Article in Journal of Applied Geophysics · January 2017 doi: 10. 1016/j jappgeo

1. 

Introduction

Our   investigation   is   carried   out   under   the   framework   of   the   project   INFLUINS   (Integrated   Fluid 

Dynamics in Sedimentary Basins), which is devoted to studies of relationship between the near-

surface and deeper fluids and material flows. The project links geology, hydrogeology, mineralogy, 

geophysics, basin analysis, remote sensing and other geoscience topics. A geophysical investigation is 

necessary in order to explain the internal structure of the Thuringian Basin, and to develop a joint 3D 

model of its underground using seismic, gravimetric, magnetic and borehole measurements. In our 

study   we  use  mainly   gravity  and   magnetic  data.  A  detailed   structural  model  forms   an   essential 

boundary condition for models of fluid transport, one of the central goals of the project INFLUINS.

_____________________________________________________________________________

*

Corresponding author. Tel.: [phone]; fax: [phone]. E-mail address: [e-mail]

---

Our new method for the 3D potential field data inversion has been tested on a local and isolated 

gravity anomaly by Prutkin et al. (2011). For this anomaly, we primarily focused on a wide variety of 

admissible   solutions,   which   generate   the   same   field.   By   interpreting   the   gravity   and   magnetic 

anomalies for the Thuringian Basin, we deal with a larger geographic area. Both, the gravity and 

magnetic   data   are   inverted,   taking   into   consideration   the   fact   that   they   represent   a   complex 

composition of various signals. In our study, we try to consider all available geological information to 

obtain a unique solution.

First, we separate the sources into the deep, intermediate and shallow components by applying 

successively   the   upward   and   downward   continuation   procedures.   All   components   are  inverted 

separately.  Here we deal for the first time with a problem of low frequencies, meaning that deep 

masses generate long wavelengths, but the converse implication is not necessarily true. Here we 

demonstrate how this problem can be solved by using additional geological information.

For intermediate wavelengths, we begin with the three largest negative gravity anomalies, which are 

correlated with the negative magnetic anomalies. From each anomaly, we remove a model of the 

regional field. We then approximate the resulting residual anomaly by the field of several 3D line 

segments and subtract their effects. The residual field is inverted for 3D topography of a contact 

surface. We apply our inversion algorithms to transform segments into three restricted bodies, which 

are interpreted geologically as granitic intrusions. Finally, we combine all objects and obtain a 3D 

model of the main intermediate sources.

Among   shallow   sources,   there   are   two   main   gravity   anomalies,   which   are   correlated   with   the 

magnetic   ones.   We   transform   magnetic   data   to   so-called   pseudo-gravity   and   compare   it   with 

measured   gravity.   Their   high   spatial   correlation   indicates   that   both,   the   gravity   and   magnetic 

anomalies are likely related to the same source. We then invert the anomalies for the 3D topography 

of density interface, which is interpreted as an uplift of the crystalline basement. For several local 

areas, we invert negative gravity anomalies for the geometry of salt deposits. This interpretation is 

supported by drilling data from existing boreholes.