WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

«Санкт-Петербургский филиал ИЗМИРАН Санкт-Петербургский государственный университет Центр геоэлектромагнитных исследований ИФЗ РАН Санкт-Петербургское отделение ЕАГО Материалы Пятой всероссийской ...»

-- [ Страница 5 ] --

Проводящие области могут быть представлены твердыми, как например, графит и сульфиды, и жидкими фазами - рассолами и расплавом. Сопротивления пород коры с увеличением температуры уменьшается гораздо слабее, чем при появлении твердой или жидкой фазы проводников. Но при этом необходимо, что бы проводящие включения были связаны и в случае если высокая проводимость определяется наличием флюидов, то это может быть косвенным указанием на пути миграции жидкой фазы. Породообразующие же минералы, в основном силикаты, при температурах ниже солидуса в земной коре имеют очень высокое сопротивление.

Повышенная электропроводность в коре может быть объяснена включениями графитов и сульфидов, которые должны обладать сплошной связностью.

Но в геологической истории древней континентальной коры вполне возможны этапы активизации и тогда вопрос о низких сопротивлениях в недрах щитов может решаться в пользу присутствия флюидов различного происхождения.

Аномалии электропроводности в средней части коры, могут вызываться процессами, сопровождающими расслоение магматического расплава [Готтих, 2010].

Согласно другими представлениям проводящие структуры на более мелких глубинах, порядка 2 – 10 км, могут образовываться в результате дилатансии – изменении объема породы при сдвиговой деформации. При этом процессе возможна повышенная водонасыщенность пород в результате увеличения пористости. Но такой механизм электропроводности на больших глубинах в средней и нижней частях коры, скорее всего, не реализуется, потому что с увеличением давления и уменьшением пористости в породах процент связанных каналов уменьшается, и электропроводность не увеличивается.



В литературе описаны процессы, в результате которых формируются пустотные полости в кристаллических породах. Этот механизм связан с вторичным преобразованием вещества под действием вод нисходящей фильтрации [Осадочные бассейны, 2004]. В гранитоидах в результате вторичных изменений образуются слоистые силикаты, эпидоты алуниты. Тем не менее, несмотря на такую формулировку, эти процессы не приводят к увеличению пористости, потому что растворы, которые фильтруются, сразу же насыщаются кальцием и щелочами и «залечивают» пути продвижения флюидов.

В базитах и и ультрабазитах каналы быстро заполняются серпентином. Следовательно, трудно представить существование пористой среды, которая может быть насыщена инфильтрационными водами, и, соответственно, высокой электропроводности субстрата.

Вместе с тем известно, что повышенная электропроводность пород может быть обусловлена как наличием в них минералов железа, так и присутствием графита.

Кристаллизация расплавов по феннеровскому тренду, как уже отмечалось, приводит к образованию расслоенных интрузивных тел с повышенной магнезиальностью нижних слоев и повышенной железистостью верхних, вплоть до образования ферробазальтов, ферродиабазов и других разностей высокожелезистых пород [Латынов, 2001]. Подобная тенденция прослеживается и по составу оливинов, железистость которых возрастает вверх по разрезу от Fa18–30 до Fa55–90 [Бондаренко, 1992]. Кроме того, в случае повышенной флюидонасыщенности расплавов при понижении температуры их кристаллизации происходит “отгонка” рудных компонентов вместе с газовыми составляющими в купольные зоны интрузий, где эти компоненты образуют рудные скопления или входят в виде примесей в силикатные минералы. Силикаты, с примесью меди, висмута и других переходных металлов в различных степенях окисления (при различной степени разупорядоченности их кислородного окружения и места, занимаемого в структуре минералов), обладают существенно большей способностью к токопроводимости при относительно низких температурах [Бахтерев, 2001].





К повышению электропроводности отдельных слоев может приводить и насыщенность их углеродом. Пластичность графита, его слабая растворимость в магме позволяют концентрироваться ему в виде непрерывных межзерновых пленок в толщах вышележащих кристаллических пород на относительно больших площадях в створе интрузивных тел.

Поскольку существование собственно водных растворов возможно только в самых верхних горизонтах земной коры, то в своей преобладающей массе флюиды представляют собой не растворы, а газовые смеси, где Н2О находится в газообразном состоянии. Поэтому все явления флюидного тепло- и массопереноса по разрезу литосферы протекают в существенно газовых средах. Одной из замечательных особенностей газовых смесей является их сжимаемость. С глубиной происходит одновременный рост Т и Р. Увеличение Т приводит к росту объема газа, а рост Р – к его сжижению. Противоборство этих двух тенденций, учитывается по соответствующим уравнениям состояния, по которым происходит расчет объема газа и его термодинамических свойств при фиксированных Т и Р.

Водно-газовый или чисто газовый флюид является универсальным теплоносителем, накапливая тепло и химическую энергию в недрах литосферы, и перенося ее к поверхности Земли. И если жидкий водный флюид практически несжимаем, то газовые смеси могут быть сжаты до высоких плотностей, когда в небольшом объеме сжатого газа будет заключено значительное количество тепловой энергии. Поэтому наиболее глубинные флюиды переносят к поверхности планеты наибольшее количество тепловой энергии. В силу этого обстоятельства именно глубинные флюиды являются хранителем эндогенной тепловой энергии Земли, которая многократно превосходит суммарную энергию радиоактивного распада.

Природа Орехово-Павлоградской аномалии электропроводности может быть связана со специфическим составом пород земной коры, наличием рудных месторождений (месторождения железистых кварцитов: Ново-Павловское, Восточно Ново-Даниловское, Гуляй-Польское) и графита.

Общие закономерности таковы:

1. Орехово-Павлоградский разлом не ограничивается Украинским щитом и прослеживается на многие сотни километров на север и на юг.

2. На участке Орехово-Павлоградского разлома отмечен аномальный раздув зоны взаимоперехода коры и мантии, образованной смесью коро-мантийного материала.

3. Исследуемая зона характеризуется высокими сопротивлениями, что свидетельствует о незначительной проницаемости пород коры для минерализованных флюидов, не достигающей порога перколяции - формирование сети каналов, создающих полную связность для прохождения электрического тока.

4. С другой стороны, в некоторых участках наблюдаются электрические проводники.

Важной особенностью является аномальный объект повышенной электропроводности, который проявился в пределах ОПШЗ на глубине от 2 до 5 км. Его природа связана со специфическим составом пород земной коры, наличием рудных минералов и графита.

5. Орехово-Павлоградская шовная зона ограничивает с запада Приазовскую коровую аномалию электропроводности.

Наличие глубинных (более 25 км) аномалий высокой электропроводности в шовных зонах УЩ является отражением геодинамической активности, приводящей к «затаскиванию»

высокопроводящих пород (железистые кварциты, графтсодержащие кристаллические породы) на большие глубины по глубинным разломам. Отражением такой «бурной»

геодинамической обстановки являются низкоомные (30–300 Омм) аномалии под толщей высокоомных (1–5 кОмм) пород в ККШЗ, претерпевшей сложную геодинамическую историю. Наличие низкоомных аномалий на глубинах свыше 25 км, приуроченных к глубинным разломам, ограничивающим ОПШЗ в районе сочленения её с ДДВ, указывает на активную геодинамику, итогом которой являлось смещение Орехово-Павлоградской шовной зоны и южного продолжения Белгородского синклинория до осевой зоны ДДВ почти на 200 км.

Список литературы

1. Бахтерев В.В., Булыкин Л.Д. Параметры электропроводности при высоких температурах дунитов в зависимости от степени серпентинизации // Докл. АН. 2001. Т. 379, № 6. С. 793–796.

2. Бондаренко М.А., Кольцова Т.Н., Сергиевский В.В. и др. Электрохимические исследования оксидных высокотемпературных сверхпроводников с различным типом проводимости // Докл. АН. 1992. Т. 325, № 1. С. 84–87.

3. Готтих Р.П., Писоцкий Б.И., Галуев В.И. и др. Строение консолидированной земной коры Камовского свода Сибирской платформы и возможные факторы образования геофизических аномалий // Литосфера. 2010. № 1. С. 47–63.

4. Комплексна металогенічна карта України. Масштаб 1:500000 та пояснювальна записка до неї / А.С. Войновський, Л.В. Бочай, С.В. Нечаєв та інш. // Під ред. С.В. Гошовського. К. УкрДГР. 2003. 336 с.

5. Латынов Р.М., Чистякова С.Ю. Физико-химические аспекты формирования магнетитовых габбро в расслоенном интрузиве Западно-Панских Тундр, Кольский полуостров // Петрология. 2001. Т. 9. № 1.

С. 28–50.

6. Осадочные бассейны: методика изучения, строение и эволюция / Под ред. Ю.Г. Леонова, Ю.А. Воложа.

М. Научный мир. 2004. С. 312–338.

ОЦЕНКА ГЛУБИННЫХ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

В РАЙОНЕ УКРАИНСКОЙ АНТАРКТИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ

“АКАДЕМИК ВЕРНАДСКИЙ”

–  –  –

Карпатское отделение Института геофизики им. С.И. Субботина НАН Украины, Львов, borys@cb-igph.lviv.ua Электропроводность – важный параметр, характеризующий строение состав и физическое состояние земных недр. Изучение электропроводности тектоносферы является одной из главных составных частей фундаментальных комплексных геолого-геофизических исследований Земли. Для изучения электропроводности земной коры и мантии в настоящее время разработано несколько индукционных методов использующих в качестве исходных данных зарегистрированные на поверхности Земли вариации геомагнитного поля.

Для изучения глубинных геоэлектрических параметров в районе Украинской антарктической станции «Академик Вернадский» использовано метод регионального магнитовариационного зондирования, также известный как Z/H-метод. Источником электромагнитного поля служит апериодическая Dst вариация, вызванная возмущениями кольцевого тока в магнитосфере Земли во время магнитных бурь. Было показано [Banks, 1969], что зональная сферическая гармоника P10 достаточно точно описывает вариации компонент магнитного поля на поверхности Земли в диапазоне периодов 4 – 200 дней, а, следовательно, кольцевой ток является преобладающим источником в указанном диапазоне периодов.

Зная априорно структуру источника поля можно рассчитать электромагнитную функцию отклика среды C() на основе соотношения спектров вертикальной и горизонтальной составляющих магнитного поля:

R tan( ) B z ( ) C ( ) Bh ( ) где R — радиус Земли, — геомагнитная ко-широта обсерватории, Bz и Bh — вертикальная и горизонтальна компоненты магнитного поля соответственно, — угловая частота. Функция отклика C() легко трансформируется в эквивалентный магнитотеллурический импеданс, следовательно, хорошо известные алгоритмы одномерных магнитотеллурических инверсий могут быть использованы для построения моделей электропроводности среды.

В качестве исходных данных использованы среднесуточные значения трех компонент магнитного поля Bx, By и Bz регистрированных на геомагнитной обсерватории Аргентинские острова (AIA) расположенной на Украинской антарктической станции «Академик Вернадский». Для расчетов геомагнитной ко-широты, а также для получения более надежных оценок функции отклика C() применяются синхронные данные одной или нескольких удаленных обсерваторий. В качестве таковых использованы записи Болгарской обсерватории Панагюриште (PAG) и Российской Новосибирск (NVS). Общая длительность временных рядов составила 13 лет, начиная с 1996 г. по 2008 г. Данные обсерваторий получены из Мирового Центра Данных (WDC for Geomagnetism, Edinburgh, http://www.wdc.bgs.ac.uk/).

Для определения передаточной функции C() предварительно проведено некоторые дополнительные расчеты. Прежде всего, для каждой обсерватории рассчитано геомагнитное склонение для источника Dst вариации, а потом все исходные данные пересчитаны в систему координат связанную с полюсом этого источника. Дальше пользуясь формулами тригонометрии на сфере определяются координаты полюса источника, а, зная их, рассчитывается геомагнитная ко-широта обсерватории. Дополнительно по соотношению спектров горизонтальных компонент разных обсерваторий может быть выполнена проверка на соответствие структуры поля источника зональной сферической гармонике P10.

Метод главных компонент [Fujii & Schultz, 2002] был использован для выделения частотно-пространственно когерентной структуры геомагнитного поля из частично не когерентных спектров геомагнитных вариаций. Выделенные таким образом спектры использовались при расчетах функции отклика C(). Полученный результат в виде кривых кажущегося сопротивления и фазы импеданса представлено на рисунке 1.

Рис. 1. Глубинные магнитовариационные кривые кажущегося сопротивления и фазы импеданса для обсерватории AIA. Черные кружки — экспериментальные данные, серая сплошная линия — отклик модели D+, черная штрихпунктирная линия — отклик модели Occam.

Геоэлектрическую интерпретацию полученных зависимостей выполнено при помощи известных алгоритмов одномерных инверсий D+ [Parker,1980; Parker & Whaler 1981] и Occam [Constable et al., 1987]. Сравнение экспериментальных данных с откликами моделей приведено там же на рисунке 1, а одномерные модели на рисунке 2.

Рис. 2. Одномерные модели глубинного геоэлектрического разреза в районе Украинской антарктической станции «Академик Вернадский» (обсерватория AIA). Серые линии — слои нулевой толщины, конечной проводимости (проводимость указана цифрами слева), алгоритм D+, черная линия — модель получена при помощи алгоритма Occam (максимально плоская модель).

В результате анализа и обработки временных рядов трех геомагнитных обсерваторий AIA, PAG та NVS длительностью 13 лет (1996 — 2008) получено кривые кажущегося сопротивления и фазы импеданса в диапазоне периодов 2,7 – 240 суток (2,3105 – 2,0107 с).

Методом численного моделирования получено одномерные модели глубинного геоэлектрического разреза в районе Украинской антарктической станции «Академик Вернадский» (обсерватория AIA).

Благодарности Работа выполнена при финансовой поддержке Национального Антарктического Научного Центра, Государственного комитета Украины по вопросам научно-технического и инновационного развития, Министерства образования и науки Украины.

Список литературы

1. Banks R. Geomagnetic variations and the electrical conductivity of the upper mantle // Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society. 1969. 17. P. 457-487

2. Constable S.C., Parker R.L., Constable C.G. Occam's inversion: a practical algorithm for the inversion of electromagnetic data //Geophysics. 1987. 52. P.289 –300

3. Fujii I., Schultz A. The 3D electromagnetic response of the Earth to ring current and auroral oval excitation // Geophys. J. Int. 2002. 151. P. 689–709.

4. Parker, R.L., The inverse problem of electromagnetic induction: existence and construction of solutions based on incomplete data. // J. Geophys. Res. 1980. 85. P. 4421 – 4428.

5. Parker R.L., Whaler K.A. Numerical method for establishing solution to the inverse problem of electromagnetic induction // J. Geophys. Res. 1981. 86. P. 9574 – 9584.

ДИПОЛЬНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

–  –  –

Новосибирский государственный университет, 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 2, Россия Оптимизационным методом сравнения компонент магнитного поля моделей эксцентричного диполя с изменяемыми параметрами и геомагнитного поля моделей IGRF определены координаты центра диполя, его осевых и дип-полюсов за период 1955–2005 гг.

Оценены гармонические коэффициенты до n = 5 потенциала диполя с этими параметрами и их изменение за 50 лет. Показано, что дипольное поля определяет не только первые две гармоники, оно проявляется до 5-й гармоники. Вес высоких гармоник со временем растет.

Попытки оценить параметры других диполей (кроме главного) не привели к удовлетворительным результатам из-за некорректности задачи.

Известно, что в 1900–2005 гг. поле первой гармоники (g102 + g112 + h112)1/2 уменьшалось на 0,065 % в год, а подобная характеристика высоких гармоник (2–10) увеличивалась со скоростью 0,28 % в год.

Другие показатели деградации дипольного поля (все характеристики – за 50 лет):

а) увеличение СКО приближения ГМП полем ЭД на 9,1 %;

б) увеличение среднеквадратических значений гармоник ЭД со 2-й по 5-ю;

в) увеличение почти вдвое СКО приближения поля ЭД рядом с N = 5 По выявленным квазипериодическим флуктуациям скорости векового хода оценены колебания оси диполя, наложенные на регулярное изменение ее ориентировки. Эти флуктуации вызваны, вероятно, колебаниями токовых систем, ответственных за дипольное поле. Возможно, это элемент механизма, разрушающего дипольное поле перед инверсией.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВРЕМЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ

ВЕКТОРОВ ИНДУКЦИИ НА КАРПАТСКОМ ГЕОДИНАМИЧЕСКОМ

ПОЛИГОНЕ Максимчук В.Е.1, Климкович Т.А.1, Городыский Ю.М.,1 Трегубенко В.И.2, Кузнецова В.Г.1, Якас Ю.В.1

– Карпатское отделение Института геофизики им. С.И.Субботина НАН Украины, tamara@cb-igph.lviv.ua, vmaksymchuk@cb-igph.lviv.ua

– Украинский государственный геологоразведочный институт, vitr@ukrdgri.gov.ua

–  –  –

Рис.1. Компоненты векторов идукции по данным цифровых магнитовариационных наблюдений (2007 г., интервал усреднения 60 с). Стрелками показано моменты местных землетрясений, эпицентры которых находились на расстоянии до 30 км от РГС «Н.Селище». 1 – Закарпатский глубинный разлом; 2 – вулканические образования; 3 - разломы первого порядка; 4 - разломы второго порядка; 5 – режимные геофизические станции; 6 - эпицентры землетрясений Для приведенных рядов компонент А и В вектора Визе характерными являются высокая дисперсия, особенно компоненты В, наличие отдельных экстремальных кратковременных (1-2 дня) отклонений. Их сопоставление с местной сейсмичностью не позволило выявить между ними уверенной связи. Отметим, однако, что за указанный период ощутимых землетрясений в рассматриваемом районе не происходило В тоже время во временных рядах А- компоненты, а также на гистограммах количества аномальных значений вектора Визе можно выделить аномальные периоды в июне-июле 2007 г., а также октябре-ноябре 2007 г. Основное количество местных землетрясений произошло именно в отмеченные временные интервалы.

Следует отметить, что за весь период режимных магнитовариационных наблюдений в Закарпатье 1989-2010 гг. произошли лишь 2 ощутимых землетрясения с эпицентрами в районе г. Берегово (М=3.9, 23.11.2006 г.) на расстоянии 60км и с.Угля (М=3.2, 14.12.2010 г.) на расстоянии 11 км от РГС “Н.Селище”. В первом случае аномальных изменений в параметрах вектора Визе выявлено не было.

Для более детальных исследований проявления местных землетрясений в параметрах электромагнитной индукции в Закарпатье в зоне Припаннонского разлома в декабре 2009 г.

были начаты цифровые магнитовариационные наблюдения на РГС “Тросник”. Ряды параметров вектора Визе для РГС “Н.Селище” и РГС “Тросник” за 2010г. представлены на рис 2. Впервые за много лет были получены синхронные ряды параметров вектора Визе на 2х станциях, расположенных в различных тектонических зонах Закарпатья.

Рис.2. Временной ход компонент А и В векторов индукции по данным цифровых магнитовариационных наблюдений на РГС „Н.Селище” и „Тросник” (2010 г., период 10m-20m, интервал усреднения 30 с). Стрелкой обозначено момент землетрясения 14.12.2010 г., М=3.2 Как видно из рис.2, ряды А и В на РГС “Н.Селище” по сравнению с РГС “Тросник” отличаются значительной дисперсией, особенно на периодах 5m-10m, что вероятно обусловлено близостью к Карпатской аномалии электропроведности. Интересно также отметить, что на РГС “Н.Селище” наблюдается аномальная вариация в компонентах А и В длительностью около 15 дней перед землетрясением 14.12.2010 г. Наиболее контрастно она проявилась на периодах 10m-20m. При этом компонента А уменьшилась по модулю на 0.2, а В

– увеличилась на 0.3, что свидетельствует о том, что имело место изменение направления вектора Визе. Отмеченная аномалия отсутствует на РГС “Тросник” (60 км от эпицентра землетрясения 14.12.2010 г.).

Анализ многолетних рядов магнитовариационных наблюдений в Закарпатской сейсмоактивной зоне позволил сделать вывод о связи вариаций вектора Визе с сейсмическими процессами в земной коре региона, а также о перспективности использования метода для выявления предвестников местных землетрясений с магнитудой М3 в геолого-геофизических условиях Закарпатского прогиба. Очевидным является необходимость организации синхронных магнитовариационных наблюдений в различных тектонических зонах и усовершенствования методики обработки и анализа данных наблюдений.

Список литературы

1. Максимчук В.Ю., Кузнєцова В.Г., Вербицький Т.З. (та інш.) Дослідження сучасної геодинаміки Українських Карпат / Наукова думка. – Київ. – 2005. – 254 с.

Городыский Ю.М.,, Кузнецова В.Г., Максимчук В.Ю., Климкович Т.А. Некоторые результаты анализа 2.

временных изменений векторов Визе в сейсмоактивном Закарпатском прогибе по данным цифровых магнитовариационных наблюдений и проблемы обработки этих данных // Мониторинг опасных геологических процессов и экологического состояния среды: тезисы докладов IV Международной научной конференции, 9-11 октября 2003 года, Киев. – С.61–63.

3. Семенов В.Ю. Обработка данных магнитотеллурических полей – Москва: Недра, 1985. – 324 с.

Харин Е.П., Кузнецова В.Г., Городыский Ю.М.,, Максимчук В.Е. Особенности временных изменений 4.

передаточных функций геомагнитного поля в Закарпатье // Геофизический журнал. –1996. – Т.18, N 3.

– С. 76–83.

5. Mogi T., Takada M. Geomagnetic transfer function change associate with a large earthquake in eastern Hokkaido, Japan // Moscow Workshop. III International Workshop on Magnetic, Electric and Electro Magnetic Methods in seismolody and Volcanology MEEMSV-2002. – Moscow–2002. – Р. 175.

6. Xіaopіng Zeng, Yunfang Lіn, Chunrong Xu, Mіng Zhao, Yuechen Zhao Manual on the forecastіng of natural dіsaaters: Geomagnetіc methods / Beіjіng. 1998. – 147 p.

ПЕРСПЕКТИВЫ ИЗУЧЕНИЯ ГЛУБИННОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ

ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЫ

–  –  –

Геологический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, moilanen@mail.ru Глубинная электропроводность - важный источник информации о составе и строении, а также о флюидном, термальном и реологическом режимах недр. Оценить её распределение в коре и мантии Земли можно в результате интерпретации данных о длиннопериодных вариациях электромагнитного поля.

Исследования глобального распределения мантийной электропроводности проводятся с использованием магнитовариационных (МВ) данных, полученных на орбите Земли и по сети геомагнитных обсерваторий. Данные геомагнитных обсерваторий использовались для оценки глубинной электропроводности ещё в XIX веке [Schuster and Lamb, 1889]. С тех пор методы интерпретации данных непрерывно развивались, и был пройден большой путь от двухслойных до детальных трёхмерных моделей Земли.

В не меньшей степени этому поспособствовало и развитие сети геомагнитных обсерваторий. В настоящее время сеть INTERMAGNET объединяет свыше 100 обсерваторий, удовлетворяющих современным стандартам. Основным недостатком этой сети является её неравномерность. Поэтому в последние годы ведётся работа по созданию геомагнитных обсерваторий в океанах (на островах) и в пределах слабо охваченных территорий на материках (в России сейчас работает 5 обсерваторий сети INTERMAGNET).

Большое научное значение имеют и региональные исследования. Крупнейшим современным проектом такого рода является проект EM Scope. В его рамках по квадратной сети наблюдений, с шагом примерно 70x70 км, выполнены глубинные магнитотеллурические (МТ) зондирования в северо-западной части США, и эта площадь постоянно наращивается. Трёхмерная инверсия этих данных даёт довольно подробную информацию о коровой и мантийной электропроводности [Zhdanov et al., 2010].

О подобных исследованиях на территории России можно только мечтать, однако для проведения наблюдений в более скромных объёмах появляются новые перспективы. Так, нам удалось сформировать комплект аппаратуры для проведения синхронной (в нескольких точках наблюдения) регистрации длиннопериодных электрических и магнитных вариаций Он включает три МТ-станции LEMI-417M и магнитовариационную (МВ) станцию LEMI-025 [Корепанов, 2011], а также две МВ-станции КВАРЦ-4М [Бурцев и др., 2006] и теллурическую станцию NDL+TWG (Институт геофизики ПАН).

На геофизической базе МГУ, расположенной д. Александровка Юхновского района Калужской области, заканчивается строительство немагнитного павильона (рис. 1 и 2). Здесь будет организована непрерывная регистрация вариаций компонент МТ-поля. Эти данные можно будет использовать как для построения кривых глубинного зондирования, так и для синхронной обработки записей, полученных в регионе, который геологически отвечает центральной части Восточно-Европейской платформы. Важно, что геофизическая база находится на удалении от источников промышленных помех.

В 1992 году сюда «переехала» из Крыма учебная практика по электроразведке. В настоящее время на базе проводятся учебные практики студентов МГУ, РГГРУ (МГРИ) и Университета «Дубна», а также научно-практические семинары для специалистов и молодых учёных. За годы проведения практик в регионе выполнен большой объём наблюдений методами электро-, сейсмо-, грави- и магниторазведки [Алексанова и др., 2010].

С точки зрения изучения глубинного строения региона, особый интерес представляют результаты магнитотеллурических (МТ) зондирований. К настоящему времени выполнено около 150 зондирований, в Калужской и соседних областях, в пределах юго-западной части Московской синеклизы и западной части Воронежской антеклизы. В последние годы эта работа ведётся в тесном сотрудничестве с ЦГЭМИ ИФЗ РАН. При интерпретации этих данных на глубинах 10-20 км выделяются аномалии повышенной электропроводности в консолидированной земной коре [Варенцов и др., 2011]. Эти наблюдения проводились с помощью аппаратуры MTU-5 (Phoenix Geophysics Ltd.).

Для изучения глубоких горизонтов земной коры и верхней мантии планируется использовать вышеупомянутую аппаратуру, в которой для измерения магнитного поля используются феррозондовые и кварцевые магнитометры. Возможна и установка станций в других регионах, мы открыты для сотрудничества в этом направлении.

Рис. 1. Внешний вид павильона для непрерывной регистрации вариаций геофизических полей на Геофизической базе МГУ в Калужской области.

Рис. 2. Внутренний вид павильона. Установка магнитометров для тестирования.

Благодарности Развитие Геофизической базы МГУ, в том числе строительство немагнитного павильона, осуществляется благодаря поддержке ООО «Северо-Запад». Низкочастотная аппаратура закуплена в рамках проектов «Формирование системы инновационного образования в МГУ» (станции Кварц-4М), «Программа развития МГУ до 2020 года» (станции LEMI-417M и LEMI-025) и предоставлена Институтом геофизики ПАН (станция NDL+TWG). Комплексные исследования глубинного строения в районе, в котором располагается Геофизическая база, выполняются при финансовой поддержке РФФИ, гранты 08-05-00327-а и 11-05-00491-а.

Список литературы

11. Алексанова Е.Д., Варенцов Ив.М., Верещагина М.И., Куликов В.А., Пушкарев П.Ю., Соколова Е.Ю., Шустов Н.Л., Хмелевской В.К., Яковлев А.Г. Электромагнитные зондирования осадочного чехла и консолидированной земной коры в зоне перехода от Московской синеклизы к Воронежской антеклизе:

проблемы и перспективы. // Физика Земли. 2010. № 8. с. 62-71.

12. Варенцов И.М., Ковачикова С., Куликов В.А., Логвинов И.М., Пушкарев П.Ю., Соколова Е.Ю., Яковлев А.Г. Коровые аномалии электропроводности на западном склоне Воронежской антеклизы. // Материалы Международной конференции «Современное состояние наук о Земле», посвящённой памяти В.Е. Хаина. Москва. 2011. с. 290-295.

13. Корепанов В.Е. Магнитометр нового поколения для 1-секундного стандарта системы INTERMAGNET.

// Материалы Международной конференции «Искусственный интеллект в изучении магнитного поля Земли. Российский сегмент INTERMAGNET». Углич. 2011.

14. Бурцев Ю.А., Кириаков В.Х., Любимов В.В. Цифровая магнитовариационная станция «Кварц-4». // Датчики и системы. 2006. № 1. с. 45-48.

15. Schuster A., Lamb H. The diurnal variation of terrestrial magnetism. // Phi. Trans. Roy. Soc. London. 1889.

45. pp. 481-486.

16. Zhdanov M.S., Green A., Gribenko A., Cuma M. Large-scale three-dimensional inversion of EarthScope MT data using the integral equations method. // Физика Земли. 2010. № 8. с. 27-35.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ЛИТОСФЕРЫ И АСТЕНОСФЕРЫ

КАМЧАТКИ

–  –  –

0.1 1 10 100 0.1 1 10 100 0.1 1 10 100 0.1 1 10 100 0.1 1 10 100 0.1 1 10 100

–  –  –

Области А и Г, где проводящий слой не проявился на продольных и поперечных кривых МТЗ, практически совпадают между собой на большей части площади. Различие между указанными областями отмечается лишь на юго-западной Камчатке. Здесь область Г, по сравнению с областью А, занимает большую площадь, охватывающую почти половину южной оконечности полуострова. Отсутствие минимумов на продольных и поперечных кривых МТЗ можно объяснить двумя причинами. Во-первых, возможно, коровый проводящий слой отсутствует на Западной Камчатке. Во-вторых, следует отметить, что западное побережье Камчатки, к которому приурочены области А и Г, характеризуется увеличенной мощностью осадочных низкоомных терригенных отложений. В тектоническом плане здесь выделяется Западно-Камчатский прогиб. Если допустить, что коровый проводящий слой присутствует, то его проводимость будет меньше или соизмерима с проводимостью осадочного чехла. В этом случае он не будет выражен минимумом на кривых МТЗ.

Рассмотрим область Б, выделенную по продольным кривым (рис.4-I). В ней, как мы уже отмечали на кривых МТЗ, отчетливо проявился коровый слой. Здесь он также хорошо выражен на поперечных кривых МТЗ. Поэтому можно уверенно говорить, что в области Б коровый проводящий слой развит повсеместно. Эта область приурочена к КамчатскоКорякскому антиклинорию с наложенным вулканическим поясом. По данным формальной интерпретации продольных кривых МТЗ в указанной области можно выделить зону, которая приближена к дневной поверхности до глубины 15-20 км (районы 10, 13, 14а, 14в,15-17, 19, 22, 23). Эта зона пространственно отвечает местоположению Главного Камчатского разлома.

Природа слоя может быть связана с гидротермальными растворами и магматическими расплавами.

Рис.4. Области проявления корового слоя на продольных и поперечных кривых МТЗ.

I – для продольных кривых: А, В – коровый слой на кривых не выражен; Б – коровый слой выражен в виде минимума на амплитудных и фазовых кривых.

II – для поперечных кривых: Г, Е – коровый слой на кривых не выражен; Д – коровый слой выражен в виде минимума на амплитудных или фазовых кривых.

III – зоны различия между областями проявления корового слоя на продольных и поперечных кривых МТЗ:1 – коровый слой проявляется только на продольных кривых, 2 – только на поперечных кривых.

IV – схема проявления корового слоя на продольных и поперечных кривых: сплошные линии – границы области проявления корового слоя (I) по продольным и поперечным кривым; пунктирные линии – границы зон проявления корового (а, б, в) и литосферного слоёв по поперечным кривым.

Обратимся к области Д, в которой по поперечным кривым выделяется коровый проводящий слой (рис.4-II). Данная область охватывает значительную часть площади полуострова. Она по ширине больше площади Б. Это различие требует пояснений. Известно, что разрешающая способность продольных и поперечных кривых к глубинным проводникам является различной. Продольные кривые обладают более повышенной разрешающей способностью к глубинным проводникам, перекрытым высокоомными экранирующими породами земной коры. Указанные кривые подвержены индукционному влиянию электрических токов, концентрирующихся в глубинном проводнике. Из-за этого влияния по данным формальной интерпретации продольных кривых МТЗ мы получим более увеличенную ширину корового проводника, чем по поперечным кривым. В нашем случае картина получилась обратной. Ширина корового слоя по продольным кривым меньше, чем по поперечным кривым.

Более наглядную картину дает рис.4-III, на котором изображено различие между схемами корового слоя по продольным и поперечным кривым. Здесь мы видим две зоны различия.

Первая из них расположена в юго-западной части площади, вторая выделяется в виде полосы шириной около 200 км в восточной части Камчатки. Для первой зоны характерны минимумы на продольных кривых и их отсутствие на поперечных. Это различие можно объяснить влиянием индукционного эффекта за счет электрических токов, концентрирующихся в Голыгинском прогибе, заполненным увеличенной мощностью низкоомных отложений. Вторая зона, как мы уже отмечали, характеризуется наличием низкочастотных минимумов на поперечных кривых и их отсутствием на продольных. Такая ситуация возможна в модели литосферы Восточной Камчатки, содержащей поперечные проводящие зоны. При этом проводящие зоны должны быть достаточно протяженными, т.е.

длина их должна быть в несколько раз больше ширины. В то же время ширина зон должна быть ограниченной, чтобы они не проявились на продольных кривых МТЗ. Оценки, выполненные с использованием численного трехмерного моделирования, показывают, что ширина зон должна быть не более 50 км. Проводящие зоны при такой ширине должны иметь продолжение на восточное побережье и в океан. Однако в зоне Е на поперечных кривых мы не видим хорошо выраженных минимумов, как в зоне Д. Это, как показывает численное моделирование, связано с искажением кривых за счет берегового эффекта и эффектов обтекания электрическим током сложных очертаний восточных полуостровов Камчатки. По данным причинам на поперечных кривых коровый слой не проявился. Таким образом, мы приходим к модели, в которой коровый слой (область Б) вытянут вдоль центральной части пова Камчатка и сопряжен с поперечными коровыми проводящими зонами - а, б, в, имеющими продолжение в океан (рис.4-IV). Севернее располагается литосферная проводящая зона Г, имеющая продолжение в океан на расстояние 200 км. Она находится на продолжении Алеутской островной дуги.

Рассмотрим, каким образом на кривых МТЗ проявляется астеносферный проводящий слой. Мы располагаем низкочастотными МТЗ по ряду профилей в диапазоне периодов от первых минут до первых часов. Средние кривые районов, в которых располагаются низкочастотные МТЗ, дополнены значениями кажущихся сопротивлений в диапазоне периодов от 1500 до 15000 с. При этом низкочастотные ветви перемещены по оси сопротивлений до совмещения с высокочастотной кривой, полученной в результате статистического осреднения. Таким образом, получены сводные продольные и поперечные кривые МТЗ свободные от локальных гальванических искажений. Низкочастотные ветви сводных продольных и поперечных кривых могут быть затронуты действием эффекта S и рядом других эффектов. Особенно искажены кривые, расположенные вблизи сложных очертаний береговой линии. Интерпретация таких кривых МТЗ возможна лишь с привлечением трехмерного численного моделирования. Поэтому мы выбрали только отдельные продольные кривые, в меньшей мере подверженные искажениям в низкочастотной области.

Кривые МТЗ изображены на рис.5. Они расположены в зонах I, II, III, IV, различных по глубинной электропроводности. Во всех зонах амплитудные кривые в своей правой части представлены нисходящей ветвью, выходящей в отдельных случаях в минимум. Данные низкочастотные ветви кривых располагаются ниже стандартной кривой МТЗ. Важно отметить, что фазовые кривые в рассматриваемом диапазоне периодов имеют минимум, что свидетельствует в пользу существования астеносферного проводящего слоя. По амплитудным кривым можно грубо оценить поведение его кровли. Она с глубины 150 км в зоне I поднимается до глубины 70 км в зоне III и опускается в сторону Восточной Камчатки.

Выступ астеносферного слоя приурочен к области современного вулканизма. Природа астеносферного слоя связывается с частичным плавлением ультраосновных пород.

