УДК 550.837.211
1, 1 , 2, 3, 4, 5
Новые глубинные МТ зондирования в Приморье
Аннотация. Понимание происходящих в зоне перехода от Тихого океана к Евразии процессов является ключевым при построении тектонических моделей оболочек Земли, а также моделей конвекции верхней мантии. Магнитотеллурический метод позволяет получать независимые от других геофизических методов оценки распределение температуры и флюидов в недрах Земли. Исследования выполняются в рамках российско-японского проекта РФФИ №14-05-92106-ЯФ_а. Несмотря на ограниченное финансирование проекта (особенно в 2015 году), удалось организовать и провести в 2014-2015 гг. полевые работы в Приморском крае и получить новые экспериментальные данные.
Ключевые слова: магнитотеллурические зондирования, электропроводность, переходные функции, мантия, зона субдукции, береговой эффект, глубинные разломы, комплексная интерпретация.
Об авторах:
1 - Тихоокеанский океанологический институт им. ДВО РАН, Владивосток
2 - Институт океанологии им. РАН, Москва
3 - ЦГЭМИ ИФЗ РАН, Троицк
4 - Московский государственный университет им. , Москва
5 - Институт тектоники и геофизики им. ДВО РАН, Хабаровск
Измерения выполнялись в четырёх полевых пунктах (см. рис. 1) и геомагнитной обсерватории Горнотаежное. На полевых пунктах выполнялись измерения всех пяти компонент электромагнитного поля (Ex, Ey, Hx, Hy и Hz), тогда как на обсерватории Горнотаежное– только трёх магнитных компонент (Hx, Hy и Hz). Для измерений применялись две магнитотеллурические станции LEMI-417 с феррозондовым трёхкомпонентным магнитометром и трёхкомпонентная феррозондовая магнитовариационная станция LEMI-425. Длительность измерений составила от одной до двух недель, что позволило получить оценки переходных функций в диапазоне периодов от 10-20 до 10000 секунд.
Дополнительно на трёх пунктах (VLA, PAR и LUK) были выполнены одно-двух суточные измерения с помощью МТ станции «Метроникс». На пункте BID и вокруг него были выполнены односуточные измерения с помощью МТ станции «Феникс». В состав станций «Метроникс» и “Феникс» входят индукционные магнитные датчики MFS-06 и MTC-50, соответственно, что позволило получить оценки переходных функций в короткопериодном диапазоне, начиная от 0.025 с.
Рис. 1. Схема расположения пунктов долговременной регистрации МТ-поля в Приморье в 2014-2015 гг. VLA – обсерватория «Vladivostok» в посёлке Горнотаежное, полевые пункты: PAR (Пархоменко), LUK (Лукьяновка), DAN (Даниловка) и BID (Биджан)
Для обработки полученных данных использовались современные методы оценивания переходных функций, что позволило получить достоверные несмещённые оценки полного набора магнитотеллурических (МТ) и магнитовариационных (МВ) параметров [Varentsov, 2007; Epishkin, 2014].
На рис. 2. Приведены значения компонент кажущегося сопротивления и фазы импеданса для двух пунктов, в которых измерения проводились в 2014 году, а на рис. 3 – значения азимута и модуля индукционных векторов.
В пункте Лукьяновка, расположенном вблизи побережья наблюдается хорошо выраженный береговой эффект: значения реального индукционного вектора на периоде 1-2 часа составляют более 0.3, а направление вектора соответствует береговому эффекту. Кроме того, в интервале периодов 100-300 секунд наблюдается ещё один максимум с другим направлением индукционного вектора, что свидетельствует о существовании ещё одного проводника к юго-западу от пункта (см. рис. 7а). Существенной трехмерностью характеризуется также тензор импеданса, а фаза восточной (YX) компоненты выходит из своей четверти (см. рис. 6а), что является прямым указанием на разломную тектонику.
В пункте Горнотаежное также виден береговой эффект, однако его действие существенно слабее, чем в Лукьяновке (значения модуля реально вектора на периоде 1-2 часа составляет немногим более 0.2). Наблюдается значительное возрастание типпера на коротких периодах, что также как и в Лукьяновке, свидетельствует о существовании проводящей зоны к западу (см. рис. 7б) от пункта, однако тут это зона приповерхностная.
Поведение переходных функций в пункте Пархоменко существенно отличается от двух других пунктов – береговой эффект ощущается слабо, кроме того, можно предположить существование приповерхностной проводящей зоны к юго-востоку от пункта. Тензор импеданса носит двумерный характер: максимум импедансной диаграммы направлен по азимуту 20?, по всей видимости, отражая выделяемый по индукционному вектору проводник.
Проявление берегового эффекта в полученных данных оказалось несколько слабее, чем ранее полученные теоретические оценки [Никифоров и др., 2004], что свидетельствовать о нормализующем влиянии разломной тектоники.
Для понимания влияния разломов на поведение магнитотеллурических переходных функций в дальнейшем будет выполнено трехмерное численное моделирование.
а б
Рис. 2. Значения кажущегося и фазы импеданса в географических координатах для пункта Лукьяновка LUK (а) и Пархоменко PAR (б)
а б в
Рис. 3. Значения модуля и азимута реальной (сплошные линии) и мнимой части индукционных векторов для пункта Лукьяновка LUK (а), Горнотаежное VLA (б) и Пархоменко PAR (в). Направление индукционных векторов – от проводника
В целом, все полученные данные и результаты их предварительного анализа уверенно свидетельствуют, что характерной чертой геоэлектрического строения Приморья является проявление трёхмерного берегового эффекта, осложнённого разломной тектоникой.
Полученные новые данные, их детальный анализ и обработка, а также комплексная интерпретация, с учётом имеющихся геолого-геофизических данных по дальневосточному региону позволит уточнить имеющиеся геоэлектрические модели и их тектоническое истолкование.
Библиографический список
1. Никифоров, В. М., , 2004. Численное моделирование трехмерного берегового эффекта в Приморье. Физика Земли, №8. С. 56-69.
2. Epishkin, D., 2014. Advances in remote references data processing: using remote electric channels, Proceedings of 22nd EM Induction Workshop, Weimar, Germany, 24-30.08.2014.
3. Varentsov Iv. M., 2007. Joint robust inversion of MT and MV data // EM sounding of the Earth’s interior (Methods in geochemistry and geophysics, 40). Elsevier. P. 189-222.
Valerian, Nikoforov, Grigory, Shkarbnya, Nikolay, Palshin, Ivan, Varentsov, Dmitry, Epishkin and Vitaly, Kaplun
New deep MT soundings in primorye
Abstract. Understanding of processes in the transition from the Pacific Ocean in Eurasia is important for construction of tectonic models of the Earth's shells, as well as models of the upper mantle convection. Magnetotelluric method allows to obtain independent from other geophysical methods estimates of temperature and fluid distribution in the upper mantle. Research is carried out in the framework of the Russian-Japanese project RFBR №14-05-92106-JSPS_A. Despite limited funding for the Project (especially in 2015) MT survey in the Primorsky Kray was arranged and new experimental data were collected.
Key words: magnetotelluric soundings, electrical conductivity, transfer functions, mantle, subduction zone, coastal effect, deep faults, joint interpretation
