litosphereЛитосфераLITHOSPHERE (Russia)1681-90042500-302XA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry10.24930/1681-9004-2026-26-4-799-808YXVCHAlitosphere-2545Research ArticleСтатьиArticlesИзучение строения земной коры северных широт гравиметрическим и магнитометрическим методамиResearch into the Earth’s crust structure in northern latitudes by gravimetric and magnetometric methodsЧадаевМ. 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 Bukirev st., Perm 614068

kostitsyn@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

БарановЮ. В.BaranovYu. 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 Federation202629082026264799808Copyright © Чадаев М.С., Костицын В.И., Простолупов Г.В., Тарантин М.В., Баранов Ю.В., 20262026Чадаев М.С., Костицын В.И., Простолупов Г.В., Тарантин М.В., Баранов Ю.В.Chadaev M.S., Kostitsyn V.I., Prostolupov G.V., Tarantin M.V., Baranov Y.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/2545

Объект исследования. Центрально-Арктические поднятия, включая Канадскую котловину, хребет Нортвинд, Чукотское плато, хребет Менделеева и хребет Ломоносова. Цель. Исследование возможностей гравиметрического и магнитометрического методов для изучения глубинного строения земной коры и неоднородностей горных пород. Материалы и методы. Авторские методы ВЕКТОР, ПОЛЮС и АДМИТТАНС. Первые два метода являются специальными для интерпретации потенциальных полей в гравиметрии и магнитометрии, а метод АДМИТТАНС – одна из форм описания всеобщей взаимосвязи земных процессов, использующая соотношение аномального гравитационного и магнитного полей и позволяющая расширить сферу применения в геологии. Результаты. Получен горизонтальный срез гравитационного куба Северного полюса, контура Центрально-Арктического ареала, сочленения Гренландской, Евроазиатской и Северо-Американской плит, Срединно-Атлантического хребта, а также гравиметрический разрез модели в сравнении со скоростной моделью земной коры и верхней мантией по профилю глубинного сейсмического зондирования. Выводы. Гравиметрическая карта, построенная в системе ВЕКТОР, согласуется с картографической сейсмической моделью European Moho и рекомендуется для изучения внутреннего строения хребтов, котловин, островов и других объектов моря и суши. Метод АДМИТТАНС отражает Центрально-Арктические поднятия значительно рельефнее, чем в отдельности карты гравитационного и магнитного поля. Применение метода ПОЛЮС позволяет локализовать источники аномалий от структур, разломов, ступене образных форм фундамента и предлагается для локализации, прослеживания и уточнения границы Мохоровичи ча (Мохо).

Research subject. The Central Arctic Rise (CAR), including the Canada Basin, Northwind Ridge, Chukchi Plateau, Mendeleev Ridge, and Lomonosov Ridge. Aim. To explore the potential of gravimetric and magnetometric methods for studying the deep structure of the Earth’s crust and rock heterogeneities. Materials and methods. The VECTOR, POLE, and ADMITTANS methods developed by the authors were used. The first two methods are intended for interpreting potential fields in gravimetry and magnetometry, while the ADMITTANS method is a form of describing the general interrelationship of terrestrial processes, using the ratio of anomalous gravitational and magnetic fields and allowing for expanded application in geology. Results. A horizontal section of the North Pole gravity cube, the contour of the Central Arctic area, the junction of the Greenland, Eurasian, and North American plates, and the Mid-Atlantic Ridge were obtained, as well as a gravimetric section of the model compared to the velocity model of the Earth's crust and upper mantle along the deep seismic sounding (DSS) profile. Conclusions. The gravimetric map constructed using the VECTOR system is consistent with the European Moho seismic mapping model and is recommended for studying the internal structure of ridges, basins, islands, and other marine and land features. The ADMITTANS method reflects the Central Arctic uplifts with a significantly greater relief than gravity and magnetic field maps alone. The use of the POLE method is effective for localizing the sources of anomalies from structures, faults, and stepped basement features and is proposed for localizing, tracing, and refining the Moho boundary.

земная кораМохошельфморехребты и впадиныкотловиныЦентрально-Арктические поднятиягравиметриямагнитометрияметод ВЕКТОРметод ПОЛЮСметод АДМИТТАНСEarth’s crustMohoshelfsearidges and depressionsbasinsCentral Arctic upliftsgravimetrymagnetometryVECTORPOLEADMITTANCE methodsReferencesАссиновская Б.А., Панас Н.М., Овсов М.К., Антоновская Г.Н. (2019) Предварительная оценка сейсмической опасности района Арктического хребта Гаккеля и окрестностей. Рос. сейсмол. журн., 1(1), 35-45. https://doi.org/10.35540/2686-/7907.2019.1.03Assinovskaya B.A., Panas N.M., Ovsov M.K., Antonov skaya G.N. (2019) Preliminary Seismic Hazard Assess ment of the Arctic Gakkel Ridge and Its Vicinity. Ros. seismol. zhurnal, 1(1), 35-45. (In Russ.) https://doi.org/10.35540/2686-/7907.2019.1.03Баранов Ю.В. (2016) Анализ геофизических полей для выделения зон возможных очагов землетрясений восточной окраины Восточно-Европейской платформы. Вестн. Перм. ун-та. Геология, 4(33), 36-40.Baranov Yu.V. (2016) Analysis of Geophysical Fields to Identify Zones of Possible Earthquake Foci on the Eas tern Margin of the East European Platform. Vestn. Perm. un-ta. Geologiya, 4(33), 36-40. (In Russ.)Бычков С.Г. (2010) Методы обработки и интерпретации гравиметрических наблюдений при решении за дач нефтегазовой геологии. Екатеринбург: УрО РАН, 188 с.Bychkov S.G. (2010) Methods of Processing and Interpre ting Gravimetric Observations in Solving Petroleum Geo logy Problems. Ekaterinburg, UrO RAN, 188 p. (In Russ.)Гайнанов А.Г., Пантелеев В.Л. (1991) Морская гравиразведка. М.: Недра, 215 с.Chadaev M.S., Gershanok V.A., Gershanok L.A., Kopy lov I.S., Konoplev A.V. (2012) Gravimetry, magnetometry, geomorphology and their parametric relation ships. Perm, PGNIU, 91 p. (In Russ.)Долгаль А.С. (2023) Истокообразная аппроксимация региональных аномалий силы тяжести. Горное эхо, 1(90), 77-86.Chadaev M.S., Kostitsyn V.I., Gershanok V.A., Iblami nov R.G., Prostolupov G.V., Tarantin M.V. (2019) The Use of Gravimetry for Studying Shelf of the North Ba rents Basin. Practical and Theoretical Aspects of Geological Interpretation of Gravitational, Magnetic and Electric Fields. Proc. 45th Uspensky Int. Geophys. Sem. Springer Proc. in Earth and Environmental Sci. Cham, Springer, 207-212. https://doi.org/10.1007/978-3-319 97670-9_24Кашубин 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), 5-19.Chadayev M.S., Kostitsyn V.I., Gershanok V.A., Prostolu pov G.V., Tarantin M.V. (2023) Geophysical study of the earth’s crust (northern regions of Russia and the shelf of the Arctic seas). Lithosphere (Russia), 23(1), 52-67. (In Russ.) https://doi.org/10.24930/1681-9004-2023-23 1-52-67Кашубин С.Н., Петров О.В., Мильштейн Е.Д., Андросов Е.А., Морозов А.Ф., Каминский В.Д., Поселов В.А. (2011) Карта мощности земной коры Циркумполярной Арктики. Тектоническая карта Арктики. Регион. геология, (46), 5-13.Dolgal A.S. (2023) Source-like approximation of regio nal gravity anomalies. Gornoe Ekho, (1) (90), 77-86. (In Russ.)Кутинов Ю.Г. Экогеодинамика Арктического сегмента земной коры. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. 388 с.Fedorenko I.V. (2017) Spectral features of swarm seismici ty of the Gakkel Ridge. The Eighteenth Ural Youth Scientific School on Geophysics. Perm, PGNIU, 215-217. (In Russ.)Морозов А.Ф., Петров О.В., Шокальский С.П., Кашу бин 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.Gainanov A.G., Panteleev V.L. (1991) Marine Gravity Pros pecting. Moscow, Nedra Publ., 215 p. (In Russ.)Нарышкин Г.Д. (1987) Срединный хребет Евразийского бассейна Северного Ледовитого океана. М.: Нау ка, 69 с.Grad M., Tiira T., Behm M. et al. (2009) The Moho depth map of the European Plate. Geophys. J. Int., 176, 279 292. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2008.03919.xПростолупов 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.Kashubin S.N., Pavlenkova N.I., Petrov O.V., Mil’ shtein E.D., Shokal’skiy S.P., Erinchek Yu.M. (2013) Crust Types of the Circumpolar Arctic. Region. Geologiya i Metallogeniya, (55), 5-19. (In Russ.)Простолупов Г.В., Тарантин М.В. (2013) Полярная трансформация производных гравитационного потенциала. Геофизика, (2), 13-18.Kashubin S.N., Petrov O.V., Mil’shtein E.D., Andro sov E.A., Morozov A.F., Kaminsky V.D., Poselov V.A. (2011) Crust Thickness Map of the Circumpolar Arctic. Tektonicheskaya karta Arktiki. Region. Geologiya, (46), Kutinov Yu.G. (2005) Ecogeodynamics of the Arctic seg ment of the earth's crust. Ekaterinburg, UrO RAN, 388 p. (In Russ.)Тарантин М.В. (2016) Технологическое развитие системы ВЕКТОР. Стратегия и процессы освоения георесурсов. Сб. науч. тр. Пермь: ГИ УрО РАН, 163-165.Morozov A.F., Petrov O.V., Shokal’skiy S.P., Kashu bin S.N., Kremenetskiy A.A., Shkatov M.Yu., Kamin skiy V.D., Gusev E.A., Grikurov G.E., Rekant P.V., Shevchen ko S.S., Sergeev S.A., Shatov V.V. (2013) New geological data substantiating the continental nature of the Central Arctic uplift region. Region. Geologiya i Metallogeniya, (53), 34-55. (In Russ.)Федоренко И.В. (2017) Спектральные особенности роевой сейсмичности хребта Гаккеля. 18-я Урал. молодеж. науч. шк. по геофизике. Пермь: ПГНИУ, 215-217.Naryshkin G.D. (1987) The Sredinny Ridge of the Eurasian Basin of the Arctic Ocean. Moscow, Nauka Publ., 39 p. (In Russ.)Чадаев М.С., Гершанок В.А., Гершанок Л.А., Копы лов И.С., Коноплев А.В. (2012) Гравиметрия, магнитометрия, геоморфология и их параметрические связи. Пермь: Перм. гос. нац. иссл. ун-т, 91 с.Prostolupov G.V., Novoselitsky V.M., Koneshov V.N., Shcherbinina G.P. (2006) On the interpretation of gravitational and magnetic fields based on the transformation of horizontal gradients in the VECTOR system. Fizika Zemli, (6), 90-96. (In Russ.)Чадаев М.С., Костицын В.И., Гершанок В.А., Простолу пов Г.В., Тарантин М.В. (2023) Геофизическое изучение земной коры (северные регионы России и шельф арктических морей. Литосфера, 23(1), 52-67. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2023-23-1-52-67Prostolupov G.V., Tarantin M.V. (2013) Polar transformation of gravitational potential derivatives. Geofizika, (2), 13-18. (In Russ.)Шаров Н.В. (2017) Литосфера Северной Европы по сейсмическим данным. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 172 с.Reguzzoni M., Sampietro D., Sansò F. (2013) Global Mo ho from the combination of the CRUST2.0 model and GOCE data. Geophys. J. Int., 195(1), 222-237. https://doi.org/10.1093/gji/ggt247Chadaev M.S., Kostitsyn V.I., Gershanok V.A., Iblami nov R.G., Prostolupov G.V., Tarantin M.V. (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. Proc. 45th Uspensky Int. Geophys. Sem. Springer Proc. in Earth and Environmental Sci. Cham: Springer, 207-212. https://doi.org/10.1007/978-3-319-97670-9_24Sharov N.V. (2017) Lithosphere of Northern Europe based on seismic data. Petrozavodsk, KarNTs RAN, 172 p. (In Russ.)Grad M., Tiira T., Behm M. et al. (2009) The Moho depth map of the European Plate. Geophys. J. Int., 176, 279 292. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2008.03919.xSjöberg L.E., Bagherbandi M. (2011) A method of estima ting the Moho density contrast with a tentative application of EGM08 and CRUST2.0. Acta Geophys., 59, 502 525. https://doi.org/10.2478/s11600-011-0004-6Reguzzoni M., Sampietro D., Sansò F. (2013) Global Moho from the combination of the CRUST2.0 model and GOCE data. Geophys. J. Int., 195(1), 222-237. https://doi.org/10.1093/gji/ggt247Tarantin M.V. (2016) Technological development of the Vector system. Strategy and processes of development of geo-resources. Collection of scientific papers. Perm, GI UrO RAN, 163-165. (In Russ.)Sjöberg L.E., Bagherbandi M. (2011) A method of estimating the Moho density contrast with a tentative applica tion of EGM08 and CRUST2.0. Acta Geophys., 59, 502 525. https://doi.org/10.2478/s11600-011-0004-6Sjöberg L.E., Bagherbandi M. (2011) A method of estimating the Moho density contrast with a tentative applica tion of EGM08 and CRUST2.0. Acta Geophys., 59, 502 525. https://doi.org/10.2478/s11600-011-0004-6

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