ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2015, № 2, с. 65-80
УДК 550.837
ГЛУБИННАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ВОСТОЧНОГО ПОБЕРЕЖЬЯ СЕВЕРНОЙ КАМЧАТКИ
© 2015 г. Ю. Ф. Мороз1, 2, О. М. Самойлова1, Т. А. Мороз1
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН 683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9, e-mail: morozyf@kscnet.ru 2Геологический институт СО РАН 670047Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6а Поступила в редакцию 17.10.2014 г.
Рассмотрены методика интерпретации и результаты магнитотеллурического зондирования в комплексе с данными магнитометрии, гравиметрии и другой геолого-геофизической информации. Важное внимание уделяется учету влияния шифт-эффекта и трехмерного берегового эффекта, изученного в пробных моделях с помощью численного моделирования магнитотеллурического поля. В качестве основных для интерпретации приняты продольные кривые, в меньшей мере подверженные искажениям в низкочастотной области. Поперечные кривые использованы для уточнения электропроводности верхних частей разреза и выделения разломов. В результате инверсии продольных кривых МТЗ получен геоэлектрический разрез, характеризующий структуру электропроводности осадочно-вулканогенного чехла и подстилающего основания. Земная кора содержит проводящий слой, глубина залегания которого меняется от 30 до 15 км. Обсуждается возможная природа выявленных аномалий электропроводности в земной коре и возможная их связь с рудопроявлениями на дневной поверхности.
БО1: 10.7868/80203030615020066
ВВЕДЕНИЕ
Район исследования расположен за пределами Тихоокеанской зоны субдукции. Сведения о его глубинном строении представляют повышенный научный интерес. Предполагается, что глубинные геоэлектрические разрезы восточного побережья Северной и Южной Камчатки различны. Данная информация имеет значение для вопросов вулканологии и геодинамики. В последние годы вдоль восточного побережья Северной Камчатки предприятиями ООО "Камчатгеоло-гия" и ООО "Северо-Запад" выполнены наблюдения методами магнитотеллурического и магнитова-риационного зондирований. Эти зондирования в комплексе с площадными электроразведочными исследованиями, выполненными ранее [Мороз, 1976, 1991] дают возможность уточнить строение осадоч-но-вулканогенного чехла и получить информацию об электропроводности глубинных частей земной коры.
КРАТКАЯ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА
Профиль МТЗ, МВЗ расположен в прибрежной зоне пролива Литке и залива Корф Берингова моря. Район изучен геологической съемкой [Геология..., 1964], мелкомасштабными гравиметровой и магнитной съемками [Ривош, 1964]. Здесь выполнены региональные площадные исследования ком-
плексом методов теллурических токов (ТТ), магнитотеллурического зондирования (МТЗ) и вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) [Мороз, 1976, 1991]. На Ильпинском полуострове проведены сейсморазведочные работы методом преломленных волн. По данным региональных геофизических исследований получено представление о глубинном строении северо-восточной части Корякско-Камчатской области [Нурмуха-медов, Мороз, 2009].
Результаты выполненных исследований дают представление о геологическом строении исследуемой территории. В ее пределах развиты, в основном, терригенные, вулканогенно-осадочные и вулканогенные образования третичного и четвертичного возраста. Более древние верхнемеловые породы развиты на юго-восточной оконечности Ильпинского полуострова. В тектоническом плане район исследований расположен в Ильпи-но-Литкенском прогибе, который является северным продолжением Центрально-Камчатского прогиба. Северо-западной границей прогиба является Камчатско-Корякский антиклинорий, представляющий собой крупную пологую антиклинальную структуру, по форме близкую к сводовому поднятию, в ее пределах докайнозойские породы местами выделены отдельными блоками. На юго-востоке прогиб ограничен Восточно-Камчатским антиклинорием, который прослеживается на полуострове Озерном и полуострове
Карагинском, и имеет продолжение на полуостров Говена [Геология..., 1964]. По сейсмологическим данным к юго-восточной границе прогиба приурочен Корякский сейсмический пояс, который образует границу плиты Берингии [Ландер и др., 2010].
Прогиб характеризуется относительно пониженным уровнем гравитационного и магнитного полей. Аномалии повышенной и пониженной интенсивности гравитационного поля отвечают поднятиям и впадинам прогиба. Интенсивные локальные аномалии магнитного и гравитационного поля связываются с интрузивными и эффузивными образованиями. Полученные карты теллурического поля в первом приближении характеризуют тектонику региона. Основной результативной картой теллурической съемки является карта средней напряженности, свидетельствующая о сложном поведении поля ТТ, обусловленного складчато-блоковой тектоникой (рис. 1). На рассматриваемой карте при изменении значений средней напряженности (Еср) от 40 до 400 усл. ед. отчетливо выделяются полосы аномально высоких градиентов значений Еср северо-восточного и северо-западного простираний, связанных с резким изменением проводимости осадочно-вул-каногенной толщи за счет глубинных разломов. По интенсивности теллурического поля и поведению изолиний Еср на карте отмечаются аномальные зоны и аномалии относительно повышенных и пониженных значений Еср, соответствующие положительным и отрицательным структурным элементам изученной площади. Северо-западная граница прогиба определяется по аномально-высоким градиентам проводимости кайнозойских отложений, связываемых с тектоническим осложнениями. В прогибе по опорному геоэлектрическому горизонту выделен ряд структур более высокого порядка, ограниченных тектоническими нарушениями. Структуры только частично захватывают сушу и, в основном, распространены под водами моря. По данным МТЗ, ВЭЗ геоэлектрический разрез представляется в следующем виде.
