litosphereЛитосфераLITHOSPHERE (Russia)1681-90042500-302XA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry10.24930/1681-9004-2023-23-1-52-67litosphere-1783Research ArticleСтатьиArticlesГеофизическое изучение земной коры (северные регионы России и шельф арктических морей)Geophysical study of the Earthʼs crust (Northern regions of Russia and the Arctic sea shelf)ЧадаевМ. С.ChadaevM. S.

  614007, г. Пермь, ул. Сибирская, 78А

  78A Sibirskaya st., Perm 614007 

КостицынВ. И.KostitsynV. I.

614068, г. Пермь, ул. Букирева, 15

15 Bukireva st., Perm 614068

ГершанокВ. А.GershanokV. A.

  614068, г. Пермь, ул. Букирева, 15

  15 Bukireva st., Perm 614068 

geophysic@psu.ruПростолуповГ. В.ProstolupovG. V.

  614007, г. Пермь, ул. Сибирская, 78А  

 78A Sibirskaya st., Perm 614007 

gena-prost@yandex.ruТарантинМ. В.TarantinM. V.

 614007, г. Пермь, ул. Сибирская, 78А 

  78A Sibirskaya st., Perm 614007 

Горный институт УрО РАНРоссияMining Institute, UB RASRussian FederationПермский государственный национальный исследовательский университетРоссияPerm State UniversityRussian Federation2023010320232315267Copyright © Чадаев М.С., Костицын В.И., Гершанок В.А., Простолупов Г.В., Тарантин М.В., 20232023Чадаев М.С., Костицын В.И., Гершанок В.А., Простолупов Г.В., Тарантин М.В.Chadaev M.S., Kostitsyn V.I., Gershanok V.A., Prostolupov G.V., Tarantin M.V.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/1783Объект исследования

Объект исследования. Земная кора на территории двух районов: северо-западной части Восточно-Европейской платформы и прилегающей акватории, а также акваторий Восточно-Сибирского, Чукотского морей и российского восточного сектора Северного Ледовитого океана, включая хр. Ломоносова и поднятие Менделеева–Альфа. Исследования ориентированы на картирование границы Мохо, мощности и типа земной коры, необходимых для обоснования внешней границы континентального шельфа.

Материалы и методы

Материалы и методы. Использованы авторские оригинальные материалы, полученные при обработке данных гравиметрии и магнитометрии в системе ВЕКТОР. На основе связи между аномалиями силы тяжести и плотностной дифференциацией пород характеризуются форма, размеры изучаемых объектов и их глубинное взаимоположение.

Результаты исследования

Результаты исследования. Построенные схемы и профили глубинного строения земной коры, полученные с применением способа системы ВЕКТОР, протестированы с помощью глобальной сейсмической модели European Moho. Положительные формы раздела Мохо и приподнятые участки поверхности шельфа соответствуют положительным аномалиям трансформированного гравитационного поля. Распространение структуры поля континентальных аномалий в районе Певек–Анадырь на морскую часть рассматриваемой территории может косвенно подтвердить принадлежность хр. Ломоносова, поднятий Менделеева и Альфа к континентальному типу коры.

Выводы

Выводы. Глобальные, т. е. относящиеся к территории земного шара, трехмерные модели Мохо позволяют расширить знания об особенностях строения шельфа. Геопотенциальные поля в системе ВЕКТОР отображают тектонику изучаемой среды системно и более полно, чем ее возможно представить по системе профильных сейсмических исследований.

Research subject

Research subject. The results of the geological and geophysical study of the Earth’s crust on the territory of two regions are presented: the northwestern part of the East European Platform and the adjacent water area, as well as the waters of the East Siberian, Chukchi Seas and the Russian eastern sector of the Arctic Ocean, including the Lomonosov ridge and the Mendeleev–Alpha rise. The research is focused on mapping the Moho, the thickness and type of the Earth's crust necessary to substantiate the outer boundary of the continental shelf.

Materials and methods

Materials and methods. The authors’ original materials obtained during the processing of gravimetry and magnetometry data in the VECTOR system were used. Based on the relationship between gravity anomalies and density variations of rocks, the shape, size of the studied objects, and their deep mutual position are characterized.

Results

Results. The constructed schemes and profiles of the deep structure of the Earth's crust, obtained using the VECTOR method, were tested using the European Moho global seismic model. The positive forms of the Moho section and the raised parts of the shelf surface correspond to the positive anomalies of the transformed gravitational field. The spread of the structure of the field of continental anomalies in the Pevek–Anadyr area to the marine part of the territory under consideration can indirectly confirm the belonging of the Lomonosov Cr., the Mendeleev and Alpha ridges to the continental type of crust.

Conclusion

Conclusion. Global, i.e., related to the territory of the globe, three-dimensional models of Moho allow us to expand and deepen the amount of knowledge about the features of the shelf structure. Geopotential fields in the VECTOR system display the tectonics of the studied environment systematically and comprehensively compared to is representation according to the scheme of profile seismic studies.

земная корашельфмореВосточно-Европейская платформаглобальная модель Мохохребты и впадиныглубинное сейсмическое зондированиегравиметриямагнитометриясистема ВЕКТОРEarth's crustshelfseaEast European platformglobal Moho modelridges and depressionsdeep seismic soundinggravimetrymagnetometryVECTOR systemИсследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и образования РФ (регистрационный номер проекта 122012000398-0The research was financially supported by the Ministry of Science and Education of the Russian Federation (project registration number 122012000398-0)ReferencesБычков С.Г. (2010)Методы обработки и интерпретации гравиметрических наблюдений при решении задач нефтегазовой геологии. Екатеринбург: УрО РАН, 188 с.Bychkov S.G. (2010) Methods of processing and interpretation of gravimetric observations in solving problems of oil and gas geology. Ekaterinburg, UB RAS, 188 p.Глазнев В.Н., Минц М.В., Муравина О.М. (2016) Плотностное моделирование земной коры центральной части Восточно-Европейской платформы. Вестн. КРАУНЦ. Науки о Земле, 29(1), 53-62.Chadaev M., Kostitsyn V., Gershanok V., Iblaminov R., Prostolupov G., Tarantin M. (2019) The Use of Gravimetry for Studying Shelf of the North Barents Basin. Practical and Theoretical Aspects of Geological Interpretation of Gravitational, Magnetic and Electric Fields. Proceedings of the 45th Uspensky International Geophysical Seminar, Kazan, Russia. Springer Nature Switzerland AG, 207-212. DOI: 10.1007/978-3-319-97670-9_24.Губайдуллин М.Г., Онякова А.М. (2020) Физико-геологическая модель Мезенского гравитационного максимума. Теория и практика разведочной и промысловой геофизики. Пермь, 84-91.Chadaev M.S., Kostitsyn V.I., Iblaminov R.G., Gershanok V.A., Gershanok L.A., Prostolupov G.V. (2011) Geological structures of the western slope of the Northern and Middle Urals according to gravimetry and magnetometry. Lithosphere (russia), (6), 134-140.Додин Д.А. (2015) Устойчивое развитие Арктики. (Проблемы и перспективы). СПб.: Наука, 283 с.Chadaev M.S., Kostitsyn V.I., Iblaminov R.G., Gershanok V.A., Prostolupov G.V., Tarantin M.V. (2016) Parametric connections of geophysical and geochemical felds in the feld of applied geology. Perm, PGNIU, 100 p.Долгаль А.С. (1999) Аппроксимация геопотенциальных полей эквивалентными источниками при решении практических задач. Геофиз. журнал, 21(4), 71-80.Chadaev M.S., Kostitsyn V.I., Iblaminov R.G., Gershanok V.A., Prostolupov G.V., Tarantin M.V. (2017) The possibilities of geophysical methods in the study of inhomogeneities of the Earth’s crust. Perm, PGNIU, 136 p.Йодер Г.С., Тилли К.Э. (1965) Происхождение базальтовых магм. (Результаты экспериментального изучения природных образований и синтетических систем). Пер. с англ. М.: Мир, 248 с.Dodin D.A. (2015) Sustainable development of the Arctic. (Problems and prospects). St.Petersburg, Nauka Publ., 283 p.Кашубин С.Н. Павленкова Н.И., Петров О.В., Мильштейн Е.Д., Шокальский С.П., Эринчек Ю.М. (2013) Типы земной коры Циркумполярной Арктики. Регион. геология и металлогения, 55, 5-20.Dolgal’ A.S. (1999) Approximation of geopotential felds by equivalent sources in solving practical problems. Geofz. Zhurn., 21(4), 71-80.Кашубин С.Н., Петров О.В., Андросов Е.А., Морозов А.Ф., Каминский В.Д., Поселов В.А. (2011) Карта мощности земной коры Циркумполярной Арктики. Регион. геология и металлогения, 46, 5-13.Glaznev V.N., Mints M.V., Muravina O.M. (2016) Density modeling of the Earth’s crust of the central part of the East European Platform. Vestnik KrAuNTs. Nauki o Zemle, 29(1), 53-62.