Береговой эффект при магнитотеллурических зондированиях на континентальной части юга Дальнего Востока России

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

На основе магнитотеллурических зондирований (МТЗ), выполненных на трех профилях в южной части Сихотэ-Алинской складчатой системы (САСС), омываемой с юга и востока водами Японского моря, изучено проявление берегового эффекта. Показано, что береговой эффект слабо выражен на амплитудных кривых МТЗ, но хорошо отражается в поведении магнитовариационных функциях отклика. Анализ комплексного типпера Визе и его вещественных индукционных стрелок по направлениям на север и на восток показал степень влияния берегового эффекта в пределах изучаемой территории, воздействие на его проявление основных глубинных разломов и проводящих зон в земной коре и верхней мантии. Выполнено численное трехмерное моделирование, на основе которого определены основные факторы, влияющие на поведение амплитудных кривых МТЗ при влиянии берегового эффекта для условий южной части САСС и различных геоэлектрических моделей.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В.  Б.  Каплун

Институт тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина Дальневосточного отделения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kaplun@itig.as.khb.ru
Россия, Хабаровск

А.  К.  Бронников

Институт тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина Дальневосточного отделения РАН

Email: kaplun@itig.as.khb.ru
Россия, Хабаровск

Список литературы

  1. Бердичевский М.Н., Жданова О.Н., Жданов М.С. Глубинная геоэлектрика в океане. М.: Наука. 1989. 80 с.
  2. Берсенев И.И., Леликов Е.П., Безверхний В.Л., Ващенкова Н.Г., Съедин В.Г., Терехов Е.П., Цой И.Б. Геология дна Японского моря. Владивосток: ДВНЦ АН СССР. 1987. 140 с.
  3. Ваньян Л.Л., Мардерфельд Б.Е. О влиянии местных геоэлектрических условий на внезапные начала магнитных бурь. “Геомагнетизм и аэрономия”, 1966а. Т. 6. № 1. С. 163–165.
  4. Ваньян Л.Л., Мардерфельд Б.Е. Некоторые закономерности геомагнитных бухт на Сахалине. “Геомагнетизм и аэрономия”. 1966б. Т. 6. № 1. С. 165–166.
  5. Геодинамика, магматизм и металлогения Востока России: в 2 кн. / А.М. Ханчук (ред.) Владивосток: Дальнаука. 2006. Кн. 1. С. 1–572.
  6. Голозубов В.В. Тектоника юрских и нижнемеловых комплексов северо-западного обрамления Тихого океана. Владивосток: Дальнаука. 2006. 239 с.
  7. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:1 000 000 (третье поколение) L-(52),53; (K-52,53) (оз. Ханка). Санкт-Петербург: ВСЕГЕИ. 2011а.
  8. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 : 1 000 000 (третье поколение). Лист (L-(52), 53; (K-52, 53) – оз. Ханка. Объяснительная записка. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ. 2011б. 684 + 8 вкл
  9. Жданов М.С., Бердичевский М.Н., Файнберг Э.Б., Шнеер В.С., Абрамова Л.М., Варенцов И.М., Жданова О.Н., Нечаева Г.П., Светов Б.С., Яковлев А.В. Исследование магнитовариационных аномалий в зоне перехода от Азиатского материка к Тихому океану. Сборник ИЗМИРАН. 1983. С. 8–15.
  10. Забродин В.Ю., Рыбас О.В., Гильманова Г.З. Разломная тектоника материковой части Дальнего Востока России. Владивосток: Дальнаука. 2015. 132 с.
  11. Каплун В.Б. Геоэлектрический разрез верхней мантии Западного Сихотэ-Алиня // Тихоокеанская геология. 1996. Т. 15. № 4. С. 77–87.
  12. Каплун В.Б. Электропроводность и структура литосферы Приамурья. Дис. ... канд. геол.-мин. наук. Хабаровск: институт тектоники и геофизики ДВО РАН. 2002. 234 с.
  13. Каплун В.Б., Бронников А.К. Строение земной коры и верхней мантии Южного Сихотэ-Алиня по профилю г. Спасск-Дальний–бух.Зеркальная по данным магнитотеллурических зондирований // Тихоокеанская геология.2018а. Т. 37. № 5. С. 31–47.
  14. Каплун В.Б., Бронников А.К. Изучение влияния берегового эффекта на результаты магнитотеллурических зондирований в южной части Сихотэ-Алинского орогенного пояса. Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей: материалы 45-й сессии Международного семинара им. Д.Г. Успенского, Казань, 22–26 января 2018 г. Казань: изд-во Казан. ун-та. 2018б. 172 с. (С. 118–119).
  15. Каплун В.Б., Бронников А.К. Строение земной коры и верхней мантии Южного Сихотэ-Алиня по профилю г. Дальнереченск–с. Рощино–п. Пластун по данным магнитотеллурических зондирований // Тихоокеанская геология. 2019. Т. 39. № 5. C. 3–13.
  16. Каплун В.Б., Бронников А.К. Строение земной коры и верхней мантии Южного Сихотэ-Алиня по профилю с. Абражеевка – п. Валентин по данным магнитотеллурических зондирований // Тихоокеанская геология, 2020. Т. 39. № 4. С. 3–15.
  17. Мардерфельд Б.Е. Береговой эффект в геомагнитных вариациях. М.: Наука. 1977. 80 с.
  18. Мороз Ю.Ф., Кобзова В.М. Физическое и численное моделирование магнитотеллурического поля Камчатки // Вулканология и сейсмология. 1994. № 2. С. 86–98.
  19. Мороз Ю.Ф., Нурмухамедов А.Г. Глубинная геоэлектрическая модель области сочленения Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг // Физика Земли. 2004. № 6. С. 54–67.
  20. Мороз Ю.Ф., Мороз Т.А. Численное трехмерное моделирование магнитотеллурического поля Камчатки // Физика Земли. 2011. № 2. С. 64–73.
  21. Мороз Ю.Ф., Самойлова О.М. Особенности регионального и локального берегового эффектов в магнитотеллурическом поле Камчатки // Геофизические исследования. 2017. Т. 18. № 3. С. 81–94.
  22. Никифоров В.М., Пальшин Н.А., Старжинский С.С., Кузнецов В.А. Численное моделирование трехмерного берегового эффекта в Приморье // Физика Земли. 2004. № 8. С. 56–69.
  23. Никифоров В.М., Дмитриев И.В., Старжинский С.С. Глубинная геоэлектрическая структура и сейсмичность Приморья (Дальний Восток) // Тихоокеанская геология. 2006. Т. 25. № 4. С. 18–25.
  24. Никифоров В.М., Дмитриев И.В. Геоэлектрический разрез тектоносферы в зоне сочленения Япономорской впадины с материковым обрамлением // Тихоокеанская геология. 2007. Т. 26. № 4. С. 18–25.
  25. Никифоров В.М., Кулинич Р.Г., Валитов М.Г., Дмитриев И.В., Старжинский С.С., Шкабарня Г.Н. Особенности флюидного режима литосферы в зоне сочленения Южного Приморья и Японского моря по комплексу геофизических данных // Тихоокеанская геология. 2013. Т. 32. № 1. С. 54–64.
  26. Никифоров В.М., Шкабарня Г.Н., Жуковин А.Ю., Каплун В.Б., Талтыкин Ю.В. Новый подход к изучению блокового геоэлектрического строения литосферы и флюидонасыщенных фрагментов разломов как индикаторов зон повышенной сейсмичности (по данным МТЗ на Южном Сахалине) // Тихоокеанская геология. 2018а. Т. 37. № 4. С. 44–55.
  27. Никифоров В.М., Шкабарня Г.Н., Каплун В.Б., Жуковин А.Ю., Варенцов И.М., Пальшин Н.А., До Хуы Куонг (Do Huy Cuong), Нгуен Нху Чунг (Nguyen Nhu Trung), Зыонг Куок Хунг (Duong Quoc Hung). Электропроводящие элементы сверхглубинных флюидно-разломных систем как индикаторы сейсмически активных зон восточной окраины Евразийского континента (по данным магнитотеллурических зондирований) // Докл. РАН. 2018б. Т. 480. № 6. С. 730–738.
  28. Никифорова Н.Н., Ахмадулин В.А., Порай-Кошиц А.М., Светов Б.С., Спивак В.А., Хализов А.А., Харин Е.П. Глубинные магнитотеллурические исследования в Хабаровском крае. Глубинные электромагнитные зондирования Дальнего Востока. Владивосток: ДВНЦ АН СССР. 1980. С. 42–49.
  29. Пальшин Н.А., Алексеев Д.А. Особенности глубинной электропроводности в зоне перехода от Тихого океана к Евразии // Физика Земли. 2017. № 3. С. 107–123.
  30. Порай-Кошиц А.М., Ноздрина А.А., Хализов А.Л., Шимелевич М.И. Об интерпретации данных магнитовариационного профилирования в Приморском крае. Глубинные электромагнитные зондирования Дальнего Востока. Владивосток: ДВНЦ АН СССР. 1980. С. 124–126.
  31. Сорокин А.А., Макогонов С.В., Королев С.П. Информационная инфраструктура для коллективной работы ученых Дальнего Востока России // Научно-техническая информация. Серия 1: Организация и методика информационной работы. 2017. № 12. С. 14–16.
  32. Старжинский С.С. Результаты магнитовариационных исследований в Приморье // Физика Земли. 2004. № 7. С. 1–9.
  33. Уткин В.П. Сдвиговые зоны Центрального Сихотэ-Алиня // Докл. АН СССР. 1976. Т. 229. № 4. С. 955–958.
  34. Уткин В.П. Восточно-Азиатская глобальная сдвиговая зона, вулканический пояс и окраинные моря // Докл. АН СССР. 1978. Т. 240. № 2. С. 400–403.
  35. Ханчук А.И., Рязанцева М.Д., Голозубов В.В., Гонохова Н.Г. Геология и полезные ископаемые Приморского края. Очерк. Владивосток: Дальнаука. 1995. 68 с.
  36. Ханчук А.И., Голозубов В.В., Мартынов Ю.А., Симаненко В.П. Раннемеловая и палеогеновая трансформные континентальные окраины (калифорнийский тип) Дальнего Востока России. Тектоника Азии: Программа и тезисы совещания. М: ГЕОС. 1997. С. 240–243.
  37. Ханчук А.И., Мартынов Ю.А. Тектоника и магматизм границ скольжения океанических и континентальных литосферных плит. Геологические процессы в обстановках субдукции, коллизии и скольжения литосферных плит. Материалы Всерос. конф. с междунар. участием. г. Владивосток, 20–23 сентября 2011 г. Владивосток: Дальнаука. 2011. С. 45–49.
  38. Ханчук А.И., Гребенников А.В., Иванов В.В. Альб-сеноманские окраинно-континентальный орогенный пояс и магматическая провинция Тихоокеанской Азии // Тихоокеанская геология. 2019. Т. 38. № 3. C. 4–29.
  39. Brewitt-Taylor C.R. A model for the coast-effect // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1975. V. 10. P. 151–158.
  40. Dosso H.W., Meng Z.W. The coast effect response in geomagnetic field measurements. Phys // Earth Planet. Inter. 1992. V. 70. P. 39–56.
  41. González-Castillo L., Junge A., Galindo-Zaldívar J., Löwer A. Influence of a narrow strait connecting a large ocean and a small sea on magnetotelluric data: Gibraltar Strait // Journal of Applied Geophysics. 2015. V. 122. P. 103–110.
  42. Jang H., Jang J.H., Song S.Y., Nam M.J., Uchida T. A consideration of sea effects on MT data obtained in an east Indonesian island: Lembata Island // J. Geophys. Eng. 2018. V. 15. P. 1280–1290.
  43. Han N., Nam M.J., Kim H.J., Lee T.J., Song Y., Suh J.H. Three-dimensional inversion of magnetotelluric data including sea effects obtained in Pohang, Korea // Journal of Applied Geophysics. 2009. V. 68. P. 533–545.
  44. Hitchman A.P., Milligan P.R., Lilley F.E.M. (Ted), White A., Heinson G.S. The total-field geomagnetic coast effect: The CICADA97 line from deep Tasman Sea to inland New South Wales // Exploration Geophysics. 2000. V. 31. P. 052–057.
  45. Kelbert A., Meqbel N., Egbert G., Tandon K. ModEM: A modular system for inversion of electromagnetic geophysical data // Computers & Geosciences. 2014. V. 66. P. 40–53.
  46. Kuvshinov A., Utada H. Anomaly of the geomagnetic Sq variation in Japan: effect from 3-D subterranean structure or the ocean effect? // Geophys. J. Int. 2010. V. 183. P. 1239–1247.
  47. Malleswari D., Veeraswamy K. Numerical simulation of coast effect on magnetotelluric measurements // Acta Geod. Geophys. 2014. V. 49. P. 17–35.
  48. Monteiro Santos F.A., Nolasco M., Almeida E.P., Pous J., Mendes-Victor L.A. Coast effects on magnetic and magnetotelluric transfer functions and their correction: application to MT soundings carried out in SW Iberia // Earth and Planetary Science Letters. 2001. V. 186. P. 283–295.
  49. Naidu G. D., Manoj C., Patro P.K., Sreedhar S.V., Harinarayana T. Deep electrical signatures across the Achankovil shear zone, Southern Granulite Terrain inferred from magnetotellurics // Gondwana Research. 2011. V. 20. P. 405–426.
  50. Pandey D., Sinha M., MacGregor L., Singh S. Ocean coast effect on magnetotelluric data: a case study from Kachchh, India // Mar.Geophys.Res. 2008. V. 29. P. 185–193.
  51. Patro P. K., Sarma S.V.S. Lithospheric electrical imaging of the Deccan trap covered region of western India // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. B01102. doi: 10.1029/2007JB005572
  52. Uyeshima M., Utada H., Nishida Y. Network-magnetotelluric method and its first results in central and eastern Hokkaido, NE Japan // Geophys. J. Int. 2001. V. 146. P. 1–19.
  53. XuJ.W., Zhu G., Tong W.X., Cui K.R., Liu Q. Formation and evolution of the Tancheng-Lujiang wrench fault system to the northwest of the Pacific Ocean // Tectonophysics. 1987. V. 134. P. 273–310.
  54. Zhang F., Wei W.-B., Jin S., Ye G.-F., Jing J.-E., Zhang L.-T., Dong Y., Xie C.-L., Wang H. Ocean coast effect on land-side magnetotelluric data in the vicinity of the coast // Chinese Journal of Geophysics (in Chinese). 2012. V. 55. P. 4023–4035.
  55. Yang J., Yoo H.-S. Numerical Study on the Correction of Sea Effect in Magnetotelluric (MT) Data // Jour. Korean Earth Science Society. 2009. V. 30. № 5. P. 550–564.
  56. Yang J., Min D.-J., Yoo H.-S. Sea effect correction in magnetotelluric (MT) data and its application to MT soundings carried out in Jeju Island, Korea // Geophys. J. Int. 2010. V. 182. P. 727–740.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема геолого-структурного районирования по работе [Государственная геологическая карта…, 2011] с профилями МТЗ [Каплун, Бронников, 2018а; 2019; 2020]. 1 – Ханкайский массив, в том числе: а – структуры деформированного чехла Ханкайского массива; 2 – Сихо-тэ-Алинская складчатая система; 3 – окраинно-континентальные вулканические структуры: А – Алчанский ареал, В – Восточно-Сихотэ-Алинский вулканический пояс; 4 – наложенные меловые впадины; 5 – кайнозойские конти-нентальные впадины: 6 – покровы плато-базальтов; 7 – разрывные нарушения (а – достоверные, б – предполагае-мые, в – скрытые): III – Дальнереченский, IV – Арсеньевский, V – Кабаргинский, VI – Меридиональный, VII – Самаркинский, VIII – Центральный, IX – Фурмановский, X – Западно-Приморский, XI – Партизанский; XII – Кривинский, XIII – Южно-Приморская группа разломов, XV – Среднеханкайский; 8 – пункты МТЗ и их номера профилей: ДП – г. Дальнереченск–п. Пластун [Каплун, Бронников, 2019], СЗ – г. Спасск-Дальний–бух.Зеркальная [Каплун, Бронников, 2018а], АВ – с. Абражеевка–п. Валентин [Каплун, Бронников, 2020].

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Амплитудные кривые профилей МТЗ в прибрежной континентальной части юга Дальнего Востока, пока-занных на рис. 1: (а) – ДП, (б) – СЗ, (в) – АВ.

Скачать (672KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Вещественные векторы Визе для периодов 5.4, 10, 54, 100, 541 и 1000 с. Пунктирные круги серого цвета с номерами показывают районы аномального поведения векторов Визе. Серой пунктирной линией обозначено предполагаемое продолжение разлома XV. Изолиниями показана глубина моря в метрах. Кружками с римскими цифрами обозначены разломы согласно рис. 1.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Величина вещественного типпера W в зависимости от периода по профилям: (а) – ДП, (б) – СЗ, (в) – АВ. Над разрезами показаны пункты МТЗ и их номера. Римскими цифрами в кружках обозначены разломы согласно рис. 1.

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Величина вещественного типпера по направлениям на север Wrx и на восток Wry в зависимости от периода по профилям: (а), (б) – ДП, (в), (г) – СЗ, (д), (е) – АВ. Над разрезами показаны пункты МТЗ и их номера. Римскими цифрами в кружках обозначены разломы согласно рис. 1.

Скачать (1MB)
Метаданные
7. Рис. 6. Азимут вещественного и мнимого типперов в зависимости от периода по профилям: (а), (б) – АВ; (в), (г) – СЗ; (д), (е) – ДП. Над разрезами показаны пункты МТЗ и их номера. Римскими цифрами в кружках обозначены разломы согласно рис. 1. Северное направление – 0°, восточное направление – “+”, западное – “–”.

Скачать (1MB)
Метаданные
8. Рис. 7. Расчетные амплитудные кривые ρxy и ρyx для базовой модели с учетом береговой линии и батиметрии по профилям: (а), (б) – ДП; (в), (г) – СЗ; (д), (е) – АВ. Графики (ж), (з) показывают влияние берегового эффекта на амплитудные кривые без учета береговой линии на примере профиля СЗ. Цифры у кривых – расстояние до берега по профилю, в км: 1 – континентальная кривая, 2 – кривые рядовых точек профиля, 3 – кривая береговой точки профиля.

Скачать (752KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Расчетные амплитудные кривые ρxy и ρyx для базовой модели с континентальной и морской частями по профилям: (а), (б) – ДП; (в), (г) – СЗ; (д), (е) – АВ; ж – геоэлектрический разрез; 1 – континентальная кривая, 2 – кривые рядовых точек профиля, 3 – кривая береговой точки профиля.

Скачать (771KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Расчетные амплитудные кривые ρxy и ρyx на примере профиля СЗ для различной глубины залегания прово-дящего астеносферного слоя и его сопротивления: (а), (б) – 85 км, 100 Ом • м; (в), (г) – 50 км, 100 Ом • м; (д), (е) – 100 км, 100 Ом • м; (ж), (з) – 85 км, 5 Ом • м; 1 – континентальная кривая, 2 – кривые рядовых точек профиля, 3 – кривая береговой точки профиля.

Скачать (703KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Расчетные амплитудные кривые ρxy и ρyx для базовой модели на примере профиля СЗ с различным со-противлением осадочного чехла: (а), (б) – 100 Ом • м; (в), (г) – 10 Ом • м; (д), (е) – 2 Ом • м; 1 – континентальная кривая, 2 – кривые рядовых точек профиля, 3 – кривая береговой точки профиля.

Скачать (506KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Расчетные амплитудные кривые ρxy и ρyx для базовой модели на примере профиля СЗ с различным со-противлением разломов: (а), (б) – 100 Ом • м; (в), (г) – 10 Ом • м; (д), (е) – 2 Ом • м; 1 – континентальная кривая, 2 – кривые рядовых точек профиля, 3 – кривая береговой точки профиля.

Скачать (620KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Расчетные амплитудные кривые ρxy и ρyx для базовой модели на примере профиля СЗ с различным сопро-тивлением разломов и осадочным чехлом мощностью 150 м и сопротивлением 100 Ом • м: (а), (б) – сопротивление разломов, представленных на рис. 3, 100 Ом • м; сопротивление дополнительных континентального и морского разломов – 2 Ом • м; (в), (г) – сопротивление всех разломов – 2 Ом • м; сопротивление астеносферного слоя – 5 Ом • м; 1 – континентальная кривая; 2 – кривые рядовых точек профиля; 3 – кривая береговой точки профиля.

Скачать (453KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Геоэлектрический разрез вдоль профиля СЗ с блоком высокого сопротивления в верхней мантии (а) и расчетные амплитудные кривые ρxy (б) и ρyx (в). Цифрами на разрезе указано удельное электрическое сопротив-ление в Ом • м. Цифрами на кривых показано расстояние от берега моря. Берег моря равен нулевой отметке рас-стояния рис. 12а.

Скачать (390KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Вещественные векторы Визе для периодов 5.4, 10, 54, 100, 541 и 1000 с от модели рис. 13а с дополни-тельными параметрами зоны Алчанского разлома: ширина 25 км, удельное сопротивление 10 Ом • м, глубина 30 км, простирание близширотное до границ модели. Серыми линиями обозначены предполагаемые проводящие разломы: сплошной – континентальный, штриховой – береговой, штрихпунктирной – морской. Изолиниями показана глубина моря в метрах. Кружками с римскими цифрами обозначены разломы согласно рис. 1.

Скачать (1MB)
Метаданные
16. Рис. 15. Средние полевые и расчетные меридиональные ρxy (а) и широтные ρyx (б) амплитудные кривые для профиля СЗ: 1 – средняя кривая по данным полевых измерений, 2 – средняя кривая от базовой модели с континентальными разломами сопротивлением 2 Ом • м, 3 – средняя кривая от базовой модели с континентальными и морским раз-ломами сопротивлением 2 Ом • м, 4 – средняя кривая от модели по которой рассчитывались векторы Визе пред-ставленные на рис. 14.

Скачать (233KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024