного глубинного структурного моделирования (рис. 1). На этом варианте блок- схемы отрезки с одной стрелкой указывают на пути обработки, направленность и последователь- ность перехода информации от блока к блоку. Отрезки, ограни- ченные двумя стрелками, указы- вают на возможность неоднок- ратного возврата информации при многоцикличном моделировании с использованием метода после- довательных приближений [1, 2, 6–12]. Содержание блоков предлагаемого комплекса исследований, объе- диненных в рамках предложенной схемы (рис. 1) таково: 1) изучение структурно–тектонических особенностей региона; выде- ление основных групп пород, формирующих геологическую среду; последующее ее расчленение на отдельные блоки; 2) анализ априорной геолого-геофизической информации, с учетом дан- ных о глубинной термодинамической обстановке; 3) отбор коллекции образцов пород изучаемого региона, включая воз- можные глубинные аналоги (на основании информации блоков 1, 2); 4) составление вариантов программ экспериментального изучения на основании прогнозирования распределения с глубиной Р и Т (по ма- териалам геотермии и гравиметрии) и их последующее использова- ние при экспериментальных исследованиях образцов горных пород в аппаратах высокого давления-температуры; 5) изучение в разных термобарических условиях упругих и плотност- ных параметров по образцам коллекций пород; 6) статистическая обработка и анализ результатов лабораторных опы- тов; 7) комплексная обработка петрологической информации и эксперимен- тальных данных; поиск корреляционных зависимостей между соот- Ðèñ. 1. Òåðìîáàðè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå ñîñòîÿíèÿ è âåùåñòâåííîãî ñîñòàâà çåì- íîé êîðû (îáúÿñíåíèå â òåêñòå) 160 Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2010 ветствующими параметрами; составление рабочих палеток или таб- лиц; 8) анализ материалов полевых геофизических наблюдений (прежде всего ГСЗ); построение скоростных разрезов по блокам и слоям вдоль со- ответствующего профиля; 9) сопоставление результатов лабораторных петроскоростных РТ-ис- следований с сейсмической информацией; комплексная первичная интерпретация; 10) построение литологической модели возможного распределения с глу- биной поверхностных аналогов глубинных пород на основании сис- темного анализа соответствующей информации (блоки 1, 2, 6, 7 и 9); 11) реконструкция на основании литологической модели (блок 10) пет- роскоростных разрезов (VР, VS) по экспериментальным данным (бло- ки 6, 7); 12) построение плотностного разреза с последующей циклической кор- реляцией аномалий гравитационного поля со скоростным и веществен- ным разрезами; 13) создание и анализ моделей распределения с глубиной упруго-проч- ностных характеристик (модули Юнга и сдвига, коэффициент Пуас- сона, сжимаемость и др.) минерального вещества по отдельным бло- кам; сопоставление с первичной геофизической информацией; 14) построение комплексных петроскоростных разрезов, в основу кото- рых положены данные экспериментальных РТ-исследований и ин- формация, накопленная в блоках 10–13 [6–12]. При отсутствии профилей ГСЗ, т. е. глубинной скоростной информа- ции, в петроплотностном моделировании используют первичную инфор- мацию о распределении гравитационного поля в изучаемом регионе и данные об изменении плотности пород с глубиной. Необходимое усло- вие при этом – наличие пересечений гравитационных профилей с пет- роскоростными моделями, построенными с учетом сейсмической ин- формации. Предложенная блок-схема петроскоростного моделирования приме- нима также при разработке соответствующих алгоритмов автоматизиро- ванных методов построения петрофизических моделей литосферы с ис- пользованием экспериментальной РТ-информации о физических свойствах различных пород и региональной геолого-геофизической