Физика Земли, 2020, № 2, стр. 89-102

Опыт магнитовариационного зондирования в Арктике в Лаптевоморском регионе

С. С. Старжинский 1*, В. М. Никифоров 1, А. Йошикава 2

1 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН
г. Владивосток, Россия

2 Международный центр науки о космической погоде и образования, университет Кюсю
г. Фукуока, Япония

* E-mail: starjinsky_ss@mail.ru

Поступила в редакцию 23.01.2018
После доработки 03.07.2019
Принята к публикации 31.10.2019

Аннотация

В статье представлены результаты магнитовариационных зондирований в двух пунктах: на обсерватории “Тикси” и о. Котельный, в Лаптевоморском регионе Арктики и их 3D-инверсия с использованием программы ModEM. В полученных в результате инверсии моделях проводящие неоднородности представлены в районах обоих пунктов вплоть до глубин 200 км в районе обсерватории и до 100 км под островом Котельный. При этом геоэлектрические неоднородности модели в районе обсерватории наиболее контрастны и объемны, в то время как под островом они более локальны. Отмечается корреляция между положением этих неоднородностей в обоих пунктах и особенностями геолого-геофизического строения региона. Показано, что применяемый алгоритм обработки данных позволяет исключить влияние полярного электроджета, что обеспечивает возможность изучения геоэлектрического строения региона магнитовариационным методом.

Ключевые слова: полярный электроджет, геоэлектрическое строение региона, магнитовариационный метод.

DOI: 10.31857/S0002333720020106

Список литературы

  1. Андиева Т.А. Тектоническая позиция и основные структуры моря Лаптевых // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2008. Т. 3. № 1. С. 6–19.

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

  3. Варенцов И.М., Соколова Е.Ю., Мартанус Е.Р. и др. Методика построения передаточных операторов ЭМ поля для массива синхронных зондирований BEAR // Физика Земли. 2003. № 2. С. 30–61.

  4. Варенцов И.М., Соколова Е.Ю., Рабочая группа BEAR. Диагностика и подавление авроральных искажений передаточных операторов ЭМ поля в эксперименте BEAR // Физика Земли. 2003а. № 4. С. 21–48.

  5. Васильчук Ю.К., Буданцева Н.А. Криопэги. Криосфера нефтегазокоденсатных месторождений полуострова Ямал. Т. 1. Криосфера Харасавейского газоконденсатного месторождения. Т. 1. Тюмень–С.-Петербург: изд-во ООО “ТюменьНИИгипрогаз – изд-во “Недра”. 2006. С. 230–235.

  6. Волкомирская Л.Б., Фонарев Г.А. Опыт локального магнито-вариационного зондирования в районе Северного ледовитого океана // Геомагнетизм и Аэрономия. 1978. Т. 18. № 6. С. 1128-1130.

  7. Грамберг И.С., Деменицкая Р.М., Секретов С.Б. Система рифтогенных грабенов шельфа моря Лаптевых как недостающее звено рифтового пояса хребта Гаккеля-Момского рифта // Докл. АН. СССР. 1990. Т. 311. № 3. С. 689–694.

  8. Имаев В.С., Имаева Л.П., Козьмин Б.М. Океанические и континентальные рифты северо-восточной Азии и области их сочленения (сейсмотектонический анализ) // Литосфера. 2004. № 4. С. 44–61.

  9. Имаев В.С., Имаева Л.П., Козьмин Б.М. Сейсмотектоника Якутии. М.: ГЕОС. 2000. 227 с.

  10. Козьмин Б.М., Шибаев С.В., Петров А.Ф., Тимиршин. Ленно-Таймырская аномалия сейсмоактивной среды на шельфе моря Лаптевых // Наука и образование. 2014. № 2. С. 105–110. https://elibrary.ru/item.asp?id=22309417

  11. Кулаков И.Ю., Гайна К., Добрецов Н.Л., Василевский А.Н., Бушенкова Н.А. Реконструкции перемещений плиг в арктиктическом регионе на основе комплексного анализа гравитационных, магнитныхи сейсмических аномалий // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 8. С. 1108–1125.

  12. Левитин А.Е., Громова Л.И., Дремухина Л.А., Пальшин Н.А. Анализ высокоширотных токовых систем в период эксперемента “BEAR” на основе модели IZMEM // Геомагнетизм и аэрономия. 2007. Т. 47. № 3. С. 351–356.

  13. Неизвестнов Я.В., Супруненко О.И., Колчина Н.Л., Куринный Н.А., Францева Т.Н. Мерзлотно-геотермические проблемы освоения нефтегазовых ресурсов российской Арктики // Проблемы Арктики и Антарктики. 2009. № 2(82). С. 50–59.

  14. Старжинский С.С. Результаты магнитовариационных исследований в Приморье // Физика Земли. 2004. № 7. С. 1–9.

  15. Трофимов И.Л. Магнитотеллурическое зондирование в Канадской котловине // Геомагнетизм и Аэрономия. 1979. Т. 19. № 5. С. 904-908.

  16. Трофимов И.Л., Фонарев Г.А. Некоторые результаты глубинных магнитотеллурических зондирований в Северном Ледовитом океане // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1974. № 4. С. 89–92.

  17. Фонарев Г.А., Трофимов И.Л., Шнеер В.С. Электромагнитные исследования в водном бассейне Центральной Арктики // Геомагнетизм и Аэрономия. 2009. Т. 49. № 6. С. 851–853.

  18. Яковлев А.В., Бушенкова Н.А., Кулаков И.Ю., Добрецов Н.Л. Структура верхней мантии арктического региона по данным региональной сейсмотомографии // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 10. С. 1261–1272.

  19. Beka T.I., Smirnov M., Bergh S.G., Birkelund Y. The first magnetotelluric image of the lithospheric-scale geological architecture in central Svalbard, Arctic Norway // Polar Research. 2015. V. 34. № 1. 26766. https://doi.org/10.3402/polar.v34.26766

  20. DeLaurier J.M., Law L.K., Niblett E.R., Plet F.C. Geomagnetic variations anomalies in the Canadian Arctic. II. Mould Bay Anomaly // J. Geomag. Geoelectr. 1974. V. 26. P. 223–245.

  21. Dmitriev V., Berdichevsky M. The fundamental model of magnetotelluric sounding // Proc. IEEE. 1979. V. 67. № 7. P. 1034–1044.

  22. Egbert G.D., Kelbert A. Computational recipes for electromagnetics inverse problems // Geophys. J. Int. 2012. V. 189. P. 251–267. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2011.05347.x

  23. Hermance J.F. Electromagnetic induction in the Earth by a moving ionospheric current system // Geophys. J. R. astr. Soc. 1978. V. 55. P. 557–576.

  24. Kelbert A., Meqbel N.M., Egbert G.D., Tandon K. ModEM: A modular system for inversion of electromagnetic geophysical data // Comp. Geosci. 2014. V. 66. P. 40–53. ISSN 0098–3004. https://doi.org/10.1016/j.cageo.2014.01.010

  25. Kuhn C., Kuster J., Brasse H. Three-dimensional inversion of magnetotelluric data from the Central Andean continental margin // Earth, Planets and Space. 2014. V. 66: 112. P. 1–13.

