litosphereЛитосфераLITHOSPHERE (Russia)1681-90042500-302XA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry10.24930/1681-9004-2022-22-5-579-598litosphere-1726Research ArticleСтатьиArticlesПрирода магнитных аномалий южной части Баренцевоморского шельфа по результатам комплексного анализаThe nature of magnetic anomalies in the southern part of the Barents Sea shelf according to the results of an integrated analysisБалуевА. С.BaluevA. S.

119017, Москва, пер. Пыжевский, 7

Aleksandr S. Baluev

7 lane Pyzhevskii, Moscow 119017

albaluev@yandex.ruБрусиловскийЮ. В.BrusilovskyYu. V.

117997, Москва, Нахимовский просп., 36

Yurii V. Brusilovsky

36 Nakhimov av., Moscow 117997

brusilovsky60@gmail.comИваненкоА. Н.IvanenkoA. N.

117997, Москва, Нахимовский просп., 36

Aleksandr N. Ivanenko

36 Nakhimov av., Moscow 117997

Геологический институт РАНРоссияGeological Institute of RASRussian FederationИнститут океанологии РАНРоссияP. P. Shirshov Institute of oceanology RASRussian Federation202204112022225579598Copyright © Балуев А.С., Брусиловский Ю.В., Иваненко А.Н., 20222022Балуев А.С., Брусиловский Ю.В., Иваненко А.Н.Baluev A.S., Brusilovsky Y.V., Ivanenko A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.lithosphere.ru/jour/article/view/1726

Объектом исследования данной статьи является аномальное магнитное поле южной части Баренцевоморского шельфа.

Материалы и методы

Материалы и методы. Основой для анализа послужила цифровая матрица (grid) аномального магнитного поля (АМП), составленная по материалам магнитных съемок, выполненных в 2002–2007 гг. рядом научных и научно-производственных организаций. По результатам выполненных исследований была создана модель строения и формирования магнитоактивного слоя южной части Баренцевоморского региона. Анализ радиально осредненного спектра поля позволил установить приуроченность верхних кромок источников поля к нескольким структурным горизонтам. Полосовая фильтрация в частотной области в соответствии с выделенными диапазонами глубин позволила разделить аномалии от разноглубинных источников. Для определения природы источников магнитных аномалий на разных уровнях земной коры применялся комплексный анализ магнитного и гравитационного полей, данных сейсмического профилирования и наземных исследований.

Результаты

Результаты. Выделены как минимум два уровня источников магнитных аномалий: распределение эффективной намагниченности для низкочастотной составляющей АМП, отражающей глубинное строение региона, и высокочастотной составляющей АМП, которая отражает распределение локальных интрузий в верхней части фундамента и осадочном чехле. Нижний уровень представлен массивными блоками глубинного заложения и отвечает комплексу SDR (Seaward Dipping Reflectors), представляющего собой чередование тектонических пластин континентального материала с базитами-ультрабазитами, внедрившимися в кору на пострифтовой стадии раскола континента. Зона положительных линейных аномалий магнитного поля отражает дивергентную границу древней континентальной плиты Балтика, возникшей при фрагментации суперконтинента Колумбия (Палеопангеи) в среднем рифее и формировании рифейского океанического бассейна. Эта зона затем была завуалирована последующими тектоническими процессами. Верхний структурный уровень свидетельствует о внедрении в верхние слои земной коры по зонам рифтообразующих разломов магмы основного состава в позднедевонское время в процессе континентального рифтинга на Свальбардской плите, что подтверждается наличием проявлений основного магматизма в пределах зоны пропагации Южно-Баренцевской рифтогенной впадины в тело Балтийского щита.

Заключение

Заключение. По результатам комплексной интерпретации аномального магнитного поля и других геолого‐геофизических данных установлена природа источников магнитных аномалий, расположенных на разных структурных уровнях земной коры юго-западной части шельфа Баренцева моря. Магнитоактивный слой этого региона имеет сложное строение, в разрезе которого присутствуют как минимум два структурных уровня, отражающих определенные этапы эволюции земной коры.

Research subject

Research subject. The anomalous magnetic field of the southern part of the Barents Sea Shelf.

Materials and methods

Materials and methods. The research was based on a digital matrix (grid) of the anomalous magnetic field (AMP) compiled from the materials of magnetic surveys performed in 2002–2007 by a number of research organizations and research and production companies. A model describing the structure and formation of the magneto-active layer of the southern part of the Barentsevomorsk region was developed. An analysis of the radially averaged field spectrum made it possible to establish the confinement of the upper edges of the field sources to several structural horizons. Band filtering in the frequency domain in accordance with the allocated depth ranges allowed anomalies to be distinguished from other sources. To determine the nature of sources of magnetic anomalies at different levels of the earth’s crust, an integrated analysis of gravimagnetic fields, seismic profiling data and ground studies was conducted.

Results

Results. At least two levels of magnetic anomaly sources were found: the distribution of effective magnetization for the low-frequency component of AMP, reflecting the depth structure of the region, and the high-frequency component of AMP, reflecting the distribution of local intrusions in the upper part of the foundation and in the sedimentary cover. The lower level is represented by massive blocks of deep laying and corresponds to the SDR (Seaward Dipping Reflectors) complex, which is an alternation of tectonic plates of continental material with ultrabasite basites that were introduced into the crust at the post-rift stage of the continent’s split. The zone of positive linear anomalies of the magnetic field reflects the divergent boundary of the ancient continental plate of the Baltic, which arose during the fragmentation of the supercontinent of Colombia (Paleopangea) in the middle reef and the formation of the Rifean oceanic basin, which was then veiled by subsequent tectonic processes. The upper structural level indicates the introduction of the main composition into the upper layers of the earth’s crust in the zones of rift-forming faults of magma in late Devonian times during the process of continental rifting on the Svalbard Plate. This is confirmed by the presence of manifestations of the main magmatism within the propagation zone of the South Barents riftogenic depression into the body of the Baltic Shield.

Conclusions

Conclusions. The conducted integrated analysis of the anomalous magnetic field and other geological and geophysical data allowed the authors to establish the nature of the sources of magnetic anomalies located at different structural levels of the earth’s crust in the southwestern part of the Barents Sea shelf. The magnetoactive layer of this region is characterized by a complex structure, the section of which includes at least two structural levels, each reflecting certain evolutionary stages of the earth’s crust.

шельф Баренцева моряаномалии магнитного и гравитационного полеймодель магнитоактивного слояразделение полейэффективная намагниченностьвысокочастотная и низкочастотная составляющиерифтогенезкомплекс SDRBarents Sea shelfmagnetoactive layer modeldirect and inverse problemseparation of fieldseffective magnetizationhigh-frequency and low-frequency components of AMPcorrelationriftogenesisSeaward Dipping ReflectorsРабота выполнена в рамках государственных заданий лаборатории тектоники консолидированной коры ГИН РАН (№ 0135-2019-0047) и лаборатории геофизических полей Института океанологии РАН (№ FMWE 2021-0005). В статье использовались материалы из архивов ФГБУ “Росгеолфонд” по работам ГНЦ ФГУГП “Южморгеология” в Баренцевом море.The work was carried out within the framework of state assignments from the Laboratory of Consolidated Crust Tectonics of the GIN RAS (No. 0135-2019-0047) and the Laboratory of Geophysical Fields of the Institute of oceanology RAS (No. FMWE 2021-0005). The article used materials from the archives of the Federal State Budgetary Institution “Rosgeolfond” on the work of the SSC FGUGP “Yuzhmorgeologiya” in the Barents Sea.ReferencesБалуев А.С. (2006) Геодинамика рифейского этапа эволюции северной пассивной окраины Восточно-Европейского кратона. Геотектоника. 40(3). 183-196. DOI: 10.1134/S0016852106030034Artemieva I. M. (2009) The continental lithosphere: Reconciling thermal, seismic, and petrologic data. Lithos., 109, 23-46.Балуев А.С., Брусиловский Ю.В., Иваненко А.Н. (2018) Структура земной коры Онежско-Кандалакшского палеорифта по данным комплексного анализа аномального магнитного поля акватории Белого моря. Электронный журнал Геодинамика и тектонофизика, 9(4), 1293-1312. https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-4-0396Baluev A.S. (2006) Geodynamics of the Rifean stage of evolution of the northern passive margin of the East European craton. Geotektonika, 40(3), 183-196. (In Russ.) DOI: 10.1134/S0016852106030034Балуев А.С., Морозов Ю.А., Терехов Е.Н., Баянова Т.Б., Тюпанов С.Н. (2016) Тектоника области сочленения Восточно-Европейского кратона и Западно-Арктической платформы. Геотектоника, (5), 3-35. DOI: 10.7868/S0016853X16050027Baluev A.S., Brusilovsky Yu.V., Ivanenko A.N. (2018) The crustal structure of Onega-Kandalaksha paleorift identified by complex analysis of the anomalous magnetic field of the White Sea. Geodinamika i tectonofizika, 9(4), 1293-1312. (In Russ.) https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-4-0396Балуев А.С., Морозов Ю.А., Терехов Е.Н., Щербакова Т.Ф., Баянова Т.Б., Серов П.А. (2020) Массивы дезинтегрированных гранитоидов в зоне сочленения Восточно-Европейской и Западно-Арктической платформ: состав, возраст и углеводородный потенциал. Геотектоника, (2), 32-47. DOI: 10.31857/S0016853X20020022Baluev A.S., Morozov Yu.A., Terekhov E.N., Bayanova T.B., Tyupanov S.N. (2016) Tectonics of the Junction Region between the Eastern European Craton and the West Arctic Platform. Geotektonika, 50(5), 453-483. (In Russ.)Балуев А.С., Журавлев В.А., Терехов Е.Н., Пржиялговский Е.С. (2012) Тектоника Белого моря и прилегающих территорий (Объяснительная записка к “Тектонической карте Белого моря и прилегающих территорий” масштаба 1 : 1 500 000). Тр. ГИН РАН. Вып. 597. М.: ГЕОС, 104 с.Baluev A.S., Morozov Yu.A., Terekhov E.N., Shcherbakova T.F., Bayanova T.B., Serov P.A. (2020) Massifs of disintegrated granitoids in the junciont zone of the East European and West Arctic platforms: composition, age and hydrocarbon potential. Geotektonika, 54(2), 173-187. (In Russ.) DOI: 10.1134/S0016852120020028Баренцевоморская шельфовая плита. (1988) Тр. ВНИИ Океангеология. Т. 196. 263 с.Baluev A.S., Zhuravlev V.A., Terekhov E.N., Przhiyalgovskii E.S. (2012) Tectonics of the White Sea and adjacent territories (Explanatory note to the “Tectonic map of the White Sea and adjacent territories” scale 1 : 1 500 000). Proc. GIN RAS. 597. Moscow, GEOS Publ., 104 p. (In Russ.)Богданов Н.А. (2001) Континентальные окраины: общие вопросы строения и тектонической эволюции. Фундаментальные проблемы общей тектоники. М.: Науч. мир, 231-249.Barents Sea Shelf plate. (1988) Proc. of the VNII Okeangeologiya. V. 196, 263 p. (In Russ.)Брусиловский Ю.В., Городницкий А.М., Горшков А.Г., Иваненко А.Н., Филин А.М., Хан Ю.В., Шишкина Н.А. (2007) Анализ геомагнитного поля Белого моря. Океанология, 47(3), 439-447.Bogdanov N.A. (2001) Continental margins: general issues of structure and tectonic evolution. Fundamental problems of general tectonics. Moscow, Nauchnyi mir. Publ., 231-249. (In Russ.)Волк В.Э. (1984) Геомагнитная характеристика земной коры Северной полярной области Земли. Структура земной коры Мирового океана. Л.: Севморгеология, 38-45.Brusilovsky Yu.V., Gorodnitsky A.M., Gorshkov A.G., Ivanenko A.N., Filin A.M., Khan Yu.V., Shishkina N.A. (2007) Analysis of the White Sea geomagnetic field. okeanologiya, 47(3), 439-447. (In Russ.)Государственная геологическая карта РФ – R-35-36 м-ба 1:1000000 (третье поколение). (2007) СПб., ВСЕГЕИ.Gee D.G. and Pease V., editors al. (2004) The Neoproterozoic Timanide Orogen of eastern Baltica: Introduction: Geol. Soc. Lond., Mem. 30, 1-3.Государственная геологическая карта РФ – R-37-38 м-ба 1:1 000 000 (третье поколение). (2008) С-Пб. ВСЕГЕИ.Filatova N.I., Khain V.E. (2010) The Arctida Craton and Neoproterozoic-Mesozoic orogenic belts of the Circum-Polar region. Geotektonika, 44 (3), 3-29. (In Russ.)Журавлев В.А., Павлов С.П., Рыжова Е.Ю., Шлыкова В.В. (2012) Структура земной коры Российской части Баренцева моря. Мат-лы Второй Междунар. науч.-практич. конф. ЕАГО, Сочи.Ivanenko A.N., Brusilovsky Yu.V., Filin A.M., Shishkina N.A. (2012) Modern technologies for processing and interpreting magnetic data during work at offshore oil and gas fields. Geofizika, (3), 60-71 (In Russ.)Иваненко А.Н., Брусиловский Ю.В., Филин А.М., Шишкина Н.А. (2012) Современные технологии обработки и интерпретации магнитных данных при работах на морских месторождениях нефти и газа. Геофизика, (3), 60-71.Ivanenko A.N., Shishlyaev V.V. (2013) Automatic mapping of sources of potential fields. Materials XX Inter. Sci. Conf. (Schools in marine geology). V. 5 Moscow, GEOS Publ., 116-119. (In Russ.)Иваненко А.Н., Шишляев В.В. (2013) Автоматическое картирование источников потенциальных полей. Мат-лы XX Междунар. науч. конф. Школa по морской геологии. Т. 5. М.: ГЕОС, 116-119.Jauer Ch.D., Oakey G.N., Li Q. (2019) Western Davis Strait, a volcanic transform margin with petroliferous features. Mar. Petrol. Geol., 107, 59-80.Кузнецов Н.Б. (2006) Кембрийская коллизия Балтики и Арктиды, ороген Протоуралид Тиманид и продукты его размыва в Арктике. Докл. АН, 411(6), 788-793.Khain V.E., Levin L.E. (2001) Tectonics of continents and oceans. Geol. Geofiz., 42(11/12),1724-1738 (In Russ.)Кузнецов Н.Б. (2008) Кембрийский ороген протоуралид-тиманид: структурные доказательства коллизионной природы. Докл. АН, 423(6), 774-779.Kuznetsov N.B. (2006) The Cambrian Baltica–Arctida Collision, Pre-Uralide–Timanide Orogen, and Its Erosion Products in the Arctic. Dokl. Earth Sci., 411(9), 1375-1380. DOI: 10.1134/S1028334X06090091Пальшин Н.А., Иваненко А.Н., Алексеев Д.