Глубинная геоэлектрическая структура литосферы Центрального Тянь-Шаня

Рыбин, Анатолий Кузьмич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Глубинная геоэлектрическая структура литосферы Центрального Тянь-Шаня
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Глубинная геоэлектрическая структура литосферы Центрального Тянь-Шаня"

На правах рукописи

Рыбин Анатолий Кузьмич

Глубинная геоэлектрическая структура литосферы Центрального Тянь-Шаня

Специальность: 25.00.10- геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

- 4 АВГ 2011

Москва 2011

4851990

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Научная станция РАН в г. Бишкеке

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор, член-корреспондент

Мартышко Петр Сергеевич,

Учреждение Российской академии наук Институт геофизики УрО РАН, г. Екатеринбург

доктор физико-математических наук Федоров Евгений Николаевич,

Учреждение Российской академии наук Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва

доктор геолого-минералогических наук, профессор Шаров Николай Владимирович,

Учреждение Российской академии наук Институт геологии КарНЦ РАН, г. Петрозаводск

Учреждение Российской академии наук Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А.Трофимука Сибирского отделения РАН (ИНГГСО РАН, г.Новосибирск)

Защита состоится «20» октября 2011 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 002.001.01, созданного при Учреждении Российской академии наук Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН (ИФЗ РАН) по адресу: 123995, ГСП-5, г. Москва Д-242, Б. Грузинская ул., 10, ИФЗ РАН, конференц-зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФЗ РАН.

РАН

Ведущая организация:

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Представляемая работа является результатом научного поиска возможностей использования естественных электромагнитных геофизических полей для изучения и анализа глубинного строения сложно построенных геологических объектов на примере Центрального Тянь-Шаня. Эта работа берет свое начало с середины 80-х годов прошлого столетия с момента организации и создания на базе Научной станции РАН комплекса глубинных электромагнитных исследований на территории Тяньшанского региона в рамках развернутой тогда союзной программы создания сейсмопрогностических полигонов в Средней Азии с использованием МГД-генераторов. Впервые в Советском Союзе осуществлялся столь широкомасштабный геофизический эксперимент с использованием методов магнитотеллурического и магнитовариационного зондирования (МТЗ-МВЗ) для изучения глубинного строения такого сложного сейсмоактивного региона, каким является Тянь-Шань. Дальнейшее развитие тяньшанского комплекса глубинных электромагнитных исследований шло по пути создания высокоточной измерительной аппаратуры, позволяющей более точно и устойчиво определять магнитотеллуричесюте и магнитовариационные характеристики, разработки новых программных средств обработки и моделирования результатов электромагнитных зондирований, совершенствования и внедрения новых методик интерпретации данных глубинной геоэлектрики.

Можно считать, что в настоящее время на территории Тянь-Шаня создан и успешно функционирует экспериментально-методический «полигон» электромагнитных зондирований с естественными полями, где российские и зарубежные геофизики имеют все необходимые научно-технические ресурсы для разработки, апробации и внедрения современных конкурирующих методик регистрации, обработки, анализа и интерпретации материалов электромагнитных зондирований активных горных областей. В результате сложилась творческая научная лаборатория для решения этих задач, в состав которой входят сотрудники Научной станции РАН, Центра геоэлектромагнитных исследований ИФЗ РАН, Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, кафедры геофизики геологического факультета МГУ, Калифорнийского университета в Риверсайде, Центра наук о Земле в Потсдаме.

В создании тяньшанского «электромагнитного полигона» самое активное участие принимал автор (на первом этапе как один из основных исполнителей, а затем в качестве руководителя этих работ).

О&ьектом исследования данной работы является внутреннее строение литосферы Центрального Тянь-Шаня на различных пространственных масштабных уровнях, определяемое по результатам глубинных электромагнитных зондирований и анализируемое на предмет выявления современных геодинамических процессов, протекающих в земной коре и верхней мантии региона.

числе, частичного плавления), и, таким образом, дают дополнительные данные для анализа геодинамических гипотез, предлагаемых другими методами. Особая роль изучения электрических свойств земной коры и мантии обусловлена возможностью дополнительного разрешения внутренней структуры Земли в комплексе с сейсмотомографическими и сейсмическими исследованиями.

Геоэлекгрические построения, рассматриваемые в работе, опираются, в первую очередь, на материалы комплексного использования метода магнитотеллурического зондирования (МТЗ) и метода магнитовариационного зондирования (МВЗ), Автору, совместно с учеными МГУ и ЦГЭМИ ИФЗ РАН, принадлежат пионерские работы в развитии данного направления в современных условиях.

В геоэлекгрических условиях горного Тянь-Шаня на первый план выступает задача "борьбы" с горизонтальными геоэлектрическими неоднородностями верхних слоев, существенно искажающих глубинную информацию. Как и в других геофизических полях, ситуация в магнитотеллурике осложнена тем, что на поверхности Земли мы имеем интегральный электромагнитный отклик, включающий в себя совместное влияние неоднородностей как локального, так и регионального масштабов. Разработка и применение методики количественной интерпретации магнитотеллурической информации в условиях сильного искажающего влияния приповерхностных геоэлекгрических неоднородностей были первоочередной задачей в глубинных электромагнитных исследованиях Хяньшанского региона.

На первом этапе исследований эту задачу удалось решить с помощью разработанного трехуровневого алгоритма инверсии магнитотеллурических данных с опорой на мало искаженные приповерхностными неоднородностями магнитовариационные параметры В результате были построены первые геоэлекгрические модели вдоль пройденных геотраверсов [Трапезников и др., 1997]. Была показана возможность квазидвумерной интерпретации данных по отдельным профилям на фоне региональной смены простирания геоэлекгрических структур от широтного направления в центральной части изучаемой области - к субширотному (80°-260°) на востоке. Таким образом, были выявлены основные черты глубинного распределения электропроводности - практически повсеместно присутствующий на глубинах 30-50 км слон повышенной проводимости, нарастающей в южном направлении и субвертикальные проводящие зоны, связанные с глубинными разломами. Кроме того, на основании обнаруженной корреляции коровых проводников с зонами пониженных сейсмических скоростей, выявленных сейсмотомографией [Roecker et al., 1993], было сделано предположение об их флюидной природе.

Однако концепция мультидисциплинарной программы исследований современной геодинамики высокогорного Тянь-Шаня потребовала дополнительных усилий по созданию эффективного комплекса электромагнитных зондирований, способного обеспечить детальное разрешение аномальных объектов, как в верхах разреза, так и на нижнекоровых и верхнемантийных глубинах региона Тяныпанского орогена. В результате, на рубеже 2000-х годов, благодаря сотрудничеству российских и американских геофизиков [Bielinski et al., 2000], с помощью измерительной аппаратуры нового поколения были накоплены первые коллекции длиннопериодных синхронных электромагнитных данных и для их интерпретации привлечены современные методики анализа [Рыбин 2001; Баталев, 2002; Bielinski et al., 2003; Sokolova and "Naryn WG", 2005], что определило начало нового этапа в изучении геоэлекгрического строения региона. На этом этапе были привлечены более мощные

средства решения задач инверсии [ЛосН, Мас!ое, 2001; Варенцов, 2002, 2006, 2011], обеспечивающие детальную модельную параметризацию, разнообразные средства стабилизации решения и подавление/учет поверхностных искажений.

Актуальность нового этапа глубинных электромагнитных исследований Тянь-Шаня, представленных в диссертации, связана с научным поиском и определением современных возможностей анализа естественных электромагнитных полей (на базе методов магнитотеллурического и магнитовариационного зондирований) для создания адекватной модели глубинного строения такого сложно построенного геологического объекта, каким является Центральный Тянь-Шань.

Основной целью работы является идентификация в литосфере Центрального Тянь-Шаня блоков и слоев земной коры с аномальными геоэлектрическими параметрами (т.е. определение ее расслоенности и разломно-блочной структуры), диагностирование областей повышенной пористости и флюидонасыщенности (частичного плавления), прослеживание разломных зон в распределении электропроводности.

Научные задачи исследований:

1.Разработка эффективных подходов к интерпретации данных магнитотеллурических и магнитовариационных зондирований с учетом сильного искажающего влияния локальных приповерхностных неоднородностей на электромагнитный отклик в условиях сложного глубинного строения литосферы Тяньшанского орогена.

2. Исследование регионального распределения электропроводности вдоль выполненных геотраверсов на территории Центрального Тянь-Шаня.

3. Изучение тонкой геоэлектрической структуры земной коры локальных зон, являющихся ключевыми тектоническими элементами геодинамической системы Центрального Тянь-Шаня.

4. Геодинамическое истолкование полученных геоэлектрических моделей различных масштабов, в частности, построение двумерного поля современных деформаций земной коры региона и сопоставление полученной деформационной модели с геоэлектрическими построениями, а также анализ взаимосвязи параметров геоэлекгрических структур земной коры с распределением сейсмичности.

Фактический материал, методы исследования и аппаратурно-программное обеспечение. В работе использованы результаты магнитотеллурических и магнитовариационных исследований, осуществляемые уже более 25 лет Научной станцией РАН на территории Тяньшанского региона и сопредельных областей. Основная часть полевых материалов зондирований получена с непосредственным участием автора как основного исполнителя и руководителя этих работ.

Информационную основу диссертационного исследования составили: временные ряды магнитотеллурических и магнитовариационных зондирований, проведенных в более чем 600 пунктах на территории Центрального Тянь-Шаня и сопредельных областей; результаты их математической обработки - каталоги передаточных функций импеданса и типпера в широком диапазоне периодов; результаты количественной интерпретации этого массива данных; материалы более 20 отчетов, выполненных с участием автора в течение последних лет по тематике изучения глубинного строения Тянь-Шаня; обобщение геолого-геофизических данных, полученных в регионе исследования; литературные данные по развитию методики и приложениям современных методов магнитотеллурики и геодинамики.

Основой решения задач магнитотеллурики является теория электромагнитной индукции. Базовой моделью служит модель Тихонова-Каньяра, где в качестве

источника рассматривается плоская электромагнитная волна, вертикально проникающая в горизонтально-слоистое полупространство. Модель Тихонова-Каньяра применима в широком классе магнитотеллурических полей со сколь угодно быстрыми, но квазилинейными изменениями горизонтального магнитного поля на расстояниях порядка утроенной длины проникновения поля [Berdichevsky and Dmitriev, 2002]. Дальнейшее развитие общая теория магнитотеллурики получила в работах Т.Маддена, М.Н. Бердичевского, Л.Л. Ваньяна, М.С. Жданова.

Основные методы исследования - численное моделирование и инверсия электромагнитных полей в 2D/3D неоднородных средах. Решения обратной задачи электромагнитных зондирований основаны на методах минимизации функционала невязки в объединенном пространстве инвертируемых данных и оптимизируемых параметров модели с использованием идей тихоновской регуляризации, робастной статистики невязок, нелинейной минимизации Гаусса-Ньютона или сопряженных градиентов. Такой подход реализован в программах двумерной инверсии Макки [Rodi, Mackie, 2001] и Варенцова [2002,2006,2011].

Полевые измерения естественных электромагнитных полей в Тяньшанском регионе выполнялись с помощью различной аппаратуры - МТ-ПИК, LIMS и EMI МТ-24, Феникс MTU-5. В ранних работах (1982-1999 гг.) зондирования проводились измерительными станциями ЦЭС-2 и ИЗМИР АН-5.

В качестве основных программных средств обработки полевых материалов МТ/МВ зондирований использовались три инструмента: стандартный программный комплекс ЭПАК (ВНИИГеофизика, г. Москва), адаптированный и модернизованный автором для персональных компьютеров; программа SSMT2000, входящая в штатный комплект магнитотеллурических измерительных станций геофизической компании Феникс; и программная система PRC_MTMV [Варенцов и др., 2003], реализующая современные подходы к синхронной обработке глубинных и разведочных данных.

Для расчета двумерного регионального поля деформации по результатам GPS наблюдений автор использовал программу GRIDSTRAIN (Teza, Pesci, Galgaro, 2008).

Научная новизна и личный вклад автора. Впервые автором на базе современных методов обработки и анализа геофизических данных проведено научное обобщение материалов и методик количественной интерпретации результатов магнитотеллурических и магнитовариационных зондирований, осуществляемых уже более 25 лет Научной станцией РАН в Тяньшанском регионе и сопредельных территориях. На этой основе построена глубинная геоэлекгрическая модель литосферы Центрального Тянь-Шаня и выполнено междисциплинарное обобщение результатов геоэлектрических построений с данными других геофизических исследований глубинного строения региона.

Разработкой методов обработки и интерпретации материалов полевых магнитотеллурических и магнитовариационных наблюдений автор занимается более 25 лет в качестве исполнителя и руководителя работ, связанных с практической реализацией силами Научной станции РАН широкомасштабного комплекса глубинных электромагнитных исследований в Тяньшанском регионе.

Автором предложен оригинальный подход к количественной интерпретации МТ/МВ данных, полученных в сложных геоэлектряческих условиях горного региона, В основе подхода лежит трехуровневый алгоритм двумерной инверсии магнитовариационных и магнитотеллурических данных с ведущей ролью магнитных откликов [Трапезников и др., 1997; Рыбин, 2001]. Алгоритм инверсии учитывает

различную чувствительность компонент естественного электромагнитного поля к параметрам целевых геоэлектрических объектов и предполагает последовательное выполнение частичных инверсий, включающих по очереди различные характеристики поля. Каждая частичная инверсия обеспечивает пошаговое закрепление параметров для устойчиво определяемых блоков проводимости модели. Приоритет в общем цикле инверсии отдается фазовым и геомагнитным данным, наименее подвержены влиянию трехмерных неоднородностей, которые в горных условиях Центрального Тянь-Шаня особенно часто проявляются в виде локальных геоэлектрических структур в приповерхностном слое. Реализация такого подхода позволила существенно повысить достоверность построения глубинной геоэлекгрической модели литосферы Центрального Тянь-Шаня [Бердичевский и др., 2010а].

На следующем этапе исследований при интерпретации нового массива разнородных электромагнитных зондирований [Бердичевский и др., 20106] вдоль базового регионального профиля NARYN была применена схема многокомпонентной совместной инверсии, основанная на ряде новых возможностей метода Варенцова [2002, 2006, 2007, 2011]. Принципиальными элементами такого подхода стали: учет влияние рельефа поверхности наблюдения на электромагнитные отклики, увеличение используемых в инверсии погрешностей данных пропорционально количественным мерам 3D искаженное™ и, наконец, робастное осреднение набора приемлемых решений задачи инверсии при построении итоговой модели. По этой методике автором совместно с И.М. Варенцовым и Е.Ю. Соколовой построена региональная геоэлекгрическая модель «NARYN-INV2D». Профиль NARYN стал одним из важнейших полигонов развития и апробации данной интерпретационной технологии, а автор диссертационной работы играл значимую роль в постановке и реализации этих совместных исследований.

Впервые исследована толкая геоэлектрическая структура земной коры отдельных локальных зон на территории Центрального Тянь-Шаня и получены геодинамические следствия, вытекающие из особенностей геоэлектрического строения этих зон. Один из основных результатов данного исследования - это доказательство новых возможностей современных технологий электромагнитных зондирований на базе методов МТЗ-МВЗ в идентификации параметров глубинной структуры разломных зон надвигового и поддвигового типов в орогенных областях.

