Библиотечный каталог авторефератов Украины

національна  АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ГЕОФІЗИКИ ім. С.І.СУББОТІНА

Єгорова Тамара Петрівна

УДК 550.312

ЛІТОСФЕРА ЄВРОПИ

ЗА ДАНИМИ

ТРИВИМІРНОГО ГРАВІТАЦІЙНОГО МОДЕЛЮВАННЯ

04.00.22 – геофізика

Автореферат

на здобуття наукового ступеня

доктора геологічних наук

Київ -2006

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у відділі глибинних процесів Землі та гравіметрії Інституту геофізики ім. С.І.Субботіна НАН України

Науковий консультант:  доктор фізико-математичних наук, професор, 

                                          академік НАН України Старостенко Віталій

                                          Іванович, Інститут геофізики ім. С.І.Субботіна

                                          НАН України, директор

Офіційни опоненти:        – доктор геолого-мінералогічних наук Гінтов

                                          Олег Борисович, Інститут геофізики ім.

                                          С.І.Субботіна НАН, України, головний

                                          науковий  співробітник.

                                          – доктор геолого-мінералогічних наук

                                          Глеваський Євген Борисович, Інститут

                                          геохімії навколишнього середовища,

                                          головний науковий співробітник.

                                          – доктор геолого-мінералогічних наук,

                                          професор Нікішин Анатолій Миколайович,

                                          Московський державний університет ім.

                                          М.В.Ломоносова, геологічний факультет,       

                                          завідувач кафедрою регіональної геології та

                                          історії Землі, Росія, м. Москва.

Провідна установа:         Національний гірничий університет,

                                          Геологорозвідувальний факультет,

                                          м. Дніпропетровськ

Захист відбудеться «14» червня__2006 року о «14 » годині на

засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.200.01 Інституту геофізики ім. С.І.Субботіна НАН України за адресою: 03680 Київ-142, проспект Палладіна, 32.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту геофізики

ім. С.І.Субботіна НАН України

Автореферат розіслано «11 »   травня_2006 р.

Відгуки на автореферат просимо надсилати у двох примірниках вченому секретарю

спеціалізованої  вченої ради Д 26.200.01 за адресою:

03142, м.Київ-142, проспект Палладіна, 32.

Тел.: (+38044) 424-2340

Fax.: (+38044) 450-2520

E-mail: earth@igph.kiev.ua

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

доктор геологічних наук                                                              М.І. Орлюк

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність досліджень. Останнім часом  все більшу увагу дослідників привертає створення тривимірних і навіть чотиривимірних моделей великих сегментів Землі з використанням великих баз даних різних геолого-геофізичних методів. Основним джерелом інформації про будову земної кори та верхньої мантії є сейсмічні методи - глибинні сейсмічні зондування при вивченні земної кори та сейсмологічні дослідження верхньої мантії. Гравіметрія, внаслідок адитивного характеру гравітаційного поля, обумовленого сумарним ефектом неоднорідностей, розташованих на різних глибинах, може бути сполучною ланкою для об'єднання розрізнених даних про будову кори по окремих профілях ГСЗ із інформацією про будову верхньої мантії. Маючи надійну інформацію про будову кори великих регіонів і дані про розподіл густини, можна розрахувати гравітаційний ефект кори та її окремих шарів і виділити мантійну компоненту. Останнім часом  мантійні гравітаційні аномалії викликають підвищений інтерес, обумовлений тим, що в них закладена інформація про речовинні неоднорідності верхньої мантії.

Особливість регіонального поля сили тяжіння полягає в тому, що неоднорідності верхньої мантії не проявляються інтенсивними гравітаційними аномаліями на поверхні Землі, будучи практично скомпенсованими коровими неоднорідностями, хоча вплив перших може досягати декількох сотень мГал у тектонічно активних регіонах. Тому розробка методів поділу поля та зняття ефектів верхніх частин літосфери, найбільш вивчених сейсмічними методами, має особливе значення при виявленні глибинних густинних неоднорідностей.

Виконане автором дослідження з побудови 3D регіональної моделі літосфери Європи розширює наші уявлення про можливості гравіметрії, яка при регіональних дослідженнях може додавати ефективності вивченню глибинних надр Землі. Використання гравітаційного моделюваня в комплексі з іншими традиційними методами вивчення верхньої мантії, такими як сейсмологія, геотермія, геохімія ксенолітів, підвищує в цілому надійність вивчення складу, будови та глибинних процесів літосфери та верхньої мантії континенту.

Одна з перших спроб оцінки гравітаційних мантійних аномалій Європейського континенту була зроблена В.Б. Бур’яновим зі співавторами (1987), які побудували спрощену схему мантійних аномалій на підставі розрахунків по окремих профілях ГСЗ. Важливим досягненням у розвитку методу та підходів тривимірного гравітаційного моделювання є роботи М.Е. Артем'єва зі співавторами (1993, 1994) по побудові ізостатичної моделі Північної Євразії, в яких розглядалася однорідна консолідована кора з постійним стрибком густини на поверхні Мохо. Отримані зняттям ефекту кори різницеві аномалії пояснювалися невизначеними густинними неоднорідностями кори та верхньої мантії; кількісна інтерпретація різницевих аномалій не провадилася.

Зв'язок роботи з науковими програмами та темами. Дисертаційна робота виконана в Інституті геофізики ім. С.І.Суботіна НАН України (директор - академік НАН України В.І. Старостенко) у відділі глибинних процесів Землі та гравіметрії в рамках тем "Методика та результати побудови об'ємної густинної моделі тектоносфери півдня Східно-Європейської платформи" (№  держ. реєстрації UA 01001288P, 1991-1995 рр.), "Автоматизована методика та геологічні результати побудови геофізичних моделей земної кори нафтогазоносних провінцій України" (№  держ. реєстрації  0197U006014, 1996-2000 рр.) та "Побудова та інтерпретація об'ємної густинної моделі літосфери Донбасу та прилеглих структур на основі геолого-геофізичних даних" (№  держ. реєстрації 0101U000444, 2001-2005 рр). Робота безпосередньо пов'язана з тематикою міжнародного співробітництва в рамках програми EUROPROBE Міжнародного Наукового Фонду за двома проектами - GEORІFT та EUROBRІDGE і виконувалася по кількох міжнародних проектах у рамках програми ІNTAS (Іnternatіonal Assocіatіon for the Promotіon of Cooperatіon wіth Scіentіsts from the Іndependent States of the Former Sovіet Unіon): "Комплексне моделювання літосфери Східної та Західної Європи" (ІNTAS-проект 94-2107), "Геодинаміка пізнепалеозойського рифтового басейну Східно-Європейської платформи: Прип’ятсько-Дніпровсько-Донецький басейн, Бєларусь, Україна та Росія (ІNTAS-проект 93-3346), "Взаємини між доюрським континентальним рифтогенезом та задуговим розтяганням південної окраїни Східно-Європейського кратона" (ІNTAS-проект 97-0743). Роботи автора були підтримані грантами Міжнародного Наукового Фонду (Іnternatіonal Scіence Foundatіon), створеного Дж. Соросом - індивідуальним грантом і грантом на проведення дослідницької програми по побудові 3D густинної моделі літосфери Європи.

Мета та завдання досліджень. Земна кора та верхня мантія Європейського континенту і прилеглих структур Північної Атлантики складають об'єкт досліджень дисертаційної роботи. Предмет досліджень - знаходження такого тривимірного розподілу густини в основних шарах кори і верхньої мантії, що не суперечить основній геолого-геофізичній інформації, а гравітаційний ефект моделі пояснює основні риси спостереженого поля сили тяжіння. Методи досліджень - 3D і 2D гравітаційне моделювання, що базується на принципах комплексування сейсмічного та гравіметричного методів шляхом побудови швидкісно-густинних моделей з використанням відомих емпіричних залежностей між швидкістю сейсмічних хвиль і густиною. Головною метою досліджень  є створення регіональної тривимірної густинної моделі літосфери континенту, що базується на сучасних даних про структуру кори і верхньої мантії та враховує інформацію про розподіл швидкості/густини в основних шарах моделі. Для виконання поставленої мети були сформульовані наступні основні завдання:

1. Розробка методики тривимірного регіонального гравітаційного моделювання, що використовує основні принципи комплексування даних сейсмо- і гравіметрії.

2. Проведення розрахунків гравітаційного ефекту моделі земної кори та верхньої мантії з можливістю оцінки внеску кожного шару в сумарне поле моделі та з одержанням різницевих полів за методикою "back-strіppіng analysіs".

3. Розрахунок різницевих гравітаційних аномалій мантійної природи відніманням ефекту кори зі спостереженого поля сили тяжіння.

4. Виявлення та вивчення кореляційних зв'язків між мантійними гравітаційними аномаліями та даними інших методів про неоднорідності верхньої мантії.

5. Проведення кількісної інтерпретації мантійних гравітаційних аномалій.

6. Розробка 3D моделі літосфери Європи та ії основних структур.

Наукова новизна отриманих результатів

•   вперше для Європи та прилеглої частини Північної Атлантики побудовано тривимірну модель кори масштаба 1:5 000 000, що враховує неоднорідний розподіл густини в шарах моделі; розраховано її гравітаційний ефект і отримані різницеві аномалії мантійної природи;

•   за результатами моделювання та комплексу інших геофізичних параметрів запропоновано класифікацію основних тектонічних структур континенту, яка відображає загальний хід еволюції літосфери континенту в часі і просторі та характеризує в основному деструктивний тип розвитку; конструктивний тип виділено у межах вузьких орогенних і шовно-колізійних зон;

•   вперше для Європейського континенту і прилеглої частини Північної Атлантики по мантійних аномаліях розраховані інтегральні значення густини верхньої мантії. Показано, що основним фактором, який визначає розподіл густини нижче підошви кори, є температурний режим верхньої мантії. Отримано значення температурно-обумовленої складової густини на підставі даних про розподіл поперечних хвиль у верхній мантії;

•   вперше для Європейського континенту виконано оцінки частини густини верхньої мантії, обумовленої змінами складу; встановлено закономірну її зміну (збільшення) від докембрійського кратону до герцинід Західної Європи. Це явище

пояснюється процесами деплетування верхньої мантії в ході еволюції, що в результаті призводить до ущільнення речовини верхньої мантії. Ці дані узгоджуються з аналогічними результатами, отриманими іншими авторами в глобальному масштабі (М.К. Кабан, І.М. Артем'єва);

•   встановлено кореляційний зв'язок мантійних гравітаційних аномалій з потужністю літосфери, що дозволяє за мантійними аномаліями одержати оцінки значень потужності літосфери для всього континенту та прилеглої частини Північної Атлантики;

•   для району профілю EUROBRІDGE-97, який проходить у західній частині Українського щита та через Прип'ятський прогин, виконано 3D і 2D гравітаційне моделювання літосфери. Виявлено особливості глибинної будови трьох різних блоків - Осницько-Микашевицького поясу, Коростенського плутону та Подільського блоку, які пояснюються різною історією їхнього розвитку в докембрії;

•   результатами швидкісно-густинного моделювання по профілі EUROBRІDGE-97 вперше встановлено складну будову кори (особливо нижньої її частини) великого рапакиві-анортозитового масиву Коростенського плутону. Ці дані свідчать про формування плутону в результаті виникнення осередків часткового плавлення в нижній корі-верхній мантії в зоні з’єднання великих блоків докембрійського кратону;

•   вперше уздовж південної границі Східно-Європейської платформи виділено смугу різницевих гравітаційних аномалій, які вказують на існування густинних неоднорідностей у літосфері Донбасу, валу Карпинського та під центральним грабеном Прикаспійської западини. Ці неоднорідності сформувалися внаслідок головних тектонічних подій, що відбувалися в літосфері південної окраїни Східно-Європейської платформи протягом  пізнього палеозою-кайнозою.

