Структура теплового потока Южного Урала с учётом влияния палеоклимата

На правах рукописиСАЛЬМАНОВА РАУШАНИЯ ЮРИСОВНАСТРУКТУРА ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ЮЖНОГО УРАЛА СУЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ПАЛЕОКЛИМАТАСпециальность 25.00.10 – «Геофизика, геофизические методы поисковполезных ископаемых»АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукУфа - 2012Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетномучреждении науки Институт геологии Уфимского научного центра Российскойакадемии наукНаучный руководитель:доктор физико-математических наукГолованова Инесса ВладимировнаФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институтгеологии Уфимского научного центра Российской академии наукОфициальные оппоненты:Попов Юрий Анатольевичдоктор физико-математических наукМосковский научно-исследовательский центр Шлюмберже, научныйсоветникПарфенюк Ольга Ивановнадоктор физико-математических наукФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институтфизики Земли им.

О.Ю. Шмидта Российской академии наук, ведущий научныйсотрудникВедущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждениенауки Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук,г. ЕкатеринбургЗащита диссертации состоится 22 марта 2012 г. в 1600 на заседанииДиссертационного Совета Д.501.001.63 по геофизике при МГУ им. М.В.Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В.Ломоносова, дом 1, строение 2, Физический факультет, аудитория ЦФА.С диссертацией можно ознакомитьсяфакультета МГУ им.

М.В. Ломоносова.вбиблиотекеФизическогоАвтореферат разослан « » февраля 2012 г.Ученый секретарь Диссертационного совета2Смирнов ВладимирБорисовичОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы.Урал характеризуется зоной аномально низких тепловых потоков (менее30 мВт/м2) в западной части Тагило-Магнитогорского прогиба, в то время какпо мировым данным тепловой поток близких по возрасту структур составляетпорядка 55 мВт/м2.В настоящее время существует несколько возможных объясненийвозникновения зоны аномально низких тепловых потоков. Наиболее вероятнымпредставляется вывод о том, что основной ее причиной является низкаятеплогенерация в Тагило-Магнитогорской зоне. Наблюдаемый минимумтеплового потока в какой-то мере усилен искажающим влиянием палеоклимата,сильнее выраженным в неглубоких скважинах, по измерениям в которыхустановлено существование зоны аномально низких тепловых потоков. В то жевремя часть исследователей либо отрицает существенное влияние палеоклиматана измеренный тепловой поток, либо, наоборот, преувеличивает, полностьюобъясняятакимобразомвозникновениеаномалии.Существуютнемногочисленные попытки внести поправки на влияние палеоклимата визмеренный тепловой поток на Урале.

Несмотря на то, что в настоящее времябольшинство исследователей признает факт искажения измеренного тепловогопотока влиянием палеоклимата, до сих пор не существует единой методикиучета этих искажений, и в мире не известны работы, в которых хотя бы поотдельным регионам были построены карты исправленного теплового потока.Необходимо отметить, что, кроме палеоклимата, на распределениетеплового потока может оказать влияние движение подземных вод.Существующие на сегодняшний день работы (Сальников, Попов, 1982; Попов идр, 1999; Хуторской и др., 2004; Яковлев, 1999, и др.) не позволяют однозначнооценить искажения теплового поля на Урале под действием фильтрации.Возможно, исключение влияния палеоклимата будет способствоватьвыяснению роли гидрогеологического фактора.Учет искажающего влияния палеоклимата должен внести вклад вуточнение представлений о распределении теплового потока на Урале и впонимание природы Уральской аномалии тепловых потоков.Цель работы.Изучение природы аномалий теплового потока на Южном Урале иприлегающих территориях.

Введение поправок на искажающее влияниепалеоклимата в значения плотности теплового потока, полученныеклассическим методом. Составление нового варианта карты распределениятеплового потока, исправленного с учетом влияния палеоклимата.Задачи исследований:1.Реконструкция изменений климата на Южном Урале погеотермическим данным.2.Создание модели изменений климата на Южном Урале в прошломи выработка единой методики введения палеоклиматических поправок, сучетом региональной зависимости палеоклиматического сигнала.33.Математическое моделирование искажений теплового потока игеотермического градиента для различных зон.4.Вычисление исправленных на влияние палеоклимата значенийтеплового потока.5.Составление нового варианта карты распределения тепловогопотока Урала, исправленного на влияние палеоклимата.6.Анализ и интерпретация полученных результатов.Научная новизна работы.Выполнены реконструкции изменений климата методом инверсии вфункциональном пространстве по измерениям температуры в скважинах наЦентральном и Южном Урале на разные периоды времени: за последниенесколько столетий и на период до 100 тысяч лет назад и прямая оценкаамплитуды послеледникового потепления по геотермическим данным дляЮжного Урала.Предложена модель изменений климата в прошлом, позволяющая ввестипалеоклиматические поправки в измеренные значения теплового потока наУрале.Разработана методика введения палеоклиматических поправок, с учетомрегиональной зависимости палеклиматического сигнала.Введены поправки на влияние палеоклимата в измеренный тепловой потокв изучаемом регионе по всем скважинам, в которых выполнены его измерения.Построена карта теплового потока Урала, исправленного на влияниепалеоклимата, не имеющая аналогов в мире.Защищаемые положения.На защиту выносятся следующие научные положения:1.

Новые результаты реконструкции изменений палеоклимата погеотермическим данным, приведенные в работе, создают основу для уточнениямодели изменений палеоклимата на Южном Урале.2. Предложенная автором методика, основанная на использованиивыработанной модели изменений палеоклимата на Урале и моделированиивлияния палеоклимата в различных зонах и на разных глубинах, позволяетввести поправки в измеренные значения теплового потока.3. Результаты исключения искажающего влияния палеоклимата позволяютутверждать, что искажающее влияние палеоклимата сильнее выражено внеглубоких скважинах, расположенных преимущественно в ТагилоМагнитогорской зоне, пространственно совпадающей с зоной аномальнонизких тепловых потоков. Однако зона аномально низких тепловых потоков вМагнитогорской зоне четко выявляется и при внесении поправок, то естьвозникновение этой аномалии невозможно объяснить только влияниемпалеоклимата.Практическая значимость.Учет влияния палеоклимата должен внести вклад в уточнениепредставлений о распределении теплового потока на Урале и в пониманиеприроды Уральской аномалии тепловых потоков.

Полученные результатыпослужат важным вкладом в создание обоснованной геолого-геофизической4модели региона, выяснение закономерностей геолого-тектонического развитияУрала. Предлагаемый подход может быть использован и в других регионах.Апробация работы.Основные результаты диссертационной работы неоднократно докладывалисьна Всероссийских, региональных и международных конференциях: Третьинаучные чтения Ю.П.

Булашевича, Екатеринбург, ИГф УрО РАН, 2005 г.; VIМежрегиональная научно-практическая конференция, Уфа, 2006 г.; 6-еМеждународное совещание "Heat Flow and the Structure of the Lithosphere"(Тепловой поток и структура литосферы), Быков, Чешская Республика, 2006 г.;Девятые Геофизические чтения им. В.В. Федынского, Москва, 2007 г.; VIIIМеждународная конференция «Новые идеи в науках о Земле», РГГРУ, Москва,2007 г.; Восьмая Уральская молодежная научная школа по геофизике, Пермь:Горный институт УрО РАН, 2007 г.; VI научные чтения имени Ю.П.Булашевича,Екатеринбург, 2007 г.; Международная конференция, посвященная 50-летиюИнститута геофизики УрО РАН, Екатеринбург, 2008 г.; Девятая Уральскаямолодежная научная школа по геофизике «Современные проблемы геофизики»,Екатеринбург, ИГф УрО РАН, 2008 г.; X Международная конференция «Тепловоеполе Земли и методы его изучения», Российский государственныйгеологоразведочный университет, Москва, 2008 г.; 7-я Межрегиональная научнопрактическая конференция «Геология, полезные ископаемые и проблемыгеоэкологии Башкортостана, Урала и сопредельных территорий», Уфа, 2008 г.;VIII Межрегиональная научно-практическая конференция "Геология, полезныеископаемые и проблемы геоэкологии Башкортостана, Урала и сопредельныхтерриторий", Уфа, 2010 г.Публикации.По результатам исследований опубликовано 15 работ, в том числе 2 статьив ведущих рецензируемых научных журналах, определенных ВАК.

Основныерезультаты работы изложены в двух госбюджетных научных отчетах.Структура и объем диссертации.Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературыиз 111 наименований, из них 25 на иностранном языке и одного Приложения.Работа изложена на 116 страницах машинописного текста, включая 18рисунков, 3 таблиц.Исходные материалы.В основу диссертационной работы положены материалы, полученныеавтором в процессе исследований Института геологии УНЦ РАН по темам«Изучение природы аномалий теплового поля Южного Урала и Приуралья»(Гос. рег. № 5–96–4/3), «Изучение структуры теплового потока Южного Уралас учетом его глубинного строения и особенностей климатической истории»(Гос. рег. № 5–06–16/1), а также в рамках проекта РФФИ на 2005-2006 гг потеме «Составление нового варианта карты теплового потока Урала с учетомвлияния палеоклимата» 05-05-64141-а.Личный вклад автора состоит в следующем: реконструкция изменений климата по геотермическим данным методоминверсии в функциональном пространстве за последнее тысячелетие,5реконструкция за период до 100 тыс.