2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.18454/pmi.2017.2.178 pmi-9969 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/9969 Геология Geology Frequency electromagnetic sounding with industrial power lines on Karelia-Kola geotraverse Частотное электромагнитное зондирование с промышленными ЛЭП на Карело-Кольском геотраверсе Shevtsov A. N. Шевцов А. Н. Shevtsov A. N. anshev2009-01@rambler.ru Геологический институт Кольского научного центра РАН (Апатиты, Россия) Geological Institute of the Kola Science Centre of the RAS (Apatity, Russia) Zhamaletdinov A. A. Жамалетдинов А. А. Zhamaletdinov A. A. abd.zham@mail.ru Геологический институт Кольского научного центра РАН (Апатиты, Россия) Geological Institute of the Kola Science Centre of the RAS (Apatity, Russia) Kolobov V. V. Колобов В. В. Kolobov V. V. 1_i@mail.ru Центр физико-технических проблем энергетики Севера Кольского научного центра РАН (Апатиты, Россия) Centre for Physical and Technological Problems of Energy in Northern Areas of the Kola Science Centre of the RAS (Apatity, Russia) Barannik M. B. Баранник М. Б. Barannik M. B. maxbar@ien.kolasc.net.ru Центр физико-технических проблем энергетики Севера Кольского научного центра РАН (Апатиты, Россия) Centre for Physical and Technological Problems of Energy in Northern Areas of the Kola Science Centre of the RAS (Apatity, Russia) 14 04 2017 2017 224 178 188 18 11 2016 28 12 2016 14 04 2017 © A. N. Shevtsov, A. A. Zhamaletdinov, V. V. Kolobov, M. B. Barannik 2017 А. Н. Шевцов, А. А. Жамалетдинов, В. В. Колобов, М. Б. Баранник A. N. Shevtsov, A. A. Zhamaletdinov, V. V. Kolobov, M. B. Barannik CC BY 4.0 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/9969

Описаны теория, методика и первые результаты экспериментальных исследований взаимодействия электромагнитных волн крайне низкочастотного и сверхнизкочастотного диапазона (0,1-200 Гц) с земной корой и ионосферой в поле двух взаимно ортогональных промышленных линий электропередачи длиной 109 и 120 км в ходе эксперимента FENICS (Fennoscandian Electrical conductivity from Natural and Induction Control Source soundings). Основное внимание уделено результатам наблюдений по линии Карело-Кольского геотраверса на удалениях до 700 км от источника. Установлена высокая горизонтальная однородность геоэлектрического разреза литосферы восточной части Балтийского щита в диапазоне глубин от 10-15 до 50-70 км. Уточнены параметры «нормального» разреза литосферы до глубины 60-70 км. По результатам решения обратной задачи на западе Карелии и в Центральной Финляндии обнаружена область пониженных значений поперечного сопротивления на глубинах 50-60 км, совпадающая с установленной по сейсмическим данным областью погружения границы Мохо до этих же глубин.

The paper describes theory, method and first experimental results of research on the interaction between electromagnetic waves of extremely low and ultra low frequency (0.1-200 Hz), the Earth crust and ionosphere in the field of two mutually orthogonal industrial power lines, 109 and 120 km long, in the course of FENICS experiment (Fennoscandian Electrical conductivity from Natural and Induction Control Source soundings). The main focus was on the observation results along the line of Karelia-Kola geotraverse over a distance of 700 km from the source. High horizontal homogeneity of geoelectrical lithosphere section has been detected in the eastern part of the Baltic shield at depth range from 10-15 to 50-70 km. Parameters of «regular» lithosphere section have been specified to the depth of 60-70 km. As a result of inverse problem solution for the western part of Karelia and Central Finland, a zone of decreased transverse resistivity has been detected at the depth of 50-60 km, corresponding to the area, detected by seismic methods, where Moho boundary reaches the same depth.

 Ключевые слова электромагнетизм глубинное зондирование контролируемые источники промышленные линии электропередачи удельное электрическое сопротивление интерпретация Keywords electromagnetism deep sounding controlled sources industrial power lines electrical resistivity interpretation Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 13-05-12044. Авторы выражают благодарность сотруднику Университета Оулу М.Ю. Смирнову за участие в измерениях и присланные результаты This work has been carried out with the support of research grant 13-05-12044 by Russian Foundation for Basic Research. Authors also express their gratitude to their colleague from University of Oulu M.Yu.Smirnov for his participation in observations and for the results he provided. Ваньян Л.Л. Электромагнитные зондирования. М.: Научный мир, 1997. 218 с. Высоковольтный выпрямитель генератора «Энергия-2» для электромагнитных зондирований и мониторинга очаговых зон землетрясений / М.Б.Баранник, А.Н.Данилин, Б.В.Ефимов, В.В.Колобов, П.И.Прокопчук, В.Н.Селиванов, Ю.А.Копытенко, А.А.Жамалетдинов // Сейсмические приборы. 2009. Т. 45. № 3. С. 5-13. Высоковольтный силовой инвертор генератора «Энергия-2» для электромагнитных зондирований и мониторинга очаговых зон землетрясений / М.Б.Баранник, А.Н.Данилин, Б.В.Ефимов, В.В.Колобов, П.И.Прокопчук, В.Н.Селиванов, А.Н.Шевцов, Ю.А.Копытенко, А.А.Жамалетдинов // Сейсмические приборы. 2009. Т. 45. № 2. С. 5-23. Глазнев В.Н. Комплексные геофизические модели литосферы Фенноскандии. Апатиты: КаэМ, 2003. 252 с. Глубинные электромагнитные зондирования литосферы восточной части Балтийского (Фенноскандинавского) щита в поле мощных контролируемых источников и промышленных ЛЭП (эксперимент FENICS) / А.А.Жамалетдинов, А.Н.Шевцов, Т.Г.Короткова, Ю.А.Копытенко, В.С.Исмагилов, М.С.Петрищев, Б.В.Ефимов, М.Б.Баранник, В.В.Колобов, П.И.Прокопчук, М.Ю.Смирнов, С.А.Вагин, М.И.Пертель, Е.Д.Терещенко, А.Н.Васильев, В.Ф.Григорьев, М.Б.Гохберг, В.И.Трофимчик, Ю.М.Ямпольский, А.В.Колосков, А.В.Федоров, Т.Корья // Физика Земли. 2011. № 1. С. 4-26. Жамалетдинов А.А. Модель электропроводности литосферы по результатам исследований с контролируемыми источниками поля (Балтийский щит, Русская платформа). Л.: Наука., 1990. 159 с. Колобов В.В. Генераторно-измерительный комплекс «Энергия» для электромагнитного зондирования литосферы и мониторинга сейсмоактивных зон / В.В.Колобов, М.Б.Баранник, А.А.Жамалетдинов. СПб: СОЛО, 2013. 240 c. Краев А.П. Сверхглубокое электрозондирование / А.П.Краев, А.С.Семенов, А.Г.Тархов // Разведка недр. 1947. № 3. С. 40-41. Опыт частотного электромагнитного зондирования земной коры с применением мощной антенны СНЧ-диапазона / Е.П.Велихов, А.А.Жамалетдинов, Л.А.Собчаков и др. // Доклады Академии наук. 1994. Т. 338. № 1. С. 106-109. Павленкова Н.И. Структура литосферы Балтийского щита по данным ГСЗ. Структура и динамика литосферы Восточной Европы. Результаты исследований по программе EUROPROBE / Н.И.Павленкова, А.Ф.Морозов, Н.В.Межеловский. М.: Геокарт, ГЕОС. 2006. Вып.2. С. 33-58. Родкин М.Ф. Роль глубинного флюидного режима в геодинамике и сейсмотектонике. М.: Нац. Геоф. Ком., 1993. 194 с. Частотное электромагнитное зондирование земной коры на территории Центрально-Финляндского гранитоидного комплекса / А.А.Жамалетдинов, А.Н.Шевцов, А.Д.Токарев, Т.Корья // Известия РАН. Физика Земли. 2002. № 11. С. 54-68. Шаров Н.В. Скоростные неоднородности литосферы Фенноскандинавского (Балтийского) щита / Н.В.Шаров, Ф.П.Митрофанов // Доклады Академии наук. 2014. Т. 454. № 2. С. 221-224. Шевцов А.Н. Прямая и обратная задачи частотного электромагнитного зондирования с промышленными линиями электропередачи. Теория и методика глубинных электромагнитных зондирований на кристаллических щитах. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2006. С. 171-181. Crustal conductivity in Fennoscandia – a compilation of a database on crustal conductance in the Fennoscandian Shield / T.Korja, M.Engels, A.A.Zhamaletdinov, A.A.Kovtun, N.A.Palshin, M.Yu.Smirnov, A.D.Tokarev, V.E.Asming, L.L.Vanyan, I.L.Vardaniants and the BEAR Working Group // Earth, Planets and Space. 2002. Vol. 54. P. 535-558. Electromagnetic Studies on the Kola Peninsula and in Northern Finland by Means of a Powerfull Controlled source / Ye.P.Velikhov, A.A.Zhamaletdinov, I.V.Belkov, G.I.Gorbunov, S.E.Hjelt, A.S.Lisin, L.L.Vanyan, M.S.Zhdanov, T.A.Demidova, T.Korja, S.K.Kirillov, Y.I.Kuksa, A.Y.Poltanov, A.D.Tokarev, V.V.Yevstigneyev // Journal of Geodynamics. 1986. Vol. 5. Iss. 2. P. 237-256. Khintchine Alexander. Korrelationstheorie der stationären stochastischen Prozesse // Mathematische Annalen. 1934. 09 (1). P. 604-615. Korepanov V.Ye. Electromagnetic sensors for microsatellites // Proceedings of IEEE «Sensors», 2002. P. 1718-1722. Smith J.O. Spectral Audio Signal Processing. Stanford, California: W3K Publishing, 2011. 674 p.