Тектонічне районування Українських Карпат за геофізичними матеріалами

 

6.1 Мета і завдання роботи

 

Мета роботи полягає в оволодінні елементами якісної інтерпретації геофізичних полів, тектонічного районування, зокрема, у набутті навичок у встановленні зв’язку морфології, знаку і інтенсивності гравітаційних та магнітних аномалій з тектонікою і геологічною будовою регіону.

Завданням робіт є вивчення, аналіз і узагальнення геолого-геофізичних матеріалів щодо геолого-тектонічної будови Українських Карпат; уточнення контурів тектонічних зон і уточнення простягання основних повздовжніх глибинних розломів та виявлення і картування нових повздовжніх і поперечних глибинних розломів, і, в результаті, створення уточненої схеми геолого-тектонічної будови регіональної ділянки досліджень та прогноз геолого-тектонічної природи регіональних гравімагнітних аномалій.

 

6.2 Порядок виконання роботи

 

6.2.1 Тектонічне районування полягає в поділі областей досліджень на ділянки з однотипною геологічною будовою та історією геологічного розвитку, у виявлені основних структурно-тектонічних одиниць осадового чохла і фундаменту геологічного розрізу. Для виконання завдань з тектонічного районування вивчити геолого-геофізичний матеріал по регіону Українських Карпатах та схилу Східно-Європейської платформи, який надано для виконання низки завдань з тектонічного районування та моделювання будови розрізу Українських Карпат (директорія «UkrainianCarpathians»):

1. Фізичні властивості основних типів гірських порід регіону досліджень (Carpathians-PhysicalProperty).

2. Геотектонічні карти (Carpathians-GeologyTectonics):

- тектонічна карта Українських Карпат. Масштаб 1:200000 / Під ред. Глушко В.В., Круглова С.С. – К.: УкрДГРІ, 1986 (MapTectonKruglov.srf);

- тектонічна карта нафтогазоносних областей юго-западу СРСР (з використанням матеріалів космічних зйомок). Масштаб 1:500000./ Ред. Н.А. Крилов– М., 1987 (MapTectonKrilov.tif);

- структурно-тектонічна карта західних областей України. Масштаб 1:200000 / Під ред. Будеркевич Н.Д. і Дворянин Є.С – К.: УкрДГРІ, 1991 (MapBudercevichDvorjanin.jpg);

- карта поверхні дорифейського кристалічного фундаменту за Заяць Х.Б. Масштаб 1:500000, 1978 (MapTectonForRifej(Tsajac).psd);

- геологічна карта Українських Карпат та прилеглих прогинів. Масштаб 1:200000 / Гл. редактор В.А. Шакін – К., УкрДГРІ, 1976. (MapShakin+Topo1000000.srf);

- оглядова схема розташування регіональних геофізичних профілів у межах Українських Карпат (за даними УкрДГРІ) - Profiles(UkrDgri)Free.srf;

- матеріал з тектоніки і літолого-стратиграфічного розрізу Передкарпатського прогину і прилеглої платформи (PreCarpDepressTecton&Geology.doc);

- зведені літолого-стратиграфічні розрізи тектонічних зон Передкарпатського прогину (StratigraphyBPP.psd, StratigraphyZoneOfPrecarpathiansDepress.doc);

- структурно-тектонічні особливості параавтохтону Українських Карпат та прилеглих територій за матеріалами детальної гравіметрії за Біліченком В.Я (MapFundament+TectonKruglov.srf+ ParaAvtohtonGravity.doc);

- конспект книги [13] (PreCarpDepressPerspectivOil.doc).

