1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геомагнетизм и аэрономия
  4. T. 63, № 3, 2023

Геомагнетизм и аэрономия, 2023, T. 63, № 3, стр. 391-402

Тепловой режим литосферы под полуостровом Таймыр по геомагнитным данным

А. И. Филиппова 1, 2, *, С. В. Филиппов 1, 2, **

1 Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)
Москва, Троицк, Россия

2 Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН
Москва, Россия

* E-mail: aleirk@mail.ru
** E-mail: sfilip@izmiran.ru

Поступила в редакцию 31.10.2022
После доработки 07.12.2022
Принята к публикации 26.01.2023

Аннотация

В статье представлены результаты исследования теплового режима литосферы под полуостровом Таймыр и сопредельными территориями (70°–80° N, 80°–115° E) по геомагнитным данным. Спектральный анализ аномального геомагнитного поля, заданного моделью EMAG2v3, выполнен с помощью метода центроида. Проведенные расчеты показали, что минимальные значения глубины верхней границы литосферных магнитных источников (<2.5 км) характерны для всего Таймырского складчатого пояса и рассматриваемой части Сибирской платформы, максимальные (>6 км) – для Северо-Карского бассейна. Положение верхней границы магнитоактивного слоя литосферы выше подошвы осадочного слоя под Енисей-Хатангским и Хатангско-Ленским бассейнами может быть связано с повсеместным внедрением в осадочный слой базальтовых траппов. Минимальные значения глубины нижней границы литосферных магнитных источников (<36 км) приурочены к Евразийскому бассейну и соседними с ним территориями шельфа моря Лаптевых и островов архипелага Северная Земля, что свидетельствует о наибольшем в пределах рассматриваемого региона прогреве литосферы под ними. Максимальных значений (≥48 км) глубина нижней границы достигает под Енисей-Хатангским, Северо-Карским бассейнами и Сибирской платформой, указывая на существование здесь холодной и, соответственно, мощной литосферы, что подтверждается другими независимыми геофизическими данными.

Список литературы

  1. – Афанасенков А.П., Никишин А.М., Унгер А.В., Бордунов С.И., Луговая О.В., Чикишев А.А., Яковишина Е.В. Тектоника и этапы геологической истории Енисей-Хатангского бассейна и сопряженного Таймырского орогена // Геотектоника. № 2. С. 23–42. 2016. https://doi.org/10.7868/S0016853X16020028

  2. – Верниковский В.А. Геодинамическая эволюция Таймырской складчатой области. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 203 с. 1996.

  3. – Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР. М.: Недра. Кн. 2. 334 с. 1990.

  4. – Самыгин С.Г. Особенности строения и геодинамической эволюции Таймыра в неопротерозое // Литосфера. Т. 18. № 1. С. 5–19. 2018. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2018-18-1-005-019

  5. – Середкина А.И. Поверхностно-волновая томография Арктики по данным дисперсии групповых скоростей волн Рэлея и Лява // Физика Земли. № 3. С. 58–70. 2019. https://doi.org/10.31857/S0002-33372019358-70

  6. – Середкина А.И., Филиппов С.В. Глубины залегания магнитных источников в Арктике и их связь с параметрами литосферы // Геология и геофизика. Т. 62. № 7. С. 902–916. 2021. https://doi.org/10.15372/GiG2020162

  7. – Сорохтин Н.О., Лобковский Л.И., Никифоров С.И. Козлов Н.Е. Геодинамическая эволюция нефтегазоносных бассейнов Карско-Баренцевоморского шельфа России // Арктика: экология и экономика. Т. 18. № 2. С. 14–25. 2015.

  8. – Филиппова А.И., Филиппов С.В. Глубины залегания литосферных магнитных источников и тепловой режим литосферы под Восточно-Сибирским морем // Физика Земли. № 4. С. 71–84. 2022а. https://doi.org/10.31857/S0002333722040032

  9. – Филиппова А.И., Филиппов С.В. Глубины залегания литосферных магнитных источников вдоль профиля “Ковдор–ГСЗ-76” (Балтийский щит – Баренцево море) // Геомагнетизм и Аэрономия. Т. 62. № 6. С. 781–792. 2022б. https://doi.org/10.31857/S0016794022060049

  10. – Яновский Б.М. Земной магнетизм. Л.: Ленинградский университет, 592 с. 1978.

