Эксперимент «Ковдор-2023» по глубинному электромагнитному зондированию литосферы Беломорского блока Фенноскандинавского щита

А. А. Скороходов; А. Н. Шевцов; А. Е. Ганнибал; В. В. Колобов; В. В. Ивонин; Т. Г. Короткова

Том 278

Страницы:

153-162

В печати

Научная статья

Геология

Эксперимент «Ковдор-2023» по глубинному электромагнитному зондированию литосферы Беломорского блока Фенноскандинавского щита

Авторы:

А. А. Скороходов¹

А. Н. Шевцов²

А. Е. Ганнибал³

В. В. Колобов⁴

В. В. Ивонин⁵

Т. Г. Короткова⁶

Об авторах

1 — ведущий инженер Геологический институт КНЦ РАН ▪ Orcid
2 — канд. физ.-мат. наук старший научный сотрудник Геологический институт КНЦ РАН ▪ Orcid
3 — младший научный сотрудник Геологический Институт КНЦ РАН ▪ Orcid
4 — канд. техн. наук ведущий научный сотрудник Центр физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН ▪ Orcid
5 — научный сотрудник ентр физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН ▪ Orcid
6 — ведущий программист Геологический институт КНЦ РАН ▪ Orcid

Дата отправки:

2024-10-14

Дата принятия:

2025-12-24

Дата публикации онлайн:

2026-04-27

Аннотация

Представлены результаты эксперимента «Ковдор-2023» по глубинному электромагнитному зондированию земной коры в пределах архейского основания юго-западной части Кольского региона с применением естественного источника – магнитотеллурического зондирования (МТЗ) и контролируемого источника – аудиомагнитотеллурического зондирования с контролируемым источником (CSAMT). Целью эксперимента было исследование электропроводности верхней части земной коры Беломорского блока Фенноскандинавского щита. Эксперимент являлся продолжением работ 1995 г., а также эксперимента «Ковдор-2015», по результатам которого был сделан вывод, что существование неоднородного промежуточного проводящего слоя (ДД-слоя) с продольной проводимостью в десятые доли и единицы сименсов в верхней части докембрийской кристаллической земной коры на глубинах до десяти километров является региональной характеристикой, закономерно присущей Фенноскандинавскому щиту. В ходе эксперимента 2023 г. применены новейшие технологии в области генераторно-измерительной техники и новые методы обработки данных. По результатам предыдущих исследований выявлена необходимость расширения частотного диапазона в сторону высоких частот для измерительной аппаратуры, а также улучшенной синхронизации между источником и приемником. Для выполнения эксперимента были созданы новая генераторная группа и новое электронное устройство – блок управления генератором и регистрации выходного тока источника, а также разработана методика синхронной обработки временных рядов силы тока в источнике и компонент электромагнитного поля в точке наблюдений. Эксперимент «Ковдор-2023» выполнен с применением нового генератора и новой измерительной системы, что позволило получить дополнительные сведения о верхней части исследуемого объекта. Проведена синхронная обработка новых данных с учетом материалов и опыта предыдущего эксперимента, включающая учет статических искажений и токов смещения. Построен геоэлектрический разрез по совокупным данным МТЗ и CSAMT с применением программы MARE2DEM.

Область исследования:

Геология

Ключевые слова:

электропроводность магнитотеллурические зондирования частотные зондирования статические искажения дилатантно-диффузионный слой

Финансирование:

Работа поддержана грантом РНФ № 22-17-00208.

