Совместное использование альтиметрических, набортных гравиметрических и магнитных данных при изучении тектоносферы Южного океана тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 04.00.12, доктор физико-математических наук Булычев, Андрей Александрович

• Булычев, Андрей Александрович
• доктор физико-математических наук
• 2000

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Булычев, Андрей Александрович

Введение.

Раздел 1. Численные алгоритмы обработки и интерпретации гравиметрических и магнитометрических данных.

1.1 Алгоритмы решения прямой задачи гравиразведки и магниторазведки.

1.1.1 Основные соотношения для расчетов элементов гравитационного и магнитного поля в двумерных задачах.

1.1.2 Основные соотношения для расчетов элементов гравитационного и магнитного поля в трехмерных задачах.

1.1.3 Алгоритмы вычисления аномального гравитационного поля и его производных на сфере-.

1.1.4 Решение прямой трехмерной задачи гравиразведки и магниторазведки для плоского случая.

1.2 Некоторые алгоритмы обработки и решения обратных задач при интерпретации гравиметрических и магнитных данных.

1.2.1 Регуляризирующие алгоритмы решения задач, сводящихся к интегральному уравнению Фредгольма 1-го рода типа свертки.

1.2.2 Построение полосовых фильтров для выделения циклических геомагнитных вариаций.

1.2.3 Определение намагниченности магнитоактивного слоя.

1.2.4 Определение формы контактной границы.

Раздел 2. Методические проблемы совместного применения набортных и спутниковых данных об аномалиях силы тяжести в задачах геологической интерпретации.

2.1 Построение карт аномалий силы тяжести по набортным данным.

2.2 Пересчет аномалий геоида в поле аномалий силы тяжести.

2.3 Сопоставление набортных гравиметрических измерений с альтиметрическими и построение сводной гравиметрической карты.

2.4 Редукции поля аномалий силы тяжести и поля высот геоида.бб

Раздел 3. Исследование тектоносферы Южных океанов по гравиметрическим данным.

3.1 Качественный анализ аномалий силы тяжести в редукции в свободном воздухе,, Гленни и аномальных высот геоида.

3.2 Методика построения модели тектоносферы океанов - начальные условия, двумерное моделирование, построение схемы мощности литосферы, создание трехмерной модели.

3.3 Строение тектоносферы Южной Атлантики.

3.3.1 Строение тектоносферы Анголо-Бразильского геотраверса (АБГТ).

3.3.2 Модель литосферы Южной Атлантики.

3.3.3 Строение тектоносферы района тройственного сочленения Буве.

3.4. Модель литосферы Индийского и Тихого океанов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совместное использование альтиметрических, набортных гравиметрических и магнитных данных при изучении тектоносферы Южного океана»

Исследование глубинного строения тектоносферы (земной коры, литосферы, астеносферы) акватории Мирового океана является важной и актуальной задачей современной геологии и геофизики. Эта проблема связана как с решением планетарных задач - изучение истории развития Земли в целом, создание геодинамических моделей эволюции океанической литосферы и изучение ее глубинного строения, так и с вопросами размещения полезных ископаемых на акватории Мирового океана.

Для решения этих задач необходим полный комплекс геолого-геофизических методов исследований для всей акватории Мирового океана. Однако,, масштабность территории, труднодоступность большей части акватории Мирового океана, тяжелые погодные условия для проведения научных исследований, огромные финансовые затраты, связанные с их проведением, делают решение этих задач практически невыполнимым в масштабе всего Мирового океана. Особенно эти замечания касаются полярных областей. Тем не менее, важно в масштабе всего Мирового океана исследовать основные закономерности строения тектоносферы, особенно при рассмотрении планетарных задач, от успешного решения которых зависит и изучение размещения полезных ископаемых, и другие частные задачи.

В настоящее время существует возможность подойти к изучению строения тектоносферы всей акватории Мирового океана в рамках информации, заложенной в гравитационном и магнитном поле, так как эта информация существует практически для всей акватории Мирового океана с высокой степенью детальности и точности. Такая возможность появилась после запусков специальных геодезических спутников, оснащенных альтиметром, дающих качественно новый вид информации - спутниковые альтиметрические данные о превышении поверхности океана над эллипсоидом относимости, и тем самым характеризующие поверхность геоида, совпадающую с эквипотенциальной поверхностью силы тяжести Земли. 5

Альтиметрические спутники США (GEOS-3, Seasat, Geosat), Европы (ERS-1, Topex/Poseidon) и России (Геоик) охарактеризовали акваторию Мирового океана в полосе широт от 8 0°с.ш. до 8 0°ю.ш. данными о высотах геоида с очень детальным шагом и с точностью в первые десять сантиметров [61, 63, 131, 128, 139, 137]. Для морской гравиметрии появление такого типа данных имеет решающее значение, т.к. наряду с отдельными профильными и редкими полигонными набортными измерениями появилась информация равномерно и с высокой степенью точности покрывающая всю акваторию Мирового океана.

Первый эксперимент по определению высот поверхности океана с помощью радиоальтиметра был проведен на американской космической станции "Скайлоб". Несмотря на невысокую точность, полученную в этом эксперименте, метод показал его перспективность в изучении высот геоида на океанах и получил дальнейшее развитие при запуске специальных геодезических спутников GEOS-3, Seasat, Geosat [128, 132, 137, 139, 140] и последующих европейских спутников TOPEX/Poseidon, ERS-1, ERS-2. Так, например, спутник Geosat имел две программы работы -геодезическую миссию (GM), когда максимальное расстояние между подтрековыми траекториями составляло 4 км, и повторную миссию (ЕРМ), когда треки повторялись через каждые 17 суток, и число повторных треков составило более 150. Спутник TOPEX/Poseidon имеет десятидневный цикл повторяемости орбит, а спутники ERS -тридцатипятидневный.

Т р PS ТТТУГТТ Я 1

X Ci. vji^ AJiiJ—i, Ci -t- .

Спутник Точность Разрешение Межтрековое Год начала aльтиметра вдоль трека расстояние работы

Geos-3 30 см 80 -км 2 00-400 км 1975

Seasat 10 см 50 км 80-120 км 1978

Geosat GM 6 см 3 0 км 4 км 1985

Geosat ERM б см 2-0 160 км 1987

Т0РЕХ/ <6 см 6 км 315 км 1992

Poseidon

ERS-1, б см 7 км 3 9 км по 1991

ERS-2 широте 60° 1995 6

Наличие повторяющихся треков позволяет повысить разрешимость измерений вдоль трека и точность определения высот поверхности океана. В табл. 1 приведены сравнительные характеристики получаемых альтиметрических данных по спутникам [12 8, 139] .

Превышение поверхности геоида над эллипсоидом относимости А/У в линейном приближении связано с аномальным (возмущающим) потенциалом поля силы тяжести Земли АV соотношением Брунса [68, 59] дт АГ

Ш «-. г (1)

Знание высот геоида позволяет определить значение аномального потенциала силы тяжести, который в свою очередь связан с геологической ситуацией региона.

К настоящему времени в гравиметрии наметились два основных направления в использовании альтиметрических данных.

Первое направление связано с изучением строения Земли непосредственно по аномалиям высот геоида. С ним связано решение многочисленных задач - от изучения глубинных плотностных неоднородностей Земли, связанных с границей ядро—мантия, плотностных неоднородностей нижней мантии, изучения термических полей в литосфере, определения глубины и способа изостатической компенсации литосферы, до изучения топографии дна океанов, тектоники земной коры и верхней части литосферы, трассирования зон трансформных разломов, рифтовых долин, подводных гор и вулканов [91, 116, 144, 145].

Второе направление - пересчет высот геоида в аномалии силы тяжести и последующая их геологическая интерпретация. Здесь следует отметить в первую очередь работы зарубежных исследователей - И.Н. Б.арр [137], ИЧЕ.НахЬу [123], МасАс1оо С.Б. [132]. Особого внимания заслуживают работы Б.Эапскл/еИ [139, 140], которым к настоящему времени рассчитаны значения аномалий силы тяжести в редукции в свободном воздухе на весь Мировой океан от 72°с.ш. до 72°ю.ш. с детальностью в 3' и 2' . 7

Данные магнитометрии на акватории Мирового океана несут в себе ценную информацию о возрасте дна океана и тектонических особенностях его строения.

В этой связи целью работы явилось:

1. Создание современных методов интерпретации поля высот геоида совместно с данными набортных гравиметрических и магнитных исследований для комплексного трехмерного моделирования тектоносферы океанов.

2. Создание сводных гравиметрических карт в различных редукциях по комплексу альтиметрических и набортных гравиметрических наблюдений.

3. Создание модели строения тектоносферы на акваторию Южного океана.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1. Создание новых и совершенствование существующих алгоритмов решения прямых и обратных задач гравиразведки и магниторазведки, как в двумерном, так и в трехмерном вариантах с учетом сферичности Земли;

2. Получение количественных оценок сопоставимости спутниковых альтиметрических и набортных гравиметрических данных для исследования представительности и масштаба предлагаемых для интерпретации гравиметрических карт, полученных по результатам спутниковых альтиметрических и набортных гравиметрических данных;

3. Разработка методики обработки и расчетов как поля аномалий силы тяжести в различных редукциях (Буге, Гленни, топо-изостатической) , так и их аналогов для поля высот геоида;

4. Разработка методики моделирования строения тектоносферы океанов по гравитационным (в том числе и по полю высот геоида) и магнитным данным в условиях недостатка геофизической и геологической информации.

На решение этих задач направлена представленная работа, в результате которой даются методические рекомендации, вычислительные алгоритмы для обработки и интерпретации 8 спутниковых, набортных гравиметрических и магнитометрических данных и приводятся примеры их использования при изучении строения тектоносферы Южного океана.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Разработана методология совместной интерпретации поля высот геоида, поля аномалий силы тяжести и аномального магнитного поля для изучения строения тектоносферы океанов. Показана высокая геологическая информативность поля высот геоида и его редукций.

2. Составлены алгоритмы и вычислительные программы для расчетов аномалий силы тяжести в различных редукциях (Буге, Гленни, топо-изостатической) в условиях сферичности Земли и их аналогов для поля высот геоида.

3. Разработаны алгоритмы решения обратных некорректных задач гравиразведки и магниторазведки, представленных интегральными уравнениями Фредгольма 1-го рода типа свертки, в которых дальнейшее совершенствование и развитие получил спектральный подход.

4. Созданы алгоритмы трехмерного и усовершенствованы алгоритмы двумерного моделирования многослойной плотностной и намагниченной среды.

5. Впервые для изучения строения тектоносферы океанов были использованы данные спутниковой альтиметрии поле высот геоида и поле аномалий силы тяжести, рассчитанное по альтиметрическим данным.

6. По разработанным методикам составлены новые схемы мощности литосферы Южного океана, схемы строения тектоносферы тройственного сочленения Буве (Южная Атлантика), на которых получил подтверждение ряд ранее установленных закономерностей строения тектоносферы и выявлены новые. Впервые сформулирован вывод о нестабильности тройственного сочленения Буве за последний миллион лет. Практическая ценность и реализация работы.

1. Создана методика, разработаны алгоритмы и составлены программы совместной интерпретации и комплексного трехмерного моделирования по альтиметрическим и набортным геофизическим данным, которые являются основой изучения пространственной структуры тектоносферы океанов.

2. Составлены карты аномалий силы тяжести в различных редукциях и различного масштаба для акваторий Южного океана.

3. Построенные карты мощности литосферы на Южные океаны дополняют имеющуюся информацию о строении тектоносферы Мирового океана и позволяют в более полном объеме рассмотреть вопросы геодинамики и истории развития океанов.

4. Предложенная модель строения тектоносферы на акваторию тройственного сочленения Буве (Южная Атлантика) позволяет более детально осветить взаимодействие крупных тектонических структур (рифтовых систем) как в плане, так и по глубине, и решить вопрос о характере стабильности сочленения литосферных плит.

5. Программные разработки автора по интерпретации гравитационных и магнитных аномалий переданы в ряд научных и производственных организаций (НИПИ Океангеофизика, ВНИИГеофизика, и-т Океанологии РАН и др.)

6. Созданы учебные курсы, читаемые на Геологическом факультете МГУ (среди них разделы общего и специальных курсов гравиразведки и магниторазведки, читаемых разным специализациям).

Личный вклад автора.

Работа является обобщением исследований, связанных с разработкой методики и созданием алгоритмов и программного обеспечения для изучения строения тектоносферы океанов по магнитометрическим и гравиметрическим данным, выполнявшихся на отделении геофизики Геологического факультета МГУ за период работы автора с 1976 по 1999 г.

Исследования по обработке и интерпретации альтиметрических спутниковых данных, разработка алгоритмов и методики комплексного трехмерного моделирования тектоносферы океанов по альтиметрическим и набортным геофизическим данным проводились автором или под его руководством.

10

Автор принимал участие в получении гравиметрических и магнитометрических данных в научно-исследовательских рейсах в Атлантическом и Тихом океанах (гс "Дмитрий Овцын" - 1977 г., Баренцево море; гс "Иван Киреев" - 1983 г., Анголо-Бразильский геотраверс; нис "Дмитрий Менделеев" - 1982 г., Тихий океан; нис "Академик Николай Страхов" - 1994 г., Южная Атлантика; нис "Академик Борис Петров" - 1998 г., море Скоша и море Беллинсгаузена), а также в экспедициях, организованных МГУ в Средиземном и Черном морях.

Апробация диссертации.

Основные результаты работы и ее отдельные положения докладывались на конференциях молодых ученых геологического факультета, на семинарах по гравиразведке и магниторазведке кафедры геофизики, на семинарах по теории и методам интерпретации гравитационного и магнитного поля им. Успенского (Киев, 1980, Москва, 1993, 1997, Воронеж, 1996, Ухта, 1998, Екатеринбург, 1999), на втором Всесоюзном съезде по постоянному магнитному полю (Тбилиси, 1981), на 3-ей научной конференции МГУ "Исследования Мирового океана" (Москва, 1986), на всесоюзном семинаре "Фундаментальные проблемы морских электромагнитных исследований" (Кацевели, 1986), на Всесоюзной конференции по морской геофизике (Москва, 1987), на Тихоокеанской школе по морской геологии, геофизике и геохимии (Владивосток, 1987), на Всесоюзной школе "Технические средства и методы исследования Мирового океана" (Геленджик, 1987), на межведомственных совещаниях объектов подсистемы

Океангеоресурс" (Ленинград, 1990, 1991, С.-Петербург, 1993), на международной школе по морской геологии (Москва, 1992, 1997, 1999), на региональных конференциях "Комплексное изучение бассейна Атлантического океана" (Калининград, 1993, 1997), на международных Зоненшайновских конференциях по плитной тектонике (Москва, 1993, 1995, 1998), на международной научной конференции "Геофизика и современный мир" (Москва, 1993), на конференции "Морская и аэрогравиметрия - 94" (С.-Петербург, 1994), на Ломоносовских чтениях МГУ (Москва, 1996, 1997, 1999), на международном симпозиуме по геодезии "СгаСеоМаг9б" (Токио,

11

1996), на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Геофизика 97" (С.-Петербург, 1997), на Международной геофизической конференции и выставке ЕАГО (Москва, 1997, Хельсинки, 1999), на Международной научно-технической конференции "Современные методы и средства океанологических исследований" (Москва, 1998), на юбилейной конференции НИПИОкеангеофизика "Теория и практика морских геолого-геофизических исследований" (Геленджик, 1999), на симпозиуме "РАСОЫ-99" (Москва, 1999).

Публикации. По результатам выполненных исследований автором опубликовано более 100 работ, включая тезисы докладов и отчеты по научно-исследовательским темам. Список основных научных трудов, обобщенных в диссертации, содержит 31 наименование.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов, в которых рассматриваются принципиальные вопросы теории интерпретации гравиметрических и магнитометрических данных при изучении строения тектоносферы океанов, изложены результаты интерпретации и представлены схемы строения тектоносферы на Южные океаны, и заключения, в котором приводятся основные защищаемые положения.

Заключение диссертации по теме «Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых», Булычев, Андрей Александрович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Круг вопросов, затронутый в этой работе, был направлен на изучение основных закономерностей строения тектоносферы малоизученных геофизическими методами Южных океанов. Существующее в настоящее время густое покрытие акваторий Мирового океана спутниковыми альтиметрическими данными (поле высот геоида и аномалии силы тяжести, рассчитанные по нему) позволило привлечь новые источники информации и увеличить масштаб глубинности исследований по гравитационному полю. В связи с этим потребовалось решение ряда теоретических и практических проблем, связанных с геологической информативностью спутниковых данных, разработкой методологии их использования для интерпретации и их совместного применения для изучения тектоносферы, как с данными набортных гравиметрических наблюдений, так и с другими геофизическими методами, в частности магнитометрией и сейсмометрией.

Существующая информация о поле силы тяжести и его потенциале до настоящего времени далеко не полностью задействована для решения геологических задач в океанах. Данные о поле высот геоида, получаемые с альтиметрических спутников, являются первичным, а потому независимым и дополнительным источником информации о плотностных неоднородностях как Земли в целом, так и верхней ее оболочки - тектоносферы. В настоящее время эти данные практически не используются в количественной интерпретации для решения геологических задач, связанных со строением тектоносферы. В работе внимание автора было в равной мере направлено на разработку и усовершенствование методики извлечения информации из спутниковых данных, как по полю силы тяжести, так и по полю высот геоида.

Для этой цели были созданы новые, а также усовершенствованы существующие методы и алгоритмы интерпретации и обработки геофизических полей. При этом основным критерием практической значимости разработанных алгоритмов являлась их вычислительная эффективность и геологическая результативность.

153

Применение гравитационного поля и поля высот геоида для целей геологической интерпретации сопряжено с расчетами различных редукций, вводимых в эти поля. В этой связи были рассмотрены вопросы о том, какие редукции являются наиболее информативными в геологическом отношении и методика их вычисления. Многолетние исследования по акваториям Мирового океана, проведенные при непосредственном участии автора в лаборатории гравиметрии Геологического ф-та МГУ, показали, что наиболее информативными для решения геологических задач являются редукции в свободном воздухе и Гленни, вводимые в аномалии силы тяжести. В работе показано, что эти редукции имеют геологическую значимость и при интерпретации высот геоида. Для их расчетов были усовершенствованы и созданы новые алгоритмы вычисления поля силы тяжести и его потенциала с учетом сферичности Земли. Предложенные алгоритмы основаны на представлении геологической среды в виде совокупности усеченных пирамид, каждая из которых аппроксимирует сферический прямоугольник, вершины которого совпадают с вершинами усеченной пирамиды и являются узлами расчетной сети. Такое представление позволяет с достаточной точностью аппроксимировать реальную геологическую среду и оценить ее гравитационный эффект с минимальными временными вычислительными затратами.

Использование поля высот геоида для изучения тектоносферы требует разделения этого поля на компоненту, соответствующую глубинным источникам Земли, и компоненту, наилучшим образом отображающую структурные и плотностные неоднородности тектоносферы. Исследования показали, что такое "аномальное" поле может быть получено вычитанием из поля высот геоида поля, представленного по сферическим гармоникам до определенного порядка (Ы = 8 - 12), т.е. региональной компоненты. Порядок вычитаемых гармоник для каждого отдельного района может незначительно варьировать и подбираться самостоятельно для получения поля "аномальных" высот геоида оптимальной информативности с точки зрения изучения строения тектоносферы. Качественный анализ карт поля высот геоида, поля высот геоида, рассчитанного по сферическим гармоникам с разным порядком

154 регионального поля) и разностных "аномальных" полей, проведенный по Южному океану, показал ценность использования такого набора карт для геологической интерпретации. На основании анализа этих карт возможно провести первичную типизацию тектонических структур с позиций их охарактеризованности физическими полями представленных карт. Крупнейшие тектонические структуры - спрединговые зоны, трансформные разломы, глубоководные котловины и океанические поднятия — не только получили свое четкое отражение в этих картах, но по своей морфологии и характеру поля могут быть подразделены на отдельные типы. Так например, различные типы срединно-океанических хребтов в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах по разному представлены как на картах поля высот геоида, так и на картах его редукций. Очевидно, что специфика их представления в полях высот геоида содержит новую информацию

0 глубине и характере источников этих тектонических элементов, их динамике и истории развития.

Создание сводных гравиметрических карт различной детальности, необходимых для проведения интерпретации, затронуло вопросы сопоставимости набортных гравиметрических и альтиметрических данных о поле силы тяжести, используемых для их построения, оценки точности и достоверности получаемых сводных карт. Проведенные исследования показали, что сводные гравиметрические карты, построенные по набортным гравиметрическим и альтиметрическим данным, содержат ценную информацию о строении тектоносферы океанов, а точность и достоверность их позволяет проводить исследования в масштабе от

1 : 1 ООО ООО и меньше. Сводные гравиметрические карты, полученные по осредненным в одноградусных трапециях данным набортных гравиметрических и альтиметрических измерений на всю акваторию Мирового океана, могут быть использованы для создания reoдинамических моделей эволюции океанической литосферы и изучении ее глубинного строения в масштабе 1 : 10 ООО ООО.

В работе представлены результаты исследования строения тектоносферы с использованием сводных гравиметрических карт разной степени детальности. Для моделирования строения

155 тектоносферы Южных океанов были использованы карты аномалий силы тяжести в различных редукциях с осреднением 1°*1° масштаба 1:10 ООО ООО , а для района тройственного сочленения Буве -более детальные с привлечением значительного объема набортных гравиметрических данных масштаба 1:1 ООО ООО. Создание модели базируется на использовании совместно с гравиметрческими данными данных других методов. Мощность литосферы вычисляется по корреляционным соотношениям возраст-мощность литосферы, аномалия Гленни - мощность литосферы. Модельное представление о поведении и плотностных неоднородностях других слоев тектоносферы получено по результатам двумерного плотностного моделирования по профилям, пересекающим основные тектонические структуры. На этом этапе необходимо привлечение дополнительной геофизической информации, как это было на АБГТ. Для районов, не имеющих такой информации, были разработаны алгоритмы построения контактных границ первичной модели в трехмерном и двумерном вариантах. Созданная модель тектоносферы в дальнейшем корректируется по результатам расчетов прямой трехмерной задачи как в поле аномалий силы тяжести, так и в поле высот геоида.

Подбор трехмерной модели требует многократного вычисления прямого гравитационного эффекта от созданной модели, а решение таких задач на порядок более тяжелое и трудоемкое, по сравнению с двумерной. В этом случае достаточно эффективен алгоритм, разработанный с участием автора, и основанный на алгоритме "быстрой свертки" с применением БПФ. Хотя он применим только для случая плоской задачи, тем не менее, успешно может быть использован при интерактивном подборе трехмерной модели. Окончательный эффект рассчитывается по алгоритмам, учитывающим сферичность Земли.

В районе тройственного сочленения Буве для построения модели тектоносферы использовались результаты интерпретации детальной магнитной съемки. Это дало возможность охарактеризовать созданную модель с геодинамической точки зрения, что является существенным для областей спрединговых зон, новейшей и современной тектонической деятельности. Для интерпретации набортных магнитных данных были созданы алгоритмы

156 для расчета эффективной намагниченности в магнитоактивном слое. Карты эффективной намагниченности позволяют уточнить положение хрон, проследить нелинейный характер их поведения в плане. Это особенно важно в районах со сложной батиметрией и геодинамикой.

Показано, что использование магнитных данных при составлении моделей тектоносферы, кроме информации о возрасте региона, дает возможность охарактеризовать положение и специфику магматических очагов и придать модели геодинамическую направленность, что в значительной степени повышает геологическую обоснованность результатов.

Интерпретация гравитационных и магнитных данных, проведенная для территории тройственного сочленения Буве, подтвердила эффективность предлагаемой методики для изучения тектоносферы океанов. Если в районе АБГТ была установлена согласованность модели строения тектоносферы, полученной по интерпретации гравитационного поля, с сейсмическими данными, то по району тройственного сочленения Буве была получена такая же хорошая согласованность модели с результатами интерпретации магнитных данных. Таким образом, можно с уверенностью считать предлагаемую методику моделирования строения тектоносферы по гравитационному полю эффективной и для изучения ее на других акваториях. Схемы мощности литосферы для акваторий Индийского и Тихого океанов, полученные по предложенной методике, могут являться основой для создания трехмерных моделей строения тектоносферы этих регионов.

Научным результатом работы является доказательство реальной возможности и необходимости совместного использования альтиметрических и набортных гравиметрических наблюдений, дополняющих друг друга, что открывает новые перспективы использования гравитационных полей и гравиметрического метода для изучения строения тектоносферы океанов.

По результатам проведенных исследований автором выносится на Защиту:

1. Теория и методика совместного использования поля высот геоида и аномалий силы тяжести для геологической интерпретации на акваториях океанов.

157

Теория, методика, компьютерная технология обработки, качественной и количественной интерпретации спутниковых, набортных гравиметрических и магнитных данных. Методика построения двумерной и трехмерной оптимальной плотностной модели для изучения строения тектоносферы акваторий океанов в условиях дефицита геологической и геофизической информации. Схемы строения литосферы Южных океанов.

Схема строения тектоносферы тройственного сочленения литосферных плит Буве в Южной Атлантике.

158

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Булычев, Андрей Александрович, 2000 год

1. Анголо-Бразильский геотраверс. Батиметрическая карта, масштаб 1 : 2 ООО ООО. Сейсмогеологический разрез земной коры / Ред. Г.Н.Нарышкин. М. 1989.

2. Артемьев М.Е., Бабаева Т.М. , Войдецкий И.Е. и др. Гравитационное поле Атлантики и методика его изучения. Объяснит, записка к гравиметр, карте Атлантического океана, масштаба 1:10 ООО ООО Л., 1981.

3. Артемьев М.Е., Гайнанов А.Г., Строев П.А. и др. Гравиметрические карты Атлантического океана в редукции Фая (в свободном воздухе), Буге, изостатической, масштаба 1:10 ООО ООО, Л., 1987.

4. Артемьев М.Е., Гайнанов А.Г. и др. Гравиметрические карты Атлантического океана в редукциях в свободном воздухе, Гленни, изостатической, масштаба 1:30 ООО ООО. Геолого-геофизический атлас Атлантического океана. 1990.

5. Баранов В. Потенциальные поля и их трансформации в прикладной геофизике. М. 1980.

6. Бердичевский М.Н., Булычев A.A., Гайнанов А.Г., Мелихов В. Р. и др. Геофизические модели флюидонасыщенных зон литосферы и астеносферы. // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.4. Геология. 1994. № 2, С. 17 24.

7. Блох Ю.И. Учет размагничивания при решении прямой задачи для трехмерных изотропных объектов // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1983. № 5. С. 113-117.

8. Бойков В.В., Ганазин В.Ф., Демьянов Г.В. и др. Анализ гравиметрических и спутниковых данных о гравитационном поле Земли // Геодезия и картография. 1992. №4. С. 4-7

9. Булычев A.A., Гайнанов А.Г., Гилод Д.А., Мазо Е.Л., Мелихов В.Р, Федорова Т.П. Методика редуцирования спутниковых альтиметрических данных. // Вестн. Моск. Унта. Сер.4. Геология. 1995. №5, С. 64 70.

10. Булычев A.A., Гайнанов А.Г., Гилод Д.А., Мазо Е.Л. и др. Количественная интерпретация спутниковых геофизических данных. // Физика Земли РАН. 1996. № 3. С. 26 32.

11. Булычев A.A., Гайнанов А.Г., Гилод Д.А., Мазо E.JI. и др. Гравитационные исследования литосферы Южной Атлантики. // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.4. Геология. 1997. №2, С. 38 50.

12. Булычев A.A., Гайнанов А.Г., Гилод Д.А., Мазо Е.Л., Шрейдер A.A. Строение литосферы Южной Атлантики по данным магнитных и гравитационных исследований. // Океанология. 1997. Т. 37. № 4. С. 588 601.

13. Булычев A.A., Гайнанов А.Г., Гилод Д.А. и др. Тектоносфера срединно-океанических хребтов по данным морских и спутниковых геофизических исследований // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 4. Геология. 1999. № 2. С. 39-46.

14. Булычев A.A., Гилод Д.А., Куликов Е.Ю., Шрейдер A.A. Методика определения намагниченности в слое. // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.4. Геология. 1997. №5, С. 59-67.

15. Булычев A.A., Гилод Д.А., Куликов Е.Ю., Шрейдер A.A. Детальные геомагнитные исследования точки тройственного сочленения литосферных плит в регионе острова Буве. // Океанология. 1997. Т. 37. № 6. С. 897 909.

16. Булычев A.A., Гилод Д.А., Куликов Е.Ю., Шрейдер A.A. Спрединг восточной части Африкано-Антарктического хребта по данным детальных геомагнитных исследований в районе острова Буве. // Океанология. 1998. Т. 38. № 3. С. 445 -452 .

17. Булычев A.A., Гладун В.А., Гилод Д.А. Сравнительный анализ результатов набортных гравиметрических наблюдений и данных спутниковой альтиметрии в районе о-ва Буве (Субантарктика). // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.4. Геология.1996. №1, С. 80 84.

18. Булычев A.A., Кривошея K.B., Мелихов В.Р., Зальцман P.B. Вычисление аномального гравитационного потенциала и его производных на сфере. // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.4. Геология. 1998. №2, С. 42 46.

19. Булычев A.A., Лейбов М.Б., Гайнанов А.Г. Построение двупараметрического фильтра для фильтрации циклических вариаций геомагнитного поля // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.4. Геология. 1985. № 5. С.91-95.

20. Булычев A.A., Лейбов М.Б., Лыгин В.А., Углов Б.Д. Об учете циклических вариаций геомагнитного поля способом полосовой фильтрации при гидромагнитных съемках. // Океанология. 1987. Т.ХХУП. № 5. С.8 63-8 67.

21. Булычев A.A., Лейбов М.Б., Гайнанов Л.Г.Выделение Sq-вариаций из данных площадной гидромагнитной съемки при наличии магнитных аномалий близкого периода // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.4. Геология. 1988. № 2. С.83-88.

22. Вакье В. Геомагнетизм в морской геологии. J1. 1976.

23. Васильев Ф.П. Методы решений экстремальных задач. М. 1981. 400с.

24. Ващилов Ю.Я., Строев П.А. Некоторые черты структуры Южного океана и Антарктики по гравиметрическим данным // Антарктика. М. Вып.II. 1972. С.73-83.

25. Гайнанов А.Г. Гравиметрические определения в Антарктике, Атлантическом океане и Средиземном море в IX рейсе китобойной флотилии "Слава" // Морские гравиметрические исследования. М. 1961. Вып.1., 1961. С.8-22.

26. Гайнанов А.Г. Гравиметрические определения на дизель-электроходе "Обь" в первом Антарктическом рейсе. // Морские гравиметрические исследования. М. 1961, Вып.1. С. 23-36.

27. Гайнанов А.Г. Гравиметрические исследования строения земной коры в Тихом океане. // Геофизика дна Тихого океана. М. 1974. С. 70-96.

28. Гайнанов А.Г. Гравиметрические исследования в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах. // Морские гравиметрические исследования. М. 1978. Вып. 9. С.31-43.

29. Гайнанов А.Г. Глубинное строение литосферы океанов по геофизическим данным. // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 4. Геология. 1978. № 4. С. 10-14.

30. Гайнанов А.Г. Гравиметрические исследования земной коры океанов. М., 1980. 240 с.

31. Гайнанов А.Г. Аномалии силы тяжести и плотностные модели литосферы океанов // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.4, Геология. 1982. №6. С.75-86.

32. Гайнанов А.Г. Гравитационное поле и плотностные модели литосферы и астеносферы океанов // Океанология. 1993. №6. Т.33. С.904-914.

33. Гайнанов А.Г., Булычев A.A., Гилод Д.А. и др. Гравитационные аномалии и плотностные модели литосферы Индийского океана. // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.4. Геология. 1984. №4, С. 74 81.

34. Гайнанов А.Г. , Булычев A.A., Лейбов М.Б. и др. Новые гравиметрические карты океанов. // Бюл. МОИП. Отд. геол. 1992. Т. 67. Вып. 2. С. 33-41.

35. Гайнанов А.Г., Пантелеев В.Л. Морская гравиразведка. М. 1991. 214 с.

36. Гайнанов А.Г., Тон Тик Ай, Шрейдер A.A. Связь аномалий силы тяжести в редукции Гленни с возрастом литосферы Индийского океана. // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 4. Геология. 1989. № 1. С. 91-94.

37. Гайнанов А.Г., Шрейдер A.A., Ле Вьет Хуэн. Схема изомагнитуд аномального магнитного поля Индийского океана. // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.4. Геология. 1983. №6. С. 97100.

38. Гайнанов А.Г., Шрейдер A.A., Ле Вьет Хуэн. Изменение относительных мгновенных скоростей спрединга в Индийском океане. // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.4. Геология. 1984. №1. С. 69-76.

39. Глубинное строение и геодинамика литосферы Атлантического и Тихого океанов. М. 1992.

40. Голиздра Г.Я. Основные методы решения прямой задачи гравиразведки на ЭВМ. Обзор ОНТИ ВИЭМС. Сер. Регион., развед. и промысл, геофиз. М. 1977. 99с.

41. Голиздра Г. Я. Вычисление магнитного поля масс переменного намагничения. // Геофизический журнал. 1981. Т.З. № 5. С. 98-194.

42. Городницкий A.M. Строение океанической литосферы и формирование подводных гор. М. 1985. 166 с. Гравиметрическая карта Мира. Масштаб 1: 15 ООО ООО / Под ред. Сажиной Н.Б. М. 1987.

43. Гравиразведка. Справочник геофизика. / Под ред. Е.А.Мудрецовой. М. 1981. 398 с.

44. Гравитационное поле и рельеф дна океана / ред. С.А.Ушаков Л. 1979.

45. Грушинский Н.П. Теория фигуры Земли. М. 1976, 512с. Грушинский Н.П., Гладун В.А., Корякин Е.Д., Пантелеев В.Л., Строев П.А. Гравиметрические исследования ГАИШ в Мировом океане и Антарктиде. // Гравиметрические морские исслед. М. 1994. С. 125-156.

46. Грушинский А.Н. , Грушинский Н.П. Изучение гравитационного поля Земли методом спутниковой альтиметрии. // Морская геология и геофизика. М. ВИЭМС. 1987.

47. Грушинский Н.П., Сажина Н.Б. Гравиметрическая карта Антарктиды. Аномалии в свободном воздухе, редукция Буге (0=2,67 г смЗ). М. 1975.

48. Зонейншайн Л.П., Кузьмин М.И. Палеогеодинамика. М. 1983. 192с.

49. Иваненко А.Н. Решение обратных задач морской магнитометрии методом обобщенной линейной регрессии // Магнитное поле океанов. М., 1993, С.56 83.

50. Иванов В.К., Васин B.B. г Танана В.П. Теория линейных некорректных задач и ее приложения. М. 1973.164

51. Идельсон Н.И. Теория потенциала и её приложения к вопросам геофизики. JI. 1932.

52. Каппелини ВКонстантинидис А.Дж., Эмилиани П. Цифровые фильтры и их применение. М. 1983.

53. Кобрунов А.И., Варфоломеев В.А. Об одном методе s-эквивалентных перераспределений и его использовании при интерпретации гравитационных полей. // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1981. № 10. С. 25-44.

54. Коган М.Г. Уотте A.B. Гравитационные аномалии в свободном воздухе Южной части Атлантического океана. Карта масштаба 1: 4088081 по параллели 33° ю.ш. Л., 1983.

55. Лаврентьев М.М. , Романов В.Г., Шишатский С.П. Некорректные задачи математической физики и анализа. М. 1980. 287с.

56. Лейбов М.Б., Мелихов В.Р., Булычев A.A. и др. Современные методы повышения точности морских магнитных съемок. // Обзор ВИЭМС. Морская геология и геофизика. М., 1988.

57. Литвин В.М. Морфоструктура дна океанов. Л., 1987.

58. Лукашевич И.П. Зависимость мощности океанической литосферы от физических характеристик верхней мантии. // Океанология. 1982. Т.22. Вып. 3. С. 425-429.

59. Лукашевич И. П., Приставакина Е.И. Плотностная модель верхней мантиии под океанами //Изв. АН СССР, Физика Земли. 1984. №2. С. 103-107.

60. Лучицкий А.И. К вопросу о вычислении гравитационного эффекта трехмерных моделей на сферической Земле. // Решение прямой и обратной задачи гравиметрии и магнитометрии. М. ИФЗ АН СССР. 1985. С. 87-100.

61. Магматизм и тектоника океана. (Проект "Литое"). М. 1990. 320с.

62. Магнитное поле океанов / Под ред. A.M. Городницкого М., 1993. 300 с.

63. Магниторазведка. Справочник геофизика. / Под ред. В.Е.Никитского. М., 1980, 361с.

64. Мазарович А.О., Пейве A.A., Булычев A.A. и др. Морфоструктура района острова Буве. // Докл. РАН, Т. 342, №3, 1995. С. 354 357.165

65. Мазо Е.Л. Гравитационное поле и тектоносфера Южной Атлантики. Диссертация на соискание ученой степени канд. геол.-мин. наук, М., 1975.

66. Международный геолого-геофизический атлас Атлантического океана. / Под ред. Удинцева Г.Б. М. 1989-1990.

67. Мелихов В.Р., Булычев A.A., Састри Р.Г. Регуляризирующие алгоритмы двумерных и трехмерных задач гравиметрии с использованием БПФ // Теория и методы интерпретации гравимагнитного поля (Док-ды всесоюзного семинара, Киев, 1980). К., 1981. С. 136-143.

68. Мелихов В.Р., Булычев A.A., Састри Р.Г. Решение линейных обратных задач гравиразведки на основе спектральных преобразований // Морские гравиметрические исследования. М. 1984. С. 81-88.

69. Мелихов В.Р., Булычев A.A., Састри Р.Г. Особенности решения прямой задачи гравиразведки с использованием быстрого преобразования Фурье // Морские гравиметрические исследования. М., 1984. С. 73 80.

70. Мелихов В.Р., Булычев A.A. Определение вектора намагниченности блоковых структур и подводных гор // Гравиметрические и магнитные исследования на море. М. 1989. С. 71-79.

71. Мелихов В.Р., Булычев A.A. Некорректные трансформации при анализе трехмерных магнитных аномалий экваториальных зон // Гравиметрические и магнитные исследования на море. М. 1989. С. 80-83.

72. Мелихов В.Р., Гайнанов А.Г., Булычев A.A. Гравитационные и магнитные исследования тектоносферы океанов, проведенные сотрудниками МГУ // Вестн. Моск.Ун-та. Сер.4. Геология. 1998. № 3. С. 7-12.

73. Немцов Л. Д. , Дементьев Г. В., Мирлин Е.Г. Изучение геологического строения дна океана методами спутниковой геофизики. М. 1989. 54 с.

74. Павленкова Н.И. , Погребицкий Ю.Е, Романюк Т.В. Сейсмо-плот-ностная модель коры и верхней мантии Южной Атлантики по Анголо-Бразильскому геотраверсу // Изв. РАН, Физика Земли. 1993. №10. С.27-59.

75. Пейве A.A., Зителлини Я., Булычев A.A. и др. Строение Срединно-Атлантического хребта в районе тройного сочленения Буве. // Докл. РАН. 1994, Т. 338. №5. С. 645 -648.

76. Русаков О.М. Гравитационная модель тектоносферы Индийского океана. Киев. 1991. 226 с.

77. Строев U.A., Корякин Е.Д., Пантелеев В. Л. Очерк истории морской гравиметрии в ГАИШ МГУ. // Морские гравиметрические исслед. М. 1993. С. 6-19. Строев П. А. Южный океан и Антарктида по гравиметрическим данным. М. 1972. 104 с.

78. Сорохтин О.Г. Глобальная эволюция Земли. М., 1974. 250 с. Старостенко В. И. Устойчивые численные методы в задачах гравиметрии. К., 1978.

79. Старостенко В.И., Манукян А. Г. Решение прямой задачи гравиметрии на шарообразной Земле. // Изв. 7Ш СССР. Сер. Физика Земли. 1983. № 12. С. 34-49.

80. Старостенко В.И., Манукян А.Г., Заворотько А.Н. Методы решения прямых задач гравиметрии и магнитометрии на шарообразных планетах. Киев. 1986.

81. Страхов В.Н. Методы интерпретации гравитационных и магнитных аномалий. Пермь, 1984, 72с.

82. Страхов В.Н. , Лучицкий А.И. Решение прямых двухмерных задач гравиметрии и магнитометрии. // Изв. АН СССР, сер. "Физика Земли", 1980, № 8.

83. Страхов В.Н., Лапина М.И. Прямая и обратная задача гравиметрии и магнитометрии для произвольных однородных многогранников. // Мат-лы 3 Всесоюз. школы-семинара. Киев. 1983. С. 3-87.

84. Страхов В.Н., Романюк Т.В., Фролова Н.К. Методы решения прямых задач гравиметрии, используемых при моделировании глобальных и региональных гравитационных аномалий // Новые методы интерпретации гравитационных и магнитных аномалий. М. 1989. С. 118-235.

85. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М., 1986. 288с.

86. Трухин В.И., Вагин В.И., Булычев А.А. и др. Магнетизм дна океана на юге Срединно-Атлантического хребта. // Физика Земли РАН, 1998, №4. С. 33 46.

87. Трухин В.И., Вагин В.И., Булычев А.А. и др. Магнетизм срединно-океанического хребта Буве (Южная Атлантика) // Физика Земли РАН, 1999, № 1. С. 3 18.

88. Чуйкова Н.А., Казарян С.А. Учет внутреннего строения Земли при интерпретации альтиметрических данных // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. Астаномия. Физика. 1994. №1.

89. Шрейдер А.А. Хронология линейных магнитных аномалий океана.

90. Изв. РАН, Физика Земли. 1993. №4. С. 3-19.

91. Шрейдер А.А. Хронология линейных магнитных аномалий океана.

92. Изв. РАН, Физика Земли. 1999. №1. С. 3-19.

93. Яновский Б.М. Земной магнетизм. J1. 1978.

94. Apotria T.G., Gray N.H. The evolution of the Bouvet Triple

95. Junction: implications of its absolute motion. //

96. Tectonophysics. 1988. V. 148. P. 177-193.

97. Barker P.F. A spreding center in the East Scotia Sea //

98. Earth and Planat. Sci. Let. 1972. Vol 15. P. 123-132.

99. Barker P.F., Burrel J. The opening of Drake Passage //

100. Marine Geology. 1977. Vol 25. P.15-34.

101. Bowin C.O., Warsi W. , Millingan J. Free-air gravityanomaly atlas of the world. // Geol. Soc. of Amer. Map and

102. Chart Series. NMC-46. 1982.

103. Bowin C. 0. Depth of principal mass anomalies contributing to the Earth's Geoidal undulation and gravity anomalies. // Marine geodesy. 1983. Vol. 7. № 1., P. 61-100.

104. Bouguer Gravity Anomaly Map of the World from International Gravity Burean Data Holdings. Scale 1:50 000 000. Tulusa. 1994.

105. Cande S.C., LaBrecque J.L. , Haxby W.F. Plate kinematics of the South Atlantic chron C34 to present // J. Geophys. Res. 1988. Vol 93. P.13479-13492.

106. Cande S.C., LaBrecque J.L et al. Magnetic lineations of the World's ocean basins, 1:27 400 000. New-York. 1989. Forsyth D. Fault plane solutions and tectonics of the South Atlantic and South Scotia Sea. // J.Geophys.Res. 1975. Vol.80. P.1429-1443.

107. Hayes D.E. (editor) A Marine Geological and Geophysical Atlas Circum-Antarctic to 30°S. American Geophysical Union. Washington. D.C. 1991.

108. Hill I.A., Barker P.F. Evidence for Mioene back-arc spreding in the central Scotia Sea // Geophys. J. of Royal Astron. Soc. 1980. № 63. P.427-440.

109. Jawis B.T.R. Constraints on the structure of the East Pacific Rise from gravity. // J. Geophys. Res. 1982. V. 87. P.8491-8500.

110. Johnson G.L. , Hey R.N. , Lowrie A. Marine Geology in the Environs of Bouvet Island and the South-Atlantic triple Junction. // Marine Geophys. Res. 1973. № 2. P. 23-36. Journal of Geophysical Reserch. 1990. Vol.95. № C3. March 15.; № C10. October 15.

111. Marsh J.G. Sattelite altimetry. // Rev. of Geophys. and Space Physics. 1983. Vol. 21. № 3. P. 574-580. McAdoo C.D., Marks K.M. Gravity fields of the Southern Ocean from Geosat data. // J. Geophys. Res. 1992. V.97. B3. P.3247-3260.

112. Medvedev P., Bojkov Yr Galezin V. et al. Comparison of gravimetric, altimetric and satellite tracking data on the Earth's global gravity field // Bureau Gravimetrique Intern. Bull. D'inform. 1990. № 87.

113. Patriot P., Courtillot V. On the stability of triple junctions and its relation to episodicity in spreading. // Tectonics. 1984. N 3. P. 317 332.

114. Sandwell D.T., Ruiz M.B. Along-track gravity anomalies from Geosat and Seasat altimetry: GEBCO overlay. // Marine Geophys. Res. 1992. 14. P. 165-205.170

115. Sclater L., Bowin C., Hey R., Tapscott C. The Bouvet Triple Junction. // J. Geophys. Res. 1976. Vol. 81. № 11, P. 1857 -1869.

116. Sempere J.C., Lin JBrown H.S. et al. Segmentation and morphotectonic variations along a slow spreding center: the Mid-Atlantic Ridge. // Marine Geophys. Res. 1993. V. 15.1. P.153-202.

117. Smith W., Sandwell D. Global Sea Floor Topography from Satellite Altimetry and Ship Depth Sounding // Science. 1997. Vol. 277. № 5334. P. 1956-1962.

118. Turcotte D.Z., Harris R.A. Relationship between the oceanic geoid and the structure of the oceanic lithosphere. // Marine Geophys. Res. 1986. Vol. 7. P.177.180.

119. Watts A.B., Ribe N.M. On the geoid height and flexure of the lithosphere of seamount. //J. Geophys. Res. 1984. Vol. 89. P. 11152 11170.