Результаты глубинного дистанционного зондирования электромагнитных неоднородностей мантии Земли по данным космического аппарата MAGSAT

Используя результаты глубинного дистанционного зондирования Земли по данным измерений на космическом аппарате MAGSAT электромагнитного поля в диапазоне пространственных длин волн 16 – 16000 километров были построены вертикальные разрезы различных электромагнитных неоднородностей глубинного строения недр Земли на основе решения обратных задач теории потенциала и классических уравнений электромагнитной динамики. В частности, по электромагнитным спутниковым данным были построены вертикальные геоэлектрические разрезы до глубины 1700 и 2900 километров и на их основании геотермический разрез неоднородностей мантии до глубины 1700 километров. Полученные результаты показывают, что, например, в Тихоокеанском регионе верхняя и нижняя мантия являются более холодными, чем переходная зона мантии. Кроме того, был построен разрез мантии и ядра Земли по усредненным данным об ускорении силы тяжести, измеренном на нескольких космических аппаратах SEASAT-1, GEOS-3, который показал наличие почти вертикальной неоднородности, связанной с Гавайским мантийным плюмом и двух почти горизонтальных тонких слоев. Один, тонкий выклинивающийся к центральной части океана, слой расположен на границе мантия - внешнее ядро Земли, а другой тонкий слой расположен на границе внешнего и внутреннего ядра Земли. Анализ вертикальных разрезов термобарических параметров вещества мантии показал, что основным физическим слоем мантии Тихоокеанского региона, где происходят различные высокотемпературные преобразования вещества является переходная зона, от верхней, к нижней мантии, а также «корневые» зоны субдукции и срединно-океанического хребта. Кроме того, рассматривается комплексная геофизическая (электромагнитная, сейсмотомографическая, сейсмическая) модель глубинно-пространственного строения мантийных суперплюмов, периодической дилатантно-диффузионной и вулканической дегазации мантийных недр через каналы суперплюмов, как одной из возможных причин активизации сейсмических процессов. Рассматриваются некоторые гипотезы возникновения мантийных суперплюмов. Для изучения данной проблемы используется комплекс различных геофизических данных (спутниковых электромагнитных, сейсмотомографических, сейсмических, гравитационных, данные физического и компьютерного моделирования). На примере физических модельных, компьютерных модельных данных, полученных на основе экспериментальных спутниковых геомагнитных данных анализируется глубинно-пространственное строение мантийного суперплюма: горизонтальная и вертикальная длина канала дегазации мантийного суперплюма, ячеистая винтообразная структура дегазирующегося потока углеводородов (C, N, O), изотопов инертных газов (Ar, Ra), толщина граничного электромагнитного градиентного слоя мантийного суперплюма. Основные результаты строения электромагнитной структуры Гавайского и Африканского мантийных суперплюмов по спутниковым геомагнитным данным подтверждаются данными глобальной сейсмической томографии и другими геолого-геофизическими данными. В результате можно заключить, что расположение шести основных мантийных суперплюмов происходит в соответствии с дипольно-квадруполной магнитной симметрично-зональной структурой в мантии, и по-видимому, может быть связано с дипольно-квадрупольной структурой процессов гидромагнитного динамо во внешнем ядре Земли. На момент проведения спутниковой съемки MAGSAT экспериментально наблюдалось, что основная периодическая сейсмическая деятельность сосредоточена в районах долготно-зональной системы четырех мантийных суперплюмов (Африканский, Восточно-Азиатский, Тихоокеанский, Аргентино-Чилийский), связанных, по-видимому, с субэкваториальными магнитогидродинамическими процессами во внешнем ядре Земли, по сравнению с сейсмотектоническими процессами, происходящими в приполярных суперплюмах (Гренландский, Антарктический), расположенных в зонах разночастотной структуры движения магнитных полюсов Земли, по-видимому, связанных с периодически изменяющимся в пространстве и времени магнитогидродинамическими процессами, определяющими дипольный магнитный момент Земли. Научная работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 16-05-00698.