Кашубин С.Н., Петров О.В., Артемьева И.М., Морозов А.Ф., Вяткина Ю.С., Голышева Ю.С., Кашубина Т.В., Мильштейн Е.Д., Рыбалка А.В., Эринчек Ю.М., Сакулина Т.С., Крупнова Н.А. (2016) Глубинное строение земной земной коры и верхней мантии поднятия Менделеева по профилю ГСЗ Арктика-2012. Регион. геология и металлогения, 65, 16-35.Grad M., Tiira T. and ESC Working Group (2009) The Moho depth map of the European Plate. Geophys. J. Int., 176, 279-292. DOI: 10.1111/j.1365-246X.2008.03919.xЛихачев А.П. (2013) Причины и условия существования магнитных и немагнитных полей земной коры, определяющих формирование и размещение месторождений золота, алмазов, нефти, газа и других полезных ископаемых. Отеч. геология, (6), 40-50.Gubaidullin M.G., Onyakova A.M. (2020) Physico-geological model of the Mezen gravitational maximum. Theory and practice of exploration and feld geophysics. Perm, 84-91.Маловичко А.К. (1956) Методы аналитического продолжения аномалий силы тяжести и их приложения к задачам гравиразведки. М.: Гостоптехиздат, 160 с.Ioder G.S., Tiller K.E. (1965) The origin of basalt magmas. (Results of experimental study of natural formations and synthetic systems). Translated from the English. Moscow, Mir Publ., 248 p.Морозов А.Ф., Петров О.В., Шокальский С.П., Кашубин С.Н., Кременецкий А.А., Шкатов М.Ю., Каминский В.Д., Гусев Е.А., Грикуров Г.Э., Рекант П.В., Шевченко С.С., Сергеев С.А., Шатов В.В. (2013) Новые геологические данные, обосновывающие континентальную природу области Центрально-Арктических поднятий. Регион. геология и металлогения, 53, 34-55.Kashubin S.N., Pavlenkova N.I., Petrov O.V., Mil’shtein E.D. Shoka’lskii S.P., Erinchek Yu.M. (2013) Types of the Earth’s crust of the Circumpolar Arctic. region. Geol. Metallogeniya, 55, 5-20.Новоселицкий В.М. (1965) К теории определения изменения плотности в горизонтальном пласте по аномалиям силы тяжести. Изв. АН СССР, Физика Земли, 5, 25-32.Kashubin S.N., Petrov O.V., Androsov E.A., Morozov A.F., Kaminskii V.D., Poselov V.A. (2011) Map of the thickness of the Earth’s crust of the Circumpolar Arctic. region. Geol. Metallogeniya, 46, 5-13.Новоселицкий В.М., Кутин В.А., Чадаев М.С., Бычков С.Г., Простолупов Г.В., Антипин В.В. (2004) Программа интерпретации геопотенциальных полей методом векторного сканирования VECTOR: свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004611611 от 01.07.2004 г. в Российском агентстве по патентам и товарным знакам. Проблемы геотомографии. (1997) Сб. науч. тр. ОИФЗ РАН. М.: Наука, 336 с.Kashubin S.N., Petrov O.V., Artem’eva I.M., Morozov A.F., Vyatkina Yu.S., Golysheva Yu.S., Kashubina T.V., Mil’shtein E.D., Rybalka A.V., Erinchek Yu.M., Sakulina T.S., Krupnova N.A. (2016) The deep structure of the Earth’s crust and the upper mantle of the Mendeleev ridge according to the profle of the Arctic 2012 GSS. region. Geol. Metallogeniya, 65, 16-35.Простолупов Г.В., Новоселицкий В.М., Конешов В.Н., Щербинина Г.П. (2006) Об интерпретации гравитационного и магнитного полей на основе трансформации горизонтальных градиентов в системе “VECTOR”. Физика Земли, (6), 90-96.Likhachev A.P. (2013) Causes and conditions for the existence of magnetic and non-magnetic felds of the earth’s crust, which determine the formation and distribution of deposits of gold, diamonds, oil, gas and other minerals. Otech. Geol., (6), 40-50.Простолупов Г.В., Тарантин М.В. (2013) Полярная трансформация производных гравитационного потенциала. Геофизика, (2), 13-18.Malovichko A.K. (1956) Methods of analytical continuation of gravity anomalies and their applications to gravity exploration problems. Moscow, Gostoptehizdat Publ., 160 p.Тарантин М.