Введение к работе
Актуальность проблемы
Центральными объектами изучения являются Хибинский и Ловозерский массивы - крупнейшие щелочные массивы, с которыми связаны основные месторождения апатитовых руд региона и редкометальные месторождения Изучение их глубинного строения является актуальной задачей для региона и представляет интерес для формирования концепций образования и динамики развития этих магматических систем Для выяснения глубинного строения целесообразно использование геофизических данных в виде объемных сейсмоплотностных моделей
К настоящему времени указанные массивы изучены неравномерно Это выражается в вполне удовлетворительной освещенности верхней части массивов, контактов с вмещающими породами и изученности структур, с которыми связаны рудные тела, и в тоже время слабой освещенности глубинных горизонтов, в особенности донных частей Отсутствие трехмерных сейсмоплотностных моделей, построенных на основе всего объема накопленных в регионе сейсмических и гравиметрических данных, при неравномерной изученности массивов явилось основанием проведения данных исследований
Существующее информационное обеспечение не дает возможности непосредственного построения моделей скорости на основе готовых современных вычислительных алгоритмов Специфика накопленного сейсмического материала, проявляющаяся в его разнородности, требует усложнения методики обработки сейсмических данных, разработки специальной технологии построения скоростных характеристик Проблема корректного и максимально полного использования накопленных старых сейсмических данных в условиях, когда постановка новых дорогостоящих сейсмических исследований затруднена, явилась
4 основанием для разработки особой методики изучения скоростных характеристик и ее использования для исследования данных объектов
Цель работы
Целью работы является разработка технологии интерпретации сейсмических данных и построение скоростных моделей уникальных интрузивных массивов Кольского полуострова, (Хибинского и Ловозерского), в условиях разнородности исходных материалов и фрагментарной сети наблюдения
Основные задачи исследований
В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие основные задачи
Создание банка данных по первым вступлениям слаборефрагированных сейсмических волн на основе восстановленных фондовых и архивных материалов для построения объемных моделей скорости изучаемых объектов
Обобщение и анализ физических свойств пород региона, а также установление корреляционных зависимостей между скоростью и плотностью, необходимых для решения комплексной обратной задачи
Многоступенчатый анализ волнового поля, включающий идентификацию сейсмических волн на основе решения прямых задач сейсмометрии в ID варианте, дисперсионный статистический анализ для исключения из исходных данных сильных одиночных осцилляции, изучение влияния ЗМС и сложного рельефа региона
Определение оптимальных параметров алгоритма решения сейсмотомографической задачи и специфики регуляризации в комплексной задаче на основе тестовых исследований
5 Изучение скоростных характеристик в верхней части исследуемой
среды до глубины 0 10-0 15 км с использованием сейсмических лучей МОВ,
зарегистрированных на расстояниях менее 2 км
6 Построение объемных скоростных моделей Хибинского и
Ловозерского массивов до глубины 15 км с использованием данных ГСЗ и сейсмических лучей МОВ, зарегистрированных на расстояниях свыше 5 км
Научная новизна
Научная новизна работы заключается в следующем
Разработана технология изучения скоростных характеристик интрузивных массивов, обеспечивающая применение разнородных детальных и региональных сейсмических данных
Впервые на базе разработанной технологии изучения скоростных характеристик и использования всех накопленных в регионе сейсмических и гравиметрических данных построена объемная сейсмоплотностная модель уникальных щелочных массивов Кольского полуострова - Хибинского и Ловозерского плутонов
Построенная объемная модель массивов позволила уточнить их глубинное строение Для Ловозерского массива установлено, что его лакколитообразная форма подтверждается характером низкоскоростной и низкоплотностной аномалий в интервале глубины от поверхности до 7-9 км Для Хибинского массива установлено, что его глубинное строение является более сложным и отличным от существующих представлений о нем Это проявляется в чередовании положительных и отрицательных аномалий скорости и плотности в средней части плутона, а также в характере его юго-западного контакта с окружающими породами и поведении рельефа дна, устанавливающихся по аномалиям отрицательного знака Выявлено, что выполаживание юго-западного контакта массива с
