1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика Земли
  4. № 4, 2023

Физика Земли, 2023, № 4, стр. 75-95

Геоэлектрическая модель центральной части Северного Кавказа и его флюидонасыщение

В. В. Белявский , *

Центр геоэлектромагнитных исследований, филиал Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
г. Москва, Россия

* E-mail: victor.belyavsky@list.ru

Поступила в редакцию 12.07.2022
После доработки 12.12.2022
Принята к публикации 20.12.2022

Аннотация

В пределах Северо-Кавказского региона выполнен комплекс магнитотеллурических и сейсмических исследований на профилях протяженностью более двух тысяч километров. Проведенная ранее интерпретация магнитотеллурических наблюдений с помощью программ одномерной, двумерной инверсий и трехмерного математического моделирования, позволила построить серию разрезов и моделей, которые рассматриваются как тестовые и стартовые при построении трехмерной геоэлектрической модели региона. На тестовых моделях опробовались возможности программы трехмерной инверсии компонент тензора импеданса в методе магнитотеллурического зондирования оценивать параметры проводящих блоков в структурах Большого Кавказа и Скифской плиты. В результирующей геоэлектрической модели, построенной по результатам трехмерной инверсии всех компонент тензора импеданса, положение низкоомных блоков коррелирует с глубинными разломами, вулканическими камерами различного генезиса, сейсмически активными зонами, характеризующимися пониженной скоростью сейсмических волн и их повышенным поглощением. Удельное электрическое сопротивление низкоомных аномалий объясняется степенью их насыщения водной фракцией флюида. Максимальная его концентрация сосредоточена в пределах пересечений систем разломов, флексурно-сдвиговых зон и в активизированных тектоническими процессами глубинных разломах.

Ключевые слова: электропроводность, магнитотеллурическое зондирование, геоэлектрические разрезы, флюидонасыщенность.

Список литературы

  1. Асманов О.А., Адилов З.А., Даниялов М.Г. Анализ сейсмического материала в целях среднемасштабного сейсмического районирования территории Дагестана. Труды института геологии Дагестанского научного центра РАН. Гидрогеология и некоторые прикладные аспекты геологии Восточного Кавказа. 2013. Вып. № 62. С. 218–222.

  2. Атлас карт Северного Кавказа: тектоническая карта Северного Кавказа. Масштаб 1: 1 000 000. Гл. ред. Н.И. Пруцкий. Ессентуки: Северо-Кавказский региональный геологический центр МПР России. 1998.

  3. Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И. Модели и методы магнитотеллурики. М.: Научный мир. 2009. 680 с.

  4. Белявский В.В. Геоэлектрическая модель тектоносферы Северо-Кавказского региона Тверь: ООО “Издательство ГЕРС”. 2007. 250 с.

  5. Белявский В.В., Егоркин А.В., Ракитов В.А., Солодилов Л.Н., Яковлев А.Г. Некоторые результаты применения методов естественных электромагнитных полей и сейсмических полей на Северном Кавказе // Физика Земли. 2007. № 3. С. 4–14.

  6. Белявский В.В. Геоэлектрическая модель Восточного Кавказа // Геофизика. 2022. № 1. С. 64–69.

  7. Белявский В.В. Геоэлектрическая модель Северо-Западного Кавказа: трехмерная инверсия // Физика Земли. 2023. № 2. C. 78–92.

  8. Белов А.А., Буртман В.С., Зинкевич В.П. и др., Тектоническая расслоенность литосферы и региональные геологические исследования М.: Наука. 1990. 293 с.

  9. Браун Л., Массет А. Недоступная Земля. М.: Мир. 1984. 262 с.

  10. Булин Н.К., Егоркин. А.В. Региональный прогноз нефтегазоносности недр по глубинным сейсмическим критериям. М.: Центр ГЕОН. 2000. 192 с.

  11. Варенцов И.М. Общий подход к решению обратных задач магнитотеллурики в кусочно-непрерывных средах // Физика Земли. 2002. № 11. С. 11–33.

  12. Вобликов Б.Г., Лопатин А.Ф. Тектоническое строение палеозойских отложений центрального и восточного Предкавказь // Тектоника и геодинамика. Ставрополь. 2002. С. 87–108.

  13. Габсатарова И.П., Королецки Л.Н., Иванова Л.Е. Селиванова Е.А. Землетрясения Заветненское 2 мая 2012 с Kр = 11.2, Мwрег = 4.3, $I_{o}^{p}$ = 5 и Воровосколесское – II 15 декабря 2012 г. с Kр = 10.8, Мwрег = 4.2, $I_{o}^{p}$ = 4 (Ставропольский край). Cильные и ощутимые землетрясения. Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН. 2020. С. 323 – 331.

  14. Ершов В.В., Собисевич А.Л., Пузич И.Н. Глубинное строение грязевых вулканов Тамани по данным натурных исследований и математического моделирования // Геофизические исследования 2015. Т. 16. № 2. С. 69–76.

  15. Золотов Е.Е., Кадурин И.Н., Кадурина Л.С., Недядько В.В., Ракитов В.А., Рогожин Е.А., Ляшенко Л.Л. Новые данные о глубинном строении земной коры и сейсмичности Западного Кавказа. Геофизика ХХI столетия / Солодилов Л.Н. (ред.). 2001. С. 85–89.

  16. Зонов С.В., Зарайский Г.П., Балашов В.И. Влияние теплового разуплотнения на проницаемость гранитов в условиях небольшого превышения литостатического давления над флюидным // Докл. АН. СССР. 1989. № 307(1). С. 191–194.

  17. Иванов П.В., Пушкарев П.Ю. Трехмерная инверсия рассчитанных на одиночном профиле магнитотеллурических данных // Физика Земли. 2012. № 11–12. С. 91–96.

  18. Краснопевцева Г.В., Кузин А.М. Комплексная сейсмическая интерпретация данных ГСЗ (продольные волны) на примере профиля “Волгоград–Нахичевань”. Материалы Всеросс. совещ. 18–21 августа 2009, г. Иркутск. Иркутск: ИЗК СО РАН. 2009. Т. 1. С. 61–63.

  19. Краснопевцева Г.В. Глубинное строение Кавказаю Строение земной коры и верхней мантии Центральной и Восточной Европы / Соллогуб В.Б. (ред.). Киев: Наукова думка. 1978. С. 190–199.

  20. Курбанов М.К. Геотермальные и гидроминеральные ресурсы Восточного Кавказа и Предкавказья. М.: Наука. 2001. 260 с.

  21. Лаврушин В.Ю. Подземные флюиды Большого Кавказа и его обрамления / Поляк Б.Г. (ред.). Тр. ГИН РАН. М.: ГЕОС. 2012. Вып. 599. 348 с.

  22. Левин Л.Э., Кондорская Н.В. Сейсмичность центральной части Средиземноморского пояса Евразии в связи с проблемой развития нефтегазового комплекса // Разведка и охрана недр. 1998. № 2. С. 28–31.

  23. Лукк А.А., Шевченко В.И. Сейсмичность, тектоника и GPS-Геодинамика Кавказа // Физика Земли. 2019. № 4. С. 99–123.

  24. Магомедов Р.А. Геодинамический режим области Дагестанского клина в Альпийском цикле развития Восточного Кавказа. Институт геологии ДНЦ РАН. Сборник научных трудов выпуск № 56. Мониторинг и прогнозирование природных катастроф. Махачкала. 2010. С. 66–79.

  25. Милановский Е.Е., Расцветаев Л.М., Кухмазов С.У., Бирман А.С., Курдин Н.Н., Симако В.Г., Тверитинова Т.Ю. Новейшая геодинамика Эльбрусско-Минераловодской области Северного Кавказа // Геодинамика Кавказа. М.: Наука 1989. С. 99–105.

  26. Рогожин Е.А., Малюков В.К., Миронов А.П, Овсюченко А.Н., Горбатиков А.В., Андреева Н.В., Лукашова Р.Н., Дробышев В.И., Хубаев Х.М. Характеристики современных горизонтальных движений в зонах заметных землетрясений начала XXI в. в центральном секторе Большого Кавказа по данным gps- наблюдений и их связь с новейшей тектоникой и глубинными строением Земной коры // Геофизические процессы и биосфера. 2019а. Т. 18. № 1. С. 91–102.

