Выступления по этой статье:
Выступление от , профессор Гольдшмидт Владимир, Израиль, доктор Добрович Анатолий, Израиль, профессор Эппельбаум Лев, Израиль, д-р Езерский Михаил, ИзраильГеология, напоминаю, – знания о Земле. Известный ученый-геолог знакомит с новыми знаниями о Земле. Больше того, с новыми методами получения таких знаний, с идеей так называемых "палеомагнитных геохронологических" шкал, с тем как анализ геомагнитного поля, как и других геофизических данных, позволяют изучать внутреннее строение Земли, и вместе с тем решать проблемы, связанные с геологической историей. Показывает, как новые знания могут использоваться для изучения «скрытого» геологического строения территории, поиска полезных ископаемых и т.д. И все это - на примере геофизического изучения той конкретной территории, где нам теперь довелось жить, изложено ясным и доступным языком и богато иллюстрировано Электрон Добрускин. Редактор
В последние годы, объектом общественного интереса и журналистских расследований по каким-то причинам, возможно в связи с обсуждением проблем глобальных катастроф и катаклизмов, потепления Земли (парникового эффекта), пересечения орбит планеты Земля и крупных метеоритов и др., стала проблема инверсии магнитного поля Земли и ее ожидаемые последствия о чем я уже писал.
В их статьях используются "неуклюжие", с научной точки зрения, выражения и не совсем корректные предположения типа: "планете Земля сдувает крышу", "есть свидетельства того, что Северный и Южный магнитные полюса Земли могут в ближайшее время поменяться местами, .... ", "в скором времени должен произойти так называемый "магнитный кувырок"..", "загадка магнитного поля", и др., описываются возможные отрицательные последствия для нашей планеты периодически повторяющихся "инверсий" магнитного поля Земли.
И, хотя, инверсии магнитного поля Земли действительно имеют место, читателям не стоит беспокоиться: по человеческим меркам, в привычном понимании времени, в отличие от геологической шкалы времени, это явление очень редкое. Последнее из них произошло 40-43 тыс. лет тому назад. Вместе с тем, в геологическом прошлом, и именно в геологическом понимании масштабов времени, инверсии магнитного поля Земли были явлением довольно распространенным. Так, в течение одного из геологических периодов (фанерозоя), протяженностью примерно 500 млн. лет, их было более тысячи.
Кстати, частота инверсий геомагнитного поля во времени, может в значительной степени варьировать, и эти изменения, например, на протяжении последних 180 млн. лет, хорошо коррелируются с глобальными изменениями интенсивности раздвига (спрединга) срединно-океанических хребтов, образования континентальных рифтов, а также с колебаниями уровня Мирового океана, отражающими изменения формы его дна и земной поверхности. Инверсия геомагнитного поля генерируется во внешнем, жидком ядре Земли и на его границе с мантией. Перед инверсией, магнитное поле уменьшается в среднем в 7-10 раз, затем следует собственно инверсия, а после нее постепенное увеличение поля до его первоначального значения, но уже с обратным знаком. Весь процесс занимает около 100 тыс. лет, из которых собственно инверсия поля - примерно 10 тыс. лет. Однако, в отличие от гипотетических неприятностей, обещанных журналистами в недалеком будущем, инверсии геомагнитного поля приносят определенную пользу человечеству уже сейчас, а именно способствуют созданию "палеомагнитной геохронологической шкалы", т.е. шкалы относительного геологического времени, показывающей последовательность основных этапов геологической истории Земли и развития жизни на ней.
Согласно гипотезе тектоники плит, дно океанов раздвигается в стороны от осей срединно-океанических хребтов со скоростью 1-2 см в год, увлекая за собой и континенты. Срединно-океанические хребты - это мощные горные системы, протянувшиеся через все океаны, общей длиной свыше 60 тыс. км, средней шириной 200-1200 км и относительной высотой 1-3км, иногда выходящие на поверхность океанов в виде островов. Раздвиг дна океанов обусловлен внедрением в глубокие центральные провалы срединно-океанических хребтов (рифтовых долин) из глубин Земли (верхней мантии) пород в виде расплавленной магмы, воспроизводящих новую океаническую кору. Этот глубинный материал постепенно остывает, и в момент прохождения через определенный температурный уровень (точку Кюри) намагничивается и фиксирует остаточную намагниченность, которая имеет направление магнитного поля Земли соответствующей геологической эпохи. Следующая порция глубинного материала, внедряющаяся из недр Земли через какой-то промежуток времени может, в принципе, намагничиваться полем обратной полярности, если к тому времени произойдет инверсия магнитного поля Земли (переориентация магнитных полюсов и смена направления геомагнитного поля). Далее процесс продолжается аналогично.
Эта намагниченность (палеомагнетизм) сохраняется до настоящего времени и служит объектом палеомагнитных исследований.
В итоге описанных природных процессов, с течением времени, образуется так называемое "полосовое" или "зебровидное" магнитное поле (длинные и узкие магнитные аномалии разных знаков по обе стороны от осей срединно-океанических хребтов и параллельные им), являющимся частным фактором, подтверждающим одну из версий "тектоники плит" - раздвиг срединно-океанических хребтов вдоль рифтовых зон, а также позволяющим проследить смещение и сдвиг хребтов по поперечным (так называемым, трансформным) разломам. Кроме того, это "зебровидное" магнитное поле положено в основу составления так называемых "палеомагнитных геохронологических" шкал. Необходимо отметить, что не все специалисты относятся к этой идее одинаково благосклонно.
Тем не менее, очевидно, что геомагнитные инверсии синхронно охватывают всю Землю, т.е. имеют планетарный характер, и оставляют "след" в геологических и других образованиях.
Подобно палеонтологии (науке о вымерших растениях и животных, сохранившихся в виде ископаемых остатков, отпечатков, о смене их во времени и пространстве, о проявлениях жизни в геологическом прошлом), остаточная намагниченность пород, представляя собой своеобразные отпечатки древних магнитных полей, позволяет изучать историю магнитного поля Земли, синхронизировать породы с отпечатками этих полей и определять их возраст. Вообще, в основу составления палеомагнитной геохронологической шкалы положены два понятия: археомагнетизм, базирующийся на изучении остаточной намагниченности археологических памятников (глиняной посуды, остатков кирпичей и др.) - для ближайшего прошлого; и палеомагнетизм, базирующийся на изучении остаточной намагниченности пород, формирующихся на самых начальных стадиях (в частности, при внедрении из глубин Земли пород в виде расплавленной магмы) - для более далекого прошлого.
Вышеизложенное нужно было, в частности, для того, чтобы показать, что с анализом геомагнитного поля Леванта и с гипотезой дрейфа континентов связано и одно из доказательств сдвига вдоль Разлома или Рифта Мертвого моря, разделяющего Аравийскую и Африканскую плиты и протягивающуюся от Красного моря, через Эйлатский залив - на юге до Турции - на севере.
Рис.1Рис.2
О горизонтальном левостороннем сдвиге этих плит, в общем, было известно ранее по геологическим данным. Однако первое геофизическое подтверждение было получено Хатчером и др. в 1981 г. по сравнительно "бедным" материалам, при сопоставлении аэромагнитных карт Иордании и южной части Израиля. После составления и опубликования нами (М.Рыбаков, В. Гольдшмидт и др., 1994; В. Гольдшмидт, М.Рыбаков, Я.Ротштейн, 1995 ) карт магнитного поля Израиля и Леванта это горизонтальное смещение было подтверждено по значительно более полному материалу по всей протяженности границы Иордании и Израиля, т.е. вдоль всего Рифта Мертвого моря.
Несколько магнитных аномалий с двух сторон от рифта резко обрываются. Это показано на рисунках, заимствованных из опубликованной нами в 1996 г. статьи (М.Рыбаков, В. Гольдшмидт и Г.Шамир,) в израильском журнале Наук о Земле. На рис.1 показан фрагмент карты современного магнитного поля региона Средиземного и Красного морей (на врезке - местоположение реставрируемых тектонических линий), на котором видны группы сдвинутых друг относительно друга магнитных аномалий, А1 и А2 (красных - положительных), В2 и В3 (синих - отрицательных), обусловленных магматическими телами разного состава, вдоль рифтовой зоны Мертвого моря, а также В1 и В2 (синих - отрицательных), С1 и С2 (переменных), связанных с вулканическими базальтами, вдоль Суэцкого залива (рифта). Искусственно, на компьютере, с помощью соответствующих программных средств, сдвигая поля соседних плит до совпадения "разорванных" магнитных аномалий, можно приблизительно восстановить виртуальное магнитное поле, сравнительно недавнего геологического прошлого - несколько млн. лет тому назад, когда указанных сдвигов еще не было (на рис.2 восстановленная картина магнитного поля региона Средиземного и Красного морей; на врезке показано направление и величина искусственного сдвига магнитных аномалий; аномалии А-красная, В-синяя и С-переменная).
За прошедшее с тех пор время магматические тела и соответствующие им магнитные аномалии были "разорваны" и вместе с плитами сдвинулись соответственно примерно на 105 км по Рифту Мертвого моря и 80 км вдоль Суэцкой разломной зоны.
Известно, что измеряемые в настоящее время статические геофизические поля фиксируют состояние земной коры на современной стадии ее развития. Однако, используя в определенном смысле динамический подход, включающий, в числе других факторов, инверсии магнитного поля и различные теории и гипотезы развития Земли, можно экстраполировать получаемые "сегодня" факты "назад" в глубину геологической истории и получать результаты, учитывающие координату "время" (не исключено также прогнозирование "вперед").
Итак, анализ геомагнитного поля, как и других геофизических данных, например, гравитационного поля, позволяют изучать внутреннее строение Земли, и вместе с тем решать проблемы, связанные с геологической историей, а также магматизмом и металлогенией.
Ведущая роль магниторазведки и гравиразведки среди площадных мобильных и не очень дорогих геофизических методов в изучении строения земной коры и поисков полезных ископаемых, общеизвестна.
В этой статье мы сконцентрируем внимание на анализе на территории Леванта только данных магниторазведки. Проблема определения источников аномалий магнитного поля недавно рассматривалась нами на конференции Israel Geological Society, а тезисы были опубликованы в Annual Meeting (М.Рыбаков, В. Гольдшмидт и др., 2007).
Широкое использование магнитного поля для изучения «скрытого» геологического строения территории основано на его аномалиях, вызванных различиями в естественном магнетизме пород богатых и бедных магнетитом, представленных телами, имеющими разные форму и пространственное положение.
В некоторых случаях магнитные аномалии соответствуют известным, как правило обнаженным на поверхности геологическим объектам, в других -- выявляют новые скрытые на глубине объекты.
При составлении магнитной карты Израиля нами были собраны и «дигитизированы» (оцифрованы) все доступные данные, хранящиеся, на тот момент, в основном, в аналоговой форме.
Большая часть Израиля в 60-70-ые годы была «покрыта» двумя аэромагнитными съемками (Domzalski, Spartan Air Services Ltd, Оттава, Канада, 1967 и Folkman, 1970, 1971). Первой съемкой исследована большая часть страны (исключая Голанские высоты, Иудею, Шомрон, сектор Газа, частично район Димоны и полосы перед государственными границами, приблизительно 1.5-2 км), высота съемки – 3000 футов над уровнем моря. Из-за аналоговой регистрации все 12 магнитных карт масштаба 1:100,000 были составлены вручную и база данных не создавалась. Вместо международной IGRF - International Geomagnetic Reference Field(Международное геомагнитное поле приведения) соответствующей эпохи, был учтен приблизительный градиент 3-4 nT/km.
Цель второй аэромагнитной съемки (Folkman, 1970, 1971), проведенной на Голанских высотах, Шомроне, Иудее, секторе Газа и его оффшорной части было - охватить магнитными исследованиями указанные выше пропущенные области. Параметры съемки почти аналогичны предыдущим (Domzalski, 1967). Полевые замеры были выполнены Aerogeophysics Aviation Services Ltd Израиля.
Магнитное поле Мертвого моря было исследовано в 1986 г. (Frieslander). Более 30 тысяч магнитных измерений проведены морским протонным магнитометром типа G-866 EG&G (Geometrics marine proton magnetometer), интервал между E-W линиями - 1 км. При компиляции аномальной магнитной карты, был удален IGRF соответствующей эпохи.
Карта магнитного поля с сечением 5 nT была составлена в масштабе 1:100,000. После преобразования в цифровую форму этих данных, они пересчитаны («продолжены») вверх на 1400 м., чтобы соответствовать высоте двух предыдущих, упомянутых выше аэромагнитных съемок, и эти данные были включены в компиляцию магнитной карты Израиля. Все магнитные данные были нами переведены в цифровую форму.
В середине 90-х годов, в результате проведения дополнительных наземных полевых работ нами (Рыбаков М., Гольдшмидт В.) были заполнены все ранее пропущенные участки с использованием магнитометров GSM-19 Overhauser Memory(GEM Systems Inc.), с полной автоматической регистрацией интенсивности магнитного поля и др.
Рис.3
Все собранные и измеренные цифровые данные «отгридованы» (интерполированы) по сети 2*2 км. При этом, учтенный нами по всей длине от севера до юга Израиля IGRF составляет приблизительно 250 nT.
Карта аномального магнитного поля Израиля (рис. 3) была построена в масштабе 1:500,000 и издана типографским способом (Survey Israel) двухтысячным тиражом (авторы Рыбаков М., Гольдшмидт В., и др., 1994).
Для составления региональной карты магнитного поля всего Леванта, (рис. 4) включающего Израиль, нами были дополнительно собраны все доступные магнитные данные смежных областей: Сирия (Поникаров, 1966), Иордания (Hatcher et.al ., 1981, Kovach и другие, 1990), Саудовская Аравия (Andreasen и другие, 1974), Синай (Klein, 1971, Folkman и др., 1980), Египет (Meshpef, 1990), юго-восток Средиземного моря (Seismic Geocode Ltd ., 1984), Мертвое море, район к северу от Красного моря (Meshpef, 1990), Суэцкий залив (Meshpef, 1990), залив Эйлат (Ben-Avraham и др.,1986), Турция, восточное Средиземноморье, южная долина Арава (Al-Zoubi и др., 2004) и др. Индивидуальные съемки различных авторов, масштабов и т.п. после визуального и компьютерного сравнения и «сбивки» смежных областей были сведены в один цифровой набор. Эти региональные данные «покрывали» большинство Леванта (1040*1180 км) за исключением территории Ливана. Упомянутая выше карта магнитных аномалий Израиля, (высота съемки 1 км, со снятым IGRF) была выбрана как основа и все магнитные данные пересчитаны вверх к этой высоте (продолжены в верхнее полупространство на высоту 1 км). В основном, за некоторыми исключениями, несоответствия между различными съемками, были весьма незначительными, не превышающими 15 nT.