Достовірність отриманих результатів забезпечується використанням: (1) надійних сейсмічних моделей як основи гравітаційного моделювання; (2) єдиної для всього континенту та частини Північної Атлантики методики моделювання; (3) високоефективних програм розрахунку гравітаційного ефекту, у тому числі з урахуванням сферичності Землі. Порівняння результатів моделювання з аналогічними роботами глобального масштабу та результатами інших методів, і, особливо, несуперечлива інтерпретація отриманих матеріалів з використанням наявного комплексу геолого-геофізичних даних, свідчать про високу надійність виконаного моделювання.

Наукове та практичне значення роботи. Вперше побудовано тривимірну модель літосфери Європи та її основних тектонічних структур, що найбільш повно враховує всю геолого-геофізичну інформацію. Принциповою її особливістю є те, що кількісний синтез фактичного матеріалу здійснено у рамках єдиної інтерпретаційної схеми, що дозволило одержати істотний приріст нової інформації про глибинну будову основних тектонічних структур Європи. Упевнене виділення густинних неоднорідностей нижче поверхні Мохо дозволяє розглядати густину верхньої мантії як  незалежний параметр, використання якого спільно з розподілами швидкісних та температурних неоднорідностей підвищує надійність вивчення структури і стану верхньої мантії континентів.

Внаслідок робіт автора метод об’емного гравітаційного моделювання отримав подальший розвиток. Можливості методу наведені на серії моделей –  від регіональної моделі Європи масштабу 1:5 000 000 до моделей окремих структур масштабу1:1 000 000 і більш детальних.

Розробки автора доцільно використовувати і на пошуково-розвідувальному етапі досліджень шляхом побудови об'ємних моделей окремих структур або тіл, перспективних на пошуки рудних родовищ, особливо в умовах, коли потрібно вивчити глибокі шари та перевірити існування "сліпих" рудних тіл (Єгорова та ін., 1992). Для цього досить ефективним є моделювання альтернативних варіантів будови об'єкта в режимі багатоваріантного аналізу. Тривимірне моделювання має також великі можливості при вивченні структур, перспективних у нафтогазоносному відношенні, особливо в районах інтенсивної соляної тектоніки.

Особистий внесок автора. У роботах, представлених дисертантом особисто, автором виконано, за розробленою нею методикою, тривимірне моделювання, починаючи з побудови вихідного поля сили тяжіння, збору вихідних даних та побудови моделі земної кори, закінчуючи інтерпретацією результатів моделювання з максимальним урахуванням інформації інших методів (1-5, 37). В спільних роботах авторові належать постановка завдання, шляхи його рішення, розрахунки та більша частина інтерпретації (6-11, 12-36, 38-40). В роботі (12) автор приймав участь в постановці завдання, побудові моделей та проведенні тестових експериментів.

В ході гравітаційного моделювання автор користувався сейсмічними матеріалами, отриманими як при переінтерпретації спостережень на профілях ГСЗ, відпрацьованих в 70-х рр. минулого століття, так і при проведенні нових сейсмічних експериментів на профілях EUROBRІDGE-97 і DOBRE. Гравітаційне моделювання здійснювалося з використанням програм та обчислювальних комплексів, розроблених у відділі глибинних процесів Землі та гравіметрії під керівництвом В.І. Старостенко.

Апробація результатів дисертації. Наведені в дисертації результати заслуховувалися та обговорювалися на гравіметричних семінарах ім. Д.Г. Успенського "Питання теорії та практики геологічної інтерпретації гравітаційних, магнітних та електричних полів" (Воронеж, 1996; Ухта, 1998; Москва, 2000; Київ, 2001), школі-семінарі "Питання теорії та практики геологічної інтерпретації гравітаційних, магнітних та електричних полів" (Ухта, 2000; Апатити, 2002), конференції "Теоретичні та практичні проблеми інтерпретації потенціальних полів", присвяченої 75-річчю Є.М. Булаха (Київ, 1999), численних міжнародних конференціях, таких як Об'єднана Асамблея Європейського Геофізичного Суспільства, Американського Геофізичного Союзу і Європейського Союзу Наук про Землю - Joіnt Assembly of the EGS, AGU and EUG (Ніцца, 2003), Генеральна Асамблея Європейського Геофізичного Суспільства EGS (Ніцца, 1998, 2001, 2002), на Міжнародному симпозіумі Європейського Союзу Наук про Землю EUG-І (Страсбург, 1997), семінарах по програмі EUROPROBE - Europrobe Workshops (Лідс, Великобританія, 1995; Гурзуф, Україна, 1996, 2000; Цюріх, Швейцарія, 1997; Оліана, Іспанія, 1998; Сувалки, Польща, 1999; Тульча, Румунія, 1999), Міжнародної Конференції по програмі EUROPROBE "Будова верхньої мантії Землі" (Москва, 1997), Міжнародному семінарі в рамках ЮНЕСКО "Геодинаміка літосфери мантії Землі" (Замок Тжешт, Чеська Республіка, 1996), міжнародної конференції "Наукова спадщина академіка Г.А. Гамбурцева та сучасна  геофізика" (Москва, 2003); шостих і восьмих геофізичних читаннях ім. В.В. Фединського (Москва, 2004, 2006).

Публікації.  Результати досліджень викладено в 65 публікаціях (28 статей у вітчизняних і закордонних журналах та 37 тез міжнародних конференцій) і трьох звітах. З опублікованих робіт 6 представлено автором особисто (п'ять статей у журналах і одні тези міжнародного симпозіуму), 60 публікацій у співавторстві.

Структура дисертації. Дисертацію представлено  380 сторінками тексту (340 стор. основного тексту з рисунками та таблицями) і складається із введення, 5 глав, висновків, списку посилань із 390 найменувань. Робота містить 118 рисунків і 10 таблиць.

КОРОТКИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі дано загальну характеристику роботи: обґрунтовується її актуальність і формулюються мета та завдання досліджень, охарактеризовано наукову та практичну цінність роботи, її зв'язок з науковими програмами Інституту геофізики НАН України  та  міжнародними науковими проектами,  доведено особистий внесок автора та представлено апробацію результатів досліджень.

Розділ 1. Геотектоніка і властивості кори та верхньої мантії Європейського континенту.

В цій оглядовій главі коротко розглянуті геотектонічні риси, будова кори та верхньої мантії за сейсмічними даними, а також природа основних геофізичних полів. Матеріал глави доповнений описом аномалій геоїда, полів напруг та сейсмічності континенту.

Сучасний тектонічний вигляд континенту сформувався внаслідок ряду етапів консолідації та орогенезу - від древньої докембрійської консолідації до альпійської активізації та орогенезу. Вважається, що до кінця протерозою були сформовані стабільні ядра, або щити, з фундаментом із сірих гнейсів і зеленокам’яних поясів, та з'явилися перші протяжні континентальні вулканічні пояси. Древнім ядром Європейського континенту є Східно-Європейська платформа (СЄП), або кратон, фундамент якої складається з великої кількості різного розміру і форми блоків архейської консолідації та поділяючих їх протерозойських складчастих поясів.

В межах Європейського континенту прояви байкальського циклу орогенезу докембрійсько-раньокембрійського віку (650-550 млн. р.) нечисленні, оскільки їх було перероблено в ході наступних циклів. У результаті каледонського орогенічного циклу, що відбувся, як вважає П. Циглер (1990), внаслідок закриття океану Япетус між кратонами Лаврентія-Гренландія та Фенноскандія-Балтика, що створили таким чином ядро Лавразії, був сформований широкий пояс каледонід, що простягається в північно-східному напрямку від півночі Британських островів через Північне море в Норвегію. У ході герцинського циклу орогенезу (девон-рання перм) був сформований складчастий пояс варисцід Західної Європи - герцинський мегашов, що спаяв Лавразію та Гондвану, утворивши, таким чином, ядро пермо-тріасового суперконтинента Пангея (Zіegler, 1990).

Початок альпійського циклу в Європі зв'язується з розпадом Пангеї в пізньому тріасі, що супроводжувався утворенням окремих мікроплит (наприклад, Адріатичної), та з меридіональним розростанням дна Північної Атлантики в кінці юри. Впродовж альпійського орогенезу та колізійних процесів було сформовано гірські споруди альпійського орогенного пояса. До початку олігоцену розташування континентів, океанів та складчастих гірських систем прийняло обриси, близькі до сучасного. З цього часу починає формуватися система окраїнних морів Середземноморського поясу Європи. 

Великі структури різних тектонічних циклів по-різному проявляються  в геофізичних полях. В роботі було використано усереднене поле сили тяжіння масштабу 1: 5000 000 у комбінованій редукції, що представленій усередненими по одноградусній сітці аномаліями Буге на суші та аномаліями у вільному просторі на акваторіях. В полі сили тяжіння континенту насамперед  виділяються геологічні структури з різним рельєфом денної поверхні. Так, платформна частина континенту, що включає древню платформу та більшу частину палеозойської платформи Західної Європи, характеризується невиразними, близькими до нуля аномаліями Буге, що свідчить про ізостатичну врівноваженість цих структур. Південна окраїна докембрійськой платформи відзначається смугою позитивних аномалій, простежених від УЩ через Донбас і вал Карпинського в північну частину Каспійського моря. Інтенсивними гравітаційними аномаліями позначаються області з порушеною або несталою ізостатичною рівновагою. Це зокрема інтенсивний гравітаційний мінімум над каледонідами Скандинавії, що звичайно зв'язується з порушенням рівноваги в результаті танення льодовика. Максимальні зміни поля сили тяжіння зафіксовані в межах молодих тектонічних структур Альпійсько-Середземноморського пояса. Як правило, інтенсивними мінімумами тут позначаються гірські споруди, а западинам та осадовими басейнам відповідають позитивні аномалії.