изученности. Отметим некоторые особенности этапов моделирования. В ходе ис- следований региональные коллекции отобранных горных пород предва- 161 Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2010 рительно експериментально ис- следуются при атмосферном дав- лении и комнатной температуре. Определяются скорости распро- странения упругой волны про- дольной (VP) и поперечной (VS) поляризации, а также их плотность. Затем наиболее характерные из них (по этим параметрам) исследуются при гидростатическом давлении до 0,5–0,6 Гпа. После статистической обработки данных о распределении скорос- тей упругих волн в образцах при атмосферном давлении и влиянии высо- кого гидростатического, осуществляется подбор группы образцов, кото- рые исследуются в условиях одновременного воздействиия Р и Т. В этих опытах давление и температура, как отмечалось выше, изменяются по РТ-программам возможного регионального изменения этих параметров с глубиной. Пример такой программы показан на рис. 2. Соответственно условиям эксперимента, образец породы как бы постепенно “погружа- ется” на заданную глубину, при этом одновременно измеряются значе- ния VP, VS и декремент объема. Сопоставляя данные глубинного сейсмического зондирования с ма- териалами экспериментального РТ-изучения скоростных характеристик различных пород исследуемого района, с учетом общей региональной геолого-геофизической информации, осуществляется построение перво- го варианта модели распределения аналогов поверхностных пород с глу- биной (первая литологическая модель). На втором этапе модельные построения петроскоростных конструк- ций дополняются петроплотностными характеристиками. При этом ис- пользуются материалы гравиметрии и экспериментальные РТ-зависи- мости плотности пород. Модельные построения согласовываются со структурой отражающих площадок, расположением разломных зон и пр. Таким образом, на втором этапе уточняется геологическое строение, Ðèñ. 2. Ïðîãðàììû èçìåíåíèÿ â àï- ïàðàòå ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêè äàâëåíèé (Ð) è òåìïåðàòóðû (Òâð – âû- ñîêî, Òíð – íèçêîòåìïåðàòóðíûé ðå- æèì). 1–12 – Ð è 1–12', 1'–12' – Ò – çíà÷åíèÿ äàâëåíèÿ è òåìïåðàòóðû â îïûòàõ ïðè èçìåðåíèè ñêîðîñòíûõ è ïëîòíîñòíûõ ïàðàìåòðîâ 162 Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2010 положение вертикальных и горизонтальных границ блоков, их веществен- ный состав. Подобные литологические модели затем используют для создания комплексных петрофизических (геотермических, геоэлектри- ческих, геомагнитных и др.) моделей земной коры, которые сопоставля- ют с наблюденными, дополняющими их геофизическими полями, уточ- няя глубинное строение исследованного региона. Сейсмические разрезы в пределах Украинского щита (УЩ) в боль- шинстве случаев фиксируют горизонтально-блоковые структуры коры, которые отражают геолого-тектоническое строение исследуемых райо- нов. Выделенные блоки характеризует определенный скоростной раз- рез, на котором наблюдаются скачки скорости, а иногда выделяются положительные или отрицательные равноградиентные по скорости уча- стки. В упрощенном виде эти блоки можно рассматривать как элемен- ты вертикального расслоения геологической среды. Каждому блоку и составляющим его слоям присуще своё среднее значение Vр. Иными словами, вертикальная зональность, выявленная по результатам сейс- мических исследований представлена в виде скачков абсолютных зна- чений скорости и существенным изменением с глубиной. Стабильные по величине градиентов скорости слои можно рассматривать как зоны определенного состава. Изменения Vр в этом случае обусловлены эф- фектами воздействия на минеральную среду Р и Т. В некоторых случаях на сейсмических разрезах выделяются зоны инверсии скорости продоль- ных волн. Опыты показали, что зависимости Vp,Vs = f(PT) = f(H) имеют сложные закономерности – на кривых отмечаются зоны инверсии ско- ростей с проявлением максимумов и минимумов. Ниже приведен пример трансформации данных ГСЗ вдоль одного из профилей центральной части УЩ в информацию о распределении конк- ретных кристаллических пород по разрезу после выполнения соответ- ствующего комплекса исследований согласно приведенной выше блок- схеме. Для построения петроскоростной модели был использован синтети- ческий геолого-геофизический профиль 3–3', пересекающий Ингуло-Ин- гулецкий район в субширотном направлении (рис. 3), где представлены усредненные сейсмические характеристики отдельных блоков в виде синтезированных скоростных разрезов. Вдоль указанного профиля была отобрана коллекция образцов пород и подробно изучены их скоростные характеристики в разных РТ-условиях. Предполагалось, что отобран- ные минеральные ассоциации с наибольшей вероятностью могут фор- 163 Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2010 мировать соответствующие блоки коры. Это новоукраинские, кировог- радские, лелековские, боковянские, долинские и другие граниты, а так- же плагиограниты, чарнокиты, диориты, эндербиты, габбро и габбро- нориты. Данные петроскоростных РТ-исследований представлены в на- ших публикациях [3, 4, 6–12 и др.]. Почти для всех изученных пород характерны сложные изменения скорости распространения в них упру- гой волны при соответствующих РТ-условиях различных глубин. Более того, в зависимостях Vp, Vs = f(PT) = f(H) наблюдаются зоны инверсий, Ðèñ. 3. Ãåîñòðóêòóðíàÿ ñõåìà Èíãóëî-Èíãóëåöêîãî ðàéîíà öåíòðàëüíîé ÷àñòè ÓÙ â ðàìêàõ ïëîùàäè ÃÃÊ-200 (ïî [7]): 1 – ïëàãèîãðàíèòû è ïëàãèîìèãìàòèòû äíåïðî- ïåòðîâñêîãî êîìïëåêñà; 2 – äèîðèòû ïîðôèðîáëàñòîâûå, ÷àðíîêèòû è ãðàíèòû òðà- õèòîèäíûå íîâîóêðàèíñêîãî êîìïëåêñà; 3 – ãðàíîäèîðèòû ïîðôèðîáëàñòîâûå, ãðà- íèòû è ìèãìàòèòû êèðîâîãðàäñêîãî êîìïëåêñà; 4 – ñðåäíå-, ìåëêîçåðíèñòûå ãðàíè- òû êèðîâîãðàäñêîãî êîìïëåêñà; 5 – êàðáîíàòíî-òåððèãåííûé êîìïëåêñ ðîäèîíîâñ- êîé ñâèòû; 6 – âóëêàíîãåííî-îñàäî÷íûé êîìïëåêñ ñïàñîâñêîé è 7 – êàìåííî-êîñòî- âàòñêîé ñâèò; 8 – ãíåéñû ÷å÷åëååâñêîé ñâèòû; 9 – ãíåéñû ðîùàõîâñêîé ñâèòû; 10 – çîíû ðàçëîìîâ; 11 – ïðîôèëü 3–3`; 12 – îáëàñòè èíòåíñèâíîãî ðàçâèòèÿ ìåòàñîìàòî- çà, ëîêàëèçàöèè ó÷àñòêîâ ñóëüôèäíîé ìèíåðàëèçàöèè, îðóäåíåíèÿ è êîíöåíòðàöèè ãåîõèìè÷åñêèõ àíîìàëèé. 164 Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2010 которым присущи пониженные значения скорости. Они по-разному пред- ставлены для различных пород. Указанные зоны более четко проявлены для волн продольной поляризации и менее отчетливо – в изменениях поперечных. Упругие константы минерального вещества этих зон сви- детельствуют о том, что оно находится в разуплотненном состоянии (довольно высокие значения сжимаемости), менее устойчиво к сдвиго- вым нагрузкам (уменьшается модуль сдвига), более хрупкое в их крае- вых частях (уменьшается коэффициент Пуассона) [7, 10–12 и др.]. Профиль 3–3' проходит в пределах Братского и Приингульского син- клинориев, Малеевского купола и Ингулецкого массива. Пересекая две первых структуры, он pacположен в непосредственной близости к VIII геотраверсу ГСЗ. Это позволило при построении синтезированной сейс- мической модели (рис. 4) использовать информацию о скоростных ха- рактеристиках в отдельных блоках. Отсутствие таковой для восточной части рассматриваемого профиля потребовало поисков аналогов среди материлов по другим профилям ГСЗ. Согласно предложенной нами методике, значения скоростных пaраметров отдельных блоков по профилю 3–3' сопоставлены с экспе- риментальными данными для различных типов пород (рис. 5). Извест- ные в пределах Братского синклинория гнейсовые комплексы бугской серии по своим скоростным характеристикам соответствуют скорости сейсмических волн лишь до 3–4 