Автором проведено сопоставление результатов геоэлектрических построений с данными других геофизических исследований, выполненных в регионе. При этом показана особая роль глубинных электромагнитных исследований, позволяющих получить дополнительное разрешения внутренней структуры Земли в комплексе с сейсмическими методами. Впервые в мировой практике глубинных электромагнитных исследований получены количественные оценки взаимосвязи параметров геоэлектрического разреза, на примере геотраверса NARYN, с характеристиками поля современных деформаций земной коры Центрального Тянь-Шаня, построенного автором по данным региональной сети GPS наблюдений. По мнению автора, высокая корреляция между величиной горизонтальной деформации и проводимостью нижнекорового слоя, выявленная в северной части профиля, свидетельствует о том, что деформация, наблюдаемая на земной поверхности с помощью GPS, отражает горизонтальную структуру пластического течения вещества в нижней коре региона.

Впервые для Тяныланского региона предложены геоэлектрические критерии определения положения зон возможных сильных землетрясений на основе результатов детальных магнитотеллурических исследований территории Бишкекского геодинамического полигона. Автором диссертации установлена приуроченность очагов сильных землетрясений к участкам, характеризующимся наличием нижнекорового проводящего слоя, резко контрастных высокоомных блоков в вышележащей толще и проводящего «канала», соединяющего нижнекоровый геоэлекгрический этаж с верхкекоровыми структурами.

Апробация результатов работы и публикации. Основные результаты выполненных исследований докладывались на всероссийских и международных конференциях: конференции «Теория и практика решения обратных задач геоэлектрики» (Алма-Ата, 1991), конференции "Теория и практика магнитотеллурического зондирования" (Москва, 1994), международной конференции «Problems of Geocosmos», (Санкт-Петербург, 2000), Первом международном симпозиуме «Геодинамика и геоэкологические проблемы высокогорных регионов» (Бишкек, 2000), Втором международном симпозиуме «Геодинамика и геоэкологические проблемы высокогорных регионов» (Бишкек, 2002), Втором казахстано-японском семинаре по предотвращению последствий разрушительных землетрясений (Алматы, 2002), международной конференции «Проблемы сейсмологии Ill-тысячелетия» (Новосибирск, 2003), Всероссийском совещании «Напряженное состояние литосферы, ее деформация и сейсмичность» (Иркутск, 2003), Пятом казахстано-китайском международном симпозиуме «Современная геодинамика и сейсмический риск Центральной Азии» (Алматы, 2003), XXXVII Тектоническом совещании (Новосибирск, 2004), XXXVIII Тектоническое совещание (Москва, 2005), казахстано-российской международной конференции «Геодинамические, сейсмологические и геофизические основы прогноза землетрясений и оценки сейсмического риска» (Алматы, 2004), международной научной конференции «Современная геодинамика и геоэкология Тянь-Шаня» (Бишкек, 2004), 23rd General Assembly of the 1UGG (Sapporo, Japan, 2003), Fifth International Conference "Problems of Geocosmos" (Saint-Petersburg, 2004), Is' General Assembly European Geosciences Union (Nice, France, 2004), The 10-th Scientific Assembly of the International Association of Geomagnetism and Aeronomy (Toulouse, France, 2005), Третьем международном симпозиуме «Геодинамика и геоэкология высокогорных регионов в XXI веке» (Бишкек, 2006), III Международной школе-семинаре по электромагнитным зондированиям Земли (Звенигород, 2007), Четвертом международном симпозиуме «Геодинамика внутриконтинентальных орогенов и геоэкологические проблемы» (Бишкек, 2008), 19th Workshop, IAGA WG 1.2 on Electromagnetic Induction in the Earth (Beijing, China, 2008), 11th Scientific Assembly IAGA (Sopron, Hungary, 2009), Седьмом казахстано-китайском международном симпозиуме «Прогноз землетрясений, оценка сейсмической опасности и сейсмического риска Центральной Азии» (Алматы, 2010), The International Workshop in memory of Mark N. Berdichevsky and Peter Weidelt «Electromagnetic soundings: theory and applications» (Moscow, 2010).

По теме диссертации опубликовано 34 работы с участием автора, из которых 19 статей в ведущих научных рецензируемых изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК, монография - 1, коллективные монографии - 2, статьи в зарубежных рецензируемых журналах - 2, материалы международных конференций, симпозиумов, совещаний - 10.

Научная и практическая значимость работы Совершенствование способов анализа и интерпретации результатов измерений естественного электромагнитного поля Земли, выполненных в условиях такого сложно построенного геологического объекта, каким является горный регион Центрального Тянь-Шаня, в первую очередь, определяет научную и практическую значимость выполненного исследования. Использование разработанной методики многокомпонентной совместной инверсии расширяет возможности и повышает надежность интерпретации результатов глубинных электромагнитных исследований в геоэлектричсских условиях горной территории Центрального Тянь-Шаня. Данный подход к интерпретации данных МТЗ-МВЗ может быть успешно применен в других регионах со сложным геоэлектрическим строением.

Выводы о природе коровой проводимости и полученные оценки геодинамических показателей среды могут быть использованы при построении комплексных геолого-геофизических моделей земной коры и верхней мантии Центрального Тянь-Шаня, составлении геодинамических и тектонических схем. Полученные геоэлектрические модели отражают степень неоднородности строения земной коры, как по латерали, так и по глубинам, что должно быть учтено при оценке сейсмической опасности. Предложенные критерии (приуроченность сильных землетрясений к градиентным зонам, обусловленным контактом высокоомных блоков и низкоомных проводящих структур) могут быть привлечены для прогноза местоположения возможных сильных землетрясений в Тяныпанском регионе.

Объем и структура работы Диссертация состоит из пяти глав, введения, заключения и списка цитированной литературы. Диссертация содержит 276 стр., 103 иллюстрации и список литературы из 253 наименований.

Основные защищаемые положения:

1. Разработан новый оригинальный подход к методике количественной интерпретации данных магнитотеллурических и магнитовариационных зондирований, полученных па территории высокогорного региона Центрального Тянь-Шаня в условиях сильного искажающего влияния приповерхностных неоднородностей на глубинный электромагнитный отклик. На этой основе построены двумерные геоэлекгрические модели различных пространственных масштабов в различных сечениях земной коры и верхней мантии исследуемого региона.

2. Важнейшими геоэдектрическими структурами в построенных региональных разрезах литосферы Центрального Тянь-Шаня представляются:

- нижнекоровый проводящий слой с удельным сопротивлением 10-20 Ом-м на глубине 30-50 км;

- области пониженного сопротивления, отвечающие зонам основных разрывных нарушений (Линии Николаева, Таласо-Ферганского, АтСаши-Иныльчекского и Южно-Кочкорского разломов);

- крупная субвертикальная коровая проводящая зона под Нарынской впадиной;

- спорадически проявляющиеся верхнекоровые проводники.

3. Доказаны новые возможности современных технологий электромагнитных зондирований на базе методов МТЗ-МВЗ в идентификации параметров глубинной структуры разломных зон надвигового и поддвигового типов в орогенных областях на примере построенных геоэлектрических образов региональных тектонических структур, в зонах сочленения граничных областей Центрального Тянь-Шаня с Казахским щитом и Таримской платой.

4. Предложены геоэлектрические критерии локализации очаговых зон сильных землетрясений в земной коре Центрального Тянь-Шаня, основанные на приуроченности очагов сильных землетрясений к участкам, характеризующимся наличием нижнекорового проводящего слоя, резко контрастных высокоомных блоков в вышележащей толще и проводящего «канала», соединяющего нижнекоровый геоэлектрический этаж с верхнекоровыми структурами.

Благодарности. Результаты, представленные в диссертации, являются одним из итогов многолетней деятельности геодинамического полигона - Научной станции РАН в г.Бишкеке, организатором и бессменным руководителем которого был Юрий Андреевич Трапезников. К великому сожалению, сейчас его нет с нами. Для автора Юрий Андреевич был и остается образцом творческой личности с феноменальными способностями научного организатора, руководителя и исследователя, а главное, человеком, который все свои силы и возможности сконцентрировал и подчинил бескомпромиссному служению науке.

Автор выражает глубочайшую признательность и благодарность своему учителю и научному руководителю - профессору МГУ Марку Наумовичу Бердичевскому за постоянное внимание, участие и поддержку комплекса глубинных электромагнитных исследований, выполняемых Научной станцией РАН в Тянынанском регионе. К величайшему сожалению, Марк Наумович ушел из нашей жизни в 2009 году.

Особенно хочется выразить глубочайшую признательность совсем недавно ушедшему из жизни академику Алексею Максимовичу Фридману за его ценные советы и помощь автору во время подготовки диссертации.

За неформальную поддержку и внимание к тематике глубинных электромагнитных исследований автор особо признателен В.А.Зейгарнику и Г.Г.Щелочкову, которые вместе с Ю.А.Трапезниковым заложили «фундамент» как самой Научной станции, так и геодинамических исследований в Тяньшанском регионе.

Особую благодарность автор хотел бы выразить своим ближайшим коллегам: В.Ю.Баталеву, ЕА. Баталевой, И.М. Варенцову, Е.Ю. Соколовой. Тесное и неформальное сотрудничество с этими учеными на протяжении многих лет способствовало появление на свет научных результатов, обсуждаемых в диссертации.

Во время выполнения исследования автор получал постоянную поддержку и квалифицированную помощь от В.В. Спичака, которому автор выражает свою признательность.

Автор считает своим приятным долгом поблагодарить В.И. Макарова за оказанную поддержку и консультации при подготовке работы.

Автор искренне признателен всем своим коллегам по совместной работе, участвовавшим и помогавшим ему в организации и проведении геофизических исследований, результаты которых обсуждаются в данной работе: Ю.В. Антонову, Р.Белински, П.В. Ильичеву, Л.Н. Лосихнну, В.И. Макарову, Е.К. Матюкову, В.Е. Матюкову, В.Н. Пазникову, С. Парку, П.П. Петрову, П.Ю. Пушкареву. Г.Н. Тимонину, Д.Е. Черненко.

Исследования, представленные в диссертации, частично выполнялись при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты 04-05-64970, 04-05-65103, 07-05-00594, 08-05-00716, 08-05-00875) и Министерства образования и науки РФ (государственные контракты №02.515.12.5001, №02.740.11.0730).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Геологическая характеристика и геофизическая изученность Центрального Тянь-Шаня

В первой главе, носящей обзорный характер, представлен развернутый геолого-тектонический очерк центрального сегмента Тянь-Шаня. В первой части очерка кратко рассматривается комплекс разновозрастных более или менее древних формаций и структур, которые предшествовали новейшему горообразованию и стали фундаментом горного пояса в целом и отдельных его форм (поднятий-хребтов и опусканий-впадин). Вторая часть очерка посвящена комплексу новейших тектонических структур и связанных с ними отложений так называемого новейшего орогенического комплекса, именуемых также осадочным покровом или чехлом.

Далее в главе рассмотрены основные результаты выполненных в последние годы геофизических исследований Тянь-Шаня. Кратко рассмотрены история создания и отдельные моменты исследовательской деятельности геодинамического полигона в горах Тянь-Шаня, функционирующего на базе Научной станции РАН в г. Бишкеке (НС РАН) и Международного научно-исследовательского центра -геодинамического полигона (МНИЦ-ГП). Глава завершается анализом региональной геоэлектрической изученности, распределения теплового потока и температур, результатов геомагнитных наблюдений, данных гравиметрии, трехмерных сейсмотомографических построений и материалов сейсморазведочных работ.

В третьей части главы рассматриваются результаты анализа распределения сейсмичности на территории Тянь-Шаня. Приведены данные, как о сильных, так и о слабых землетрясениях. Пространственное распределение сейсмичности региона оценивается с помощью карты плотности эпицентров землетрясений. Дополнительно для анализа сейсмичности и сейсмического режима исследуемой территории рассмотрено площадное распределение величин наклона графика повторяемости и вариаций сейсмической активности. Приведены данные о распределении глубин очагов землетрясений в пределах рассматриваемого региона. Отдельно рассмотрен вопрос, отражающий развитие взглядов на проблему объяснения природы сейсмической активности Тянь-Шаня.

Отметим, что многие обсуждаемые в данной главе вопросы, которые по территориальному признаку должны быть отнесены к объекту исследования -центральной части Тянь-Шаня, не могут быть рассмотрены в отрыве от характеристик всего Тяньшанского горного пояса.

Глава 2. Магнитотеллурический метод - геофизический инструмент изучения глубинного строения литосферы

Во второй главе рассматриваются базовые понятия и особенности магнитотеллурического метода в качестве геофизического инструмента для изучения глубинного строения литосферы Тянь-Шаня.

Раздел 2.1 представляет собой введение в теоретические основы магнитотеллурики. Здесь формулируется магнитотеллурическая задача и рассматривается вопрос о существовании и природе линейных алгебраических соотношений между горизонтальными компонентами электромагнитного поля в неоднородных средах, лежащими в основе определения основной функции отклика МТЗ - тензора импеданса [Бердичевский, Дмитриев, 1992]. Кратко обсуждаются два

подхода к магнитотеллурической задаче: интегральный и локальный. Примером локального подхода является магнитотеллурическое зондирование, использующее алгебраические соотношения между тангенциальными компонентами электрического и магнитных полей в отдельных точках земной поверхности для определения операторов Тихонова-Каньяра.

В разделе 2.2 отмечаются особенности методики проведения магнитотеллурических и магнитовариационных зондирований в горных условиях Тянь-Шаня с помощью различных типов измерительной аппаратуры.

В разделе 2.3 обсуждаются методики обработки материалов магнитотеллурических и магнитовариационных наблюдений, полученных в Тяньшанском регионе. Здесь рассматриваются реализованная автором модификация программного комплекса ЭПАК [Рыбин, 2001] и процедуры обработки полевых данных, регистрируемых с помощью аппаратуры Феникс МТи-5. Анализируются точностные характеристики получаемых с помощью станций МТи-5 электромагнитных параметров. Детально обсуждается вопрос количественной оценки смещения элементов тензора импеданса на основе критерия когерентности.

В разделе 2.4 подробно рассматриваются методические аспекты количественной интерпретации материалов глубинных электромагнитных зондирований, полученных на территории Центрального Тянь-Шаня и сопредельных областей. Сложные геоэлекгрические условия горного Тянь-Шаня потребовали оригинального подхода к разработке методики построения глубинной модели по данным МТЗ-МВЗ.

Основная трудность, возникающая при двумерной интерпретации кривых кажущегося сопротивления, полученных в горах Тянь-Шаня, связана со статическим смещением низкочастотных ветвей продольных кривых кажущегося сопротивления р" под действием приповерхностных трехмерных неоднородностей. Двумерное моделирование учитывает статическое смещение в ТМ-моде и игнорирует его в ТЕ-моде. Формальная инверсия смещенных кривых может серьезно исказить информацию о глубинной электропроводности. Поэтому продольные кривые нуждаются в предварительной нормализации, т.е. необходимо попытаться восстановить нормальное положение их низкочастотных ветвей.

В современной магнитотеллурике известно несколько способов борьбы со статическим смещением, однако, они не позволяют получить эффективное решение этой проблемы в геоэлектрических условиях Тянь-Шаня [Рыбин, 2001].