В. (2016) Технологическое развитие системы “Вектор”. Стратегия и процессы освоения георесурсов. Сб. науч. тр. Пермь, 147-149.Morozov A.F., Petrov O.V., Shokal’skii S.P., Kashubin S.N., Kremenetskii A.A., Shkatov M.Yu., Kaminskii V.D.,Gusev E.A., Grikurov G.E., Rekant P.V., Shevchenko S.S., Sergeev S.A., Shatov V.V. (2013) New geological data substantiating the continental nature of the Central Arctic uplift area. region. Geol. Metallogeniya, 53, 34-55.Чадаев М.С., Костицын В.И., Ибламинов Р.Г., Гершанок В.А., Гершанок Л.А., Простолупов Г.В. (2011) Геологические структуры западного склона Северного и Среднего Урала по данным гравиметрии и магнитометрии. Литосфера, (6), 134-140.Novoselitskii V.M. (1965) On the theory of determining density changes in a horizontal formation by gravity anomalies. Izv. AN SSSr, Fizika Zemli, 5, 25-32.Чадаев М.С., Костицын В.И., Ибламинов Р.Г., Гершанок В.А., Простолупов Г.В., Тарантин М.В. (2016) Параметрические связи геофизических и геохимических полей в области прикладной геологии. Пермь: ПГНИУ, 100 с.Novoselitskii V.M., Kutin V.A., Chadaev M.S., Bychkov S.G., Prostolupov G.V., Antipin V.V. (2004) Program for interpretation of geopotential felds by vector scanning method VECTOR: certifcate of ofcial registration computer programs No. 2004611611 dated July 1, 2004 in the Russian Agency for Patents and Trademarks.Чадаев М.С., Костицын В.И., Ибламинов Р.Г., Гершанок В.А., Простолупов Г.В., Тарантин М.В. (2017) Возможности геофизических методов при изучении неоднородностей земной коры. Пермь: ПГНИУ, 136 с.Problems of geotomography. (1997) Collection of scientific papers. OIFZ RAN. Moscow, Nauka Publ., 336 p.Шаров Н.В. (2017) Литосфера Северной Европы по сейсмическим данным. Петрозаводск: Карельский НЦ РАН, 173 с.Prostolupov G.V., Novoselitsky V.M., Koneshov V.N., Shcherbinina G.P. (2006) On the interpretation of gravitational and magnetic felds based on the transformation of horizontal gradients in the “VECTOR” system. Physics of the Earth, (6), 90-96.Grad M., Tiira T. and ESC Working Group (2009) The Moho depth map of the European Plate. Geophys. J. Int., 176, 279-292. DOI: 10.1111/j.1365-246X.2008.03919.xProstolupov G.V., Tarantin M.V. (2013) Polar transformation of gravitational potential derivatives. Geophysics, (2), 13-18.Chadaev M., Kostitsyn V., Gershanok V., Iblaminov R., Prostolupov G., Tarantin M. (2019) The Use of Gravimetry for Studying Shelf of the North Barents Basin. Practical and Theoretical Aspects of Geological Interpretation of Gravitational, Magnetic and Electric Fields. Proceedings of the 45th uspensky International Geophysical Seminar, Kazan, russia. Springer Nature Switzerland AG, 207-212. DOI: 10.1007/978-3-319-97670-9_24Reguzzoni M., Sampietro D. and Sansò F. (2013) Global Moho from the combination of the CRUST2.0 model and GOCE data. Geophys. J. Int., 195 (1), 222-237.Reguzzoni M., Sampietro D. and Sansò F. (2013) Global Moho from the combination of the CRUST2.0 model and GOCE data. Geophys. J. Int., 195(1), 222-237.Sharov N.V. (2017) Lithosphere of Northern Europe according to seismic data. Petrozavodsk: Karelian Scientifc Center of the Russian Academy of Sciences, 173 p.Sjöberg L.E., Bagherbandi M. (2011) A method of estimating the Moho density contrast with a tentative application of EGM08 and CRUST2.0. Acta Geophys., 59(3), 502-525.Sjöberg L.E., Bagherbandi M. (2011) A method of estimating the Moho density contrast with a tentative application of EGM08 and CRUST2.0. Acta Geophys., 59(3), 502-525.Tarantin M.V. (2016) Technological development of the Vector system. Strategy and processes of development of geo-resources. Collection of scientifc papers. Perm, GI UrO RAN, 147-149.Tarantin M.V. (2016) Technological development of the Vector system. Strategy and processes of development of geo-resources. Collection of scientifc papers. Perm, GI UrO RAN, 147-149.

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