  26. http://www.earth-planets-space.com/content/66/1/112

  27. Lauritsen N.L.B., Olsen N., Junge A., Matzka J. Magnetotelluric investigation in West Greenland considering the polar electrojet, ocean and fjords // Kgs. Lyngby Technical University of Denmark. 2016. http://orbit.dtu.dk/en/publications/ magnetotelluric-investigation-in-west-greenland–considering-the-polar-electrojet-ocean-and-fjords(bce42f9b-7357-43a2-8182-9937476c1db4).html

  28. Murthy D.N., Veeraswamy K., Harinarayama T., Singh U.K., Santosh M. Electrical structure beneath Schirmacher Oasis, East Antarctica: a magnetotelluric study // Polar Resarch. 2013. V. 32. № 1. P. 1–15. https://doi.org/10.3402/polar.v32i0.17309

  29. Niblett E.R., Delaurier J.M., Law L.K., P-Jetj F.C. Geomagnetic Variation Anomalies in the Canadian Arctic I. Ellesmere Island and Lincoln Sea // J. Geomag. Geoelectr. 1974. V. 26. P. 203–221.

  30. Patro P.K., Egbert G.D. Application of 3D inversion to magnetotelluric profile data from the Deccan Volcanic Province of Western India // Phys. of the Earth and Planet. Inter. 2011. 187. P. 33–46.

  31. Patro P.K., Egbert G.D. Regional conductivity structure of Cascadia: Preliminary results from 3D inversion of USArray transportable array magnetotelluric data // Geophys. Res. Lett., 2008. V. 35. L20311. https://doi.org/10.1029/2008GL035326

  32. Pedrera A., Ruiz-Consstan A., Heredia N., Galindo-Zaldivar J., Bohoyo F., Marin-Lechado C., Ruano P., Somoza L. The fracture system and the melt emplacement beneath the Deception Island active volcano, South Shetland Islands // Antarctica Antarctic Science. 2012. V. 24(2). P. 173–182. https://doi.org/10.1017/S0954102011000794

  33. Samrock F., Kuvshinov A., Bakker J., Jacson A., Fisseha S. 3D analysis and interpretation of magnetotelluric data from the Aluto-Langano geothermal field, Ephiopia // Geophys. J. Int. 2015. V. 202. #3. P. 1923–1948.

  34. Sandwell D.T., Smith W.H.F. Global marine gravity from retracked Geosat and ERS-1 altimetry: Ridge Segmentation versus spreading rate // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. B01411, http://topex.ucsd.edu/cgi-bin/get_data.cgihttps://doi.org/10.1029/2008JB006008

  35. Tietze K., Ritter O., Egbert G.D. 3-D inversion of the magnetotelluric phase tensor and vertical magnetic transfer function // Geophys. J. Int. 2015. V. 203. № 2. P. 1128–1148.

  36. Tietze K., Ritter O. Three-dimensional magnetotelluric inversion in practice-the electrical conductivity structure of the San Andreas Fault in Central California // Geophys. J. Int. 2013. V. 195. № 1. P. 130–197.

  37. Viljanen A., Pirjola R., Amm O. Magnetotelluric source effect due to 3D ionospheric current systems using the complex image method for 1D conductivity structures // Earth Planets Space. 1999. V. 51. P. 933–945.

  38. Wannamaker P.E., Stodt J.A., Pellerin L., Olsen S.L., Hall D.B. Structure and thermal regime beneath the South Pole region, East Antarctica, from magnetotelluric measurements // Geophys. J. Int. 2004. V. 157. P. 36–54.

  39. Yumoto K. and the 210 MM. Magnetic Observation Group. The STEP 210 magnetic meridian network project // J. Geomagn. Geoelectr. 1996. V. 48. P. 1297–1310.

  40. Yumoto K. and the CPMN Group. Characteristics of Pi 2 magnetic pulsations observed at the CPMN stations: A review of the STEP results // Earth Planets Space. 2001. V. 53. P. 981-992.

  41. Yumoto K. and the MAGDAS Group. MAGDAS project and its application for space weather. Solar Influence on the Heliosphere and Earth’s Environment: Recent Progress and Prospects / Ed. by N. Gopalswamy, A. Bhattacharyya. 2006. ISBN-81-87099-40-2. P. 309–405.

Дополнительные материалы отсутствуют.