Модель литосферы Восточной Арктики по данным о сейсмичности, геомагнитном поле, вещественном составе и термическом режиме
Руководитель к.ф.-м.н. А.И ФилипповаОсновной задачей проекта является построение актуальной комплексной геофизической модели литосферы Восточной Арктики (60–90° N, 90–190° E), наиболее адекватно описывающей характер сейсмического процесса и особенности глубинного строения, отраженные в магнитных свойствах, вещественном составе и термическом режиме литосферы. Актуальность исследования обусловлена тем, что существующие на данный момент немногочисленные модели литосферы рассматриваемой территории зачастую существенно различаются между собой и характеризуются низким пространственным разрешением, недостаточным для решения многих спорных вопросов современной геодинамики. В частности, остаются дискуссионными вопросы о положении границы Северо-Американской и Евразийской литосферных плит к югу от хребта Гаккеля, о природе растяжения на шельфе моря Лаптевых и др. Для решения поставленной задачи с помощью современных методов и подходов, в том числе разработанных авторами проекта и ранее в регионе не применявшихся, нами будут получены новые сейсмологические и геофизические данные. 1. Новые решения тензора сейсмического момента (ТСМ) землетрясений средних магнитуд (Mw>4.0) будут получены путем инверсии амплитудных спектров поверхностных волн. Таким образом, в регионе будет существенно улучшено качество оценки очаговых параметров и расширен магнитудный диапазон рассматриваемых сейсмических событий. На основании этих результатов методом С.Л. Юнги будут проведена детальная реконструкция сейсмотектонических деформаций литосферы. 2. Для сильных землетрясений (Mw>6.0) по амплитудным спектрам поверхностных волн также будут проведены оценки интегральных параметров очага, характеризующих геометрию разрыва и его развитие во времени. Используемый нами метод будет применен в регионе впервые, что позволит получить новую информацию о процессах в очагах сильных сейсмических событий, которые ранее рассматривались только в приближении мгновенного точечного источника. 3. Впервые будут выполнены оценки вещественного состава земной коры и верхней мантии и по ним температуры точки Кюри для отдельных структур области исследования. Для ряда коровых и мантийных минералов будут рассчитаны их скоростные и плотностные характеристики в широкой области температур и давлений на основе их уравнений состояния. Полученные результаты будут сопоставлены с известными плотностными и сейсмотомографическими моделями, в том числе разработанными авторами проекта. Такой подход к оценке вещественного состава ранее успешно применялся нами для изучения мантии Азиатского континента. 4. Для картирования мощности земной коры и литосферы будут использованы полученные по сейсмологическим данным модели глубинного строения разного масштабного уровня, в том числе модель, разработанная руководителем проекта. При составлении карт будут учитываться отличия в разрешающей способности этих моделей, исходных данных и методах, определении границы литосфера-астеносфера. 5. Для определения глубин залегания магнитных источников будет проведен 2-D спектральный анализ аномалий геомагнитного поля, построенного по наиболее актуальной на текущий момент модели EMAG2v3. Аппроксимация полученных азимутально-усредненных спектров будет проводиться методами центроида и модифицированным методом центроида. 6. Результаты определения глубины залегания нижней границы магнитных источников и оценки температуры точки Кюри станут основой для расчетов теплового потока в рамках модели одномерного кондуктивного теплопереноса. Такой подход к оценке теплового потока по геомагнитным данным, учитывающий вариации в температуре точки Кюри, будет применен впервые и позволит получить более обоснованные значения рассматриваемой величины. Для отдельных регионов с достаточным количеством непосредственных измерений теплового потока будет выполнена верификация полученных результатов и будут обсуждены причины возможных расхождений геомагнитных и геотермических данных. В результате выполнения проекта будет построена и представлена в виде карт модель литосферы Восточной Арктики, превосходящая мировые аналоги своей комплексностью и пространственной детальностью. Модель будет включать в себя следующие параметры: фокальные механизмы и распределение глубин очагов землетрясений, размер и время действия их источников; режимы сейсмотектонических деформаций литосферы; мощности земной коры и литосферы; глубины залегания магнитных источников; оценки вещественного состава и распределение температуры точки Кюри для различных тектонических провинций; тепловой поток. Для рассматриваемой территории впервые будут установлены взаимосвязи между вышеперечисленными параметрами. Следует отметить, что большая часть полученной информации (сейсмологические данные и глубины залегания литосферных магнитных источников) будет рассчитана непосредственно по результатам наблюдений за соответствующими геофизическими полями (по сейсмограммам и аномалиям геомагнитного поля), в то время как оценки вещественного состава литосферы и распределения теплового потока будут выполнены в значительной мере опосредованно (на основе сравнительного анализа результатов термодинамического моделирования с сейсмотомографическими моделями и с результатами определения глубин залегания магнитных источников). Однако ценность последних будет обусловлена тем, что проводить непосредственные измерения рассматриваемых параметров на исследуемой территории с учетом её специфики практически невозможно. Анализ результатов проекта и соответствующие выводы будут сделаны с учетом разрешающей способности полученных геофизических данных. Построенная в результате выполнения проекта комплексная геофизическая модель литосферы Восточной Арктики помимо фундаментальной значимости, будет представлять существенный интерес для решения различных практических задач, таких как оценка сейсмической опасности рассматриваемой территории. Также полученные результаты будут полезны для уточнения границ континентального шельфа РФ, выявления потенциально алмазоносных районов, обнаружения областей, пригодных для использования возобновляемых термальных источников энергии.
