Исследование Земли из Космоса, 2020, № 2, стр. 69-81

ВВЕДЕНИЕ

Спутниковая магнитная съемка сегодня – один из наиболее дешевых и доступных геофизических методов исследования глубинного строения Земли. К настоящему времени практически вся поверхность нашей планеты покрыта равномерной сетью геомагнитных измерений благодаря специально рассчитанной субмеридиональной ориентации орбит геофизических спутников. Данные, измеренные в течение нескольких месяцев, а тем более, нескольких лет, обеспечивают беспрецедентный глобальный и равномерный охват земной поверхности, что делает их привлекательными и перспективными для исследований. Существенным преимуществом использования экспериментального материала, полученного на спутниках Земли, является возможность анализа и интерпретации огромных массивов данных и построения магнитных карт над труднодоступными пространствами, где наземные и морские измерения отсутствуют, причем, получать и анализировать качественный материал возможно на различных уровнях наблюдений (Миловский и др., 2013, 2017).

Проблема связи неоднородностей земной коры и верхней мантии с поверхностными структурами является одной из центральных в современной геологии. В тектоносфере не существует изолированных друг от друга (региональных или локальных) структурных неоднородностей и аномалий геофизических полей, все они взаимосвязаны и взаимообусловлены динамически взаимодействующими системами глубинных геосфер (Нургалиев и др., 2008).

Известно, что измерение геомагнитного поля на спутниковых высотах является аналогом “фильтра низких частот”, т.к. с увеличением расстояния от источника подавляются мелкие локальные аномалии, расположенные в самых верхних слоях земной коры, а параметры крупных региональных сохраняются в мало искаженном виде. При этом чем больше глубина залегания намагниченного тела и его горизонтальные размеры, тем медленнее его аномалия убывает с высотой, то есть аномалии, вызванные крупномасштабными структурами, залегающими в нижних частях земной литосферы, сохраняются практически неизменными.

Анализ карт аномального магнитного поля (АМП) на спутниковых высотах показал, что спутниковые наблюдения действительно малочувствительны к поверхностным структурам. На уровнях орбит над поверхностью Земли (~250–400 км) фиксируются именно низкочастотные литосферные магнитные аномалии интенсивностью порядка единиц – первых десятков нТл, пространственные размеры которых составляют ~200–400 км, сравнимые с высотой измерений (Hemant et al., 2005; Абрамова и др., 2009, 2011, 2016, 2019).

Интерес к изучению крупномасштабных, так называемых литосферных, магнитных аномалий (lithospheric magnetic anomalies) протяженностью в несколько сотен километров, пространственная структура которых отражает распределение магнитных свойств и особенности залегания слоев нижней части коры, в последние два десятилетия существенно вырос.

Источники аномалий магнитного поля континентальной литосферы сконцентрированы в, так называемом, магнитоактивном слое. По современным представлениям, нижним ограничением магнитоактивного слоя является либо раздел Мохоровичича, либо глубина до изотермической поверхности Кюри магнетита (Tanaka et al., 1999). Вопрос о проникновении магнитоактивного слоя в верхнюю мантию до сих пор остается открытым (Artemieva, Mooney, 2001).

Литосферные магнитные аномалии могут быть вызваны как изменением средней эффективной намагниченности блоков крупных участков литосферы, так и изменением мощности ее магнитоактивного слоя. При этом степень намагниченности именно нижней части земной коры играет наиболее существенную роль.

Исследования показали, что крупные тектонические единицы – щиты, кратоны и зоны субдукции характеризуются положительными магнитными аномалиями, вызванными повышенной магнитной восприимчивостью пород, а бассейны и абиссальные равнины – отрицательными аномалиями, причины возникновения которых объяснялись утонением коры и поднятием поверхности изотермы Кюри (Hemant, Maus, 2005).

Тот факт, что различные области земной коры характеризуются контрастом плотности минералов и степенью намагниченности слоев, позволяет фиксировать тектонические границы различного вида, например, такие как разделы между континентальной и океанической зонами, между океаническими блоками различной полярности намагниченности, а также выделять иные тектонические особенности (зоны разломов, активные или спокойные границы плит и т.п.). Магнитные аномалии создают возможность исследовать закономерности распределения магнитных неоднородностей в глубинной структуре земной коры, как бы “просвечивая” древние платформы.

В работах (Hemant, Maus, 2005; Hemant, Maus, Haak, 2005) показано, что при сравнении рассчитанных магнитных аномалий для глобальной геологической модели и наблюденных на спутнике CHAMP выявлены значительные несоответствия величин и форм аномалий в ряде регионов земного шара. Это зачастую обусловлено тем, что архейский фундамент полностью перекрывается малыми и большими фанерозойскими структурами с разделяющими их кайнозойскими, мезозойскими и палеозойскими складчатыми поясами (Goodwin, 1996). Для решения таких проблем необходимы дальнейшие серьезные исследования.

Конечно, пользоваться данными известных моделей для проведения расчетов геофизических параметров удобно, но зачастую они недостаточно адекватно отражают картину аномального магнитного поля литосферы, что нами проверялось неоднократно при сопоставлении параметров региональных аномалий, полученных при непосредственных измерениях и модельных построениях.

Возможности исследования свойств таких аномалий и их приложения к самым разным геолого-тектоническим процессам, протекающим в отдельных регионах Евразии, рассмотрены в настоящей работе.

КРАТКАЯ ИНФОРМАЦИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ НА СПУТНИКЕ CHAMP И МЕТОДИКЕ ВЫДЕЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ АНОМАЛИЙ

В 2000 г. был запущен германский искусственный спутник Земли CHAMP, поставлявший высокоточные геомагнитные данные практически в масштабе реального времени (Reigber et al., 2002). Даже при относительно невысокой альтитуде полета (в разные годы она изменялась в интервале 456–250 км), миссия просуществовала в два раза дольше запланированного срока благодаря устойчивой и надежной конструкции. На борту аппарата измерялись параметры магнитного и гравитационного полей Земли. После 10 лет, 2 месяцев и 4 дней работы на орбите спутник CHAMP, постепенно снижаясь, завершил свою миссию и сгорел в атмосфере над Охотским морем 19 сентября 2010 г. К концу его “жизни” высота орбиты составляла ~250 км. Таким образом, благодаря естественному уменьшению альтитуды, стало возможным использовать огромные массивы данных измерений геомагнитного поля на разных уровнях наблюдения практически надо всей поверхностью земного шара. Успех миссии CHAMP продемонстрировал высокий научный и экономический потенциал спутниковых наблюдений за физическими полями Земли, а для российских геофизиков, получивших возможность бесплатно использовать уникальные данные, предоставил широкое поле для исследований.

Околополярная круговая орбита CHAMPа с углом наклона 87.3° позволяла проводить измерения в каждой точке пространства в разное локальное время практически в масштабе реального времени (Reigber et al., 2002), а низкая, по сравнению с другими миссиями, альтитуда наблюдений обеспечивала более точное разрешение измеряемых параметров. За одни сутки спутник делал порядка 14 витков, равномерно охватывая весь интервал долгот. Данные имели секундное разрешение по времени, что составляет в пространстве ~7 км.

На спутнике CHAMP работали два магнитометра: скалярный OVM, регистрировавший амплитуды модуля полного вектора геомагнитного поля (Т) и феррозондовый FGM, измерявший три ортогональных векторных компоненты (X, Y, Z). Точность измерений модуля полного вектора геомагнитного поля составила ±0.5 нТл, компонент ― ±3 нТл.

Для анализа литосферного магнитного поля над обсуждаемыми ниже территориями и построения карт магнитных аномалий были отобраны, систематизированы и преобразованы в подходящую для дальнейшей обработки форму данные измерений компонент геомагнитного поля вдоль витков спутника CHAMP. Сформированы базы данных аномальной части поля модуля полного вектора T_a и вертикальной компоненты Z_a за 2010 год, когда высота орбиты CHAMP была близка к минимальному уровню ~280–290 км. При проведенном анализе наборы данных каждой компоненты аномального магнитного поля насчитывали порядка нескольких тысяч для каждой области исследования.

Основная проблема при осуществлении процесса выделения из измеренного суммарного поля части, обусловленной намагниченностью горных пород земной литосферы, заключалась в корректном разделении поля на составляющие от нескольких физических источников внутреннего и внешнего происхождения:

– главного поля, генерируемого в жидкой части земного ядра;

– полей от токов в проводящих слоях земной коры и верхней мантии;

– внешних полей магнитосферно-ионосферных токовых систем;

и, наконец, необходимого нам аномального поля литосферы.

Технология выделения параметров литосферного магнитного поля из спутниковых данных подробно описана в ряде наших публикаций, например, (Абрамова и др., 2016).

Кроме того, в процессе интерпретации поля литосферных магнитных аномалий на разных уровнях наблюдения периодически возникает необходимость привлекать данные модели EMAG2 WDMAM (World Digital Magnetic Anomaly Map). EMAG2 скомпилирована из материалов наземных, спутниковых, морских и аэромагнитных съемок (Maus et al., 2009). Разрешение сетки 2 угловые минуты, высота над геоидом 4 км.

ЗОНА ТЕКТОНИЧЕСКОЙ КОЛЛИЗИИ В ЮГО-ВОСТОЧНЫХ КАРПАТАХ

Отражение особенностей геолого-тектонического строения структур земной коры в аномальном литосферном магнитном поле можно видеть на примере процесса субдукции (погружения) холодной литосферной плиты с востока под юго-восточный угол Восточных Карпат на территории Румынии.

В настоящее время в геологии и геофизике активно обсуждаются механизмы и возможные варианты завершения этого процесса (Girbacea, Frish, 1998; Wortel, Spakman, 2000; Gvirtzman, 2002). Дело в том, что данный процесс предоставляет уникальную возможность для изучения конечного и коротко живущего этапа конвергенции литосферной плиты, когда ее погружающаяся часть, наконец, отрывается от надвигающейся пластины и вскоре начнет свободно тонуть в пластичную мантию. Иллюстрация предполагаемого процесса показана на рис. 1 (Girbacea, Frish, 1998).

Рис. 1.

Предполагаемая модель литосферной структуры в юго-восточном углу Карпат между разломами Тротус (TR) и Интра-Мизийским (IM); положение профиля АА' см. на рис. 2.

Плита, погружающаяся под Карпаты, находится на рисунке справа. Ее положение в среднем миоцене (16–11 млн лет назад) очерчено толстой пунктирной линией.

Переход от этой ситуации к настоящему времени (тонкий пунктир) включает в себя постепенное отслоение части погружающейся литосферы (так называемого, литосферного корня). Большая стрелка показывает, что в области бассейна Брашов отсоединяющаяся часть еще вязко связана с первоначальной литосферой и тянет ее вниз. Причем предполагается, что отсоединяемый корень, в основном, висит на отдельном блоке, ограниченном разломами Тротус (TR) и Интра-Мизийским (IM), показанными на рис. 2.

Рис. 2.

Карта магнитных аномалий в зоне коллизии в Юго-Восточных Карпатах на высоте над геоидом 4 км. Масштаб карты 1 : 2 500 000. Квадрат на схеме в левом углу – область исследований. Аббревиатуры: SP – субдуцирующая плита, MP – Мизийская плита, AP – горы Апусени, BR – бассейн Брашов, VR – область Вранча. Разломы: IM – Интра-Мизийский, TR – Тротус.

Область, обозначенная аббревиатурой AST на рис. 1, фиксирует предполагаемое поднятие с мантийных глубин нагретого астеносферного материала. Под этой зоной была прослежена аномалия пониженной сейсмической скорости (Fan et al., 1998), которая, по мнению этих авторов, может представлять собой поднявшийся астеносферный материал и свидетельствует о том, что, именно под бассейном Брашов, корень разъединения вязко связан с исходной литосферой и тянет ее вниз.

На поверхности Земли процесс разделения плиты генерирует мощные катастрофические землетрясения в зоне, проходящей через территорию бассейна Брашов и зону Вранча в NE-SW направлении. Черные точки под зоной Вранча на рис. 2 обозначают гипоцентры землетрясений именно в том регионе, который в данный момент находится над местом отрыва части плиты.