В верхней части залегают четвертичные рыхлые и осадочно-вулканогенные отложения с удельным электрическим сопротивлением от десятков до тысяч Ом • м, мощностью от десятков до сотен метров. Ниже залегают образования кайнозойского возраста, представленные в прогибах преимущественно терригенными породами. Удельное электрическое сопротивление толщи меняется от 4 до 40 Ом • м, мощность — от 0 до 4 км. В районе Камчатско-Корякского антикли-нория широко развиты вулканогенные образования кайнозойского и четвертичного возраста с
удельным электрическим сопротивлением в сотни и тысячи Ом • м мощностью в 1—2 км.
МЕТОДИКА РАБОТ
МТЗ и МВЗ выполнены по профилю с шагом 2—5 км. Регистрация магнитотеллурического поля осуществлялась в диапазоне периодов 0.0025— 1000 с с помощью станций МТ0-5А производства канадской фирмы "Phoenix Geophysics Ltd". Для регистрации электротеллурического поля использована пятиэлектродная крестообразная измерительная установка, заземленная слабополя-ризующимися электродами. Длина электрических линий 80 м, азимут их 30° и 120°. Горизонтальные магнитные датчики укладывались в ямы глубиной около 30 см и сверху присыпались землей. Вертикальные датчики зарывались в землю, а в условиях каменистой почвы устанавливались на треноге. Измерения МТ-поля осуществлялись несколькими станциями MTU-5, разнесенными на необходимое расстояние. Для подавления промышленных помех использована методика синхронных измерений с использованием удаленной базовой станции. На участках профиля с низким уровнем промышленных помех в качестве базовой станции использовалась станция на одной из точек профиля. Обработка магнитотеллуриче-ских данных выполнена предприятием "Северо-Запад" с помощью специальных программ. В результате обработки получены тензоры импеданса и магнитного типпера в диапазоне периодов от 0.0025 до 1000 с и более. Точность определения модулей магнитотеллурических параметров составляет первые проценты, фаз импеданса — первые градусы.
МЕТОДИКА ИНТЕРПРЕТАЦИИ МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКИХ ЗОНДИРОВАНИЙ
Тензор импеданса дает возможность оценить характер и 1нородности имеет значения первые десятые доли на коротких периодах. На длинных периодах указанный параметр возрастает, что связано с влиянием крупных структур. Параметр асимметрии [Swift, 1967] свидетельствует о том, что на длинных периодах вариаций геоэлектрические неоднородности в первом приближении можно аппроксимировать в качестве двумерных, что связано с вытянутостью прогиба в северо-восточном направлении. В основу интерпретации приняты кривые, полученные в главных направлениях. Они в большинстве случаев ориентированы по простиранию и в крест простирания основных структурных зон. В дальнейшем эти кривые будем называть продольными и поперечными.
Рис. 1. Схема средней напряженности теллурического поля и расположения профиля МТЗ.
1 — профиль МТЗ, показанный на вставке; 2 — пункты МТЗ, 3 — изолинии средней напряженности теллурического поля в условных единицах.
рк , Ом м 1000 г
100 -
10 -
0.01
0.01 0.1 1
р1, град
0 -20 -40 60 80
0.01 0.1 1
10 100 4Т, с1/2
10 100 4Т, с1/2
рк11, Ом м 10000 г
1000
100
0.01
0.01 0.1 1
ф", град 0
0.01 0.1 1
10 100 4~Т, с1/2
10 100 л/Г, С1/2
Рис. 2. Семейства продольных и поперечных кривых МТЗ для первого района профиля.
Анализ амплитудных и фазовых кривых свидетельствует о существовании дисперсионных соотношений между ними. Это дает возможность использовать их для совместной интерпретации.
Форма кривых МТЗ отвечает определенному типу геоэлектрического разреза. Следовательно, кривые МТЗ, близкие по своей форме, отражают сходный глубинный геоэлектрический разрез. Этот принцип положен в основу получения обобщенных глубинных геоэлектрических разрезов по профилю МТЗ. Организовав кривые МТЗ, близкие по своей форме в семейства, мы тем самым выделим на профиле районы с различным типом глубинного геоэлектрического разреза.
Первоначально на профиле таких районов было выделено 18. Каждый из них характеризуется своей формой продольных и поперечных кривых. Анализ показывает, что в большинстве случаев амплитудные кривые, сохраняя свою форму, сильно расходятся по уровню сопротивлений. В то же время фазовые кривые расходятся между собой незначительно. Это хорошо видно на рис. 2, где в качестве примера приве
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.