Электромагнитные зондирования плато Гиза (Египет)

Э.Б. Файнберг

A - структура, созданная на основе трансформаций (h);

Б - структура, созданная на основе локальных 1D инверсий;

В - результат 3D инверсии

Анализируя результаты инверсии на разных этапах можно заметить, что главные особенности модели проявляются уже на начальном этапе трансформаций (рис. 3A) - это три блока с высокими сопротивлениями, разбитые субвертикальными низкоомными швами. Разрезы, представленные на панелях Б и В, принципиально не отличаются, однако их 3D отклики более контрастны и лучше согласуются с наблюдёнными данными.

2. Анализ геоэлектрической модели

Созданная геоэлектрическая 3D модель показывает следующее. Сопротивление поверхностного слоя (первые 5 м) меняется в пределах от 10 до 500 Ом-м, достигая минимума восточнее Сфинкса. Этот результат полностью согласуется с данными ВЭЗ, полученными в окрестности (100 м) монумента. Здесь также при разносе AB/2 < 5 м сопротивление не превышает 20 Ом-м. Глубже идёт возрастание сопротивления пород до глубины ~10 м от поверхности, что также подтверждается ВЭЗ [5] . На горизонте 0 м (отсчитывается от уровня моря) центр и южное крыло территории имеет сопротивление более 200 Ом-м, в то время как северное крыло имеет сопротивление ~10-20 Ом-м. В центральной части прослеживается низкоомный шов мощностью 30-50 м SW-NE направления. На горизонте -50 м общее сопротивление пород падает до 5-10 Ом-м, за исключением двух областей. На глубоком горизонте -100 м виден единственный блок у южной грани п. Хефрен сопротивлением более 200 Ом-м, на фоне практически однородной среды с сопротивлением менее 10 Ом-м. На вертикальном разрезе модели (рис. 3В) видны три блока пород с сопротивлением более 200 Ом-м, разделённые субвертикальными швами сопротивлением менее 10 Ом-м. Все блоки подстилаются толщей пород сопротивлением менее 10 Ом-м. Восточный, самый мощный блок, на котором расположен Сфинкс, прослеживается до горизонта - 50 м.

3. Геологическая интерпретация.

Как известно, плато пирамид Гиза сложено Средне-Эоценовыми известняками формации Моккатам; породы этого горизонта в регионе нигде, кроме плато, не встречаются [7]. Известняки моноклиинально падают в SE направлении под углом 5-7o. Толща Моккатам несогласно залегает на позднемеловых карбонатах, которые интенсивно смяты в результате позднемеловой тектонической активности. В работе [6] приведён фрагмент геологической карты, на которой видна сложная складчатая структура Абу-Раваш (9 км NW от плато Пирамид), сложенная Меловыми породами, в пределах которой формация Моккатам отсутствует. Меловые отложения перекрыты более молодыми породами Верхне-Эоценовой Маади формацией. Мощность формации Моккатам не определена. В NW направлении подошва Моккатам обнажается на горизонте +100 м в 2.5 км от плато Пирамид. Если предположить, что подошва толщи плоская, можно оценить максимальную мощность Моккатам в основании Сфинкса (+25 м) - Hmax~190 - 280 м при углах падения 5-70 SE, соответственно. Сопротивление пород в созданной 3D модели изменяется почти на 3 порядка, что явно противоречит предположению о том, что мы имеем дело только с латерально однородной толщей известняков. Столь резкая вертикальная неоднородность сопротивлений в модели объясняется сложным рельефом кровли подстилающей толщи Меловых отложений. Так, например, в структуре Абу-Раваш пачки пород изменяют угол и вектор падения с 150 SE на 150 NW на расстоянии ~2 км, образуя “мини депрессию” глубиной ~250 м. Эта же складчатая структура подстилает и плато Пирамид [3,4].

Таким образом, высокоомные блоки модели сложены плотными известняками формации Моккатам и разбиты обводнённой разломной зоной SW-NE направления. Максимальная мощность плотных известняков под южной гранью п. Хефрен (+65 м) - не менее 160 м, а вблизи Сфинкса (+25 м) ~80 м. Низкоомные подстилающие горизонты представляют собой смятые в складки трещиноватые меловые карбонаты, насыщенные минерализованными водами. В Западной части плато (0.5-1 км западнее п. Хефрен), где были сделаны «калибровочные» зондирования, импульсные отклики аналогичны sp24 (рис. 2), т.е. сопротивление поверхностного слоя (25 м) > 500 Ом-м. Далее наблюдается 100-кратное падение сопротивления до 5 Ом-м на глубине 45 м и до 1 Ом-м на глубине 70 м. Верхний слой соответствует плотным, слабопроницаемым известнякам, а подстилающая толща представлена насыщенными минерализованной водой трещиноватыми породами. Таким образом, граница высокоомных и низкоомных образований в созданной модели соответствует границе меловых и палеогеновых отложений. Схематический геологический разрез плато Пирамид по линии Сфинкс-Хефрен показан на рис. 5.

Рис. 4. Схематический геологический разрез плато Пирамид. Пунктир - разломная зона

Отметим, что соответствие данных «калибровочных» измерений и откликов, полученных на основной территории исследований, свидетельствует об отсутствии существенных погрешностей ЭМ съёмки, обусловленных обилием рукотворных объектов на плато пирамид. Поверхностный (~5м) слой Моккатам известняков характеризуется весьма неоднородным электрическим сопротивлением., что подтверждается ВЭЗами [6] В работах [3,4] отмечается, что нижняя пачка формации Моккатам (основание Сфинкса) представлена глинистыми известняками с вкраплением галита, а верхняя пачка (п. Хефрен) - массивными рифовыми известняки (биогермы). По-видимому, этим можно объяснить вариации сопротивления в приповерхностном слое плато пирамид Гиза.

Библиографический список

1. Barsukov P.O, Hassaneen A.Gh., Svetov B.S., Osman S.Sh. Geoelectrical Study in the Vicinity of Giza Pyramids, Egypt //13-th Workshop on Electromagnetic Induction in the Earth, 1996. Japan

2. Barsukov P.O., Fainberg E.B., Khabensky E.O. Shallow investigation by TEM-FAST technique: methodology and case histories // Methods of geochemistry and geophysics, 40, Elsevier (Ed. Spichak V.V.), 2007. C. 55-77

3. Gauri K.L. Geologic Study of the Sphinx. ARCE Newsletter, No. 127, 1984. C. 24-43

4. Guirand R., Bosworth W. Phanerozoic geodynamic evolution of northeastern Africa and the northwest Arabian Platform //Tectonophysics 315 (1-4),1999. C. 73-108

5. NRIAG (National Research Institute of Astronomy and Geophysics). Report of the first six months of underground water monitoring at Sphinx area to Egyptian Authority of Monuments, 1993, Egypt

6. Raynaud S., Boisse H., Makroum F.M., Bertho J. Geological and Geomorphological study of the original hill at the base of Fourth Dynasty Egyptian monuments // Bulletin de la Societe Geologique de France, V. 181, no. 3, 2010. C. 279-290

7. Said R. The Geology of Egypt. Elsevier Publishing Co., Amsterdam-New York, 1962. 377 C.

8. Svetov B. S., Barsukov P. O. Transformation of the quasi-stationary transient processes in the geoelectrically equivalent waves // Physics of the Earth, V.8, 1984. C. 29-37

Аннотация

На основе результатов импульсных электромагнитных зондирований территории Сфинкс - Пирамида Хефрена (Гиза, Египет) построена 3D модель электрических сопротивлений горных пород до глубины 150 м. Описана технология зондирований, обработки данных и дизайна модели среды как результата 3D блоковой инверсии. На основе геологической интерпретации модели впервые определена граница палеогеновых известняков, слагающих плато пирамид, и подстилающей складчатой меловой структуры.

Ключевые слова: электромагнитные зондирования, TEM-FAST технология, 3D инверсия, геоэлектрический разрез, плато Гиза, Пирамиды, Сфинкс.

Based on the results of pulsed electromagnetic sounding of the territory of the Sphinx - the Pyramid (Giza, Egypt) built a 3D model of electrical resistance of rocks to a depth of 150 m. the technique of intubation, data and design models the environment as a result of 3D block inversion. Based on the geological interpretation of the model is identification of the boundary of the Paleogene limestones composing the plateau of the pyramids, and underlain by folded Cretaceous structure.

Keywords: electromagnetic sounding, TEM-FAST technology, 3D inversion, the geoelectric, Giza plateau, great Pyramids, Sphinx.

Размещено на Allbest.ru