Магнитотеллурические данные получены Научной станцией РАН (г. Бишкек) в 2004 - 2006 гг. с помощью станцией Phoenix MTU-5 при выполнении международного проекта ИНТАС “Трехмерная электромагнитная и термическая томография сейсмоактивных зон земной коры” [1]. Плотность МТ наблюдений способствовала повышению надежности решения обратной задачи МТЗ в условиях неоднородностей, слагающих структурные этажи Чуйской впадины (рис.1).

Рис.1. Схема расположения точек МТЗ [1].1 - полигон РАН, 2 - МТЗ и их номера, 3 - города, 4 - разломы (I - Иссык-Атинский, II - Шамси-Тюндюкский), 5 - Центрально-Чуйская флексурно-разрывная зона, 6 - номера профилей МТЗ.

Методология 3D интерпретации кривых МТЗ

Алгоритм построения блочной 3D модели в себя включает: оценку размерности верхнего и нижнего структурных этажей; определение наиболее информативных типов инвариантных кривых МТЗ при выделении низкоомных блоков в коре; 1D инверсию максимальных с^maxH, минимальных с^minH кривых индукции и построение по ним сечений с (у, H) верхней части 3D модели [2]; уменьшение влияния “шумовой” части неоднородностей верхнего этажа на кривые МТЗ с помощью инверсии нормализованных кривых с^maxHN и построение нижней части стартовой модели; построение стартовой 3D модели путем согласования оценок параметров глубинных частей разреза, полученных по кривым с^maxH и с^maxHN; корректировка параметров блоков в стартовой модели с помощью трехмерного моделирования МТ полей по программе Maxwellf [3]; оценку достоверности, полученной геоэлектрической модели, путем изучения разрешающей способности кривых с^maxH к изменению УЭС низкоомных блоков модели.

В результате проведенных модельных исследований были выбраны методы максимума и минимума индукции и фазового тензора. Матрица импеданса отвечает 2D размерности в основном на пр.1 и 3.

Рис.2. Вид сверху (Z = 0) на 3D модель Чуйской впадины. Справа - шкала УЭС блоков. Цифры на блоках т. н. модельных полей. В скобках - номера экспериментальных МТЗ

Сечения результирующей модели, полученной методом подбора 3D модельных кривых с^mахН_М и с^minН_М к экспериментальным даны для Z = 0 км на рис.2, для вертикальных сечений: Х = 0 - 10 км (пр.2zy - 3zy), Х = 40 - 65 км (5zy и 6zy), Х = 90 км (7zy), Х = 110 км (8zy) и Х = 130 км (9zy) и У = - 15 км (1zx) на рис.3. На сечения нанесены изолинии с (у, Н) ^М и с (х, Н) ^М. Пример сопоставления экспериментальных кривых с^mахН, с^minН и модельных с^mахН_М, с^minН_М для профилей МТЗ 1, 10 представлен на рис.3а-б. Относительная погрешность подбора Z^mахН_М к Z^mахН на периодах Т < 50 c не превышает 15 %. С уменьшением фонового УЭС коры и мантии до 400 Омм она уменьшается и на Т > 50 c (рис.4).

Оценка разрешающей способности кривых индукции к УЭС блоков показала, что в 3D моделях кривые с^maxH_М имеют низкую разрешающую способность к изменению с_М проводящих блоков, по сравнению с 1D - 2D моделями. Это связано с тем, что в рассмотренных моделях с^maxH_М ? с^¦ и они отвечают не только кривым ТЕ-моде, но в них присутствует и составляющая ТМ моды. Анализ векторов Визе-Паркинсона (модели на рис.2 - 3) показал, что ReWzy определяются разностью Д S = |S_мах - S_min| блоков расположенных на глубинах 5 - 15 км. для Д S: 160 См - ReWzy = 0.5, 550 См - ReWzy = 1.2, 300 Cм - ReWzy = 0.8 и для 500 См - ReWzy = 1.0. Разрешающая способность к УЭС низкоомных блоков модели ReWzу значительно выше, чем у кривых с^mахН_М и с^minН_М.

