Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Интерес к Северо-Востоку Русской платформы возник в начале прошлого столетия. Результаты первых геологических исследований региона отражены А.Шренком (1837), А.Штукенбергом (1875), Ф.Н.Чернышевым (1890-91), Ю.А.Аманицким (1898). На сегодня территория Северо-Востока Русской платформы охвачена аэромагнитной, гравиметровой и электроразведочной (ВЭЗ, магнитотедлурическое зондирование и профилирование) съемками миллионного и двухсоттысячного масштабов. С 1941 года ведется сейсморазведка. Выводы об особенностях геологического разреза региона опираются на данные бурения. Накопленные геолого-геофизические материалы достойны глубокого изучения, тем более, что Европейский Северо--Восток России по В.В.Васильевой и Г.Г.Андриец (1990) перспективен на алмазы.
Практический опыт аэрокосмогеологии показывает, что тектонические районирования, картирование дизъинктивов, решение задач прогноза эффективно при анализе полей линеаризованных элементов ландшафта (линеаменгов). Публикуя в 1971 г. популярную ныне концепцию планетарной трещиноватости, С.С. С.С.Шульц писал, что "поразительно правильные сети диагональных и ортогональных систем" планетарных трещин отчетливо рисуются по линеаментам, выделяемым по топокартам, аэро- или космическим фотоснимкам (КС) земной поверхности. Подтверждение достоверности их дешифрирования, выделение семейств ландшафтных линеаментов, отражающих глубинную геологию, и ее количественное описание возможны на основе геофизических материалов. Здесь приоритет отдадим грани-магнитным полям, чьи съемки носят наиболее массовый характер, покрывая большие площади.
Стержень обработки аномального магнитного поля (АТа) и гравитационного поля в редукции Буге (AGg) в диссертации составляет понятие линеамента, перенесенного из аэрокосмогеологии в геофизику. Как показали исследования А.А.Борисова, Н.П.Лопатиной и др. (1967), А.Б.Когана (1975), И.В.Запорож-цевой и А.М.Пыстинз (1994), Вэл.В.Чендлира (Val W.Chandler, 1985) картирование полей геофизических линеаментов эффективно при изучении глубинной геологии различных территорий: Ев-
-4-ропейского Северо-Востока России, Северо-Запада Сибирской платформы, штата Миннесота. Окончательное оформление направления линеаризации структур грави-магнитных полей в теории их интерггретации осуществляется линеаментко-спектральным анализом.
Цель диссертации - картирование погребенных геологических структур Европейского Северо-Востока России на основе объединения линеаментных и спектральных представлений грави-магнитных полей в единую методику их интерпретации. Основные задачи исследования:
-
Картирование элементов пространственного контроля кимбер-литовых трубок Беломорско-Кулойского плато по дистанционным наблюдениям;
-
Построение тектонической схемы Беломорья и Тимано-Печорс-кого бассейна линеаментно-епектральным анализом. грави-магнитных полей. Выяснение эффективности методики сравнением этой схемы с классическими тектоническими схемами региона;
-
Определение условий развития Тимано-Печорской провинции в байкальское время: либо при соводово-глыбовом воздымании Русской платформы (по Е.Е.Милановскому), либо в условиях спрединга (по Н.С.Шатскому, С.В.Аплонову);
4- Интерпретация неоднородности многомерной выборки в факторном анализе (ФА) на примере Северо-Востока Русской платформы.
Фактический материал и личный вклад автора. Карты изолиний грави-магнитных полей Мезенского геоблока, Тимано-Печорского бассейна, графики этих полей по Северо-Западу Сибирской платформы, а также некоторые геологические данные по их территориям предоставлены автору отделом гравиразведки НПО ВИРГ--"Рудгеофизика". Часть геологической информации получена автором обобщением публикаций 60-х - 90-х годов. Данные по космосъемке земной поверхности любезно предоставил ВШИКАМ.
Автором составлена большая часть программного обеспечения для интерпретации грави-магнитных полей. При сотрудничестве с Ю.А.Талашмановым дешифрирован космоснимок (КС) дневной поверхности Беломорско-Кулойского плато. Силами автора составлены цифровые модели грави-магнитных полей Мезенского геоблока и Тимано-Печорской провинции, проведена их
-5-интерпретация, тектоническое районирование этих территорий.
Научная новизна.
-
При тектонических районированиях показана эффективность линеаментно-спектрального анализа, объединяющего приемы линеаризации элементов полей на этапах описания их структур, трансформации этих структур и решения обратной задачи;
-
Показано, что по крайней мере один блок фундамента Тима-но-Печорской плиты сформирован в условиях спрединга.
3. Методика позволяет уверенно картировать дискордантное
соотношение разноуровенных структур, чьи прослеживания по
геофизическим полям линеаментно-спектральным анализом не за
висят от ориентации системы измерительных профилей.
4- Решена задача неоднородности многомерной выборки в факторном анализе. Интерпретация этой неоднородности опирается на результаты линеаментно-спектрального анализа. Защищаемые положения.
-
Методика линеаментно-спектрального анализа эффективна при сравнении структур геофизических полей, космоснимка, рельефа дневной поверхности. Методика упрощает их сопоставление и позволяет количественно интерпретировать общие особенности структур;
-
многомерная выборка может обладать неоднородностью, искажающей факторное решение и, наряду с факторами, интерпретируемой;
3- Линеаментно-спектральный анализ уверенно картирует оси
экстремумов различных азимутов простираний, формирующие дис-
кордантные соотношения. Их контролирующая роль пространст
венного размещения трубок взрыва очевидна;
4- В пределах Тимано-Печорской провинции существуют реликты
древних разломов, формирующие протяженные семейства северо-
-восточного простирания; некоторые из реликтов представляют
следы веток тройного сочленения, свидетельствующих о спре-
динге на северо-восточном крае древней Русской платформы.
Апробация работы. Раздел диссертации, посвященный изучению
контролирующей роли дискордантных структур, доложен на Мос
ковской научной конференции "Геофизика и современный мир" в
1993 г. Поиск возмокных методов комплексирования геофизичес-
-б-
ких полей и космических фотоснимков велся при выполнении хоздоговора между каф.геофизики СПбГУ {З.К.Орлов, Н.Ф.Овчинникова, И.Б.Мовчан) и ВНММКАМом (А.В.Перцов, Г.Б.Гальперов, О.В.Вершинин). Его результаты отражены в отзыве от ВНЖКАМа на работу автора. В 1ЭЭ5 году по результатам исследований сделаны доклады з ВИРГе-"Рудгеофизика" и в Русском Географическом Обществе (С.-Петербургском отделении). Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Содержит 148 страниц машинописного текста, 83 рисунка, список литературы из 76 наименований и 15 приложений.
Работа выполнена на каф.геофизики геологического факультета СПбГУ. Диссертант благодарен доценту кафедры общей геологии ГО.А.Талашманову, сотрудникам вычислительного центра геологического факультета СПбГУ за полезные дискуссии, побудившие к рассмотрению вопросов, изложенных в диссертации. Неоценимо участие заведующего кафедрой геофизики СПбГУ Апло-нова СВ., сотрудников ВНИйКАМа, сотрудников НПО ВИРГ-"Руд-геофизика" Рокогяна Е.В., Милая Т.А., заведующей кафедрой геоморфологии Окубловой Н.В.. Особо автор благодарен профессору Комарову В.А. за подробное обсуждение задач исследования. Работу посвящаю своему отцу Мовчану Б.Н. и первому научному руководителю Орлову В.К., интеллектуально поддерживавших меня при решении задач диссертации. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ. Введение. Линеаментно-спектральным анализом назовем объединение методов линеаризации структур полей (в том числе при аппроксимации магнитных и гравитационных источников стержнями) с их трансформацией в спектральной плоскости. Объединяющим звеном является понятие линеамента: линеаризованный элемент структуры поля (ландшафта), отражающий погребенные структуры земной коры.
Наряду с линеаментно-спектральным анализом, в диссертации рассматриваются аппарат и некоторые задачи факторного анализа. Хотя эти два направления принципиально отличны б математическом исполнении, их объединение закономерно: во--первых, они реализуют совместный анализ разнородных экспериментальных материалов, во-вторых, линеаментно-спектральный
-7~ и факторный анализы представляют собой распознавание образов з отсутствие эталона.