The decisive role of the crystalline crust faults in the Black Sea opening

The results of the international "Geology without Limits" project unequivocally confirmed the faults pattern in the crystalline crust of the Black Sea delineated from gravity and magnetic data. The locations of 135 from among ca. 150 faults on its surface derived from the seismic sections of this project completely coincide with those of the present study used.Результати міжнародного проекту .Геологія без кордонів. беззастережно підтвердили наявність системи розломів у кристалічній корі басейну Чорного моря, виділених за гравітаційними і магнітними даними. Місця розташування 135 з майже 150 розломів на її поверхні, отриманих за даними аналізу сейсмічних розрізів у рамках цього проекту, повністю збігаються з розломами виділеної системи

Long-wavelength magnetic anomalies as a source of information about deep crustal structure

The nature of long-wavelength magnetic anomalies (λ = 60–300 km) computed for the Ukrainian Shield from the original field by a continuation upward to a height of 10 km is studied. The correlation betweeen the regional anomalies, the crustal thickness and the topography of the Curie isotherm of magnetite is examined. The strongest correlation is established between the regional anomalies and the crustal thickness. Similar results have been obtained by us for the Baltic Shield and by D.H. Hall for the Canadian Shield. It is concluded that the entire lower crust is magnetized, the average magnetization being almost the same for all the ancient shields. These results have been used for the construction of a magnetic model of the Earth's crust. With some exceptions, the magnetization of the lower crust is found to be inhomogeneous and 5-10 times higher than that of the upper crust. Theoretical modelling and experimental results show a high magnetization in the entire sequence of blocks for the case of a thickened crust and, vice versa, weakly magnetized rocks correspond to a smaller thickness of the crust. The present approach may be of potential use for distinguishing and studying crust-upper mantle interaction areas as well as for predicting the topography of the Moho discontinuity.           ARK: https://n2t.net/ark:/88439/y092937 Permalink: https://geophysicsjournal.com/article/282 &nbsp

Heterogeneous structure of the lithosphere in the Black Sea from a multidisciplinary analysis of geophysical fields

Magnetic, gravity, geothermal, seismic and tomographic data from the lithosphere were first jointly examined. A multidisciplinary interpretation has resulted in a new and consistent model for lithospheric density, magnetic, thermal and velocity heterogeneities. Faults of different orders for the crystalline crust have been mapped in details. Large deep fault zones were recognized. Among them is the most prominent Odessa-Sinop-Ordu (OSO) fault zone, which played a key role in the opening and development of the Black Sea Depression. A fundamental difference was revealed between the crustal and mantle structure and geophysical parameters of the Western Black Sea Basin (WBSB) and Eastern Black Sea Basin (EBSB). These dissimilarities are in the size of «non-granitic» crust, pattern and intensity of heat flow, topography of the lower boundary of the thermal lithosphere, mantle seismic velocity and structure of magnetic and residual gravity anomalies. Based on new information it was demonstrated that the WBSB and EBSB were diachronously formed on two large distinct continental blocks with independent post-rift development of the sub-basins. The rifting of the western sub-basin commenced earlier than that of the eastern one. The EBSB is characterized by younger thermal activity than the WBSB and consequently it was stabilized later. The Mid Black Sea High (MBSH) is not a single tectonic unit but is formed by two ridges of various crystalline crustal structure and age shifted relative to each other by the faults of the OSO zone

3D magnetic model of the Korsun-Novomirgorod pluton and the Novoukrainka massif and its geological interpretation

Three-dimensional model of the upper and middle crust of the Korsun-Novomirgorod pluton and the Novoukrainka massif has been constructed applying the maps of anomalous magnetic field of a scale 1: 200 000, the data of gravity modeling and DSS. A specific feature of the Korsun-Novomirgorod pluton together with directly magnetized formations of gabbro-anorthosite complex is widely distributed rocks of this complex with inverse magnetization that is an evidence of their multiphase origin. It has been also revealed an asymmetry in distribution of magnetic formations of the pluton and of the deep structure of the Earth’s crust as to trans-regional separation zone of Kherson—Smolensk. According to the data of magnetic maps, magnetic model of the pluton has been supplemented by the distinguished semicircular structures that underline the individual character of development of each of the massifs in its limits and are considered as prototectonic faults related to multiphase formation of the pluton.The Novoukrainka massif is characterized by the development of rocks with different intensity, magnetized in direction of contemporary magnetic field. Formation of the massif is strongly related to large deep fault zones and trans-regional separation zone Kherson-Smolensk, which form an intersection knot at the base of the crust.Structural position of large dyke dolerite belts of the region has been analyzed showing that their formation occurred in the period between establishment of the Novoukrainka massif and the Korsun-Novomirgorod pluton

Magnetic data, fault tectonics of consolidated earth crust and oil-and-gas content of the Dnieper-Donets avlakogen

Main perspectives to find oil-and gas deposits into crystal foundation and lower parts of sedimentary cover are related to the deep ruptures of different categories, to its crossings as well as to the presence of decompression and fracturing zones in it. In the article anomal magnetic field (AT )a, its regional and local components as well as developed 3D magnetic model together with magmatism and fault tectonics scheme of Dnieper-Donets Aulacogene have been analyzed. On the basis of complex analysis and interpretation of obtained data the Earth's crust deep structure have been defined and eventual migration ways to the places of deep hydrocarbons agglomeration have been considered. That interpretation allowed to specify found hydrocarbons inflow locations in the Earth's crust of DDA as well as to indicate the new prospective ones. It also permitted to formulate regional geomagnetic signs oil-and-gas content in foundation and to identify probability to replenish the deposits of sedimentary cover by deep hydrocarbons. It has been defined that decompression and fracturing zones of sedimentary basins foundation located over deep magnetic blocks of DDA consolidated crust may be potentially gas-bearing while weekly magnetic zone of the Earth's crust among strongly magnetic blocks of Chernigiv and Lohvitsa segments is potentially oil-bearing

Three-dimensional geological-geophysical lithosphere model of the central part of the Karelian craton

On the base of analysis and generalization of total available geological-geophysical information accumulated during forty years passed a complex of geophysical models of the earth’s crust has been obtained, which gives up-to-date idea on deep structure of the central part of the Karelian craton. The plotted seismic 3D density and magnetic models define more exactly our notions on stratification of the earth’s crust, the behavior of geophysical boundaries including the crust-mantle one. Complex interpretation of potential fields based on seismic model of the earth’s crust of the region taking into account petro-physical and geological data, made possible to estimate special features of layered-blocky structure of the region and of structural correlation of sub-longitudinal suture (the fragment of Ladoga-Pechenga zone of multiple activization) in tectonic division and its relation to deep magnetic sources

Anorogenic granitoids of the Early Precambrian magmatism of the Ukrainian shield

The Early Precambrian magmatism of the Ukrainian shield evolved through regular changes in tectonic setting, composition and depth of formation of rocks of three magmatic associations: (1) granitic, (2) diorite-granitic and (3) anorthosite-granitic. They correspond to the S, I, A - gtanite types respectively. The Early Proterozoic anorogenic granitoids of the Ukrainian shield are represented by the Korosten and Korsun-Novomirgorod rapakivi massifs, East-Peri-Asov complex of subalkaline granites, syenites and nepheline syenites, Perzhansk complex of subalkaline granites and rare-metal metasomatites. The anorogenic granitoids differ from magmatic rocks of the preceeding granitic and diorite-granitic associations by tectonic setting and composition. They are considered to belong to final stage of magmatic evolution and development of consolidated mature Early Proterozoic crust. The anorogenic granitoids of the Ukrainian shield are controlled by a major north-west linear magmatogenic structure, extending trough the whole Ukrainian shield to Poland

Three-dimensional geological-geophysical lithosphere model of the central part of the Karelian craton

On the base of analysis and generalization of total available geological-geophysical information accumulated during forty years passed a complex of geophysical models of the earth’s crust has been obtained, which gives up-to-date idea on deep structure of the central part of the Karelian craton. The plotted seismic 3D density and magnetic models define more exactly our notions on stratification of the earth’s crust, the behavior of geophysical boundaries including the crust-mantle one. Complex interpretation of potential fields based on seismic model of the earth’s crust of the region taking into account petro-physical and geological data, made possible to estimate special features of layered-blocky structure of the region and of structural correlation of sub-longitudinal suture (the fragment of Ladoga-Pechenga zone of multiple activization) in tectonic division and its relation to deep magnetic sources

Про можливу мантійну природу довгохвильової Центральноєвропейської магнітної аномалії

This paper presents the results of a comprehensive analysis of geological and geophysical data, carried out to substantiate the existence and nature of transition class of magnetic anomalies produced by the Earth’s core and the lithosphere. This class of anomalies with a wavelength of 2000—4000 km belongs to the overlap region of the geomagnetic field spectra of the core and the lithosphere, and therefore their separation is arbitrary. The original technology of identifying the lithospheric component developed by the authors is based on one of the fundamental principles of geomagnetism — the change in time and space of the Earth’s core field and the stable position of the lithospheric anomalies.The lithospheric component containing anomalies with a wavelength of more than 2400 km was separated from the main geomagnetic field ВIGRF-12. The subject of our research is the submeridional Central European magnetic anomaly of this class, traced from the northern coast of Europe to the edge of the East Saharan mesocraton in Africa. To substantiate its mantle nature information was analyzed on tectonic position of the anomaly and distribution of local magnetic anomalies in the crust, relief of the Moho discontinuity, thickness of the lower (mafic) crust, average velocities VР of the crystalline crust. The inhomogeneity of the Earth’s crust cannot explain the anomaly under study, and therefore it is of mantle in nature. The distribution of the physical parameters of the crust and the tectonic position of the anomaly indicate the possible presence of a long-lived transregional lithospheric lineament such as a suture zone along its axis.Generalization of theoretical and experimental data suggests that under certain thermodynamic, reductive-oxidative, and tectonic conditions of the upper mantle, ferrimagnetic minerals (magnetite, hematite, native iron, and alloys of iron with nickel and cobalt) can exist, transform and form again within a wide range of Curie temperatures from 580 °C to 1100 °C. It limitsthe lower boundary of the magnetization stability at a depth of 600—640 km. The most favorable conditions for the origin of such sources are areas of subduction and relics of relatively cold slabs, suture zones and associated with them present-day fluids and plumes. In the area of the anomaly under study, fluids and the Iberian plume were identified from seismic tomographic data, which, in combination with the rise of the bottom of the upper mantle and the presence of inclined high-velocity layers in its low-velocity part, characterize the excited mantle. Thus, the Central European long-wave magnetic anomaly can be interpreted as the total effect of the relicts of primary ferrimagnets formed under the influence of fluidization of the mantle.Изложены результаты комплексного анализа геолого-геофизических данных, выполненного с целью обоснования существования и природы магнитных аномалий переходного класса от поля ядра к полю, обусловленному литосферой. Этот класс аномалий с длиной волны 2000-4000 км относится к области перекрытия спектров геомагнитного поля ядра и литосферы, в связи с чем их разделение носит условный характер. Предложенная авторами оригинальная технология выделения литосферной компоненты базируется на одном из фундаментальных положений геомагнетизма — изменении во времени и пространстве поля ядра и стабильном положении аномалий литосферной компоненты. Из состава главного геомагнитного поля ВIGRF-12 выделена литосферная составляющая, содержащая аномалии длиной волны более 2400 км. Предмет исследований — субмеридиональная Центрально-Европейская магнитная аномалия этого класса, прослеженная от северного побережья Европы до края Восточно-Сахарского мезократона в Африке. Для обоснования мантийной природы аномалии проанализированы возможные источники земной коры: тектоническое положение аномалии, распределение локальных магнитных аномалий, рельеф раздела Мохо, мощность нижней (мафической) коры, средние скорости распространения сейсмических волн VР в кристаллической коре. В результате сделано заключение о том, что не- однородностью земной коры нельзя объяснить исследуемую аномалию, в связи с чем она названа мантийной. Однако распределение физических параметров коры и тектоническое положение аномалии свидетельствуют о возможном наличии долго- живущего трансрегионального литосферного линеамента типа шовной зоны вдоль оси аномалии.  Обобщение теоретических и экспериментальных данных позволяет считать, что в определенных термодинамических, окислительно-восстановительных и теконических условиях верхней мантии могут существовать, преобразовываться и вновь образовываться ферримагнитные минералы (магнетит, гематит, самородное железо и сплавы железа с никелем и кобальтом) с широким спектром температур Кюри (от 580 до 1100 °С), определяющих нижний предел сохранения намагниченности глубиной 600—640 км. Наиболее благоприятны для возникновения такого рода источников области субдукции и реликтов относительно холодных слэбов, шовных зон и сопряженных с ними современных флюидов и плюмов. В районе исследуемой аномалии по данным сейсмотомографии выделены флюиды и Иберийский плюм, которые в сочетании с подъемом подошвы верхней мантии и наличием наклонных высокоскоростных слоев в низкоскоростной ее части, характеризуют возбужденную мантию. Таким образом, Центрально-Европейскую длинноволновую магнитную аномалию можно интерпретировать как суммарный эффект области концентрации сохранившихся первичных ферримагнетиков и образованных под воздействием флюидизации мантии.Викладено результати комплексного аналізу геолого-геофізичних даних, виконаного з метою обґрунтування існування і природи магнітних аномалій перехідного класу від поля ядра до поля, зумовленого літосферою. Цей клас аномалій з довжиною хвилі 2000—4000 км належить до області перекриття спектрів геомагнітного поля ядра і літосфери, у зв'язку з чим їх поділ має умовний характер. Запропоновано оригінальну технологію виділення літосферної компоненти, що ґрунтується на одному з фундаментальних положень геомагнетизму — зміні у часі та просторі поля ядра і стабільному розташуванні аномалій літосферної компоненти. Із складу головного геомагнітного поля ВIGRF-12 виділено літосферну складову, яка містить аномалії з довжиною хвилі більш як 2400 км. Предмет наших досліджень — субмеридіональна Центральноєвропейська магнітна аномалія цього класу, яку простежено від північного узбережжя Європи до краю Східно-Сахарського мезократона в Африці. Для обґрунтування мантійної природи аномалії проаналізовано можливі джерела земної кори: тектонічне розташування аномалії, розподіл локальних магнітних аномалій, рельєф поділу Мохо, потужність нижньої (мафічної) кори, середні швидкості поширення сейсмічних хвиль VР у кристалічній корі. В результаті зроблено висновок, що неоднорідністю земної кори не можна пояснити досліджувану аномалію, у зв’язку з чим її названо мантійною. Однак розподіл фізичних параметрів кори і тектонічне розташування аномалії засвідчують можливу наявність довгоіснуючого трансрегіонального літосферного лінеаменту типу шовної зони вздовж осі аномалії. Узагальнення теоретичних і експериментальних даних дає підстави вважати, що у певних термодинамічних, окисно-відновних і тектонічних умовах верхньої мантії можуть існувати, перетворюватися і знову утворюватися феримагнітні мінерали (магнетит, гематит, самородне залізо і сплави заліза з нікелем і кобальтом) з широким спектром температур Кюрі (від 580 до 1100 °С), що визначають нижню межу збереження намагніченості завглибшки 600—640 км. Найсприятливішими для виникнення такого роду джерел є зони субдукції і реліктів відносно холодних слебів, шовних зон і пов’язаних з ними сучасних флюїдів і плюмів. У районі досліджуваної аномалії за даними сейсмотомографії виділено флюїди та Іберійський плюм, які у поєднанні з підняттям підошви верхньої мантії і наявністю похилих високошвидкісних шарів у низькошвидкісній її частині характеризують збуджену мантію. Таким чином Центральноєвропейську довгохвильову магнітну аномалію можна інтерпретувати як сумарний ефект зони концентрації збережених первинних феримагнетиків і феримагнетиків, утворених під впливом флюїдизації мантії

Geophysical heterogeneity of the lithosphere of the megabasin of the Black Sea

Magnetic, gravity, heat flow, seismic and Vp -tomographic data from the Black Sea basin has been interpreted comprehensively for the first time. It has resulted in a new and consistent image of lithosphere density, magnetic, thermal and velocity heterogeneities. The most detailed map of faults is compiled for the consolidated crust. A substantial and important difference in the crust and mantle structure and geophysical parameters of the Western and Eastern Black Sea depressions is revealed. These dissimilarities are in the sizes of areas of "granite-less" crust, pattern and intensity of heat flow, topography of the bottom of the crust, thermal lithosphere, mantle seismic velocity and structure of magnetic and gravity anomalies of the crust. The large mantle long-lived fault zones have been more reliably delineated in the Black Sea with the most prominent Odessa-Sinop fault zone. The Western and Eastern Black Sea depressions have been sequentially formed on two large distinct continental blocks with independent post-rift development. The rifting of the western basin began earlier than that of the eastern one. The Eastern Black Sea basin is characterized by longer thermal activity than the Western Black Sea basin and consequently it has been stabilized later