Регіональний характер розподілу теплового потоку (ТП) на поверхні континенту визначається загальним збільшенням у південно-західному напрямку геотермальної активності відповідно до  посилення тектонічної активності континенту. Розподіл наземного ТП у цілому погоджується із установленою в глобальному плані закономірністю зміни ТП залежно від віку структур (Кутас та ін., 1976). Так, максимальними  значеннями ТП (80-100 мВт/м2) характеризуються молоді структури Альпійсько-Середземноморського поясу, а мінімальні значення зафіксовані в межах докембрійського кратону. Ця закономірність зміни геотермічної активності континенту проявляється також у розподілі розрахованих значень глибинних ТП і температур. Низькими температурами на рівні поверхні Мохо (400-500° С), характеризуються докембрійські щити (Балтійський та Український) і область древнього кратону СЄП.  Каледоніди Скандинавії відзначаються підвищеними до 600° С температурами, а герціниди виділяються підвищеними до 700-800° С температурами. Високі значення розрахованих температур на рівні Мохо отримані під Альпами, Центральним Французьким масивом, Рейнським грабеном і досягають максимальних значень (≥ 1000° С) під Панонським басейном та Тірренським морем.

Внутрішня будова кори континенту вивчена багатьма сейсмічними профілями, які розміщені по рідкій та нерегулярній сітці, але перетинають  основні тектонічні структури континенту. В регіональному плані структура докембрійської кори за даними сейсмічних профілів (відзначимо тут профілі FENNOLORA, BABEL, EUROBRІDGE, POLONAІSE) визначається досить стійкою та може бути подана трьома сейсмічними шарами (Павленкова, 1979; 1995). Поверхня Мохо під кратоном є, як правило, чіткою сейсмічною границею першого роду; на ній звичайно формується декілька відбитих хвиль, що вказує на складний характер її внутрішньої будови. На підошві кори та у верхній мантії виділяються похилі сейсмічні границі, які інтерпретуються як глибинні тектонічні елементи.

При переході до Західної Європи розріз кори змінюється на двошаровий зі скороченням потужності кори до 26-35 км; нижня кора насичена численними  елементами відбиття різної спрямованості. Одним з останніх значних досягнень у дослідженні глибинної будови Західної Європи є проведення сейсмічних робіт на меридіональному профілі EGT (European Geotraverse). В результаті цих робіт для ключової структури – Альпійської гірської споруди – було встановлено дуже складну будову кори з різким зануренням поверхні Мохо (до 55 км). Виявлені особливості будови пояснювались зануренням у південному напрямку Євразійської плити (точніше, її нижньої кори) під Адріатичну плиту в результаті колізійно-субдукційних процесів між Євразійською та Африканською плитами (Вlundell et al., 1992).

Активне вивчення верхньої мантії Європи сейсмологічними методами обумовило появу численних томографічних моделей різної глибини та детальності, побудованих з використанням різних типів хвиль (Spakman et al., 1993; Zіelhuіs and Nolet, 1994; Mаrguerіng and Snіeder, 1996; Гейко та ін., 1998). Незважаючи на розходження, що існують між різними моделями, які проявляються в основному в деталях, більшість моделей містить стійкі елементи будови верхньої мантії. Так, високошвидкісні області верхньої мантії часто корелюються зі збільшенням потужності літосфери. Лінійні зони високої швидкості, які простежуються іноді до перехідної області від верхньої до нижньої мантії, звичайно зв'язуються з холодними плитами літосфери або їхніми фрагментами, зануреними у верхню мантію в колізійонно-субдукційних зонах. Такі високошвидкісні неоднорідності встановлено під Альпами, у Західному Середземномор’ї, під Калабрійською та Еллінідською дугами. Області зниженої швидкості співпадають з тепловою активізацією верхньої мантії та з підйомом астеносферного шару. Таким чином пояснюються низькошвидкісні аномалії Панонського басейну, Західного Середземномор'я, Егейського моря та Туреччини. Найбільш примітною та стійкою особливістю всіх томографічних моделей є різка межа (зона Тейссейре-Торнквіста) між товстою (200-250 км) високошвидкісною літосферою СЄП на сході і більш тонкою (80-100 км) літосферою фанерозойської Західної Європи, яка характеризується в цілому зниженими швидкостями.

Склад літосферної мантії звичайно вивчається за даними геохімії основних порід інтрузивних масивів, що відслонюються в орогенах, і мантійних ксенолітів (Downes, 2001). Додаткову інформацію про склад верхньої мантії континенту було отримано при комплексному вивченні геофізичних і геохімічних даних (Menzіes and Bodіnіer, 1993). Ці дослідження показали, що літосферна мантія Європи в геохімічному відношенні досить неоднорідна. Розшарування докембрійської, насамперед, архейської літосфери, пов'язується із древнім деплетуванням мантії, що виявилося і у сейсмічному розшаруванні верхньої мантії – воно було встановлено сейсмічними дослідженнями на Балтійському щиті та на довгих профілях ГСЗ, відпрацьованих на Східно-Європейському та Сибірському кратонах з використанням ядерних і хімічних вибухів. Мантійна літосфера докембрійського кратону може бути складена гранатовими перидотитами та эклогітами, які на більших глибинах змінюються алмазоносними фаціями. Склад літосферної мантії фанерозойської Європи визначається досить обмеженим набором порід з перевагою шпінелевих перидотитів. Формування літосфери в цей період обумовлено тектонічними процесами, що відбувалися на границях плит, і пояснюється переробкою докембрійської кори в ході герцинського та альпійського орогенезів.

В главі розглянуто також регіональні аномалії магнітного поля за супутниковим даними MAGSAT, якими виділяються великі неоднорідності кори. Зоною збільшених градіентів магнітного поля чітко простежується тектонічний розділ між двома головними блоками континенту. Він обумовлений різкою зміною намагніченості кори континенту при переході від товстої кори СЄП на сході до більш тонкої кори эпігерцинської Європи на заході з активізацією температурного режиму (Пашкевич та ін., 1990; Ravat et al., 1993).

Розділ 2. Основні результати тривимірного моделювання земної кори Європи та Північної Атлантики.

В главі розглядаються структура тривимірної моделі кори Європи та Північної Атлантики, склад і густинна параметризація шарів моделі, методика та основні результати гравітаційного моделювання.

Основою 3D гравітаційної моделі земної кори Європейського континенту є швидкісна модель, що складається з двох регіональних шарів - осадків і консолідованої кори, яка була побудована Н.І. Павленковою та П. Гізе шляхом узагальнення сейсмічних матеріалів на профілях ГСЗ у Європі.  Цю модель подано картами поверхней "сейсмічного" фундаменту та розподілу Мохо масштабу             1:5 000 000 і доповнено схемою середніх швидкостей поздовжніх хвиль у консолідованій частині земної кори. Модель відзначається надійністю, оскільки представлена мінімальною кількістю шарів, що обмежені достовірно виділеними сейсмічними поверхнями. В той же час така досить проста модель відображує основні особливості будови головних тектонічних структур континенту.

В межах Європи та прилеглої частини Північної Атлантики виділяються кілька великих западин глибиною 8-15 км. Вони формують дугу навколо північної та північно-східної окраїн Східно-Європейської платформи, що простежується через Південно-Баренцовоморську та Тімано-Печорську западини в Передуральський прогин. з північного заходу і заходу СЄП оточена серією западин, розташованих уздовж узбережжя Скандинавії та по центру Північного моря, що продовжуються Центрально-Європейською системою осадових басейнів у складі Північно-Німецької та Норвезько-Датської западин, а також Польського трогу. На півдні та південному сході виділяються осадові басейни Чорного та Каспійського морів, а також Прикаспійська западина з потужністю осадів 6-20 км. Западини Західного Середземномор'я мають середню потужність осадів 4-6 км. Глибокий осадовий басейн потужністю більш 10 км розташований у Біскайській затоці.

Топографія поверхні Мохо в межах континенту характеризується сильною контрастністю: глибини до поверхні Мохо змінюються від 12 км у Північній Атлантиці до більш ніж 50 км під орогенами. В регіональному плані виділяються два великих блоки - блок товстої кори (>40 км) кратону та кора зменшеної (до 28-32 км) потужності  фанерозойської Західної Європи. Різкі прогини по поверхні Мохо - так звані "коріння гір" (> 50 км) - виявлені під гірськими спорудами Альп, Кавказу та Уралу. Під глибокими внутрішньоконтинентальними осадовими басейнами та морськими западинами поверхня Мохо, як правило, піднята відносно навколишніх структур. При цьому амплітуда підйому залежить від віку формування як самої западини, так і кори, на якій ії було закладено. В межах докембрійського кратону виділяється кілька областей товстої кори. Це велика область у центрі СЄП, а також окремі блоки Українського та Балтійського щитів.

Аналіз складу кори Східно-Європейськой платформи, виконаний за комплексом геолого-геофізичних даних, показує, що збільшення із глибиною сейсмічних швидкостей та густини визначається не стільки основністю порід, скільки, головним чином, збільшенням ступеню метаморфізму. Це підтверджується результатами, які були отримані в ході обробки даних надглибокого буріння Радянського Союзу, що дозволило вивчити загальний вертикальний розріз кратону до глибин 25-30 км, а також даними вивчення основних комплексів порід УЩ. Еволюційна модель континентальної кори розглядається як результат перетворення вихідної фельзитової протокори під впливом мантійних розплавів основного та ультраосновного складу в ході загального охолодження та магматичної диференціації Землі. Численні дані визначення ізотопного віку вказують, що в історії перетворення древньої кислої кори існували три основні етапи, обмежені в часі інтервалами 3.8-3.6, 2.8-2.6 і 1.8-1.5 млрд. років, які чітко виділяються на УЩ. Перший етап – початок формування континентальної протокори; другий етап –формування архейського структурного поверху; на третьому етапі встановилася зріла континентальна кора з кінцевою платформною активізацією. На УЩ чітко виділяються два структурних поверхи - архейський і протерозойський.  Архейський поверх являє собою вихідну протокору, перероблену продуктами магматизму та метаморфізму, найчастіше  в гранулітовій (Подільський, Росінсько-Тикицький, Приазовський блоки), рідше - в амфіболітовій фації та фації зелених сланців (Середньопридніпровський блок). Про склад гранулітового шару архейського структурного поверху (грануліт-базитового шару континентальної кори) можна судити по гранулітах дністровсько-бугської серії, які відслонюються на денній поверхні в Подільському блоці УЩ; як  аналог порід самої нижньої, базитової, частини архейського структурного поверху може виступати архейський комплекс основних та ультраосновних порід (габро, габбро-нориты, піроксеніти, серпентиніти), які зустрінуті в зоні зчленування Приазовського і Середньопридніпровського блоків. Ці породи за своїм складом дуже близькі до океанічної кори та базитового шару нижньої кори, що утворені за рахунок рестітових розплавів верхньої мантії на ранньоархейському етапі формування континентальної кори.

Верхній, граніто-гнейсовий, шар протерозойського структурного поверху представлений широко розповсюдженими гранітами, гранодіоритами, граніто-гнейсами, мігматитами, що складають найпоширеніші  на УЩ комплекси – кіровоградсько-житомирський і бердичівський. Потужність цього шару на УЩ оцінюється в 10-15 км. Проміжний шар може бути складено архейськими чарнокітами та эндербітами, що відслонюються в Подільському блоці, та амфіболітами. При цьому тип прогнозованих порід безпосередньо залежить від ступеню метаморфізму вихідних порід. Так, эндербіт-чарнокітовий склад проміжного шару прогнозується в межах блоків із гранулітовим метаморфізмом - в Подільському, Росінсько-Тикицькому, тоді як амфіболіти можуть переважати в блоках переважно амфіболітової ступені метаморфізму (наприклад, Кіровоградський блок). Оцінка складу кори кратону, яка виконана на прикладі УЩ, дуже близька до типу I докембрійської платформи за даними В.В. Гордіенко (1987). Він розглядав цей тип як вихідний при еволюції континентальної кори Європи в результаті переробки метаморфічними та магматичними процесами. Так, формування двошарової кори скороченої потужності Західної Європи пояснюються знищенням нижнього, грануліт-базитового, шару внаслідок активізації верхньої мантії на герцинському етапі.

Густинна параметризація тривимірної моделі кори континенту здійснювалася кількома способами. Оскільки у вихідній швидкісній моделі  відомості про швидкості в осадових породах були відсутні, автором було виконано збір та генералізацію даних, що характеризують в узагальненому виді розподіл густини в осадовому шарі як по латералі, так і з глибиною. Основним способом, за допомогою якого були отримані значення середньої густини для більшої частини континенту, було визначення узагальненої залежності зміни   від потужності осадків; в якості опорних даних використовивались численні визначення густини осадків Східно-Європейської платформи. Для регіонів, добре вивчених сейсмічними дослідженнями (Чорноморська западина, Західне Середземномор'є), де було узагальнено сейсмічні дані у вигляді розподілу швидкостей на різних глибинах, використовувались переводні функції між швидкістю Р-хвиль і густиною. Для Північної Атлантики долучалася відома залежність ущільнення молодих океанічних осадків із глибиною (Русаков, 1986). В підсумку було побудовано схему розподілу середньої густини осадового шару Європейського континенту та частини Північної Атлантики. На ній низькими значеннями параметра виділяються молоді океанічні осадки Північної Атлантики. Осадовий чохол Східно-Європейської платформи та більшої частини Західної Європи характеризується підвищеними до 2.4-2.5 г/см3  густинами; максимально ущільнені, до 2.5-2.6 г/см3, породи метаморфізованих комплексів орогенів Альпійського пояса.

Врахування внутрішньокорових густинних неоднорідностей робилось на підставі розподілу середніх швидкостей Р-хвиль у консолідованій корі за Гізе і Павленковою (1988), які за допомогою кореляційної функції ρ=2.7+0.27( Vp-6.0)  переводилися в значення  . Відповідно до отриманого розподілу середніх густин, потовщена кора докембрійського кратону уявляється досить монолітним ущільненим блоком з = 2.84-2.90 г/см3 за рахунок ніжньокорового шару високої швидкості і густини потужністю до 15 км. Відсутність цього шару в корі Західної Європи пояснює зниження до 2.8 г/см3 на захід від зони Тейссейре-Торнквіста. В крайових частинах СЄП відзначена низка густинних неоднорідностей у корі перехідної зони між Західною Європою та докембрійським кратоном, під Дніпровсько-Донецькою та Прикаспійською западинами. В Західній Європі та Альпійсько-Середземноморському поясі виділяються полегшена кора орогенів (Альпи, Піренеї, Калабрійська дуга, Кавказ) та ущільнена кора під глибокими западинами (Західне Середземномор’я, Панонська та Чорноморська западини).

Розрахунок 3D гравітаційного ефекту густинної моделі земної кори континенту виконувався за допомогою спеціально розробленого для цих цілей інтерпретаційного комплексу. Комплекс складається із бази даних та обчислювального блоку. Ядром обчислювального блоку є програма розв’язку прямої тривимірної задачі гравіметрії, що враховує сферичність Землі (Старостенко та Манукян, 1988). Обчислення виконувалися по одноградусній сітці, що відповідає кроку осереднення моделі та вихідного поля сили тяжіння. Вся інформація про модель зберігалася в банку даних, що вміщує 2700 одноградусних елементів, кожен з яких містив інформацію про тришарову структуру кори, густину та результати розрахунку моделі. При обчисленнях гравітаційного ефекту використовувалися  надлишкові густини, отримані приведенням абсолютних значень до густини верхньої мантії докембрійського кратону (3.3 г/см3). Паралельно із гравітаційним моделюванням оцінювалася ізостатична врівноваженість кори шляхом розрахунку вагового навантаження одноградусних колонок на глибині 80 км.

В результаті було розраховано пошарові гравітаційні ефекти – морської води, осадків та консолідованої кори – підсумком яких став загальний ефект моделі кори. В ньому чітко визначилося явище взаємної компенсації основних шарів моделі - осадків і консолідованої кори; на акваторіях він підсилювався за рахунок впливу морської води. Шляхом віднімання ефекту кори з вихідного поля сили тяжіння були отримані різницеві гравітаційні аномалії. В розподілі різницевих аномалій чітко визначилися дві великі частини континенту: докембрійський кратон на сході и фанерозойська Західна Європа. На цьому регіональному фоні відзначаються більш дрібні аномалії різного знаку і рівня.

Розділ 3. Кількісна інтерпретація результатів тривимірного гравітаційного моделювання літосфери Європи.

Різницеві гравітаційні аномалії, отримані відніманням корового ефекту зі спостереженого гравітаційного поля, в основному відображають ефект густинних неоднорідностей підкорового слою, тому надалі  будуть називатися мантійними. Більша частина Західної Європи характеризується від’емними мантійними аномаліями величиною -100ч-150 мГал, які виділяються на безаномальному фоні докембрійського кратону. Ці аномалії пояснюються головним чином термальним розущільненнням верхньої мантії епігерцинської Європи, яка характеризується високими значеннями розрахованих температур, 700-800° С, та зниженими швидкостями сейсмічних хвиль. Границя між активізованою Західною Європою та "холодною" консолідованою літосферою СЄП проходить уздовж зони Тейссейре-Торнквіста, що відзначається сильними градієнтами мантійних аномалій. В центрі Східно-Європейського кратону виявлено велику додатню аномалію, що вказує, ймовірно, на існування ядра древньої консолідації. На захід та схід від неї в крайових частинах кратону відзначаються невеликі додатні аномалії. Одна прилягає зі сходу до зони Тейссейре-Торнквіста, інша виділяється на Уралі. Додатні мантійні аномалії під Альпами, Адріатичною плитою з Динарідами та під Калабрійскою дугою корелюються з високошвидкісними неоднорідностями у верхах мантії та пояснюються потовщенням літосфери (так звані літосферні коріння) під цими гірськими спорудами. Від’емні мантійні аномалії амплітудою -200 ч -250 мГал Західного Середземномор'я, Тірренського моря та Панонського басейну, обумовлені підйомом термально розущільненої речовини астеносферного шару до глибин 30-60 км.

Мантійна природа виділених різницевих аномалій підтверджується їхньою кореляцією з неоднорідностями верхньої мантії за даними інших методів, насамперед це стосується геотермії та сейсмології. Було встановлено зв'язок між мантійними гравітаційними аномаліями з розраховании температурами та швидкостями сейсмічних хвиль у верхній мантії (рис. 2) і потужністю літосфери (рис. 3). Внутрішні залежності та кореляційні зв'язки було виявлено також між мантійними гравітаційними аномаліями та щільністю теплового потоку на поверхні, потужністю кори та віком  тектонічних структур. Переконливо показано, що температурний режим верхньої мантії є основним чинником, що визначає розподіл густинних неоднорідностей нижче підошви кори, які зафіксовані мантійними аномаліями.

В результаті зіставлення мантійних гравітаційних аномалій з неоднорідностями верхньої мантії за даними різних методів отримано наступну еволюційну класифікацію тектонічних структур континенту.

І. Області докембрійської консолідації древнього кратону – Східно-Європейська платформа, Балтійський та Український щити – із середньою потужністю кори 40-45 км і літосфери 170-200 км характеризуються нормальними та підвищеними швидкостями сейсмічних хвиль у верхній мантії (Vs ≈ 4.6 км/c), низькими значеннями теплового потоку на поверхні близько 40 мВт/м2 і розрахованими температурами верхньої мантії приблизно 400-600° С. Мантійні гравітаційні аномалії коливаються біля нуля, варіюючи в межах -50 ÷ +50 мГал.

ІІ. Області герцинскої активізації Західної Європи – Армориканський масив, Паризький басейн, Чеський масив, Рено-Герцинська область – мають середню потужність кори 30-35 км та літосфери 80-100 км, нормальні значення Vs підкорового шару (Vs≈4.5 км/с), підвищені (приблизно до 60 мВт/м2) значення теплового потоку на поверхні та температури верхньої мантії близько 700-800° С. Вони характеризуються типом режиму тектоно-магматичної активізації та мантійними гравітаційними аномаліями величиною -50 ÷ -100 мГал.

ІІІ. Області активного тафрогенного та рифтового режимів Західного Середземномор'я (Балеарський басейн і Тірренське море), Панонського басейну, Рейнського грабена, Північного моря та Північної Атлантики. Цей тип структур визначається тонкою земною корою перехідного та океанічного типів потужністю 12-25 км, підйомом покрівлі астеносферного шару до глибин 40-60 км, низькими значеннями сейсмічних хвиль у верхах мантії, високими значеннями теплового потоку на поверхні (80-100 мВт/м2) та розрахованих температур верхів мантії на глибині 40-50 км (>1000° С), що сягають 1200° С у верхній мантії Тірренського моря. Ця група структур характеризується максимальними величинами від’ємних мантійних аномалій (-150÷-250 мГал).

ІV. Області альпійського орогенезу – Альпи, Динаріди, Адріатична плита, Калабрійська дуга, Кавказ. Земна кора під орогенами різко збільшується в потужності за рахунок глибоких трогів у поверхні Мохо (≥ 50 км), потужність літосфери також збільшується з утворенням так званих коренів літосфери. Підкорова літосфера характеризується підвищеними значеннями Р-хвиль та нормальними величинами S-хвиль (Vs≈ 4.45-4.55 км/c); значення теплового потоку на поверхні підвищені до 60-80 мВт/м2, як і розрахованих температур верхів мантії (800-1000°  С). Ці структури чітко виділяються додатними мантійними гравітаційними аномаліями.

V. Група "пасивних" осадових басейнів – Іонічне море, Чорне море, западина Біскайської затоки, що займає за своїми характеристиками особливе положення, відрізняється від групи ІІІ тим, що їхню кору підстилає мантія з нормальними значеннями сейсмічних швидкостей (Vs≈ 4.45-4.5 км/c). Для них характерні також аномально низький тепловий потік на поверхні (30-40 мВт/м2) та дуже низькі значення температур верхньої мантії, менш 500° С (до 300°). Мантійні гравітаційні аномалії мають невеликі від’ємні значення (-50÷0 мГал).

Структури перших трьох груп утворюють на всіх діаграмах області кореляції з поступовими змінами величин мантійних гравітаційних аномалій та інших параметрів верхньої мантії. Ця закономірність, швидше за все, відображає загальний хід еволюції континентальної літосфери Європейського континенту в часі і просторі, що відбувався зі сходу на захід та південий захід з омолодженням віку активізації від древньої літосфери СЄП до молодих тектонічних структур Північної Атлантики. Цей тип розвитку відноситься  до деструктивного, коли в ході наступних один за одним етапів тектонічної активізації під впливом термального збудження верхньої мантії відбувається розігрів і переробка кори та літосфери у цілому. У підсумку це приводить до скорочення потужності кори та літосфери з поступовою зміною типу кори від товстої континентальної до тонкої океанічної. Дві останні групи (ІV-V) не відповідають цій загальній закономірності, формуючи відокремлені області локалізації на діаграмах. ІV тип структур (орогени) можна віднести до конструктивної стадії розвитку, при якій у вузьких шовних зонах між континентальними плитами відбувається нарощування кори та літосфери в результаті колізійоно-орогенних процесів.

Мантійні гравітаційні аномалії були кількісно проінтерпретовані двома способами. В першому випадку по мантійних аномаліях розраховувалися інтегральні значення густини верхньої мантії, які обумовлені головним чином змінами температури та складу. Розрахунки виконувалися для двох варіантів розподілу густини нижче поверхні Мохо з різним нижнім обмеженням - на глибині 100 и 200 км. Оцінка компоненти густини, що обумовлена варіаціями температур верхньої мантії, провадилася по розподілу швидкостей поперечних хвиль (за Marquerіng and Snіeder, 1996), які сильно залежать від температур. В результаті було отримано закономірне перевищення цих температурно-обумовлених густин верхньої мантії відносно значень загальної густини, отриманої по мантійних гравітаційних аномаліях. Це вказує на додатковий ефект, що обумовлений, швидше за все, змінами складу верхньої мантії. Виявлено закономірну зміну компоненти густини за рахунок варіацій складу в межах континенту. Максимальне розущільнення, біля  -2%, яким характеризуються архейські та ранньопротерозойські блоки кратону, пояснюється інтенсивним деплетуванням  верхньої мантії, що відбувалось  в той час внаслідок масових виплавок у кору основних і/або ультраосновних магм, що привело до зміни складу верхньої мантії та, відповідно, до зниження її густини. Ці результати добре узгоджуються з аналогічними даними, отриманими в глобальному масштабі (Kaban et al., 2003).

Встановлено закономірне збільшення внеску густини верхньої мантії через зміну складу - від докембрійських областей (-2%) через північні окраїни континенту та каледоніди (-1%) до герцинід Західної Європи (-0.5%). Ця закономірність зв'язується з особливостями процесу деплетування верхньої мантії в ході еволюції континенту, що призводить наприкінці до ущільнення речовини верхньої мантії. Верхня мантія структур Альпійського поясу та Центрального Французького масиву відрізняється додатні внеском частини густини, обумовленої варіаціями складу, що може бути пов'язане з особливостями процесів, які відбуваються у верхній мантії цих активних на сучасному етапі структур.

З іншого боку, мантійні гравітаційні аномалії пояснювались варіаціями  глибин підошви літосферного шару, що включає густинні неоднорідності, зафіксовані мантійними аномаліями. При цьому використовувалась кореляційна залежність, встановлена для найбільш вивченої західної частини континенту, між мантійними гравітаційними аномаліями та потужністю літосфери за сейсмологічним даними . З  її допомогою було отримано оцінки значень потужності літосфери для всього континенту, які узгоджуються з відомими оцінками потужності літосфери континенту за даними геотермії та геоелектричних досліджень. Головною особливістю отриманої схеми потужності літосфери (рис. 4)  є розподіл континенту на ті ж два великі блоки – СЄП з потужністю літосфери близько 200 км та фанерозойську Західну Європу із середньою потужністю літосфери 90-100 км. Великі зміни потужності літосфери відзначені в Альпійському поясі Європи: під западинами (Панонською, Західно-Середземноморською, Тірренського моря) астеносфера піднімається майже до рівня Мохо (30-50 км), а під гірськими спорудами потужність літосфери різко збільшується, досягаючи максимальних значень, > 200 км, під Альпами. В частині Північної Атлантики, що прилягає до континенту та в Північному морі потужність літосфери оцінюється в 30-50 км.

Розділ 4. Будова літосфери західної частини Українського щита та Прип'ятської западини в районі профілю EUROBRІDGE-97 за результатами гравітаційного моделювання

Сейсмічний профіль EUROBRІDGE прокладено у західній частині Східно-Європейського кратону, який є сполучною ланкою між Балтійським та Українським  щитами. Південна частина профілю EUROBRІDGE – профіль EUROBRІDGE-97 (EB-97) – проходить через територію Білорусі та України. Він перетинає шовну зону між ранньопротерозойською Фенноскандією та архейською Сарматією, яка була виділена С.В. Богдановою (1993). Ця шовна зона північно-східного напрямку контролюється широким Осницько-Микашевицьким вулканічним поясом віком понад  2.0 млрд. років, значна частина якого перекрита осадами Прип'ятської западини. Далі на південь профіль EB-97 перетинає два блоки Українського щита - Волинський та Подільський. Останній є найдревнішим ядром регіону, в ньому значно поширені архейські породи гранулітового ступеня метаморфізму. Більшу частину Волинського блоку, що характеризується складною історією розвитку та переважним поширенням порід амфіболітової фації метаморфізму, займає великий інтрузивний рапаківі-анортозитовий масив Коростенського плутону.

Гравітаційне поле площі досліджень досить диференційовано, воно представлено серією інтенсивних контрастних аномалій. Зокрема, мінімум Прип'ятської западини (≈ -60 мГал) зоною великих градієнтів відділяється від Чернігівського максимуму амплітудою більше 80 мГал, який розташований у межах Брагінського виступу фундаменту Прип’ятсько-Дніпровсько-Донецької западини (ПДДЗ), що відокремлює Прип'ятськіий прогин від Дніпровського грабену. З інших аномалій поля сили тяжіння слід зазначити мінімум Коростенського плутону (до -20 мГал) і сусідній із заходу від останнього Осницький максимум (50 мГал), північно-східне простягання якого визначається загальним орієнтуванням Осницько-Микашевицького поясу.

Метою 3D моделювання було створення структурної основи для детального 2D моделювання літосфери уздовж профілю ЕВ-97. Тривимірна регіональна модель земної кори району профілю складалася трьома шарами: 1) осадовим, потужність якого змінюється від 100 м на УЩ до 5-6 км у Прип'ятському прогині та північно-західній частині Дніпровського грабена; 2) верхнім поверхом консолідованої кори з нижнім обмеженням на глибині 15 км та 3) нижнім шаром кори, обмеженим поверхнею Мохо. Після віднімання ефекту осадів із спостереженого поля гравітаційний мінімум Прип'ятської западини практично зник, що вказує на його можливу обумовленість  впливом осадового заповнення западини із великою кількістю соляних структур. Цей результат вказує також на відсутність у корі Прип'ятської западини тіла високої густини, аналогічного виявленому в корі Дніпровського грабена (так звана "осьова дайка").

Густинна параметризація верхнього шару консолідованої кори обґрунтовувалась лабораторними визначеннями густини основних комплексів порід УЩ; при моделюванні приймалось градієнтне зростання густини із глибиною. Розрахунки методом підбору показали, що прийнятий розподіл густинних неоднорідностей у верхній корі може добре пояснити основні особливості гравітаційного поля регіону. Максимальні значення густини, близько 2.96 г/см3, отримані в Чернігівському сегменті ДДЗ –  таке сильне ущільнення фундаменту може бути пов’язано з переробкою докембрійських гранулітових порід фундаменту Брагінського масиву при пізньопалеозойському рифтогенезі. Найлегша  верхня кора виявлена в районі Коростенського плутону.

Зняття гравітаційного ефекту осадів Прип'ятської западини та розрахунок 3D розподілу густини у верхній корі Коростенського плутону по новому відобразили його будову та надали важливу інформацію для розуміння його формування. Виявляється, що ізометричний гравітаційний мінімум Коростенського плутону може бути пов’язаний із переважним розвитком гранітів рапаківі в північній частині масиву та анортозитів - у його південно-західній частині; розділ проходить по лінії Центрального розлому північно-західного напрямку. Чітка локалізація гравітаційного мінімуму в північній частині плутону, що відбулася після зняття ефекту осадків Прип'ятської западини, може пояснюватись тим, що джерело гранітної магми виникло в північній частині плутону та контролювалось широтним розломом на місці сучасної Південно-Прип'ятської  тектонічної зони. Інтрузії  основної магми, що сформували масиви анортозитів в центральній і південній частинах плутону, контролювалися перехрестям зон діагональних розломів – Тетерівським та Центральним.

Розподіл густини в шарі нижче 15 км до поверхні Мохо розраховувався на базі принципів ізостазії, виходячи з того, що основна частина спостереженого поля сили тяжіння створена розподілом густини у верхній корі. В підібраній моделі областям великої потужності кори відповідає досить ущільнена нижня кора і, навпаки, ділянки з підйомом Мохо мають знижені значення густини. Виділено кілька областей нижньої кори високої густини  із середньою густиною близько 2.96 г/см3 –  це області гранулітової консолідації Подільського і південної частини Росинсько-Тикицького блоків УЩ, Осницько-Микашевицького вулканічного поясу та Чернігівського блоку ДДЗ. Нижня кора зниженої густини прогнозується під Прип'ятським прогином та північною частиною Коростенського плутону.

В регіональному плані важливим висновком проведеного моделювання є підтвердження особливої ролі глибинної меридіональної тектонічної зони, що проходить у напрямку Одеса-Гомель. Вона є елементом планетарного лінеаменту, простеженого через весь континент від Баренцева до Чорного моря, який розділяє два типи древньої континентальної кори – гранітно-зеленокам’яних областей на сході і гранулітових поясів на заході (Богданова, 1984; Чекунов, 1989). Існування двох блоків різної консолідації та, ймовірно, жорсткості виявилося також наприкінці  палеозою – під час широкомасштабного рифтогенезу Східно-Європейської платформи. Активна фаза рифтогенезу, що припадає на пізній девон, супроводжувалася інтенсивною магматичною діяльністю та проникненням у кору мантійних розплавів. З цим узгоджується наявність тіла високої швидкості в середній і нижній корі під центральною частиною Дніпровського грабена,  що відмічається ланцюжком гравітаційних і магнітних максимумів. Поширення в північно-західному напрямку масових мантійних розплавів у кору різко обривається на Чернігівсько-Брагінському виступі, на якому відмічається найсильніший в межах СЄП Чернігівський гравітаційний максимум. Він розташований у місці перетинання ПДДЗ та вищезгаданої меридіанальної глибинної зони.

Більш детальне вивчення будови літосфери регіону провадилось по профілю ЕВ-97 за допомогою 2D гравітаційного моделювання. З  використанням швидкісних моделей по Р- і S-хвилях, побудованих до глибин 80 км, і розподілу Vp/Vs у корі (Thybo et al., 2003). В результаті цих робіт були отримані нові дані про будову літосфери  Прип'ятської западини та західної частини УЩ: так, кора Осницько-Микашевицького поясу, що перекрита чотирьохкілометровим шаром осадків Прип'ятської западини, належить до типової кори докембрійського кратону без ознак скорочення ії товщини. Волинський блок характеризується високими значеннями сейсмічних швидкостей у верхній корі та в її низах, що пов'язується з присутністю великого інтрузивного тіла Коростенського плутону. Подільський блок архейської консолідації виділяється трохи зниженими значеннями сейсмічних швидкостей у корі та співвідношення Vp/Vs. В підкоровому шарі північної частини профілю ЕВ-97 (під Прип'ятською западиною) зафіксована   похила сейсмічна  границя, що занурюється в південному напрямку. Вона має, швидше за все, тектонічну природу і може бути ознакою елементу шовної зони між великими блоками докембрійського кратону. 

В ході 2D гравітаційного моделювання на профілі ЕВ-97 було виявлено розбіжність встановленої структури швидкісного розрізу та характеру спостереженого поля сили тяжіння. Воно досить чітко виявилось в Коростенському плутоні, де високошвидкісний характер кори не погоджується з гравітаційним мінімумом, а також у Подільському блоці, який, навпаки, характеризується в цілому підвищеними значеннями поля сили тяжіння при знижених швидкостях у корі. Ця розбіжність пояснюється відхиленням співвідношення швидкість/густина від стандартного розподілу в архейському Подільському блоці, де поширені гранулітові породи, а також в інтрузивному масиві Коростенського плутону. В останньому випадку це явище може бути частково пояснено ефектом квазіанізотропії, що проявляється в середовищах з перешаровуванням пластів з високою і низькою швидкостями. В таких умовах сейсмічні хвилі поширюються переважно по високошвидкісним прошаркам, що приводить до завищення модельних значень швидкості щодо середньозваженої швидкості в масиві.

Кінцева густинна модель по профілі ЕВ-97, що побудована з урахуванням наявних значень швидкості та густини порід в окремих частинах моделі, підтвердила існування трьох головних корових блоків. Розподіл між ними простежується до глибини 12-15 км. Глибше, у середній і нижній корі, зв'язок із приповерхневими  структурами відсутній; тут переважає субгоризонтальна шаруватість. Мінімальні глибини до поверхні Мохо отримані під Коростенським плутоном, а максимальні, більше 50 км, характеризують товсту кору Подільського блоку.

За розподілом співвідношення Vp/Vs оцінювався процентний вміст SіО2 в основних блоках кори, що разом з результатами швидкісного та густинного моделювання було використано для прогнозу складу кори. Результати моделювання підтвердили уявлення про Подільський блок як про ядро гранулітової консолідації. Найбільш складною будовою кори на профілі ЕВ-97 відзначається Коростенський плутон. У перетині профілю тіло плутона потужністю 12-17 км поділяється Центральним розломом на дві частини з різною долею гранітного компонента. Вперше для Коростенського плутону встановлена складна будова нижньої кори та перехідної зони до верхньої мантії, яка зв'язана, ймовірно, з формуванням інтрузивного масиву. Особливості будови Коростенського плутону знаходять логічне пояснення в контексті широко розповсюдженої концепції формування рапаківі-анортозитових масивів внаслідок виникнення осередків плавління в нижній корі-верхній мантії. В зв'язку з цим здається цілком закономірним розташування Коростенського плутону у вузлі перетину тектонічних зон різного напрямку –  двох діагональних та однієї меридіональної.  Підкреслюється важлива роль попередника сучасного Південно-Прип'ятського розлому, що неодноразово активізувався протягом  протерозою та палеозою. Приблизно два міліарда років тому він контролював південно-східне обмеження Осницько-Микашевицького поясу. Трохи пізніше, на субплатформній стадії розвитку кори цей розлом був, ймовірно, каналом для проникнення магм (переважно кислого складу), що сформували Коростенський плутон. У палеозої розлом активізувався знову при пізньодевонському рифтогенезі, коли утворилася Прип'ятська западина. На відміну від Дніпровського грабена, де базифікація кори відбувалася уздовж осі грабена, масових інтрузій у кору Прип'ятської западини не було, або, якщо це явище мало місце, то лише локально і вздовж південного борту западини.

Розділ 5. Будова літосфери південної окраїни Східно-Європейської платформи за гравіметричними та сейсмічними даними.

В цій главі наведені основні результати гравітаційного моделювання літосфери уздовж південної границі Східно-Європейського кратону. Вважається, що кора тут була перероблена та нарощена до древнього кратону в пізньому палеозої-тріасі (Nіkіshіn et al., 1996).  Характерною рисою регіону досліджень є наявність ряду дуже глибоких западин і прогинів, сформованих у результаті складної еволюції та різноманітних тектонічних процесів. Серед них потужністю осадів більше 20 км виділяються Донбас і вал Карпинського загального субширотного напрямку, які відокремлюють древній кратон від молодої Скіфської платформи.

Ключовою структурою району досліджень є Донбас - частково інвертований сегмент Прип’ятсько-Дніпровсько-Донецької западини (ПДДЗ), сформованої внаслідок пізньодевонського рифтогенезу на Сарматському щиті. Післярифтове прогинання басейну та утворення осадів тривало протягом  карбону; особливо активно воно відбувалось в південно-східній (Донецькій) частині басейну.  Наступна інверсія тектонічних рухів, що охопила Донбас та його південно-східне продовження – вал Карпинського, традиційно зв'язувалася з герцинським тектогенезом (рання перм), одночасним з уральським орогенезом.

Донбас був основним об'єктом глибинних сейсмічних досліджень по профілю DOBRE, що проводились в 1999-2001 рр. з метою вивчення процесів континентального рифтогенезу, особливо його інверсійної фази. У ході цих робіт, що включали глибинні сейсмічні дослідження відбитими (за методикою загальної глибинної точки - ЗГТ) та заломленими (за методикою глибинного сейсмічного зондування - ГСЗ) хвилями, було отримано принципово нову інформацію про будову самого грабена, глибинну структуру та механізм формування Донбасу (DOBREfractіon Workіng Group, 2003; Maystrenko et al., 2003), що дало підставу для перегляду сформованих уявлень про Донбас. Проведення сейсмічного експерименту на профілі DOBRE ініціювало перегляд та узагальнення геофізичної інформації регіону досліджень. Був переінтерпретований великий обсяг сейсмічних спостережень ЗГТ у Донбасі та в перехідній зоні до Дніпровського грабену (Стовба і Стифенсон, 1999); було виконано 3D гравітаційне моделювання (Єгорова та ін., 1999; 2000; Yegorova et al., 2004) та проведено переінтерпретацію сейсмічних матеріалів по окремих профілях ГСЗ минулих років (Баранова та Павленкова, 2003; Баранова та Єгорова, 2004).

Характерною рисою поверхні Мохо, що була побудована за результатами колишніх інтерпретацій матеріалів ГСЗ (всього в районі Дніпровсько-Донецької западини та Донбасу в 60-70-х рр. минулого століття було відпрацьовано 14 профілів ГСЗ), є невеликий, на кілька кілометрів, підйом підошви кори під Дніпровським грабеном  стосовно рівня Н ≈ 40 км на бортах рифту. Під Донбасом, навпаки, передбачалося потовщення кори до 50 км (Ільченко, 1997). За тими самими даними, у консолідованій корі, потужність якої зменшується від 30-35 км в Дніпровському грабені до 20-25 км у Донбасі, відзначається закономірне збільшення швидкостей під центральною частиною басейну, яке у Дніпровському грабені пов'язане із присутністю тіла високої швидкості в середній/нижній корі.

Розподіл рифтової зони ПДДЗ на складові елементи проявляється в потенціальних полях. Їхній характер та амплітуда аномалій значною мірою  обумовлюються потужністю осадів басейну, що приховують неоднорідності фундаменту. Вплив цього ефекту максимальний в місцях дуже великої потужності осадів. У магнітному полі Дніпровського грабену, де потужність осадів досягає 6-10 км, виділяються два великих витягнутих максимуми - у районі м. Чернігова та Полтави, що збігаються із гравітаційними максимумами. Вони обумовлені девонськими эфузивами в низах осадового чохла і, ймовірно, такого ж віку інтрузивними утвореннями основного та ультраосновного складу рифтогеної природи. У Донбасі і на валу Карпинського, де потужність осадово-метаморфізованих комплексів зростає до 20 км і більше, виділяється регіональний лінійний мінімум магнітного поля, обмежений локальними максимумами бортових зон.

Основними особливостями гравітаційного поля ПДДЗ, в якому основні елементи рифтової зони виявилися найбільш виразно, є вже згадувані в попередньому розділі мінімум Прип'ятської западини, який розташований у крайній північно-західній частині зони, інтенсивний Чернігівський максимум над Брагінським виступом фундаменту, а також серія осьових максимумів Дніпровського грабену; ці максимуми обумовлені інтрузивними тілами високої густини в консолідованій корі (Старостенко та ін., 1986). В центральній частині Донбасу виділяється велика позитивна гравітаційна аномалія амплітудою більше 40 мГал, яка фіксує вугленосні метаморфизовані товщі карбону високої густини, що відслонюються на денній поверхні. Далі на схід вона продовжується  смугою позитивних аномалій Буге валу Карпинського та північної частини Каспійського моря. Гравітаційне поле південної частини Прикаспійської западини має мозаїчний характер; у ньому виділяються витягнуті та ізометричні мінімуми над великими соляними структурами та максимуми, що обумовлені, ймовірно, підйомом поверхні Мохо до глибин 32-35 км під тонкою кристалічною корою високої густини.

Отже, багатофазний розвиток рифтової системи ПДДЗ та валу Карпинського по-різному виявився в будові самого грабена, в особливостях геофізичних полів і глибинної структури різних її елементів. Рифтова фаза найбільш чітко виявилася в Дніпровському грабені. Картина стає більше складною при переході до Донбасу, де глибинні неоднорідності літосфери маскуються 20-кілометровою товщою осадово-метаморфізованих порід палеозою. Ситуація ще більш ускладнювалась невизначеністю глибинної структури Донбасу. Через недостатність системи спостережень профілів ГСЗ, інтерпретація сейсмічних матеріалів минулих років, включно з визначенням поверхні Мохо, здійснювалась в основному по відбитих хвилях. Глибинні дослідження відбитими хвилями методом ЗГТ у Донбасі взагалі не провадились.

Тривимірним гравітаційним моделюванням були охоплені Донбас і вал Карпинського з прилеглими до них східною частиною Воронезького масиву та південною частиною Прикаспійської западини на півдні та Приазовським масивом і молодими структурами Скіфської платформи та Передкавказзя на півночі. Використовувалась модель, що складається з двох шарів змінної густини - легких осадків мезо-кайнозою та ущільнених палеозойських порід. Спеціально для цієї роботи автором було побудовано зведені карти підошов цих шарів за даними публікацій і матеріалів, наданих трестом «Спецгеофізика» та Центром ГЕОН МІНГЕО РФ (м. Москва). Гравітаційні ефекти шарів моделі віднімались зі спостереженого поля; таким чином було отримано різницеві гравітаційні аномалії, які сформували уздовж південної границі кратону смугу додатніх аномалій, простежених від Донбасу через вал Карпинського в північну частину Каспійського моря; додатня аномалія виділилася також уздовж південної частини центрального грабена Прикаспійської западини. Ці аномалії обумовлені густинними неоднорідностями в літосфері, що утворились в результаті тектонічних процесів на південній границі СЄП протягом  нижнього палеозою-мезозою. Такими процесами були: пізньопалеозойський (середній-нижній девон) рифтогенез Донбасу та центральної частини Прикаспійської западини; ранньопермський уральський орогенез, що вплинув на південну частину Прикаспійської западини та, ймовірно, східну частину валу Карпинського; кіммерійська активізація та альпійський тектогенез, що обумовили колізійні процеси між Скіфською платформою і валом Карпинського.

Результатами гравітаційного моделювання в Донбасі було показано, що його різницева гравітаційна аномалія обумовлена присутністю тіла високої густини/швидкості в кристалічній корі під центральною частиною грабена (Yegorova et al., 1999; Єгорова та ін., 2000). Цю інтерпретацію було підтверджено сейсмічними дослідженнями на профілі DOBRE (DOBREfractіon'99 Workіng Group, 2003; Maystrenko et al., 2003), що виявили в нижній корі тіло високої швидкості, насичене численними елементами відбиття; це так звана "рифтова подушка", що утворилась проникненням основних та ультраосновних магм у фазі активного рифтогенезу в пізньому девоні. Вважається, що процеси рифтогенезу були широкомасштабним явищем у середньому-пізньому девоні на Східно-Європейській платформі і визначались активністю декількох мантійних плюмів (Nіkіshіn et al., 1996; Wіlson and Lyashkevіch, 1996). А.В. Чекунов (1994) розглядав мантійний діапір під Прикаспійською западиною як материнський стосовно до  ДДЗ. Тому інтенсивна різницева аномалія в центральній частині Прикаспійської западини, за аналогією з Донбасом, пояснювалася впливом нижньокорового тіла високої густини, яке було сформовано проникненням мантійних розплавів при рифтогенезі в середньому-пізньому девоні (Yegorova et al., 2004). Така інтерпретація  не суперечить уявленням про існування потрійної системи рифтів з двома елементами під ПДДЗ-Донбасом і під Прикаспійською западиною та третім елементом, що йде на південь від місця з’еднання двох перших (Зоненшайн та ін., 1990).

Різницева гравітаційна аномалія уздовж валу Карпинського напевне має іншу природу. Як показало швидкісно-густинне моделювання по профілю Волгоград-Нахічевань, особливістю глибинної будови валу Карпинського є потужна перехідна зона від нижньої кори до верхньої мантії на глибині 40-48 км  з Vp = 7.5-7.7 км/с та  ρ ≈ 3.2 г/см3 (Баранова і Павленкова, 2003; Yegorova et al., 2004), яка відсутня під Донбасом. Це свідчить, що вал Карпинського навряд чи є продовженням рифтової зони ПДДЗ-Донбаса, а швидше за все, може бути елементом перехідної зони, що сформувалась в мезо-кайнозої уздовж південної межі СЄП при акреції Скіфської плити до докембрийського кратону.

ВИСНОВКИ

Найбільш істотні результати роботи наведені у висновках наприкінці  кожного розділу. На їх основі сформульовані підсумкові висновки, які викладені нижче.

1. Виконано комплексне вивчення літосфери та верхньої мантії Європи на основі 3D гравітаційного моделювання масштабу 1:5 000 000 з побудовою густинної моделі, що зв’язує  дані глибинних сейсмічних досліджень кори з неоднорідностями верхньої мантії, виявленими сейсмологією, геотермією та електромагнітними дослідженнями. Від тривимірної густинної моделі розраховувався гравітаційний ефект, відніманням якого з вихідного поля сили тяжіння було отримано мантійні гравітаційні аномалії різної інтенсивності та знаку, що пов’язані з існуванням густинних неоднорідностей у верхній мантії. Вперше виявлено кореляційний зв'язок між мантійними гравітаційними аномаліями та потужністю кори і літосфери, величиною наземного теплового потоку і розрахованих температур верхньої мантії, а також з швидкісними неоднорідностями верхньої мантії та віком останньої тектоно-магматичної активізації. Показано, що температурний режим верхньої мантії є основним чинником, що визначає розподіл густинних неоднорідностей нижче підошви кори.

2. Запропоновано класифікацію тектонічних структур континенту, яка відображає загальний хід еволюції літосфери Європи в часі та просторі, що виявляється в омолодженні в західному і південно-західному напрямках віку активізації – від консолідованого Східно-Європейського кратону  до молодих структур Північної Атлантики та Альпійсько-Середземноморського поясу із активізованою верхньою мантією. Такий тип розвитку відноситься до деструктивного, у його ході потужність кори та літосфери скорочується внаслідок переробки наступними тектоно-магматичними активізаціями з відповідним збільшенням амплітуди від’ємної мантійної гравітаційної аномалії. Гірські споруди, що характеризуються додатніми мантійними аномаліями, належать до конструктивної стадії розвитку континентальної літосфери, при якій у межах вузьких шовних зон відбувається нарощування (акреція) кори і літосфери.

3. Мантійні гравітаційні аномалії Європейського континенту та прилеглої частини Північної Атлантики були кількісно проінтерпретовані розрахунком інтегральних значень густини верхньої мантії, які обумовлені головним чином змінами температури і складу. За розподілом поперечних хвиль було оцінено складову густини, що обумовлена варіаціями температур верхньої мантії. Закономірне відхилення цього компонента від інтегральних значень густини верхньої мантії, отриманих по мантійних аномаліях, може вказувати на зміну складу верхньої мантії. Закономірна зміна цього компонента – приблизно від  -2% під докембрійськими областями до -0.5 % під герцінидами Західної Європи – пояснено особливостями деплетування верхньої мантії в ході її еволюції.

4. Мантійні гравітаційні аномалії було проінтерпретовано також змінами потужності шару літосфери, що включає густинні неоднорідності, зафіксовані мантійними аномаліями. Використовувалась кореляційна залежність, яка була виявлена для найбільш вивченої західної частини континенту, між мантійними гравітаційними аномаліями і потужністю літосфери. З її допомогою було отримано оцінки значень потужності літосфери для всієї Європи, які в цілому добре погоджуються з розподілом цього параметру за даними інших методів. Встановлено закономірну зміну потужності літосфери континенту залежно від  тектонічної ситуації, віку останньої активізації та характеру ендогенного режиму. Літосфера потоншується з омолодженням віку тектоно-магматичної активізації внаслідок тектонічної ерозії коренів літосфери, змінюючись від 200 км і більше під докембрійським кратоном до 60 км під активізованими структурами эпігерцинської Європи (Центральний Французький та Рейнський масиви).

5. Для двох регіонів Східно-Європейського кратону виконане тривимірне гравітаційне моделювання масштабу 1:1 000 000. Це західна частина Українського щита і рифтова зона Дніпровсько-Донецькой западини - Донбасу, у межах яких було проведено глибинні сейсмічні дослідження на профілях EUROBRІDGE-97 (ЕВ-97) і DOBRE. Регіональне тривимірне моделювання кори району профілю EB-97 (західна частина Українського щита та більша частина Осницько-Мікашевицького вулканічного поясу з накладеною Прип'ятською западиною) показало, що основні особливості спостереженого поля сили тяжіння можуть бути обумовлені густинними неоднорідностями верхньої кори. Детальне 2D гравітаційне моделювання, що було виконане по профілі ЕВ-97, підтвердило існування в корі трьох основних структурних елементів – Осницько-Мікашевицького поясу, Волинського блоку з Коростенським плутоном та Подільського блоку – із притаманними особливостями будови, що пояснюються різною історією розвитку в докембрії. Вперше в Україні за розподілом співвідношення Vp/Vs було оцінено вміст кремнезему (SіО2) в основних блоках кори, що, разом з даними швидкісного і густинного моделювання, було використано для прогнозу складу кори. Результати моделювання підтвердили уявлення про Подільський блок як ядро архейської гранулітової консолідації. Своєрідність структури Коростенського плутону, що виявилася в складній будові не тільки верхньої кори, а також її  нижньої частини та підкорового шару, добре пояснюються з позиції гіпотези формування рапаківі-анортозитових масивів внаслідок виникнення осередків часткового плавлення у верхній мантії-нижній корі. Показано важливу роль Південно-Прип'ятського розлому, який неодноразово активізувався  у пізньому протерозої та палеозої. На субплатформній стадії розвитку розлом був, ймовірно, каналом проникнення магм Коростенського плутону; у палеозої він активізувався знову при пізньодевонському рифтогенезі, що спричинив формування Прип'ятської западини.

6. В ході 3D гравітаційного моделювання в масштабі 1:1 000 000 уздовж південної окраїни Східно-Європейського кратону вперше було виділено смугу різницевих аномалій, що простежені від Донбасу через вал Карпинського до північної частини Каспійського моря, а також аномалію в Прикаспійській западині. Ці аномалії обумовлені серією густинних неоднорідностей у літосфері, які були сформовані тектонічними подіями, що відбувалися уздовж південної границі кратону в палеозої-кайнозої. Різницева аномалія, яка була виділена уздовж центральної частини грабена Донбасу, обумовлена, найімовірніше, тілом високої швидкості/густини, яке утворене основними та ультра основними породами, які вкорінились в нижню кору під час палеозойського (нижній девон) рифтогенезу. Це тіло було виявлено глибинними сейсмічними дослідженнями та гравітаційним моделюванням на профілі DOBRE. Аналогічна природа різницевої аномалії передбачається також для Прикаспійської западини. Тіло високої швидкості/густини в літосфері валу Карпинського, як довели результати переінтерпретації матеріалів ГСЗ по профілю Волгоград-Нахічевань, має іншу природу. Це потужна, до10 км, перехідна зона від нижньої кори до мантії із Vp=7.4-7.6 км/с та ρ ≈ 3.2 г/см3. Ці нові для валу Карпинського дані дозволяють розглядати його як елемент шовної зони, що була сформована уздовж південної границі древнього кратону на стику з молодою Скіфською платформою в мезо-кайнозої.

СПИСОК

основних праць, опублікованих по темі дисертації

1. Егорова Т.П. Трехмерная плотностная модель литосферы Европы. I // Физика Земли. – 2001. – №5. – с.3-16.
2. Егорова Т.П. Трехмерная плотностная модель литосферы Европы. II // Физика Земли. – 2001. – № 5. – с.17-29.
3. Егорова Т.П. Характеристика литосферы осадочных бассейнов Европы по данным регионального гравитационного моделирования // Геофиз. журн. – 2001. – Т.21, № 3. – с.55-71.
4. Егорова Т.П. Трехмерное гравитационное моделирование строения земной коры Днепровско-Донецкой впадины и Донбасса. I. Осадочная толща // Геофиз. журн.    – 2000. – Т.22, №5. – c.109-119.
5. Егорова Т.П. Физические свойства габброидов Коростенского плутона в связи с оценкой их рудоносности // Геофиз. журн. – 1993, –Т.15, № 4. – С.54-61.
6. Егорова Т.П., Козленко В.Г., Павленкова Н.И., Старостенко В.И. Построение объемной плотностной модели Европы (первые результаты) // Интерпретация гравитационных и магнитных полей. – Киев: Наукова думка. – 1992. – С. 107-117.
7. Егорова Т.П., Курганова Л.В., Старостенко В.И. Объемное плотностное моделирование Кропивенского рудного тела: опыт применения методики с быстрым преобразованием Фурье // Геофиз. журн. – 1992. – Т.14, № 1. – С.48-52.
8. Егорова Т.П., Козленко В.Г., Павленкова Н.И., Старостенко В.И. Построение объемной плотностной модели Европы: методика и первые результаты // Литосфера Центральной и Восточной Европы. Обобщение геофизических исследований. – Киев: Наукова думка.   – 1993. – С.36-60.
9. Баранова Е.П., Егорова Т.П. Козленко В.Г., Костюкевич А.С., Старостенко В.И. Скоростно-плотностные модели основных типов геоструктур. Украинский щит. Кировоградский блок // Сейсмогравитационное моделирование при изучении литосферы.    – Киев: Наукова думка. – 1994. – С.116-123.
10. Yegorova T.P., Kozlenko V.G., Pavlenkova N.I., Starostenko V.I. 3-D density model for the lithosphere of Europe: construction method and preliminary results // Geophysical Journal International. – 1995. – №121. ­– р.873-892.
11. Егорова Т.П., Старостенко В.И., Козленко В.Г. Трехмерное гравитационное моделирование при изучении литосферы Альпийского пояса Западной Европы // Физика Земли. – 1996. – №3. – с.3-20.
12. Старостенко В.И., Мацелло В.В., Аксак И.Н., Кулиш В.И., Легостаева О.В., Егорова Т.П. Автоматизация ввода изображений геофизических карт в компьютер и создание их цифровых моделей // Геофиз. журн. – 1997. – Т.19,     № 1. – с.3-13.
13. Егорова Т.П., Старостенко В.И., Заворотько А.Н., Оганесян М.Г., Курганова Л.В. Физико-геологическое моделирование габброидов Коростенского плутона // Сейсмо-гравитационное моделирование при изучении литосферы. – Киев: Наукова думка. – 1994. – С.139-150.
14. Yegorova T.P., Starostenko V.I., Kozlenko V.G., Pavlenkova N.I. Three-dimensional gravity modelling of the European Mediterranean Lithosphere // Geophysical Journal International. – 1997. – №129.          – р.355-367.
15. Yegorova T.P., Starostenko V.I., Kozlenko V.G. Large-scale 3-D gravity analysis of the inhomogeneities of the European-Mediterranean upper mantle // Pure and Applied Geophysics. – 1998. – №151. – p.549-561.
16. Yegorova T.P., Kozlenko V.G., Starostenko V.I. Density heterogeneities of the European upper mantle inferred from 3-D large-scale gravity modeling // Upper Mantle Heterogeneities from Active and Passive Seismology (ed. K.Fuchs). Contribution Nr. 336 International Lithosphere Program. – Kluwer Academic Publishers. – 1997. – Р.249-256.
17. Егорова Т.П., Старостенко В.И. Строение литосферы переходной зоны от Западной Европы к Восточно-Европейской платформе // Физика Земли. – 1998.  – № 6. – с.19-36.
18. Yegorova T.P., Stephenson R.A., Kozlenko V.G., Starostenko V.I., Legostaeva O.V. 3-D gravity analysis of the Dnieper-Donets Basin and Donbas Foldbelt, Ukraine // Tectonophysics. – 1999. – №313. – р. 41-58.
19. Yegorova T.P., Starostenko V.I. Large-scale three-dimensional gravity analysis of the lithosphere below the transition zone from Western Europe to the East-European Platform // Tectonophysics. – 1999.            – №314.  – Р.83-100.
20. Егорова Т.П., Стифенсон Р.А., Козленко В.Г., Старостенко В.И., Заворотько А.Н., Легостаева О.В. Трехмерное гравитационное моделирование строения земной коры Днепровско-Донецкой впадины и Донбасса. II. Неоднородности консолидированной коры // Геофиз. журн. – 2000. – Т. 22, №6. – c.81-92.
21. Yegorova T.P., Starostenko V.I., 2002. Lithosphere structure of Europe and North Atlantic from regional three-dimensional gravity modeling // Geophysical Journal International. – 2002. – № 154. – Р.11-31.
22. Yegorova T.P., Starostenko V.I., 2002. Lithosphere structure of the sedimentary basins in Europe according to large-scale 3-D gravity modeling // Tectonophysics.      – №346. – Р.5-21.
23. Егорова Т.П., Козленко В.Г. Детализация плотностной модели осадочной толщи юго-восточной части Днепровско-Донецкой впадины и западной части Донбасса // Геофиз. журн. – 2003. – Т.25, № 3. – С.139-152.
24. Егорова Т.П., Старостенко В.И., Козленко В.Г., Улиниеми Ю. Литосфера Украинского щита и Припятской впадины региона EUROBRIDGE-97 по данным гравитационного моделирования // Геофиз. журн. – 2003. – Т.25, №4. – с.26-58.
25. Yegorova T., Starostenko V., Kozlenko V.G., Yliniemi, J. Lithosphere structure of the Ukrainian Shield and Pripyat Trough in the region of  Eurobridge’97 region (Ukraine and Belarus) from gravity modeling // Tectonophysics. – 2004. – №381. – p.29-59.
26. Yegorova T.P., Stephenson R.A., Kostyuchenko S.L., Baranova E.P., Starostenko V.I., Popolitov, K.E. Structure of the lithosphere below the southern margin of the East European Craton (Ukraine and Russia) from gravity and seismic data // Tectonophysics. – 2004. – № 381. – p.81-100.
27. Kostyuchenko S., Morozov A., Stephenson R.A., Solodilov L.N., Vedrentsev A.G., Popolitov K.E., Aleshina A.F., Vishnevskaya V.S., Yegorova T.P. The evolution of the southern margin of the East European Craton based on seismic, gravity, and magnetic data in pre-Mesozoic time // Tectonophysics. – 2004. – №381. – p.101-118.
28. Баранова Е.П., Егорова Т.П. Сейсмо-гравитационная модель земной коры Восточного Донбасса  по результатам переинтерпретации материалов ГСЗ по профилю Суровикино-Песчанокопская //  Геофиз. журн. – 2004. – Т.26, №2.           – c.87-100.
29. Egorova T.P., Starostenko V.I., Kozlenko V.G., Pavlenkova N.I. 3-d density model for the crust and upper mantle of Europe // Annales Geophysicae. Abstract Supplement 1 to v. 11, p. I Solid Earth Geophysics and Natural Hazards (abstracts of the 18-th General Assembly of the EGS. – 1993. – Р.76.
30. Yegorova T.P., Starostenko V.I., Kozlenko V.G., Pavlenkova N.I. 3-D density model for the lithosphere of southern part of Western Europe // Annales Geophysicae. Abstract Supplement 1 to v. 12, p. I Solid Earth Geophysics and Natural Hazards (abstracts of the 19-th General Assembly of the EGS). – 1994. – Р.34.
31. Yegorova T.P., Starostenko V.I., Kozlenko V.G., Pavlenkova N.I. Density inhomogeneities of the European-Mediterranean upper mantle inferred from large-scale 3-D gravity modeling // Abstracts of International Workshop “Geodynamics of Lithosphere & Earth’s Mantle”. –1996. – Chateau of Trest, Czech Republic. – Р.72.
32. Егорова Т.П., Старостенко В.И., Козленко В.Г. Плотностные неоднородности верхней мантии Европы по данным трехмерного гравитационного моделирования // Тезисы докладов международной конференции «Структура верхней мантии Земли». – 1997.  – Москва. – с.41-42.
33. Yegorova T.P., Kozlenko V.G., Stephenson R.A., Starostenko V.I., Legostaeva O.V. Deep structure of the Dnieper-Donets Basin: integrated interpretation of seismic and gravity data // Terra Nova. Abstracts of oral and poster presentations of the EUG-9.    – 1997. – v.9. – Strasbourg (France). – p.142.
34. Yegorova T.P., Starostenko V.G., Legostaeva O.V., Stephenson R.A. Structure of the lithosphere beneath the Dnieper-Donets Basin according to gravity data // Annales Gephysicae. Abstract supplement I to v.16.      – 1998. – p.67.
35. Yegorova T., Kozlenko V., Starostenko V., Stephenson R.A. Gravity back-stripping analysis used in 3-D basin modelling of the Dnieper-Donets Basin and Donbas Foldbelt, Ukraine // Geophysical Research Abstracts. 25-th General Assembly EGS (Nice). – 2000. – v.3.                – CD-Room.
36. Yegorova T.P., Kostyuchenko S., Stephenson R., Starostenko V., Baranova E.P. Structure of the lithosphere beneath the southern margin of the East-European craton, Ukraine and Russia, from gravity and seismic data // Geophysical Research Abstracts. 26-th General Assembly EGS (Nice). – 2001. – v.3. – CD-Room.
37. Yegorova T.P. Density heterogeneities of the European upper mantle // Geophysical R