А. (2020) Неоднородное строение магнитоактивного слоя Курильской островной дуги. Геодинамика и тектонофизика, 11(3), 583-594.Kuznetsov N.B. (2008) The Cambrian Pre-Uralide–Timanide Orogen: Structural Evidence for Its Collisional Origin. Dokl. Earth Sci., 423(9), 1383-1387. DOI: 10.1134/S1028334X08090122Сенин Б.В., Шипилов Э.В. (1993). Классификация и номенклатура региональных структурных элементов метаплатформы. Осадочный чехол Западно-Арктической метаплатформы. НИИ Моргеофизики, ИПП “Север”, г. Мурманск, 16-25.Palshin N.A., Ivanenko A.N., Alekseev D.A. (2020) Hetero geneous structure of the magnetoactive layer of the Kuril island arc. Geodinamika i tectonofizika, 11(3), 583-594. (In Russ.)Строение литосферы российской части Баренц-региона. (2005) (Ред.: Н.В. Шаров, Ф.П. Митрофанов, М.Л. Верба, К. Гиллен) Петрозаводск: Карельский НЦ РАН, 318 с.Lister R.J., Kerr R.C. (1991) Fluid-mechanical models of crack propagation and their application to magma transport in dykes. J. Geophys. Res. Atmosphere, 96(6). 10049-10077, DOI: 10.1029/91jB00600Тектоническая карта Белого моря и прилегающих территорий. М-б 1 : 1500 000. (2010) (Гл. ред.: М.Г. Леонов, Г.С. Казанин, отв. ред. А.С. Балуев) М.: ИПП Куна.Lithosphere structure of the Russian part of the Barents region (2005) (Eds.: N.V. Sharov, F.P. Mitrofanov, M.L. Verba, K. Gillen). Petrozavodsk, Karelskii NTs RAS, 318 p.Терехов Е.Н., Баянова Т.Б., Балуев А.С., Кузнецов Н.Б., Щербакова Т.Ф., Серов П.А. (2020) Геохимия палеозойских долеритовых даек северо-востока Кольского полуострова и их соотношения с трапповым и щеочным магматизмом. Геохимия, 65(8), 752-767. DOI: 10.31857/S0016752520080099Marello L., Ebbing J., Gernigon L. (2013) Basement inhomogeneities and crustal setting in the Barents Sea from a combined 3D gravity and magnetic model. Geophys. J. Intern. Advance Access published, 1-28. doi: 10.1093/gji/ggt018Хаин В.Е., Левин Л.Э. (2001) Тектоника континентов и океанов. Геология и геофизика, 42(11/12), 1724-1738.Puchkov V.N. (1997) Structure and geodynamics of the Uralian orogen. orogeny through time. Geol. Soc. Lond. Spec. Publ., 121, 201-234.Шельфовые осадочные бассейны Российской Арктики: геология, геоэкология, минерально-сырьевой потенциал (2020), (Ред. Г.С. Казанин). АО “МАГЭ”, Мурманск, СПб., 544 с.Senin B.W., Shipilov E.V. (1993) Classification and nomenclature of regional structural elements of the metaplatform. Sedimentary cover of the Western Arctic metaplatform. Research Institute Morgeophysica. IPP “Nord”, Murmansk, 16-25.Шипилов Э.В., Тарасов Г.А. (1998) Региональная геология нефтегазоносных осадочных бассейнов Западно-Арктического шельфа. Апатиты: КНЦ РАН. 306 c.Shkarubo A.S., Shipilov E.V. (2007) Tectonics of the Western Arctic Platform. Razvedka i okhrana Nedr, (9), 32-47 (In Russ.)Шкарубо С.И., Шипилов Э.В. (2007) Тектоника Западно-Арктической платформы. Разведка и охрана недр, (9), 32-47.Shelf sedimentary basins of the Russian Arctic: geology, geo-ecology, mineral resources potential. (2020) (Ed. G.S. Kazanin). AO “MAGE”. Murmansk, St.Petersburg, Renome Publ., 544 p. (In Russ.)Филатова Н.И., Хаин В.Е. (2010) Кратон Арктида и неопротерозойские-мезозойские орогенные пояса Циркумполярного региона. Геотектоника, (3), 3-29.Shipilov E.V., Tarasov G.A. (1998) Regional geology of oil and gas-bearing sedimentary basins of the West Arctic shelf. Apatites, KSC RAS, 306 p. (In Russ.)Artemieva I.M. (2009) The continental lithosphere: Reconciling thermal, seismic, and petrologic data. Lithos, 109, 23-46.Siedlecka A. (1985) Development of the Upper Proterozoic sedimentary basins of the Varanger peninsula, East Finnmark, North Norway, Geol. Surv. Finl. Bull., 331, 175-185.Gee D.G., Pease V., editors al. (2004) The Neoproterozoic Timanide Orogen of eastern Baltica: Introduction. Geol. Soc. Lond., Mem., 30, 1-3.Siedlecka A., Negrutsa V., Pickering K. (1995) Upper Proterozoic Turbidite System of the Rybachii Peninsula, northern Russian – a possible stratigraphic counterpart of the Kongsfjord Submarine Fan of the Varanger Peninsula, northern Norway. Nor. Geol. unders. Spec. Publ., (7), 201-216.Jauer Ch.D., Oakey G.N., Li Q. (2019) Western Davis Strait, a volcanic transform margin with petroliferous features. Marine and Petrol. Geol., 107, 59-80.State Geological Map of the Russian Federation Scale 1 : 1 000 000 (new series). Sheet R-35-36. (2007) St.Peters-burg, VSEGEI Publ, (In Russ.)Lister R.J., Kerr R.C. (1991) Fluid-mechanical models of crack propagation and their application to magma transport in dykes. J. Geophys. Res. Atmospher., 96(6), 10049-10077. DOI: 10.1029/91jB00600State Geological Map of the Russian Federation Scale 1 : 1 000 000 (new series). Sheet R-37-38. (2007) St.Peters-burg, VSEGEI Publ, (In Russ.)Marello L., Ebbing J., Gernigon L. (2013) Basement inhomogeneities and crustal setting in the Barents Sea from a combined 3D gravity and magnetic model. Geophys. J. Intern. Advance Access published, 1-28. doi: 10.1093/gji/ggt018Talwani M., Abreu V. (2020) Inferences regarding I Rnitiation of oceanic crust formation from the U.S. East Coast Margin and Conjugate South Atlantic. Margins Geophysical Monograph Series, 115, 211-233.Puchkov V.N. (1997) Structure and geodynamics of the Uralian orogen. orogeny through time. Geol. Soc. Lond. Spec. Publ., 121, 201-234.Tectonic map of the White Sea and adjacent areas. At a scale of 1 : 1 500 000. (2010) (Chief eds: M.G. Leonov, G.S. Kazanin; Managing Ed.: A.S. Baluev). Moscow, IPP KUNA Publ. (In Russ.)Siedlecka A. (1985) Development of the Upper Proterozoic sedimentary basins of the Varanger peninsula, East Finnmark, North Norway Geol. Surv. Finl. Bull., 331, 175-185.Terekhov E.N., Bayanova T.B., Baluev A.S., Kuznetsov N.B., Shcherbakuva T.F., Serov P.A. (2020) Geochemistry of Paleozoic Dolerite Dikes in the Northeastern Kola Peninsula and Their Relations to Flood-Basalt and Alcaline Magmatism. Geochem. Int., V. 58(8), 887-902. DOI: 10.1134/S0016702920080091Siedlecka A., Negrutsa V., Pickering K. (1995) Upper Proterozoic Turbidite System of the Rybachi Peninsula, northern Russian – a possible stratigraphic counterpart of the Kongsfjord Submarine Fan of the Varanger Peninsula, northern Norway. Nor. Geol. unders. Spec. Publ., 7., 201-216.Verhoef J., Roest W.R., Macnab R. et al. (1996) Magnetic Anomalies of the Arctic and North Atlantic Oceans and Adjasent Land Areas. Geol. Surv, Canada. Open File. 3, 125 a.Talwani M., Abreu V. (2000) Inferences regarding I Rnitiation of oceanic crust formation from the U.S. East Coast Margin and Conjugate South Atlantic. Margins Geophys. Monograph. Ser., 115, 211-233.Volk V.E. (1984) Geomagnetic description of Earth’s crust of Northern Polar area of the Earth. Structure of the World ocean earth’s crust. Leningrad, PGO Sevmorgeologiya Publ., 38-45. (In Russ.)Verhoef J., Roest W.R., Macnab R. et al. (1996) Magnetic Anomalies of the Arctic and North Atlantic Oceans and Adjasent Land Areas. Geol. Surv. Canada. Open File. 3, 125 a.Zhuravlev V.A., Pavlov S.P., Ryzhova E.Yu., Shlykova V.V. (2012) Structure of the Earth’s crust of the Russian part of the Barents Sea. Materials of the second international scientific and practical conference of the EAGo. Sochi: EAGO. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.