Наличие тяжелого литосферного корня под юго-восточным углом Карпат подтверждается также топографическими наблюдениями. Считается, что для объяснения очень сильного изгиба зоны Юго-Восточного угла Карпат, должна быть приложена дополнительная сила, тянущая край субдуцирующей пластины. Последние исследования (Matenco, Bertotti, 2000), указывают на то, что площадь наибольшего изгиба угла Карпат также ограничена двумя коровыми разломами: Тротус и Интра-Мизийским.

Карта магнитных аномалий в зоне коллизии в Юго-Восточных Карпатах на уровне 4 км над поверхностью геоида, построенная по данным базы EMAG2, показана на рис. 2. На карте видна мозаичная структура чередующихся крупных положительных и отрицательных аномалий. В северной части карты магнитных аномалий сейсмически активная зона Юго-Восточных Карпат, в основном, характеризуется отрицательными значениями магнитного поля, за исключением изометрической положительной магнитной аномалии над горами Апусени.

Надвигающаяся с востока под Юго-Восточные Карпаты плита (SP) которая с юга ограничена Интра-Мизийским разломом (IM), а с севера – разломом Тротус (TR), территориально совпадает с положительными значениями аномального поля.

В юго-западной части присутствует крупная положительная аномалия MP, расположенная над западной частью Мизийской платформы.

Очень значительная отрицательная аномалия наблюдается над бассейном Брашов (BR) и областью Вранча VR (последняя отмечена точками координат сильных и катастрофических коровых землетрясений).

Таким образом, все тектонические особенности этого региона вполне логично отражаются в аномальном литосферном магнитном поле на карте рис. 2.

1. Сильный изгиб форландового бассейна Юго-Восточных Карпат и его форма фиксируется значительным градиентом и формой отрицательной магнитной аномалии.

2. Положительная аномалия погружающейся плиты ограничена положением разломов Тротус и Интра-Мизийского и резким изменением значений аномального поля с положительных на отрицательные.

3. Отрицательные значения аномального магнитного поля в бассейне Брашов обусловлены уменьшением мощности магнитоактивного слоя ввиду высокого положения нагретой астеносферы, а следовательно, подъемом изотермической поверхности Кюри магнетита.

Интересная особенность влияния температуры на намагниченность нижней части коры проявляется в том, что положительная магнитная аномалия над погружающейся плитой SP в центральной ее части, там, где предполагается подъем нагретой астеносферы, разделена на две половины, что свидетельствует о мощном прогреве астеносферным теплом далее к востоку от литосферного корня.

Таким образом, предположение о возможности подъема нагретого астеносферного материала с мантийных глубин, сделанное по данным сейсмики, находит свое подтверждение в наблюдениях аномального магнитного поля.

МАГНИТНЫЕ АНОМАЛИИ КРУПНЫХ ИЗВЕРЖЕННЫХ ПРОВИНЦИЙ

Анализ литосферных магнитных аномалий может играть существенную роль при изучении глубинного строения активных регионов, таких, например, как Центральная Азия и Сибирская вулканическая провинция. Изучение последствий вулканической активности для подобных крупных изверженных провинций LIP (large igneous provinces) в настоящее время активно развивается в геологии и геофизике. Анализ геологических процессов, связанных с формированием LIP и проявлением мантийных плюмов¹¹, позволяет выявить специфические особенности условий зарождения и развития рудообразующих систем, функционирование которых нередко приводит к формированию крупных и уникальных рудных месторождений (Добрецов и др., 2010). Выявленные особенности размещения разных типов полезных ископаемых в ареалах LIP, их возрастные и генетические связи с определенными типами магматизма являются основой для разработки комплекса геологических, магматических, литологических и геохимических критериев прогноза и оценки перспектив выявления запасов полезных ископаемых (Pirajno, 2004).

Далее мы рассмотрим карты литосферных магнитных аномалий двух областей, явившихся результатами магматических извержений: Таримскую крупную изверженную провинцию на территории Центрально-Азиатского складчатого пояса и Хатангский центр трапповых излияний (Таймыр). В ареале этих структур образовались крупные месторождения меди, никеля, платины, палладия и др., обусловленные упомянутыми тектоническими процессами (Добрецов, 2008).

ТАРИМСКАЯ ИЗВЕРЖЕННАЯ ПРОВИНЦИЯ

В ряде районов Центральной Азии вследствие развития траппового магматизма существуют области, имеющие чрезвычайно сложную структуру литосферы, составленную серией складчатых поясов и кристаллических массивов (микроконтинентов) с докембрийским фундаментом (Huang J., Zhao, 2006; Диденко и др., 2010). Тектоническая активность ярко проявляется здесь до настоящего времени, ее природа определяется сложным взаимодействием литосферных плит и активными мантийными процессами. Актуальной задачей геодинамических исследований в данном регионе является определение границ жестких блоков (микроплит) и окружающих их зон пластических деформаций. Вблизи этих границ концентрируются эпицентры большей части землетрясений, это наиболее сейсмически активные области в Центральной Азии (Chen et al., 1997; Ghose et al., 1998; Tanaka et al., 1999; Gao et al., 2000). Многие землетрясения происходят на стыке жестких литосферных блоков и в окрестности зон пластических деформаций. Сложность геолого-тектонического устройства этой области хорошо иллюстрирует тектоническая схема, показанная на рис. 3.

Рис. 3.

Тектоническая схема Центрально-Азиатского региона (Huang J., Zhao, 2006).

В этой связи фиксация положения градиентных зон литосферных магнитных аномалий и их оконтуривание представляется важной при решении задач выделения областей повышенной сейсмической активности и глубин их залегания.

Составной частью этого региона является, в частности, Таримская изверженная провинция (Таримский массив) с ареалами медно-никелевых и платиновых оруденений.

Таримский массив, расположенный на северо-западе Китая и занимающий площадь ~500 000 км², в плане напоминает двояковыпуклую линзу, вытянутую в широтном направлении. Эта “линза” на севере обрамлена складчатыми структурами Тянь-Шаня, а на юге – орогенами Куньлуня и Тибета.

Для определения положения и степени однородности аномального магнитного поля в самых нижних частях земной коры этой территории по данным измерений спутника CHAMP построены карты вертикальной компоненты Z_a аномального магнитного поля. Данные взяты за 6 месяцев 2010 г., когда высота полета спутника составляла ~280–290 км.

В качестве примера на рис. 4 приведена карта аномалий вертикальной компоненты Z_a. При ее построении использовано медианное осреднение по блокам размером 60 × 60 км средствами GMT (blockmedian) (Wessel, Smith, 2007).

Рис. 4.

Карта аномалий вертикальной компоненты Z_a (нТл) литосферного магнитного поля CHAMP над Таримским массивом. TSH – Тянь-Шань; TAR – Тарим.

Структура Тарима отчетливо проявляется в виде конформной положительной аномалии с амплитудой ~10 нТл и положением центра ~38° с.ш./ 81° в.д., отражающей интенсивную намагниченность и высокую однородность нижней части земной коры.

Складчатая система Тянь-Шаня видна как седловина с нулевым уровнем литосферного магнитного поля. Пониженный уровень аномального поля обусловлен здесь, в первую очередь, уменьшением мощности магнитоактивного слоя, особенно резким в пределах складчатых областей в силу аномального геотермического режима, что предполагает высокое положение изотермы Кюри и потерю магнитных свойств коровых структур.

Поскольку большинство землетрясений происходит в пограничных областях на стыке жестких литосферных блоков и в окрестности зон пластических деформаций, фиксация градиентных зон литосферных магнитных аномалий представляется весьма важным для выделения областей повышенной сейсмической угрозы.

ХАТАНГСКИЙ ЦЕНТР ТРАППОВЫХ ИЗЛИЯНИЙ

Сибирская вулканическая провинция, частью которой является Хатангский центр трапповых излияний, или Хатангский плюм (ХП), представляет собой одно из крупнейших из известных последствий вулканической активности (Добрецов и др., 2010).

Магнитный образ Хатангского плюма (ХП) показан на рис. 5. В центре карты находится обширная изометрическая область положительных значений магнитного поля с центральным “ядром” в пределах 95/110° в.д. и 70/74° с.ш. Амплитуда центральной магнитной аномалии достигает максимальных величин ~ 18 нТл. Размер аномалии по долготе составляет порядка 550 км, в том числе, “ядра” – 330 км; размер по широте – общий ~ 760 км, “ядро” ~ 530 км.

Рис. 5.

Карта модуля полного вектора магнитного поля, Т_а на высоте спутника CHAMP ~280 км над территорией Хатангского центра трапповых излияний. При построении использовано медианное осреднение по блокам размером 80 × 80 км средствами GMT (blockmedian) (Wessel, Smith, 2007).

Аномалия имеет четкие границы на западной, северной, южной окраинах, а на юго-восток продолжается с меньшими значениями и размытыми границами.

Западнее на той же широте видна более слабая положительная аномалия, также изометрической формы. Эти аномалии окружены ансамблем отрицательных аномалий, амплитуды которых имеют порядок величин 8–12 нТл.

Такая форма аномалии типична для магнитных образов глубинных структур плюмовой природы. Как и в предыдущем примере с Таримской изверженной провинцией, параметры аномалии, представляющей собой образ строения нижней части коры, позволяет делать выводы о размерах и степени однородности ее намагниченной части и оценивать температурные условия в этой структуре.

КОЛЫМО-ОМОЛОНСКИЙ МИКРОКОНТИНЕНТ

Настоящий раздел призван проиллюстрировать возможности приложения результатов интерпретации спутниковых наблюдений литосферного магнитного поля для коррекции имеющихся геодинамических моделей земной коры с учетом реально измеренных спутниковых данных и дальнейшего совершенствования интерпретации с учетом перспектив получения новых экспериментальных спутниковых наблюдений.

С этой целью рассмотрим результаты построения и анализа литосферных магнитных аномалий над Колымо-Омолонским микроконтинентом (КОМ) по данным спутника CHAMP.

В 2005 г. авторами (Hemant, Maus, 2005) построена глобальная модель вертикальной компоненты аномального магнитного поля Z_a с использованием созданной ими глобальной модели намагниченности. Последняя базируется на глобальном распределении намагниченности геологических областей Земли в целом, полученном по данным мировой геологической карты ЮНЕСКО (Commission, 2000). Дополнительная петрологическая и сейсмическая информация объединялись авторами модели в Географической системе ГИС. По построенной модели намагниченности было рассчитано теоретическое аномальное литосферное поле Z_a для высоты наблюдения 400 км, которое затем было сравнено с доступными на то время результатами наблюдений на спутнике CHAMP на этой же высоте.

По оценкам авторов, часть теоретически предсказанных мировых аномалий достаточно хорошо совпала с измеренными на спутнике, однако, для целого ряда выявились существенные расхождения (Hemant, Maus, 2005). Это свидетельствовало о недостаточном учете неких параметров в модели намагниченности глубинных слоев земной коры, в том числе это выяснилось и для Колымо-Омолонского микроконтинента.

Цель исследования (Hemant, Maus, 2005) в этой части заключалась в том, чтобы показать, что из параметров магнитных аномалий, наблюденных на спутнике, может быть извлечена количественная геологическая информация, которая далее может быть использована для уточнения глубинных границ докембрийских провинций, перекрытых по поверхности фанерозойскими отложениями, и коррекции параметров при совершенствовании геологической модели.

На панели рис. 6а показана карта наблюденных аномалий Z_a на высоте 400 км над областью КОМ, на рис. 6б – значения поля, рассчитанные по данным исходной модели намагниченности для этой же территории. При задании исходных параметров глобальной модели была использована форма КОМ, показанная на рис. 6д. Графики (рис. 6г) изменения значений аномального магнитного поля Z_a вдоль профиля АА' (см. рис. 6а) демонстрируют несогласие измеренных и модельных данных (кривые 1 и 3).

Рис. 6.

(a) Карта наблюденных аномалий Za на высоте 400 км над КОМ; (б) карта, посчитанная по данным исходной модели намагниченности; (в) скорректированная карта с учетом изменения формы КОМ; (г) магнитное поле вдоль профиля AA' где: 1 – наблюденное на высоте 400 км, 2 – то же на высоте 280 км, 3 – посчитанное по исходной модели намагниченности, 4 – то же – по скорректированной форме КОМ (Hemant, Maus, 2005 с некоторыми добавлениями); (д, е) – тектоническая реконструкция КОМ со времени ранней юры (д) по настоящее время (е) (Howell, Wiley, 1987).

В настоящее время Колымо-Омолонский микроконтинент практически весь погребен под более молодыми отложениями, за исключением незначительных выходов докембрийских пород и точно определить его очертания весьма проблематично. Ранее предполагалось (Howell, Wiley, 1987), что форма блока со времени ранней юры до настоящего времени изменений не претерпела, несмотря на мощные процессы тектонической активизации, протекавшие здесь на протяжении указанного интервала времени.

Построенное по этим параметрам КОМ положение литосферных магнитных аномалий, рис. 6б, оказалось не соответствующим наблюденному полю (рис. 6а), причина такого расхождения лежала, скорее всего, в неверном задании модельных параметров блока.

В исходную модель были внесены изменения границ Колымо-Омолонского микроконтинента, показанные на рис. 6е, где затемненная область демонстрирует новую форму микроконтинента, использованную при расчетах следующей итерации модели магнитной восприимчивости. На карте распределения аномального магнитного поля для измененной модели, приведенной на рис. 6в, видно, что после коррекции границ микроконтинента аномальное поле достаточно хорошо согласуется с измеренным на спутнике, рис. 6а.

Профильные кривые рис. 6г также показывают лучшее согласие наблюдаемой и прогнозируемой аномалии по сравнению с исходной моделью, что демонстрирует перспективность пересмотра форм геологических структур земной коры, перекрытых более молодыми отложениями.

По данным спутника CHAMP за 2010 г. с помощью нашей технологии мы выделили часть, относящуюся к магнитному полю литосферы, и построили карты распределения вертикальной компоненты Z_а над территорией Колымо-Омолонского микроконтинента на высоте 280 км, рис. 7.

Рис. 7.

Карта вертикальной компоненты Z_а аномального магнитного поля на высоте спутника CHAMP ~280 км над территорией Колымо-Омолонского микроконтинента. При построении использовано медианное осреднение по блокам размером 60 × 60 км средствами GMT (blockmedian) (Wessel, Smith, 2007).

Заметим, что аномалия в центральной части имеет значительную для этой высоты амплитуду ~18 нТл. Форма аномалии – изометрическая, исключение составляет ее слабое продолжение к югу на восточную часть п-ва Камчатка.

Как видно из карты, границы аномалии имеют более сложную изрезанную форму, чем на уровне 400 км, что открывает перспективы уточнения параметров погруженных блоков земной коры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, показано, что поле литосферных магнитных аномалий, выделенных по геомагнитным измерениям спутника Земли CHAMP, отражает реальные особенности глубинных геолого-тектонических структур.

Карты спутниковых магнитных аномалий в области Юго-Восточных Карпат иллюстрируют их согласованность с гипотезой процесса субдукции литосферной плиты в этом регионе. На примере зоны коллизии в Юго-Восточных Карпатах показана возможность подтверждения существования подповерхностных разрывов, скрытых под отложениями или надвигами по магнитным данным.

Построенные по данным спутника CHAMP карты аномалий модуля полного вектора Т_а и вертикальной компоненты Z_a литосферного магнитного поля на высотах 280–290 км отражают активные тектонические процессы, протекавшие в исследуемых регионах, и их последствия. Примеры анализа параметров отдельных региональных литосферных магнитных аномалий, наблюденных над Таримской изверженной провинцией, Хатангским центром трапповых излияний и Колымо-Омолонским микроконтинентом, показывают перспективность использования геомагнитных спутниковых данных для уточнения границ погруженных докембрийских провинций, перекрытых фанерозойскими отложениями.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что спутниковые геомагнитные наблюдения добавляют ценную информацию к региональным геологическим исследованиям, и литосферное магнитное поле как параметр, отражающий положение структур нижней части земной коры и изменение их физических свойств, может с успехом быть использовано для их выделения, оконтуривания и коррекции положения в пространстве.