Результаты

1. На профиле 1, где проведена 2D-3D инверсия кривых МТЗ, наиболее вероятное положение проводящего слоя под отрогами Киргизского хребта на глубинах Z_cr = 40 км с интегральной проводимостью S_cr = 400 См (3D инверсия) или Z_cr = 20 - 30 км (2D инверсия) с интегральной проводимостью S_cr = 500 - 2000 См. Его интегральная проводимость под Чуйской впадиной при Z_cr = 30 - 40 км составляет по данным МТЗ 300 - 400 См, а под Предкиргизским прогибом S_cr = 700 - 800 См (рис.3). Под профилем 3 в 2D модели на глубинах от 20 км до 50 км под предгорьями Киргизского хребта и впадиной выделен слой с удельным сопротивлением с_cr = 100 Омм, а в 3D модели он расположен на глубинах от 40 до 80 км с УЭС с_cr = 20 Омм.

Волновод на Н_V = 35 - 40 км, выделяемый в работе (Cабитова и др., 1998), близок к зонам низких с (Н) на профилях 1 (3zy), 3 (6zy), 5 (8zy) и 10 (1zx) (рис.3). Волноводы на глубинах Н_V = 25 км и Н_V = 50 км (Сабитова и др. в [4]) близки к положению проводящих слоев на разрезах с (Н) профилей 2 (5zy), 6 (9zy), 7 (13zx) и 8 (17zx).

Согласно 3D инверсии кривых с^maxH южнее Шамси-Тюндюкского разлома (широты ц = 42.30^ґ - 42.40), под профилем 10 (1zx) проводник расположен на Z_cr = 35 - 40 км для л = 73^о.40ґ - 74^o30` и л = 75<sup>о</sup>10<sup>ґ</sup>. Между последними долготами и севернее ц = 42.30` он залегает на глубине Z_cr = 10 км.

геоэлектрическая модель сейсмоактивный регион

Рис.3. Сечения 3D модели, отвечающие профилям МТЗ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10 (рис.1) и модельным: а - пр.2zy - 3zy, б - 5zy, в - 6zy, г - 7zy, д - 8zy, е - 9zу, ж - 1zx. Пунктиры - зоны пониженных продольных V_P по томографическим данным (Cабитова и др., [4]). Разломы: 1 - Шамси-Тюндюкский, 2 - Иссык-Атинский. Изолинии с (у, Н) ^М - в lg (Омм). Справа - УЭС блоков. Масштаб по оси У - логарифмический. Сверху номера модельных т. н. и экспериментальных МТЗ.

В северной части Предкиргизского прогиба (модельный профиль 17zx) волноводы на глубинах Н_V = 25 - 30 км и Н_V = 50 - 60 км коррелируют с положением блоков, у которых с = 10 - 30 Ом. м (рис.3, а-б). В пределах Предкиргизского прогиба для долгот л = 73^о.40ґ - 74^o30' проводящие блоки выделяются на глубинах Z_cr = 10 - 30 км и Z_cr = 50 - 80 км.

Шамси-Тюндюкский и Иссык-Атинский разломы проявляются низкими УЭС там, где они изменяют своё простирание с широтного на северо-восточное или на северо-западное (под точками МТЗ 601 - 602 на профиле 1, МТЗ 565 на профиле 2, МТЗ 545 на профиле 4 и МТЗ 447, 448 на профиле 6). То есть там, где есть сдвиговая составляющая перемещения блоков коры, а не только надвиговая, связанная с давлением Таримской плиты.

Подавляющая часть волноводов под отрогами Киргизского хребта (профиль 10, точки МТЗ 730 - 734 и 737 - 738) коррелирует с положением блоков пониженного УЭС. Причинами низких пластовых УЭС на глубинах в 25 - 40 км могут быть, как дегидратация слоев коры и насыщение ее минерализованным флюидом, так и плавление пород [4]. На глубинах 8 - 15 км понижение УЭС, возможно, объясняется инфильтрацией флюида в верхнею часть коры. Проводящие слои на глубинах 50 - 60 км, где температура превышает 800^о С, возможно вызваны и плавлением пород мафического ряда.

А

Б

Рис.4. Сопоставление экспериментальных с^mахН (Rmax), с^minН (Rmin) и кривых 3D моделей М1, М2 и М3 по пр. МТЗ: 1 (а) и 10 (б). В скобках - номера т. н. на пр.: 3zy (а) и 1zx (б). По оси Х - Т^1/2, с^1/2; по оси У - Омм, масштаб билогарифмический. В модели М1 на Z = 50 км - с = 100 Омм, а в М2 - с = 20 Омм, М3 отличается от М1 УЭС вмещающей среды с_вм = 400 Омм. Сплошная линия - нормальная кривая зондирования (Ваньян, 1997), широкие пунктирные - с_ху, по работам до 2008 г [1].

Литература