км. Затем, вплоть до раздела М, воз- можно развитие эндербитов, экспериментальные значения скорости в Ðèñ. 4. Ìîäåëè ðàñïðåäåëåíèÿ ñêîðîñòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ óïðóãîé âîëíû ïðîäîëüíîé ïîëÿðèçàöèè âäîëü ïðîôèëÿ 3–3', ñèíòåçèðîâàííûå ïî ìàòåðèàëàì ÃÑÇ, âûïîëíåí- íûì ïî ïðîôèëÿì XXIV, XXV è XXXIV, à òàêæå ãåîòðàâåðñàì IV è VIII: 1 – èçîëè- íèè ñêîðîñòè (êì·ñ–1), 2 – ðàçëîìû, 3 – ïîâåðõíîñòü Ì 165 Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2010 которых и градиенты ее изменения с глубиной наиболее сопоставимы с сей- смической информацией по этому уча- стку. Совпадение полевых сейсмичес- ких и полученных в РТ-опытах скоростных параметров указывает на то, что гнейсовые комплексы Приингульского синклинория могут рас- пространяться до глубины не более 6–8 км. Нижележащие горизонты коры характеризуются сравнительно небольшими сейсмическими ско- ростями на всем протяжении профиля, которые хорошо согласуются с экспериментальными данными для плагиогранитов архейского струк- турного этажа. В пределах исследуемого района выделяется серия купольных струк- тур, приуроченных к пересечению Ингулец-Каменской зоны разломов (и ее южного продолжения) с целой системой диагональных разрывов. К ней относится и Малеевский купол, сложенный плагиогранитами и от- части гранитоидами кировоградско-житомирского комплекса. Восточнее Малеевского купола профиль 3–3' проходит по южной ок- раине структуры, образованной Долинским массивом и Казанковским поднятием, где в основном развиты плагиограниты нижнего этажа и час- тично – гранитоиды кировоградско-житомирского комплекса. Вместе с тем, на геологической карте хорошо прослеживается участок, ограни- ченный субмеридиональным и диагональным (Вольнянским) разлома- ми. По своему положению и составу пород он похож на Малеевский ку- пол. Возможно, схоже и их строение. Восточнее профиль 3–3' проходит в поле архейских плагиогранитов. На рис. 6 представлена модель предполагаемого распределения по глубине различных пород вдоль профиля 3–3'. Особенности распределе- ния пород по глубине и латерали позволили выделить ряд аномальных областей. Последние удовлетворительно согласуются с материалами МОВ-ОГТ, объясняя в какой-то мере горизонтальную и вертикальную глубинную расслоенность коры. Ðèñ. 5. Ñîïîñòàâëåíèå VP ÃÑÇ ïî ïðîôèëþ 3–3' öåíòðàëüíîé ÷àñòè ÓÙ ñ ýêñïåðèìåí- òàëüíûìè äàííûìè. Vp = f(PT) = f(H) äëÿ íå- êîòîðûõ òèïîâ ïîðîä: 1 – ãðàíèòû äîëèíñ- êèå, 2 – ïëàãèîãðàíèòû, 3 – íîðèòû ïðè- äíåïðîâñêèå, 4 – ýíäåðáèòû, 5 – äèîðèòû ñåâåðî-çàïàäíîé ÷àñòè ÓÙ, 6 – àíîðòîçèòû 166 Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2010 Серия отражающих вертикально падающих границ на участке 0–40 профиля 3–3' на глубине 4–14 км очевидно обусловлена термобариче- ской упругой разуплотненностью мощного горизонта эндербитов. Эта область характеризуется зонами “низких” значений Vр и Vs, повышенной хрупкостью (коэффициент Пуассона уменьшается от 0,26 до 0,22), более высокой сжимаемостью и уменьшением величины модуля сдвига. Она как бы продолжается наклонно на восток до глубины 25 км на участке 20–35 вдоль контакта эндербитов с плагиогранитами соседнего блока. Рассматриваемый участок осложнен небольшой зоной гранитоидов, рас- положенной между двумя разломами. Затем он замыкается в виде кон- такта плагиогранитов с диоритами, проявляющегося серией горизонталь- ных отражающих площадок. Структурные неоднородности в верхних горизонтах коры (до 8 км) на участке 25–40 км связаны с термобари- ческой физико-механической неустойчивостью гнейсов и особенностя- ми их контакта с плагиогранитами. Очевидно различия по составу гней- сов на этом участке профиля и на участке 40–55 (на глубине 5 км) объяс- няют появление серии отражающих границ, которые характеризуются падением с востока на запад. Слабое структурное расслоение более Ðèñ. 6. Ìîäåëü ðàñïðåäåëåíèÿ âåùåñòâåííîãî ñîñòàâà ðàçíîãëóáèííûõ ãîðèçîíòîâ êîðû âäîëü ïðîôèëÿ 3–3', ñîñòàâëåííàÿ íà îñíîâàíèè äàííûõ ïåòðîñêîðîñòíûõ ÐÒ- èññëåäîâàíèé è ãåîëîãî-ãåîôèçè÷åñêîé èíôîðìàöèè: 1 – ãíåéñû áóãñêîé ñåðèè, 2 – ýíäåðáèòû, 3 – ãíåéñû èíãóëî-èíãóëåöêîé ñåðèè, 4 – ãðàíèòû Âîçíåñåíñêîãî ìàñ- ñèâà, 5 – ïëàãèîãðàíèòû, 6 – äèîðèòû, 7 – çîíû òåêòîíè÷åñêèõ íàðóøåíèé, 8 – âîçìîæíûå ëèòîëîãè÷åñêèå ãðàíèöû 167 Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2010 низких горизонтов (10–20 км) на участке 25–55 связано с РТ-состояни- ем плагиогранитов на этой глубине. Породы имеют низкие значения модуля сдвига, наблюдается зона инверсии Vр, им присуща постоянная величина сжимаемости (1,60×10–2 Гпа–1). Структурную расслоенность от глубины 2–7 км (участок 55) до 8 (участок 60–65) в направлении с запада на восток, а затем полого пада- ющую в восточном направлении до глубины 18–21 км (участок профиля 80–90) в первую очередь можно связывать с зонами разломного ступен- чатого контакта между плагиогранитами и диоритами. Причем, облас- ти контактов этих пород, как правило, хорошо согласуются с горизонта- ми их аномального физико-механического состояния термобарической природы. Например, на глубине 8 км на участке 55–65 расположены го- ризонты плагиогранитов небольшой мощности и значительных толщ дио- ритов с резкими изменениями упругих характеристик вследствие глу- бинного воздействия давления и температуры. Последнее повышает их хрупкость и сжимаемость в зоне контакта, а также уменьшает значение модуля сдвига. Аналогичное состояние характерно для плагиогранитов и диоритов участка 75–95 на глубине 12–18 км. Таким образом, сложная система расслоения корового материала вдоль профиля 3–3' во многом объясняется воздействием термодина- мических факторов. Поэтому отдельные горизонты коры обладают по- вышенной хрупкостью и сжимаемостью, пониженными значениями мо- дуля сдвига. Следовательно, в полях тектонических напряжений проис- ходит наиболее активная их релаксация в виде расслоения исходных структур. Это, вероятно, приводит к формированию, в частности, глу- бинных тектонометасоматических рудоносных зон. С целью уточнения строения и состава глубинной геологической сре- ды изучаемой площади были использованы приемы гравитационного моделирования, реализованные путем расчетов соответствующих эф- фектов на основании предложенных плотностных моделей. Кроме того, осуществлена последующая корректировка возможного залегания и со- става пород с учетом анализа данных МОВ-ОГТ, распределения ано- мального магнитного поля и результатов электропрофилирования ВП– СГ [7]. Результаты гравитационного моделирования в виде геоплотностных разрезов позволили уточнить возможное строение и состав земной коры профиля 3–3'. Они несколько отличаются от горизонтально-слоистых петроплотностных моделей не только мощностью толщ пород, но и на- 168 Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2010 клоном границ между ними. Представляется более глубоким залегание гнейсов в Приингульском синклинории с довольно сложной конфигураци- ей их ложа. В районе профиля 3–3' мощность гнейсов бугской серии в районе Братского синклинория, вероятно, значительно больше. Предпо- лагается увеличенная мощность гранитов Вознесенского массива (между Братским и Приингульским синклинориями). Сложнее показаны очерта- ния контакта гнейсов Приингульского синклинория с плагиогранитами новоукраинского комплекса. Ступенчатый характер границы перехода под Малеевским куполом и Ингулецким массивом плагиогранитов днеп- ропетровского комплекса к диоритам представляется более плавным (с увеличением мощности плагиогранитов к востоку плотность послед- них несколько уменьшена). В целом же первоначальные петроплотност- ные модели незначительно отличаются от построенных по гравитацион- ным данным (на большей глубине). В целом следует подчеркнуть, что в пределах изученной территории можно выделить две главные структурные области коры, разделенные Ингуло-Каменской зоной разломов субмеридионального простирания. Установленные по комплексу признаков, они различаются по составу пород глубинных горизонтов, которые по своим скоростным, плотност- ным и другим параметрам наиболее удовлетворяют созданным моде- лям и в определенной степени согласуются с результатами интерпрета- ции аномалий гравитационного и магнитного полей. Основными струк- турными элементами к западу от Ингуло-Каменской зоны разломов слу- жат Братский и Приингульский блоки (профиль 3–3'). Последний распо- ложен в Центральной части рассматриваемой площади. На западе по Кировоградской и Грушко-Калиновской зонам разломов он граничит с Новоукраинским блоком, а по Воссиятскому разлому – с Братским (рис. 7). В структурном плане это синклиналь, выполненная гнейсами ингуло-ингулецкой серии, залегающими на гранитоидах кировоградского комплекса (на севере) и плагиогранитах новоукраинского комплекса (на юге). Несколько отличается строение южной части Приингульского синк- линория. На пересечении с профилем 3–3' гнейсовые комплексы разви- ты лишь до глубины ~6 км, что четко отражено в гравитационном поле (наблюденном и трансформированном). В западной части профиля 3–3' выделяется Братский блок. Его ос- новная складчатая структура – Братский синклинорий, выполненный гней- сами бугской серии, а также среднезернистыми гранитами кировоград- 169 Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2010 ского комплекса, слагающими Воссиятский массив. Породы блока смя- ты в изоклинальные складки северо-западного простирания. Складча- тость прослеживается и в особенностях аномалий гравитационного и магнитного полей. Первые достигают здесь более высокого значения над гнейсами, чем над гранитами Воссиятского массива. Последний в аномальном поле силы тяжести картируется весьма контрастной отри- цательной полосой, вытянутой почти на 50 км. Гравитационное модели- рование Воссиятского блока показывает его расширение с глубиной, причем северо-восточное крыло более пологое (30–40°) по сравнению с юго-западным. Глубина распространения пород Воссиятского массива (блока) 7–8 км. Магнитное поле резко дифференцировано и характери- зуется узкими локальными положительными аномалиями, обусловлен- ными телами магнетитсодержащих гнейсов и гранитоидов. Глубже воз- можно развитие пород эндербитового типа. Экспериментальные значе- ния скорости и плотности в соответствующих РТ-режимах довольно близ- ки к предполагаемым. Ингулецкий блок занимает восточную часть ис- Ðèñ. 7. Òðàíñôîðìàöèÿ ñåéñìè÷åñêîãî ðàçðåçà â ñõåìàòè÷åñêèé ãåîëîãî-ãåîôèçè÷å- ñêèé ðàçðåç çåìíîé êîðû ïî ïðîôèëþ 3–3'. 1 – ïëàãèîãðàíèòû; 2 – äèîðèòû; 3, 4, 5 – ãíåéñû; 6 – ïîðîäû ÷àðíîêèò-ýíäåðáèòîâîãî ñîñòàâà; 7, 8 – ïîðôèðîáëàñòîâûå ãðàíèòû; 9 – ñðåäíå-ìåëêîçåðíèñòûå ãðàíèòû; 10 – ìèãìàòèòû; 11 – ãðàíèöû âåùå- ñòâåííîãî ñîñòàâà; 12 – òåêòîíè÷åñêèå íàðóøåíèÿ ïåðâîãî (à) è âòîðîãî (á) ïîðÿä- êîâ; 13 – îòðàæàþùèå ïëîùàäêè ÌÎÂ-ÎÃÒ; 14 – çîíû èíòåíñèâíîé àêóñòè÷åñêîé íåîäíîðîäíîñòè (ñåéñìè÷åñêîãî ðàññëîåíèÿ); 15 –∆ga; 16 – ∆Ta; 17 – νBP. 170 Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2010 следуемой территории и на западе граничит с Приингульским по Ингу- ло-Каменской зоне разломов. Его слагают купольные структуры архей- ского возраста, которые в значительной мере были преобразованы в пе- риод нижнепротерозойской гранитизации. Блок имеет сложное строение вследствие раздробленности основания разломами северо-западного простирания. Они выражены в виде рифтогенных долин, выполненных образованиями ингуло-ингулецкой серии с разной степенью