протерозойскими эффузивами происходит на уровне менее 4 км Для донной части массива получена оценка глубины, равная 11-12 км Личный вклад автора состоит в следующем:
Создание банка данных по первым вступлениям слаборефрагированных сейсмических волн на основе восстановления фондовых и архивных материалов региона
Обобщение и анализ петрофизических свойств типичных пород региона, анализ характера взаимосвязи между скоростью продольных волн и плотностью пород, установление корреляционной взаимосвязи между физическими свойствами необходимой для построения согласованных моделей скорости и плотности в задаче комплексирования
Разработка технологии применения разнородных сейсмических данных для изучения скоростных характеристик объектов
Реализация разработанной технологии для построения объемных скоростных характеристик Хибинского и Ловозерского массивов в рамках решения комплексной обратной задачи по сейсмическим и гравитационным данным
Практическая ценность работы
Практическая ценность работы заключается в следующем
Создан банк сейсмических данных для результатов детальных работ МОВ, проведенных на территории Хибинского и Ловозерского массивов и Прихибинья, необходимый в качестве базового материала для выполнения объемных сейсмических моделирований
Разработана технология изучения скоростных характеристик среды, которая позволяет использовать разнородные детальные и региональные сейсмические материалы для построения объемных скоростных моделей
7 3 Построены объемные скоростная и плотностная модели центральной части Кольского полуострова, которые могут быть использованы для уточнения геологического строения Хибинского и Ловозерского плутонов и формирования концепций динамики развития этих магматических систем
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались на X в Апатитах (1999), XI в Петрозаводске (2000), XIII в Апатитах (2002), XVI Апатитах (2005), XVII в Петрозаводске (2006) научных конференциях «Геология и полезные ископаемые северо-запада и центра России», посвященных памяти К О Кратца, на школе-семинаре российских делегатов XXXI Международного Геологического Конгресса «Вопросы геологии континентов и океанов» на НИС «Академик Иоффе» Калининград - Рио-де-Жанейро - Калининград (2000), на IV Международной научно-практической геолого-геофизической конкурс -конференции молодых ученых и специалистов «Геофизика» в Санкт-Петербурге (2003), на 5-й Международной конференции «Проблемы Геокосмоса» в Санкт-Петербурге (2004), на XII Международной конференции «Активные геологические и геофизические процессы в литосфере Методы, средства результаты изучения» в Воронеже (2006), на 34-й сессии Международного семинара им Д Г Успенского «Вопросы теории и практики интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей» в Москве (2007)
Публикации
Результаты работ отражены в 2 научных статьях, 10 материалах конференций и в 2 тезисах докладов, представленных на научных конференциях
8 Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит 129 страниц машинописного текста, 76 рисунков, 2 таблицы, библиографию из 99 наименований
Работа выполнена в лаборатории региональной геофизики Геологического института Кольского научного центра РАН в рамках плановых заданий названного института по теме НИР ГИ КНЦ «Экспериментальное и теоретическое изучение природы геофизических границ» ГР № 0120 0 409213 Исследования по теме диссертации поддержаны грантами РФФИ № 06-05-64130, № 07-05-00397 и № 07-05-13579- офи_ц
Автор глубоко благодарен научному руководителю доктору физ -мат наук В Н Глазневу за участие в становлении автора как исследователя Автор сердечно благодарит за большую помощь доктора геол-минерал наук В Н Шарова Автор глубоко признателен коллегам, прежде всего, по лаборатории региональной геофизики Геологического института КНЦ РАН А Б Раевскому, В А Тюремнову, А Н Шевцову, Л Г Осипенко , а также А А Арзамасцеву, В В Балаганскому, А К Шпа-ченко, В И Пожиленко, С Л Певзнеру, С Б Имашевой за помощь, полезное обсуждение результатов работы, конструктивную критику и, в отношении некоторых из упомянутых коллег, за совместную плодотворную работу За внимание, проявленное к этой работе, консультации и советы выражаю благодарность доктору физ -мат наук А А Никитину и кандидату тех наук Г Н Боганику Автор также благодарит к т н Е Г Васильеву за помощь, поддержку и полезные советы
