| 1. | Наименование проекта | Построение трехмерных моделей глубинного строения приарктической части Уральского региона на основе новых методов комплексной интерпретации геофизических полей и современных компьютерных технологий сеточного моделирования |
|---|---|---|
| 2. | Регистрационный номер ЦИТИС: | 122030200310-4 |
| 3. | Исполнитель | Институт геофизики им. Ю.П. Булашевича УрО РАН |
| 4. | Ведомственная принадлежность | Минобрнауки России - наука |
| 5. | Заказчик | РНФ |
| 6. | Вид финансирования | грант |
| 7. | Вид НИОКТР | Фундаментальная НИР |
| 8. | Приоритетное направление (основное) | Нет данных |
| 9. | Приоритетное направление (дополнительное) | Нет данных |
| 10. | Критическая технология (основная) | Нет данных |
| 11. | Критическая технология (дополнительная) | Нет данных |
| 12. | Приоритет Стратегии НТР России | Возможность эффективного ответа российского общества на большие вызовы с учетом возрастающей актуальности синтетических научных дисциплин, созданных на стыке психологии, социологии, политологии, истории и научных исследований, связанных с этическими аспектами научно-технологического развития, изменениями социальных, политических и экономических отношений |
| 13. | Общее тематическое направление | Рациональное природопользование, климат, экология |
| 14. | Приоритетное арктическое направление (основное) | |
| 15. | Приоритетное арктическое направление (дополнительное) | |
| 16. | Аннотация | Проект направлен на решение фундаментальной проблемы наук о Земле - изучение глубинного строения земной коры и верхней мантии геофизическими методами: построение трёхмерных геолого-геофизических моделей на основе новых методов комплексной интерпретации геофизических полей. Обоснованное решение задач региональной геологии и минерагении практически невозможно без учёта особенностей глубинного строения земной коры и верхней мантии. Объемные модели верхней части литосферы, построенные по результатам интерпретации комплекса геофизических полей (с количественными характеристиками распределения физических свойств в слоях) позволяют делать обоснованные выводы о вещественном составе, условиях образования и тектонического развития геологических структур. Изучение связи между приповерхностными структурами осадочной толщи и глубинными структурами консолидированного фундамента и верхов мантии позволит обеспечить математическое сопровождение глубинных геокартировочных работ сложно построенной геологической среды на разных иерархических уровнях ее организации. Разработка новых методов и компьютерных технологий построения моделей глубинного строения земной коры и верхней мантии по комплексу геофизических полей является одним из самых перспективных направлений современных исследований в науках о Земле. Особый интерес представляет круг согласованных прикладных задач, когда различные по своей природе и информативности геофизические поля могут интерпретироваться по единому математическому сценарию. Для этого достаточно, чтобы искомые поля удовлетворяли однотипным уравнениям и схожим граничным условиям поставленной задачи, имелись реальные предпосылки для связи входящих в эти уравнения физических параметров среды. Установление таких внутренних связей позволяет выделить наиболее устойчивые неоднородности коры и мантии и дать количественную оценку их проявления в аномальных геофизических полях различной эндогенной природы. При этом, актуальна предлагаемая нами постановка конкретной математической задачи: разработать единую схему интерпретации по комплексу геофизических полей (гравитационного, магнитного и стационарного поля тепловых потоков) на основе решения трехмерных линейных и нелинейных обратных задач теории потенциала и результатов интерпретации сейсмических данных. Базовым элементом методики количественной интерпретации по комплексу геофизических полей являются фрагментарные геолого-тектонические модели глубинного строения Уральской складчатой системы в районе сейсмических геотраверсов. Сейсмоплотностные модели представлены в двух формата: градиентно-слоистая (или модель в «изолиниях») и слоисто (или разломно)-блоковая модель. Градиентно - слоистая плотностная модель является первым приближением к реальному строению земной коры, восстанавливая усредненные (интегральные) характеристики плотностных и упругих параметров. В практике структурно-картировочных и разведочных работ предпочтение отдается разломно-блоковым моделям глубинного строения. Однако, такие модели чрезвычайно громоздки в вычислительном плане. Числовые данные представлены массивами плотностей, как правило, постоянных в блоке, и соответствующими массивами координат вершин мозаичных многогранников. Для всей территории региона в трехмерном пространстве нахождение границ этих блоков невозможно по их проективным сечениям в пределах сейсмических профилей. Это резко снижает информативность последующих количественных оценок и привносит в модель существенную субъективную доминанту интерпретатора. Более того, нам не известно ни одного метода восстановления плотностной разломно-блоковой конфигурации сложно-организованной геологической среды на основе решения обратной задачи гравиметрии. Как правило, математическое моделирование ограничивается уточнением параметров модели на основе интерактивной методики многократного решения прямой задачи гравиметрии. Предлагаемое в проекте представление формализованных данных цифровой модели слоисто-блокового строения литосферы в формате сеточных функций определяет научную новизну разрабатываемой схемы интерпретации, посредством которой реализуется возможность получения геологически-содержательных решений обратных задач по комплексу геофизических полей. Сеточная аппроксимация входных данных предполагает специальную организацию матричных массивов большой размерности. Сеточные алгоритмы легко формализуются в непрерывную последовательность однотипных расчетов, что дает возможность использовать схемы параллельных вычислений. Разломно-блоковая конфигурация восстанавливается по трехмерным сеточным моделям подобранного «цифрового» параллелепипеда. Наличие оригинального математического аппарата, созданного в лаборатории математической геофизики ИГФ УрО РАН, а также особенности применяемой методики ранжирования разноглубинных аномалий определяют приоритет настоящих исследований. Территория исследования охватывает приарктическую часть зоны сочленения трех важнейших геологических провинции: восточную окраину Восточно-Европейской платформы, северную часть Уральской складчатой системы и западную окраину Западно-Сибирской плиты. Интерпретация первичных данных глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ) с единых методических позиций и применение методов трехмерной интерпретации гравитационного, магнитного и теплового геофизических полей (основанных на оригинальных алгоритмах и современных компьютерных технологиях сеточного моделирования) позволит значительно повысить информативность и надежность моделей глубинного строения литосферы. Моделирование будет проводиться для градиентно-слоистой среды. По результатам комплексной интерпретации будут созданы новые трехмерные модели распределения плотности и намагниченности в слоях верхней части литосферы и построены новые карты тектонических структур и блоков земной коры на разных глубинах. Разработка универсальных схем количественной интерпретации, создание устойчивых, адаптивных алгоритмов и их программная реализация позволят оперативно конструировать многовариантные модели послойного строения земной коры и сделать их прозрачными для всестороннего геолого-геофизического анализа. Последнее имеет принципиальное значение для понимания особенностей глубинного строения Уральской складчатой зоны и прилегающих к ней территорий, а также позволяет проследить распространение основных тектонических структур в область арктического шельфа. |
| 17. | Начало проекта | 11.08.2014 |
| 18. | Завершение проекта | 31.12.2016 |