ПОБУДОВА ТА ПЕРШІ РЕЗУЛЬТАТИ ІНТЕРПРЕТАЦІЇ ТРИВИМІРНОЇ МОДЕЛІ ЩІЛЬНОСТІ МАНТІЇ ПІД УКРАЇНСЬКИМ ЩИТОМ

ШУМЛЯНСЬКА, Л., ПІГУЛЕВСЬКИЙ, П. (2024). CONSTRUCTION AND FIRST INTERPRETATION RESULTS OF THE THREE-DIMENSIONAL MANTLE DENSITY MODEL UNDER THE UKRAINIAN SHIELD. Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Geology, 2(105), 21–28. https://doi.org/10.17721/1728-2713.105.03

Вступ. Моделі густини мантії є ключовими інструментами для розуміння фундаментальних геологічних і фізичних процесів, які відбуваються всередині Землі. Багато параметрів, які використовуються в моделях густини мантії, залишаються недостатньо зрозумілими та невизначеними. Серед інших до них належать дані про склад та реологію мантії, які можуть значно варіюватися. Значний вплив на кінцевий результат має спосіб створення моделей щільності (густини).  
Методи. Моделювання за допомогою одновимірних моделей спрощує процес обчислення, натомість узагальнює розподіл густини мантії, припускаючи, що він є однорідним у горизонтальному напрямку. Це обмеження не дозволяє враховувати латеральні варіації густини мантії, які можуть бути важливими на регіональному рівні. Тривимірні моделі є більш складними і вимагають великої кількості даних, які здебільшого "важко" доступні. Крім того, тривимірне моделювання вимагає великого об'єму обчислювальних ресурсів, тому їх використання може бути обмеженим.  
Результати. У цьому дослідженні представлено квазітривимірну модель густини мантії під Українським щитом, отриману на основі набору одновимірних кривих густини, при розрахунках яких були внесені поліноміальні поправки за неоднорідність, які компенсують недоліки обрахунку одномірних моделей. Ця тривимірна модель отримана в результаті перерахунку одновимірних кривих швидкості, одержаних сейсмотомографічним методом по Р-хвилях, розрахованим для 21 мантійного домену в діапазоні глибин від 50 до 2600 км. Процес перетворення кривих швидкості P-хвиль у модель густини включає такі етапи: визначення сейсмічних меж у мантії як точок перегину першої похідної кривих швидкості P-хвиль для кожного мантійного домену; створення синтетичної моделі мантії S-хвиль під Українським щитом шляхом перерахунку кривих швидкості P-хвиль; вирішення рівняння Адамса–Уільямсона з використанням сейсмічних швидкостей (P,S) для кожного домену з подальшою поліноміальною корекцією для врахування гетерогенності; вибір еталонної моделі мантії, яка була б основою для перерахунку швидкісних кривих у густину, через порівняння гравітаційного потенціалу на поверхні Землі та розрахованих від існуючих референтних моделей мантії (PREM, PREMA, PREMC, IASP91 AK135). Як еталонну було вибрано модель AK135 за результатами порівняння обчисленого та спостереженого гравітаційного потенціалу в центральній точці Українського щита.  
Висновки. У цьому дослідженні акцентується увага на заключних етапах конструювання моделі густини мантії, враховуючи: збалансування маси верхньої та нижньої мантії для кожного домену при визначенні густини з використанням рівняння Адамса–Уільямсона та введення поліноміальних корекцій відносно еталонної моделі АК135; розрахунок густин для кожного з 21 мантійного домену та їх тривимірна інтеграція. Отримана модель густини мантії Українського щита добре узгоджується з поділом мантії на три основні шари: літосферу, верхню мантію та нижню мантію. Кожен зі структурних шарів має свій візуальний патерн гетерогенності густини.