гранитиза- ции. Указанными разломами Ингулецкий блок разбит на ряд подблоков, среди которых к профилю 3–3' приурочен Ингуло-Малеевский. Ингулецко-Малеевский подблок находится в южной части Ингулец- кого блока. Он состоит из Ингулецкого массива плагиогранитов архей- ского возраста и Малеевского купола, разделенных синклинальной струк- турой субмеридионального (северо-северо-западного) простирания, ко- торая представлена образованиями ингуло-ингулецкой серии. Гравитационное моделирование и результаты сейсморазведочных работ по Ингулецкому массиву позволяют оценить развитие пород на глубину до 13–15 км. Контакт этого массива с Малеевским куполом имеет восточное падение под углом примерно 50–60°. На основании построенных петроскоростных разрезов, помимо уточ- нения положения и состава глубинных горизонтов коры вблизи профиля 3– 3', можно предположить наличие на разной глубине зон аномального физи- ко-механического состояния пород. Последние обладают повышенной хрупкостью и сжимаемостью, пониженными значениями модуля сдвига и, как следствие, в полях тектонических напряжений здесь происходит их наиболее активная релаксация в виде акустических неоднородностей. Это хорошо согласуется с результатами МОВ-ОГТ. Приобретая характер широкомасштабной системы сквозных глубинных нарушений в коре ука- занные зоны в период протекания тектономагматических процессов наи- более проницаемы. С ними связано повышение интенсивности теплового потока, поступление продуктов магматизма (в том числе, в виде гидро- термальных растворов), активизация процессов метасоматоза, возникно- вение концентраций некоторых полезных ископаемых. Являясь корневой системой приповерхностных разломных структур, эти зоны в последующие этапы тектоно-магматической активизации способствуют выносу, перераспределению, формированию и локализа- ции некоторых концентраций минерального вещества в близповерхно- стных частях коры. Они характеризуются существенными геохимиче- скими аномалиями и наличием оруденения, приуроченного к глубинным 171 Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2010 разломам, a также, естественно, генетическими связями с проявления- ми разноглубинных тектоно-метасоматических процессов. Выводы. Петроскоростное глубинное моделирование центральной части УЩ позволило трансформировать результаты выполненных здесь сейсмических исследований ГСЗ и MOB-ОГТ вблизи профиля 3–3' в физико-механическую, скоростную, плотностную информацию и, как следствие, в литологическую. Дополнение скоростных и плотностных моделей данными гравитаци- онного моделирования и другой геофизической и геологической информа- цией усложняет вещественные и структурные модели отдельных блоков и их частей (в отличие от первоначальных горизонтально-слоистых). Синтез результатов глубинного петроскоростного моделирования, гео- плотностных построений и геолого-геофизических материалов позволил уточнить природу и пространственно-генетические особенности протяжен- ных сейсмо-тектонических неоднородностей в коре исследуемого регио- на. Последние, как правило, сосредоточены в зонах контактов минераль- ного вещества разного состава и приурочены к областям аномального термобарического упругого состояния формирующих эти контакты пород, характеризующихся повышенной сжимаемостью, хрупкостью и проница- емостью, а также пониженными значениями Vр, Vs и модуля сдвига. Системный анализ данных петрофизического моделирования геофи- зических и геологических материалов дал возможность составить но- вую геоструктурную схему Ингуло-Ингулецкого района центральной части УЩ (рис. 7) и выделить наиболее перспективные для поиска полезных ископаемых зоны, локализация которых обоснована разноглубинными петроструктурными особенностями площади. 1. Лебедев Т.С., Корчин В.А., Савенко Б.Я. и др. Физические свойства минерального вещества в термобарических условиях литосферы. – К.: Наук. думка, 1986. – 200 с. 2. Лебедев Т.С., Корчин В.А., Савенко Б.Я. и др. Петрофизические исследования при высо- ких РТ-параметрах и их геофизические приложения. – К.: Наук. думка, 1988. – 248 с. 3. Лебедев Т.С., Корчин В.А., Буртный П.А. Новые аспекты геофизического приложе- ния результатов термобарических исследований упругих свойств горных пород // Геофиз. журн. – 1987. – 9, №2. – С. 55–69. 4. Лебедев Т С., Корчин В.А., Буртный П.А. Геофизические приложения результатов РТ-изучения упругих характеристик горных пород // Свойства и состояние мине- рального вещества в недрах Земли. – М.: Наука, 1989. – С. 56–72. 5. Lebedev T.S., Korchin V.A., Burtny P.A. Petrovelocity FT-modeling and elastic inhomogeneity of the lithosphere // High-Pressure Science and Technology. – Pt 2. – New York: AIP PRESS. Amer. Inst. Physics, 1994. – P. 783–786. 172 Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2010 6. Лебедев Т.С., Корчин В.А., Буртный П.А. Петроскоростные модели земной коры райо- на Южно-Украинской АЭС и некоторых смежных территорий // Геофиз. журн. – 1994. – 16, № 3. – С. 24–38. 7. Лебедев Т.С., Корчин В.А., Буртный П.А. и др. Петроскоростные модели земной коры центральной части Украинского щита. – Ч. 1–3 // Там же. – 1995. – 17, № 4.– С. 13–22; № 5. – С. 30–37; № 6. – С. 14–21. 8. Лебедев Т.С., Корчин В.О., Буртный П.О. Глубинное петроскоростное моделирование земной коры Середнего Побужья (Украина) // Там же. – 1999. – 21, № 1. – С. 64–84. 9. Korchin V.A., Burtnyi P.A., Karnaukhova E.E. Regional deep petrovelocity modeling of the crust according to the data of PT-experiments // Journal of the Balkan Geophysical Society. – 2005. – V. 8. – Suppl. 1. – P. 557–560. 10. Корчин В.О., Буртний П.О., Карнаухова О.Є. Зв’язок термобаричної зони низьких сейсмічних швидкостей у земній корі з глибинними геологічними процесами // Енерге- тика Землі, її геолого-екологічні прояви, науково-практичне використання: Зб. наук. пр. – К. 2006. – С. 99–103. 11. Korchin V.A., Burtny P.A., Karnaukhova E.E. Thermobaric Petrostructural Modelling of the Earth’s Crust and the Nature of some Seismic Boundaries // 12 International Symposium on Deep Structure of the Continents and their Margins (Sept. 24–29, 2006). – Shonan Village Centre, Hayama, Japan. – IMC–P05. 12. Корчин В.А., Буртный П.А., Карнаухова Е.Е. Породы гранулитового комплекса: их упругие параметры и прогноз распространения в земной коре Украинского щита // Геофиз. журн. – 2007. – 29, № 3. – С. 99–109. Термобаричне петрофізичне прогнозне моделювання речовинного складу глибинних горизонтів літосфери під час інтерпретації матеріалів ГСЗ В.О. Корчин, П.О. Буртний, О.Є. Карнаухова РЕЗЮМЕ. Розглянуто деякі особливості методичних прийомів петрошвидкісно- го термобаричного моделювання. Наведено приклади прогнозної оцінки розпо- ділу з глибиною гірських порід деяких ділянок земної кори Українського щита уздовж окремих профілів глибинного сейсмічного зондування. Ключові слова: пружно-щільністні характеристики, високі РТ-параметри, пет- рошвидкістне термобаричне моделювання. Thermobaric petrophysical prognostic modeling of the material composition of deep horizons of the lithosphere during DSS data interpretation V.A. Korchin, P.A. Burtnui, E.E. Karnaukhova SUMMARY. Some features of methodical means of petrovelocity thermobaric modeling have been considered. Examples of the prognosis estimation of distributing with the depth of rocks of some areas of the Earth's crust of the Ukrainian shield along the separate profiles of the deep seismic sounding have been given. Keywords: elastic-plastic characteristics, high PT-parameters, petrovelocity thermobaric modeling.

Репозитарії

Схожі ресурси