3. Геофізичні карти (папка Carpathians-Geophysics):

- карта локальних аномалій поля сили тяжіння. (радіус осереднення – 10000 м) (Grav10-Minus+Profiles.srf + Grav10-Plus+Profiles.srf);

- карта регіонального гравітаційного фону. Масштаб 1:50000 (радіус осереднення – 10000 м) (GravOver10.srf);

- карта локальних аномалій магнітного поля. Масштаб 1:200000 (радіус осереднення – 10000 м) (Magn10-Minus+Profiles.srf + Magn10-Plus+Profiles.srf);

- карта регіонального магнітних аномалій. Масштаб 1:200000 (радіус осереднення – 10000 м) (MagnOver10.srf);

- схема варіантів регіональних площ досліджень для виконання завдань лабораторної роботи.

4. Опорні регіональні профілі з структурними моделями глибинної будови геологічного розрізу і аномаліями геофізичних полів, які є в піддиректоріях папки Carpathians-MainRegionalProfiles:

- [SG1] – сейсмічний геотраверс SG1 через крайню північно-західну частину Українських Карпат;

- [R1] – регіональний профіль Р1 через північний захід Українських Карпат;

- [R2] – регіональний профіль Р2 центральна частина Українських Карпат;

- [R5] – регіональний профіль Р5 південний схід Українських Карпат;

- інші опорні регіональні профілі, наприклад, геофізичний профіль Труханів-Стрий, Бистриця-Богородчани тощо.

Структура матеріалів по опорному регіональному профілю (на прикладі піддиректорії [R1]):

RP1-DepthBreak.dat – координати проекцій на денну поверхню (у системі умовних координат профілю) глибинних розломів за тектонічними картами по опорному профілю (візуалізація у форматах SURFER в режимі PostMap);

RP1-TectonZones.dat – координати границь тектонічних зон за тектонічними картами по опорному профілю;

RP1-AnomalGravity.bln – аномальне поле сили тяжіння (радіус осереднення – 10000 м) по опорному профілю (у форматах SURFER для графічної візуалізації у режимі BaseMap);

RP1-AnomalMagnit.bln – аномальне магнітне поле (радіус осереднення – 10000 м) по опорному профілю;

Rp1-UkrDGRI+Anomalies.srf – сейсмогеологічна модель розрізу (за матеріалами УкрДГРІ) з геофізичними аномаліями по профілю.

5. Гравітаційні і магнітні карти та схема варіантів індивідуальних інтерпретаційних профілів (директорія Carpathians-WorkSquares) – для виконання наступної лабораторної роботи.

6. Методичні матеріали і рекомендована література – директорія Carpathians-MethodMaterials та [1, розділ 5, додатки 5.1÷5.4].

7. Дослідження пропонується виконувати у межах однієї з регіональних площ досліджень, які мають північно-східне простягання, починаються з Кросненської або Скибової зони, включають Бориславсько-Покутський і Самбірський покриви та частину Більче-Волицької зони. У центральній зоні по напрямку простягання регіональної площі досліджень проходить один з опорних регіональних профілів.

6.2.2 Для виконання роботи обрати регіональну площу досліджень (умовні назви площ: SG1, R1, R2, R5,…) та один з інтерпретаційних профілів, що розташований у межах цієї площі (наприклад, SG1а). Передбачається одна площа досліджень для двох¸чотирьох студентів, та індивідуальний варіант інтерпретаційного профілю.

6.2.3 Надати коротку характеристику тектонічної і геологічної будови регіону у межах заданої регіональної площі досліджень:

- розташування, простягання та розміри тектонічних зон (покривів);

- перелік і простягання основних глибинних розломів;

- зміни у глибині залягання домезозойської поверхні фундаменту по тектонічних зонах;

- перелік і простягання фронтів основних насувів осадового чохла;

- стратиграфія і літологія основних комплексів гірських порід осадового чохла окремо по тектонічних зонах.

6.2.4 Скласти таблиці фізичних властивостей основних комплексів гірських порід (густина, швидкість пружних хвиль, намагніченість і питомий опір) окремо по тектонічних зонах, що у межах ділянки досліджень.

6.2.5 Надати коротку порівняльну характеристику фізичних властивостей основних комплексів гірських порід.

6.2.6 Сформулювати геологічні завдання з тектонічного районування, які можна вирішити за допомогою наявних геофізичних матеріалів (додаток 6.5.1).

6.2.7 Для заданої регіональної площі досліджень виконати опис аномалій поля сили тяжіння та регіонального гравітаційного фону за морфологічними ознаками. Для виділених крупних аномалій (наприклад, вказаних умовною нумерацією) також зазначити напрямок їх простягання, розміри, інтенсивність.

6.2.8 Виконати опис регіональних і локальних аномалій магнітного поля за тим же планом.

6.2.9 За аналізом геолого-геофізичної ситуації (геофізичних, геологічних і тектонічних карт) навести можливу природу виявлених крупних гравітаційних і магнітних аномалій, що у межах площі досліджень.

6.2.10 Виконати прогноз контурів основних тектонічних зон за характерними особливостями морфології регіональних і локальних аномалій гравітаційного і магнітного поля на фрагментах карт геофізичних полів. Ідентифікувати і уточнити планове положення крупних повздовжніх розломів (розломи вказані на тектонічних картах). Результати винести на оновлену тектонічну схему площі.

6.2.11 Зробити висновки щодо ефективності використання геофізичних полів у вивченні тектонічної будови регіону.

 

6.3 Звітні матеріали

 

6.3.1 Коротка характеристика тектонічної і геологічної будови регіональної площі досліджень.

6.3.2 Коротка характеристика та таблиця фізичних властивостей основних комплексів гірських порід.

6.3.3 Основні геологічні завдання з тектонічного районування.

6.3.4 Опис аномалій поля сили тяжіння та регіонального гравітаційного фону.

6.3.5 Опис локальних і регіональних аномалій магнітного поля.

6.3.6 Прогнозована природа основних (чотирьох¸шести) гравітаційних і магнітних аномалій.

6.3.7 Тектонічна схема регіональної площі досліджень, на які повинно бути зображені уточнені контури тектонічних зон, лінії простягання основних глибинних розломів, а також ізогіпси поверхні фундаменту. Тектонічна схема повинна супроводжуватись умовними позначеннями.

6.3.8 Графічні додатки: фрагменти карт тектонічної і геологічної будови, регіональні і локальні аномалії гравітаційного і магнітного полів з побудовами елементів тектоніки у межах регіональної площі досліджень, а також тектонічна схема. Графічні додатки можуть бути на листах А4. На чорно-білих роздруківках фрагментів карт контури тектонічних зон, розломи та контури основних регіональних аномалій слід відновити кольоровими олівцями.

6.3.9 На геолого-геофізичних картах глибинні розломи мають бути пронумеровані та вказані в умовних позначеннях. На фрагментах геофізичних карт основні аномалії, параметри яких описано у звіті, теж повинні бути пронумеровані.

6.3.10 Висновки щодо ефективності якісної інтерпретації карт геофізичних полів при вивченні геолого-тектонічної будови регіону.

 

6.4 Питання для самоперевірки

 

6.4.1 Ознаки розподілу гравітаційних і магнітних полів, що використовуються при тектонічному районуванні.

6.4.2 Можлива природа такого сполучення магнітних та гравітаційних аномалій:

1) гравітаційному мінімуму відповідає магнітний максимум;

2) гравітаційному максимуму відповідає магнітний мінімум.

3) гравітаційному максимуму відповідає магнітний максимум;

4) гравітаційному мінімуму відповідає магнітний мінімум;

5) зміщення полів, коли центр аномалії одного поля знаходиться на схилі або периферії іншої.

6.4.3 Ознаки прояву розломів в морфології аномальних гравітаційних полів.

6.4.4 Ознаки прояву розломів в аномальних магнітних полях.

6.4.5 Ознаки прояву в гравімагнітних полях геометрії поверхні фундаменту.

6.4.6 Оцінка віку геологічних утворень за гравітаційними і магнітними аномаліями.

6.4.7 Мета і основні геологічні завдання тектонічного районування.

6.4.8 Геофізичні завдання, що вирішуються при тектонічному районуванні.

 

6.5 Теоретичні додатки

 

6.5.1 Перелік основних геологічних завдань, що вирішуються при тектонічному районуванні.

1. Визначення (уточнення) границь тектонічних зон (ділянок).

2. Визначення товщини осадового покриву; розчленування осадової товщі на комплекси порід різного літологічного складу; виявлення основних структурних форм.

3. Вивчення насувного характеру осадової товщі і виявлення (уточнення) фронтів основних насувів в осадовому чохлі Складчастих Карпат або Передкарпатського прогину.

4. Оцінка глибин залягання поверхні фундаменту.

5. Вивчення глибинної будови в зоні зчленування Складчастих Карпат та Передкарпатського прогину, або Крукеницької западини з іншими підзонами схилу Східно-Європейської платформи.

6. Виявлення та простеження основних поздовжніх та поперечних глибинних розломів, особливо тих, які пов’язані з границями тектонічних зон.

7. Виявлення та вивчення грабеноподібних та рифтових споруд, які, як правило обмежені глибинними розломами.

8. Виявлення типу земної кори та її товщини.

9. Вивчення глибинної будови розрізу Українських Карпат уздовж регіональних інтерпретаційних профілів.

10. Типові геологічні завдання наведено і у [1, розділ 5], [2, розділ 9].

Геологічним завданням підпорядкована низка геофізичних задач:

1. Дослідження зв’язку між морфологією геофізичних полів і геолого-тектонічною будовою.

2. Встановлення геологічної природи регіональних геофізичних аномалій.

3. Картування глибинних розломів за морфологією геофізичних полів та за допомогою моделювання.

4. Побудова геолого-тектоно-геофізичних схем району досліджень.

5. Створення фізико-геологічних моделей розрізу земної кори уздовж інтерпретаційних регіональних профілів.

 

6.5.2 Приклад опису аномалій поля сили тяжіння та регіонального гравітаційного фону у межах площі досліджень.

Опис особливостей гравітаційного поля Українських Карпат, який підпорядковано розломній тектоніці та глибинній їх будові, наведено в [2, підрозділ 4.4].

По площі досліджень опис геофізичних полів виконують, використовуючи загальні ознаки розподілу аномалій [1, розділ 5, додаток 5.1].

Наведемо приклад стислого опису гравімагнітних полів по площі досліджень R2.

В регіональному гравітаційному полі (рисунок 6.1) в центральній частині площі досліджень чітко виділяється інтенсивний гравітаційний мінімум північно-західного простягання. Інтенсивність мінімуму досягає до -80∙10^-5 м/с² і більше (район м. Долини) на фоні значень -20¸-35 м/с², що спостерігаються на лівому і правому краях площі. Цей регіональний мінімум зумовлений ризьким заглибленням поверхні фундаменту у південно-західному напрямку від Передкарпатського розлому на глибину до 12000 м і більше, а також значним зростанням товщини земної кори у цій зоні (до 60000 м і більше).

В районі Стрия намічається перегин ізоаномал, зумовлений відгалуженням від регіонального мінімуму менш вираженого Стрийського мінімуму, зумовленого заглибленням поверхні фундаменту, яке має північне простягання.

Інтенсивність регіонального поля з лівої та правої частин площі поступово зменшується з середнім градієнтом 1∙10^-5 м/с² на 1000 м до району м. Долина, напрямок ізоаномал у цілому витриманий відносно осі мінімуму, що свідчить про чітке північно-західне простягання основних тектонічних зон та занурених глибинних структур фундаменту у межах площі.

В регіональному магнітному полі

 

Рисунок 6.1 Регіональні гравімагнітні поля по площі R2

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7