Литература

Жамалетдинов А.А., Велихов Е.П., Шевцов А.Н. и др. Эксперимент «Ковдор-2015» по изучению параметров слоя дилатантно-диффузионной природы проводимости в архейском кристаллическом основании Балтийского щита // Доклады Академии наук. 2017. Т. 474. № 4. С. 477-482. DOI: 10.7868/S0869565217160174
Жамалетдинов А.А., Велихов Е.П., Шевцов А.Н. и др. Глубинная электропроводность архейских блоков Кольского полуострова в свете результатов эксперимента «Мурман-2018» (обзор) // Физика Земли. 2021. № 1. С. 69-94. DOI: 10.31857/S0002333721010117
Сысоев Б.К., Ягафаров А.К., Арсан Ш.А. и др. Особенности магнитотеллурического сканирования земной коры при поисках и разведке месторождений углеводородов // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2019. № 5. С. 40-45. DOI: 10.31660/0445-0108-2019-5-40-45
Berdichevsky M.N., Bubnov V., Aleksanova E. et al. Magnetotelluric Studies in Russia: Regional-Scale Surveys and Hydrocarbon Exploration // Electromagnetic Sounding of the Earth’s Interior. Theory, Modeling, Practice. Elsevier, 2015. P. 379-401. DOI: 10.1016/B978-0-444-63554-9.00013-1
Пальшин Н.А., Алексанова Е.Д., Яковлев А.Г. и др. Опыт и перспективы использования магнитотеллурических зондирований в осадочных бассейнах // Геофизические исследования. 2017. Т. 18. № 2. С. 27-54. DOI: 10.21455/gr2017.2-2
Garcia X., Jones A.G. Atmospheric sources for audio-magnetotelluric (AMT) sounding // Geophysics. 2002. Vol. 67. № 2. P. 448-458. DOI: 10.1190/1.1468604
Ермолин Е.Ю., Ингеров О., Янкилевич A.A., Покровская Н.Н. Особенности сигнала АМТ в мертвом частотном диапазоне на Чукотке (Дальний Восток России) // Записки Горного института. 2019. Т. 235. С. 125-132. DOI: 10.31897/PMI.2019.2.125
Hao Xu, Xiaodong Yang, Xiangyang Cai et al. Exploring geothermal resources with the CSAMT and microtremor methods: a case study in Tangquan, Jiangsu Province, China // Frontiers in Earth Science. 2024. Vol. 12. № 1437850. DOI: 10.3389/feart.2024.1437850
Xian Zhang, Diquan Li, Jin Li et al. Magnetotelluric Signal-Noise Separation Using IE-LZC and MP // Entropy. 2019. Vol. 21. Iss. 12. № 1190. DOI: 10.3390/e21121190
Younis A., El-Qady G., Abd Alla M. et al. AMT and CSAMT methods for hydrocarbon exploration at Nile Delta, Egypt // Arabian Journal of Geosciences. 2015. Vol. 8. Iss. 4. P. 1965-1975. DOI: 10.1007/s12517-014-1354-6
Cao Yan-ling, Cheng Gang-jian, Zhao Cheng-liang et al. Application of CSAMT in hydrogeology exploration in Shandong Province – An example from geothermal exploration in Changdao County (south four islands) // Journal of Groundwater Science and Engineering. 2018. Vol. 6. № 1. P. 58-64. DOI: 10.19637/j.cnki.2305-7068.2018.01.007
Колобов В.В., Баранник М.Б., Ивонин В.В. и др. Опыт применения генератора «Энергия-4» для дистанционных и частотных электромагнитных зондирований в эксперименте «Мурман-2018» // Труды Кольского научного центра РАН. Энергетика. 2018. Т. 9. № 8 (17). С. 7-20. DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.8.7-20
Жамалетдинов А.А., Шевцов А.Н., Колобов В.В., Петрищев М.С. Опыт электромагнитного зондирования в поле промышленной ЛЭП «Уренгой – Пангоды» в комплексе с АМТ-МТ-зондированиями // Записки Горного института. 2015. Т. 212. С. 101-112.
Peng-liang Yu, Ting Qu, Ri-zheng He et al. Application of tensor CSAMT with high-power orthogonal signal sources in Jiama porphyry copper deposit, South Xizang // China Geology. 2023. Vol. 6. Iss. 1. P. 37-49. DOI: 10.31035/cg2021065
Su Chao, Hou Yanwei, Wang Cheng, Li Dan. CSAMT phase correction and its application in detection of water-accumulating area of goaf in coal mine // Coal Geology & Exploration. 2019. Vol. 47. Iss. 6. № 28. DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.06.027
Zhu Yunqi, Li Diquan, Liu Zoiliang, Zhang Xin. Processing of coal mine CSAMT data with wide field electromagnetic method // Coal Geology & Exploration. 2023. Vol. 51. Iss. 4. № 15. DOI: 10.12363/issn.1001-1986.22.09.0676
Chuantao Yu, Suoliang Chang, Yu Han et al. Characterization of Geological Structures Under Thick Quaternary Formations with CSAMT Method in Taiyuan City, Northern China // Journal of Environmental and Engineering Geophysics. 2019. Vol. 24. № 4. P. 621-628. DOI: 10.2113/JEEG24.4.621
Куликов В.А., Каминский А.Е., Яковлев А.Г. Совместная двумерная инверсия данных электротомографии и аудиомагнитотеллурических зондирований при решении рудных задач // Записки Горного института. 2017. Т. 223. С. 9-19. DOI: 10.18454/PMI.2017.1.9
Zhamaletdinov A.A., Shevtsov A.N., Tokarev A.D. et al. Electromagnetic Induction on the Earth. 14-th Workshop in Sinaia (Romania). Mexico, 1998. P. 83.
Жамалетдинов А.А. О флюидной природе промежуточных проводящих слоев в земной коре по результатам электромагнитных зондирований и каротажа сверхглубоких скважин // Физика Земли. 2011. № 2. С. 53-63.
Миллер Ю.В. Беломорский подвижный пояс Балтийского щита // Региональная геология и металлогения. 2006. № 27. С. 5-14.
Geological map of the Fennoscandian Shield. Scale 1:2000000. Geological Surveys of Finland, Norway and Sweden and the North-West Department of Natural Resources of Russia, 2001.
Колобов В.В., Куклин Д.В., Шевцов А.Н., Жамалетдинов А.А. Многофункциональная цифровая измерительная станция КВВН-7 для электромагнитного мониторинга сейсмоактивных зон // Сейсмические приборы. 2011. Т. 47. № 2. С.44-58.
Lilley F.E.M. The distortion tensor of magnetotellurics: a tutorial on some properties // Exploration Geophysics. 2016. Vol. 47. Iss. 2. P. 85-99. DOI: 10.1071/EG14093
Berdichevsky M.N., Dmitriev V.I. Models and Methods of Magnetotellurics. Springer, 2008. 564 p. DOI: 10.1007/978-3-540-77814-1
Tao Wang, Kun-Peng Wang, Han-Dong Tan. Forward modeling and inversion of tensor CSAMT in 3D anisotropic media // Applied Geophysics. 2017. Vol. 14. Iss. 4. P. 590-605. DOI: 10.1007/s11770-017-0644-7
Ганнибал А.Е. Программа обработки первичных данных в эксперименте «FENICS» // Наука и технологические разработки. 2020. Т. 99. № 1. С. 5-14. DOI: 10.21455/std2020.1-2
Семенов В.Ю. Обработка данных магнитотеллурического зондирования. М.: Недра, 1985. 133 с.
Gómez-Treviño E., Muñiz Y., Cuellar M., Calderón-Moctezuma A. Invariant TE and TM magnetotelluric impedances: application to the BC87 dataset // Earth, Planets and Space. 2018. Vol. 70. № 133. DOI: 10.1186/s40623-018-0900-y
Иванов П.В., Пушкарев П.Ю. Возможности интерпретации магнитотеллурических данных, полученных на одиночном профиле при изучении трехмерно-неоднородной среды // Физика Земли. 2010. № 9. C. 3-10.
Суконкин М.А., Пушкарев П.Ю. Приповерхностные искажения в магнитотеллурических данных на примере грабена // Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей: Материалы 50-й юбилейной сессии Международного семинара им. Д.Г.Успенского – В.Н.Страхова, 29 января – 2 февраля 2024, Москва, Россия. М.: Перо, 2024. C. 324-328.
Skorokhodov A.A., Zhamaletdinov A.A. Computer Modeling of Lateral Influence of the Ladoga Anomaly (Janisjarvy Fault Zone) on the AMT Sounding Results // Practical and Theoretical Aspects of Geological Interpretation of Gravitational, Magnetic and Electric Fields. Springer, 2019. P. 181-186. DOI: 10.1007/978-3-319-97670-9_21
Фельдман И.С., Ермолин Е.Ю. Амплитудно-фазовая коррекция кривых магнитотеллурического зондирования // Записки Горного института. 2011. Т. 194. С. 200-210.
Ермолин Е.Ю., Ингеров А.И., Шаабан Х.М. Использование вертикальной магнитной компоненты в магнитотеллурическом методе для оценки параметров аномальных объектов, находящихся в стороне от профиля измерений // Записки Горного института. 2015. Т. 212. С. 95-100.
Жамалетдинов А.А. Способ количественного учета статических искажений по магнитному полю контролируемого источника CSAMT // Наука и технологические разработки. 2019. Т. 98. № 4. С. 5-18. DOI: 10.21455/std2019.4-1
Shevtsov A.N. Joint Interpretation of Magnetotelluric and CSAMT Data on the Kola Peninsula (Kovdor Area) // Practical and Theoretical Aspects of Geological Interpretation of Gravitational, Magnetic and Electric Fields. Springer, 2019. P. 23-30. DOI: 10.1007/978-3-319-97670-9_3
Susilawati, Mustopa E.J. 2D Interpretation Of Controlled Source Audio Magnetotelluric (CSAMT) Data Integrated With Borehole Data In Kamojang Geothermal Field West Java, Indonesia // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1127. № 012021. DOI: 10.1088/1742-6596/1127/1/012021
Key K. MARE2DEM: a 2-D inversion code for controlled-source electromagnetic and magnetotelluric data // Geophysical Journal International. 2016. Vol. 207. Iss. 1. P. 571-588. DOI: 10.1093/gji/ggw290
Rung-Arunwan T., Siripunvaraporn W., Utada H. The effect of initial and prior models on phase tensor inversion of distorted magnetotelluric data // Earth, Planets and Space. 2022. Vol. 74. № 51. 2022. DOI: 10.1186/s40623-022-01611-8

Эксперимент «Ковдор-2023» по глубинному электромагнитному зондированию литосферы Беломорского блока Фенноскандинавского щита

Аннотация

Литература

Похожие статьи