1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геомагнетизм и аэрономия
  4. T. 63, № 5, 2023

Геомагнетизм и аэрономия, 2023, T. 63, № 5, стр. 667-679

Глубины залегания литосферных магнитных источников под Балтийским щитом

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

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

2 Институт динамики геосфер им. акад. М.А. Садовского РАН
Москва, Россия

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

Поступила в редакцию 30.01.2023
После доработки 28.03.2023
Принята к публикации 25.05.2023

Аннотация

В работе представлены результаты исследования глубин залегания литосферных магнитных источников под Балтийским щитом и прилегающими к нему территориями Русской плиты и Скандинавских каледонид. Расчеты глубин проведены с помощью метода центроида по глобальной модели аномального геомагнитного поля EMAG2v3. Минимальные значения глубины нижней границы магнитоактивного слоя литосферы (30–35 км) получены под обрамлением Балтийского щита – Русской плитой, северной и южной частями Скандинавских каледонид, максимальные (>45 км) – под Скандинавским полуостровом – на западе Свекофеннского орогена и кратоном Норрботтен. Остальная территория Балтийского щита характеризуется промежуточными значениями глубин (38–45 км). Из сопоставления полученных нами оценок глубины нижней границы литосферных магнитных источников с имеющимися в настоящий момент моделями распределения глубины Мохо под исследуемой территорией видно, что для большей части Балтийского щита магнитоактивный слой литосферы расположен в пределах земной коры, за исключением двух областей под Свекофеннским орогеном и восточной частью Кольского полуострова, что свидетельствует в пользу гипотезы о том, что верхняя мантия обладает магнитными свойствами в регионах, где наблюдаются положительные длинноволновые аномалии геомагнитного поля на спутниковых высотах. Полученные результаты показывают, что западная и восточная части Кольского полуострова могут различаться не только по скоростному строению коры и верхней мантии, что было установлено ранее различными сейсмологическими методами, но и по магнитным свойствам слоя верхней мантии, расположенного непосредственно под корой.

Ключевые слова: аномальное геомагнитное поле, модель EMAG2v3, метод центроида, Балтийский щит

Список литературы

  1. – Адушкин В.В., Гоев А.Г., Санина И.А., Федоров А.В. Особенности глубинного скоростного строения центральной части Кольского полуострова методом функций приемника // Докл. РАН. Науки о Земле. Т. 501. № 2. С. 180–183. 2021. https://doi.org/10.31857/S268673972112001X

  2. – Булина Л.В. Характерные черты распределения нижних кромок для территории СССР / Магнитные аномалии земных глубин. Ред. С.И. Субботин. Киев: Наукова думка, С. 137–151. 1976.

  3. – Глазнев Н.В. Комплексные геофизические модели литосферы Фенноскандии. КаэМ: Апатиты, 244 с. 2003.

  4. – Гоев А.Г., Санина И.А., Орешин С.И., Резниченко Р.А., Тарасов С.А., Федоров А.В. Скоростное строение литосферы Хибинского и Ловозерского массивов (северо-восточная часть Балтийского щита) методом функции приемника // Физика Земли. № 5. С. 30–40. 2021. https://doi.org/10.31857/S0002333721050069

  5. – Козлов Н.Е., Сорохтин Н.О., Глазнев В.Н., Козлова Н.Е., Иванов А.А., Кудряшов Н.М., Мартынов Е.В., Тюремнов В.А., Матюшкин А.В., Осипенко Л.Г. Геология архея Балтийского щита. СПб. Наука, 345 с. 2006.

  6. – Крутиховская З.А., Негруца В.З., Елисеева С.В. Историко-геологические предпосылки возникновения региональных магнитных аномалий восточной части Балтийского щита // Геофизический журнал. Т. 8. № 5. С. 67–78. 1986.

  7. – Минц М.В. Мезонеопротерозойский Гренвилл-Свеконорвежский внутриконтинентальный ороген: история, тектоника, геодинамика // Геодинамика и тектонофизика. Т. 8. № 3. С. 619–642. 2017. https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-3-0309

  8. – Нилов М.Ю., Бакунович Л.И., Шаров Н.В., Белашев Б.З. 3D магнитная модель земной коры Белого моря и прилегающих территорий // Арктика: экология и экономика. Т. 11. № 3. С. 375–385. 2021. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2021-3-375-385

  9. – Пашкевич И.К., Марковский В.С., Орлюк М.И., Елисеева С.В., Мозговой А.П., Таращан С.А. Магнитная модель литосферы Европы / Ред. Г.И. Каратаев. Киев: Наукова думка, 166 с. 1990.

  10. – Пашкевич И.К., Савченко А.С., Старостенко В.И., Шаров Н.В. Трехмерная геофизическая модель земной коры центральной части Карельского кратона // Доклады Академии Наук. Геофизика. Т. 463. № 4. С. 1–5. 2015. https://doi.org/10.7868/S086956521522020X

  11. – Пашкевич И.К., Орлюк М.И., Марченко А.В., Романец А.А., Цветкова А.А., Бугаенко И.В. О возможной мантийной природе длинноволновой Центрально-Европейской магнитной аномалии // Геофизический журнал. Т. 42. № 6. С. 100–130. 2020. https://doi.org/10.028/gzh.0203-3100.v42i6.2020.222288

  12. – 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

  13. – Слабунов А.И., Балаганский В.В., Щипанский А.А. Мезоархей-палеопротерозойская эволюция земной коры Беломорской провинции Фенноскандинавского щита и тектоническая позиция эклогитов // Геология и геофизика. Т. 62. № 5. С. 650–677. 2021. https://doi.org/10.15372/GiG2021116

  14. – Федорова Н.В. Источники спутниковых магнитных аномалий над Северной Евразией // Физика Земли. № 8. С. 13–19. 1997.

  15. – Филиппова А.И., Соловей О.А. Поверхностно-волновая томография Кольского полуострова и сопредельных территорий по данным групповых скоростей волн Рэлея и Лява // Доклады РАН. Науки о Земле. Т. 504. № 2. С. 61–66. 2022. https://doi.org/10.31857/S2686739722060068

  16. – 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

  17. – 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

  18. – Хаин В.Е. Тектоника континентов и океанов (год 2000). М.: Мир, 604 с. 2001.

  19. – Шаров Н.В., Адушкин В.В., Андрющенко Ю.Н., Ассиновская Б.А., Бекетова Е.Б., Берзин Р.Г., Вагин С.А., Варданянц И.Л., Виноградов О.В., Жданова Л.А. и др. Глубинное строение и сейсмичность Карельского региона и его обрамления / Ред. Н.В. Шаров. КарНЦ РАН: Петрозаводск, 353 с. 2004.

  20. – Шаров Н.В., Бакунович Л.И., Белашев Б.З., Журавлев В.А., Нилов М.Ю. Геолого-геофизические модели земной коры Беломорья // Геодинамика и тектонофизика. Т. 11. № 3. С. 566–582. 2020. https://doi.org/10.5800/GT-2020-11-3-0491

  21. – Шаров Н.В., Лебедев А.А. Неоднородное строение литосферы Фенноскандинавского щита по сейсмическим данным // Геодинамика и тектонофизика. Т. 13. № 1. 0569. 2022. https://doi.org/10.5800/GT-2022-13-1-0569

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

  23. – Andrés J., Marzán I., Ayarza P., Martí D., Palomeras I., Torné M., Campbell S., Carbonell R. Curie point depth of the Iberian Peninsula and surrounding margins. A thermal and tectonic perspective of its evolution // J. Geophys. Res. Solid Earth. V. 123. P. 2049–2068. 2018. https://doi.org/10.1002/2017JB014994

  24. – Artemieva I.M. Lithosphere structure in Europe from thermal isostasy // Earth-Sci. Rev. V. 188. P. 454–468. 2019. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2018.11.004

  25. – Artemieva I.M., Thybo H. EUNAseis: a sesmic model for Moho and crustal structure in Europe, Greenland, and the North Atlantic region // Tectonophysics. V. 609. P. 97–153. 2013. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2013.08.004

  26. – Bansal A.R., Anand S.P., Rajaram M., Rao V.K., Dimri V.P. Depth to the bottom of magnetic sources (DBMS) from aeromagnetic data of Central India using modified centroid method for fractal distribution of sources // Tectonophysics. V. 603. P. 155–161. 2013. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2013.05.024

  27. – 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

  28. – 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

  29. – Ferré, E.C., Friedman S.A., Martín-Hernández F., Feinberg J.M., Till J.L., Ionov D.A., Conder J.A. Eight good reasons why the uppermost mantle could be magnetic // Tectonophysics. V. 624–625. P. 3–14. 2014. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2014.01.004

  30. – 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

  31. – 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

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

  33. – 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

  34. – 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

  35. – 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.

  36. – 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

  37. – Kumar R., Bansal A.R., Betts P.G., Ravat D. Re-assessment of the depth to the base of magnetic sources (DBMS) in Australia from aeromagnetic data using the defractal method // Geophys. J. Int. V. 225. № 1. P. 530–547. 2021. https://doi.org/10.1093/gji/ggaa601

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

  39. – 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.

  40. – 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

  41. – Levshin A.L., Schweitzer J., Weidle C., Shapiro N.M., Ritzwoller, M.H. Surface wave tomography of the Barents Sea and surrounding regions // Geophys. J. Int. V. 170. P. 441–459. 2007. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2006.03285.x

  42. – 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

  43. – 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

  44. – 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

  45. – Maus S., Yin F., Lühr H., Manoj C., Rother M., Rauberg J., Michaelis I., Stolle C., Müller R.D. Resolution of direction of oceanic magnetic lineations by the sixth-generation lithospheric magnetic field model from CHAMP satellite magnetic measurements // Geochem. Geophys. Geosyst. V. 9. № 7. Q07021. 2008. https://doi.org/10.1029/2008GC001949

  46. – 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

  47. – 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

  48. – 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.

  49. – 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.

  50. – 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

  51. – 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

  52. – Pedersen H.A., Debayle E., Maupin V. et al. Strong lateral variations of lithospheric mantle beneath cratons – example from the Baltic Shield // Earth Planet. Sci. Lett. V. 383. P. 164–172. 2013. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2013.09.024

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

  54. – 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

  55. – 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

  56. – 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

  57. – 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

  58. – 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

  59. – 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.

  60. – 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. 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