Сейсмічний експеримент TTZ-South

The wide-angle reflection and refraction (WARR) TTZ-South transect carried out in 2018 crosses the SW region of Ukraine and the SE region of Poland. The TTZ-South profile targeted the structure of the Earth’s crust and upper mantle of the Trans-European Suture Zone, as well as the southwestern segment of the East European Craton (slope of the Ukrainian Shield). The ~550 km long profile (~230 km in Poland and ~320 km in western Ukraine) is an extension of previously realized projects in Poland, TTZ (1993) and CEL03 (2000). The deep seismic sounding study along the TTZ-South profile using TEXAN and DATA-CUBE seismic stations (320 units) made it possible to obtain high-quality seismic records from eleven shot points (six in Ukraine and five in Poland). This paper presents a smooth P-wave velocity model based on first-arrival travel-time inversion using the FAST (First Arrival Seismic Tomography) code.The obtained image represents a preliminary velocity model which, according to the P-wave velocities, consists of a sedimentary layer and the crystalline crust that could comprise  upper, middle and lower crustal layers. The Moho interface, approximated by the 7.5 km/s isoline, is located at 45—47 km depth in the central part of the profile, shallowing to 40 and 37 km depth in the northern (Radom-Łysogóry Unit, Poland) and southern (Volyno-Podolian Monocline, Ukraine) segments of the profile, respectively. A peculiar feature of the velocity cross-section is a number of high-velocity bodies distinguished in the depth range of 10—35 km. Such high-velocity bodies were detected previously in the crust of the Radom-Łysogóry Unit. These bodies, inferred at depths of 10—35 km, could be allochthonous fragments of what was originally a single mafic body or separate mafic bodies intruded into the crust during the break-up of Rodinia in the Neoproterozoic, which was accompanied by considerable rifting. The manifestations of such magmatism are known in the NE part of the Volyno-Podolian Monocline, where the Vendian trap formation occurs at the surface.Сейсмический профиль TTZ-South с использованием преломленных и отраженных в закритической области преломленных волн, отработанный в 2018 г., пересекает юго-западный район Украины и юго-восточный регион Польши. Профиль TTZ-South был направлен на изучение структуры земной коры и верхней мантии Трансъевропейской шовной зоны (ТЕШЗ) и юго-западного сегмента Восточно-Европейского кратона (склона Украинского щита). Профиль длиной ~550 км (~230 км в Польше и ~320 км на западе Украины) является продолжением ранее реализованных проектов в Польше — профиля TTZ (1993 г.) и CEL03 (2000 г.). Глубинное сейсмическое зондирование по профилю TTZ-South, выполненное с использованием 320 сейсмических станций TEXAN и DATA-CUBE, позволило получить сейсмические записи высокого качества из одиннадцати пунктов взрыва (шесть в Украине и пять в Польше). В данной статье представлена упрощенная Р-скоростная модель, основанная на инверсии времен пробега первых вступлений Р-волн, построенная с использованием программы сейсмической томографии первых вступлений FAST. Полученное изображение представляет собой предварительную скоростную модель, которая состоит из осадочного слоя и кристаллической коры, включающей верхний, средний и нижний ее слои. Поверхность Мохо, аппроксимируемая изолинией 7,5 км/с, расположена на глубине 45—47 км в центральной части профиля, воздымаясь до 40 и 37 км в северной (Радом-Лысогорский блок в Польше) и южной (Волыно-Подольская моноклиналь в Украине) частях профиля соответственно. Особенностью скоростного разреза является ряд высокоскоростных тел, выявленных в диапазоне глубин 10—35 км. Аналогичные высокоскоростные тела ранее были обнаружены в коре Радом-Лысогорского блока. Тела, обнаруженные на глубине 10—35 км, могут быть аллохтонными фрагментами изначально единого массива основных пород или отдельными телами основного состава, внедрившимися в кору в неопротерозое во время раскола суперконтинета Родиния, который сопровождался мощным рифтогенезом. Проявления рифтогенного магматизма известны в северо-восточной части Волыно-Подольской моноклинали, где на поверхность выходят вендские трапы.Сейсмічний профіль TTZ-South з використанням заломлених і відбитих у за критичній зоні заломлених хвиль, відпрацьований у 2018 р., перетинає південно-західний район України і південно-східний регіон Польщі. Профіль TTZ-South був спрямований на вивчення структури земної кори і верхньої мантії Транс'єв ропейської шовної зони (ТЄШЗ) і південно-західного сегмента Східно-Європейського кратона (схила Українського щита). Профіль довжиною ~550 км (~230 км в Польщі і ~320 км на заході України) є продовженням раніше реалізованих проєктів у Польщі — профілю TTZ (1993 р.) і CEL03 (2000 р). Глибинне сейсмічне зондування за профілем TTZ-South, виконане з використанням 320 сейсмічних станцій TEXAN і DATA-CUBE, дало змогу отримати сейсмічні записи високої якості з одинадцяти пунктів вибуху (шість в Україні і п'ять у Польщі). У даній статті представлена спрощена Р-швидкісна модель, що базується на інверсії часів пробігу перших вступів Р-хвиль, побудована з використанням програми сейсмічної томографії перших вступів FAST. Отримане зображення являє собою попередню швидкісну модель, яка складається з осадового шару і кристалічної кори, що включає верхній, середній і нижній її шари. Поверхня Мохо, що апроксимується ізолінією 7,5 км/с, розташована на глибині 45—47 км у центральній частині профілю, здіймається до 40 і 37 км у північній (Радом-Лисогорський блок у Польщі) і південній (Волино-Подільська монокліналь в Україні) частинах профілю відповідно. Особливістю швидкісного розрізу є ряд високошвидкісних тіл, виявлених у діапазоні глибин 10—35 км. Подібні високошвидкісні тіла раніше були виявлені в корі Радом-Лисогірського блоку. Тіла, виявлені на глибині 10—35 км, можуть бути алохтонними фрагментами спочатку єдиного масиву основних порід або окремими тілами основного складу, що впровадилися в кору в неопротерозої під час розколу суперконтінета Родінія, який супроводжувався потужним рифтогенезом. Прояви рифтогенного магматизму відомі в північно-східній частині Волино-Подільської моноклінали, де на поверхню виходять вендські трапи

Lithospheric structure along wide-angle seismic profile GEORIFT 2013 in Pripyat–Dnieper–Donets Basin (Belarus and Ukraine)

The GEORIFT 2013 (GR'13) WARR (wide-angle reflection and refraction) experiment was carried out in 2013 in the territory of Belarus and Ukraine with broad international co-operation. The aim of the work is to study basin architecture and deep structure of the Pripyat-Dnieper-Donets Basin (PDDB), which is the deepest and best studied Palaeozoic rift basin in Europe. The PDDB is located in the southern part of the East European Craton (EEC) and crosses Sarmatia-one of the three segments of the EEC. The PDDB was formed by Late Devonian rifting associated with domal basement uplift and magmatism. The GR'13 extends in NW SE direction along the PDDB strike and crosses the Pripyat Trough (PT) and Dnieper Graben (DG) separated by the Bragin Uplift (BU) of the basement. The field acquisition along the GR'13 (of 670 km total length) involved 14 shots and recorders deployed every similar to 2.2 km for several shot points. The good quality of the data, with first arrivals visible up to 670 km for several shot points, allowed for construction of a velocity model extending to 80 km depth using ray-tracing modelling. The thickness of the sediments (Vp <6.0 km s(-1)) varies from 1-4 km in the PT, to 5 km in the NW part of the DG, to 10-13 km in the SE part of the profile. Below the DG, at similar to 330-530 km distance, we observed an upwarping of the lower crust (with Vp of similar to 7.1 km s(-1)) to 25 km depth that represents a rift pillow or mantle underplate. The Moho shallows southeastwards from similar to 47 km in the PT to 40-38 km in the DG with mantle velocities of 8.35 and similar to 8.25 km s(-1) in the PT and DG, respectively. A near-horizontal mantle discontinuity was found beneath BU (a transition zone from the PT to the DG) at the depth of 50-47 km. It dips to the depth of similar to 60 km at distances of 360-405 km, similar to the intersecting EUROBRIDGE'97 profile. The crust and upper mantle structure on the GR'13 may reflect varying intensity of rifting in the PDDB from a passive stage in the PT to active rifting in the DG. The absence of Moho uplift and relatively thick crystalline crust under the PT is explained by its tectonic position as a closing unit of the PDDB, with a gradual attenuation of rifting from the southeast to the northwest. The most active stage of rifting is evidenced in the DG by a shallower Moho and by a presence of a rift pillow caused by mafic and ultramafic intrusions during the active phase. The junction of the PT and the DG (the BU) locates just at its intersection with the NS regional tectonic zone Odessa-Gomel. Most likely, the 'blocking' effect of this zone did not allow for further propagation of active rifting to the NW.Peer reviewe

CP violating neutrino oscillation and uncertainties in Earth matter density

We propose a statistical formulation to estimate possible errors in long baseline neutrino oscillation experiments caused by uncertainties in the Earth matter density. A quantitative investigation of the effect is made on the CP asymmetry in future neutrino factory experiments.Comment: Latex, 10 pages, 5 figure

Spherical symmetry in f(R)f(R)-gravity

Spherical symmetry in $f(R)$ gravity is discussed in details considering also the relations with the weak field limit. Exact solutions are obtained for constant Ricci curvature scalar and for Ricci scalar depending on the radial coordinate. In particular, we discuss how to obtain results which can be consistently compared with General Relativity giving the well known post-Newtonian and post-Minkowskian limits. Furthermore, we implement a perturbation approach to obtain solutions up to the first order starting from spherically symmetric backgrounds. Exact solutions are given for several classes of $f(R)$ theories in both $R =$ constant and $R = R(r)$.Comment: 13 page

Halos of Unified Dark Matter Scalar Field

We investigate the static and spherically symmetric solutions of Einstein's equations for a scalar field with non-canonical kinetic term, assumed to provide both the dark matter and dark energy components of the Universe. In particular, we give a prescription to obtain solutions (dark halos) whose rotation curve v_c(r) is in good agreement with observational data. We show that there exist suitable scalar field Lagrangians that allow to describe the cosmological background evolution and the static solutions with a single dark fluid.Comment: 19 pages LaTeX file; minor corrections made affecting Eqs.(52)-(56

Seismic model of the crust and upper mantle in the Scythian Platform: the DOBRE-5 profile across the north western Black Sea and the Crimean Peninsula

International audienceThe Scythian Platform (ScP) with a heterogeneous basement of Baikalian–Variscan–Cimmerian age is located between the East European Craton (EEC) on the north and the Crimean–Caucasus orogenic belt and the Black Sea (BS) Basin on the south. In order to get new constrains on the basin architecture and crustal structure of the ScP and a better understanding of the tectonic processes and evolution of the southern margin of the EEC during Mesozoic and Cenozoic time, a 630-km-long seismic wide-angle refraction and reflection (WARR) profile DOBRE-5 was acquired in 2011 October. It crosses in a W–E direction the Fore-Dobrudja Trough, the Odessa Shelf of the BS and the Crimean Plain. The field acquisition included eight chemical shot points located every 50 km and recorded by 215 stations placed every ∼2.0 km on the land. In addition, the offshore data from existing profile 26, placed in the Odessa Shelf, were used. The obtained seismic model shows clear lateral segmentation of the crust within the study region on four domains: the Fore-Dobrudja Domain (km 20–160), an offshore domain of the Karkinit Trough at the Odessa Shelf of the BS (km 160–360), an onshore domain of the Central Crimean Uplift (Crimean Plain, km 360–520) and the Indolo-Kuban Trough at the Kerch Peninsula (km 520–620) that is the easternmost part of the Crimea. Two contrasting domains of the ScP within the central part of the DOBRE-5 profile, the Karkinit Trough and the Central Crimean Uplift, may represent different stages of the ScP formation. A deep Karkinit Trough with an underlying high-velocity (>7.16 km s−1) lower crust body suggests its rifting-related origin during Early Cretaceous time. The Central Crimean Uplift represents a thick (up to 47 km) crustal domain consisting of three layers with velocities 5.8–6.4, 6.5–6.6 and 6.7–7.0 km s−1, which could be evidence of this part of the ScP originating on the crust of Precambrian craton (EEC). The thick heterogeneous basement of the Central Crimean Uplift shows inclusions of granitic bodies associated with magmatic activity related with Variscan orogeny within the ScP. General bending and crustal scale buckling of the Central Crimean Uplift with a wavelength of 230 km could be an effect of the Alpine compressional tectonics in the adjacent Crimean Mountains. The extended/rifted continental margin of the ScP (EEC) at the Odessa Shelf and buckling/uplifted domain of the Central Crimean Uplift affected by compressional tectonics, are separated by the N–S oriented Western Crimean Fault. The crust of the southern margin of the EEC is separated from the ScP, which originated on the EEC crust tectonised and reworked during the Palaeozoic–Mesozoic, by the crustal fault of ∼W–E orientation, which corresponds with the Golitsyn Fault observed at the surface between the EEC and the ScP. The Fore-Dobrudja Domain with a thick (>10 km) heterogeneous basement and two subhorizontal layers in the crystalline crust (with velocities 6.2–6.3 and 6.4–6.65 km s−1) differs from the ScP crust and its origin could be very similar to that of the Trans-European Suture Zone and Palaeozoic West European Platform