Coast effect in magnetotelluric soundings on the continental south of the Russian Far East

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅或者付费存取

详细

The manifestation of coast effect is studied based on the magnetotelluric (MT) soundings made on three profiles in the southern part of the Sikhote-Alin folded system (SAFS) surrounded by the Sea of Japan in the south and east. It is found that the coast effect is poorly expressed in the MT sounding amplitude curves while well pronounced in the behavior of the magnetovariation response functions. The analysis of the complex Wiese tipper and its real induction arrows in the north and east directions identified the intensity of the coast effect within the study area and the influence of the main deep faults and conductive zones in the Earth’s crust and upper mantle on the effect. Based on the three-dimensional (3D) numerical modeling, the main factors affecting the behavior of the amplitude MT sounding curves in the presence of coast effect are determined for the conditions of the southern part of SAFS and different geoelectric models.

全文:

受限制的访问

作者简介

V.  Kaplun

Yu. A. Kosygin Institute of Tectonics and Geophysics, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: kaplun@itig.as.khb.ru
俄罗斯联邦, Khabarovsk

A.  Bronnikov

Yu. A. Kosygin Institute of Tectonics and Geophysics, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Email: kaplun@itig.as.khb.ru
俄罗斯联邦, Khabarovsk

参考

  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.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Scheme of geological and structural zoning based on the work [State Geological Map..., 2011] with MTS profiles [Kaplun, Bronnikov, 2018a; 2019; 2020]. 1 – Khanka massif, including: a – structures of the deformed cover of the Khanka massif; 2 – Sikhote-te-Alin fold system; 3 – continental-margin volcanic structures: A – Alchan area, B – East Sikhote-Alin volcanic belt; 4 – superimposed chalk depressions; 5 – Cenozoic continental basins: 6 – covers of plateau basalts; 7 – faults (a – reliable, b – suspected, c – hidden): III – Dalnerechensky, IV – Arsenyevsky, V – Kabarginsky, VI – Meridional, VII – Samarkinsky, VIII – Central, IX – Furmanovsky, X – Western Primorsky, XI – Partizansky; XII – Krivinsky, XIII – South Primorsky group of faults, XV – Srednekhankaisky; 8 – MTZ points and their profile numbers: DP – Dalnerechensk-p. Plastun [Kaplun, Bronnikov, 2019], NW – Spassk-Dalniy town – Zerkalnaya bay [Kaplun, Bronnikov, 2018a], AB – village. Abrazheevka-p. Valentin [Kaplun, Bronnikov, 2020].

下载 (1MB)
索引源数据
3. Fig. 2. Amplitude curves of MTS profiles in the coastal continental part of the south of the Far East, shown in Fig. 1: (a) – DP, (b) – SZ, (c) – AB.

下载 (672KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Real Wiese vectors for periods of 5.4, 10, 54, 100, 541 and 1000 s. Dotted gray circles with numbers show areas of anomalous behavior of Wiese vectors. The gray dotted line indicates the proposed continuation of fault XV. The isolines show the sea depth in meters. Circles with Roman numerals indicate faults according to Fig. 1.

下载 (1MB)
索引源数据
5. Fig. 4. The value of the real tipper W depending on the period along the profiles: (a) – DP, (b) – NW, (c) – AB. MTZ points and their numbers are shown above the sections. Roman numerals in circles indicate faults according to Fig. 1.

下载 (1MB)
索引源数据
6. Fig. 5. The value of the material tipper in the directions to the north Wrx and to the east Wry depending on the period along the profiles: (a), (b) – DP, (c), (d) – NW, (e), (f) – AB . MTZ points and their numbers are shown above the sections. Roman numerals in circles indicate faults according to Fig. 1.

下载 (1MB)
索引源数据
7. Fig. 6. Azimuth of the real and imaginary tippers depending on the period along the profiles: (a), (b) – AB; (c), (d) – NW; (e), (f) – DP. MTZ points and their numbers are shown above the sections. Roman numerals in circles indicate faults according to Fig. 1. North direction – 0°, east direction – “+”, west direction – “–”.

下载 (1MB)
索引源数据
8. Fig. 7. Calculated amplitude curves ρxy and ρyx for the base model, taking into account the coastline and bathymetry along the profiles: (a), (b) – DP; (c), (d) – NW; (e), (f) – AB. Graphs (g), (h) show the influence of the coastal effect on the amplitude curves without taking into account the coastline using the example of the NW profile. The numbers next to the curves are the distance to the coast along the profile, in km: 1 – continental curve, 2 – curves of ordinary points of the profile, 3 – curve of the coastal point of the profile.

下载 (752KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Calculated amplitude curves ρxy and ρyx for the base model with continental and marine parts along profiles: (a), (b) – DP; (c), (d) – NW; (e), (f) – AB; g – geoelectric section; 1 – continental curve, 2 – curves of ordinary profile points, 3 – curve of a coastal profile point.

下载 (771KB)
索引源数据
10. Fig. 9. Calculated amplitude curves ρxy and ρyx using the example of the NW profile for different depths of the conductive asthenospheric layer and its resistance: (a), (b) – 85 km, 100 Ohm • m; (c), (d) – 50 km, 100 Ohm • m; (e), (f) – 100 km, 100 Ohm • m; (g), (h) – 85 km, 5 Ohm • m; 1 – continental curve, 2 – curves of ordinary profile points, 3 – curve of a coastal profile point.

下载 (703KB)
索引源数据
11. Fig. 10. Calculated amplitude curves ρxy and ρyx for the base model using the example of the NW profile with different resistance of the sedimentary cover: (a), (b) – 100 Ohm • m; (c), (d) – 10 Ohm • m; (e), (f) – 2 Ohm • m; 1 – continental curve, 2 – curves of ordinary profile points, 3 – curve of a coastal profile point.

下载 (506KB)
索引源数据
12. Fig. 11. Calculated amplitude curves ρxy and ρyx for the base model using the example of the NW profile with different fault resistances: (a), (b) – 100 Ohm • m; (c), (d) – 10 Ohm • m; (e), (f) – 2 Ohm • m; 1 – continental curve, 2 – curves of ordinary profile points, 3 – curve of a coastal profile point.

下载 (620KB)
索引源数据
13. Fig. 12. Calculated amplitude curves ρxy and ρyx for the base model using the example of the NW profile with different resistance of faults and a sedimentary cover with a thickness of 150 m and a resistance of 100 Ohm • m: (a), (b) – resistance of the faults presented in Fig. 3, 100 Ohm • m; resistance of additional continental and marine faults – 2 Ohm • m; (c), (d) – resistance of all faults – 2 Ohm • m; resistance of the asthenospheric layer – 5 Ohm • m; 1 – continental curve; 2 – curves of ordinary profile points; 3 – curve of the coastal point of the profile.

下载 (453KB)
索引源数据
14. Fig. 13. Geoelectric section along the NW profile with a high-resistivity block in the upper mantle (a) and calculated amplitude curves ρxy (b) and ρyx (c). The numbers on the section indicate the electrical resistivity in Ohm • m. The numbers on the curves indicate the distance from the seashore. The seashore is equal to the zero mark of the distance in Fig. 12a.

下载 (390KB)
索引源数据
15. Fig. 14. Real Wiese vectors for periods of 5.4, 10, 54, 100, 541 and 1000 s from the model in Fig. 13a with additional parameters of the Alchan fault zone: width 25 km, resistivity 10 Ohm • m, depth 30 km, near-latitudinal strike to the model boundaries. Gray lines indicate supposed conductive faults: solid – continental, dashed – coastal, dashed – marine. The isolines show the sea depth in meters. Circles with Roman numerals indicate faults according to Fig. 1.

下载 (1MB)
索引源数据
16. Fig. 15. Average field and calculated meridional ρxy (a) and latitudinal ρyx (b) amplitude curves for the NW profile: 1 – average curve according to field measurements, 2 – average curve from the base model with continental faults with a resistance of 2 Ohm • m, 3 – average curve from the base model with continental and marine faults with a resistance of 2 Ohm • m, 4 – average curve from model by which the Wiese vectors shown in Fig. 1 were calculated. 14.

下载 (233KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024