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



Yüklə 1,42 Mb.
Pdf görüntüsü
səhifə6/12
tarix10.05.2022
ölçüsü1,42 Mb.
#86425
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
Interpretation of gravity and magnetic data with g

r,  θ,  φ)

  relative to the point. An unknown boundary of the body was determined by the 

equation 

r=r(θ, φ)

, where 


r(θ, φ)

 is a single-valued function. The unknown function 



r(θ, φ)

 was found 

by solving the following nonlinear integral equation

GΔσ



K



x,y,z,r



θ,φ



dθdφ=U





x,y,z

  ,                         (1)



Fig. 3. Regional field model and approximation with line segments. Top: zoomed gravity anomaly, initial data  

(left), model of the regional field – 2D harmonic function (right). Bottom: residual anomalies after subtracting 

the regional field model (left), their approximation with two 3D line segments, RMS = 0.41mGal (right)



where 

G

 is the gravitational constant, 



Δσ

 

is the mass density contrast, 



U(x,y,z) 

is the given field. For a 

fixed value of  

Δσ

, the solution of the inverse problem is unique according to the Novikov’s (1938) 

theorem. We employed our new integral equations for the gravity and magnetic inverse problems 

(Prutkin, 2008). Integrands of the integral equations are algebraic relative to the function sought and 

do not contain its derivatives. In case of the function 

in Eq. (1), we used a special combination of the 

potential and its derivatives. Based on the approximation of the observed field by the field of 3D line 

segments, this combination could readily be calculated.

For the parametrization of the contact surface, we applied the Cartesian coordinates. The unknown 

3D topography was then defined by 



z=z(x, y)

. For this unknown function

 

z=z(x, y), there is a nonlinear 



integral equation similar to Eq. (1), see (Prutkin and Saleh, 2009). For the contact surface, we could 

use the gravity or magnetic data, which are given directly on the physical surface. For the restricted 

body, we calculated the mentioned combination of the potential and its derivatives on the closed 

surface 


r=ρ(θ, φ)

, which allegedly contains the unknown body in its interior.

Integral equations were solved by the method of local corrections for both, the contact surface 

(Prutkin and Saleh, 2009) as well as for the restricted body (Prutkin et al., 2011). This method is 

belong to iteration methods such as the method of Cordell and Henderson (1968). It is based on 

computing the integral while the same grid is used for evaluating the given field. In each iteration, an 

attempt is made to decrease differences between the given and approximate field values at a fixed 

node solely by means of modifying the value of the unknown function at the same node. This idea 

leads to a decomposition of the inverse problem and to reduction of time expenditures needed to 

solve it approximately by an order of magnitude. For the restricted object, we refined the obtained 

solution by applying Newton’s method. An initial approximation provided by the method of local 

corrections ensured its fast convergence.

First, we took the medium wavelengths of observed gravity without negative anomalies (they  were 

substituted   for   the   three   local   areas   by  the   regional   field   models)   and   inverted  them   for  a  3D 

topography of density interface between the crystalline basement (Neoproterozoic gneiss, density 

2750 kg/m

3

) and the lower crustal  layer with  the  density  of  2850 kg/m



3

. The density values  were 

assumed according to previous gravity modelling and deep seismic profiles. The density interface is 

located in depths between 6 and 13 km, the average depth is approximately 10 km.  The obtained 

topography is shown in Fig. 4 (left).

 

The main feature of the topography is a mountain range of the 



southwest-northeast   direction.   In   late   Paleozoic,   the   area   of   investigation   was   affected   by  a 

subduction with the stress direction from  the  south-east (Paleo-Tethys Ocean) to  the  north-west 

(Euramerica Continent). The mountain range looks like a fold belt orthogonal to the direction of stress.

For all three local areas, we transformed the sets of 3D line segments found by an approximation into 

the 3D restricted bodies with the same field. Each time, we introduced spherical coordinates with the 

origin located in the centre of mass and then solved Eq. (1). As the density value, we assumed 2600 

kg/m

3

 which corresponds to granite. We followed the geological concept of Behr et al. (1984) about 



crystalline rocks intruded by Variscan granites. Since intrusions are contained in the denser ambient 

medium (crystalline), they cause the presence of large negative gravity anomalies. All three granitic 

intrusions are located above the density interface.

The northern intrusion corresponds to the most intensive negative anomaly (see Figures 2 and 3). It is 

stretched up to about 41 km in the west-east direction and up to 23 km in the south-north direction. 

The intrusion is located at depths from 4 down to 9.5 km. This body is the closest one to the Earth's 

surface and this is why it generates the anomaly with the largest amplitude. Two southern intrusions 



lay in valleys to the west and to the east from the above-mentioned mountain range. The southwest 

intrusion is spread over 44 km in the south-north direction and over 28 km from the west to the east. 

It is located at depths between 5 and 10 km, a bit deeper than the northern intrusion, so the 

corresponding anomaly has a smaller amplitude. The southeast intrusion is 30 km long in the south-

north direction and 26 km wide in the east-west direction, with depths ranging from 6 to 10 km. It is  

the smallest and the deepest body, this is why it causes the smallest negative anomaly.

The obtained 3D model for the medium wavelengths includes three low-density bodies, which we 

interpret as granitic intrusions, and the density interface below,  see Fig. 4 (right).




Yüklə 1,42 Mb.

Dostları ilə paylaş:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə