gtcrustГеодинамика и тектонофизикаGeodynamics & Tectonophysics2078-502XInstitute of the Earth's crust of the Russian Academy of Sciences, Siberian Branch10.5800/GT-2024-15-3-0763JSSZJCgtcrust-1852Research ArticleСОВРЕМЕННАЯ ГЕОДИНАМИКАRECENT GEODYNAMICSОБ ИСТОЧНИКАХ МАГНИТНЫХ АНОМАЛИЙ В ЗЕМНОЙ КОРЕ СРЕДНЕГО УРАЛАOn the Crustal Sources of Magnetic Anomalies in the Middle UralsМартышкоП. С.MartyshkoP. S.

620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 100

100 Amundsen St, Ekaterinburg 620016

ФедороваН. В.FedorovaN. V.

620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 100

100 Amundsen St, Ekaterinburg 620016

РублевА. Л.RublevA. L.

620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 100

Alexey L. Rublev

100 Amundsen St, Ekaterinburg 620016

a.roublev@list.ruИнститут геофизики УрО РАНРоссияInstitute of Geophysical, Ural Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202418062024153763763Copyright © Мартышко П.С., Федорова Н.В., Рублев А.Л., 20242024Мартышко П.С., Федорова Н.В., Рублев А.Л.Martyshko P.S., Fedorova N.V., Rublev A.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gt-crust.ru/jour/article/view/1852

Для территории Среднего Урала 800×500 км в пределах географических координат от 56 до 60° с.ш. и от 54 до 66° в.д. выполнено исследование глубинного строения земной коры. Оно основано на трехмерном моделировании источников магнитных аномалий в трех слоях земной коры. Район исследования охватывает складчатую область Урала и прилегающие структуры Восточно-Европейской платформы и Западно-Сибирской плиты. Построенные источники в приповерхностном слое до глубины 5 км позволяют уточнить положение намагниченных массивов, в основном состоящих из базит-ультрабазитовых пород, проследить их связь с базит-ультрабазитовыми поясами в гранитном слое и корневыми блоками в нижнем базальтовом слое земной коры. При сопоставлении источников в верхнем и нижнем слое коры отмечено, что на платформе многие пояса имеют глубинные корни и расположены над выступами базальтового слоя, а на Урале большинство массивов не имеет глубинных корней. Под западным склоном Урала выделены источники, которые позволяют надежно определить глубину до фундамента древней платформы и расположение восточной границы Восточно-Европейской платформы в нижнем слое земной коры. Выделены протяженные зоны погружения кровли нижнего намагниченного слоя, которые, вероятно, маркируют границы различных террейнов, образующих палеоостроводужный сектор Уральской складчатой системы. Наиболее широкое погружение кровли нижнего слоя происходит к западу от Тюменско-Чудиновского разлома и, возможно, является восточным глубинным разделом между Уральской складчатой системой и Западно-Сибирской плитой.

The 800×500 sq km area of the the Middle Urals, Russia, lying between 56 to 60° northern latitude and 54 to 66° eastern longitude, was studied in terms of the deep crustal structure. The study was based on three-dimensional modeling of the sources of magnetic anomalies in three layers of the Earth’s crust. The studied area covers the folded region of the Urals and adjacent structures of the East European Platform and the West Siberian Plate. The sources modeled in the near-surface layer down to a depth of 5 km make it possible to clarify the position of magnetized massifs, mainly consisting of mafic-ultrabasic rocks, and to trace their connection with mafic-ultrabasic belts in the granite layer and root blocks in the lower basaltic layer of the Earth’s crust. When the sources in the upper crustal layer are compared with those in the lower crustal layer, it is apparent that many belts on the platform have deep-seated roots and are located above the basalt layer protrusions, while most of the massifs in the Urals do not have deep-seated roots. The springs located under the western slope of the Urals allow reliably determining the depth to the basement of the ancient platform and the location of the eastern border of the East European Platform in the lower layer of the Earth’s crust. There were found extended zones of subsidence of the roof of the lower magnetized layer, which probably mark the boundaries of various terrains forming the paleo-island arc sector of the Ural fold system. The most extensive subsidence of the roof of the lower layer occurs to the west of the Tyumen-Chudinovsky fault and is perhaps the eastern deep-seated dividing line between the Ural fold system and the West Siberian Plate.

намагниченность горных породструктурная обратная задача магнитометрииземная кораmagnetization of rocksstructural inverse magnetometric problemEarth’s crustИсследования проведены в Институте геофизики УрО РАН при поддержке РНФ, проект 20-17-00058 «Методы построения трехмерных моделей земной коры на основе комплексной интерпретации геофизических полей с использованием параллельных алгоритмов (на примере Уральского региона)»Research was carried out at the Institute of Geophysics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, with the support of the Russian Science Foundation, project 20-17-00058 "Methods for three-dimensional modeling of the Earth's crust based on a complex interpretation of geophysical fields using parallel algorithms (by the example of the Urals)"ReferencesBaranov V.A., 1957. New Method for Interpretation of Aeromagnetic Maps: Pseudo-Gravimetric Anomalies. Geophysics 22 (2), 225–441. https://doi.org/10.1190/1.1438369.Baranov V.A., 1957. New Method for Interpretation of Aeromagnetic Maps: Pseudo-Gravimetric Anomalies. Geo­physics 22 (2), 225–441. https://doi.org/10.1190/1.1438369.Bhattacharyya B.K., 1965. Two-Dimensional Harmonic Analysis as a Tool for Magnetic Interpretation. Geophysics 30 (5), 705–932. https://doi.org/10.1190/1.1439658.Bhattacharyya B.K., 1965. Two-Dimensional Harmonic Analysis as a Tool for Magnetic Interpretation. Geophysics 30 (5), 705–932. https://doi.org/10.1190/1.1439658.Чурсин А.В., Прутьян А.М., Федорова Н.В. Цифровая карта аномального магнитного поля Северного, Среднего и Южного Урала и прилегающих территорий Восточно-Европейской и Западно-Сибирской платформ // Литосфера. 2008. № 6. С. 63–72.Chursin A.V., Prutyan A.M., Fedorova N.V., 2008. Digital Map of the Anomalous Magnetic Field of the Northern, Middle and Southern Urals and Adjacent Territories of the East European and West Siberian Platforms. Lithosphere 6, 63–72 (in Russian)Дружинин В.С., Каретин Ю.С., Дьяконова А.Г., Кашубин С.Н., Кашубина Т.В., Колмогорова В.В., Кухмазов С.У., Парыгин Г.И., Осипов В.Ю. Комплексные геофизические исследования литосферы Среднего Урала по Артинскому профилю // Отечественная геология. 2003. № 1. С. 65–73.Druzhinin V.S., Karetin Yu.S., Dyakonova A.G., Kashu­bin S.N., Kashubina T.V., Kolmogorova V.V., Kukhmazov S.U., Parygin G.I., Osipov V.Yu., 2003. Integrated Geophysical Studies of the Middle Urals Lithosphere along the Artinsky Transect. National Geology 1, 65–73 (in Russian)Дружинин В.С., Каретин Ю.С., Рыбалка В.М., Халевин Н.И. Новые данные о глубинном строении Урала (по результатам исследований на Красноуральском профиле ГСЗ) // Доклады АН СССР. 1981. Т. 258. № 1. С. 173–176.Druzhinin V.S., Karetin Yu.S., Rybalka V.M., Khalevin N.I., 1981. New Data on the Deep Structure of the Urals (Based on the Results of Research on the Krasnouralsk DSS Pro­file). Doklady of the USSR Academy of Sciences 258 (1), 173–176 (in Russian)Дружинин В.С., Кашубин С.Н., Вальчак В.И., Кашубина Т.В., Рыбалка А.В. Глубинное строение Урала по меридиональному профилю ГСЗ Нижняя Тура – Орск // Советская геология. 1985. № 1. С. 74–86.Druzhinin V.S., Kashubin S.N., Valchak V.I., Kashubina T.V., Rybalka A.V., 1985. The Deep Structure of the Urals along the Meridional DSS Profile Nizhnyaya Tura – Orsk. Soviet Geology 1, 74–86 (in Russian)Федорова Н.В. Модели намагниченности земной коры по геотраверсу Гранит // Уральский геофизический вестник. 2001. № 2. С. 88–93.Fedorova N.V., 2001. Models of the Earth’s Crust Mag­netization along the Geotraverse Granite. Ural Geophysical Bulletin 2, 88–93 (in Russian)Fedorova N.V., 2005. Modeling of the Magnetic Field Variation in Relation to the Origin of the Manchazh Secular Trend Anomaly. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 41 (5), 355–362.Fedorova N.V., 2005. Modeling of the Magnetic Field Variation in Relation to the Origin of the Manchazh Secular Trend Anomaly. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 41 (5), 355–362.Федорова Н.В., Муравьев Л.А., Колмогорова В.В. Статистические оценки связи региональных магнитных аномалий с сейсмическими границами приполярного сектора Уральского региона // Уральский геофизический вестник. 2017. № 1 (29). С. 47–51. https://doi.org/10.25698/UGV.2017.1.12027.Fedorova N.V., Muravyev L.A., Kolmogorova V.V., 2017a. Statistical Estimations of the Relationship of Regional Mag­netic Anomalies with Seismic Borders of the Urals Region Nether-Polar Sector. Ural Geophysical Bulletin 1 (29), 47–51 (in Russian) https://doi.org/10.25698/UGV.2017.1.12027.Fedorova N.V., Rublev A.L., 2019. Numerical Modeling of the Sources of Magnetic Anomalies in the South Urals Earth’s Crust. Russian Geology and Geophysics 60 (11), 1310–1318. https://doi.org/10.15372/RGG2019106.Fedorova N.V., Rublev A.L., 2019. Numerical Modeling of the Sources of Magnetic Anomalies in the South Urals Earth’s Crust. Russian Geology and Geophysics 60 (11), 1310–1318. https://doi.org/10.15372/RGG2019106.Fedorova N.V., Rublev A.L., Muravyev L.A., Kolmogorova V.V., 2017b. Magnetic Anomalies and Model of the Magnetization in the Earth’s Crust of Circumpolar and Polar the Sectors of Ural Region. Geophysical Journal 39 (1), 111–122. DOI:10.24028/gzh.0203-3100.v39i1.2017.94014.Fedorova N.V., Rublev A.L., Muravyev L.A., Kolmogoro­va V.V., 2017b. Magnetic Anomalies and Model of the Mag­netization in the Earth’s Crust of Circumpolar and Polar the Sectors of Ural Region. Geophysical Journal 39 (1), 111–122. DOI:10.24028/gzh.0203-3100.v39i1.2017.94014.Иголкина Г.В. Скважинная магнитометрия при исследовании сверхглубоких и глубоких скважин. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 221 с.Igolkina G.V., 2002. Borehole Magnetometry in Investi­gation of Deep and Superdeep Boreholes. Publishing House of the Ural Branch of RAS, Ekaterinburg, 221 p. (in Russian)Ivanov K.S., Puchkov V.N., 2022. Structural-Formational Zoning of the Ural Fold Belt: An Overview and New Approach. Geotectonics 56, 747–780. https://doi.org/10.1134/s0016852122060036.Ivanov K.S., Puchkov V.N., 2022. Structural-Formational Zoning of the Ural Fold Belt: An Overview and New Ap­proach. Geotectonics 56, 747–780. https://doi.org/10.1134/s0016852122060036.Геотраверс «ГРАНИТ»: Восточно-Европейская платформа – Урал – Западная Сибирь (строение земной коры по результатам комплексных геолого-геофизических исследований) / Ред. С.Н. Кашубин. Екатеринбург, 2002. 312 с.Kashubin S.N. (Ed.), 2002. Geotraverse GRANITE. East European Platform – Ural – West Siberia (Crustal Structure Based on Results of Complex Geological and Geophysical Studies). Ekaterinburg, 312 p. (in Russian)Костюченко С.Л., Егоркин А.В., Солодилов Л.Н. Особенности строения литосферы Урала по результатам многоволнового глубинного сейсмического зондирования // Геотектоника. 1998. № 4. С. 3–18.Kostiuchenko S.L., Egorkin A.V., Solodilov L.N., 1998. The Lithospheric Structure beneath the Urals: Evidence from Multiwave Deep Seismic Sounding. Geotectonics 32 (4), 3–­18 (in Russian)Крутиховская З.А., Пашкевич И.К., Силина И.М. Магнитная модель и структура земной коры Украинского щита. Киев: Наукова думка, 1982. 216 с.Krutikhovskaya Z.A., Pashkevich I.K., Silina I.M., 1982. Magnetic Model and Structure of the Earth’s Crust of the Ukrainian Shield. Naukova Dumka, Kiev, 216 p. (in Russian)Main Results of Deep and Ultra-Deep Drilling in Russia, 2000. VSEGEI Publishing House, Saint Petersburg, 111 p. (in Russian) [Основные результаты глубокого и сверхглубокого бурения в России. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2000. 111 с.].Main Results of Deep and Ultra-Deep Drilling in Russia, 2000. VSEGEI Publishing House, Saint Petersburg, 111 p. (in Russian) [Основные результаты глубокого и сверхглубокого бурения в России. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2000. 111 с.].Martyshko P.S., Fedorova N.V., Akimova E.N., Gemaidinov D.V., 2014. Studying the Structural Features of the Lithospheric Magnetic and Gravity Fields with the Use of Parallel Algorithms. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 50, 508–513. https://doi.org/10.1134/S1069351314040090.Martyshko P.S., Fedorova N.V., Akimova E.N., Gemaidi­nov D.V., 2014. Studying the Structural Features of the Litho­spheric Magnetic and Gravity Fields with the Use of Parallel Algorithms. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 50, 508–513. https://doi.org/10.1134/S1069351314040090.Martyshko P.S., Fedorova N.V., Byzov D.D., 2021a. Computer Technology for Separating Lithospheric Magnetic Anomalies. In: Geoinformatics: Theoretical and Applied Aspects. Proceedings of 20th International Conference (May 11–14, 2021). EAGE, p. 1–6. https://doi.org/10.3997/2214-4609.20215521087.Martyshko P.S., Fedorova N.V., Byzov D.D., 2021a. Com­puter Technology for Separating Lithospheric Magnetic Anomalies. In: Geoinformatics: Theoretical and Applied As­pects. Proceedings of 20th International Conference (May 11–14, 2021). EAGE, p. 1–6. https://doi.org/10.3997/2214-4609.20215521087.Martyshko P.S., Fedorova N.V., Rublev A.L., 2021b. Numerical Algorithms for Structural Magnetometry Inverse Problem Solving. Russian Journal of Earth Sciences 21, ES3002. https://doi.org/10.2205/2021ES000766.Martyshko P.S., Fedorova N.V., Rublev A.L., 2021b. Nu­merical Algorithms for Structural Magnetometry Inverse Problem Solving. Russian Journal of Earth Sciences 21, ES3002. https://doi.org/10.2205/2021ES000766.Мартышко П.С., Ладовский И.В., Федорова Н.В., Бызов Д.Д., Цидаев А.Г. Теория и методы комплексной интерпретации геофизических данных. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2016. 94 с.Martyshko P.S., Ladovsky I.V., Fedorova N.V., Byzov D.D., Tsidaev A.G., 2016. Theory and Methods of Complex Inter­pretation of Geophysical Data. Publishing House of the Ural Branch of RAS, Ekaterinburg, 94 p. (in Russian)Тюменская сверхглубокая скважина (интервал 0–7502 м): Результаты бурения и исследования: Сборник научных докладов совещания (21–23 февраля 1995 г.) / Ред. В.Б. Мазур. Пермь: КамНИИКИГС, 1996. 374 с.Mazur V.B. (Ed.), 1996. Tyumen Superdeep Borehole (Interval 0–7502 m): Drilling and Research Results. Col­lection of Scientific Papers of the Meeting (February 21–­23, 1995). KamNIIKIGS, Perm, 376 p. (in Russian)Моисеенко У.И., Смыслов А.А. Температура земных недр. Л.: Недра, 1986. 180 с.Moiseenko U.I., Smyslov A.A., 1986. Temperature of the Earth’s Subsurface. Nedra, Leningrad, 180 p. (in Russian)Muravyev L., Byzov D., Fedorova N., 2016. Approximation of Anomalous Magnetic Field Using Array of Singular Sources (Magnetized Rods). In: Geoinformatics: Theoretical and Applied Aspects. Proceedings of 15th International Conference (May 10–13, 2016, Kiev, Ukraine). EAGE, p. 1–5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201600520.Muravyev L., Byzov D., Fedorova N., 2016. Approxima­tion of Anomalous Magnetic Field Using Array of Singular Sources (Magnetized Rods). In: Geoinformatics: Theoreti­cal and Applied Aspects. Proceedings of 15th International Conference (May 10–13, 2016, Kiev, Ukraine). EAGE, p. 1–5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201600520.Кольская сверхглубокая. Научные результаты и опыты исследования / Ред. В.П. Орлов, Н.П. Лаверов. М.: Технонефтегаз, 1998. 260 c.Orlov V.P., Laverov N.P. (Eds), 1998. Kola Superdeep. Sci­entific Results and Research Experiences. Tekhnoneftegaz, Moscow, 260 p. (in Russian)Орлюк М.А., Роменец А.А., Бакаржиева М.И., Марченко А.В., Лебедь Т.В. Исследование динамики геомагнитного поля в районе Черниговской региональной аномалии // Вестник Пермского университета. 2014. Т. 3. № 24. С. 48–59. https://doi.org/10.17072/psu.geol.24.48.Orlyuk M.A., Romenets A.A., Bakarzhieva M.I., Marchen­ko A.V., Lebed T.V., 2014. Study of Dynamics of Geomagnetic Field at the Area of Chernigov Regional Anomaly. Bulle­tin of the Perm University 3 (24), 48–59 (in Russian) https://doi.org/10.17072/psu.geol.24.48.Петромагнитная модель литосферы / Ред. Д.М. Печерский. Киев: Наукова Думка, 1994. 175 с.Pechersky D.M. (Ed.), 1994. A Petromagnetic Model of the Lithosphere. Naukova Dumka, Kiev, 175 p. (in Russian)Печерский Д.М., Орлюк М.И., Пашкевич И.К. Магнетизм низов земной коры континентов: развитие результатов исследования и идей З.А. Крутиховской // Геофизический журнал. 2006. Т. 28. № 5. С. 40–51.Pechersky D.M., Orlyuk M.I., Pashkevich I.K., 2006. Mag­netism of the Lower Continental Crust: Development of Research Results and Ideas of Z.A. Krutikhovskaya. Geophys­ical Journal 28 (5), 40–51 (in Russian)Петрофизические методы поисков и изучения железорудных месторождений на Урале: Методические рекомендации. Свердловск, 1988. 228 с.Petrophysical Methods of Searching and Studying Iron Ore Deposits in the Urals, 1988. Guidelines. Sverdlovsk, 228 p. (in Russian)Пучков В.Н. Геология Урала и Приуралья (актуальные вопросы стратиграфии, тектоники, геодинамики и металлогении). Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2010. 280 с.Puchkov V.N., 2010. Geology of the Urals and Cisurals (Topical Issues of Stratigraphy, Tectonics, Geodynamics and Metallogeny). DizaynPoligrafServis, Ufa, 280 p. (in Russian)Рыльков С.А., Рыбалка А.В., Иванов К.С. Глубинное строение и металлогения Урала: сопоставление глубинной структуры Южного, Среднего и Полярного Урала // Литосфера. 2013. № 1. С. 3–16.Rylkov S.A., Rybalka A.V., Ivanov K.S., 2013. Deep Struc­ture and Metallogeny of the Urals: The Comparison of Deep Structure of Southern, Middle and Polar Urals. Lithosphere 1, 3–16 (in Russian)Соколов В.Б. Результаты и проблемы изучения земной коры Урала методом отраженных волн // Глубинное строение и развитие Урала. Екатеринбург: Наука, 1996. С. 111–123.Sokolov V.B., 1996. Results and Problems of Studying the Earth’s Crust of the Urals Using the Method of Reflected Waves. In: Deep Structure and Development of the Urals. Nauka, Ekaterinburg, p. 111–123 (in Russian)Государственная геологическая карта Российской Федерации. Уральская серия. Масштаб 1:1000000. Лист О-41 (Екатеринбург). СПб.: ВСЕГЕИ, 2011.State Geological Map of the Russian Federation, 2011. Urals Series. Scale of 1:1000000. Sheet O-41 (Ekaterinburg). VSEGEI, Saint Petersburg (in Russian)Государственная геологическая карта Российской Федерации. Уральская серия. Масштаб 1:1000000. Лист О-40 (Пермь). СПб.: ВСЕГЕИ, 2015.State Geological Map of the Russian Federation, 2015. Urals Series. Scale of 1:1000000. Sheet O-40 (Perm). VSEGEI, Saint Petersburg (in Russian)

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