В целом, нерегулярные магнитные данные различных съемок были преобразованы («отгридованы») в 2*2 км сетку, методом наименьших квадратов, с использованием компьютерной системы Surfer и построена карта в масштабе 1:500.000. На карте отсутствует ощутимый тренд магнитного поля между севером и югом, что подтверждает правильность удаления IGRF.
Под количественным анализом потенциальных геофизических полей обычно понимается только решение прямых и обратных задач. Однако, и изучение структуры поля и содержательно-формализованное истолкование аномалий и др., направленные на извлечение максимально возможной заключенной в них геологической информации, которые ранее именовались «качественная интерпретация», также может проводиться на основе количественного анализа.
Одним из первых этапов анализа геофизических полей при решении геологических, в частности региональных, задач является их районирование. Применяемая до настоящего времени, на этапе так называемой «качественной» интерпретации, методика визуального районирования полей является источником различных субъективных выводов. Формализованное районирование с применением соответствующего программно-математического аппарата, естественно с последующей содержательной расшифровкой и привязкой к реальной геологической обстановке полученного формального результата, более полно использует информацию, заключенную в геофизических полях.
Теория количественного анализа пространственной структуры поля в настоящее время отсутствует. Однако, на практике, используя современный статистический и эвристический аппарат в рамках геостати?стики, можно перевести визуальный анализ полей на количественную основу. Геостати?стика – это наука исследующая и анализирующая количественными методами распределение объектов, в том числе и геологических, в геометрическом пространстве.
Для районирования магнитного поля Леванта нами использован один из нескольких возможных статистических подходов – а именно, автокорреляционный анализ, включенный в различные программные пакеты и компьютерные системы, теоретически предполагающий стационарность исследуемой функции. В нашем случае его применение основывается на представлении поля как случайной функции пространственных координат. Случайный характер геофизических полей обусловлен сложностью и хаотичностью их пространственных зависимостей, совокупностью многочисленных влияющих на них, главным образом, геологических факторов, ошибками измерений и др. менее значимыми причинами.
В строгом понимании, случайная функция называется стационарной, если ее вероятностные характеристики (математическое ожидание - Mf (x), дисперсия - бf2(x), корреляционная (ковариационная) или автокорреляционная функция, часто, нормируемая) не изменяются при любом сдвиге аргументов, т.е. если она инвариантна относительно любого переноса совокупности точек. При этом вводится понятие о двух уровнях стационарности: первый – поле стационарно в чистом виде (наблюденное геомагнитное поле приводится к псевдостационарному виду центрированием, т.е. введением поправки IGRF), второй – кусочно-стационарное поле. При районировании реального геофизического поля, которое подразумевает анализ пространственного распределения случайной функции (в рамках геостатистики), речь может идти о кусочно-стационарном процессе, стационарность которого выдерживается только в пределах одного типа аномального поля (естественно, в реально наблюденном геофизическом поле, может быть несколько типов аномальных полей).
Нормированная корреляционная функция, может быть записана так:
Rf (x, x+t) = Kf (x, x+t)/б (x) бf (x+б)
где f(x) – поле, б – стандартное отклонение, t – шаг смещения.
Примененный нами метод районирования основан на вычислении оценок автокорреляционной функции в скользящем окне. В этом случае никаких допущений о стационарности поля не делается. Предполагается, что автокорреляционная функция (АКФ) Rf (t, x,y) является функцией не только смещения t, но и пространственных координат x,y. С целью оптимизации получения параметров АКФ разработан алгоритм и программа выбора оптимальных значений размеров скользящего окна, в пределах которого производятся вычисления: анализируются значения всех точек поля и по оценке силы тренда в сравнении с критерием Фишера выбираются оптимальные значения окна. Оптимальные размеры окна могут быть также оценены по сериям коэффициентов автокорреляции, вычисляемым между всеми значениями поля поочедно через один, два и т.д. интервала (в предположении об эргодичности анализируемой функции). Площадная АКФ вычисляется по формуле:
N-r M-s
R(r,s) =1/(N – r) (M – s) E E z(i,j) z(i+r, j+s)
i=1 j=1
где r, s = 0, 1, 2,…; i, j – интервалы смещения корреляции по осям x, y; N, M – число точек, соответственно, в строке и столбце матрицы, E – знак суммы.
Площадная обобщенная АКФ вычисляется в предположении, что поле однородно в пределах площади окна:
R(p) = fi(p) fj(p)
где p – интервал группирования R(p) по заданным расстояниям.
Обобщенная корреляционная функция аппроксимируется выражением:
F = e –a(p)cos bp Для районирования поля вычисляются радиусы автокорреляции и величины a и b. Задача районирования поля решается путем выделения на площади однородных (стационарных) областей, в пределах которых количественные характеристики статистических функций остаются практически неизменными.
Основным критерием однородности поля, отождествляемого со случайной функцией, служит неизменность АКФ (или ее параметров, например, радиуса автокорреляции, дисперсии). Границы нарушения стационарности поля выделяются по резкому изменению его статистических параметров.
В пределах стационарных областей, выделенных в результате районирования поля, вычисляются также оценки математического ожидания (средние значения), дисперсии, стандартного отклонения, коэффициентов асимметрии, эксцесса и моментов более высоких порядков. В качестве статистических характеристик поля используются также средние значения амплитуды и площадных размеров аномалий, интенсивность аномалий, градиент поля, степень асимметрии и эксцесса аномалий, экстремумы аномалий, etc.
Рис.4
Существенные особенности выделенных при районировании различных областей магнитного поля, геологически, могут быть, очень кратко, объяснены следующим образом (рис. 4):
Области I, расположенные на западе рассматриваемой территории, а также в восточной части Иордании и на юго-востоке Сирии, в общем, характеризуются отсутствием существенных или наличием низкочастотных магнитных аномалий. На региональных магнитных картах (Makris и др., 1994; Malovitsky и 1982) можно видеть, что такое поле типично почти для всего восточного Средиземноморья по крайней мере до острова Крит. Вероятно, эти области лишены магматизма или мало насыщенны им, или их источники слабо магнитные, или же, если там и есть магматические породы, то они перекрыты мощными толщами осадочных пород на суше и в Средиземном море, т.е. залегают на значительной глубине. Предположильно, мощность осадков эдесь достигает 10 км (Malovitsky и Осипов, 1975). Эти низкочастотные магнитные аномалии, геологически не расшифрованы.
Области II - широко развитые молодые (кайнозойские) вулканические породы (базальты), покрывающие область нескольких тысяч квадратных километров распространены к югу от Пальмиры. Они расположенны вблизи границы севера Иордании- юга Сирии (в основном), а также на Голанских высотах и к северу от Ливана и характеризуются коротковолновым высокочастотным магнитным полем. Отмечена также большая область высокочастотных интенсивных магнитных аномалий в южной Сирии и северной Иордании. Это поле непосредственно коррелируется с поверхностной геологией и соответствует возникновению весьма интенсивного неоген-четвертичного вулканизма. Мощность вулканического покрова достигает 1200 м. (Razvalyaev и др., 2005).
В принципе 1 и 2 области можно было выделить и без применения формальных методов, посколько они резко отличаются от остальной части поля.
В магнитном поле остальной части района исследований отмечаются многочисленные интенсивные аномалии, соответствующие крупным магматическим телам. Границы между все же разными областями магнитного поля не столь очевидны. Положение этих областей относительно друг друга и их границы достаточно произвольны и без применения формализованной методики вообще трудно определимы.
С применением же этой методики по направлению с юга на север можно выделить три области следующим образом: Южная область III охватывает самую северную часть гигантского Аравийско-Нубийского кристаллического щита; Центральная область IV включает западную часть Иордании, юго-западную часть Сирии, Израиля, и смежной части Средиземноморья; Северная область V включает множество особенностей, продолжаемых в южную Турцию, Сирию и северо-восточную часть Средиземноморья, включая Кипр.
Область III среднечастотных магнитных аномалий, часто отражающих магматические тела основного состава. Такие магнитные поля обусловлены древними докембрийскими метаморфическими и магматическими породами Аравийско-Нубийского щита, расположенного в южной части Синайского полуострова в Восточной пустыне Египта (в основном), а также в северо-западной части Саудовской Аравии.
Такие же магнитные аномалии картируются на береговой и оффшорной зонах в Израиле (вблизи Тель-Авива) и в кратере Махтеш-Рамон, однако, в этих местах они соответствует мелким мезозойским вулканитам. Отмечены также несколько вытянутых отрицательных и положительных магнитных аномалий, геологически нерасшифрованных, резко «обрывающихся» в районе разломов Мертвого Моря и Суэцкой впадины.
Область IV - центральная в районе исследования, характерна широко распространенным, главным образом мезозойским магматизмом (Garfunkel, 1989). Здесь, это был наиболее важный по времени и инетенсивности магматический процесс в формировании вулканических и интрузивных тел. Большая часть наших интерпретационных исследований была сконцентрирована на аномалиях именно этой области. Наибольшая аномалия была закартирована поблизости подводного выступа (горы) Ератостенес. Бен-Абрахам и др. ранее (1976) предположили, что эта аномалия вероятно обусловлена основной или ультраосновной подповерхностной структурой, намного большей, чем непосредственно гора.
Магнитная аномалия Ератостенес доминирует в магнитном поле восточного Средиземноморья. Собственно подводный выступ Ератостенес занимает относительно маленькую часть этой сложной магнитной аномалии. Анализируемые и раньше гравиметрические и магнитные аномалии Ератостенес, недавно получили дополнительные объяснения (Бен-Абрахам и др., 2002). Используя данные сейсморазведки (метода преломленных волн), он предположил, что эти аномалии вызваны блоком высокой магнитной восприимчивости с обычным намагничением и плотностью 2.75 g/cm3. Это мощное (~10 км) тело расположено на глубине ~ 5 км. Наша интерпретация частично подтверждает эти результаты. Однако, плотностные и магнитные модели, повидимому, только частично совпадают. Магнитные аномалии аналогичного типа зафиксированы в Израиле в районах Хеврона и Кармиэля, которые ранее объяснялись влиянием «магнитного» фундамента . Расчетные значения магнитной восприимчивости и плотности в районе Ератостенес – соответствуют таковым для моделей этих наиболее интенсивных береговых магнитных аномалий Хеврон и Кармиэль.
Рис.5Рис.6
Развивая это предположение, основанное на подобии гравитационных и магнитных характеристик Ератостенес, Кармиэля и Хеврона мы полагаем, что и магнитное тело Ератостенес представлено юрскими Ашер – вулканитами.
Следует отметить, что структурная карта «магнитного» фундамента была прежде построена на основе аэромагнитных данных (Domzalski, 1967, 1986). Эта карта использовалась в нескольких работах, как карта фундамента (например, Cohen, 1988). Сравнительно недавно проведенная интерпретация (Рыбаков, Гольдшмидт и др.) показала, что две крупные магнитные аномалии Израиля в районах Хеврона и Кармиэля вызваны не «магнитным» фундаментом, а обусловлены магматическими породами раннеюрского возраста (мезозойским магматизмом), типа «Asher shield volcano» (Ашер – вулканиты), представленные вулканическими лавами (рис. 5, 6).
Область V включает многочисленные магнитные тела. Большинство из них надежно идентифицировано как массивы офиолитов: Анталья, Караман, Мерсин, Хатай и тела Тродос. Они обнажены в южной Турции и Кипре и служат классическими примерами офиолитовых массивов. Горный массив Тродос - один из наибольших и лучше изученных офиолитовых тел в мире. Значения магнитной восприимчивости ультраосновных пород комплекса Тродос, измеренного на образцах и обнажениях, достигают n*10-2 единиц SI. Магнитные аномалии наиболее вероятно соответствуют локальным изменениям геометрии и состава этого гигантского горного массива. Между южным побережьем Турции и Кипра магматизм может вероятно быть однозначно идентифицирован как офиолиты. Ближе к западу, между Кипром и Антальей Ergun и др., (2003) предположили, что магнитные аномалии были также вызваны офиолитовыми телами. Магнитные тела, расположенный между Антальей и массивом Тродос принадлежат ориентируемой на северо-запад аллохтонной офиолитовой плите (предположительно большой офиолитовый массив), которая, возможно, связывает Таурик и пери-аравийские офиолитовые пояса.
Очевидное подобие магнитных аномалий Тродос и горных массивов Никлас (юг Кипрской дуги) дает основание предположить, что и горный массив Никлас сложен офиолитами. Пологие градиенты и меньшая интенсивность магнитных аномалий Никлас вызваны более глубоким залеганием этих объектов. Никлас расположен к югу от кипрской дуги, которую всегда рассматривают как южная граница офиолитового аллохтона.
Петрофизические исследования пород показали следующие возможные дополнительные соответствия аномалий и состава «скрытых» тел:
- совпадающие интенсивные магнитные и положительные гравитационные аномалии наиболее вероятно соответствуют офиолитовым горным массивам в северной части области исследования или основным магматическим интрузиям в южной части; - интенсивные магнитные аномалии, не совпадающие с положительными гравитационными аномалиями, наиболее вероятно соответствуют мезозойским и кайнозойским вулканитам, главным образом расположенным в центральной части области;
- отсутствие магнитных аномалий в некоторых областях надежно предполагает, что там нет никаких основных магматических тел (вулканических или плутонических), но не говорит ничего о кислом (гранитном и т.п.) магматизме.
Помимо детальной интерпретации магнитных аномалий Хеврона и Кармиэля (рис. 5,6), нами также вычислены ориентировочные глубины залегания верхних кромок и определен состав еще ряда магнитных объектов (табл.1), местоположение части з которых показано на рис.4.
Name | Depth (km) | Basement depth (km) | Rock composition |
---|---|---|---|
Antalya | part outcr. | 1.6 | ophiolite |
Hatay- Kurdag | part outcr. | 2.6 | ophiolite |
Goksun | 3 | 1.3 | ophiolite |
4 | 4.9 | basik intrusion | |
3 | 5.3 | ophiolite | |
Troodos | part outcr. | 5.2 | ophiolite |
3.0 | ophiolite | ||
Baer-Bassit | part outcr. | 8.7 | ophiolite |
6.3 | ophiolite | ||
2 | 5.1 | basic intrusion | |
Palmira | 3 | 9.5 | basic intrusion |
4 | 7.0 | volcanics | |
Niclas | 7 | 10.1 | ophiolite |
Eratosthenes | 6 | 11.5 | volcanics |
10.6 | volcanics | ||
Yonah | 8 | 7 | basic intrusion |
Carmel | 2 | 6.3 | volcanics |
3.3 | basic intrusion | ||
Hebron | 4 | 5.9 | volcanics |
9.8 | |||
NorthernNegev | 0.5 | 2.8 | basic intrusion |
Feinan | 1 | 2.1 | basic intrusion |
4.5 | |||
NW Ya'alaq | 2.5 | ||
Thamada | 2.4 | basic intrusion | |
Nakhel | 2 | 1.9 | basic intrusion |
Timna | part outcr. | 0.6 | basic intrusion |
Ma'an | part outcr. | 0.8 | basic intrusion |
Tsahara | part outcr. | -1.0 | basic intrusion |
Tiran | 1.7 | basic intrusion | |
Northern Red Sea | 2.5 | 4.1 | basic intrusion |
Данные в таблице являются дополнительным подтверждением того, что магнитные аномалии обусловлены не фундаментом, а магматическими породами основного состава более позднего возраста (Basement depth и Rock composition в таблице).
В целом из вышеописанного следует, что магнитное поле содержит существенную информацию о наличии, распространении, типе и др. характеристик магматизма, что особенно важно, когда магматические породы не обнажены на поверхности.
Анализируя все вышеописанное, необходимо иметь в виду, что возможны и др. варианты как районирования, так и истолкования природы аномалий (например Ben-Avraham et al., 2002, Eppelbaum et al., 2004, 2005, 2007 и др).
Посколько магматизм непосредственно связан с металлогенией, то именно районирование магнитного поля, его аномалии в пределах разных областей, их интенсивность, форма, простирание, рисунок поля, играют важную роль и при металлогенических исследованиях.
Металлогеническая зональность территорий обусловленна многими причинами, а именно, составом и строением глубоких слоев земной коры и верхней мантии, тектоникой, включая разломы и их пересечения-узлы, метаморфизмом, литологией, геохимией, типом ловушек и др., среди которых магматизм (интрузивный, и частично, эффузивный), который также связан с вышеуказанными факторами, играет важнейшую роль. Изучение магматизма (особенно, интрузивного) наиболее приближенно к процессу поисков полезных ископаемых.
В самом общем виде, в региональном плане, площади, перспективные на оруденение сидерофильных элементов (Fe, Ni, Mn и др.), характеризуются, в основном, повышенными аномалиями магнитного (и гравитационного) полей, халькофильных элементов (Cu, Pb, Au и др.) - повышенными, но меньшей интенсивности, магнитного (и пониженными аномалиями гравитационного) полей, литофильных элементов (W, Mo и др.) - практическим отсутствием магнитных
Рис.7Рис.8
аномалий (и пониженными аномалиями гравитационного поля).
Содержательная связь локальных аномалий магнитного ( Т ) и гравитационного ( G ) полей с размещением эндогенного оруденения доказана многими работами. Известны осредненные, по данным разных регионов мира, диаграммы частот встречаемости ( h ) месторождений и рудопроявлений, объединенных в базальтофильную и гранитофильную группы, в локальных аномалиях этих полей различной интенсивности, показанные в изолиниях на рис. 7 (сплошные линии hБ – базальтофильная группа (Fe, Ni, Cu, Pb и др.), пунктирные линии hГ – гранитофильная группа (W, Mo и др.)). В соответствии со значениями этих локальных аномалий любая точка на исследуемой территории может принадлежать: а) базальтофильной группе (hГ< 2%, hБ>2%), б) гранитофильной группе (hГ> 2%, hБ<2%), в)обеим группам (hГ> 2%, hБ>2%). При hГ< 2%, hБ<2% точка находится в безрудной зоне.
На рис. 8 показаны осредненные, также по данным разных регионов мира, диаграммы соотношения распределения группы сидерофильных, халькофильных и литофильных месторождений и рудопроявлений с глубинными параметрами земной коры (Нм – глубина залегания поверхности Мохо, Нб - глубина залегания поверхности «basement», Мб – мощность «basement»).
Сопоставление локальных аномалий магнитного и гравитационного полей (рис. 7), глубинных параметров земной коры (рис. 8) с известным оруденением на территории Леванта в определенной мере подтверждает указанные закономерности.
Жильное оруденение золота и редких металлов, распространенное в докембрийских породах Египта и Саудовской Аравии, может быть обнаружено в аналогичных породах в районе Эйлата (Область III), где был выявлен участок древней золотодобычи, кстати, золото уже добывалось здесь еще до новой эры. Возможно выявление золотокварцевых и пегматитовых жил.
Медные рудники Тимны, также эксплуатировались уже несколько тысячелетий тому назад. Известная минерализация медистых песчаников Тимны, очевидно, вторична, на глубине здесь может быть найдено коренное оруденение комплексного состава. Геохимические поиски выявили в этом районе золотомышьяковое оруденение в докембрийских кварцевых диоритах и гнейсах. В этом районе Аравийско-Нубийского массива также известны в песчаниках и сланцах вкрапления естественных концентратов марганцевых руд, выявлены пегматиты с танталониобиевой минерализацией. В Негеве имеются незначительные по количеству и качеству залежи железных руд. Железная минерализация и доломитизация известна и в зоне разлома Паран. Интересно, что и залежи нефти и газа могут быть приурочены к контактам некоторых магматических тел.
Таким образом, показанные в данной статье результаты районирования магнитного поля, разумеется с учетом известной геологии и при комплексировании с другими геофизическими данными, а именно, гравитационными, сейсмическими, электрическими и др. расширяют прогнозные перспективы исследованного региона, и позволяют полагать, что в регионе Леванта, в том числе и непосредственно в Израиле, имеются определенные перспективы и не исключены открытия новых и расширения потенциала известных месторождений рудных полезных ископаемых.
Список литературы (основные работы, на которых базируется статья)
В. И. Гольдшмидт. 1979. Региональные геофизические исследования и методика их количественного анализа. Москва. «Недра». 219 с. (на русском и китайском (1985) языках).
В.И. Гольдшмидт. 1989. Элементы прикладной геофизической кибернетики и информатики. Киев. ИПК. Учебное пособие, 96 с. (на русском языке).
GoldshmidtV.,Rybakov M., Rotstein Y. 1995. Gravity and magnetic patterns of the Levant. Israel Geological Society, Annual Meeting, Zikhron Ya'aqov, p. 42.
Prof. V Goldshmidt. and M.Rybakov, Dr. Sc. 1998. Methodical problems of gravimetric and magnetic prospecting in Israel. Expert Council of the Immigrant Scientists, Seminar No 26. Tel-Aviv.
Prof. V. Goldshmidt. 1998. System analysis of geophysical and geochemical data in Israel. Expert Council of the Immigrant Scientists, Seminar No 26. Tel-Aviv.
Goldshmidt V., Rybakov M., and Rotstein Y. 1999. Regional density differences as a possible cause of different uplifting styles of the Dead Sea Transform shoulders. Israel Geological Society, Annual Meeting. Dead Sea. p. 32.
Rybakov, M., Goldshmidt, V., Folkman, Y., Rotstein, Y., Ben-Avraham, Z., and Hall, J. K., 1994. Magnetic anomaly map of Israel, scale 1:500,000. Tel Aviv. Geophys. Inst. Isr., and Survey of Israel.
Rybakov, M., Fleischer, L. Goldshmidt V. 1995. A new look at theHebron magnetic anomaly. Isr. J. Earth. Sci., vol. 44, p.p. 41-49.
Rybakov M., Goldshmidt V. and Shamir G. 1996. The use of magnetic patterns for plate reconstruction: an example from the Mediterranean. Isr. J. Earth. Sci., vol. 45, No. 3. p.p. 147-151.
Rybakov M., Goldshmidt V., Fleischer L. and Ben-Gai, Y. 2000. 3-D gravity and magnetic interpretation for the Haifa bay area (Israel). J. Applied Geoph. 44 (2000), p.p. 353-367.
M. Rybakov , Goldshmidt V. , Hall J. Ben-Avraham Z. 2007. Levant: Sources of the Magnetic Anomalies, Israel Geological Society, Annual Meeting, Neve Zohar.
Segev A., Goldshmidt V., Itamar A. and Rybakov M.. 1996. Effects of Mesozoic magmatism on composition, structure and mineralization in the Ramon area (southern Israel): Magnetometric and gravimetric evidence. Isr. J. Earth. Sci., vol. 45, p.p. 89-112
Segev, A., Goldshmidt, V. and Rybakov, M., 1999. Late Precambrian-Cambrian tectonic setting of the crystalline basement in the northern Arabian-Nubian Shield as derived from gravity and magnetic data: basin-and-range characteristics, Isr. J. Earth Sci., V.48:159-178.