  11. – Artemieva I.M. Global 1° × 1° thermal model TC1 for the continental lithosphere: Implications for lithosphere secular evolution // Tectonophysics. V. 416. P. 245–277. 2006. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2005.11.022

  12. – Artemieva I.M. The continental lithosphere: reconciling thermal, seismic, and petrologic data // Lithos. V. 109. P. 23–46. 2009. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2008.09.015

  13. – Bouligand C., Glen J.M.G., Blakely J. Mapping Curie temperature depth in the western United States with a fractal model for crustal magnetization // J. Geophys. Res. V. 114. B11104. 2009. https://doi.org/10.1029/2009JB006494

  14. – Cammarano F., Guerri M. Global thermal models of the lithosphere // Geophys. J. Int. V. 210. P. 56–72. 2017. https://doi.org/10.1093/gji/ggx144

  15. – Carillo-de la Cruz J.L., Prol-Ledesma R.M., Gabriel G. Geostatistical mapping of the depth to the bottom of magnetic sources and heat flow estimations in Mexico // Geothermics. V. 97. 102225. 2021. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2021.102225

  16. – Cherepanova Y., Artemieva I.M., Thybo H., Chemia Z. Crustal structure of the Siberian Craton and the West Siberian Basin: an appraisal of existing data // Tectonophysics. V. 609. P. 154–183. 2013. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2013.05.004

  17. – Correa R.T., Vidotti R.M., Guedes V.J.C.B., Scandolara J.E. Mapping the Thermal Structure of the Amazon Craton to Constrain the Tectonic Domains // J. Geophys. Res.: Solid Earth. V. 127. № 1. e2021JB023025. 2022. https://doi.org/10.1029/2021JB023025

  18. – Didas M.M., Armadillo E., Hersis G.P., Cumming W., Rizello D. Regional thermal anomalies derived from magnetic spectral analysis and 3D gravity inversion: implications for potential geothermal sites in Tanzania // Geothermics. V. 103. 102431. 2022. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2022.102431

  19. – Drachev S.S., Malyshev N.A., Nikishin A.M. Tectonic history and petroleum geology of the Russian Arctic Shelves: an overview / Petroleum geology: from mature basins to new frontiers – Proc. 7th Petroleum Geology Conference. Geological Society, London, P. 591–619. 2010. https://doi.org/10.1144/0070591

  20. – Filippova A.I., Golubev V.A., Filippov S.V. Curie point depth and thermal state of the lithosphere beneath the northeastern flank of the Baikal rift zone and adjacent areas // Surv. Geophys. V. 42. № 5. P. 1143–1170. 2021. https://doi.org/10.1007/s10712-021-09651-7

  21. – Fuchs S.; Norden B., Artemieva I. et al. The Global Heat Flow Data-base: Release 2021. GFZ Data Services. 2021a. https://doi.org/10.5880/fidgeo.2021.014

  22. – Fuchs S., Beardsmore G., Chiozzi P. et al. A new database structure for the IHFC Global Heat Flow Database // International Journal of Terrestrial Heat Flow and Applied Geothermics. V. 4. № 1. P. 1–14. 2021b. https://doi.org/10.31214/ijthfa.v4i1.62

  23. – Gaina C., Werner S.C., Saltus R. et al. Circum-Arctic mapping project: new magnetic and gravity anomaly maps of the Arctic // Geol. Soc. Lond. Mem. V. 35. P. 39–48. 2011. https://doi.org/10.1144/M35.3

  24. – Gard M., Hasterok D. A global Curie depth model utilizing the equivalent source magnetic dipole method // Phys. Earth Planet. Inter. V. 313. 106672. 2021. https://doi.org/10.1016/j.pepi.2021.106672

  25. – Gaudreau É., Audet P., Schneider D.A. Mapping Curie depth across western Canada from a wavelet analysis of magnetic anomaly data // J. Geophys. Res.: Solid Earth. V. 124. P. 4365–4385. 2019. https://doi.org/10.1029/2018JB016726

  26. – Goes S., Hasterok D., Schutt D.K., Klöcking M. Continental lithospheric temperatures: a review // Phys. Earth Planet. Inter. V. 306. 106509. 2020. https://doi.org/10.1016/j.pepi.2020.106509

  27. – Gramberg I.S., Verba V.V., Verba M.L., Kos’ko M.K. Sedimentary cover thickness map – sedimentary basins in the Arctic // Polarforschung. V. 69. P. 243–249. 1999.