В создавшейся ситуации лучшее решение - это использовать возможности магнитовариационного зондирования (МВЗ), основанного на изучении вариаций трех компонент магнитного поля Земли. Замечательное свойство МВЗ заключается в том, что магнитное поле на низких частотах освобождается от искажающего влияния приповерхностных неоднородностей. Простая и наглядная иллюстрация этого свойства представлена в работе М.Н. Бердичевского [Бердичевский и др., 1997], где для синтетической двумерной модели Тяньшанского типа убедительно показано, что, начиная с Т=100 сек, поперечная компонента матрицы Визе-Паркинсона \Угу перестает замечать влияние локальной приповерхностной структуры. В то же время МТ-зондирования связаны с вариациями горизонтальных компонент электрического и магнитного полей, поэтому глубинная МТ-информация сильно искажена из-за высокой чувствительности электрического поля к приповерхностным горизонтальным неоднородностям. Отсюда логически следует, что основа для интерпретации сильно искаженной МТ-информации может быть получена по МВ-данным.

Инверсия MB-данных основана на минимизации тихоновского функционала, содержащего невязку типперов. Тяньшанский опыт подбора двумерной геоэлектрической модели по частотным характеристикам вещественных типперов [Трапезников и др., 1997] свидетельствует о том, что магиитовариационное зондирование не только локализует коровые структуры, но и стратифицирует земную кору. Таким образом, можно предложить новую схему глубинного электромагнитного зондирования, в которой метод МВЗ, свободный от приповерхностных искажений, играет ведущую роль и даёт базисную информацию о среде, а метод МТЗ служит для контроля и детализации результатов МВЗ.

На основе данного подхода был создан трехуровневый алгоритм двумерной инверсии MB и МТ-данных [Трапезников и др., 1997; Рыбин, 2001]. Алгоритм инверсии учитывает различную чувствительность компонент естественного электромагнитного поля к параметрам целевых геоэлектрических объектов и предполагает последовательное выполнение частичных инверсий, включающих по очереди различные характеристики поля. Каждая частичная инверсия обеспечивает пошаговое закрепление параметров для устойчиво определяемых блоков проводимости модели. Приоритет в общем цикле инверсии отдается фазовым и геомагнитным данным, наименее подвержены влиянию трехмерных неоднородностей, которые в горных условиях Центрального Тянь-Шаня особенно часто проявляются в виде локальных геоэлектрических структур в приповерхностном слое. Реализация такого подхода позволила существенно повысить достоверность построения глубинной геоэлектрической модели литосферы Центрального Тянь-Шаня [Бердичевский и др., 2010].

Для описания алгоритма введем некоторые обозначения. Пусть инвертируемые данные задаются вещественным вектором d0 е R Nd, объединяющим значения различных передаточных операторов ЭМ поля (кажущегося сопротивления р':, импеданса Z, типпера Wz и др.) в разном представлении (Re, Im, Mod, log(Mod), Arg) для набора пунктов наблюдения и периодов. Неотъемлемым атрибутом данных является вектор cj их погрешностей, задающий диагональную априорную оценку ковариационной матрицы W^: {Wd}u = {ctJ}* . Инвертируемые передаточные операторы приводятся вращением к системе координат инверсии, либо система координат инверсии задается в соответствии с представлением инвертируемых операторов.

Аналогичный по структуре вектор модельных данных определяется оператором моделирования М (в общем случае нелинейным) для параметров модели р , лежащих в пределах ограничений р", р+.

Уровень 1. На этом уровне интерпретируется ТЕ-мода, доставляющая информацию о глубинных проводящих зонах в консолидированной коре и верхней мантии. В интерпретации используется поперечная компонента МВ-матрицы. Интерпретация стабилизируется, близостью к стартовой модели р0, которая строится на основе априорной информации, опорных длинопериодных зондирований и качественного анализа наблюденных данных. ТЕ-инверсия сводится к итерационной минимизации Тихоновского функционала Г(р).

TMV[p]HI<5d||2 +Я||«5р12

где: 6й = ^/*[М(р)-<1,] , <5р = (р-р0) - нормированные («взвешенные») невязки данных и модельных параметров, ^ и \Ур - весовые матрицы, Я -

скалярный параметр регуляризации, = IVх,\тIV1' - вещественный вектор инвертируемых данных.

Свобода в выборе весов позволяет нам контролировать вклад реальной и мнимой частей поперечной компоненты Визе-Паркинсона для различных частотных диапазонов измерений. Увеличивая веса с ростом периода вариаций, мы

усиливаем влияние глубинных структур. Задавая больший вес реальной части поперечной компоненты Визе-Паркинсона по сравнению с мнимой частью, мы подчеркиваем вклад реальной части индукционного вектора, связанный с влиянием активных избыточных токов. Завершая итерационный цикл на Уровне 1, мы получаем итоговую модель-решение рь которая передается на Уровень 2 и служит опорной моделью для коррекции статических смещений продольных кривых кажущегося сопротивления.

Уровень 2. На этом уровне интерпретируется ТЕ-мода, подтверждая и дополняя информацию о глубинных проводящих зонах, полученную на первом уровне. При интерпретации используются продольные МТ-кривые: амплитуды с погашенным статическим смещением и фазы. Инверсия стабилизируется близостью к итоговой модели первого уровня рь Минимизируется Тихоновский функционал

ТТЕ[р]=||<*1||2 +А|| ¿>р||2 где §<1 = \у/*[М(р)-<1,] , <5р = 1^(р-р1) - нормированные («взвешенные») невязки данных и модельных параметров, и \Ур - весовые матрицы, А -скалярный параметр регуляризации, <1, = \р\<р'} - вещественный вектор инвертируемых данных,

р" - нормализованные измеренные значения продольных кажущихся сопротивлений, <р"- измеренные значения фаз продольного импеданса,

Выбирая различные значения весовых коэффициентов в матрицах и \У , мы

можем контролировать вклад различных участков МТ-кривых в различных частях профиля. Так, целесообразно увеличивать значения весов с ростом периода вариаций (подчеркивая этим влияние глубинных структур). Приняв УУд > \Ур мы в значительной мере подавляем ошибки кажущегося сопротивления, связанные с неточностью коррекции статического смещения. Завершая инверсию на этом этапе, мы получаем итоговую модель рг, характеризующую глубинную часть исследуемой среды. Эта модель служит стартовой моделью на Уровне 3.

Уровень 3. На этом уровне интерпретируется ТМ-мода, представленная поперечными амплитудными и фазовыми МТ-кривыми. Основная цель ТМ-инверсии - дифференцировать осадочный покров, оценить поперечное сопротивление верхних слоев земной коры, уточнить строение разломных зон. Инверсия стабилизируется близостью к итоговой модели второго уровня р2. Минимизируется Тихоновский функционал

т™(р].=11Щ2+ЛII др г

где а = ^[М(р)-а,] , йр = \\'р/: (р-р2) - нормированные («взвешенные») невязки данных и модельных параметров, \УЙ и \Ур - весовые матрицы, X - скалярный параметр регуляризации, <1, = у,<р1} - вещественный вектор инвертируемых данных,

р1 - измеренные значения поперечных кажущихся сопротивлений, <р1 - измеренные значения фаз поперечного импеданса,

Выбирая различные значения весовых коэффициентов в матрице ЧУ,, мы можем контролировать вклад различных участков МТ-кривых в различных частях профиля. Так увеличение значений весов на высоких частотах позволяет усилить влияние локальных приповерхностных структур. Завершая инверсию на Уровне 3, мы получаем итоговую модель р3.

Точность бимодальной инверсии оценивается по невязкам данных <5с1 : Если невязки достаточно малы, то модель р3 может рассматриваться как окончательный результат двумерной инверсии. В случае больших невязок можно вернуться на Уровень 1 и повторить итерации. Такой внешний итерационный цикл состоит из последовательных возвращений на Уровень 1 и переходов на Уровни 2-3. Итерации завершаются тогда, когда невязки становятся достаточно малыми.

Трехуровневый алгоритм двумерной инверсии МВ и МТ-данных был положен в основу расчета моделей геоэлектрического строения земной коры Центрального Тянь-Шаня по региональным профилям и серии локальных профилей [Рыбин, 2001]. Магаитовариационный трехуровневый алгоритм 2-0 инверсии был также использован для интерпретации МВ и МТ-данных по локальным профилям, секущих зону Таласо-Ферганского разлома [Багалев, 2002]. С помощью инверсии поперечных кривых МТЗ в зоне Таласо-Ферганского разлома проведены исследования эффекта вытеснения поперечного тока и обнаружена резкая смена характеристик - «разрыв сплошности» корового проводника, происходящий по зоне Таласо-Ферганского разлома.

Для практической реализации трехуровневого алгоритма 20 инверсии была использована программа ШУ2Э [Варенцов, Голубев, 1995]. В ней прямая задача решается методом конечных разностей, причем применяется 5-точечная схема численного дифференцирования н граничные условия Дирихле. Подход к решению обратной задачи, реализованный в этой программе, основан на двумерной кусочно-постоянной (блочной, с фиксированной геометрией) параметризации исследуемой неоднородной среды, состоящей из 40 фиксированных прямоугольных блоков с заданными (20 блоков) и оптимизируемыми (20 блоков) сопротивлениями. Последние оптимизируются посредством минимизации Тихоновского функционала, состоящего из модельной невязки и стабилизатора, обеспечивающего близость инверсии к стартовой модели. При этом согласованное и адаптивное применение разнообразных средств стабилизации решения обратной задачи позволило на практике достигнуть удачного компромисса устойчивости и разрешающей способности.

Дальнейшим практическим шагом развития методики построения глубинной геоэлекгрической модели Центрального Тянь-Шаня по данным МТЗ-МВЗ было использование программы Макки, реализующей алгоритм сглаживающей 20 инверсии Макки (КосН апс! МасКе, 2001]. Прямая задача в программе инверсии Макки решается методом конечных разностей. В основе решения обратной задачи лежит теория регуляризации Тихонова. Реализованная в этой программе процедура

2D инверсии производит совместный подбор наблюденных значений импеданса и типпера, при этом осуществляется сглаживание модели сопротивления посредством минимизации Тихоновского функционала: (наблюденные данные - вычисленные отклики)2 + V (оптимизируемая модель - априорная модель)2. Второй член функционала "штрафует" гладкие отклонения оптимизируемой модели от априорной. В качестве априорной используется информация о гладкости получаемого распределения сопротивления (за исключением скачков сопротивления, заданных в стартовой модели). Минимизация функционала осуществляется методом нелинейных сопряженных градиентов. Программа Макки подбирает сопротивление каждой ячейки модели по отдельности. При этом на модель накладывается условие гладкости.

На следующем этапе исследований при интерпретации нового массива разнородных электромагнитных зондирований [Бердичевский и др., 2010] вдоль базового регионального профиля NARYN была применена схема многокомпонентной совместной инверсии, основанная на ряде новых возможностей метода Варенцова [2002, 2006, 2007, 2011]. Принципиальными элементами такого подхода стали: учет влияние рельефа поверхности наблюдения на электромагнитные отклики, увеличение используемых в инверсии погрешностей данных пропорционально количественным мерам 3D искаженности и, наконец, робастное осреднение набора приемлемых решений задачи инверсии при построении итоговой модели.

Подавление приповерхностных искажений кажущихся сопротивлений достигается широким и приоритетным использованием MB данных и импедаисных фаз, при этом влияние искаженных кажущихся сопротивлений может многократно снижаться путем увеличения их погрешностей. Кроме того, статические искажения могут робастно оцениваться в ходе инверсии и далее компенсироваться [Варенцов, 2002; Varentsov, 2007]. Оправдано извлечение инвертируемых фазовых данных из фазового тензора импеданса [Caldwell et al., 2004]. Профиль инверсии выбирается ломаным ("слаломным") с учетом оценок простирания структур по наименее поверхностно искаженным передаточным операторам - горизонтальному MB тензору, типперу и фазовому тензору. В модели инверсии отражается рельеф поверхности наблюдения в среднем по окрестности профиля. Данные и их погрешности, подлежащие инверсии, отбираются после преобразования передаточных операторов к направлениям сегментов профиля. При этом погрешности ограничиваются снизу пороговыми величинами (error floors) и затем увеличиваются пропорционально оценкам ЗО-искаженности данных, выражаемым факторами трехмерности (skew) и неадекватной двумерности (неперпендикулярности оценок простирания сегменту профиля) для соответствующих передаточных операторов. Таким образом, приоритет в ходе инверсии получают элементы данных с хорошей двумерностью и лишь по мере их подбора начинают учитываться ЗО-искаженные элементы.

При 2D инверсии данных, рассчитанных в моделях с умеренной трехмерностью (например, с 2D глубинными и 3D поверхностными неоднородностями), может наблюдаться [Kouznetsov et al., 2006] наилучшее приближение к искомой 2D структуре в середине итерационного процесса, а далее, по мере учета ЗО-искаженных элементов данных, происходит отход от нее. Точка наилучшего 2D приближения в этом случае характеризуется стабилизацией робастных частных невязок MB данных, далее заметно меняются лишь невязки импедансных компонент. Таким образом, при

2D инверсии 3D-искаженных данных следует тонко анализировать частные невязки данных и внимательно контролировать изменчивость моделей в ходе итераций инверсии [Варенцов и др., 2011].

Априорные геоэлектрические представления входят в начальную модель в виде вектора сопротивлений ячеек инверсии, интервалов их неопределенности и ограничений "здравого смысла", а также ожидаемых размеров искомых структур [Варенцов, 2002; Varentsov, 2007]. С учетом возможного изменения состава инвертируемого ансамбля данных и других параметров стабилизации (начального значения тихоновского параметра и т.д.) можег быть получен представительный набор решений обратной задачи приемлемого качества. Выбор итогового решения в таком случае затруднителен и заслуживает внимания подход, в котором осуществляется робастное осреднение полученных моделей, дающее не только надежно усредненную геоэлектрическую структуру, но и характеристику ее изменчивости. Результат осреднения (возможно, после некоторого упрощения) становится начальной моделью нового этапа инверсии. Таким образом, возникают внешние циклы решения обратной задачи.

Стратегия многокомпонентной совместной инверсии была применена для интерпретации материалов глубинных электромагнитных зондирований опорного профиля NARYN.

Глава 3. Региональная геоэлектрическая модель Центрального Тянь-Шаня (геотраверсы NARYN и MANAS)

В третьей главе представлены результаты построения региональной геоэлектрической модели Центрального Тянь-Шаня, полученной на основе анализа и количественной интерпретации материалов магнитотсллурических и магнитовариационных зондирований, выполненных силами сотрудников Научной станции РАН по геотраверсам NARYN и MANAS (рис.1).

В разделе 3.1 анализируется комплекс МТ-МВ зондирований на геотраверсе NARYN, секущем Тяньшанский регион от оз. Балхаш до Таримской плиты вдоль меридиана 76°. В результате выполнения такого комплекса зондирований получен многокомпонентный ансамбль оценок передаточных операторов (импеданса, типпера и горизонтального MB отклика), сформированный в сводном диапазоне периодов 0.1-16384 с и подлежащий дальнейшей интерпретации. В итоге, на гетерогенной сети наблюдений геотраверса был сформирован многокомпонентный набор одноточечных (локальных) и двухточечных (синхронных) оценок передаточных функций электромагнитного поля в сводном диапазоне периодов 0.003-16000с.

Основу гетерогенной сети электромагнитных наблюдений на профиле NARYN (рис. 1) заложили 42 локальных разведочных зондирования (0.1-1600 с) со станциями ЦЭС-2 (Киргизский Тянь-Шань) и МТ-ПЙК (Казахский щит), накопленные за 90-е годы сотрудниками Научной станции РАН в г. Бишкеке.

Дальнейший прогресс в глубинных электромагнитных исследованиях Тянь-Шаня был достигнут с помощью поставленных в 1999-2000 г.г. длиннопериодных пятикомпонентных зондирований со станциями LIMS (Канада), осуществленных синхронно в группах по 5, 10 и 4 пункта соответственно для южной (северный Тарим), центральной (Киргизский Тянь-Шань) и северной (Казахская плита) частей профиля. Наблюдения LIMS (дискретизация 2с) дополнялись в каждой точке локальными разведочными зондированиями с аппаратурой МТ-24 (EMI, США), что обеспечило покрытие сводного диапазона периодов 0.003-16000с. ограниченной с

севера важнейшей структурной линией региона - разломной зоной Линии Николаева, разделяющей каледониды Северного и каледоно-герцинские структуры Срединного Тянь-Шаня. Для детализации центрального участка профиля с наиболее сложным геоэлектрическим строением (Нарынская впадина) в 2005г. силами Научной станции РАН были проведены 23 широкодиапазонных (0.003-1448с) попарно-синхронных зондирований со станциями Феникс МТи-5. В силу различий частотного диапазона и неравномерности покрытия пунктами зондирований различных участков профиля в дальнейшем удобно рассматривать результаты анализа отдельно для двух подмножеств всего ансамбля исходных, обозначив их соответственно ГМТ (глубинный, длиннопериодный) и МТ (разведочный, высокочастотный) ансамбли.

«¡¡¡¡Р 2вИ

> 41«

Град, в.д

¡ШЬ Ш!з ИЗ4 ЁШ5

Рис.1. Карта-схема расположения пунктов МТ зондирований вдоль геофизических трансектов КА1Ш\1иМАКА8:

1 - пункты МТ-наблюдений; 2 - города; 3 - реки; 4 - основные разломы: СТ - Северо-Тяньшаньский, ЦТ - Центрально-Терскейский, ЛН - Линия Николаева, АИ - Атбаши-Иныльчекский, ТФ - Таласо-Фергакский, ЮТ - Южно-Тяныцанский; 5 - граница Киргизстана.

Длиннопериодный (ГМТ, 0.1-16000с) набор профильных данных составляют вновь оцененные по данным 1ЛМ8 локальные операторы и оценки горизонтального магнитного тензора М в 14 пунктах Киргизской части профиля, дополненные первичными оценками импеданса и типпера на китайском участке.

Кондиционные результаты зондирований ЦЭС-2, МТ-ПИК, а также МТ24 + ЫМв и оценки по данным «Феникс» составили объединенный ансамбль оценок Z и на профиле КАЯУЫ в разведочном (МТ) диапазоне, лимитированном в высокочастотной части периодом 0.1с сообразно задачам исследования. Данные этого ансамбля существенным образом детализируют картину ЭМ откликов геоэлекгрической структуры коры (минимальный шаг на интервале сгущения наблюдений - до 3-5км). Наиболее представительная коллекция оценок импеданса собрана в диапазоне 0.1-724с, и в диапазоне 16-724с - для типпера (65 пунктов зондирований по всей длине профиля, от Прибалхашья до северного борта Таримской впадины включительно).

В разделах 3.2 и 3.3 подробно рассмотрено построение двумерной интерпретационной модели геотраверса НАКУИ с использованием различных подходов при решении обратной задачи электромагнитного зондирования. Первая модель «NAR.YN-R.LM» получена в результате выполнения инверсии в классе дискретных сглаженных структур и представляет собой результат общей (параллельной) инверсии, включающей одновременно все используемые характеристики магнитотеллурического поля. При этом инвертировались материалы ЦЭС-2, 1ЛМ8 и МТ-24.

Вторая модель <МАКУ№Ш\Г2В» построена в классе кусочно-непрерывной (блочной) среды с применением подхода последовательности частичных инверсий, включающей гю очереди различные характеристики поля. В инверсии участвовали оба ансамбля исходных данных: ГМТ и МТ.

При этом стратегия инверсии данных профиля НАЯУЫ была основана на подавлении ЗГЗ искажений и сфокусирована на целевые двумерные геоэлекгричсские объекты. Это предполагало рациональный выбор стартовой модели, приоритет фазовых и геомагнитных данных, встроенных в логику последовательных частичных инверсий, применением априорных весов и/или вычисленных штрафных коэффициентов для определения квази-двумерных ансамблей инвертируемых данных. Цикл инверсии включал в себя последовательные частичные инверсии (начиная с геомагнитных данных и пошаговое закрепление параметров для устойчиво определяемых блоков проводимости) и, параллельно, синхронное взвешивание компонент бимодальные инверсии. Алгоритм регуляризованцой 20 инверсии [УагегиБОУ, 2006Ь], предполагающий блочную и кусочно-непрерывную аппроксимацию распределений проводимости и набор средств для стабилизации решения, был основным инструментом интерпретации.

В пространственной сетке стартовой модели были применены окна для детального сканирования в областях ожидаемых аномалий проводимости. Боковые нормальные разрезы были выбраны по результатам Ш инверсии для МТ кривых пунктов Казахского щита и Таримской плиты. Включение в модель аппроксимации реального рельефа вдоль профиля и осадочных впадин было сделано после модельных экспериментов, которые продемонстрировали их значительное влияние на наблюдаемые МТ-МВ отклики.

Итоговая модель получена в результате робастного усреднения результатов последовательных частичных инверсий (в пространстве параметров проводимости каждой ячейки модели) для обоих ансамблей МТ и ГМ'Г данных. Результирующая модель показана в логарифмическом масштабе глубин на рис. 2.

-200 -

А А 8 Е 8 ! 5 ? 5 « ; 1 ' ' \ & И ; .' 'А;1 ■ у 1 у '1.........1 5 § ; *

ш тштжшжтт

1 1 1 1 ! 1 1 1 1 ' 1

-0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 и>д10_Веа5!К'Ку (ОЬт.т) Рис. 2. Геоэлектрический разрез Центрального Тянь-Шаня вдоль профиля КАБ-УМ, полученный путем осреднения набора результатов минимально регуляризованных инверсии МТ и ЬМТ данных - модель «КАКУМ-ШУ20». В верхней части рисунка показан профиль рельефа с осадочными отложениями и обозначением геоморфологических структур: ТВ -Таримская впадина; ХК - хребет Кокшаал; АВ - Аксайсхая впадина; ХА - хребет Атбаши; АВ - Атбашинская впадина; ХН - хребет Нарын; НВ - Нарьшская впадина; ЛН - зона Линии Николаева; ХТ - хребет Терскей; КВ - Кочкорская впадина; ХК - хребет Киргизский; ЧВ -Чуйская впадина; ХД - хребет Джетыжол; ИВ - Илийская впадина.

Существенными элементами распределения электропроводности в разрезе геотраверса ЫА11УМ, полученного с помощью модели «МАРСТО-ШЧ^Г)» (рис.2), являются: нижне-коровый слой пониженного сопротивления на глубинах 30-50 км и субвертикальные проводящие зоны в верхней и средней коре, контролируемые региональными разломами (наиболее мощная и глубинная зона расположена в центральной части профиля, под Нарынской впадиной). Также в разрезе спорадически проявился верхне-коровый проводник на глубинах около 10 км. Применение достаточно мощного инструмента инверсии и репрезентативный

характер набора исходных данных позволили получить большее разрешение распределения проводимости вдоль профиля NARYN в сравнении с более ранними геоэлектрическими построениями регионального масштаба [Трапезников и др., 1997] и более устойчивое решение по сравнению с моделью «NARYN-RLM», представленной в разделе 3.2.

В разделе 3.4 рассматривается построение двумерной региональной геоэлектрической модели вдоль геофизического грансекта MANAS, расположенного на территории Киргизии и Китая и пересекающего Центральный Тянь-Шань по меридиану в полосе 75-76-го градусов восточной долготы.

Для двумерной (2-D) инверсии наблюденных данных использовалась программа Макки, реализующая метод нелинейных сопряженных градиентов [Rodi and Mackie, 2001]. Входной ансамбль инвертируемых данных включал в себя скорректированные значения кажущегося сопротивления и фазы импеданса для двух поляризаций ЭМ поля, заданные в 32 точках на профиле длиной около 220 км для 22 периодов в интервале от 0.01 до 2200 с.

Сеточная аппроксимация модели имеет 130 горизонтальных и 48 вертикальных ячеек с латеральными изменениями по размеру меньшими, чем коэффициент 1.5 между любыми соседними ячейками для того, чтобы удовлетворить ограничениям программы 2D инверсии.

Стартовая модель 2-D инверсии представляет собой горизонтально-слоистую среду. Верхняя (до глубин ~30 км) высокоомная часть стартового разреза содержит слои с удельным сопротивлением 100 Ом-м, 1000 Ом-м, 2000 Ом-м. Величина сопротивления приповерхностного слоя 100 Ом-м близка к среднему значению сопротивления верхней части разреза, полученной на исследуемой территории с помощью малоглубинных методов электроразведки [Юдахин, 1983]. В нижней части стартовой модели на глубинах 30-45 км присутствует проводящая толща с удельным сопротивлением 30 Ом-м. Нижнекоровый проводящий слой, как основной элемент региональной гсоэлектрической модели Центрального Тянь-Шаня, был выделен ранее [Трапезников и др., 1997; Рыбин и др., 2003]. Следует также отметить, что плотность и геометрия сетки разбиения в процедуре автоматизированной инверсии, а также включение всех блоков разбиения в оптимизационный подбор допускают свободный выбор коровых структур, удовлетворяющих различным гипотезам о глубинном геоэлектрическом строении изучаемого сечения литосферы Центрального Тянь-Шаня.

Входной ансамбль инвертируемых данных включал в себя значения кажущегося сопротивления и фаз импеданса для двух поляризаций ЭМ поля, заданных в пунктах наблюдений по профилю MANAS. Для профиля длиной около 400 км инвертировались данные 50 пунктов наблюдений, представленные на сетке из 22-41 периодов в интервале от 0.01 до 2200 с. Пределы погрешностей инвертируемых данных, являющиеся внутренними параметрами процедуры инверсии, были установлены следующим образом: модуль кажущегося сопротивления (ТЕ мода) -100%, модуль кажущегося сопротивления (ТМ мода) - 10%, фаза импеданса (ТЕ мода) - 5%, фаза импеданса (ТМ мода) - 5%.

После нескольких тестовых расчетов инверсии было определено значение параметра регуляризации tau=3.0.

В результате выполненных 207 внутренних итераций в процессе совместной параллельной инверсии всего входного ансамбля погрешность подбора данных по всем компонентам (RMS-невязка) составила 2.858. Результирующая модель профиля

MANAS представлена на рис. 3. Отметим, что полученная модель достаточно хорошо согласуются с результатами наблюдений.

76.2 в.д. 39.5 с. ш.

Ю<*ЧГ> РОДЕО т-<ЧГОчЮР« или аась-ч-т-гт-гг-*-

74.0 в.д. 42.8 с. ш.

mm 1Шс

Рис. 3. Геоэлектрический разрез вдоль профиля MANAS, построенный с помощью программы двумерной инверсии Макки. Получен как результат совместной бимодальной инверсии всех компонент тензора импеданса (модули/фазы) и типпера (Re/fm). В верхней части рисунка показаны номера пунктов М'ГЗ-МВЗ и координаты крайних пунктов наблюдений профиля.

В качестве существенных элементов полученного разреза электропроводности профиля MANAS определяются:

- нижне-коровый слой пониженного сопротивления менее 100 Ом-м на глубинах 40 -60 км, фрагментарно отсутствующий в центральной части разреза;

- субвертикальные проводящие зоны в верхней и средней коре, наиболее мощные и глубинные из них расположены в центральной части профиля под Нарьшской впадиной и на севере под Киргизским хребтом;

- спорадически проявляющийся верхне-коровый проводник на глубинах около 10 км.

В разделе 3.5 обсуждаются вопросы, связанные с объяснением природы электропроводности земной коры и верхней мантии Тянь-Шаня. В качестве важнейшего фактора необходимого для обеспечения повышенной проводимости рассматривается тектоническая расслоенность земной коры Тянь-Шаня [Макаров, 1982], где главным горизонтом расслоения, компенсирующим дисгармонию верхнекоровых структур и более глубоких - нижнекоровых и мантийных, является среднекоровый проводящий слой, в котором предполагаются пластичные и квазипластичные деформации и течение вещества. Здесь в создавшихся условиях повышенной пористости высокая проводимость достигается только, если трещины заполнены хорошо проводящими водными растворами и являются сквозными. Рассматриваются два возможных источника появления свободной воды в трещинно-поровом пространстве земной коры Тянь-Шаня. Первый источник - высвобождение части связанной воды вследствие химической реакции дегидратации минералов, содержащих связанную воду [Ваньян, 1996; Vanyan and Gliko, 1999]. Количество химически связанной воды по разным оценкам достигает примерно одного весового

процента. В глубоких частях земной коры основными носителями связанной воды являются амфиболиты.

Высвобождение всей воды, химически связанной в породах средней части коры Тянь-Шаня, означало бы обезвоживание этих пород. Поскольку мы не имеем петрологических свидетельств обезвоживания, можно предположить, что работает второй источник: параллельно с дегидратацией идет процесс гидратации за счет флюидов, поступающих из верхней мантии. Гипотеза присутствия мантийных флюидов в земной коре Тянь-Шаня и возможные механизмы миграции флюидов из верхней мантии находят поддержку в работах Ю.Ф. Копничева [2002], связанных с исследованием динамики распределения поля поглощения сейсмических волн в нижней коре и верхней мантии Тянь-Шаня.

Таким образом, есть все основания полагать, что именно дегидратация пород в условиях активизации и разогрева до 600°С является источником флюида, создающего высокую электропроводность земной коры Центрального Тянь-Шаня.

Чем выше температура земной коры, тем меньше глубина рассматриваемой границы переходной зоны, отмеченная градиентом проводимости. Однако верхний уровень повышенной электропроводности, по-видимому, будет ограничиваться не только температурой дегидратации, но и уровнем фронта распространения связанной трещиноватости (квазипластичности), образующей сквозные каналы для обеспечения электрического тока. Именно такое механическое состояние пород в фиксированном интервале глубин верхней и средней коры в виде сообщающихся трещин, по которым циркулируют флюиды, благоприятно для резкого увеличения электропроводности. Что может привести к такому состоянию?- Здесь нужно рассматривать несколько масштабных процессов и действующих сил. В качестве региональной причины рассматриваются неотектонические коллизионные процессы, создающие макро-реологическую структуру, являющуюся необходимым условием существования повышенной проводимости в региональном масштабе, но это может объяснить открытость только субмеридионалышх трещин и разломных зон. В качестве локальных могут быть процессы гидратации и дегидратации, приводящие к переформированию фаций метаморфизма и увеличению пористости пород, а также неравновесное состояние иерархии разномасштабных неоднородиостей, которые сами по себе создают градиентные условия для возникновения напряжений. В более глубоких горизонтах (в нижней коре), по-видимому, главенствует тектоническое течение вещества, т.е. деформации реализуются в чисто пластической форме. А это в определенной мере снижает проводимость нижнекоровых горизонтов и затрудняет возможность надежного разделения этого механизма от флюидо-дегидратационного с помощью изучения электрических свойств геосреды.

Глава 4. Использование геоэлектрических моделей для изучения локальных зон земной коры

В разделе 4,1 рассматриваются результаты площадного магнитотеллурического профилирования Северо-Тяньшанской сейсмогенерирующей зоны, расположенной на территории Бишкекского геодинамического полигона (БГП) [Рыбин и др., 2008]. Его территория включает в себя большую часть Чуйской впадины и северного склона Киргизского хребта и ограничена простиранием на расстояние около 150 км.

В результате проведения полевых измерений точность определения МТ передаточных функций в большинстве из 145 выполненных зондирований составляет 1-2% по модулю и около 0.5-0.8 градуса по фазе. На основе первоначального анализа

массива измеренных данных с целью оценки геоэлектрической размерности среды сделан вывод, указывающий на суперпозицию локальных трехмерных структур и региональной двумерной структуры в земной коре исследуемой территории БГП.

ill!1 1112 lilh ¡Iii4 IUI5 ¡116

¡¡¡§¡§7 EG (К" 10-12)

Рис. 4. Карта территории Бишкекского геодинамического полигона (БГП). 1 - Научная станция РАН; 1 - пункты магнитотеллурического зондирования (МТЗ); 3 - крупные города; 4 - основные разломы; 5 - Центрально-Чуйская флексурно-разрывная зона; 6 - номер МТ профиля; 7 - эпицентры современных сильных землетрясений (энергетический класс К>10). На врезке в левом верхнем углу светлым прямоугольным контуром показано расположение БГП и региональные профили МТЗ (белые линии).

С помощью инверсии нормализованных продольных амплитуд кажущегося сопротивления и исходных фаз импеданса построены квази-двумерные геоэлекгрические разрезы вдоль линии каждого из 6 профилей исследования. Для двумерной (2-D) инверсии наблюденных данных использовалась программа Макки, реализующая метод нелинейных сопряженных градиентов [Rodi and Mackie, 2001].

В результате выполненных внутренних итераций в процессе совместной параллельной инверсии всего входного ансамбля (кажущегося сопротивления и фазы импеданса) величина погрешности подбора данных по всем компонентам (RMS-невязка) не превысила значения 3.0 для каждого из профилей исследования. Результирующие профильные модели представлены на рис. 5. Полученные модели достаточно хорошо согласуются с результатами наблюдений.

Выполненные ранее рекогносцировочные зондирования по профилю 6 показали, что верхняя часть полученного геоэлектрического разреза (до глубины 5 км) хорошо согласуется с особенностями структурно-геологического разреза исследуемого участка [Рыбин и др., 2003; Rybin et al., 2004]. На каждом из показанных разрезов на рис. 5 проявляется достаточно закономерное чередование блоков различного

Профиль-1 (Кара-еалта)

Профкль-2 (Ак-суу)

Лрофиль-4 (Аламвднн},

Профиль-Э (Сокулук)

Профипь-5 (Серафим овка)

Профиль-6 (Тукк)

электрического сопротивления. Наклонная низкоомная структура, уходящая своими корнями в среднюю-нижнюю часть земной коры, отражает трещиноватую, механически ослабленную область в зоне надвигания для рассматриваемых сечений земной коры. Напротив, "жесткие" блоки среды, один из которых, например, выразительно проявился как высокоомный объект куполообразной формы в разрезе профиля 6 (интервал глубин 5-) 5 км), по-видимому, контролируют состояние процессов надвигообразоваиия и распределение сейсмичности на этих глубинах.

Рис. 5. Геоэлекгрические разрезы, полученные по шести МТ-профилям БГП. Изолинии указывают удельного сопротивления в Ом-м.

В разделе 4.2 рассматривается построение геоэлектрической модели для одной из наиболее активных краевых надвиговых зон Тянь-Шаня - Иссык-Атинского участка Северо-Тяньшанской системы разломов [Рыбин и др., 2003]. Впервые доказана возможность исследования надвиговых структур в орогенвых областях с помощью магнитотеллурических методов. В результате анализа геоэлектрического профильного разреза в исследуемом районе Иссык-Атинского участка Северо-Тяньшанской разломной зоны выявлено умеренно-пологое залегание плоскости надвига, подворот основания и частичное тектоническое перекрытие впадины.

В разделе 4.3 рассматриваются особенности геоэлектрической структуры земной коры зоны Таласо-Ферганского разлома [Баталев и др., 2003; Рыбин и др., 2005]. В результате двумерной инверсии данных МТЗ-МВЗ по серии локальных профилей, секущих зону Таласо-Ферганского разлома, во всех полученных сечениях в верхней части наблюдается высокоомное тело шириной от 9 до 20 км, ограниченное с северовосточной стороны субвертикальным, а с юго-западной стороны наклонным проводящими каналами от средне-нижнвкорового проводника к поверхности. В нижней коре в зоне, прилегающей к Таласо-Ферганскому разлому со стороны Западного Тянь-Шаня, определяется наклонный проводящий слой, выполаживающийся на глубине 30-35 км.

В разделе 4.4 представлены результаты изучения структуры зоны надвигания палеозойского основания хребта Терскей Ала-Тоо на кайнозойские отложения Кочкорской впадины в районе Южно-Кочкорского краевого разлома с помощью МТ-профилирования [Park et al, 2002; Рыбин и др., 2005], В полученном геоэлектрическом разрезе отчетливо проявляется проводящая область в диапазоне высот 400-1900 м выше уровня моря с удельным сопротивлением менее 100 Ом-м, находящаяся ниже 500-м слоя с сопротивлением, превышающим 100-300 Ом-м. Предполагается, что эта зона пониженного сопротивления представляет собой неогеновые осадочные отложения, погребенные под палеозоем фронтальной части хребта. Горизонтальная амплитуда надвига здесь может составлять 3-3.5 км.

Последний раздел четвертой главы посвящен результатам детального магнитотеллурического и магнитовариационного профилирования на южном 140 км сегменте геофизического трансекта MANAS [Рыбин и др., 2009]. Рассматриваемый участок профиля показан светлым прямоугольным контуром на рис. 1. Построена двумерная геоэлектрическая модель, характеризующая слоисто-блоковую структуру литосферы в зоне сочленения Центрального Тянь-Шаня и северного борта Таримской плиты (рис. 6). Выявлены низкоомные зоны разупрочнения, предположительно, связанные с пододвиганием Тарима под Тянь-Шань. Выделены геоэлектрические неоднородности разреза, указывающие на коровый масштаб современных деформаций в самом Таримском блоке.

Рис. 6. Геоэлектрический разрез вдоль профиля Аксай-Артуш, построенный с помощью программы двумерной инверсии Макки. Получен как результат совместной бимодальной инверсии всех компонент тензора импеданса (модули/фазы) и типпера (Re/Im). В верхней части рисунка показаны номера пунктов МТЗ. Вертикальный, горизонтальный масштабы -км. Цветовая шкала - десятичный логарифм удельного электрического сопротивления в Ом-м.

Глава 5. Результаты геоэлектрических построений в сопоставлении с комплексом геофизических, геодезических и сейсмологических данных, полученных в регионе

В разделе 5.1 выполнен сравнительный анализ комплексного сейсмического разреза и геоэлектрического разреза МТЗ по геотраверсу MANAS. Рассматривается построение комплексного сейсмического разреза на основе результатов обработки профильных сейсмических материалов МОВ-ОГТ, МОВЗ и сейсмотомографии [Щелочков и др., 2009], [Макаров и др., 2010].

Сейсмический профиль MANAS (39°-42 с.ш., 75°-76° в.д.) является геотраверсом нового поколения, основанным на многоволновых сейсмических наблюдениях с использованием взрывных источников по системе многократных перекрытий МОВ-ОГТ. Расположение профиля MANAS показано на рис. I. Дополнительно с помощью широкополосных сейсмических станций, установленных вдоль линии профиля, осуществлялись сейсмические просвечивания с использованием естественных источников (землетрясений).

Возникшие в XX веке сейсмологические и сейсмические методы изучения земной коры и верхов мантии сегодня существенно продвинулись с точки зрения изучения сложно построенных гетерогенных сред. В кристаллической коре неоднородности петрологии, плотности, флюидонасыщенности, изотропии, пористости, проницаемости приводят не только к вариациям сейсмической скорости, но и к дифференциации волновых полей, регистрируемых и обрабатываемых по модели отраженных волн. Сложная «смесь» метаморфических и изверженных пород, очевидная реологическая расслоенность среды (есть волноводы и магматические камеры) и другие факторы приводят к различиям в отражательной и дифракгообразующей способности среды, что выражается в понятии сейсмической «мутности», которая зависит от степени насыщенности волновых полей точками дифракции и отражающими площадками и от положения рефлекторов и дифракторов. Именно анализ сейсмических разрезов МОВ-ОГТ с позиции распределения параметра мутности является на сегодняшний день нетрадиционным подходом, дающим новые результаты по вещественно-структурной дифференциации кристаллической коры и верхней мантии.

На рис. 7 (верхняя панель) представлен «сшитый» (без субширотных участков) комплексный сейсмический разрез по спрямлённой линии профиля MANAS, объединяющий в согласованном масштабе результаты обработки сейсмических данных профиля по всем трем методам. Построенный разрез имеет сложную гетерогенную структуру, определяемую как очевидной горизонтальной расслоенностью земной коры, так и пересечением горизонтально-слоистой среды вертикальными и наклонными деструктивными зонами. При этом в разрезе проявляются следующие слои: осадочный (местами дифференцируемый на комплексы), складчатый, кристаллический и более глубокие комплексы коры -верхней, средней и нижней. На границах складчатого и кристаллического комплексов, а также верхней и нижней коры (т.е. вся средняя кора) фиксируются

горизонты или слои повышенной пластичности, отличающиеся понижением плотности рассеянных волн. В целом горизонтальная расслоенность согласуется с принципом изостатической компенсации по данным плотностного моделирования и достаточно традиционна для вещественно-структурных, реологических и геодинамических моделей земной коры Тянь-Шаня, в которые входят и волноводные слои и линзы повышенной пластичности и/или разупрочнённости [Макаров др., 1982].

В разрезе выделяется также крутопогружающаяся под сооружения Тянь-Шаня деструктивная тектоническая зона, представленная серией гетерогенных пластин. Угол падения этой зоны в общем уменьшается с глубиной, что свидетельствует о ее коллизионной природе и связано с пододвиганием Таримской плиты под складчатые сооружения Тянь-Шаня. Зона поддвига Тарима под Тянь-Шань рассматривается в ряде концептуальных моделей (см., например, [Современная геодинамика..., 2005]), но экспериментально сейсмическими данными зафиксирована впервые.

Вертикальная полосчатость рисунка, характерная для всего разреза, для нижнекорового и более глубоких слоев представляет наиболее интересную особенность и загадку. В разрезе выделяются крупные колонны наиболее "мутных" (темных) сред под Аксайской и Нарынской впадинами, а также в Атбаши-Иныльчекской шовной зоне. Вертикальная полосчатость разреза, может иметь естественную природу и отражать вещественно-структурную и реологическую дифференциацию среды. Также вертикальные структуры могут отражать области (каналы) высокой интенсивности глубинных флюидно-газовых и тепловых потоков. Можно предполагать, что именно они в значительной мере обеспечивают вертикальные перетоки и перераспределение вещества в различных слоях коры, в том числе его нагнетание под системы поднятий с утолщением коры и отток из-под межгорных и предгорных прогибов с утонением коры. По-видимому, эти вертикальные зоны вместе с горизонтальными волноводными каналами повышенной пластичности и текучести формируют геодинамическую систему, концептуально рассмотренную в модельных построениях М.Г.Леонова и В.И.Макарова [Современная геодинамика..., 2005] и позволяющую объяснить структуру и динамику разреза в сечении профиля.

Проведем сравнительный анализ в региональном масштабе и рассмотрим сейсмический и геоэлектрический разрезы по всей длине выполненных профилей МОВ-ОГТ и МТЗ. На рис. 7 в согласованных горизонтальном и вертикальном масштабах показаны комплексный сейсмический разрез и разрез двумерной геоэлекгрической модели профиля. Горизонтальная координата геоэлектрического разреза отвечает меридиональному направлению, поэтому для сравнительного анализа выбирались фрагменты временного разреза, соответствующие участкам сейсмического профиля с азимутом близким к меридиональному направлению.

Если говорить о региональной расслоенности исследуемой геосреды, то результаты геоэлекгрики, представленные на рис 7, в большей мере демонстрируют присутствие горизонтального (субгоризонтального) проводящего слоя в диапазоне глубин 20-60 км, за исключением, пожалуй, зоны в центральной части профиля, где отмечается сложная картина чередования резко дифференцированных по проводимости вертикальных структур, достигающих своими корнями глубин подошвы нижней коры.

ШШ

Рис. 7. Сопоставление сейсмического разреза МОВ-ОГТ по [Макарову и др., 2010] (вверху) и геоэлектрического разреза МТЗ (внизу) в согласованном горизонтальном масштабе. Белыми линиями на разрезе МТЗ оконтурены проводящие зоны с удельным сопротивлением < 100 Ом-М.

На сейсмическом разрезе преобладают крутонаклонные структуры и границы, отражающие тонкую структуру распределения неоднородностей в земной коре. В методе МТЗ такие неоднородности сглаживаются в получаемом отклике из-за диффузного распространения зондирующего электромагнитного поля в Земле, т.е. метод МОВ-ОГТ и метод МТЗ по разному «чувствуют» геометрию структурных особенностей земной коры. Поэтому, на данном этапе интерпретации для сравнения результатов МОВ-ОГТ и МТЗ в первую очередь важно выделить крупные блоки геосреды с различной степенью гетерогенности на основе понятий интегральной сейсмической мутности и прозрачности.

Из визуального анализа рис. 7 следует, что в целом на качественном уровне просматривается корреляция отражательных свойств среды с ее электрическими характеристиками, так областям с повышенной плотностью рефлекторов отвечают проводящие области в геоэлекгрической модели. Наиболее отчетливо такое соответствие проявляется для наклонных и субвертикальных проводящих структур в средней-нижней коре. Более сложная картина распределения электрических и сейсмических неоднородностей, а также их взаимоотношений наблюдается в центральной части МТ профиля (пункты 543-551) в районе Сон-Кёльской и Нарынской впадин. Тонкая расслоенность земной коры более отчетливо видна в

данных ОГТ по сравнению с магнитотеллурическим откликом, где присутствуют сглаживающие эффекты вследствие диффузного распространения зондирующего электромагнитного поля в Земле. Таким образом, каждый из методов решает свои задачи и соответственно оба метода по-разному описывают неоднородную структуру земной коры и верхней мантии. Совместное применение методов дает возможность исследователю получить взаимодополняющую информацию об изучаемых объектах геосреды.

