JOINT INTERPRETATION RESULTS OF GRAVITATIONAL AND THERMAL FIELDS FOR THE URAL REGION

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

A method for solving conjugation problems for the Poisson equation is implemented, which makes it possible to interpret potential fields (gravitational and stationary thermal fields) based on unified grid algorithms. A numerical algorithm has been developed for recalculating the mantle component of the heat flow from the level of the earth’s surface to the “crust–mantle” boundary through a layered medium inhomogeneous in thermal conductivity. Paleoclimate corrections were introduced into the measured values of the temperature gradient and heat flux for the northern territories. In the axial part of the Ural geosyncline, it was possible to exclude the negative depression of the mantle component of the heat flow, obtained from the results of geothermal modeling; taking into account the Pleistocene-Holocene warming of the preceding interglacial paleoclimate cycle leads to positive values of the heat flow recalculated to the “crust–mantle” boundary. It is shown that the use of heat flow data can significantly increase the geological information content of gravity modeling.

About the authors

P. S. Martyshko

Institute of Geophysics named after Yu.P. Bulashevich Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: pmart3@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2481-7328
SPIN-code: 9334-7453

I. V. Ladovskii

Institute of Geophysics named after Yu.P. Bulashevich Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

ORCID iD: 0000-0002-7290-8195
SPIN-code: 2109-4491

Denis D. Byzov

Institute of Geophysics named after Yu.P. Bulashevich Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

ORCID iD: 0000-0002-4107-6488
SPIN-code: 5220-0500

References

  1. Булашевич Ю. П. Информативность геотермии при изучении земной коры Уральской эвгеосинклинали // Известия Академии наук СССР. Серия Физика Земли. — 1983. — № 8. — С. 76—83.
  2. Булашевич Ю. П., Щапов В. А. Геотермические особенности уральской геосинклинали // Доклады Академии наук СССР. — 1978. — Т. 243, № 3. — С. 715—718.
  3. Булашевич Ю. П., Щапов В. А. Геотермическая характеристика Урала // Применение геотермии в региональных и поисково-разведочных исследованиях. — Свердловск : Академия наук СССР. Уральский научный центр, 1983. — С. 3—17.
  4. Булашевич Ю. П., Щапов В. А. Геотермические особенности уральской геосинклинали // Доклады Академии наук СССР. — 1986. — Т. 290, № 1. — С. 173—176.
  5. Владимиров В. С., Жаринов В. В. Уравнения математической физики. — Москва : Физматлит, 2000. — С. 400.
  6. Голованова И. В. Тепловое поле Южного Урала. — Москва : Наука, 2005. — С. 190.
  7. Голованова И. В., Пучков В. Н., Сальманова Р. Ю. и др. Новый вариант карты теплового потока Урала, построенный с учетом влияния палеоклимата // Доклады Академии наук. — 2008. — Т. 422, № 3. — С. 394—397. — doi: 10.1134/S1028334X08070350.
  8. Голованова И. В., Сальманова Р. Ю., Тагирова Ч. Д. Методика расчета глубинных температур с учетом исправленных на влияние палеоклимата значений теплового потока // Геология и геофизика. — 2014. — Т. 55, № 9. — С. 1426— 1435. — doi: 10.1016/j.rgg.2014.08.008.
  9. Гордиенко В. В. Радиогенная теплогенерация в земной коре и тепловой поток из мантии древних платформ // Геофизический журнал. — 1980. — Т. 2, № 3. — С. 29—34.
  10. Дучков А. Д., Соколова Л. С. Термическая структура литосферы Сибирской платформы // Геология и геофизика. — 1997. — Т. 38, № 2. — С. 494—503.
  11. Дучков А. Д., Соколова Л. С., Аюнов Д. Е. Электронный геотермический атлас Сибири и Дальнего Востока // Интерэкспо ГЕО-СИБИРЬ. — 1997. — Т. 2, № 3. — С. 153—157.
  12. Кутас Р. И. Тепловой поток и геотермические модели земной коры Украинских Карпат // Геофизический журнал. — 2014. — Т. 36, № 6. — С. 3—27.
  13. Кутас Р. И., Гордиенко В. В. Тепловое поле Украины. — Киев : Наукова Думка, 1971.
  14. Сальников В. Е. Геотермический режим Южного Урала. — Москва : Наука, 1984. — С. 88.
  15. Тектоническая карта России, сопредельных территорий и акваторий / под ред. Е. Е. Милановского. — Москва : МГУ, 2006.
  16. Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. — Москва : Наука, 1999. — С. 979.
  17. Хачай Ю. В., Дружинин В. С. Возможности применения геотермии для восстановления динамики переходной зоны мантии Урала // Глубинное строение и развитие Урала. — Екатеринбург : Наука, 1996. — С. 298—306.
  18. Щапов В. А. Тепловое поле Урала // Уральский геофизический вестник. — 2000. — Т. 1. — С. 126—130.
  19. Щапов В. А., Бурдин Ю. Б., Больщиков В. А. и др. Радиогенная теплогенерация пород Уральской эвгеосинклинали // Уральский геофизический вестник. — 2004. — № 6. — С. 116—121.
  20. Artemieva I. M. The continental lithosphere: Reconciling thermal, seismic, and petrologic data // Lithos. — 2009. — Vol. 109, no. 1/2. — P. 23–46. — doi: 10.1016/j.lithos.2008.09.015.
  21. Artemieva I. M., Mooney W. D. Thermal thickness and evolution of Precambrian lithosphere: A global study // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2001. — Vol. 106, B8. — P. 16387–16414. — doi: 10.1029/2000jb900439.
  22. Cermak V., Bodri L., Rybach L., et al. Relationship between seismic velocity and heat production: comparison of two sets of data and test of validity // Earth and Planetary Science Letters. — 1990. — Vol. 99, no. 1/2. — P. 48–57. — doi: 10.1016/0012-821x(90)90069-a.
  23. Crough S. T., Thompson G. A. Thermal model of continental lithosphere // Journal of Geophysical Research. — 1976. — Vol. 81, no. 26. — P. 4857–4862. — doi: 10.1029/jb081i026p04857.
  24. Gordienko V. V., Pavlenkova N. I. Combined geothermal-geophysical models of the earth’s crust and upper mantle for the European continent // Journal of Geodynamics. — 1985. — Vol. 4, no. 1–4. — P. 75–90. — doi: 10.1016/0264-3707(85)90053-5.
  25. Khutorskoi M. D., Polyak B. G. Role of radiogenic heat generation in surface heat flow formation // Geotectonics. — 2016. — Vol. 50, no. 2. — P. 179–195. — doi: 10.1134/s0016852116020047.
  26. Kukkonen I. T., Golovanova I. V., Khachay Y. V., et al. Low geothermal heat flow of the Urals fold belt - implication of low heat production, fluid circulation or palaeoclimate? // Tectonophysics. — 1997. — Vol. 276, no. 1–4. — P. 63–85. — doi: 10.1016/s0040-1951(97)00048-6.
  27. Ladovskii I. V., Martyshko P. S., Tsidaev A. G., et al. A Method for Quantitative Interpretation of Stationary Thermal Fields for Layered Media // Geosciences. — 2020. — Vol. 10, no. 5. — P. 199. — doi: 10.3390/geosciences10050199.
  28. Martyshko P., Ladovskii I., Byzov D. Parallel Algorithms for Solving Inverse Gravimetry Problems: Application for Earth’s Crust Density Models Creation // Mathematics. — 2021. — Vol. 9, no. 22. — P. 2966. — doi: 10.3390/math9222966.
  29. Martyshko P. S., Ladovskii I. V., Byzov D. D., et al. On solutions of forward and inverse problem for potential geophysical fields: Gravity inversion for Urals region // Application of Mathematics in Technical and Natural Sciences: 11th International Conference for Promoting the Application of Mathematics in Technical and Natural Sciences - AMiTaNS’19. — AIP Publishing, 2019. — doi: 10.1063/1.5130870.
  30. Rybach L., Buntebarth G. Relationships between the petrophysical properties density, seismic velocity, heat generation, and mineralogical constitution // Earth and Planetary Science Letters. — 1982. — Vol. 57, no. 2. — P. 367–376. — doi: 10.1016/0012-821x(82)90157-1.

Copyright (c) 2023 Мартышко П.S., Ладовский И.V., Бызов Д.D.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies