Исследование пространственно-временной структуры геомагнитного поля на территории Кубинского архипелага Альварес Эрнандес Роса

Введение к работе

Актуальность темы:

С 1965 г. Институтом геофизики и астрономии АН Кубы совместно с-Ленинградским отделением Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР были начаты систематические исследования пространственно-временной структуры геомагнитного поля на территории Кубы с целью решения картографических и геолого-геофлзических задач. .

За прошедшие годы получена богатейшая информация о прост
ранственном распределении элементов геомагнитного поля и их ве
ковой вариации, которая совместно с данными детальных модульных
съемок, выполненных организациями МИНГЕО СССР, позволяет решить
широкий круг научных и практических задач, многие из них впер
вые. .

Данные векторных измерений в магнитной обсерватории (г. Гавана) и на территории Кубы' необходимы для вычисления,глобальных аналитических моделей геомагнитного поля и его вековых вариаций.

Наличие на территории Кубы крупной региональной аномалии позволяет исследовать этот новый,. очень интересный класс аномалий, отражающий наиболее крупные особенности строения литосферы.

Близость Kv6bi к Атлантическому центру вековой вариации позво
ляет исследовать на ее территории динамику геомагнитного поля,'
обусловленную процессами, происходящими в ядре Земли и в низшей
мантии. .

Новая ценная информация может быть получена о геологическом строении Кубы и ее малоизученной тектонической истории на основании анализа аномальной сбставляотэ'й геомагнитного поля сов- ,. местно с данными других геофизических полей. Для обобщения данных разновременных модульных съемок и последующего выделения из суммарного поля аномалий разных классов с целью их геолого- геофизической интерпретации, для построения магнитной модели литое- . феры в регионе и поисков полезных ископаемых необходима аналитическая векторная модель нормального геомагнитного поля и его вековой вариации.

Следует отметить,, что разработка методики геолого-геофизичес-

- A -кой интерпретации данны* о магнитном поле на территории Кубы и акватории окружающих ее морей с целью поисков полезных ископаемых в настоящее время является особенно актуальной, поскольку в основных направлениях социального и экономического развития страны на 1986-1890 гг. предусматривалось значительное увеличение геологической изученности ее территории, которое должно было составить к 1990 году 40-50Х всей площади острова. Особое внимание уделялось увеличению геолого-разведочных работ с целью оценки перспективности дальнейшего развития минерально-сырьевой базы страны. Геологические работы планировалось проводить, главным образом, в направлении более детального изучения уже известных рудных полей и исследований новых перспективных районов, выявленных геофизическими, в том числе геомагнитными методами.

Наконец, карты элементов геомагнитного поля и аналитическая модель векового хода необходимы для решения ряда прикладных задач, например, для составления навигационных карт и пособий.

Целы" работы является исследование пространственно-временной структуры векторного геомагнитного поля на территории и акватории Кубинского архипелага для разработки методики аналитического описания нормальной и аномальной составляющих стационарного геомагнитного поля и его вековой вариации, для построения магнитной модели литосферы._поиска и разведки полезных ископаемых, составления навигационных карт и пособий.

Основные задачи исследования.

1. Анализ морфологических особенностей стационарного и перемен
ного геомагнитного поля на территории Кубинского архипелага
для выбора путей исследования пространственно-временной
структуры геомагнитного поля с целью решения научных и прак
тических задач. в

С. Анализ магнитной еаснятости Кубинского архипелага наземными, гидрэмагнитными и аэромагнитными съемками с целью оценки ее достаточности для решения нечеченных задач.

R. Разр^Оотка методики вычисления аналогической векторной модели нормального геомагнитного поля и его вэкогсй вариации для гусинского ftf-хипелага и вычисление мэде'ли для элементов X,

- 5 -Y..T. H. D :: Г на период с 1965 по 1987.5 гг. Опробование методики вычисления нормального поля Т для Кубинского архипелага при составления сводной карты (д Т),^ на основе обобщения карты, построенной по данным аэромагнитной съемки 0. а Соловьевым, и гидромагнитных съемок, выполненных под руководством Сидорова ПС. в 1973- 1975 гг. и анализ морфологии поля (дТ)^ исследуемого региона с целью установления его физико- геологической природа Исследование пространственно-временной структуры геомагнитного поля с целью планирования абсолютной векторной магнит¹ ной съемки.

Шстроение векторной модели стационарного геомагнитного поля для восточной части территории Кубы.

Исследование возможности детализации модели векторного геомагнитного поля с помощью высокоточных крупномасштабных модульных аэромагнитных съемок (масштаб 1:50 000) в низких ий-. ротах.

Исследование пространственной структуры геомагнитного поля (дТ)_ас целью установления связи мелиу элементами спек.-.-аль-ной структуры поля и элементами залегания магнитоактивных тел.

Разработка методики построения магнитной модели литосферы" для территории Кубы.

Научная новизна и практическая значимость

Впервые на основе обобщения обширной геомагнитной информации, в том числе данных наблюдений,- выполненных автором, выявлено своеобразие морфологии всех составляющих геомагнитного поля. Это своеобразие обусловлено наличием на территории Кубы крупной региональной аномалии, близостью Кубы к Атлантическому центру вековой -вариации, сложностью геодого тектонического строения региона, расположенного между двумя континентами (Северной и Инной Америки) и двумя океанами (Тихим и Атлантическим), близостью экваториальных кольцевых тогав. Выполнен анализ магнитной -заснятости территории и акватории Кубинского архипелага данными наземьете, гидромагнитных и аз-

- 6 -рлмагнитных векторных и модульных съемок, съемок на пунктах векового хода и показано, что для решения поставленных автором задач магнитная васнятость удовлетворительна. '

1. На основе анализа пространственно-временной структуры геомагнитного поля обоснован метод вычисления векторной модели нормального геомагнитного поля и его вековой вариации для территории и акватории Кубинского архипелага

2. Впервые получена аналитическая модель элементов нормального геомагнитного поля и его вариации для исследуемой территории и акватории для периода с 1965 по 1987.5 гг.

3. Впервые составлены карты нормальных значений элементов X. Y, Z, Н, D и I Кубинского архипелага эпохи 1985. С и векового хода этих элементов (X. Y, Z, Н, Т. D и Ї) для 1980 - 1985 гг. Карты изданы в "Новом-Национальном Атласе Кубы" и используются Институтом гидрографии Кубы. Институтом картографии Кубы и герлого-геофизическими экспедициями Министерства базовой промышленности Куба

4. С помощью временного анализа данных измерений на пунктах векового хода и пространственного анализа данных векторной съемки выполнена оценка аномальной составляющей элементов поля, что позволит в будущем только по результатам наблюдений на.ПВХ вычислять надежную векторную модель не только векового хода, но и нормального геомагнитного поля, необходимого для резения ряда геофизических и прикладных задач.

5. Выбранная методика вычисления векторной модели нориалькоґо геомагнитного поля и его вековой вариации позволила корректно обобщить результаты аэромагнитной, съемки; , приведенной к 1901 г.,.и гидромагнитной съемки, приведенной к'1974 г.. при вековом ходе 110-140 кТл/год и составить единую карту (дТ]^ масштаба 1; 1000 000.

Интерпретация морских магнитных аномалий, выполненная для акватории Кубы впервые, позволила выявить ряд элементов гео-. лого-тектонического строения Кубы и продолжить ка акваторию уде известные структуры.

.Особенная карта (Ы) опубликована в " Национальном атласе
Кубы". *

8. исследование спектральных пространственных характеристик

- 7 -стационарно, о геомагнитного поля Кубинского архипелага и спектральной структуры суточных вариаций позеолило составить проект абсолютной вектопной наземной магнитной съемки и выполнить прогнозную оценку магнитных карт. Было показано, что в силу разной дифференцированности аномального магнитного поля на большой части территории Кубы наибольший вклад в суммарную погрешность дает интерполяционная погрешность. Это потребовало найти сопсоб детализации векторной модели аномальной составляющей и опробовать его в исследуемом регионе.

9. Успешное опробование метода детализации гекторной модели
аномальной составляющей геомагнитного поля с привлечением
модульной информации в восточной части Кубы доказало возмож
ность использования этого метода на всей территории Кубы,
что представляет особый интерес, так как Куба находится на
северной границе зоны, внутри которой существует неустрани
мая погрешность расчета,-' существенно превышающая погрешность
исходной информации. Зона приурочена к магнитному экватору и
имеет ширину 300О км.

10. Бо данным абсолютной векторной наземной магнитной сьемки для восточной части Кубь^- построена карта элементов геомагнитного поля X , Y . Н , Z ; выделено 22 региональных анома- * лии, проведена их интерпретация и исследована связь магнит-^-ного и гравитационного полей; показано, что, как правило, магнитные аномалии приурочены к зонам контактов блоков,' которые в гравитационном поле отмечаются большими градиента- ми.

11. Для территории Кубы получена эмпирическая зависимость элементов спектральной структуры аномального магнитного поля от

> глубины залегания верхней кромки аномалеобразующих тел, которая может использоваться для экспресс-оценки глубины источников.

12. Разработана методика построения геолого-геофизической моде
ли земной коры для территории Кубы и акватории омывающих ер.'.
Mopeftj основанная, на использовании опорных региональных гео-
лого-геофизических разрезов и интерполяции между ними. Fao-
резы построены по данным сейсморазведки вдоль профиля, по
данным гравимагнитнок съемки е полосе IP. км вдоль профиля и

- 9 -данным бурения <- :-.:

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на IY и Y Научных конференциях Института геофизики и астрономии АН Кубы в г. Гаване (1S84 и 1989 гг.). на III Научной конференции Института гидрографии- Министерства вооруженных сил Кубы в г. Гаване (1984 г.). на Научной конференции геологического факультета Университета в г. Пинар дель Рио (1988 г.), на научных семинарах в Ю ИЗМИРАН в г. Лзнинграде (1987, 1989 гг,). представлен^ на Генеральную Асамблею Шждународнрй ассоциации геомагнетизма и аэрономии в г.Бене (1991 г.), опубликованы в Национальном Атласе Кубы (1989 г.) и ряде статей.

Нг защиту выносятся следующие полохання:

1. Иэтодика аналитического описания векторного нормального
геомагнитного поля и его вековой вариации, оптимальная для тер
ритории Кубы, позволяющая проводить коррекцию ряда Гаусса поли
номом значимой степени по данным векторных измерений в рассмат
риваемом регионе. Методика включает оценку аномальной
составлнюшей векторного геомагнитного поля на пунктах векового
хода, полученную в результате анализа временных рядов'измерений
на пунктах векового хода и анализа пространственного распреде
ления векторного геомагнитного поля по-данным абсолютной век
торной магнитной съемки; оценка позволит в будущем использовать
данные измерений на пунктах векового хода для описания не толь
ко векового хода, но и нормального поля. ,

2, Аналитические'Модели, описывающие нормальное геомагнит»
но* поле и его вековую вариацию для Кубинского архипелага за
период с 1605 по 1987.5 гг., позволяющие 'с достаточной то"ч-
лоотьм о'обкигь данные разновременных съемок для решения геоло
го- гео-Мвическн* и навигационных задач.

IV Гарта (лТ)_адлп Кубинского архипелага, составленная автором путем обсфэння карта (а^т)_Л. построенной О. Н. Соловьевым

по данным моду..ьных аэромагнитных съемок, выполненных до 19G1 г. , с картой (ЛТ) , построенной по данным гидромагнитных съемок 1973 и 1975 гг. с исключением из этих данных нормального геомагнитного поля соответствующей эпохи. Карта позволила выявить ряд неизвестных ранее продолжений геолого-тектонических структур на акваторию и провести интерпретацию морских магнитных аномалий.

4. Результаты исследования спектральных пространственных характеристик стационарного геомагнитного поля Кубинского архипелага, позволившие провести районирование гесчагнитного поля исследуемого региона, составить проект абсолютной наземной векторной магнитной съемки, выполнить прогнозную сценку погрешности магнитных карт и выявить необходимость детализации векторной модели аномальной составляющей геомагнитного поля.

5. Карты элементов геомагнитного поля Х^, Y^, Z^, Н для восточной части Кубы, результаты их интерпретации совместно т гравш^.чиииным полем.

6. Результаты успешного опробования метода детализации векторной модели аномальной составляющей геомагнитного ' поля по модульной информации, в вс :точной части Кубы, подтверждающие возможность использования этого метода на всей территории Кубы, несмотря на ее близость к магнитному экватору.

7. Эмпирическая зависимость элементов спектральной структуры аномального магнитного поля от глубины залегания верхней кромки аномалеобразущих тел, которая может быть использована при экспресс оценке глубин.

8. Методика построения геолого-геофизической модели земной коры для территории Кубы и акватории омывающих ее морей, основанная на использовании опорных региональных геолого-геофизических разрезов, построенных по всей совокупности геолого -гео-„ физической информации, и интерполяция между ними по вычисленному векторному геомагнитному полю с помощью' экспресс-методов с после дунчим уточнением параметров намагниченных

Т-\.1.

Публикации По теме диссертации опубликовано IV н;''.учк"х
статей. .

Объем и структура диссертации Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения и содержит Ї3$ страниц машинописного текста, '()рисунков, IS таблиц, список литературы из 432 наименований.