Рис. 5. Продольные кривые МТЗ и схема расположения зон с различной глубиной залегания астеносферного проводящего слоя I – 150, II – 100, III – 70, IV – 120 км.

ЭФФЕКТЫ В ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ ОЗ. БАЙКАЛ В СВЯЗИ С

СИЛЬНЫМ КУЛТУКСКИМ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ

Мороз Т.А.1, Мороз Ю.Ф.1,2, Mogi T.3

– Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, morozyf@kscnet.ru.

– Геологический институт СО РАН, Улан-Удэ. morozyf@kscnet.ru.

– Институт сейсмологии и вулканологии, Университет Хоккайдо. mogitisv@mail.sci.

В последние годы на оз. Байкал создана система наблюдений электромагнитного поля Земли. Наряду с многолетним мониторингом электрического поля и вариаций геомагнитного поля на каждом пункте наблюдений выполнены магнитотеллурические зондирования, характеризующие структуру электропроводности литосферы. Это существенно повышает возможности по выявлению и изучению аномалий, связанных с геодинамическими процессами в Байкальской рифтовой зоне. В период мониторинга электромагнитного поля и электропроводности земной коры в южной части оз. Байкал произошло сильное землетрясение с М= 6.3. (27.08.2008 г.) Это землетрясение было названо Култукским. По данным наблюдений в поведении высокочастотного, низкочастотного электрического поля и электропроводности геологической среды выявлены аномалии, которые связываются с данным землетрясением.

Регистрация электрического поля Земли на оз. Байкал осуществляется в 9 пунктах. Они расположены вокруг южной части озера (рис.1).

Рис.1. Схема расположения пунктов наблюдений.

1 – пункты наблюдений электрического поля, 2 - эпицентр Култукского землетрясения 3 - пункт наблюдений подземных вод К ним относятся пункты Узур (о. Ольхон), Тырган, Солнопечное, Тальцы, Быстрая, Выдрино, Бабушкин, Шигаево, Котокель. Место расположения пунктов выбрано с условиями, чтобы не было технических помех и геоэлектрическая среда являлась резко неоднородной. По данным предварительных электротеллурических и магнитотеллурических наблюдений определены направления осей геоэлектрической неоднородности на каждом пункте. По этим направлениям расположены измерительные линии. Установка линий крестообразная. Наряду с горизонтальными компонентами электрического поля на каждом пункте осуществляется регистрация вертикальной компоненты в скважине без обсадки.

Глубина скважин 40 – 50 м. Скважины затомпонированы глиной. В качестве электродов использовались свинцовые пластины, погруженные на глубину 4 м и 40-50 м. Регистрация электротеллурического поля производилась с дискретностью 10с. Наряду с этим регистрировались вариации геомагнитного поля компонент H, D, Z в п. Тырган с дискретностью 1с.

Высокочастотные изменения электрического поля

Рассмотрим данные мониторинга электрического поля за несколько минут до землетрясения и после землетрясения, произошедшего 27.08.2008г. в 01 час, 35 минут и 31с по международному времени. Магнитуда землетрясения - 6.3. Гипоцентр землетрясения расположен примерно на глубине 14 км. Временные ряды разности потенциалов электрического поля получены на горизонтальных линиях длиной 500 и 250 м (основные и дублирующие каналы) и на вертикальном диполе длиной 40 м. Для сравнительного анализа разность потенциалов пересчитана в напряженность электрического поля на длину приемной линии в один километр. На рис.2 в качестве примера приведены графики напряженности электрического поля с дискретностью 10 с на ближних пунктах - Тальцы и Выдрино. На п.

Быстрая аппаратура кратковременно не работала по техническим причинам. На временной оси графика показан момент землетрясения, указаны магнитуда и расстояние пункта наблюдения до эпицентра землетрясения.

Рис.2. Графики напряжённости электрического поля в пп. Талая и Выдрино.

а.б и в, г – графики: для горизонтальных каналов под азимутами – 82 и 172 (Тальцы);

47 и 137 (Выдрино); а и в – основные, б и г – дублирующие, д – график для вертикального канала Рассмотрим основные особенности структуры вариаций электротеллурического поля.

На графиках проявились вариации электротеллурического поля с периодами от первых десятков секунд до первых минут. Низкочастотные вариации выражены в виде бухт.

Интенсивность высокочастотных вариаций до землетрясения была слабее, чем после землетрясения. Характерно, что примерно за 20 минут до землетрясения в спектре электротеллурического поля не проявились короткопериодные вариации с периодом в первые десятки секунд. Это наиболее заметно выражено в пп. Тальцы, Солнопечное, Бабушкин и Котокель. Эффект выражен в горизонтальных составляющих геомагнитного поля. Он является региональным. Связь эффекта с землетрясением проблематична.

Различная степень проявления эффекта в пунктах наблюдения определяется электропроводностью геологической среды. Эффект в лучшей мере выражен в районах, где низкая электропроводность земной коры и глубинные разломы затрагивают верхние части земной коры. Эффект выражен слабо в районах с более высокой электропроводностью земной коры и более глубинными разломами.

Наряду с затуханием высокочастотных вариаций перед землетрясением в электрическом поле проявились скачкообразные изменения по времени близкие к моменту землетрясения. В большей мере они выражены в поведении вертикальной компоненты электрического поля.

Эти резкие изменения выражены в пунктах Тальцы, Выдрино, Шигаево, Солнопечное.

Амплитуда “скачков” меняется от первых единиц мВ/км до первых десятков мВ/км. На п.

Выдрино более близким к эпицентру землетрясения амплитуда “скачка” является максимальной. Однако в п. Тальцы амплитуда сигнала меньше, чем в пунктах Шигаево и Солнопечное, более удаленных от эпицентра землетрясения. Следовательно величина сигнала не зависит от расстояния до эпицентра землетрясения. Характерно, что в пп. Тальцы, Выдрино, Шигаево после “скачка” напряженности электрического поля происходит плавное становление поля до нового уровня. В пп. Тальцы, Выдрино прежний уровень поля на рассматриваемом временном интервале не восстановился. В пп. Солнопечное и Бабушкин аномальные эффекты выражены только в виде “скачка” напряженности электрического поля.

Здесь не проявились процессы становления поля. В большей мере они выражены в поведении вертикальной компоненты электрического поля. Эффект связан с приходом сейсмической волны и является косейсмическим. Амплитуда сейсмоэлектрического сигнала определяется интенсивностью сейсмической волны. На ближних пунктах амплитуда сигнала больше. На удалённых пунктах амплитуда сигнала уменьшается в связи с ослаблением сейсмической волны. Сейсмоэлектрический сигнал проявился на пунктах, где по данным МТЗ, в верхних частях земной коры на глубинах 300 – 1000 м находится проводящий слой, связываемый с осадочными породами, насыщенными минерализованными водами. Слой, возможно, имеет гидродинамическую связь через трещины и разломы с приповерхностным обводнённым слоем. Сейсмоэлектрический сигнал может быть вызван электрокинетическим эффектом, а также смещением электродов в результате действия сейсмической волны от землетрясения.

Аномалия электрического поля внутриземных источников В поведении электрического поля внутриземных источников, выделенного путём фильтрации из естественного электрического поля Земли, выявлена бухтообразная аномалия интенсивностью 100 мВ/км, связываемая с Култукским сильным землетрясением (рис.3).

Аномальное изменение электрического поля началось примерно за месяц до момента землетрясения. Длительность аномалии 2.5 месяца. Аномалия не связана с дождевыми осадками и другими метеорологическими явлениями. Она также не вызвана магнитной бурей. Аномалия по времени и форме согласуется с подъёмом уровня воды в скважине, расположенной в 10 км от пункта Быстрая. Предполагается, что в связи с землетрясением увеличились тектонические напряжения в земной коре, которые вызвали поднятие уровня подземных вод. В результате возникли электрокинетические, электрохимические и другие эффекты в верхних частях земной коры, которые проявились аномальным изменением напряжённости электрического поля, которое является предвестником сильного Култукского землетрясения.

Рис.3. График напряжённости электрического поля внутриземных источников в п.Быстрая в сопоставлении с уровнем воды в скважине в п. Талая

–  –  –

геомагнитного поля;

150 155 160 165 170 3 – эпицентры.

-2

-1 -3 Важно отметить, что в поведении фазы проявились бухтообразные вариации.

Интенсивность вариаций составляет 5 – 7 градусов, что примерно в 2 – 3 раза превышает точность определения фазы. На временной оси графика показаны моменты самых сильных Курильских землетрясений за последние годы с М=8.3 и М=8.2 на эпицентральных расстояниях 810 и 820 км. Предполагается, что аномалии на графике фазы импеданса связаны с указанными землетрясениями. Какова возможная природа аномальных изменений фаз импеданса на периоде 700 с. На кривой МТЗ, полученной в пункте Карымшина, на периоде 700 с выражен минимум, который связывается с глубинной проводящей зоной в литосфере. Можно предположить, что в связи с землетрясениями изменилась степень насыщенности минерализованными растворами глубинной проводящей зоны, что проявилось в поведении фазы поперечного импеданса на периоде 700 с.

В п. Тундровый рассмотрены результаты синхронных наблюдения электротеллурического поля по двум парам различно ориентированных ортогональных линий. Анализ показал, что составляющие электротеллурического поля, пересчитанные на другие направления путем поворота системы координат, не совпадают с составляющими электротеллурического поля, полученными в тех же направлениях в природных условиях.

Это несовпадение связано с влиянием локальных геоэлектрических неоднородностей, соизмеримых с длиной приемных линий. Обратимся к данным мониторинга теллурического тензора с 01.01.2001 – 31.10.2007 г. на периоде 4500 с (временной интервал 10 сут.). На рис.2.

представлен график модуля указанной компоненты теллурического тензора. На временной оси графика указаны моменты сильнейших землетрясений Курильских землетрясений с М=8.3 и М=8.2. В поведении модуля компоненты t yy выражена аномалия интенсивностью 40

– 50%. Однако, в поведении фазы данной компоненты аномалия не проявилась. Это свидетельствует, что аномальные изменения модуля компоненты t yy вызваны появлением или изменением локальной геоэлектрической неоднородности в районе измерительных линий, что может быть связано с изменением минерализации уровня грунтовых вод или с другими причинами, вызванными геодинамическими процессами.

Рассмотрим результаты мониторинга низкочастотного электрического поля Земли в п.

Карымшина, где временные ряды электрического поля в меньшей мере обременены помехами. Здесь мы располагаем временными рядами напряженности электрического поля в период с 01.01.2005 г. по 31.03.2009 г. Для анализа использованы среднечасовые значения напряженности электрического поля. Из временных рядов удалены высокочастотные вариации путем фильтрации с окном 50 часов. Наряду с этим отфильтрованы также низкочастотные вариации с окном 1000 часов. Полученные таким путем временной ряд напряженности электрического поля изображен на рис. 2. В поведении временного ряда выражено возмущение бухтообразной формы продолжительностью 1 – 2 месяца. Во время сильных изменений электрического поля не было магнитных бурь. Интенсивность возмущения электрического поля составляет первые сотни мВ/км. Характерно, что возмущение электрического поля имеет повышенную интенсивность на коротких линиях.

Это свидетельствует, что оно связано с локальными близповерхностным эффектами в районе измерительных линий. Не исключено, что данные эффекты являются приэлектродными и могут быть вызваны изменением минерализации и уровня грунтовых вод в районе электродов.

Комплексный анализ выявленных аномалий В результате интерпретации данных электромагнитного мониторинга выявлены аномальные изменения в поведении фазы импеданса, компоненты теллурического тензора и электрического поля внутриземных источников. Мы попытались, как было показано выше, выполнить оценку глубинности происхождения аномалий. Оказалось, что аномалия фазы импеданса связана с глубинным изменением электропроводности. Аномалии теллурического тензора и электрического поля внутриземных источников вызваны процессами в приповерхностных частях земной коры. Приповерхностные и глубинные аномалии, связываемые с одним и тем же землетрясением не совпадают между собой по времени.

Рис. 2 Сопоставление графиков фазы импеданса (уу), напряжённости электрического поля (Е) и модуля компоненты теллурического тензора (tyy).. На временной оси указаны моменты сильных землетрясений, их магнитуды и даты.

Рассмотрим данную ситуацию подробнее. На рис.2 сопоставлены графики фазы импеданса (), компоненты теллурического тензора (tyy) и напряженности электрического поля внутриземных источников (Е) в обс. Карымшина. Аномалия в фазе импеданса, которая связана с глубинным изменением электропроводности пород, развивается, по существу, после сильного землетрясения с М = 8.3 и достигает максимального значения при землетрясении с М = 8.2. Аномалия компоненты теллурического тензора проявилась примерно за 8 месяцев до землетрясения М = 8.3. Аномалия в электрическом поле внутриземных источников возникла примерно за 2 месяца до того же землетрясения. Таким образом, процессы подготовки сильных землетрясений с М = 8.3 и М = 8.2 проявились в приповерхностных частях земной коры и завершились аномальным увеличением электропроводности литосферы.

Необходимо обратить внимание, что не все землетрясения, которые мы анализировали, проявились предваряющими приповерхностными и сопровождающими глубинными аномалиями. Так близкие землетрясения с М=5.7 и М=5.3 нашли выражение в виде аномалии фазы импеданса, связываемой с увеличением глубинной электропроводности. Однако, перед этими землетрясениями не проявились аномалии в поведении компоненты тензора импеданса и напряженности электрического поля внутриземных источников, вызванных приповерхностными процессами. Также это касается землетрясений в 2007 – 2008 гг. с М =

6.4 и М = 5.5, которые предваряются аномалиями электрического поля внутриземных источников, но не выражены в поведении фазы импеданса. Из приведенных данных следует, что только удаленные сильнейшие и близкие землетрясения привели к формированию зоны повышенной электропроводности в литосфере. Характерно, что зоны повышенной электропроводности литосферы существуют в течение примерно полугода. По истечении указанного времени электропроводность литосферы восстанавливается. Возникновение аномалий повышенной электропроводности можно объяснить появлением зон трещиноватости земной коры, насыщенных высокоминерализованными растворами, приводящими к заметному понижению удельного электрического сопротивления. Грубые оценки показывают, что для изменения фазы импеданса на 5 градусов необходимо уменьшить удельное электрическое сопротивление на несколько порядков в вытянутом слое мощностью не менее 10 км. При этом модуль импеданса практически не меняется.

Следует отметить, что в поведении компоненты теллурического тензора проявилась только аномалия, предваряющая сильные Курильские землетрясения с М = 8.3 и М = 8.2.

Аномалия вызвана гальваническим эффектом электротеллурических токов в связи с появлением сильной геоэлектрической неоднородности в приповерхностных частях земной коры.

Аномалия появилась почти за год до землетрясения с М = 8.3. После землетрясения неоднородность исчезла. Возникает вопрос, почему в поведении теллурического тензора не проявились другие землетрясения. Возможно, это связано с тем, что перед менее сильными землетрясениями геоэлектрические неоднородности не возникли или они были менее контрастными. Поэтому неоднородности не проявились в электротеллурическом поле. Также возможны другие причины, которые нам неизвестны.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о сложной картине распределения аномалий в связи с землетрясениями. В одних случаях проявились аномалии, вызванные приповерхностными процессами, в других – глубинными. Также мы имеем пример сильнейших Курильских землетрясений, когда проявились приповерхностные и глубинные аномалии. Из этого следует, что для получения более полной информации о землетрясениях необходимо комплексировать методы, направленные на изучение приповерхностных и глубинных неоднородностей по электромагнитным и другим геофизическим данным. Это даст возможность существенно продвинуться вперед в понимании геофизических процессов в связи с землетрясениями.

МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ

БАЙКАЛЬСКОГО РИФТА

Мороз Ю.Ф.1,2, Мороз Т.А.1,

– Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, morozyf@kscnet.ru,

– Геологический институт СО РАН, Улан-Удэ. tatkov@gin.bscnet.ru В Прибайкалье и Забайкалье в прошлые годы выполнено большое количество МТЗ, по которым получен ряд геоэлектрических моделей, имеющих важное значение в изучении глубинного строения Байкальской рифтовой зоны. К сожалению, крайне ограничена информация по глубинной электропроводности Байкальского рифта, выраженного на дневной поверхности впадиной озера Байкал. Основные трудности здесь связаны с тем, что глубинную электропроводность впадины можно изучить только с помощью подводной аппаратуры или измерений со льда озера. Подобные эксперименты были единичны. В последние годы удалось выполнить магнитотеллурические зондирования по профилю со льда озера и в прибрежных зонах (рис1). Они дают возможность получить представление о глубинной электропроводности Байкальской впадины.

–  –  –

В результате обработки МТЗ определены компоненты тензора импеданса, характеризующие геоэлектрические свойства среды. Точность определения модулей компонент тензора импеданса в диапазоне периодов от 0,01 до 100 с составляет первые проценты, фаз импеданса – первые градусы. В низкочастотном диапазоне точность определения поперечных модулей импеданса составляет 10-15 процентов и более, фаз -10-15 градусов. Это связано с низкой интенсивностью электротеллурического поля, по-видимому, из-за влияния непроводящих бортов впадины оз. Байкал и высокой проводимости осадочного чехла в ней. Анализ показал, что горизонтальная геоэлектрическая неоднородность в районе оз. Байкал в первом приближении, в большинстве случаев, может быть рассмотрена как квазидвумерная. Исключением являются лишь отдельные пункты МТЗ, расположенные на значительном удалении от озера Байкал.

Квазидвумерность Байкальской впадины в своей средней части подтверждена трёхмерным численным моделированием МТ-поля. О квазидвумерном характере распределения электрических свойств в Байкальской впадине свидетельствует также квазилинейная поляризация электротеллурического поля. Интенсивность поля вдоль озера в несколько раз выше, чем поперек, что связано с канализацией электротеллурических токов в осадочном чехле впадины. Поэтому, в основу интерпретации положены кривые по направлениям, ориентированным вдоль и вкрест простирания впадины озера. Кривые, ориентированные вдоль впадины названы продольными, а вкрест – поперечными (рис.2). Это дает возможность уже на первоначальном этапе анализа разделить в указанных направлениях влияние геоэлектрических неоднородностей в приповерхностных и глубинных частях Байкальского рифта и выделить кривые кажущихся сопротивлений, в меньшей мере подверженные искажению.

Рис.2. Продольные и поперечные кривые МТЗ по профилю, пересекающему озеро Байкал. 1- 2поперечные и продольные кривые МТЗ, 3 – стандартная кривая МТЗ. Цифрами обозначены номера МТЗ (см. рис. 1).

Опыт показывает, что основные проблемы интерпретации кривых МТЗ в Прибайкалье и Забайкалье обусловлены влиянием эффекта. Данный эффект связан с действием мелких приповерхностных геоэлектрических неоднородностей. В результате его действия кривые кажущихся сопротивлений в различных направлениях смещены по оси сопротивлений во всем интервале используемых частот. Поэтому интерпретация кривых МТЗ возможна лишь после их нормализации, целью которой является уменьшение влияния приповерхностных неоднородностей. Существует ряд редукций, направленных на нормализацию кривых МТЗ.

В нашем случае можно воспользоваться редукцией, предусматривающей совмещение низкочастотных ветвей кривых МТЗ с нормальной кривой кажущегося электрического сопротивления. Данная редукция является возможной, так как экспериментальные кривые МТЗ и нормальная кривая кажущегося электрического сопротивления перекрываются в области длинных периодов вариаций магнитотеллурического поля. Следует отметить, что данная редукция имеет недостатки, связанные с тем, что смещение кривой по оси сопротивлений может привести к искажению информации о верхних частях геоэлектрического разреза. Наряду с этим, наличие глубинных ограниченных проводящих зон в литосфере заметно ухудшит коррекцию кривых т, искажённых глубинным S – эффектом. Поэтому в Прибайкалье и Забайкалье в качестве основных для интерпретации приняты кривые МТЗ, которые без редукции удовлетворительно согласуются со стандартной кривой кажущегося электрического сопротивления.

Другая ситуация на оз. Байкал. Здесь кривые МТЗ, полученные со льда озера, свободны от влияния эффекта, так как водная толща является практически однородной средой по электропроводности. В пользу этого свидетельствует вертикальная составляющая электрического поля, зарегистрированная на пунктах МТЗ. Результаты показали, что в водной толще озера практически отсутствуют вариации вертикальной составляющей электрического поля в диапазоне периодов от сотых долей секунд до 30 мин. Следовательно, на озере кривые МТЗ свободны от влияния локальных геоэлектрических неоднородностей.

Поэтому, низкочастотные ветви экспериментальных продольных кривых согласуются со стандартной кривой кажущегося электрического сопротивления. Это позволяет использовать продольные кривые МТЗ для оценки глубинной электропроводности под впадиной озера Байкал.

В результате качественного анализа установлено, что в Байкальском рифте продольные и поперечные кривые МТЗ в низкочастотной области расходятся по уровню сопротивлений до 3 – 4 порядков. Значения кажущихся электрических сопротивлений составляют десятые и сотые доли Омм. Это является характерным признаком рифта. Низкие значения поперечных сопротивлений связаны с действием искажающих эффектов, вызванных высокой проводимостью осадочного чехла и более глубоких частей разреза под Байкальской впадиной. По сильному расхождению низкочастотных ветвей продольных и поперечных кривых МТЗ установлено, что юго-восточная граница Байкальского рифта в районе профиля приурочена не к берегу оз. Байкал, а проходит по суше на расстоянии примерно 17 км от берега.

Важно отметить, что продольные кривые, полученные со льда озера, не искажены влиянием приповерхностных геоэлектрических неоднородностей, так как водная толща является практически однородной средой по электрическим свойствам. Поэтому продольные кривые МТЗ в своей правой части на периодах 10000 – 30000 с, удовлетворительно согласуются со стандартной кривой кажущегося электрического сопротивления. Это даёт возможность продольные кривые МТЗ использовать в качестве основных для изучения глубинной электропроводности. Продольные кривые МТЗ также использованы на суше для исследования глубинного геоэлектрического разреза.

С помощью трёхмерного и двумерного численного моделирования изучены кривые МТЗ в пробных моделях рифта. Установлено, что в первом приближении средняя часть Байкальской впадины может быть аппроксимирована двумерно-неоднородной моделью.

Продольные кривые МТЗ во впадине являются близкими к локально-нормальным кривым.

Поперечные кривые в сильной мере затронуты эффектом «S». За счёт этого эффекта поперечные кривые имеют аномально-низкие сопротивления в низкочастотной области, которые не характеризуют глубинную электропроводность. Основной вклад в эффект «S»

вносит осадочный чехол впадины. Глубинные проводящие слои усиливают данный эффект.

Осадочный чехол экранирует коровый проводящий слой. Последний находит отражение в видимой форме на кривой МТЗ, если его проводимость в 1.5 – 2 раза и более превышает проводимость осадочного чехла.

В результате инверсии продольных кривых МТЗ с помощью численного двумерного моделирования создана глубинная геоэлектрическая модель Байкальского рифта (рис.3). При этом использовались данные по поперечным кривым МТЗ и другая априорная геологогеофизическая информация. Установлено, что осадочный чехол рифта имеет ассиметричное строение. Его мощность уменьшается с северо-запада на юго-восток от 1.5 км до 0.5 км. При этом удельное электрическое сопротивление чехла возрастает от 4 до 200 0мм. Земная кора и верхняя мантия содержат проводящие слои. Коровый слой уверенно выделяется в Прибайкалье и Забайкалье на глубинах 10 – 20 км с удельным электрическим сопротивлением 50 0мм. Предполагается, что земная кора рифта на тех же глубинах содержит слой повышенной электропроводности. Однако, этот слой под Байкальской впадиной, на кривых МТЗ не выражен в видимой форме из-за экранирующего влияния осадочного чехла. Более однозначно выявлен проводящий слой на глубинах 35 – 50 км с удельным электрическим сопротивлением 10 Омм. Он имеет продолжение в Забайкалье.

Верхняя мантия Байкальской рифтовой зоны содержит проводящий слой на глубинах 170 – 230 км с удельным электрическим сопротивлением 10 Омм. Природа глубинных проводящих слоёв связывается с наличием гидротермальных растворов и магматических расплавов. 1 Рис.3. Геоэлектрическая модель Байкальского рифта. 1 – пункты МТЗ, 2 – удельное электрическое сопротивление в Омм.

Благодарности Настоящая работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 09-05-00043а).

ДИРЕКЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ДАННЫХ МОНИТОРИНГА

МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПОЛУОСТРОВЕ БОСО

–  –  –

Санкт-Петербургский филиал Института Земного Магнетизма, Ионосферы и Распространения Радиоволн РАН им. Н.В. Пушкова, lf_mosc@mail.ru Обсуждаются результаты кластерного анализа ориентационной структуры магнитного поля, зарегистрированного на полуострове Босо в 2000 году. Проводится сопоставление результатов с данными каталога землетрясений.

Обнаружены существенные изменения в ориентационной структуре магнитного поля в интервалы времени, соответствующие сейсмической активизации литосферы. Азимутальный портрет направлений кластеров в возмущённые сутки имеет ярко выраженную асимметрию.

Суммарные векторы направлений кластеров обращены к вулканической области извне. Это может означать, что существует внешний источник активизации сейсмической зоны, сопровождаемый магнитными излучениями. Интервал времени наблюдения, предваряющей взрыв сейсмической активности, содержит заметно большее число суток с асимметричным азимутальным портретом, по сравнению с временным интервалом спада активности.

Кластерный анализ ориентационной структуры может использоваться для регистрации обобщённых статистических параметров магнитного поля, являющихся предвестниками усиления сейсмической активности.

Возможность исследования ориентационной структуры методом кластерного анализа и выделения ряда приоритетных направлений может явиться основой для проведения более тонкого тензорного регрессионного анализа в робастных методах оценивания импеданса при мониторинге электромагнитного поля.

Выполнено исследование влияния сейсмографической помехи на измерения магнитного поля аппаратурой MVC-3DS. Корреляционные связи геофизических полей исследовались по результатам дирекционного кластерного анализа магнитного поля.

Использовался статистический метод обработки. Оценки выполнялись на множествах. Было введено расширенное определение корреляции с нежёсткой метрикой расстояния. Данная модификация численной обработки лучше соответствует задачам выявления связей между квазилинейными процессами, для векторов, порождённых потоками дискретных событий с высокой степенью разреженности компонент.

Зафиксировано влияние сейсмических колебаний грунта на результаты магнитных измерений. Эффект зарегистрирован без использования синхронных записей сейсмографа, размещённого вблизи магнитных станций. Анализу подвергались не записи обсерваторий, но магнитные данные, полученные в регионе с высокими техногенными помехами.

Исследовалась реакция магнитных станций не на отдельное мощное землетрясение, но на поток сейсмических событий различной энергетической силы.

Благодарности Выражаем глубокую признательность японским коллегам, в первую очередь проф. М. Хаякава, за предоставленные сейсмические и магнитные данные.

ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ВПАДИН

ГОРНОГО АЛТАЯ ПО ДАННЫМ ЗОНДИРОВАНИЙ С

КОНТРОЛИРУЕМЫМ ИСТОЧНИКОМ

Неведрова Н.Н.1, Бабушкин С.М.2, Санчаа А.М.1

– Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, Новосибирск, NevedrovaNN@ipgg.nsc.ru

– Сейсмологический филиал геофизической службы СО РАН, Новосибирск, bab@gs.nsc.ru Чуйской и Курайская котловины расположены на юго-востоке Горного Алтая, разделены Чаган-Узунским горстовым массивом и входят в современную ЧуйскоКурайскую сейсмоактивную зону. С точки зрения геологии именно тектонические впадины являются ключевыми объектами для понимания закономерностей формирования неотектонической структуры и четвертичного рельефа территории. Для решения геофизических проблем, связанных с изучением и прогнозированием геодинамических процессов сведения о строении впадин также являются крайне важными.

Строение впадин методами геоэлекрики с контролируемым источником исследовалось в несколько этапов. В 60-80-е годы прошлого века Алтайскими партиями на территории впадин был получен значительный объем данных (~2000 пунктов) методами электрических и электромагнитных зондирований (ВЭЗ, ЗС). Работы были выполнены с целью изучения строения осадочного чехла и поиска полезных ископаемых в период спокойной сейсмической обстановки.

Современные геоэлектрические исследования начаты после разрушительного Чуйского землетрясения 2003 г. Событие произошло с магнитудой 7,3 по шкале Рихтера и является наиболее сильным за инструментальный период сейсмологических наблюдений. Очаговая зона располагается на территории Чуйской, Курайской впадин, Северо-Чуйского хребта.

Основной разрыв землетрясения хорошо прослеживается в западной части Чуйской впадины в виде прерывистой полосы локальных трещин, оползней и смещений грунта. Следует отметить, что одним из последствий этого землетрясения являлись выбросы и разливы разжиженных пород осадочного чехла в очень больших объемах в виде грифонов и грязевых вулканчиков, приуроченных в основном к низменным, заболоченным участкам. Горные породы этих участков, представленные водонасыщенными тонкодисперсными глинами, суглинками, песками, при сильных динамических воздействиях, разжижались до текучего состояния и изливались на поверхность. При подготовке землетрясения и после него существенно изменились гидрогеологические условия Чуйского и Курайского артезианских бассейнов, а также гидрохимический состав подземных вод [Кац В.Е., Робертус Ю.В, 2004].

Описанные явления свидетельствуют о масштабном перераспределении внутрипластовой и поровой влаги, что обычно приводит к значительным изменениям удельного электрического сопротивления и является обоснованием использования электромагнитных методов для задач мониторинга сейсмотектонических процессов в этом районе. Электромагнитный мониторинг на территории впадин выполняется с целью изучения процессов консолидации геологического массива горных пород после сильного сейсмического воздействия.

В настоящее время строение обеих впадин, не смотря на значительное количество имеющихся полевых данных, изучено в разной мере, и по-прежнему не до конца ясны некоторые структурные особенности. Вначале рассмотрим строение наименее исследованной Курайской впадины. Для построения ее геоэлектрической модели привлечены все имеющиеся архивные материалы вертикальных электрических зондирований (ВЭЗ), а также новые данные электромагнитных зондирований становлением поля (ЗС), выполненные в 2007-2010 гг.

На рис. 1 показаны профили и пункты ВЭЗ на территории Курайской впадины.

Измерения выполнены по системе профилей. Расстояние между профилями составляло в среднем 1,5 км, шаг по профилю варьировал от 400 до 600 м. Максимальные размеры генераторной линии АВ/2 были выбраны в зависимости от предполагаемой мощности осадочной толщи на различных участках впадины и изменялись от 500 до 2000 м.

Рис. 1. Профили и пункты ВЭЗ на территории Курайской впадины Горного Алтая.

Ранее, в годы измерений, полевые материалы ВЭЗ не были обработаны в полном объеме. В ходе этого исследования все данные ВЭЗ, полученные на территории депрессии, были проинтерпретированы в программном комплексе моделирования и инверсии «СОНЕТ»

с использованием горизонтально-слоистой модели [Эпов и др., 1991]. Для формирования начального приближения привлекалась дополнительная априорная геологическая информация: опубликованные и фондовые геологические разрезы, литологостратиграфические колонки скважин, неотектоническая схема. Выбранная геоэлектрическая модель принципиально сохраняется для всей площади Курайской впадины, однако имеются участки с резким изменением УЭС и мощности слоев, что в большинстве случаев обосновано геологическими данными.

По результатам интерпретации данных ВЭЗ построены геоэлектрические разрезы по профилям наблюдений. В качестве примера рассмотрим разрез по профилю № 3 (рис. 2), который выполнен в субмеридиональном направлении и пересекает Салгандуйский блок.

Верхняя часть разреза, наиболее неоднородная, сопротивлением горных пород изменяется в очень широких пределах. Эти отложения отнесены к разнородным четвертичным отложениям и, вероятно, осадкам бекенской свиты, в составе которых содержится значительное количество грубообломочного материала: гравия, гальки, щебня, дресвы, валунов. Ниже по разрезу четко выделяются два слоя с интервалами сопротивлений 80-180 Омм и 18-60 Омм. По геологическим данным слои соотнесены с отложениями туерыкской и кошагачской свит. На некоторых участках по данным ВЭЗ не удается проследить границу между этими двумя слоями. Осадочный комплекс подстилает палеозойский фундамент. По данным ВЭЗ – это опорный геоэлектрический горизонт с УЭС ~3000 Омм. Резкое изменения мощностей осадочного выполнения впадины отражают блоковую структуру ее фундамента.

Осадки, перекрывающие северную часть Салгандуйского блока, имеют максимальные мощности до 130 м. По мере приближения пикетов профиля № 3 к коренным породам горного обрамления наблюдается резкая тектоническая граница. Данные геоэлектрики подтверждают разломные ограничения впадины со стороны Северо-Чуйского хребта и Салгандуйского блока.

Рис. 2. Геоэлектрический разрез по профилю № 3 в южной части Курайской впадины.

Таким образом, по данным ВЭЗ составлена базовая геоэлектрическая модель Курайской впадины. Модель получена в результате одномерной интерпретации и будет уточнена при дальнейших исследованиях.

Рассмотрим строение Чуйской котловины, которая является наиболее крупной межгорной впадина региона, а выполняющий ее комплекс континентальных отложений мощностью более 1 км представляет собой один из наиболее полных разрезов кайнозоя Внутренней Азии [Девяткин, 1981]. Доступные для непосредственного изучения разрезы кайнозойских осадков расположены в ее прибортовых частях. Здесь же в основном сосредоточено несколько десятков скважин. Для территории Чуйской впадины имеются самые представительные полевые данные, полученные электромагнитными методами с контролируемым источником в разные годы. Вначале остановимся на результатах интерпретации архивных материалов нестационарных зондирований (ЗС). Рассмотрим карту глубин до фундамента, на которой показано размещение профилей ЗС (рис. 3).

Рис. 3. Карта глубин до фундамента Чуйской впадины по архивным данным ЗС и распределение эпицентров сейсмических событий до 2003 г.

По этому рисунку можно судить об общем геологическом существенно блоковом строении впадины, которая состоит из целого ряда отдельных прогибов, разделенных межвпадинными перемычками. Более темным цветом показаны места наибольшего погружения фундамента. Основные разломные нарушения, ограничивают крупные локальные прогибы и вытянуты с северо-запада на юго-восток. На рис. 3 приведено распределение эпицентров сейсмических событий за инструментальный период до Чуйского землетрясения. Совместный анализ сейсмологических и структурных данных показал, что большая часть эпицентров попадает в зоны разломов, ограничивающих области максимального погружения фундамента. Можно говорить о достаточно активных современных движениях на северной окраине впадины. На территории западной части значимых событий до Чуйского землетрясения не происходило.

В настоящее время уточняется строение западной части впадины и изучаются временные вариации электропроводности и анизотропии верхних слоев земной коры, связанные с сейсмической активностью. На основе анализа вариаций электромагнитных параметров исследуются процессы консолидации геологического массива горных пород, подвергнутых сильному сейсмическому воздействию. В результате интерпретации повторных измерений ЗС за 1980, 2004 - 2010 гг. выявлены особенности релаксации среды. Рассмотрим, например, полевые кривые ЗС за несколько лет наблюдений в режимном пункте ЗС 106, расположенном в западной части Чуйской впадины (рис. 4).

Рис. 4. Полевые кривые ЗС за несколько лет наблюдений в пункте 106 (5 профиль). Западная часть Чуйской впадины.

Анализ представленных данных позволяет сделать вывод, что в течение первых нескольких лет после события в эпицентральной зоне наблюдается интенсивный процесс консолидации среды, который выражается в закономерных изменениях электрических параметров разреза, направленных, в основном, на восстановление значений, определенных по данным зондирований в 1980 г., когда состояние среды было стабильно. И далее, начиная с 2007 г. среда находится в новом относительно стабильном состоянии, наблюдаются вариации, отражающие текущую сейсмичность, афтершоковый поцесс.

Список литературы

1. Девяткин Е.В. Кайнозойские отложения и неотектоника Юго-Восточного Алтая. М.: Наука, 1965, 244 с.

(Труды ГИН, вып. 126).

2. Кац В.Е, Робертус Ю.В. Гидрогеологические особенности в эпицентральной части Чуйского землетрясения. В кн. Алтайское (Чуйское) землетрясение: прогнозы, характеристики, последствия. Изво Горно-Алтайского государственного университета. 2004, с.99-101.

3. Эпов М.И., Дашевский Ю.А., Ельцов И.Н Автоматизированная интерпретация электромагнитных зондирований. Новосибирск, 1990, 29 с.

СТРОЕНИЕ ЛИТОСФЕРЫ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОГО КРАТОНА

ПО ДАННЫМ ГЕОЭЛЕКТРИКИ

Пальшин Н.А.,1 Корья Т.Й.,2 Варенцов И.М.,3 Смирнов М.Ю.2,4

– Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН, Москва, Россия, Palshin@ocean.ru

– Университет г. Оулу, Финляндия, Toivo.Korja@oulu.fi

– ЦГЭМИ, Институт Физики Земли РАН, Троицк, Россия, Ivan_Varentsov@mail.ru

– СПБГУ, Санкт Петербург, Россия, Maxim.Smirnov@oulu,fi Электромагнитные (ЭМ) исследования наряду с сейсмической томографией являются эффективным инструментом для исследования строения литосферы. Восточно-европейский кратон (ВЕК) интенсивно изучается различными геофизическими методами уже несколько десятилетий. Целый ряд ЭМ профильных и площадных исследований было выполнено за последние годы на территории Финляндии, Швеции, Норвегии, Дании, Польши, России и Украины.

Кратоны представляют собой наиболее стабильные части континентальной литосферы.

Обычно они располагаются в центральных частях литосферных плит, пережив на свою историю несколько циклов разъединения и воссоединения континентов. Долговечность кратонов может быть объяснена их необычным составом (оливины с высоким содержанием форстерита) и крайне низким содержанием воды. Таким образом, кратоны, благодаря их повышенной «плавучести» и вязкости, длительное время оставались изолированными от процессов мантийной конвекции. Другой важной особенностью кратонов является наличие у них глубоких мантийных корней, достигающих глубины в первые сотни километров.

«С общим признанием теории тектоники литосферных плит стало ясно, что поведение кратонов, скорее всего, зависит от свойств всей литосферы, а не только свойств одной земной коры» [McKenzie and Priestley, 2008].

ВЕК занимает почти всю северо-восточную часть европейского континента. Он был образован около 1.8–1.7 млрд. лет назад [Bogdanova et al., 2008]. Он состоит из трех основных блоков: Фенноскандии, Сарматии и Волго-уралии. Важной особенностью его геологической истории являются две стадии рифтогенеза: (1) неопротерозойская, когда была образована Центрально-русская система рифтов как серия последовательно образовывавшихся рифтовых структур в интервале между 1.25 до 0.8 млрд. лет, и (2) позднедевонская – раннекаменноугольная система рифтов, когда были образованы ДнепроДонецкая впадина, а также три важнейшие периферийные части ВЕК: ВосточноБаренцевоморский бассейн и его наземное продолжение – Тимано-Печерский бассейн, а также Прикаспийская впадина (см. рис. 1).

Рис.1. Томографический образ ВЕК по данным поверхностных волн для двух глубин: 150 км (слева) и 200 км (справа). Аномалии скорости даны в процентах по отношению к опорному скоростному разрезу. Пунктирными линиями показаны границы рифтовых систем. По [Zonenshain et al., 1990;. Debayle et al., 2005; Wstefeld et al., 2010].

Первые длиннопериодные ЭМ зондирования в Фенноскандии были выполнены в 80-ых годах [см. напр. Jones et al., 1983; Rasmusen, 1988]. В последние годы благодаря появлению электроразведочной аппаратуры нового поколения были получены более надежные ЭМ данные большой длительности, как вдоль региональных профилей, так по площадям.

Большая длительность регистрации ЭМ полей особенно важна, поскольку позволяет в определенной степени уменьшить влияние неоднородностей источников вариаций в высоких широтах. Так, например, в проекте EMMA (ElectroMagnetic Mini Arrays) [Smirnov et al., 2006], были выполнены синхронные измерения вариаций ЭМ поля в 12 пунктах в течении примерно 10 месяцев, начиная с августа 2005 года по июнь 2006. Эти данные позволили получить информацию об электропроводности литосферы до глубин в несколько сотен километров. В 1998 году в Фенноскандии был осуществлен крупномасштабный ЭМ проект (Baltic Electromagnetic ARray study), впервые позволивший получить информацию сразу обо всем Балтийском щите [см. напр.. Lahti et al., 2005].

С тех пор был выполнен целый ряд ЭМ проектов, главным образом на территории Фенноскандии [Jmtland - Korja et al., 2008; EMMA – Smirnov et al., 2010; MT-FIRE – Vaittinen et al., 2010], а также на ее внешним окраинах [TOR – Smirnov and Pedersen, 2006;

EMTESZ-Pomerania – Brasse et al., 2006]. Геоэлектрическая модель по профилю, пересекающему западную границу ВЕК (Jmtland-Trndelag) будет представлена Смирновым М.Ю. с соавторами на данной школе-семинаре [Smirnov et al., 2011]. Схема изученности части Фенноскандии (Балтийского щита) глубинными МТ зондированиями приведена на рис. 2.

Рис. 2. Длиннопериодные МТ зондирования в Фенноскандии (красные и синие пункты). Черные пункты – МТ зондирования земной коры. Длиннопериодные данные для KIR, KEV, NAT: Jones et al., 1983; Jmtland, Trndelag, Tosca: Korja et al., 2008; Smirnov et al., 2010; Vrmland: Rasmussen, 1988; TOR: Smirnov and Pedersen, 2009; BEAR arrays: Hjelt et al., 2006; EMMA arrays: Smirnov et al., 2008; MT-FIRE: Vaittinen etal., 2010; B42: Lahti et al., 2005. EMMA I - площадные глубинные МТ зондирования на юге Финляндии, EMMA II – на севере.

Мы считаем, что ЭМ методы позволяют получать информацию о (1) фоновом одномерном распределении электропроводности, температуры и содержания воды с глубиной, (2) глубине границы между литосферой и астеносферой, (3) латеральных неоднородностях электропроводности литосферы, включая возможные различия между Архейскими и Протерозойскими блоками и (4) коровых аномалиях электропроводности, которые позволяют прослеживать тектонические границы в пределах кратона и несут информацию о древних зонах коллизии (орогенах) и зонах растяжения (рифтовых системах).

Нами рассматриваются следующие вопросы:

1. Применима ли стандартная МТ кривая и соответствующей ей опорный геоэлектрический разрез для реального сложного строения ВЕК?

2. Что представляет собой граница литосферы и астеносферы под ВЕК с точки зрения ЭМ исследований?

3. Можем ли мы выделять латеральные неоднородности в слабопрододящей литосфере по ЭМ данным? Связаны ли латеральные неоднородности в верхней мантии с известными тектоническими процессами?

4. Какая информация о глубинном строении литосферы может быть получена с помощью одиночных глубинным МТ зондирований?

Интерпретация полученных об электропроводности данных предполагает крайне низкие температуру и содержании воды (ионов водорода) в верхней мантии ВЕК.

Результаты, полученные для Фенноскандии, которые, вероятно, можно распространить и на остальные части ВЕК, свидетельствуют большой глубине до астеносферы или ее отсутствии (в ряде случаев она просто не может быть выделена по МТ данным), тогда как в Центральной и Западной Европе глубина до астеносферы существенно меньше (см. рис. 3).

Быстрое изменение мощности литосферы на западной границе ВЕК совпадает с трансъевропейской разломной зоной, по которой ВЕК сочленяется с фанерозойской западноевропейской платформой. С помощью ЭМ исследований удалось также выявить по резкому изменению мощности литосферы от 300-400 км до 159 км северную и западную границы ВЕК (см. рис.3).

Рис. 3. Мощность литосферы в северной части Европы. Показана глубина до мантийного проводящего слоя.

Желтым цветом показаны пункты измерений. Радиус осреднения – 100 км. Изменено из [Korja, 2007].

Благодарности Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант №09-05-00466-а), а также Российской академии наук и Академии Финляндии (проект№13).

Список литературы

1. Bogdanova, S.V. Bingen, B., Gorbatschev, R., Kheraskova, T.N., Kozlov, V.I., Puchkov, V.N., and Volozh, Yu.A., 2008. The East European Craton (Baltica) before and during the assembly of Rodinia // Precambrian Research. 2008. V. 160. P. 23–45.

2. Brasse, H., Cerv, V.,Ernst,T.,Hoffmann, N.,Jankowski,J., Jozwiak,W., Korja,T., Kreutzman,A., Neska,A., Palshin, N., Pedersen, L.B., Schwartz, G., Smirnov, M., Sokolova, E., and Varentsov, I.M., 206. Probing Electrical Conductivity of the Trans-European Suture Zone. EOS, Vol. 87, No. 29, 18 July 2006, p 281 and

3. Debayle, E., Kennett, B. and Priestley, K., 2005. Global azimuthal seismic anisotropy and the unique platemotion deformation of Australia // Nature 2005. V. 433. P. 509-512.

4. Jones, A.G., Olafsdottir, B. and Tiikkainen, J., 1983. Geomagnetic induction studies in Scandinavia. - III.

Magnetotelluric observations // J. Geophys., 1983. V 54. P. 35 - 50.

5. Hjelt, S.-E., Korja, T., Kozlovskaya, E., Lahti, I., Yliniemi, J. & BEAR and SVEKALAPKO Seismic Tomography Working Groups, 2006. Electrical conductivity and seismic velocity structures of the lithosphere beneath the Fennoscandian Shield / in: Gee, D. G. & Stephenson, R. A. (eds) 2006. European Lithosphere Dynamics. Geological Society, London, Memoirs, 32. The Geological Society of London 2006. P. 541-559.

6. Korja, T., 2007. How is the European Lithosphere Imaged by Magnetotellurics? // Surv. Geophys., 2007. V.

28. P. 239-272.

7. Korja, T., Smirnov, M., Pedersen, L.B., and Gharibi, M., 2008. Structure of the Central Scandinavian Caledonides and the underlying Precambrian basement, new constraints from magnetotellurics // Geophys. J.

Int. 2008. V. 175. P. 55-69.

8. Lahti, I., Korja, T., Kaikkonen, P., Vaittinen, K. and BEAR Working Group 2005. Decomposition analysis of the BEAR magnetotelluric data: implications for the upper mantle conductivity in the Fennoscandia Shield // Geophys. J. Int. 2005. V. 163. P. 900-914.

9. McKenzie, D. and Priestley, K., 2008. The influence of lithospheric thickness variations on continental evolution // Lithos, 2008. V. 102. P. 1–11.

10. Rasmussen, T.M., 1988. Magnetotellurics in Southwestern Sweden: Evidence for electrical anisotropy in the lower crust ? // J. Geophys. Res., 1988. V. 93(B7), P. 7897 - 7907.

11. Smirnov, M., Korja, T. and Pedersen, L.B., 2008. Application of magnetotelluric mini arrays [EMMA project] to study electrical conductivity of the lithosphere / in Korja, T., Arhe, K., Kaikkonen, P., Korja, A., Lahtinen, R. and Lunkka, J.P. 2008 (Eds.). Lithosphere 2008 – Fifth Symposium on the Structure, Composition and Evolution of the Lithosphere in Finland. Programme and Extended Abstracts, Oulu, Finland, November 5-6,

2008. Institute of Seismology, University of Helsinki, Report S-53, 132 pages. Pp. 115-118.

12. Smirnov, M. and Pedersen, L.B., 2009. Magnetotelluric measurements across the Sorgenfrei-Tornquist Zone.

in southern Sweden and Denmark // Geophys. J. Int.. 2009. doi: 10.1111/j.1365-246X.2008.03987.x

13. Smirnov, M., Korja, T. and Pedersen, L.B., 2010. Western margin of Fennoscandia: Electrical conductivity of the lithosphere. / in Heikkinen, P., Arhe, K., Korja, T., Lahtinen,R., Pesonen, L.J. and Rm, T., 2010 (Eds.).

Lithosphere 2010 – Sixth Symposium on the Structure, Composition and Evolution of the Lithosphere in Finland. Programme and Extended Abstracts, Helsinki, Finland, October 27-28, 2010. Institute of Seismology, University of Helsinki, Report S-55, 154 papes. Pp 127-128.

14. Smirnov, M., Korja, T. and Pedersen, L.B., 2011. Electrical conductivity of the lithosphere under the Scandes Mountains // this volume.

15. Stephenson, R.A. Yegorov, T, Brunet, M.-F. Stovba, S., Wilson, M., Starostenko, S., Saintot, A. and and Kusznir, N., 2006. Late Palaeozoic intra- and pericratonic basins on the East European Craton and its margins // Geological Society, London, Memoirs 2006, v. 32, p. 463-479.

16. Vaittinen, K., Korja, T., Kaikkonen, P. and Lahti, I., 2010. Magnetotelluric studies of the collisional and extensional processes in the central Fennoscandian Shield / in Heikkinen, P., Arhe, K., Korja, T., Lahtinen,R., Pesonen, L.J. and Rm, T., 2010 (Eds.). Lithosphere 2010 – Sixth Symposium on the Structure, Composition and Evolution of the Lithosphere in Finland. Programme and Extended Abstracts, Helsinki, Finland, October 27-28, 2010. Institute of Seismology, University of Helsinki, Report S-55, 154 pages. Pp 143-146.

17. Wstefeld, A. Bokelmann, G. and Barruol, G., 2010. Evidence for ancient lithospheric deformation in the East European Craton based on mantle seismic anisotropy and crustal magnetics // Tectonophysics. 2010. V. 481. P.

16–28

18. Zonenshain, L.P., Kuzmin, M.I., Natapov, L.M., Page, B.M. (Eds.), 1990. Geology of the USSR: A PlateTectonic Synthesis, vol. 21. AGU.

О ВОЗМОЖНОМ ВЛИЯНИИ ПОЛЯ РЕГИОНАЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ

АНОМАЛИЙ НА ПОЛОЖЕНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ ИОНОСФЕРНЫХ

ИСТОЧНИКОВ ГЕОМАГНИТНЫХ ПУЛЬСАЦИЙ

Петленко А.В., Копытенко Ю.А., Петрова А.А., Петрищев М.С. и рабочая группа BEAR Санкт-Петербургский филиал Учреждения РАН Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, petlenko.58@mail.ru Основу магнитотеллурических методов составляет анализ рассеянного на неоднородностях земной коры поля геомагнитных вариаций и пульсаций в ультранизкочастотном диапазоне. При этом падающее поле представляется как поле плоских волн, а рассеивающая среда предполагается немагнитной [Ковтун, Успенский, 2008]. Между тем, как показывают недавние исследования поля иррегулярных геомагнитных пульсаций типа Pi2 [Петленко и др., 2011], выполненные по данным магнитовариационных наблюдений эксперимента «BEAR» и телевизионным наблюдениям распределений авроральной светимости спутника Polar, структура падающего поля может быть весьма неоднородной.

Кроме того, поле региональных магнитных аномалий, полученное по данным спутника CHAMP (~50 нТл на высотах ~100 км и ~5 нТл на ~400 км [Mandea и Thebault, 2007]), свидетельствует о наличии особенностей намагниченности в строении средней и нижней частей земной коры в районе Фенноскандинавского щита, электропроводность которого исследовалась методом магнитотеллурического зондирования по данным эксперимента «BEAR» в период июль-август 1998 г. Поэтому, в связи с возможной некорректностью описания падающего поля плоской волной и наличием неоднородной намагниченности пород земной коры, в данной работе предпринята попытка нетрадиционной интерпретации хорошо известных результатов магнитотеллурических исследований [Korja, 2007].

Анализ структуры аномалий магнитного поля Земли (МПЗ) на высотах верхней ионосферы выявил их связь с положением магнитных неоднородностей в средней и нижней коре [Mandea и Thebault, 2007; Петрищев и др., 2011]. При этом, магнитные аномалии на высоте 100 км позволяют наметить границы слабомагнитных линз в средней коре (глубины 20-25 км), а магнитные аномалии на высоте 400 км указывают на наличие слабомагнитных зон в нижней коре (глубже 30 км) и оттеняют области более намагниченной части коры, где породы находятся при температурах, значительно меньших точки Кюри. В результате сопоставления аномалий МПЗ и геоэлектрического разреза по профилю в Прибайкалье [Копытенко и др., 2011] установлено, что слабомагнитным слоям средней коры соответствуют зоны повышенной электропроводности и пониженных сейсмических скоростей. Таким образом, поле региональных магнитных аномалий отражает крупные неоднородности строения средней и нижней коры.

С другой стороны, в работе Петленко и др. [2011] показано, что поле высокоширотных пульсаций типа Pi2 может быть представлено в виде суммы вкладов когерентных холловских источников с кратковременными импульсными включениями-выключениями.

При этом положения этих источников, найденные градиентными методами (рис. 1а), совпадают с особенностями амплитудных распределений поля Pi2, а скорость перераспределения интенсивностей локальных ионосферных источников Pi2 в диапазоне периодов 120-150 с хорошо совпадает со скоростями перераспределения светимости локальных уярчений авроральных эмиссий по данным спутника Polar. Среднее за период поведение локальных ионосферных источников Pi2 не противоречит теории их генерации 3D токовой системой Pi2 [Распопов, 1990], продольные токи которой ассоциируются с потоками высокоэнергичных частиц, высыпающихся из магнитосферы в ионосферу и частиц, движущихся в обратном направлении.

Найденные положения локальных ионосферных источников Pi2 [Петленко и др., 2011] хорошо коррелируют с положениями региональных аномалий по данным геомагнитных измерений спутника CHAMP (рис. 1б). То есть поле внешних источников, используемых в магнитотеллурическом зондировании неоднородно, и распределение этих неоднородностей связано с положением особенностей поля региональных магнитных аномалий на этих высотах. Эта связь хорошо объясняется физической природой ионосферных источников геомагнитных пульсаций, инициируемых высыпаниями в ионосферу энергичных частиц, или замыканием на ионосферу продольных токов системы Pi2. Хорошо известно, что траектории частиц в неоднородном магнитном поле Земли неустойчивы [Поршнев, 2000]. Поэтому, малое возмущение МПЗ может существенно отклонить траекторию частицы, как в сторону аномалии, так и от нее.

–  –  –

На основании расчетов траекторий частиц, выполненных с учетом поля региональных аномалий, в настоящей работе показано, что указанная возможность вполне осуществима.

Траектории частиц под воздействием поля региональных магнитных аномалий заметно смещаются по сравнению с траекториями, вычисленными в приближении дипольного поля, хотя величина возмущения МПЗ значительно меньше его напряженности. Поэтому совпадение положений локальных источников пульсаций с региональными аномалиями МПЗ может объясняться уклонением или «локальным затягиванием» продольных токов токовых систем Pi2 аномальной частью геомагнитного поля, а результаты магнитотеллурического зондирования в авроральных широтах отражают неоднородности строения земной коры в районах крупных региональных магнитных аномалий.

Список литературы

5. Ковтун А.А., Успенский Н.И. Геоэлектрика. Естественное поле. – СПб.: ВВМ, 2008. – 122 с.

6. Копытенко Ю.А., Петрова А.А., Петрищев М.С. Глубинное строение ослабленных зон Прибайкалья // Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей: материалы 38-й сес.

Междунар. науч. семинара им. Д.Г. Успенского. – Пермь: ГИ УрО РАН, 2011. – С. 140–142.

7. Петленко А.В., Копытенко Ю.А., Мартинес В.А., Пилипенко В.А., Исмагилов В.С. Тонкая структура геомагнитных пульсаций Pi2 // Геомагнетизм и Аэрономия. 2011. (в печати).

8. Петрищев М.С., Петрова А.А., Копытенко Ю.А. Глубинное строение термальных зон по результатам комплексирования геофизических полей // Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей: материалы 38-й сес. Междунар. науч. семинара им. Д.Г. Успенского. – Пермь: ГИ УрО РАН, 2011. – С. 219–222.

9. Поршнев С.В. Динамическая неустойчивость движения заряженных частиц в постоянном неоднородном магнитном поле. // Электронно-информационный журнал «Журнал Радиоэлектроники». 2000. N 11. URL:

http://jre.cplire.ru/alt/nov00/5/text.html.

10. Распопов О.М. Связь генерации геомагнитных пульсаций Pi2 с продольными токами в магнитосфере // Геомагнетизм и Аэрономия. 1990. Т. 30. – С. 608-611.

11. Korja T. How is the European Lithosphere Imaged by Magnetotellurics? // Surv. Geophys. 2007. V.28. – P.239–272

12. Mandea M., Thebault E. The Changing Faces of the Earth’s Magnetic Field. - Paris, 2007. – 49 p.

ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ЛИТОСФЕРЫ

ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ СРЕДНЕПРИДНЕПРОВСКОГО МЕГАБЛОКА

УКРАИНСКОГО ЩИТА

–  –  –

ДГЭ «Днепрогеофизика» ГГП «Укргеофизика», Днепропетровск, Украина Днепропетровской геофизической экспедицией «Днепрогеофизика» в 2005 году были выполнены исследования методами аудиомагнитотеллурического (АМТЗ) и магнитотеллурического зондирования (МТЗ) в комплексе с другими геофизическими методами в центральной части Среднеприднепровского мегаблока (СПМ) Украинского щита (рис. 1) – через Запорожский блок II порядка и Чертомлыкскую зеленокаменную структуру (ЗКС) на площади листа L-36-V (Никополь).

Рис. 1. Схема расположения комплексного геофизического профиля на тектонической схеме УЩ: 1 – граница Восточно-Европейской платформы; 2 – граница Днепровско-Донецкого авлакогена (ДДА); 3

– контуры Украинского щита; 4 – граница Волынско-Оршанской впадины (В-О); 5 – межмегаблоковые разломы (цифры в кружках): 1 – Тетеревский, 2 – Брусиловский, 3 – Немировский, 4 – Тальновский, 5 – Первомайский, 6 – Западно-Ингулецкий, 7 – Криворожско-Кременчугский, 8 – Орехово-Павлоградский, 9 – Западноприазовский (Азово-Павлоградский), 10 – Луцкий, 11 – СущаноПержанский, 12 – Новопавловско-Володарский; 6 – глубинные разломы по геологическим данным; 7

– архейские мегаблоки; 8 – архейские мегаблоки, переработанные в палеопротерозое; 9 – палеопротерозойские мегаблоки; 10 – шовные зоны (ГШЗ – Голованевская, ККШЗ – КриворожскоКременчукская (Ингуло-Криворожская), ОПШЗ – Орехово-Павлоградская); 8 – массивы (Кр – Коростенский, К-Н – Корсунь-Новомиргородский, В-Пр – Восточноприазовский); 9 – комплексный геофизический профиль в пределах Никопольского листа.Мегаблоки: В – Волынский; Пд – Подольский; Р – Росинский; Бг – Бугский; Инг – Ингульский; СПМ – Среднеприднепровский; ПМ – Приазовский (ЗПБ – Западноприазовский, ВПБ – Восточноприазовский блоки).

Наблюдения осуществлялись аппаратурой «V-5 System 2000» канадской компании "Phoenix Geophysics Limited". Профиль МТЗ был совмещен с широтным сейсмическим профилем ОГТ-0288, электрическим МТЗ [Бородулин, Ингеров и др., 1993] и гравимагнитным А1-А2 [Пигулевский и др., 2006]. Расстояние между точками наблюдений на профиле изменялось от 3 до 8 км; длина приемных электрических линий была выбрана 40 м. Регистрировались пять компонент магнитотеллурического поля: две компоненты электрического Ех и Еу, а также три компоненты магнитного Нх, Ну и Hz. Запись велась в частотных диапазонах от 0,35 до 10400 Гц (диапазон АМТЗ) в течение 2 часов и в диапазоне от 0,0001 до 400 Гц (диапазон МТЗ) в течении 20 часов. Регистрация сигналов низких, средних и высоких частот, как при АМТЗ, так и МТЗ, велась одновременно. Было выполнено 13 наблюдений по широтному геофизическому профилю А1-А2 и 7 – по секущему его (рис.

2).

Рис. 2 – Карта расположения точек наблюдения МТЗ на Никопольском листе 1 – точки наблюдений МТЗ; 2 – комплексный геофизический профиль Для оценки искажений МТ-поля за счет горизонтальных неоднородностей верхних слоев, разделения гальванических и индукционных эффектов, которые зависят от геометрии структур, проводился анализ тензора импеданса, матрицы Визе-Паркинсона и разрезов кажущихся сопротивлений. При анализе тензора импеданса выполнялось построение полярных диаграмм, скаляризация и параметризация импеданса. Скаляризация импеданса сводилась к определению главных направлений, главных значений матрицы и расчету эффективного импеданса, по которому рассчитывалось эффективное сопротивление и строились вертикальные разрезы. При параметризации импеданса проводилось определение параметров неоднородности, угловой асимметрии, асимметрии «skew» и фазочувствительной асимметрии. По импедансам (Z) оценивалась и погрешность измерений.

Этими исследованиями были получены устойчивые значения тензора импеданса, матрицы Визе-Паркинсона и разрезов кажущихся сопротивлений до глубины 200 км и, таким образом, исследования по магнитоэлектрическим параметрам весь разрез литосферы в центральной части СПМ, где ее мощность по современным МТЗ-данным может изменяться от 160 до 180 км (рис. 3).

Для дифференциации геоэлектрического разреза литосферы по вертикали и, в первую очередь, земной коры, были использованы коэффициенты отражения (названые условно по аналогии с сейсморазведкой), которые рассчитывались по формуле:

h1 h2 DN h1 h2 где h1 и h2 – значения кажущегося сопротивления на разных дискретах по глубине.

Результаты исследований МТЗ с аппаратурой «V-5 System 2000» показали, что реальная геоэлектрическая характеристика разреза в значительной степени отличается от первоначально, полученной со станциями ЦЭС-2 [Бородулин, Ингеров и др., 1993].

Последние дают слабодиференцированный очень высокоомный разрез земной коры в пределах СПМ. По их данным величины эффективного сопротивления достигают значений в десятки и сотни кОмм, а под Славгородским блоком II порядка СПМ в низах коры – даже нескольких мОмм. Глубинность исследований составляет ~ 40-60 км и для отдельных точек 80-100 км.

Рис. 3. Геоэлектрический разрез вертикальных электрических коэффициентов отражений электромагнитных параметров по профилю А1-А2 (точки МТЗ – 1-12, 19). 1 – области положительных значений коэффициентов отражений; 2 – области отрицательных значений коэффициентов отражений;

3 – геоэлектрические границы по результатам 2D-моделирования МТЗ-данных [Бородулин, Ингеров и др., 1993]; 4 – граница Мохоровичича по данным сейсморазведки ГСЗ (Соллогуб и др., 1986); 5 – подошва литосферы по данным сейсморазведки ГСЗ и теплового потока (Соллогуб и др., 1986); 6 – точки наблюдений МТЗ; 7 – точки наблюдений МТЗ прошлых лет; 8 – график аномального гравитационного поля (уровень условный); 9 – график аномального магнитного поля.

Как показано на рис. 3, по данным МТЗ с аппаратурой «V-5 System 2000» была установлена вертикальная дифференциация литосферы, которая проявляется как в величине эффективного сопротивления, так и в смене простирания геоэлектрических аномалий – от горизонтального до существенно наклонного. Для земной коры четко устанавливается горизонтально-слоистая модель ее строения. При этом видимая вертикальная мощность слоев геоэлектрических неоднородностей с глубиной возрастает, а при переходе в верхнюю мантию (ниже раздела Мохоровичича) их границы становятся менее четкими. На глубинах более 100 км формы геоэлектрических аномалий становятся «овалоподобными» или «близизометричными», что может быть связано с наличием небольших камер частичных расплавов. По петрологическим оценкам Добрецов, 1981, Лебедев, 1979, Пархоменко, 1972 при соответствующих Р-Т условиях (глубина залегания 60-250 км, температура солидуса водосодержащего пиролита 1100-1300 ОС) и расплавы могут иметь базальтовую направленность в составе.

МТЗ-данные показывают (рис. 3), что кровля верхнего проводящего горизонта повышенной электропроводности находится в земной коре (по данным ОГТ), а подошва – в коре или в верхней мантии. Нижний горизонт повышенной электропроводности имеет сопротивление порядка единиц омметров и расположен в верхней мантии.

Литосферный и мантийный проводящие слои являются индикаторами современного термодинамического состояния УЩ и их параметры (глубина залегания верхней кромки, мощность, удельное электрическое сопротивление) напрямую связаны с геотермическим режимом региона, в котором они выделяются. УЩ по сосредоточению областей, где электрический разрез земной коры и верхней мантии значительно отличается друг от друга – от шовных зон до мегаблоков – имеет уникальное геологическое строение. Различия геоэлектрических разрезов связано с особенностями геотермических режимов во внутренних и краевых частях мегаблоков, подверженных и не подверженных в геологическом прошлом мощному магматизму.

Проводящие литосферные неоднородности могут рассматриваться как реликтовые проницаемые зоны, служившие путями транспортировки рудных растворов, а корреляция их проводимости с гравитационным полем, позволяет сделать вывод о их преимущественно электронном механизме. При этом определяющая роль в рудообразовании принадлежит астеносферному и литосферному проводящим слоям, как основным поставщикам рудного вещества, которое по проницаемым зонам проникало в верхнюю часть земной коры и формировало в ней области и участки накопления рудного вещества (Чертомлыкская ЗКС).

В заключение необходимо отметить, что впервые в пределах центральной части СПМ, по результатам комплексной интерпретации данных метода МТЗ, материалов сейсморазведки ОГТ и гравимагниторазведки, удалось установить наличие вертикальной дифференциации земной коры и уточнить мощность литосферы. Материалы глубинных магнитотеллурических зондирований показывают, что локализованные геоэлектрические неоднородности размещаются в литосфере на различных уровнях, имеют различную форму, размеры и удельные электрические сопротивления. В земной коре это – субгоризонтальные или уплощенные линзообразные тела, субвертикальные линейные или «близизометричные» в плане зоны, имеющие иногда большую субгоризонтальную и субвертикальную протяженность (до низов земной коры). В верхней мантии это «овалоподобные» или «близизометричные» тела, геометрия которых, по всей видимости, связана с наличием небольших камер частичного расплава пиролита мантии, который в рудообразующих системах может быть основным поставщиком рудного вещества (рудных растворов, кимберлитовой магмы) по проницаемым зонам в верхнюю часть земной коры с образованием зон накопления рудных минералов.

Список литературы

1. Бородулин М.А., Ингеров А.И., Пигулевский П.И. и др. Результаты сейсморазведки МОГТ по изучению земной коры Среднего Приднепровья (отчет по титулу 250/87 за 1987 - 91гг.). К.: Геоинформ, 1993. – 214с.

2. Добрецов Н.Л. Глобальные петрологические процессы. - М.: Недра, 1981. - 223 с.

3. Лебедев Е.Б., Хитаров Н.И. Физические свойства магматических расплавов. - М., 1979. - 200 с.

4. Пархоменко Э.И., Бондаренко А.Т. Электропроводность горных пород при высоких давлениях и температурах. - М.: Недра, 1972. -248 с.

5. Пігулевський П.Г. Кічурчак В.М., Пахомов С.П. Результати геофізичних робіт по підготовці геофізичної основи під ГДП-200 в Нікопольському районі на площі листа L - 36 - V. (Звіт по титулу 230/02 за 2002-2006 p.p.). К.: Геоинформ, 2006. – 272с.

6. Соллогуб В.Б. Литосфера Украины. К.: Наук. думка, 1986. – 264с.

ОСОБЕННОСТИ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА ЧУЙСКОЙ

ВПАДИНЫ ГОРНОГО АЛТАЯ ПО ДАННЫМ

МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКИХ ЗОНДИРОВАНИЙ

–  –  –

Институт нефтегазовой геологии и геофизики СОРАН им. А.А. Трофимука., г.Новосибирск, Россия, potapovvv@ipgg.nsc.ru Чуйская впадина представляет интерес как объект, сформировавшийся в зоне наиболее интенсивных дисклокаций, в области сужения между Курайской и Чарышско-Теректинской зонами глубинных разломов. Структура впадины контролируется обновленными, существовавшими ранее (позднепалеозойскими) системами разломов. Тектонические движения и ориентировка современного поля напряжений контролируются региональными процессами [Дельво и др., 1995].

Значительное расширение комплексных геолого-геофизических исследований, проводимых Институтом нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН на территории Горного Алтая, связано с разрушительным Чуйским землетрясением. К настоящему времени в пределах Чуйской тектонической впадины выполнено более 55 ф.т. магнитотеллурических зондирований (МТЗ) по серии профилей, пересекающих ее в северо-восточном и широтном направлениях (рис.1). Работы МТЗ в диапазоне периодов 0.003-10000 с выполнены с применением новейшей технологии V5 System-2000 с использованием аппаратуры «MTU-5»

компании «Phoenix Geophysics» (Канада). Для обработки полевых данных использовалось программное обеспечение «Phoenix Geophysics», интерпретация выполнена в программном комплексе «LineInterMT». Построение геоэлектрических разрезов проводилось в два этапа.

На первом этапе была выполнена 1-D инверсия квазипродольных (ух) кривых, выбор которых осуществлялся на основе комплексирования с зондированиями становлением поля.

Затем была проведена совместная (бимодальная) инверсия продольных и поперечных кривых.

Рис.1. Схема расположения пунктов МТЗ: пункты по профилям (I-I)-(IV-IV) – ИНГГ СО РАН, остальные пункты – Научная станция РАН (г. Бишкек) и КНИИГГиМС.

Анализ результатов уже первых работ позволил выявить основные особенности геоэлектрического разреза Чуйской впадины [Неведрова и др., 2011]. Здесь отмечается подъем корового проводящего слоя до отметок 8-10 км и снижение его сопротивления до значений 10 Омм (рис. 2). Изменение параметров корового проводящего слоя под известными очаговыми зонами землетрясений, впервые было отмечено сотрудниками ГПКК «КНИИГГиМС» в 2006 году. На участке профиля Акташ-Саглы ими было установлено приподнятое положение кровли слоя до 8-10 км и понижение его удельного сопротивления до 10-20 Омм.

Рис. 2. Глубинный геоэлектрический разрез по профилю I-I: 1- пункты МТ-зондирований; 2изолинии удельного сопротивления в Омм; 3 - линии тектонических контактов, предполагаемых под кайнозойскими отложениями.

Сопоставление полученных данных с данными по гипоцентрам зарегистрированных землетрясений позволяет предположить, что приподнятая кровля внутрикорового проводящего слоя может отделять верхний жесткий блок от более пластичной флюидонасыщенной нижней части, на границе которых происходит основной объем разгрузки накапливающихся напряжений. Анализ геоэлектрических построений, выполненных в сейсмоактивных районах (Байкальской рифтовой зоне, восточной части Алтае - Саянской горной области и др.), показал, что очаговые зоны землетрясений могут быть приурочены к зонам сочленения структур с контрастными геоэлектрическими показателями. Вероятнее всего очаги землетрясений формируются в переходных зонах от высокоомных объектов в верхней части коры к объектам с относительно низким сопротивлением на тех же уровнях.

Кроме работ, проведенных в Чуйской впадине ИНГГ СО РАН, здесь выполнены профильные магнитотеллурические исследования КНИИГГиМСом и Научной станцией РАН (г. Бишкек). Материалы этих работ, переданные в институт в рамках научного сотрудничества, позволили построить площадные схемы распределения удельного электрического сопротивления (УЭС) на различных глубинных срезах. Наиболее информативной является схема распределения УЭС на глубине 15 км, поскольку в этом интервале разреза располагаются все зоны с аномально низкими значениями сопротивления пород земной коры (рис. 3). Из анализа схемы следует, что Чуйская впадина располагается в области пониженных значений удельного сопротивления, характеризующих верхний и средний уровни земной коры (менее 300 Омм), простирающаяся в северо-западном - юговосточном направлении. В западной части впадины, в эпицентральной зоне Чуйского землетрясения, сопротивление уменьшается до 50 Омм. К этой области приурочено основное количество эпицентров землетрясений. Здесь же фиксируются аномальные участки с сопротивлением 1-5 Омм, соответствующие зонам разломов, погребенных под осадочными отложениями.

Рис. 3. Схема распределения удельного сопротивления на глубине 15 км: 1 - пункты МТзондирований; 2 - изолинии удельного сопротивления в Омм.

Рис. 4. Геоэлектрический разрез по профилю III-III: 1- пункты МТ-зондирований; 2- изолинии удельного сопротивления в Омм; 3 - линии тектонических контактов, предполагаемых под кайнозойскими отложениями.

К эпицентральной зоне Чуйского землетрясения примыкает проводящая неоднородность с сопротивлением 1-2 Омм, выделенная в юго-западной части широтного профиля в интервале разреза -1000 – -1200 м (рис. 4). В районе п. 12, в зоне тектонического контакта, предполагаемого под кайнозойскими отложениями, ее кровля поднимается до отметок -120 – -300 м. Эта неоднородность представляет интерес в плане рудной специализации Чуйской впадины, которая расположена в пределах Курайской рудной зоны, включающей Акташское, Чаган-Узунское и Чуйское ртутные месторождения.

Таким образом, на современном этапе изученности территории методом МТЗ можно говорить о том, что намечены определённые критерии оценки глубинной природы сейсмичности региона по электроразведочным данным.

Благодарности Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы научно-исследовательские работы по лоту «Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области геофизики» шифр «2010-1.1-153-047».

Список литературы

1. Дельво Д., Тениссен К., Ван-дер-Мейер Р., Берзин Н.А. Динамика формирования и палеостресс при образовании Чуйско-Курайской депрессии Горного Алтая: тектонический и климатический контроль // Геология и геофизика. Т. 36. № 10. 1995. С. 31-49.

2. Неведрова Н.Н., Поспеева Е.В., Санчаа А.М. Интерпретация данных комплекса электромагнитных методов в сейсмоактивных районах (на примере Чуйской впадины Горного Алтая) // Физика Земли.

№1. 2011. С. 63-75.

СТРОЕНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ

БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ ПО ДАННЫМ МТЗ

–  –  –

Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН им. А.А. Трофимука, Новосибирск, potapovvv@ipgg.nsc.ru Магнитотеллурические зондирования в Байкальском регионе выполняются более сорока лет, начиная с середины шестидесятых годов прошлого века (Восточный Геофизический трест, Институт земной коры и Московский Университет). Важным результатом этих работ явилось обнаружение корового проводящего слоя, который в настоящее время выделен во многих регионах мира, а также районирование юга Сибирской платформы по типам геоэлектрического разреза. Отмечая существенный вклад этих исследований в изучении Байкальского региона, заметим, что работы носили региональный характер и изученность региона остается низкой.

В 2009 году Институтом нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН начаты работы методом магнитотеллурического зондирования (МТЗ) по серии профилей, с целью изучения особенностей геоэлектрических разрезов: стабильной части Сибирского кратона (уточнение ранее полученных данных); краевой его части, затронутой рифтогенными процессами, выразившимися здесь формированием молодых впадин, контролируемых глубинными разломами; собственно Байкальской рифтовой системы, включая ее Забайкальскую часть (рис. 1).

Рис. 1. Геологическая карта и схема расположения профиля: 1– границы блоков – региональные глубинные разломы, 2 – рифтогенные глубинные разломы Cеленгинского блока, 3 – пункты МТЗ.

Профиль в северо-западной части пересекает Селенгинский блок рифтовой зоны и далее к юго-востоку, область развития различных по составу гранитоидов АнгароВитимского батолита. Юго-восточная его ветвь располагается в краевой части УдиноВитимской рифтовой зоны, контролирующей раннемезозойские щелочные магматические комплексы.

Магнитотеллурические исследования в диапазоне периодов 0.003-10000 с выполнены с применением новейшей технологии V5 System-2000 с использованием аппаратуры «MTU-5»

компании «Phoenix Geophysics» (Канада). Всего выполнено 22 ф.т. с шагом по профилю 5 км. Для обработки полевых данных использовалось программное обеспечение «Phoenix Geophysics», интерпретация в рамках 1-D и 2-D инверсии выполнена в программном комплексе «LineInterMT».

В результате проведенных исследований в разрезе земной коры изученной территории выделено три крупных блока – Селенгинский (юго-восточная часть дельты реки Селенги), Хамардабанский и Удино-Витимский (рис. 2 А). В разрезе осадочного чехла Селенгинского блока выделяются три обобщенных геоэлектрических горизонта, общей мощностью 3,5 км, постепенно выклинивающихся в сторону Хамардабана. Сопротивление докембрийских пород фундамента составляет 300-400 Омм. В верхней части земной коры на глубинах 6-8 км отчетливо выделяется коровый проводящий слой, мощностью около 10 км и сопротивлением 5-10 Омм (рис. 2 Б). Поскольку положение слоя в разрезе литосферы и его параметры определяются современным геотермическим режимом региона [Алакшин и др., 1991], то его подъем до глубин 6-8 км является свидетельством особого термобарического и флюидного режима недр этой части профиля. Об этом свидетельствуют и очень низкие значения удельного электрического сопротивления (УЭС) в интервале глубин 12-60 км.

Рис.2. Геоэлектрический разрез: А – глубинный по 1D-инверсии, Б – модельный.

По данным глубинных сейсмических зондирований (ГСЗ) эта область характеризуется поднятием высокоскоростных коровых границ на уровни 15 км (Vгр=6,4 км/с) и 23 км (Vгр=6,8 км/с), а земная кора на глубине 36 км подстилается разуплотненной мантией с Vгр=7,7 -7,8 км/с [Крылов, 2006]. По мнению [Крылов, 2006], подъем высокоскоростных сейсмических границ обусловлен внедрением разогретого и частично расплавленно (порядка 7%) ультраосновного вещества в нижнюю половину земной коры на территории зоны современной активизации. Преимущественно с этими процессами связан и подъем корового проводящего слоя.

Хребет Хамардабан представляет собой сложно построенную геоэлектрическую неоднородность высокого сопротивления (рис. 2 А). В северо-западной части этого отрезка профиля (п.п. 11-13) неоднородность с сопротивлением 1000-1600 Омм прослеживается до глубин 30-42 км. В юго-западной части сопротивление достигает значений 15-20*103 Омм, а глубина – 55-58 км. Сопротивление пород земной коры под хребтом составляет 150-200 Омм.

Удино-Витимский блок отделен от Хамардабанского зоной глубинного разлома (п. 18), которому в геоэлектрическом разрезе соответствует субвертикальная проводящая зона с сопротивлением менее 10 Омм (рис. 2 А). Под мезозойско-кайнозойскими осадками небольшой мощности Удино-Витимской рифтовой впадины выделяется неоднородность высокого сопротивления (2-3103 Омм), представленная гранитоидами баргузинского комплекса. Она прослеживается до глубин 12-24 км (рис.2 А). В разрезе средней коры, на глубине 16-17 км выделен коровый проводящий слой с сопротивлением 10-20 Омм и мощностью 12-15 км (рис. 2 Б). Далее вниз по разрезу сопротивление пород земной коры составляет 60-100 Омм. Особенностью Удино-Витимского блока является широкое развитие раннемезозойских щелочных пород, которые интрудируют, залегающие в верхней части разреза земной коры гранитоиды баргузинского комплекса с высокими значениями УЭС.

Эти породы характеризуются интенсивными положительными магнитными аномалиями глубинного типа [Витте и др., 2009]. Этим щелочным комплексам (с содержанием окислов железа порядка 8-12%) из серии интрузивных пород отвечают наиболее низкие значения удельного электрического сопротивления. Широкое развитие этого типа магматизма и его глубинный характер определяет абсолютное преобладание низких значений УЭС в пределах почти всего разреза земной коры Удино-Витимского блока.

В заключение следует отметить, что различия в значениях удельного сопротивления земной коры, рассматриваемых структур, определяются особенностями геотермического режима глубинных недр Байкальской рифтовой зоны. Низкие значения УЭС в Селенгинском блоке обусловлены флюидами, восходящими по проницаемым зонам к земной поверхности и непрерывно пополняемые потоками флюидов снизу [Голубев, 2007]. Хамардабанский блок сложен монолитными глыбами с достаточно глубокими корнями. Низкие значения УЭС в Удино-Витимском блоке связаны с присутствием в разрезе коры щелочных комплексов, содержащих окислы железа [Павлов и др., 1978].

Благодарности Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы научно-исследовательские работы по лоту «Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области геофизики» шифр «2010-1.1-153-047».

Список литературы

1. Алакшин А.М., Лысак С.В., Письменный Б.М., Поспеев А.В., Поспеева Е.В. Глубинное строение и геодинамика Саяно-Байкальской горной области и сопредельных районов Восточной Сибири // Глубинное строение территории СССР. Под редакцией В.В. Белоусова. М. Наука. 1991. С. 88-106.

2. Витте Л.В., Василевский А.Н., Павлов Е.В. Региональные магнитные и гравитационные аномалии // Геофизический журнал. 2009.Т. 31. С. 21-40

3. Голубев В.В. Кондуктивный и конвективный вынос тепла в Байкальской рифтовой зоне. Новосибирск.

Академическое издание «Гео». 2007. 218 с.

4. Крылов С.В. Глубинное строение Байкальского рифта по данным взрывной сейсмологии // Сейсмические исследования литосферы Сибири. Новосибирск. Академическое издательство «Гео». 2006. С. 95-107

5. Павлов А.Л., Дымкин А.М. Термодинамика процессов ферритизации в силикатных расплавах и проблемы рудообразования. Новосибирск. Наука. 1978. 250 с.

МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ИСЗФ СО РАН

–  –  –

Институт солнечно-земной физики СО РАН, rav@iszf.irk.ru В докладе освещается аппаратно-программный комплекс ИСЗФ для круглосуточного, круглогодичного мониторинга электромагнитных полей в высоких и средних широтах на базовых обсерваториях института – Иркутск (п. Патроны), Монды, Норильск, Узур. Дается краткая характеристика каждого пункта наблюдений, принципы сбора информации, первичной обработки, передачи данных.

Приводится перечень аппаратуры, используемой в абсолютных и магнитовариационных наблюдениях, в наблюдениях за геомагнитными пульсациями.

Приводятся технические характеристики приборов, методы регистрации.

Излагаются некоторые научные результаты, полученные по материалам наблюдения на этих обсерваториях. В этой части описывается восстановленный вековой ход H, D, Z компонент магнитного поля Земли по данным старейшей магнитной обсерватории Сибири – Иркутск. Приводятся результаты уникального эксперимента на Байкальской магнитнотеллурической обсерватории Узур по регистрации 6 компонент электромагнитного поля Земли (трех электрических и трех магнитных). Излагаются некоторые оригинальные научные результаты по синхронной регистрации геомагнитных пульсаций и вариаций параметров ионосферы в авроральных широтах (Норильская КМИС).

Комплексная магнито-ионосферная обсерватория ИСЗФ СО РАН

–  –  –

Саянская солнечная обсерватория «МОНДЫ» (=51.4 град; =100.5 град). Индукционный магнитометр LEMI-30 для исследования флуктуаций магнитного поля Земли в диапазоне частот 0.001 – 30 Гц.

Норильская комплексная магнито-ионосферная станция (=69.3 град; =88.2 град).

Абсолютный и вариационные наблюдения геомагнитного поля (деклинометр-инклинометр, трехкомпонентный феррозондовый магнитометр, протонный магнитометр, индукционный нанатеслаиетр LEMI-30.

АБСОЛЮТНОЕ ДВИЖЕНИЕ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ЗЕМЛЮ

(КОСМОЛОГИЧЕСКАЯ ТРАКТОВКА

ПРИЧИННОЙ МЕХАНИКИ Н.А.КОЗЫРЕВА)

–  –  –

Институт геофизики НАН Украины, Киев, rokityansky@gmail.com Abstract Four independent evidences (the dipole part of cosmic microwave background radiation, muon flux anisotropy, laboratory measurements of the light velocity in different directions, and spatial anisotropy of some natural events on the Sun and Earth) yield the coinciding estimations of the absolute Earth motion formed by a hierarchy of cosmological rotations. Physical and geophysical consequences of this fact are discussed in framework of Kozyrev’s causal mechanics.

Причинная механика Н. А. Козырева основана на трех аксиомах (Козырев, 1958;

1991, с. 337, 365):

13. Время обладает особым свойством (направленностью, ходом), которое создает различие прошедшего от будущего, причин от следствий. Таким образом, время в причинной механике становится несимметричным.

14. Причины и следствия всегда разделены пространственно и во времени сколь угодно малыми, но не равными нулю различиями x и t соответственно. Отношение x/ t = c2 (1) Н. А. Козырев называет скоростью превращения причины в следствие. Она не зависит от вида процесса и природы материальных тел в нем участвующих, а является глубинным свойством пространства и времени, константой, «мерой хода времени нашего Мира». Однако направленность времени и следующая из него определенность знака t не соответствует произвольности знака x. Чтобы преодолеть это несоответствие Н. А. Козырев предположил, что абсолютное различие будущего и прошедшего может быть связано с абсолютным различием правого и левого пространственных вращений вокруг некоторой оси, орт вдоль которой обозначим i. Далее Н. А. Козырев вводит псевдовектор хода времени ic2.

15. В точке (лаборатории, участке земной поверхности и т.д.), вращающейся с линейной скоростью u вокруг оси j ход времени изменяется и становится равным ic2+ju (2) что представляет собой закон сложения векторов хода времени, введенный Н. А. Козыревым в линейном приближении, когда второй член значительно меньше первого. Второй член (2) в каждом конкретном случае вполне определен: орт j всегда совпадает с осью вращения, а u – это линейная скорость вращающегося вместе с Землей тела, лаборатории..., а в опытах с гироскопами – это скорость вращения идеального волчка.

Н. А. Козырев показал, что изменение хода времени во вращающихся системах приводит к появлению дополнительных «причинных или асимметричных сил», имеющих порядок u/c2 относительно основной силы –силы тяжести. Для их измерения он выполнил большую серию лабораторных экспериментов и планетарных наблюдений, которые позволили ему определить c2 (результаты определений легли в интервал 350-600 км/с), показать, что принятая аксиоматика подтверждается опытом, что ход времени переносит энергию и момент вращения, но не содержит импульса, то есть сумма причинных сил по всему вращающемуся телу равна нулю. Задачу определения направления орта i Н. А.

Козырев не ставил, полагая его направленным от причины к следствию и, следовательно, зависящим от характера конкретного причинно-следственного события.

Автор (Рокитянский 1995) предложил альтернативную трактовку, в которой как модуль, так и направление вектора хода времени ic2 предполагаются универсальными «константами» нашего Мира, причем не всей Вселенной, а той ее части, которая связана с Солнечной системой в настоящую эпоху.

Гипотеза абсолютного движения Предположим, что c2 равно линейной скорости абсолютного движения Земли, образованного суперпозицией иерархии космологических вращений: Земли вокруг Солнца, Солнечной системы вокруг центра масс Галактики, Галактики вокруг центра Местного скопления галактик и так далее. При этом орт i может быть рассчитан, когда будет установлен закон сложения компонент хода времени от каждого из составляющих вращений, или определен из серии экспериментов, адекватной для нахождения i.

В пользу концепции абсолютного движения и возможности определения его параметров свидетельствуют новые данные астрономических и гелио-геофизических наблюдений и физических экспериментов, собранные в таблице.

Космическое микроволновое фоновое радиоизлучение Тщательные наблюдения нескольких групп исследователей обнаружили, что на основной изотропный фон радиоизлучения наложена дипольная часть порядка 10-3, которая была объяснена эффектом Доплера при движении Солнечной системы относительно изотропной части фонового излучения. Полученные в трёх работах (ссылки смотри в (Рокитянский, 1995, 2008)) модуль и угловые координаты апекса абсолютной скорости v Солнечной системы представлены в первых трех строках таблицы. В спутниковых измерениях последних лет была достигнута точность, позволившая уверенно зарегистрировать сезонные вариации, обусловленные орбитальным движениям Земли вокруг Солнца, что является доказательством реальности зарегистрированного абсолютного движения и достоверности оценки его скорости.

–  –  –

Сопоставление всех данных таблицы показывает, что определение параметров абсолютного движения столь различными методами дает удовлетворительно сходящиеся результаты.

Учитывая высокую точность и достоверность данных по микроволновому фоновому радиоизлучению и предварительный характер мюонных, оптических и гелиогеофизических результатов, определим параметры абсолютного движения Солнечной системы в современную эпоху только по астрономическим данным:

v=360 км/с, =170, =-7 т.е. апекс абсолютного движения направлен к точке небесной сферы, лежащей в созвездии Чаши близ его границ с созвездием Льва.

Для земного наблюдателя абсолютная скорость будет иметь годовую вариацию: 10 декабря скорость максимальна (390 км/с), примерно 10 июня – минимальна (330 км/с). В весенние и осенние месяцы орбитальное движение Земли имеет значительную составляющую перпендикулярную v, в итоге наблюдается сезонный ход аберрации абсолютной скорости Земли, достигающий 5. Эти данные позволяют понять ранее необъяснимые сезонные зависимости, полученные Н. А. Козыревым. Отметим также, что оси вращения Солнца, Земли и планет в пределах ±13 перпендикулярны направлению абсолютного движения v. По-видимому, это не случайно и может быть исследовано и понято в процессе дальнейшего развития причинной механики. Анализ галактического вращения показывает, что абсолютное движение Солнечной системы через пол галактического года (±nTг/2) составит 800 км/с.

Геофизические следствия Распределение асимметричной силы Козырева на поверхности вращающейся планеты представлено на рис.1. В быстро вращающихся (удалённых от оси) частях планеты (r r*) эта сила будет направлена на север, в медленно вращающихся приосевых частях – на юг так, чтобы сумма всех приложенных к планете сил равнялась нулю. Расчет сделан по формулам Козырева (1958, 1991) с уточнениями автора (Рокитянский, 2008), на данном этапе эти формулы следует рассматривать как эмпирические. Величина асимметричной силы составляет (1-6)10-5 силы тяжести. Если её добавить к гравитационной и центробежной силам, то фигура вращающейся планеты приобретет северо-южную асимметрию, форму кардиоиды. С-Ю асимметрия фигуры Земли действительно наблюдается, как в гравиметрических данных на уровне (gc-gю)/2g 0,510-5, так и в геодезических на значительно более высоком уровне. Рассмотрим самое очевидное - рельеф поверхности литосферы (Рис. 2).

Рис. 2. Осреднённые по долготе высоты Рис. 1 Распределение ассиметричной силы (стрелки) в поверхности литосферы (на суше совпадают с меридиональной плоскости вращающегося сфероида.

дневной поверхностью Земли, на акваториях – Пунктирная линия – контур сфероида, сплошная линия – с их дном) для Северного и Южного кардиоидоподобный контур фигуры вращающихся полушарий, отсчитанные от уровня моря, в планет, образованной суперпозицией гравитационной, зависимости от широты.

центробежной и асимметричной сил.

Кривые для двух полушарий ведут себя существенно по-разному, но именно так, как предсказывает распределение причинных сил (см. рис.1). В средних и низких широтах обеих полушарий эти силы направлены на север, они «стягивают» литосферу с юга (оставляя место для океанических глубин на широтах 40-70о ю.ш.) на север («выпячиваясь» континентами на широтах 40-70о с.ш.). В приосевых полярных областях причинная сила направлена с севера на юг почти нормально к поверхности Земли, что качественно объясняет впадину Северного Ледовитого океана и выступ Антарктиды.

С-Ю асимметрия надежно установлена на Марсе, на котором «южный полюс лежит на 6 км выше, чем северный» (Smith et al., 1999).

Асимметричная сила в ядре Земли Жидкое ядро Земли имеет радиус 3490 км, внутри его находится твёрдое внутреннее ядро с радиусом 1120 км (Рис. 3). Причинная сила изменяет знак на расстоянии 1860 км от оси вращения Земли. Таким образом, в периферических частях жидкого ядра она направлена на север, а в приосевых – на юг. В результате в меридиональных плоскостях должны образовываться вихри причинных сил, показанные на рис. 3, которые вызовут в Рис. 3 Ассиметричная сила в ядре Земли (правая жидком ядре движение в меридиональных сторона) и создаваемое ею вихревое движение в плоскостях. Действие силы Кориолиса будет жидком ядре (левая сторона). Кружки с точками отклонять эти движения, что может привести к и крестиками показывают направление образованию зональных кольцевых течений. зональных потоков, вызванных силой Кориолиса.

Хотя причинные силы невелики, они действуют постоянно, и их результирующий эффект может быть заметным в формировании конвективных течений в жидком ядре. Причинные силы следует учитывать, например, в задачах геомагнитного динамо, особенно в периоды смены полярности геомагнитного поля. Твердое внутреннее ядро целиком находится в зоне действия причинных сил, направленных на юг, и эти силы могут сместить внутреннее ядро к югу от центра Земли.

Заключение В природе не существует замкнутых систем: разномасштабные вращения, включая галактическое, воздействуют на физический вакуум любой локальной области, а именно вносят в нее (или уносят из нее) посредством хода времени энергию и момент вращения, но не импульс. Вращательное движение, особенно гиромагнитное взаимодействует с физическим вакуумом, при этом его энергия может усиливаться или ослабевать в зависимости от ориентации вращения относительно вектора i.

Список литературы:

1. Ефимов А. А., Шпитальная А. А. О движении солнечной системы относительно фона Вселенной // Проблемы исследования Вселенной. 1991. Вып. 15. С. 345-349.

2. Козырев Н.А. Причинная или несимметричная механика в линейном приближении. Пулково. 1958.

90 с.

3. Козырев Н. А. Избранные труды. Л.: Изд-во ЛГУ, 1991. 445 с.

4. Маринов С. Оптические измерения абсолютной скорости Земли //. Проблемы исследования Вселенной. 1991. Вып. 15. С. 357-364.

5. Рокитянский И.И. Абсолютное движение как источник возникновения причинных сил // Докл.

НАНУкраины. 1995. №10. С.76-80.

6. Рокитянский И.И. Причинная механика Козырева и ее геофизические следствия // Геофиз. журн.

2008. №6. С. 51-75.

7. Cahill R.T. and Kitto K. Michelson-Morley experiments revisited and the cosmic background radiation preferred frame. Apeiron, 2003. v. 10(2). P. 104-117.

8. Smith D.E., Zuber M.T. and al. The global topography of Mars and implications for surface evolution // Science. 1999. v. 284. P. 1495-1503.

ВАРИАЦИИ ВЕКТОРА ИНДУКЦИИ КАК ИНДИКАТОР

ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ПРИМЕРЕ ЯПОНСКИХ

ОБСЕРВАТОРИЙ.

Рокитянский И.И.1, Климкович Т.А.2, Бабак В.И.1 Институт геофизики им. Субботина, г. Киев, Украина Карпатское отделение института геофизики, Львов, Украина Векторы индукции были введены Паркинсоном (1959), Визе (1965) и Шмукером (1970).

Данные постоянных геомагнитных обсерваторий в сейсмически активных регионах были использованы для изучения изменений вектора индукции, связанных с землетрясениями.

Один из интересных результатов был получен на обсерватории Сурлари близ зоны Вранча (Румыния), где вектор индукции увеличился с 0,3 в 1961 году до 0,45 в 1967 году, когда произошло коровое, то есть неглубокое сравнительно сильное землетрясение (ЗТ) с магнитудой М5. Глубинные ( 80 км) более сильные ЗТ в зоне Вранча не сопровождались заметными изменениями вектора индукции (Харин 1982). Еще одно сильное и длительное (10 лет) изменение вектора индукции отмечено на обсерватории Какиока (КАК) после катастрофического ЗТ Канто в 1923 году (Shiraki and Yanagihara, 1977) (см. рис. 1). В Китае с начала 1970-х годов несколько десятков магнитных обсерваторий были развернуты в сейсмически активных регионах. Аномальные изменения вектора индукции (Т = 10-20 мин) с продолжительностью от нескольких месяцев до двух лет наблюдались перед несколькими ЗТ: Haicheng (M7.3) 1975, Tangshan (M7.8) 1976, Songpan (M7.2) 1976, Heze (M5.9), 1983 (Zeng et al., 1998).

В последние 2-3 десятилетия обсерватории перешли на цифровую запись, что существенно повысило возможности метода. Одним из соавторов разработана специальная программа (Климкович, 2009), позволяющая обрабатывать большие массивы данных.

Обработка нескольких обсерваторий выявила существование годовой [о годовой вариации приводятся данные также в работах (Мороз и Мороз, 2006, Мороз и др.. 2006, Корепанов и Трегубенко 2009] и суточной вариаций вектора индукции (Климкович 2009, Rokityansky et al., 2010), природа которых пока не установлена. Можно полагать, что эти периодические вариации обусловлены изменениями электропроводности и/или литосферной эмиссией электромагнитного поля, в обоих случаях они представляют геофизический интерес. Однако необходимо более тщательно исследовать, не вызваны ли эти вариации тривиальными причинами – помехами и/или изменениями параметров магнитосферно-ионосферного источника.

Мы можем предполагать, что предвестники землетрясений и извержений вулканов имеют апериодический временной режим и появляются один или несколько раз перед землетрясением, в этом случае периодическая вариация может рассматриваться как мешающий фон, который необходимо учитывать.

После землетрясения 11 марта 2011 в Японии мы решили представить данные обработки трех японских обсерваторий (Рис. 1) Kakioka (КАК), Memambetsu (ММВ), Kanoya (KNY).

На рис. 2 представлены многолетние изменения компонент реального индукционного вектора для периода 5-10 мин. На более длинных периодах весьма четко просматриваются годовые вариации. В целом наиболее интересным и впечатляющим является изменение уровня компонент вектора индукции на рубеже 2004 и 2005 годов: на ММВ резкое и на обеих компонентах, на КАК преимущественно на восточной компоненте, причем изменение происходит плавно в течение более года, на KNY оно довольно резкое и наблюдается практически на одной компоненте. И что особенно интересно, на длинных периодах это изменение отсутствует, появляется на периодах 10-20 мин, сильно увеличивается на периодах 5-10 мин и ещё сильнее на периодах 2,5-5 мин, хотя обработка последнего интервала уже на грани достоверности (использовались минутные данные). Изменение уровня компонент вектора индукции на рубеже 2004 и 2005 годов несомненно интересное геофизическое явление. О его природе можно высказать только некоторые предварительные соображения. Во-первых, 25 сентября 2003 г у берегов Хоккайдо произошло ЗТ М8,3 (рис. 1), которое не предварялось и не сопровождалось явными изменениями векторов индукции на рассматриваемых обсерваториях. Тем не менее, оно могло с задержкой на 15 месяцев запустить некую смену режима литосферных процессов в большом регионе, включающем Японию, хотя смена режима могла произойти и независимо от этого ЗТ. Какие же литосферные процессы могут изменять вектора индукции.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |
Похожие работы:

«Варшавский А.Е., Давыдов М.Е. (НИЭМИ). Глава 15. Ретроспективный анализ этапов развития компаний, создающих высокотехнологичную продукцию с длительным жизненным циклом: проблемы научно-технологической безопасности (российский концерн "Антей" и американская компания "Р...»

«Инструкция по установке СОУ "Эталон" СОУ "Эталон" – клиент-серверное приложение. Установка платформы и приложения происходит на сервере. Работа пользователей в Системе осуществляется через веб-браузер. Обмен данными между клиентом и сервером происходит посредством локальной сети. ВНИМАНИЕ! Необ...»

«.,; i ^ e C o p y Iby A f ? В.Т. ФРОЛОВ В. Т. ФРОЛОВ литология КНИГА 3 ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО У Н И В Е Р С И Т Е Т А Б Б К 26.3 УДК 552.5 Рецензенты: доктор геолого-минералогических наук О. В. Япаскурт; доктор географических наук Ф. А. Щербаков Печатается по постановлению Редакционно-издательского совета Московского университета Федеральная...»

«Научный журнал НИУ ИТМО. Серия "Процессы и аппараты пищевых производств" № 1, 2015 УДК 664.656.3 Исследование влияния сухих инстантных дрожжей в технологии быстрозамороженных тестовых п...»

«/~1 S министерство энергетики и электрификации ссср (NtC-Mj-—f}tf1 \ ^ ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ НА СОВЕЩАНИИ "ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА РЕМОНТНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ И АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ" МОСКВА-1977 Министерство энергетики и электрификации СССР ГЛАВЭНЕРГОРЕМОНТ ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ НА СОВЕЩАНИИ ПОВЫШЕ...»

«Особенности методологии оценки лояльности персонала и определения факторов воздействия на лояльность сотрудников хозяйствующего субъекта Features assessment methodology of staff loyalty, and identify factors impact o...»

«УДК 331.4: 658.382 Методические подходы к оценке производственных рисков на основе анализа выполнения нормативных требований Основные понятия и определения Профессиональный риск – вероятность повреждения (утраты) здоровья или смерти, связанная с исполнением обязанностей по трудовому договору (...»

«БАНКОВСКИЙ ТРОЯНЕЦ LURK: СПЕЦИАЛЬНО ДЛЯ РОССИИ Алексей Шульмин, Михаил Прохоренко Оглавление Введение Заражение Заражение через эксплоит-пак Заражение через взломанные сайты Заражение машин внутри сети организации Шаг атаки №1: mini Первый запуск mini Регист...»

«РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Элементы управления и разъемы 41 Кнопка TSQ(Tone Squelch — Тоновое шумоподавление) Включает и переключает метод тонового шумоподавления, на дисплее отображается СТС или DCS (запрошенный метод настраивается...»

«Проект по оценке торговой деятельности и деятельности таможенных учреждений в странах Центральной Азии Казахстан, Кыргызстан и Таджикистан Оценочный отчет Предоставлен (кому) Jan Forest and Patterson Brown: USAI...»

«Предварительная настройка контроллеров 1 КОНТРОЛЛЕРЫ ДОСТУПА ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА И НАСТРОЙКА Руководство по настройке Производство: ООО "ITV", Украина, 03035, Киев, ул. Урицкого, д.1 Тел: +380(44)...»

«Кхо бух а, церан тоьшаллаш а [Нохчийн маттахь] ] [ Мухьаммад бин Сулайман ат-Тамими Гочдархо: Iаббасан кIентан Турпалан кIант Фарукъ : 1433 2012 Islamannur.org Кхо бух а, церан тоьшаллаш а Мухьаммад бин Сулайман ат-Тамими Къинхетамечу а, Къинхетам бечу а АллахIан цIарца! Хаалахь, АллахIа къинхетам бойла хь...»

«231 Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского Серия "Философия. Социология". Том 21 (60). № 1 (2008) УДК 141.7:316.3 МАРГИНАЛЬНОСТЬ В СОВРЕМЕННОЙ РОССИЙСКОЙ И УКРАИНСКОЙ ФИЛОСОФИИ Могдалева И.В. Данная статья рассматривает проблему маргинальности в современном обществе. Автор анализир...»

«Цели освоения дисциплины 1. Целью освоения дисциплины является формирование знаний теоретических основ территориального маркетинга и брендинга и умений применять полученных знаний в практической деятел...»

«ОАО "КЗТА" МТ22 ТАХОГРАФ КАСБИ DT-20М Инструкция водителя г. Калуга Содержание 1 Описание и внешний вид 2 Заправка бумаги 3 Вставка и извлечение карты 4 Меню тахографа 5 Страницы индикатора 6 Рабочий режим (управление) 7...»

«КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯ: ПРИНЦИПЫ, ПРОТОКОЛЫ, СИСТЕМЫ Д.М. Голубчиков, К.Е. Румянцев Таганрогский технологический институт Южного федерального университета 347928, Ростовская область, г. Таганрог, пер. Некрасовский, д. 44 Аннотация. Изложены этапы разви...»

«Общество с ограниченной ответственностью "Уральский завод газового и противопожарного оборудования"БАЛЛОНЫ ДЛЯ ГОРЮЧИХ И ВЗРЫВООПАСНЫХ ГАЗОВ РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ РЭ 7311-2015 ВВЕДЕНИЕ 1.1 Настоящее Руководство по экспл...»

«РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕРВОЙ ВСТРЕЧИ МИНИСТРОВ ОБРАЗОВАНИЯ ЕС И ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА ЛАТВИИ, РИГА 25–26 ИЮНЯ 2015 СПИСОК АББРЕВИАТУР Н-ПОП непрерывное профессиональное образование и подготовка ЕОУПО Европейское объединение учреждений профессионального обучения ЕАСТ Евр...»

«-2Приложение к Решению Совета депутатов Гудермесского муниципального района от "07" июля 2014 г. № 198 Доклад о результатах проделанной работы по профилактике экстремизма и терроризма в рамках деятельности Антитеррористической Комиссии района, духовно – нравственного воспитания молодежи по реализаци...»

«ПРИЛОЖЕНИЕ к циркулярному письму № 340-48-751ц от 16.07.2014 Временное руководство по классификации и освидетельствованию маломерных судов Преамбула Федеральным законом от 23 ап...»

«,. Главный редактор Editor-in-Chief Е.В. Шляхто Е. Shlyakhto Зам. главного редактора Vice-editors A.О. Конради A. Konradi М.А. Карпенко М. Karpenko Секретарь Secretary Н.Г. Авдонина N. Avdonina Члены редакци...»

«Кришнадас Кавираджа Госвами Игры Господа Чайт аньи Махапрабху ШРИ ЧАЙТАНЬЯЧАРИТАМРИТА АНТЬЯ-ЛИЛА, том 4 главы 11 15 Его Божественная Милость А.Ч. Бхактиведанта Свами Прабхупада основатель-ачарья Международного общества сознания Кришны Книги Его Божественной Милости А.Ч. Бхактиведанты Свами Праб...»

«Технологическая карта HEMPADUR 15130 ОСНОВА 15139 и ОТВЕРДИТЕЛЬ 95140 Описание: HEMPADUR 15130 двухкомпонентная, отверждаемая полиамидным аддуктом, эпоксиднокаменноугольная краска, дающая при высыхании чрез...»

«Индивидуальный ежедневник Еще недавно обычная пластиковая ручка и блокнот были подарками, которые радовали большую часть представителей нашего рынка. Теперь даже ежедневник в натуральной коже и серебряная р...»

«VOLUME II ISSUE 2 2016 2016 VOLUME II ISSUE 2 International Editorial Board Международный редакционный совет Elena Belaya, France Елена Белая, Франция Dojcil Vojvodic, Serbia Дойчил Войводич, Сербия Rafael Guzman, Spain Рафаэль Гусман, Испания Seyed Has...»

«СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗМЕНЕНИЙ СТРУКТУРЫ СТЕНОК ВНУТРИЛЕГОЧНЫХ БРОНХОВ КРЫСЫ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАЗНЫХ МОДЕЛЕЙ ИММОБИЛИЗАЦИОННОГО СТРЕССА Коптев Михаил Николаевич преподаватель ВГУЗУ "УМСА", Украина, г. Полтава Е-mail: mn_koptev@ukr.net Пронина Елена Николаевна д-р. мед. наук, профессор ВГУЗУ "УМСА", Украина, г. Полт...»

«СТЭНФОРДСКИЙ ОНКОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР МОЕ ЛЕЧЕНИЕ ДНЕВНИК ПАЦИЕНТА Уважаемый (-ая) пациент (-ка), Мы предлагаем Вам папку, в которой Вы сможете объединить свои личные материалы о лечении, визитах к врачам, лекарственных препаратах и другую важную информацию. В этой папке Вы можете делать пом...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.