В разделе 5.2 рассмотрены деформации земной коры Центрального Тянь-Шаня, полученные методом расчета двумерного регионального поля деформации по результатам наблюдений средствами глобальной космической геодезии (GPS) [Рыбин, Костюк, 2008]. Остановимся подробнее на результатах совместного анализа рассчитанного двумерного поля деформации с параметрами глубинного геоэлектрического разреза Центрального Тянь-Шаня вдоль профиля NARYN (модель «NARYN-INV2D»).

Для совместного анализа поля деформации с параметрами опорного геоэлекгрического разреза использовано профильное сечение регионального распределения горизонтальной деформации вдоль линии меридиана 76° в.д. Выборка для построения такого сечения, пространственно совпадающего с профильным геоэлектрическим разрезом, сформирована из общего массива значений деформационного поля и показана на рис. 8 в виде графика значений среднегодовой скорости дилатации по профилю сравнения.

В качестве геоэлектрического параметра для сопоставления с профильным распределением деформаций выбрана наиболее устойчиво определяемая характеристика геоэлектрических построений - суммарная продольная проводимость земной коры S(г), вычисляемая по формуле:

"Ш*

где p(z) - удельное электрическое сопротивление, измеряемое в Ом м, z -вертикальная координата. При расчете проводимости исключены из рассмотрения геоэлектрические неоднородности верхней 10 км толщи разреза вдоль линии профиля, создаваемые, в первую очередь, проводящими структурами осадочного комплекса межгорных впадин.

Полученное распределение интегральной продольной проводимости земной коры в интервале глубин 10-60 км по профилю NARYN показано в нижней части рис. 8. Наблюдаемая на рисунке визуальная пространственная корреляция экстремумов этих распределений может свидетельствовать о взаимосвязи поверхностных деформаций с параметрами проводящего слоя в нижней коре (удельное сопротивление и мощность слоя) в рассматриваемом сечении вдоль линии профиля.

С точки зрения степени геоэлектрической неоднородности и тектонической активности средней-нижней коры профиль NARYN условно можно разделить на два приблизительно одинаковых по длине участка: северный и южный. К северному участку будем относить часть профиля, которая расположена к северу от разломной зоны Линия Николаева, пересекает геологические структуры Северного Тянь-Шаня и выходит на юго-восточную окраину Казахского щита. Южный участок профиля находится в пределах Срединного и Южного Тянь-Шаня. Маркер, разделяющий профиль на две части, показан на рис. 8 звездочкой.

1000 -

сред/, ¿годовал скорость дилатации

0 1DO 200 300 400 КМ 500

Рис. 8. Сопоставление интенсивности среднегодовых горизонтальных деформаций на дневной поверхности (п10'8год'') по данным GPS (1995-2005 гг.) вдоль профиля NARYN (А) с распределением интегральной продольной проводимости земной коры Sfz) в интервале глубин 10-60 км по профилю (Б).

1500 -

2600 -СМ 2000 -

Отметим высокую степень корреляции (к=0.84) между интенсивностью горизонтальной деформации на поверхности земной коры и интегральной проводимостью нижнекорового электропроводящего слоя в северной половине профиля. В южной части профиля отсутствует значимая корреляция этих параметров (к=0.48). Попытаемся объяснить этот факт.

Ранее в работах [Трапезников, 1997; Брагин и др., 2001; Рыбин и др., 2003] были обоснованы флюидонасыщенность регионального электропроводящего слоя и возможность тектонического течения в виде пластической деформации в средней-нижней коре Центрального Тянь-Шаня. При этом изменения параметров проводящего слоя (мощность и сопротивление) могут реализовать градиент скорости латерального потока пластичного нижнекорового материала. Например, увеличение мощности (толщины) пластичного слоя будет сопровождаться соответствующим уменьшением скорости потока пластичного материала в нем, а уменьшение мощности -увеличением скорости потока. Уменьшение скорости потока в коровом слое приводит к уменьшению скорости движения поверхности Земли, что проявляется на деформационном графике в виде ниспадающих участков. Таким образом, можно говорить о том, что деформация в северной части профиля, наблюдаемой на земной поверхности с помощью метода GPS, отражает горизонтальную структуру пластического течения вещества в нижней коре региона.

Более сложные связи между деформационными и геоэлектрическими параметрами присутствуют в южной части профиля, распределение деформационного процесса по глубине и соотношение между хрупкой и пластичной деформациями имеют здесь более неоднозначный характер. Соответственно, усложняется картина регионального деформационного поля, наблюдаемого на поверхности, и отражающая

суммарную хрупко-пластичную деформацию земной коры. В качестве главного • фактора здесь можно рассматривать присутствие жестких слоев в средней-нижней коре южной части профиля, подверженных хрупким деформациям, в сочетании с пластическими слоями и такое строение коры отличается от северной половины профиля, где нижняя кора оказывается пластичной. В геоэлектрическом разрезе земной коры на южном участке также выявляется более неоднородное распределение электропроводности, чем в северной части профиля. Отметим, что геоэлектрический разрез профиля КАПУИ характеризует две разные неотектонические области: с севера - область надвиговых деформаций коры (надвиг на север), с юга - область поддвиговых дислокаций, структурно и энергетически существенно различных.

В разделе 5.3 сделана попытка исследования взаимосвязи параметров геоэлектрических неоднородностей земной коры с пространственным распределением современных сильных землетрясений (энергетического класса К> 10) в сейсмоактивной зоне Северного Тянь-Шаня на территории Бишкекского геодинамического полигона (БГП) [Рыбин, 2011]. На основе данных детальных магнитотеллурических зондирований построены двумерные геоэлектрические модели вдоль профилей 1 и 6, расположенных в западном и восточном сегментах зоны БГП и пересекающих линии региональных разломов (рис.4).

Для двумерной инверсии наблюденных профильных данных использовалась программа Макки. Результирующие профильные модели представлены на рис. 9.

Поофипь1

Рис. 9. Геоэлектрические разрезы, полученные по МТ-профилям 1,6 на территории БГП. Изолинии указывают десятичный логарифм удельного сопротивления в Ом-м. Белые кружки - гипоцентры сильных землетрясений энергетического класса К> И.

Выявленные в геоэлектрических моделях проводящие зоны, пространственно приуроченные к выходу на поверхность Шамси-Тюндкжского разлома, по-видимому, представляют собой механически ослабленные области повышенной трещиноватости, заполненные флюидом. По этой причине различия в величинах и распределении сопротивлений этих проводящих зон в рассматриваемых разрезах могут отражать различный уровень концентрации флюида или разную степень связности порово-трещинного пространства.

Анализ временных вариаций сейсмичности Северного Тянь-Шаня, выполненный в работе [Пономарев, Макаров, 2005], показал резкий рост числа землетрясении, начиная с 10 энергетического класса, к концу XX века. Так, по данным сейсмологической сети КЫЕТ за период 1994-2008 гг. для той части территории БГП, где были выполнены детальные магнитотеллурические зондирования, произошло 15 сейсмических событий энергетического класса К>10. Большинство эпицентров землетрясений приурочено к восточной части зоны сочленения Чуйской впадины и Киргизского хребта в окрестности МТ-профилей 4, 5, 6 (см. рис. 4) и при этом проявляется их группирование в некоторой полосе пространственно расположенной вблизи линии выхода Шамси-Тюндюкского разлома на земную поверхность. Шамси-Тюндюкский разлом на поверхности отделяет горную часть Киргизского хребта от предгорий и служит границей палеозойских образований южного и неоген-четвертичных отложений северного крыльев. На основании такого неоднородного распределения сейсмичности вдоль линии разлома можно выделить восточный сегмент разлома с высоким уровнем "сильной" сейсмичности и, соответственно, относительно слабо сейсмичные центральный и западный сегменты. Глубины очагов этих землетрясений распределены неравномерно и наибольшее их число таких приурочено к интервалу глубин 7-20км.

Рассмотрим более подробно основные элементы построенных двумерных геоэлектрических моделей, отражающих глубинную структуру западного и восточного сегментов зоны БГП. существенно отличающихся друг от друга по уровню "сильной" сейсмичности. Итоги сопоставления этих профильных геоэлектрических моделей приведены в Таблице-1.

Таблица 1. Результаты сравнительного анализа характеристик электрической структуры профильных разрезов БГП

Профиль 1 (западный сегмент БГП) - (в период 1994-2008 гг. сильные землетрясения отсутствовали) Профиль 6 (восточный сегмент БГП) - (в период 1994-2008гг. произошли 6 сильных землетрясений сК>11)

Верхняя кора Более протяженная в горизонтальном направлении низкоомная зона, глубже расположена подошва проводника, ниже сопротивление проводящей зоны Более протяженная и мощная высокоомиая зона

Средняя кора Интегрально более проводящая и более контрастная среда Менее проводящая и более однородная среда Есть субвертихальный канал, соединяющий нижнекоровый проводник с верхнекоровьщ

Нижняя кора Более мощная проводящая зона, имеет практически повсеместное распространение в нижней части разреза. Очень низкое сопротивление по сравнению с нижней частью разреза профиля б Проводник локализован в южной час-га разреза

Неоднородность распределения проводимости в нижней коре рассматриваемых разрезов, достаточно близко расположенных друг к другу, может показаться загадочной. Однако, исходя из флюидной природы пониженного электрического сопротивления и низких скоростей сейсмических волн в нижней коре региона [Vanyan and Gliko, 1999; Рыбин и др., 2005], неоднородное распределение проводимости можно объяснить особенностями и различиями протекающих процессов диффузии флюида из нижнекорового горизонта к земной поверхности. Так наблюдаемое понижение нижнекоровой проводимости в разрезе профиля 6 по отношению к разрезу профиля 1 можно объяснить присутствием в средней коре разреза профиля б достаточно мощного проводящего субвертикального канала, который в значительной мере способствует диффузии флюида вверх, тем самым уменьшая концентрацию флюида в нижней коре. Такой процесс приводит к изменению поля напряжений в сейсмогенерирующей области и в некоторых случаях к землетрясениям. Отметим также, что проекция субвертикальной проводящей зоны на земную поверхность маркируется минеральными источниками вдоль всего Киргизского хребта. В этой зоне пробурено несколько скважин, которые характеризуются выходом углекислых термальных (до 80°С) минерализованных вод.

Необходимо отметить влияние другого фактора на величину проводимости среды - степени дробления (трещиноватости) среды и связности трещин между собой. Земная кора на территории БГП испытывает региональное силовое давление с юга, как результат влияния дальней зоны коллизии. В первом приближении это силовое поле можно считать однородным вдоль широтного простирания зоны БГП, о чем косвенно может свидетельствовать одинаковый характер поведения северной компоненты скорости движения земной поверхности вдоль серии профилей, построенных по результатам региональных GPS наблюдений и секущих зону БГП в меридиональном направлении на различных участках ее простирания близких к рассматриваемым МТ профилям [Рыбин, 2011]. В таких условиях ключевую роль в формировании поля напряжений, особенности которого, в конечном счете, определяют наблюдаемое пространственное распределение сейсмичности в зоне БГП, начинают играть реологические и структурные неоднородности земной коры. Можно предположить, что высокоомный блок в средней-нижней коре разреза профиля 6, занимающий больший объем среды и более жесткий в сравнении с высокоомной зоной в разрезе профиля 1, при передаче регионального давления с юга на север служит своеобразным упором в такой динамической системе и, соответственно, в этом месте создаются условия для длительного накапливания упругих напряжений и их разрядки в виде сильных землетрясений. Таким образом, подтверждается высокий уровень "сильной" сейсмичности восточного сегмента зоны БГП, где за период 19942008 гг. в окрестности профиля 6 произошло 12 сильных землетрясений энергетического класса К>10.

Анализ взаимосвязи местоположения гипоцентров рассматриваемых сильных землетрясений и геоэлектрических неоднородностей выявил преимущественную приуроченность очагов землетрясений к зонам вертикального и горизонтального градиентов электрических свойств среды (рис. 9). Однако, хотя в разрезе профиля 1 присутствуют градиенты сопротивления, обусловленные высокоомными телами и зонами низких сопротивлений, сильных землетрясений энергетического класса К>10 там не происходит. По-видимому, магнитуда рассматриваемых землетрясений зависит от площади контакта геоэлектрических аномалий, обусловленной размерами

высокоомных тел, и, возможно, величины вертикального или горизонтального градиентов сопротивления, создаваемых высокоомными телами с зонами низких сопротивлений. В таких областях земной коры создаются благоприятные условия для длительного накапливания тектонических напряжений, их дальнейшая разрядка происходит в краевых частях высокоомных тел. являющихся концентраторами энергии. Источниками тектонических напряжений могут быть перемещения верхнекоровых блоков по 'разупрочненному астенослою средней-нижней коры в обстановке субмеридионального сжатия, а также процессы пластического течения вещества и его пространственного перераспределения на уровне нижней коры и верхней мантии региона [Макаров, 1982; Макаров, 2005].

Таким образом, положение землетрясений энергетического класса К>10, произошедших на территории БГГ1, может быть объяснено геоэлектрическими особенностями земной коры и в первую очередь наличием высоких градиентов сопротивления, обусловленных высокоомными телами и зонами низких сопротивлений. При этом разрядка напряжений происходит в краевых частях высокоомных тел, являющихся накопителями энергии. Интенсивность землетрясений, по-видимому, зависит от размеров, положения и упругих параметров высокоомных тел.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных исследований создан методический, программный и аппаратурный комплекс для глубинных электромагнитных зондирований Центрального Тянь-Шаня и предложено решение крупной научной проблемы в области наук о Земле, связанной с развитием геофизических методов, использующих естественное электромагнитное поле Земли для изучения внутреннего строения литосферы сложно построенных регионов.

Главным итогом диссертационной работы является выполненное автором научное обобщение материалов и методик количественной интерпретации данных глубинных электромагнитных зондирований, осуществляемых уже более 25 лет Научной станцией РАН в Тяньшанском регионе и сопредельных территориях. На этой основе построена глубинная геоэлектрическая модель литосферы Центрального Тянь-Шаня и выполнено междисциплинарное обобщение результатов геоэлектрических построений с данными других геофизических исследований глубинного строения региона. Автором детально исследованы распределения электрических свойств земной коры Центрального Тянь-Шаня вдоль двух опорных комплексных геотраверсов NARYN и MANAS, пересекающих в субмеридиональном направлении весь горный пояс с выходом на Казахский щит и Таримскую плиту, и ряда отдельных локальных зон, представляющие собой ключевые элементы современной геодинамической системы Тянь-Шаня, и поэтому интересных с точки зрения понимания их глубинной структуры и протекающих процессов.

Наиболее важные результаты проведенных автором исследований сводятся к следующему.

1. Модифицированы стандартные программные средства обработки полевых материалов магнитотеллурических и магнитовариационных наблюдений, полученных в Тяньшанском регионе (раздел 2.3).

2. Последовательно реализованы несколько оригинальных подходов к количественной интерпретации данных МТЗ-МВЗ с учетом сложного

геоэлектрического строения литосферы горного региона Тянь-Шаня и сильных приповерхностных искажений (раздел 2.4), прежде всего:

трехуровневый алгоритм 2D инверсии магнитовариационных и магнитотеллурических данных с ведущей ролью магнитных откликов и импедансных фаз, наименее подверженных влиянию 3D неоднородностей;

- алгоритм сглаживающей 2D инверсии Макки [Rodi, Mackie, 2001];

- новая концепция 2D интерпретации 3D искаженных данных в рамках метода многокомпонентной совместной инверсии Варенцова [2002, 2006, 2011] с возможностью учета влияния рельефа поверхности наблюдения, взвешивания данных на основе количественных мер их 3D искаженности и робастного осреднения всего набора приемлемых решений инверсии.

3. Наиболее полно и последовательно методика 2D интерпретации применена при построении геоэлекгрической модели «NARYN-INV2D» вдоль геотраверса NARYN (раздел 3.3). Геоэлектрическая модель «MANAS» вдоль одноименного геотраверса построена в классе сглаженных геоэлектрических структур (раздел 3.4).

На основе региональных моделей «NARYN-INV2D» и «MANAS» выявлена слоисто-блоковая геоэлектрическая структура литосферы Центрального Тянь-Шаня, проявляющаяся в чередовании зон повышенного и пониженного сопротивления, что свидетельствует об ее высокой гетерогенности и тектонической расслоенности. В этих разрезах земной коры выявлены проводящие слои с удельным сопротивлением 10-20 Ом-м в нижней коре на глубине 30-50 км, крупная проводящая область под Нарынской впадиной и спорадически проявляющиеся верхнекоровые проводники. В разрезах выделяются структуры пониженного сопротивления, пространственно приуроченные к зонам основных разрывных нарушений в зонах Линии Николаева, Северо-Тяныпанского, Южно-Кочкорского, Таласо-Ферганского, Атбаши-Иныльчекского и Южно-Тяньшанского разломов (разделы 3.3 и 3.4).

4. Предложена флюидо-дегидратационная гипотеза, объясняющая физическую природу проводящих объектов в земной коре и возможно верхней мантии Центрального Тянь-Шаня. В рамках этих представлений фактор тектонической расслоенности средней и нижней коры Тянь-Шаня обеспечивает необходимые условия для повышения пористости и проницаемости среды. В таких условиях высокая проводимость достигается лишь, если трещины заполнены хорошо проводящими водными растворами и являются сквозными. Возможны два источника появления свободной воды в трещинно-поровом пространстве земной коры Тянь-Шаня: химическая реакция дегидратации минералов и процесс гидратации за счет флюидов, поступающих из верхней мантии (раздел 3.5).

5. Доказана возможность детального исследования надвиговых структур в орогенных областях с помощью методов МТЗ-МВЗ. Построены двумерные геоэлектрические разрезы вдоль серии из шести субмеридиональных и субширотных детализационных профилей на территории Бишкекского геодинамического полигона. В результате определены глубинные части активных тектонических надвиговых структур в зоне сочленения северной граничной области Центрального Тянь-Шаня с Казахским щитом (раздел 4.1). Проведено построение и анализ характеристик геоэлектрического разреза одной из наиболее активных краевых надвиговых зон Тянь-Шаня - Иссык-Атинского участка Северо-Тяньшанской системы разломов. Здесь выявлено умеренно-пологое залегание плоскости надвига, подворот основания и частичное тектоническое перекрытие Чуйской впадины (раздел 4.2).

В геоэлехтрической структуре зоны сочленения Центрального Тянь-Шаня и Таримской плиты определена протяженная инзкоомная зона разупрочнения, начинающаяся южнее Аксайской впадины и полого погружающаяся под Тянь-Шань до глубин 50-60 км. Предполагается, что положение этой зоны отражает процесс пододвигания литосферы Тарима под Тянь-Шань (раздел 4.5).

6. В результате проведенного сравнительного анализа сейсмического разреза МОВ-ОГТ с профильным геоэлектрическим разрезом «MANAS» установлена на качественном уровне корреляция отражательных свойств среды с ее электрическими характеристиками: зонам с повышенной плотностью рефлекторов отвечают проводящие области. Тонкая расслоенность земной коры более отчетливо видна в сейсмических данных МОВ-ОГТ по сравнению с магнитотеллурическим откликом, сглаженным вследствие диффузного распространения электромагнитного поля в Земле, в то же время диапазон изменения электрических сопротивлений заметно выше. Каждый из методов решает свои задачи, и оба метода по-разному описывают неоднородную структуру земной коры и верхней мантии, но их совместное применение позволяет получить взаимодополняющую информацию об изучаемых геофизических объектах (раздел 5.1).

7. Получены количественные оценки взаимосвязи параметров геоэлектрического разреза по геотраверсу NARYN, с характеристиками поля современных деформаций земной коры Центрального Тянь-Шаня, построенного автором по данным региональной сети GPS наблюдений. Сделано следующее предположение: высокая корреляция между величиной горизонтальной деформации и проводимостью нижнекорового слоя, полученная в северной части профиля, может свидетельствовать о том, что деформация, наблюдаемая на земной поверхности с помощью GPS , несет в себе информацию о горизонтальной структуре пластического течения вещества в нижней коре региона (раздел 5.2).

8. Предложены геоэлектрические критерии определения положения зон возможных сильных землетрясений на основе результатов детальных магнитотеллурических исследований территории Бишкекского геодинамического полигона. Критерий базируется на приуроченности гипоцентров сильных землетрясений (энергетического класса К>10) к участкам земной коры, характеризующимся, в первую очередь, наличием градиентов сопротивления, обусловленных высокоомными телами и зонами низких сопротивлений, а также присутствием нижнекорового проводящего слоя и проводящего «канала», соединяющего нижнекоровый геоэлектрический этаж с верхнекоровыми структурами (раздел 5.3).

Автору представляются перспективными следующие направления будущего развития глубинных электромагнитных исследований в составе комплекса по изучению современной геодинамики Тянь-Шаня и сопредельных областей Центральной Азии:

- дальнейшее совершенствование методического обеспечения различных аспектов проведения глубинных электромагнитных исследований и более широкое применение разработанных методик на практике;

- реализация «площадной» региональной системы электромагнитных наблюдений с целью перехода от двумерной к трехмерной интерпретации магнитотеллурических и магнитовариационных данных;

- построение комплексной геофизической модели литосферы региона на основе геолого-геофизических данных, новых численных моделей и алгоритмов решения обратной задачи геофизики.

Основные публикации по теме диссертации

1. Баталев В.Ю., Волыхин А.М., Рыбин А.К., Трапезников Ю.А., Финякин В.В. Строение земной коры восточной части Киргизского Тянь-Шаня по данным МТЗ и ГМТЗ // Проявление геодинамических процессов в геофизических полях. М, Наука, 1993, с.96-113.

2. Рыбин А.К., Баталев В.Ю., Макаров В.И., Баталева Е.А., Сафронов И.В. Структура земной коры по данным магнитотеллурических зондирований // Современная геодинамика областей внутриконтинентального коллизионного горообразования (Центральная Азия). - М.: Научный мир, 2005, с. 79-96.

3. Рыбин АК Глубинное строение и современная геодинамика Центрального Тянь-Шаня по результатам магнитотеллурических зондирований // М.: Научный мир, 2011, 272с.

4. Трапезников Ю.А., Андреева Е.В., Баталев В.Ю., Бердичевский М.Н., Ваньян Л.Л., Волыхин AM., Голубцоеа Н.С., Рыбин АК. Магнитотеллурические зондирования в горах Киргизского Тянь-Шаня // Физика Земли. 1997. №1, с. 3-20.

5. Рыбин АК., Баталев В.Ю., Ильичев П.В., Щелочков Г.Г. Магнитотеллурические и магпитовариационные исследования Киргизского Тянь-Шаня// Геология и геофизика, 2001, т.42, №10 с. 1566-1173.

6. Брагин В.Д., Баталев В.Ю., Зубович А.В., Лобанчепко А.Н., Рыбин АК., Трапезников ЮА., Щелочков Г.Г. О качественных связях современных движений с геоэлекгрическим разрезом земной коры Центрального Тянь-Шаня и распределением сейсмичности // Геология и геофизика, 2001, т.42, № 10 с.1610-1621.

7. Зубович А.В., Трапезников Ю.А., Брагин В.Д., Мосиенко О.И. Щелочков Г.Г., РыбинАК., Баталев В.Ю. Поле деформации, глубинное строение земной коры и пространственное распределение сейсмичности Тянь-Шаня// Геология и геофизика, 2001, т.42, Х»10 с. 1634-1640.

8. Park, S. К., S. С. Thompson, A Rybin, V. Batalev, and R. Bielinski, Structural constraints in neotectonic studies of thrust faults from the magnetotelluric method, Kochkor Basin, Kyrgyz Republic, Tectonics, 22(2), 1013, doi:10.1029/2001TC001318, 2003.

9. Bielinski, R. A., S. K. Park, A. Rybin, V. Baíalev, S. Jun, and C. Sears, Lithospheric heterogeneity in the Kyrgyz Tien Shan imaged by magnetotelluric studies, Geophysical Research Letters, 50(15), 1806, doi:10.1029/2003GL017455,2003.

10. Баталева ЕЛ., Рыбин АК., Баталев В.Ю., Сафронов И.В. О возможности использования магнитотеллурического зондирования для исследования тектонических нарушений в массивах горных пород // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 2005, №3, с.38-45.

11. Баталева Е.А., Буслов М.М., Рыбин АК., Баталев В.Ю., Щелочков Г.Г., Сафронов И.В. Аномалии электропроводности Таласо-Ферганского разлома и геодинамическая интерпретация глубинной структуры юго-западного Тянь-Шаня// Геология и геофизика. - № 9.- 2006. - С. 1026-1033.

12. Сафронов И.В., Рыбин АК., Спичак В.В., Баталев В.Ю., Баталева Е.А. Новые геофизические данные о глубинном строении зоны сочленения Киргизского хребта и Чуйской впадины 11 ВестникКРСУ- 2006,- №3.- С.95-103.

IS. Баталееа E.A., Рыбин А.К., Батадев В.Ю., Щелочков Г.Г., Сафролов И.В. Опыт построения трехмерной геоэлектричеекой модели района Курайско-Чуйской системы впадин горного Алтая по данным электромагнитных зондирований // Вестник КРСУ.-2006,-№3.- С.104-112.

14. Матюков В.Е., Мамбетов Ш.А., Рыбин АК. Применимость геоэлектрических моделей для исследования природных геомеханических явлений Тянь-Шаня// Вестник КРСУ,- 2006,- №3,- С.36-42.

15. Захарова O.K., Спичак В.В., Рыбин А.К., Баталов В.Ю., Гойдина А.К. Оценка корреляции магнитотеллурических и геотермических данных на Бишкекском геодинамическом полигоне // Физика Земли, 2007, №4, с.35-42.

16. Рыбин АК., Спичак В.В., Баталев В.Ю., Баталееа Е.А., Матюков В.Е. Площадные магнитотеллурические зондирования в сейсмоактивной зоне Северного Тянь-Шаня // Геология и геофизика, 2008, т.49, №5, с. 445-460.

17. Новиков И.С., Еманов А.А., Лескова Е.В., Баталев В.Ю., Рыбин А К., Баталееа Е.А. Система новейших разрывных нарушений Юго-Восточного Алтая: данные об их морфологии и кинематике И Геология и геофизика, 2008, 49, №11, с.1139-1149.

18. Рыбин АК., Костюк АД. О связи поля современных деформаций и глубинной структуры электропроводности Центрального Тянь-Шаня по данным GPS и МТЗ // Вестник ВГУ, Серия Геология, 2008, №2, с. 165-175.

19. Рыбин АК., Баталев В.Ю., Баталееа Е.Ю., Матюков В.Ю. Магнитотеллурические свидетельства глубинных геодинамических условий в зоне сочленения Южного Тянь-Шаня и Тарима // Записки Горного института, 2009, т. 183, с.272-276.

20. БердичевскийМ.Н., Голубцова Н.С., Варенцов Ив.М., Пушкарев П.Ю., Рыбин АК., Соколова Е.Ю. Геоэлектрический разрез Центрального Тянь-Шаня: последовательная инверсия магнитовариационных и магнитотеллурических данных вдоль профиля НАРЫН // Физика Земли, 2010, №8, с. 54-61.

21. БердичевскийМ.Н., Соколова Е.Ю., Варенцов ИвМ., Рыбин А К., Баглаенко Н.В., Баталев В.Ю., Голубцова Н.С., Матюков В.Е., Пушкарев П.Ю. Геоэлектрический разрез Центрального Тянь-Шаня: анализ магнитотеллурических и магнитовариационных откликов вдоль геотраверса НАРЫН // Физика Земли, 2010, №8, с. 36-53.

22. Рыбин АК. Магнитотеллурические и сейсмические исследования по трансекту MANAS // Вестник ВГУ, Серия Геология, № 1,2010, с. 218-228.

23. Макаров В.И., Д. В. Алексеев, В. Ю. Баталев, Е. А. Баталееа, И. В. Беляев, В. Д. Брагин, Н. Т. Дергунов, Н. Н. Ефимова, М. Г. Леонов, Л. М. Мунирова, А. Д. Павленкин, С. В. Рёкер, Ю. В. Рослое, А. К. Рыбин, Г. Г. Щелочков Поддвиг Тарима под Тянь-Шань и глубинная структура зоны их сочленения: основные результаты сейсмических исследований по профилю MANAS (Кашгар-Сонкёль) // Геотектоника, 2010, № 2, с. 23-42.

24. Рыбин АК. Геоэлектрическая модель земной коры Северо-Тяньшанской сейсмогенерирующей зоны по данным магнитотеллурических зондирований // Вестник КРСУ, 2011, №4, с. 8-15.

Для заметок

Рыбин Анатолий Кузьмин Глубинная геоэлектрическая структура литосферы Центрального Тянь-Шаня

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук

Подписано в печать 15.07.2011 г. Заказ №_

Формат 60*90/32. Усл. печ. л. 2. Тираж 100 экз. Типография «Sunprint» 119334, Москва, Ленинский пр-т. Д.37А (495) 626-42-43

Содержание диссертации, доктора физико-математических наук, Рыбин, Анатолий Кузьмич

Введение.

Глава 1. Геолого-геофизическая характеристика и изученность

Центрального Тянь-Шаня

1.1. Основные черты и особенности геолого-тектонического строения Центрального Тянь-Шаня.

1.2. Геофизические исследования региона.

1.3. Характеристика и распределение сейсмичности на территории Центрального

Тянь-Шаня.54<

Глава 2. Магнитотеллурический метод - геофизический инструмент изучения глубинного строения литосферы.

2.1. Базовые понятия магнитотеллурики

2.2. Особенности методики проведения магнитотеллурических и магнитовариационных измерений в горных условиях с помощью различных типов аппаратуры.

2.3. Методика обработки данных магнитотеллурических и магнитовариационных зондирований, полученных вЦентральном Тянь-Шане.

2.4. Развитие методики инверсии магнитотеллурических и магнитовариационных данных, полученных в Центральном Тянь-Шане.

Глава 3. Региональная геоэлектрическая модель Центрального

Тянь-Шаня (геотраверсы «NARYN» и «MANAS»).

3.1. Комплекс электромагнитных зондирований на геотраверсе «NARYN».

3.2. Построение двумерной региональной модели «NARYN-RLM».

3.3. Региональная геоэлектрическая модель «NARYN-INV2D».

