Результаты работ магнитотеллурического зондирования для построения глубинной модели сейсмоактивной Алтае-Саянской складчатой области

Размещено на http://www.allbest.ru/

Результаты работ магнитотеллурического зондирования для построения глубинной модели сейсмоактивной Алтае-Саянской складчатой области

Метод магнитотеллурического зондирования - один из основных методов, позволяющий получить информацию о глубинном строении территорий с целью определения ее сейсмической активности и проведения сейсмотектонического районирования. В последние годы МТЗ широко применяется для решения подобных задач в различных активных районах России и других стран (Камчатка, Тянь-Шань, Алтае-Саянская складчатая область (АССО) и т п.) В докладе приводятся результаты интерпретации данных МТЗ в АССО, полученные в 2012 - 14 г.г.

Исследования глубинного строения Алтае-Саянской складчатой области с целью построения ее геолого-геофизической модели как основы для составления карты сейсмотектонического районирования проводятся с 2003 г. по заказу Департамента по недропользованию по СФО (Сибнедра). В комплекс методов входит метод обменных волн землетрясений (МОВЗ) и магнитотеллурическое зондирование (МТЗ).

Работы методом МОВЗ выполняются коллективом Центра «ГЕОН» (в настоящее время филиал ОАО «ВНИИГеофизика»), работы методом МТЗ до 2008 г. выполнялись сотрудниками КНИИГиМС. Были выполнены измерения по сети профилей общей протяженностью около 3 300 км (рис. 1).

В 2012 - 14 г.г. сеть профилей была дополнена профилями Бийск - Телецкое оз. (МОВЗ и МТЗ), Бийск - Новокузнецк (МОВЗ) и оз. Азас - пер. Чойган (МТЗ). Последний является центральным участком профиля Кызыл - Орлик - Слюдянка, который из-за сложных условий местности не был отработан ранее.

До 2008 г. регистрация производилась станциями SGS-E (ООО НПК «СибГеофизПрибор») в двух модификациях - АМТ и МТЗ в диапазоне периодов от 210-3 до 2104 с. Средний шаг между пунктами наблюдения составлял около 3.0 км.

В 2012 - 14 г.г. регистрация МТ-поля проводилась станциями MTU (Phoenix Geophysics) с длиннопериодными датчиками MTC-50. Шаг между точками составил около 1 км. Длительность регистрации составила 18 - 20 часов в точках МТЗ и более 36 часов в точках ГМТЗ с шагом 10 - 15 км. Использовалась технология регистрации с удаленной базовой точкой, что позволило существенно повысить качество данных (особенно на профиле Бийск - Телецкое оз., проходящем по заселенной территории). Также была выполнена регистрация вертикальной компоненты магнитного поля, позволившая получить типперы.

Рис. 1. Схема расположения профилей в АССО

Был выполнен анализ данных, включающий в себя анализ параметров тензора импеданса и типпера, фазового тензора. Он показал, что среда в целом имеет строение близкое к двумерному. Однако из-за того, что измерения проводились по дорогам, профили наблюдений не всегда идут оптимальным образом (вкрест структур). Это может негативно сказаться на результатах 2D инверсии. В итоге по результатам анализа МТ-данных были определены квазипродольные и квазипоперечные кривые для 2D инверсии, проведена коррекция статического смещения.

На профилях, отработанных в предшествующий период, ранее выполнялась одномерная инверсия, не дающая возможности достоверного определения параметров разреза на больших глубинах (Земная кора). Кроме этого В.В. Белявским была проделана масштабная работа по построению 3D модели глубинного строения АССО на основании 3D подбора кривых МТЗ [1, 2]. В силу довольно редкой сети профилей и методики построения этой модели она включала в себя крупные региональные неоднородности.

В связи с этим по большинству старых профилей была проведена 2D инверсия. Для этого вначале был проведен анализ данных, выявлены квазипродольные и квазипоперечные кривые, устранено статическое смещение.

2D инверсия выполнена в графической оболочке MT2D Tools (ООО «Северо-Запад») с использованием расчетного ядра R. Mackie. По каждому профилю инверсия выполнялась в несколько этапов с разными весами компонент, разными диапазонами периодов и разными параметрами сглаживания модели. Модель предыдущего этапа выступала в качестве стартовых для последующего, что позволило избавиться от ложных аномалий и повысить достоверность глубинной модели.

Для уточнения стратегии 2D инверсии в сложных геоэлектрических условиях АССО предварительно было выполнено 3D моделирование. Вмещающая 2D модель была построена на основании типичной геоэлектрической модели района. В нее была включена проводящая трехмерная неоднородность, по своим параметрам аналогичная тем, что были выявлены на этапе предварительной интерпретации МТ-данных. Затем выполнялись 2D инверсия синтетических кривых с разными параметрами как по профилям, проходящему через неоднородность (по центру, по краю), так и вне ее. Проведенное исследование позволило установить условия выделения неоднородности и ситуации, когда ее параметры определяются достаточно точно. Это позволяет использовать 2D инверсию в районе со сложным геоэлектрическим строением и получать достаточно достоверные данные о его глубинном строении.

В результате работ были получены новые глубинные геоэлектрические модели по профилям в АССО. Они имеют большую детальность, чем в 3D модели, построенной В.В. Белявским, и большую достоверность в глубинной части, чем результаты предшествующих 1D инверсий. Затем они были совмещены с сейсмогеологическими разрезами, полученными в результате интерпретации данных МОВЗ, картами зон возможных очагов землетрясений (ВОЗ) (КНИИГиМС) и сейсмичностью территории (данные каталога NEIC).

По всем профилям имеется хорошая корреляция данных сейсморазведки и МТЗ. Большинство разломов, выделенных по МОВЗ, в данных МТЗ представляются субвертикальными проводящими зонами, что характерно для активных регионов.

Сопоставление с данными о сейсмической активности (NEIC) показывает достаточно четкое разделение по геоэлектрическому строению между спокойными зонами, где сейсмические события случаются редко и активными зонами, такими как очаговая зона Алтайского (2003 г., М=7.2), Шапшальского (1970 г., М=6.7) и Кызыльского (2011 -12 г.г, М=6.7) землетрясений. Также видны явные различия в областях с преимущественно мелкофокусными (10 - 15 км) и более глубокофокусными (25 - 50 км) землетрясениями. В первом случае в верхней части Земной коры (до 10 - 15 км) наблюдается множество субвертикальных проводящих зон, разделяющих более высокоомные блоки. Во втором случае верхняя кора представляет собой ненарушенный высокоомный блок. В целом активные зоны имеют более низкие сопротивления в средней-нижней коре, чем спокойные регионы.

На рис. 2 показан разрез по профилю Ташанта - Бийск, проходящему через очаговую зону Алтайского землетрясения. Разрез земной коры разделяется на две зоны, существенно различающиеся по геоэлектрическому строению. В северо-западной части профиля (Катунский блок) земная кора до глубины около 30 км имеет высокие сопротивления (тысячи Омм) и имеет вид практически единого высокоомного блока, разделенного несколькими субвертикальными проводящими зонами. Высокие сопротивления свидетельствуют о его геодинамической стабильности. Ниже сопротивление понижается до 10 - 30 Омм. На юго-востоке (Чуйский блок), где располагается Алтайская очаговая зона, разрез в целом имеет более низкие сопротивления. Верхняя часть коры (до глубины 10 - 15 км) характеризуется сопротивлением в первые сотни Омм. Прослеживаются несколько субвертикальных зон пониженного сопротивления. На глубинах 15 - 35 км сопротивление снижается до 5 - 10 Омм. Проекция очага Алтайского землетрясения 27.09.2003 г. (М=7.3) находится в пределах наиболее проводящей области в пределах этого слоя. Очаги локальных землетрясений также находятся либо в пределах проводника, либо на его границах с более высокоомными областями.

Рис. 2. Профиль Ташанта - Бийск

Литература

зондирование сейсмоактивный глубинный

1.Белявский В.В. Геоэлектрическая модель Алтае-Саянского региона. Ч.1 LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014 г. 260 с.

2.Белявский В.В. Геоэлектрическая модель Алтае-Саянского региона. Ч.2 LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014 г. 196 с.

Размещено на Allbest.ru