  27. Рогожин Е.А., Горбатиков А.В., Харазова Ю.В., Степанова М.Ю., Chen J, Овсюченко А.Н., Ларьков А.C., Сысолин А.И. Глубинное строение Анапской флексурно-разрывной зоны, западный Кавказ // Геотектоника. 2019б. № 5. С. 3–11.

  28. Рогожин Е.А., Горбатиков А.В., Степанова М.Ю., Овсюченко А.Н., Андреева Н.В., Харазова Ю.В. Структура и современная геодинамика мегантиклинория Большого Кавказа в свете новых данных о глубинном строении // Геотектоника. 2015. № 2. С. 36–49.

  29. Собисевич А.Л., Лаверова Н.И., Собисевич Л.Е., Микадзе Э.И., Овсюченко А.Н Сейсмоактивные флюидо-магматические системы Северного Кавказа / Лаверов Н.П. (ред.). М.: ИФЗ. им. О.Ю. Шмидта РАН. 2005. 225 с.

  30. Стонгий Г.А., Стонгий В.В. Сейсмотектоническая модель Северо-западного Кавказа: геолого-геофизический аспект // Физика Земли. 2019. № 4. С. 124–132.

  31. Шемпелев А.Г., Пьянов В.Я., Лыгин В.А., Кухмазов С.У., Морозова А.Г. Результаты геофизических исследований вдоль Приэльбрусского профиля (вулкан Эльбрус – Кавказские Минеральные воды). Региональная геология и металлогения. 2005. № 25. С. 178–185.

  32. Шемпелев А.Г., Заалишвили В.Б., Чотчаев Х.О., Шамановская С.П., Рогожин Е.А. Тектоническая раздробленность и геодинамический режим вулканов Эльбрус и Казбек (центральный Кавказ, Россия): Результаты глубинных исследований // Геотектоника. 2020. № 5. С. 55–69.

  33. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика) / Н.В. Дортман (ред.). М.: Недра. 1984. 455 с.

  34. Druskin V., Knizhnerman L. Spectral approach to solving three-dimensional Maxwell’s diffusion equations in the time and frequency domains // Radio Sci. 1994. V. 29(4). P. 937–953.

  35. Counil J.L., le Mouel J.L., Menvielle M. Associate and conjugate directions concepts in magnetotellurics // Ann. Geophys. 1986. V. 4B. № 2. P. 115–130.

  36. Kiyan D., Jones A., Vozar J. The inability of magnetotelluric off-diagonal impedance tensor elements to sense oblique conductors in three-dimensional inversion // Geophys. J. Int. 2014. V. 196. P. 1351–1364.

  37. Miensopust M.P., Queralt P., Jones A.G. Magnetotelluric 3D inversion - review of two successful workshops on forward and inversion code testing and comparison and the 3D MT modelers // Geophys. J. Int. 2013. V. 193. P. 1216–1238.

  38. Siripunvaraporn W., Egbert G., Lenbury Y, Uyeshima M. Three-dimensional magnetotelluric inversion: data-space method // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2005. V. 150 (1–3). P. 3–14. https://doi.org/10.1016/j.pepi 2004.08.023

  39. Siripunvaraporn W., Egbert G., Uyeshima M. Interpretation of two-dimensional magnetotelluric profile data with three-dimensional inversion: synthetic examples // Geophys. J. Jnt. 2005. V. 160. P. 804–814. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2005.02527

  40. Shimojuku A., Yoshino T., Yamazaki D. Electrical conductivity of brine-bearing quartzite at 1 GPa: implications for fluid content and salinity of the crust // Earth Planet Sp. 2014. V. 66. P. 2. https://doi.org/10.1186/1880-5981-66-2

  41. Shankland T.I., Waff H.S. Partial melting and electrical conductivity anomalies in the upper mantle // J. Geophys. Res. 1977. V. 82 (33). P. 5409–5417.

  42. Wyllie M.R.J., Gregory A.R. Gardner L.W. Elastic wave velocities in heterogeneous and porous media // Geophysics. 1956. V. 21. P. 41—70.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика Земли

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал