Неоднородность литосферы Днепровско-Донецкой впадины и ее геодинамические следствия. Часть I. Глубинное строение

Abstract

Мета. Дослідити неоднорідність літосфери Дніпровської частини Дніпровсько-Донецької западини та її окремих поверхів за результатами 3D-гравітаційного і магнітного моделювання з використанням даних ГСЗ, сейсмотомографії, геологічної будови докембрійського фундаменту та осадового чохла для подальшої геодинамічної інтерпретації. Методика. Методика передбачає аналіз 3D-гравітаційної моделі осадового шару, консолідованої земної кори і її магнітної моделі, отриманих з використанням комплексу програм автоматизованої інтерпретації даних потенціальних полів (GMN-Auto) та програми розв’язання прямої задачi магніторозвідки, в комплексі з даними ГСЗ, сейсмотомографії та геологічними даними для встановлення закономірних зв’язків будови і складу різних поверхів літосфери. Результати. Сегментація консолідованої кори, яку ми зробили раніше, зіставлена з будовою різних поверхів літосфери ДДЗ і суміжних регіонів. Розглянуті загальні закономірності змінення потужності кори, окремих її шарів та коромантійної суміші в межах ДДЗ. До таких належать також: підйом підошви кори, узгоджений з простяганням западини, наявність “спряжених” з ним прогинів за межами сегментів западини і торцових зчленувань форм рельєфу розділу М. Сегментація консолідованої кори виявляє відображення в потужності пострифтових осадових відкладів, рельєфі фундаменту, потужності консолідованої кори, а розломна тектоніка останньої знаходить зв’язок з розривами покрівлі девонських підсольових відкладів. Глибинні магнітні джерела западини не узгоджені з глибинними магнітними тілами Українського щита та південно-західного схилу Воронезького масиву, мають різне структурне положення відносно осі девонського рифту і форм рельєфу підошви кори ДДЗ. Сегментація консолідованої кори виявляє неоднозначний зв’язок зі швидкісною неоднорідністю підкорової мантії. Наукова новизна. Вперше встановлено структурні зв’язки неоднорідності консолідованої кори, її розломної тектоніки і сегментації з потужністю пострифтового осадового комплексу, рельєфом фундаменту і розломної тектоніки девонських підсольових відкладів, що відображує зумовленість формування осадового шару будовою консолідованої кори ДДЗ. Сегментація консолідованої кори не виявляє однозначного зв’язку з рельєфом підошви сучасної сейсмічної літосфери, за винятком підйому її в Лохвицькому сегменті, що свідчить про неоднорідність пострифтових процесів. Зроблено висновок, що за комплексом ознак рифтів тільки цей сегмент може розглядатись як типовий рифт. Практична значущість. Отримані в результаті аналізу геолого-геофізичні особливості будови різних поверхів літосфери, зокрема і розломної тектоніки, можна використати для оцінки нафтогазоносності ДДЗ з урахуванням значного вкладу вуглеводнів абіогенного походження в формування їхніх родовищ.

To investigate lithosphere heterogeneity of the Dnieper part of the Dniper-Donets basin and its stages after 3D gravity and magnetic modeling using the data of DDS, seismic tomography, geological structure of the Precambrian basement, and sedimentary cover for subsequent geodynamic interpretation. Methodology. Analysis of the 3D gravity models of sedimentary cover, crystalline crust and its magnetic model received using a complex program for interpretation of the potential field data (GMT-Auto) and for solution of the primal problem in magnetic prospecting. Results. Segmentation of the crystalline crust were previously performed and compared to the different stages lithosphere structure of the DDB and adjacent areas. General regularities of variation of crust thickness, its layers thicknesses, and crust-mantle mixture thickness were examined in the DDB. Uplift of the crust bottom conformed with basin elongation, depression of the Moho discontinuity out of the basin conjugated with its strike and butt end junction of Moho -discontinuity relief forms may also be related to such patterns. Crystalline crust segmentation correlates with the thickness of the post-rift sediments, basement relief, crystalline crust thickness, and fault tectonics of it discovers connection with faulting of subsalt deposits top. Deep crustal magnetic sources of the basin are not concordant with the deep magnetic sources of the Ukrainian Shield and south-western slope of the Voronezh massive. They have a different position relative to Devonian rift axis and relief forms of the crust bottom of Dnieper-Donets basin. Crystalline crust segmentation were found with varied links with the velocity heterogeneity of sub-crust mantle. Originality. For the first time it was established structure connections of the crystalline crust heterogeneity, its fault tectonics and segmentation with thickness of the post-rift sediment complex, and basement relief and fault tectonics of Devonian subsalt sediments, that reflects sediment cover forming as a function of crystalline crust structure of the basin. Crystalline crust segmentation does not have a single-valued connection with bottom relief of the present day seismic lithosphere. Exclusion is its uplift in the Lokhvitsa segment, that is evident in post-rift processes heterogeneity. It was concluded that according to rift system criterions only this segment may be regarded as a typical rift. Practical significance. Geological and geophysical peculiarities of different lithosphere stage structure were obtained, including the fault tectonicswhich may be used for evaluation of oil and gas bearing in the Dniper-Donets Basin according to significant contribution of the abiogenous origin of hydrocarbons formed in the deposits.

Цель. Исследовать неоднородность литосферы Днепровской части Днепровско-Донецкой впадины (ДДВ) и ее этажей по результатам 3D гравитационного и магнитного моделирования с использованием данных ГСЗ, сейсмотомографии, геологического строения докембрийского фундамента и осадочного чехла для дальнейшей геодинамической интерпретации. Методика. Методика включает анализ 3D гравитационной модели осадочного слоя, консолидированной земной коры и ее магнитной модели, полученных с использованием комплекса программ автоматизированной интерпретации данных потенциальных полей (GMT-Auto) и программы решения прямой задачи магниторазведки, совместно с данными ГСЗ, сейсмотомографии и геологическими данными для установления закономерных связей строения и состава разных этажей литосферы. Результаты. Сегментация консолидированной коры, выполненная нами ранее, сопоставлена со структурой различных этажей литосферы ДДВ и смежных регионов. Рассмотрены общие закономерности изменения мощности коры, отдельных ее слоев и коромантийной смеси в пределах ДДВ. К таковым относятся также: поднятие подошвы коры, согласное с простиранием впадины, наличие “сопряженных” с ним прогибов за пределами сегментов впадины и торцовых сочленений форм рельефа раздела Мохо. Сегментация консолидированной коры находит отражение в мощности пострифтовых осадочных отложений, рельефе фундамента, мощности консолидированной коры, а разломная тектоника последней обнаруживает связь с разрывами кровли девонских подсолевых отложений. Глубинные магнитные источники впадины не согласованы с глубинными магнитными телами Украинского щита (УЩ) и юго-западного склона Воронежского массива (ВМ) и имеют разное структурное положение относительно оси девонского рифта и форм рельефа подошвы коры ДДВ. Сегментация консолидированной коры обнаруживает неоднозначную связь со скоростной неоднородностью подкоровой мантии. Научная новизна. Впервые установлены структурные связи неоднородности консолидированной коры, ее разломной тектоники и сегментации с мощностью пострифтового осадочного комплекса, рельефом фундамента и разломной тектоникой девонских подсолевых отложений, отражающие обусловленность формирования осадочного слоя структурой консолидированной коры ДДВ. Обнаружено, что сегментация консолидированной коры не имеет однозначной связи с рельефом подошвы современной сейсмической литосферы, за исключением подъема ее в Лохвицком сегменте, что свидетельствует о неоднородности пострифтовых процессов. Сделано заключение, что по комплексу признаков рифтов только этот сегмент можно рассматривать как проявление типичного рифта. Практическая значимость. Полученные в результате анализа геолого- геофизические особенности строения разных этажей литосферы, в том числе разломной тектоники, могут быть использованы при оценке нефтегазоносности ДДВ с учетом значительного вклада углеводородов абиогенного происхождения в формирование их месторождений.