  28. – Hojat A., Maule C.F., Singh H.K. Reconnaissance exploration of potential geothermal sites in Kerman province, using Curie depth calculations // Journal of the Earth and Space Physics. V. 41. № 4. P. 95–104. 2016. https://doi.org/10.22059/JESPHYS.2015.57226

  29. – Hussein M., Mickus K., Serpa L.F. Curie point depth estimates from aeromagnetic data from Death Valley and surrounding regions, California // Pure Appl. Geophys. V. 170. P. 617–632. 2013. https://doi.org/10.1007/s00024-012-0557-6

  30. – Ismail-Zadeh A., Honda S. Tsepelev I. Linking mantle upwelling with the lithosphere descent and the Japan Sea evolution: a hypothesis // Sci. Rep. V. 3. 1137. 2013. https://doi.org/10.1038/srep01137

  31. – Langel R.A., Hinze W.J. The magnetic field of the Earth’s lithosphere. Cambridge University, Cambridge, UK. 450 p. 1998.

  32. – Laske G., Masters G., Ma Z., Pasyanos M. Update on CRUST1.0 – A 1-degree global model of Earth’s crust / Abstracts European Geoscience Union General Assembly. Vienna, Austria, 7–12 April, 2013. № EGU2013-2658. 2013.

  33. – Lebedev S., Schaeffer A.J., Fullea J., Pease V. Seismic tomography of the Arctic region: inferences for the thermal structure and evolution of the lithosphere / Circum-Arctic lithosphere evolution / Geological Society, London, UK, Special Publications. V. 460. P. 419–440. 2017. https://doi.org/10.1144/SP460.10

  34. – Lesur V., Hamoudi M., Choi Y., Dyment J., Thébault E. Building the second version of the World Digital Magnetic Anomaly Map (WDMAM) // Earth Planets Space. V. 68. № 1. P. 1–13. 2016. https://doi.org/10.1186/s40623-016-0404-6

  35. – Levshin A.L., Ritzwoller M.H., Barmin M.P., Villasenor A., Padgett C.A. New constraints on the arctic crust and uppermost mantle: surface wave group velocities, Pn, and Sn // Phys. Earth Planet. Inter. V. 123. P. 185–204. 2001. https://doi.org/10.1016/S0031-9201(00)00209-0

  36. – Li C.-F., Lu Y., Wang J. A global reference model of Curie-point depths based on EMAG2 // Sci. Rep. V. 7. 45129. 2017. https://doi.org/10.1038/srep45129

  37. – Lu Y., Li C.-F., Wang J., Wan X. Arctic geothermal structures inferred from Curie-point depths and their geodynamic implications // Tectonophysics. V. 822. 229158. 2022. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2021.229158

  38. – Maule C.F., Purucker M.E., Olsen N., Mosegaard K. Heat flux anomalies in Antarctica revealed by satellite magnetic data // Science. V. 309. P. 464–467. 2005. https://doi.org/10.1126/science.1106888

  39. – Maus, S., Barckhausen U., Berkenbosch H. et al. EMAG2: A 2-arc-minute resolution Earth Magnetic Anomaly Grid compiled from satellite, airborne and marine magnetic measurements // Geochem. Geophys. Geosyst. V. 10. Q08005. 2009. https://doi.org/10.1029/2009GC002471

  40. – Meyer B., Chulliat A., Saltus R. Derivation and error analysis of the earth magnetic anomaly grid at 2 arc min resolution version 3 (EMAG2v3) // Geochem. Geophys. Geosyst. V. 18. P. 4522–4537. 2017. https://doi.org/10.1002/2017GC007280

  41. – Núñez Demarco P., Prezzi C., Sánchez Bettucci L. Review of Curie point depth determination through different spectral methods applied to magnetic data // Geophys. J. Int. V. 224. № 1. P. 17–39. 2021. https://doi.org/10.1093/gji/ggaa361

  42. – Okubo Y., Graf R.J., Hansen R.O., Ogawa K., Tsu H. Curie point depths of the island of Kyushu and surrounding areas, Japan // Geophysics. V. 50. P. 481–494. 1985.

  43. – Okubo Y., Matsunaga T. Curie point depth in northeast Japan and its correlation with regional thermal structure and seismicity // J. Geophys. Res. V. 99. № B11. P. 22 363–22 371. 1994.

  44. – Oliveira J.T.C., Barbosa J.A., de Castro D.L., de Barros Correia P., Magalhães J.R.C., Filho O.J.C., Buarque B.V. Precambrian tectonic inheritance control of the NE Brazilian continental margin revealed by Curie point depth estimation // Annals. Geophys. V. 64. № 2. GT213. 2021. https://doi.org/10.4401/ag-8424

  45. – Olsen N., Ravat D., Finlay C.C., Kother L.K. LCS-1: a high-resolution global model of the lithospheric magnetic field derived from CHAMP and Swarm satellite observations // Geophys. J. Int. V. 211. P. 1461–1477. 2017. https://doi.org/10.1093/gji/ggx381

  46. – Pease V., Persson S. Neoproterozoic island arc magmatism of northern Taimyr / Proc. Fourth International Conference on Arctic Margins. Anchorage, P. 31–49. 2006.

  47. – Pirttijärvi M. 2D Fourier domain operations, FOURPOT program. https://wiki.oulu.fi/x/0oU7AQ/. 2015.

  48. – Prasad K.N.D., Bansal A.R., Prakash Om, Singh A.P. Magneto-thermometric modeling of Central India: Implications for the thermal lithosphere // J. Applied Geophysics. V. 196. 104508. 2022. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2021.104508

  49. – Priestley K., McKenzie D., Ho T. A lithosphere-asthenosphere boundary – a global model derived from multimode surface-wave tomography and petrology / Lithospheric Discontinuities (eds. H. Yuan and B. Romanowicz) / AGU, Geophysical Monograph Series. Chapter 6. P. 111–123. 2019. https://doi.org/10.1002/9781119249740.ch6

  50. – Ravat D., Pignatelli A., Nicolosi I., Chiappini M. A study of spectral methods of estimating the depth to the bottom of magnetic sources from near-surface magnetic anomaly data // Geophys. J. Int. V. 169. P. 421–434. 2007. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2007.03305.x

  51. – Ritzwoller M.H., Levshin A.L. Eurasian surface wave tomography: group velocities // J. Geophys. Res. V. 103. No B3. P. 4839–4878. 1998. https://doi.org/10.1029/97JB02622

  52. – Salazar J.M., Vargas C.A., Leon H. Curie point depth in the SW Caribbean using the radially averaged spectra of magnetic anomalies // Tectonophysics. V. 694. P. 400–413. 2017. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2016.11.023

  53. – Salem A., Green C., Ravat D., Singh K.H., East P., Fairhead J.D., Morgen S., Biegert E. Depth to Curie temperature across the central Red Sea from magnetic data using the de-fractal method // Tectonophysics. V. 624–625. P. 75–86. 2014. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2014.04.027

  54. – Seredkina A. S-wave velocity structure of the upper mantle beneath the Arctic region from Rayleigh wave dispersion data // Phys. Earth Planet. Inter. V. 290. P. 76–86. 2019. https://doi.org/10.1016/j.pepi.2019.03.007

  55. – Sobh M., Gerhards C., Fadel I., Götze H.-J. Mapping the thermal structure of Southern Africa from Curie depth estimates based on wavelet analysis of magnetic data with uncertainties // Geochem. Geophys. Geosyst. V. 22. № 1. e2021GC010041. 2021. https://doi.org/10.1029/2021GC010041

  56. – Sun S., Du J., Zhi J., Chen C., Xu H. A constrained approach by Curie point depth estimation for the 3-D inversion of regional lithospheric magnetic anomaly data in spherical coordinates and its application to the Northern Xinjiang, China // J. Geophys. Res.: Solid Earth. V. 127. № 8. e2021JB023149. 2022. https://doi.org/10.1029/2021JB023149

  57. – Szwillus W., Baykiev E., Dilixiati Y., Ebbing J. Linearized Bayesian estimation of magnetization and depth to magnetic bottom from satellite data // Geophys. J. Int. V. 230. № 3. P. 1508–1533. 2022. https://doi.org/10.1093/gji/ggac133

  58. – Tanaka A. Global centroid distribution of magnetized layer from World Digital Magnetic Anomaly Map // Tectonics. V. 36. P. 3248–3253. 2017. https://doi.org/10.1002/2017TC004770

  59. – Tanaka A., Ishikawa Y. Crustal thermal regime inferred from magnetic anomaly data and its relationship to seismogenic layer thickness: The Japanese islands case study // Phys. Earth Planet. Inter. V. 152. P. 257–266. 2005. https://doi.org/10.1016/j.pepi.2005.04.011

  60. – Tanaka A., Okubo Y., Matsubayashi O. Curie point depth based on spectrum analysis of the magnetic anomaly data in East and Southeast Asia // Tectonophysics. V. 306. P. 461–470. 1999.

  61. – Wen L., Kang G., Bai C., Gao G. Studies on the relationships of the Curie surface with heat flow and crustal structures in Yunnan Province, China, and its adjacent areas // Earth Planets Space. V. 71. P. 85. 2019. https://doi.org/10.1186/s40623-019-1063-1

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геомагнетизм и аэрономия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал