УДК 550.837
МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ КАМЧАТКИ
© 2008 г. Ю. Ф. Мороз, Н. А. Лагута, Т. А. Мороз
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, 683006
Поступила в редакцию 23.03.2007 г.
Выполнены обобщение и анализ данных МТЗ, полученных на Камчатке за последние 30 лет. В основу интерпретации положены кривые, ориентированные вдоль и поперек Камчатки. Продольные и поперечные кривые подвержены влиянию локальных геоэлектрических неоднородностей. Для их погашения использована методика конформного осреднения. В результате бимодальной интерпретации средних продольных и поперечных кривых создана глубинная геоэлектрическая модель, которая может быть принята первоначальной для ее уточнения с привлечением численного трехмерного моделирования. Модель включает коровый проводящий слой, вытянутый вдоль центральной части Камчатки, который в восточной части полуострова сопряжен с поперечными коровыми проводящими зонами шириной до 50 км. Эти зоны имеют продолжение в сторону Тихого океана. К поперечным зонам приурочены крупные центры современного вулканизма. Верхняя мантия содержит астеносферный проводящий слой, образующий поднятие под современным вулканическим поясом Камчатки.
В изучении глубинного строения области перехода от материка к Тихому океану большой интерес представляет Камчатка, где наиболее ярко проявились динамические процессы, выраженные высокой сейсмичностью, современным вулканизмом и гидротермальной активностью. Существующие представления о глубинном строении региона ранее базировались в основном на данных сейсмологии, гравиметрии и аэромагнитной съемки. К сожалению, этой информации было крайне недостаточно. Большую роль в изучении глубинного строения региона сыграли магнитотеллурические исследования, проведенные на Камчатке в 1970-1980 гг. прошлого столетия. В итоге значительная часть территории Камчатки изучена магнитотеллурическими зондированиями. На основе этого большого фактического материала, с привлечением разработанных методических приемов интерпретации, численного и физического моделирования получены карты электропроводности осадочно-вулканогенного чехла и более глубоких частей земной коры, глубинные геоэлектрические модели Камчатки и отдельных районов современного вулканизма [4].
Несмотря на полученные результаты остается неудовлетворенность в выполненных исследованиях, которая сводится к следующему. Площадь покрыта крайне неравномерно, особенно в районах современного вулканизма. Использована аналоговая аппаратура, что отразилось на качестве кривых МТЗ. Интерпретация выполнена с использованием одной моды, т.е. только квазипродольных кривых МТЗ. Квазипоперечные кривые применялись только на этапе предварительного анализа.
В последние годы на Камчатке выполнен ряд профилей методом МТЗ, пересекающих полуост-
ров. Работы МТЗ проводились с использованием цифровых электроразведочных станций, шаг наблюдений 2-5 км. Диапазон изучаемых периодов от первых десятых долей секунд до 1000 с и более. Эти кривые в значительной мере дополняют магнито-теллурическую информацию, полученную ранее. Результаты интерпретации МТЗ, выполненные нами в отдельных районах Камчатки, показали, что в литосфере присутствуют крупные поперечные проводящие зоны, создающие трехмерные глубинные неоднородности [6, 7]. Поэтому интерпретация МТЗ только с участием одной моды может привести к потере существенной информации, а возможно и к неправильным представлениям о глубинной электропроводности.
В связи с получением новых данных возникла необходимость обобщения и анализа МТЗ на всей территории Камчатки с использованием современных подходов, учитывающих возможность искажения кривых МТЗ за счет геоэлектрических неоднородностей среды. При этом важное внимание уделяется совместному анализу двух мод, позволяющему выявить основные особенности глубинной структуры электропроводности Камчатки. Полученные результаты с привлечением геолого-геофизических данных дадут возможность выделить глубинные разломы и зоны магмопитания крупных вулканических зон и получить новые сведения о динамике протекающих глубинных процессов. Этой проблеме будет посвящен ряд публикаций. Целью настоящей статьи является обобщение и интерпретация МТЗ на качественном уровне для создания первоначальной модели Камчатки, которая в дальнейшем будет уточнена с помощью численного трехмерного моделирования.
Рис. 1. Схема расположения МТЗ. 1, 2,3 - МТЗ в диапазоне периодов 10-1000 с, 0.1-1000 с и 1500-15000 с, соответственно.
Схема расположения МТЗ изображена на рис. 1. Практически вся территория покрыта зондированиями. Однако имеются отдельные районы, неизученные площадной съемкой МТЗ. Эти районы являются труднодоступными из-за горного рельефа или сильной заболоченности. Северная и южная части площади покрыты съемкой МТЗ по сети примерно 10 х 15 км. Данные МТЗ получены в прошлые годы. Диапазон изучаемых периодов 101000 с. Профили МТЗ, выполненные в последние годы, равномерно пересекают территорию полуострова. Шаг наблюдений 2-5 км. МТЗ зарегистрированы с помощью цифровых электроразведочных станций в диапазоне периодов от 0.1-1000 с. Кроме этого, мы располагаем рядом МТЗ в более длин-нопериодном диапазоне от 150-15000 с. Запись МТ-поля производилась по направлениям, ориентированным вдоль и вкрест простирания основных тектонических зон Камчатки. МТЗ выполне-
ны Восточным геофизическим трестом, ПГО "Камчатгеология", ПГО "Сахалингеология" Министерства геологии РСФСР, Институтом вулканологии ДВО РАН.
Краткая геологическая и геоэлектрическая характеристика. Камчатка - молодая складчатая область, входящая в состав Тихоокеанского подвижного пояса, сформировавшегося в позднемеловое и кайнозойское время. В ее строении принимают участие домеловые, меловые, третичные и четвертичные образования. Выходы наиболее древних метаморфических пород представляют собой выступы (Средний, Камчатский, Ганальский) [3]. Верхнемеловые породы слагают нижнюю часть осадочно-вулканогенного чехла. Они разделяются на две толщи: нижняя терригенная и верхняя вулканогенно-кремнистая. Кайнозойские отложения широко распространены на Камчатке. По ним устанавливается существование Западно-Камчатской, Центрально-Камчатской и Восточно-Камчатской структурно-фациальных зон (рис. 2).
З ападно-Камчатская структурная фациальная зона в общих чертах отвечает Западно-Камчатскому прогибу, в пределах которого выделяется ряд структур более высокого порядка. Осадочно-вулка-ногенный чехол сложен палеоген-неогеновыми отложениями, которые представлены терригенными образованиями. И только в отдельных районах в разрезе присутствуют эффузивные породы.
Центрально-Камчатская структурно-фациаль-ная зона является внутренней вулканической дугой. Ее развитие связывается с существованием Главного Камчатского разлома. Зона включает Срединный Камчатский массив, Ганальский выступ, Камчатско-Корякский и Южно-Камчатский антиклинории.
Восточно-Камчатская зона отнесена к внешней складчатой дуге. Она включает Хавывенский выступ метаморфических пород, Восточно-Камчатский антиклинорий, Центрально-Камчатский, Восточно-Камчатский прогибы и зоны поднятий вулканических полуостровов.
На Камчатке широко развит интрузивный и эффузивный магматизм. В наибольшей мере магматические процессы проявились в Центрально-Камчатской зоне, представляющей, по мнению Г.М. Власова, внутреннюю вулканическую дугу [3]. Здесь вулканогенные толщи в значительной мере насыщены интрузивными образованиями. На Восточной Камчатке магматические породы сосредоточены, преимущественно, на вулканических восточных полуостровах. На Западной Камчатке интрузивные породы встречаются крайне редко. Они приурочены к разломам, ограничивающим отдельные поднятия.
В кайнозойское и четвертичное время на Камчатке широко проявился вулканизм. Здесь выделены Центрально-Камчатский и Восточно-Камчатский вулканические пояса (рис. 2), сформиро-
Рис. 2. Схема тектонического районирования Камчатки. 1 - структуры первого порядка. Прогибы: I - Западно-Камчатский, II - Центрально-Камчатский, III - Восточно-Камчатский; антиклинории: IV - Камчатско-Корякский, V - Восточно-Камчатский, VI - зона поднятий вулканических полуостровов. 2,3 - структуры второго порядка: 2 - впадины; 3 - поднятия; 4 - наложенные вулканические пояса; 5 - выступы древних пород (И - Срединный Камчатский, К - Га-нальский, Л - Хавывенский); 6 - предполагаемый Центрально-Камчатский глубинный разлом.
вавшиеся в палеоген-четвертичное и неоген-четвертичное время, соответственно. Восточно-Камчатский вулканический пояс несогласно наложен на различные тектонические структуры и протягивается параллельно Курило-Камчатскому глубоководному желобу. Вулканические отложения в пределах пояса представлены основными и средними известково-щелочными породами. В этом же районе вулканизм развивается и в настоящее время. Здесь сосредоточено большинство современных действующих вулканов Камчатки, аре-
альные излияния которых имеют преимущественно базальтовый состав.
Геоэлектрический разрез района по данным [4] представляется в следующем виде. В верхней части залегают осадочные и вулканогенные образования, удельное электрическое сопротивление которых меняется в широком диапазоне от сотен до первых тысяч Ом-м, мощность от первых сотен до 1000 м и более в районе вулканов. Пониженные удельные сопротивления характерны для впадин Западно-Камчатского прогиба, повышенные - для вулкани-
ческих зон и вулканических полуостровов. Ниже залегает кайнозойская толща с удельным электрическим сопротивлением от первых единиц до первых десятков Ом-м, и мощностью до первых километров во впадинах. Кайнозойские образования с повышенным удельным сопротивлением характерны для антиклинориев и поднятий полуостровов, где отмечается увеличенная насыщенность разреза эффузивными и интрузивными магматическими образованиями. Кайнозойская толща с пониженным удельным сопротивлением отвечает прогибам и впадинам, где в разрезе преобладают терриген-ные породы. При этом наиболее низкие удельные сопротивления в первые единицы Ом-м свойственны районам с увеличенной мощнос
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.