3.4. Геоэлектрическая структура вдоль геотраверса «MANAS».

3.5. Природа коровой проводимости литосферы Центрального Тянь-Шаня

Глава 4. Использование геоэлектрических моделей для изучения локальных зон земной коры.

4.1. Северо-Тянынанская сейсмогенерирующая зона территория Бишкекского reo динамического полигона).

4.2. Иссык-Атинский участок Северо-Тяныпанской разломной зоны.

4.3. Зона Таласо-Ферганского разлома.

4.4. Предтерскейская региональная зона активных современных дислокаций и Южно-Кочкорский разлом.

4.5. Зона сочленения Центрального Тянь-Шаня и Тарима.

Глава 5. Результаты геоэлектрических построений в сопоставлении с комплексом геофизических, геодезических и сейсмологических данных, полученных в регионе.

5.1. Сравнительный анализ сейсмических разрезов МОВ-ОГТ и геоэлектрических разрезов МТЗ по геотраверсу «MANAS».

5.2. О связи поля современных деформаций и глубинной структуры электропроводности Центрального Тянь-Шаня по данным GPS и МТЗ.

5.3. Геоэлектрические неоднородности земной коры Северного Тянь-Шаня и распределение сейсмичности.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Глубинная геоэлектрическая структура литосферы Центрального Тянь-Шаня"

Представляемая работа является результатом научного поиска возможностей использования естественных электромагнитных геофизических полей для изучения и анализа глубинного строения сложно построенных геологических объектов на примере Центрального Тянь-Шаня. Эта работа берет свое начало с середины 80-х годов прошлого столетия с момента организации и создания на базе Научной станции РАН комплекса глубинных электромагнитных исследований на территории Тяньшанского региона в рамках развернутой тогда союзной программы создания сейсмопрогностических полигонов в Средней Азии с использованием МГД-генераторов. Впервые в Советском Союзе осуществлялся столь широкомасштабный геофизический эксперимент с использованием методов магнитотеллурического и магнитовариационного зондирования (МТЗ-МВЗ) для изучения глубинного строения такого сложного сейсмоактивного региона, каким является Тянь-Шань. Дальнейшее развитие тяньшанского комплекса глубинных электромагнитных исследований шло по пути создания' высокоточной измерительной аппаратуры, позволяющей более точно и устойчиво определять магнитотеллурические и магнитовариационные характеристики, разработки новых программных средств обработки и моделирования результатов электромагнитных зондирований, совершенствования и внедрения новых методик интерпретации данных глубинной геоэлектрики.

Можно считать, что в настоящее время ь на территории Тянь-Шаня создан и успешно функционирует экспериментально-методический «полигон» электромагнитных зондирований с естественными полями, где российские и зарубежные геофизики имеют все необходимые научно-технические ресурсы для разработки, апробации и внедрения современных конкурирующих методик регистрации, обработки, анализа и интерпретации материалов электромагнитных зондирований активных горных областей. В результате сложилась творческая научная лаборатория для решения этих задач, в состав которой входят сотрудники Научной станции РАН, Центра геоэлектромагнитных исследований ИФЗ РАН, Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, кафедры геофизики геологического факультета МГУ, Калифорнийского университета в Риверсайде, Центра наук о Земле в Потсдаме.

Объектом исследования данной работы является внутреннее строение литосферы Центрального Тянь-Шаня на различных пространственных масштабных уровнях, определяемое по результатам глубинных электромагнитных зондирований и анализируемое на предмет выявления современных геодинамических процессов, протекающих в земной коре и верхней мантии региона.

Актуальность. В настоящее время глубинная магнитотеллурика, в основе которой лежит анализ вариаций естественного электромагнитного поля Земли, является одним из ведущих разделов общей и прикладной геофизики. Магнитотеллурические исследования дают возможность изучения электрических свойств коры и мантии, тем самым, вносят существенный вклад в понимание глубинного строения и физического состояния земных недр. Геоэлектрические образы строения глубинных горизонтов позволяют прослеживать разломные зоны, диагностировать области повышенной пористости и флюидонасыщенности (в том числе, частичного плавления), и, таким- образом,- дают дополнительные данные для анализа геодинамических гипотез, предлагаемых другими методами. Особая роль изучения электрических свойств земной коры и мантии обусловлена возможностью дополнительного разрешения внутренней структуры Земли в комплексе с сейсмотомографическими и сейсмическими исследованиями.

Геоэлектрические построения, рассматриваемые в работе, опираются, в первую очередь, на материалы комплексного использования метода магнитотеллурического зондирования (МТЗ) и метода магнитовариационного зондирования (МВЗ). Автору, совместно с учеными МГУ и ЦГЭМИ ИФЗ' РАН, принадлежат пионерские работы в ' развитии данного направления в современных условиях.

В> геоэлектрических условиях горного Тянь-Шаня на первый план выступает задача "борьбы" с горизонтальными геоэлектрическими неоднородностями верхних слоев, существенно искажающих глубинную информацию. Как и в других геофизических полях, ситуация, в магнитотеллурике осложнена тем, что на поверхности Земли мы имеем интегральный электромагнитный отклик, включающий в себя совместное влияние неоднородностей как локального, так и регионального масштабов. Разработка и применение методики количественной интерпретации магнитотеллурической информации в условиях сильного искажающего влияния приповерхностных геоэлектрических неоднородностей были первоочередной задачей в глубинных электромагнитных исследованиях Тяньшанского региона.

На первом этапе исследований эту задачу удалось решить с помощью разработанного трехуровневого алгоритма инверсии магнитотеллурических данных с опорой на мало искаженные приповерхностными неоднородностями магнитовариационные параметры В результате были построены первые геоэлектрические модели вдоль пройденных геотраверсов [Трапезников и др., 1997]. Была показана возможность квазидвумерной интерпретации данных по отдельным профилям на фоне региональной смены простирания геоэлектрических структур от широтного направления в центральной части изучаемой области - к субширотному (80°-260°) на востоке. Таким образом, были выявлены основные черты глубинного распределения электропроводности - практически повсеместно присутствующий на глубинах 30-50 км слой повышенной проводимости, нарастающей в южном направлении и субвертикальные проводящие зоны, связанные с глубинными разломами. Кроме того, на основании обнаруженной корреляции коровых проводников с зонами пониженных сейсмических скоростей, выявленных сейсмотомографией [Roecker et al., 1993], было сделано предположение об их флюидной природе.

Однако концепция, мультидисциплинарной программы исследований* современной геодинамики высокогорного Тянь-Шаня потребовала дополнительных усилий по созданию эффективного комплекса электромагнитных зондирований, способного обеспечить детальное разрешение аномальных объектов, как в верхах разреза, так и на нижнекоровых и верхнемантийных глубинах региона Тяныпанского орогена. В результате, на рубеже 2000-х годов, благодаря сотрудничеству российских и американских геофизиков [Bielinski et al., 2000], с помощью измерительной аппаратуры нового поколения были накоплены первые коллекции длиннопериодных синхронных электромагнитных данных и для их интерпретации, привлечены современные методики анализа [Рыбин 2001; Баталев, 2002; Bielinski et al., 2003; Sokolova and "Naryn WG", 2005], что определило начало нового этапа в изучении геоэлектрического строения региона: На этом этапе были привлечены более мощные средства решения задач инверсии [Rodi, Mackie, 2001; Варенцов, 2002, 2006, 2011], обеспечивающие детальную модельную параметризацию, разнообразные средства стабилизации решения и подавление/учет поверхностных искажений.

Научные задачи исследований:

2. Исследование регионального распределения электропроводности вдоль выполненных геотраверсов на территории Центрального Тянь-Шаня.1

3. Изучение тонкой геоэлектрической структуры земной коры локальных зон, являющихся ключевыми? тектоническими^ элементами геодинамической системы, Центрального1 Тянь-Шаня.

4. Геодинамическое истолкование полученных геоэлектрических моделей различных масштабов, в частности, построение двумерного поля современных деформаций? земной коры, региона и сопоставление полученной деформационной модели с геоэлектрическими построениями, а также анализ взаимосвязи параметров геоэлектрических структур земной коры с распределением сейсмичности.

Фактический материал, методы исследования и аппаратурно-программное обеспечение. В работе использованы результаты магнитотеллурических. и магнитовариационных исследований, осуществляемые уже более 25 лет Научной станцией РАН на территории Тяньшанского регионами сопредельных областей. Основная часть полевых материалов зондирований получена с непосредственным участием автора*, как основного исполнителя и руководителя этих работ.

Информационную основу диссертационного исследования составили: временные ряды магнитотеллурических и магнитовариационных зондирований, проведенных в более чем 600 пунктах на территории Центрального Тянь-Шаня и сопредельных областей; результаты их математической обработки - каталоги передаточных функций импеданса и типпера в широком диапазоне периодов; результаты количественной % интерпретации этого массива данных; материалы, более 20 отчетов, выполненных с участием автора в течение последних лет по тематике изучения глубинного строения Тянь-Шаня; обобщение геолого-геофизических данных, полученных в регионе исследования; литературные данные по развитию методики и приложениям современных методов магнитотеллурики и геодинамики.

Основой решения задач магнитотеллурики является теория электромагнитной индукции. Базовой моделью служит модель Тихонова-Каньяра, где в качестве источника рассматривается плоская электромагнитная волна, вертикально проникающая в горизонтально-слоистое полупространство. Модель Тихонова-Каньяра применима в широком классе магнитотеллурических полей со сколь угодно быстрыми, но квазилинейными изменениями горизонтального магнитного поля на расстояниях порядка утроенной длины проникновения поля [Berdichevsky and Dmitriev, 2002]. Дальнейшее развитие общая теория магнитотеллурики получила в работах Т.Мадцена, М.Н. Бердичевского, Л.Л. Ваньяна, М.С. Жданова.

Основные методы исследования - численное моделирование и инверсия' электромагнитных полей в 2D/3D неоднородных средах. Решения обратной задачи электромагнитных зондирований основаны, на методах минимизации функционала невязки в объединенном пространстве инвертируемых данных и оптимизируемых параметров модели с использованием идей тихоновской регуляризации, робастной статистики невязок, нелинейной минимизации Гаусса-Ньютона или сопряженных градиентов. Такой подход реализован в программах двумерной инверсии Макки [Rodi, Mackie, 2001] и Варенцова [2002, 2006, 2011].

Полевые измерения естественных электромагнитных полей в Тяныпанском регионе выполнялись с помощью различной аппаратуры - МТ-ПИК, LIMS и EMI МТ-24, Феникс MTU-5. В ранних работах (1982-1999 гг.) зондирования проводились измерительными станциями ЦЭС-2 и ИЗМИРАН-5.

В* качестве основных программных средств обработки полевых материалов МТ/МВ зондирований использовались три инструмента: стандартный программный комплекс ЭПАК (ВНИИГеофизика, г. Москва), адаптированный и модернизованный-автором1 для персональных компьютеров; программа SSMT2000, входящая в штатный комплект магнитотеллурических измерительных станций геофизической компании Феникс; и программная система PRCMTMV [Варенцов и.др., 2003], реализующая,современные подходы к синхронной обработке глубинных и разведочных данных.

Научная новизна и личный вклад автора. Впервые автором на базе современных методов обработки и анализа геофизических данных проведено научное обобщение материалов и методик количественной интерпретации результатов магнитотеллурических и магнитовариационных зондирований, осуществляемых уже более 25 лет Научной станцией РАН в Тяньшанском регионе и сопредельных территориях. На этой основе построена глубинная геоэлектрическая модель литосферы Центрального Тянь-Шаня и выполнено междисциплинарное обобщение результатов геоэлектрических построений с данными других геофизических исследований глубинного строения региона.

Автором предложен оригинальный подход к количественной интерпретации МТ/МВ данных, полученных в сложных геоэлектрических условиях горного региона, В основе подхода лежит трехуровневый алгоритм двумерной инверсии магнитовариационных и магнитотеллурических данных с ведущей ролью магнитных откликов [Трапезников и др., 1997; Рыбин, 2001]. Алгоритм инверсии учитывает различную чувствительность компонент естественного электромагнитного поля к параметрам целевых геоэлектрических объектов и предполагает последовательное выполнение частичных инверсий, включающих по очереди различные характеристики поля. Каждая частичная инверсия обеспечивает пошаговое закрепление параметров для устойчиво определяемых блоков проводимости модели. Приоритет в общем цикле инверсии отдается фазовым и геомагнитным данным, наименее подвержены влиянию трехмерных неоднородностей, которые в горных условиях Центрального Тянь-Шаня особенно часто проявляются в виде локальных геоэлектрических структур в приповерхностном слое. Реализация такого подхода позволила существенно повысить достоверность построения глубинной геоэлектрической модели литосферы Центрального Тянь-Шаня [Бердичевский и др., 2010а].

На следующем этапе исследований при интерпретации нового массива разнородных электромагнитных зондирований [Бердичевский и др., 20106] вдоль базового регионального профиля ЫАКЛТЧ была применена схема многокомпонентной совместной инверсии, основанная на ряде новых возможностей метода Варенцова [2002, 2006, 2007, 2011]. Принципиальными элементами такого подхода стали: учет влияние рельефа поверхности наблюдения на электромагнитные отклики, увеличение используемых в инверсии погрешностей данных пропорционально количественным мерам ЗБ искаженности и, наконец, робастное осреднение набора приемлемых решений задачи инверсии при построении итоговой модели. По этой методике автором совместно с И.М. Варенцовым и Е.Ю. Соколовой построена региональная геоэлектрическая модель «КАКУЫ-ГМ У2Б». Профиль ИАКУИ стал одним из важнейших полигонов развития и апробации данной интерпретационной технологии, а автор диссертационной работы играл значимую роль в постановке и реализации этих совместных исследований.

Впервые исследована тонкая геоэлектрическая структура земной коры отдельных локальных зон на территории Центрального Тянь-Шаня и получены геодинамические следствия, вытекающие из особенностей геоэлектрического строения этих зон. Один из основных результатов данного исследования — это доказательство новых возможностей современных технологий электромагнитных зондирований на базе методов МТЗ-МВЗ в идентификации параметров глубинной структуры разломных зон надвигового и поддвигового типов в орогенных областях.

Автором проведено сопоставление результатов геоэлектрических построений' с данными других геофизических исследований, выполненных в регионе. При: этом показана особая роль глубинных электромагнитных исследований, позволяющих получить дополнительное разрешения внутренней структуры Земли в комплексе с сейсмическими методами. Впервые в мировой практике глубинных электромагнитных исследований получены количественные оценки взаимосвязи параметров геоэлектрического разреза, на примере геотраверса NARYN, с характеристиками поля-современных деформаций земной коры Центрального Тянь-Шаня, построенного автором по данным региональной сети GPS наблюдений. По мнению автора, высокая корреляция между величиной горизонтальной-деформации и проводимостью нижнекорового слоя, выявленная в северной* части профиля, свидетельствует о том, что деформация, наблюдаемая на земной поверхности с помощью GPS, отражает горизонтальную структуру пластического течения вещества в нижней коре региона.

Впервые для Тяныпанского региона предложены геоэлектрические критерии определения положения зон возможных сильных землетрясений на основе результатов детальных магнитотеллурических исследований территории Бишкекского геодинамического полигона. Автором диссертации установлена приуроченность очагов сильных землетрясений к участкам, характеризующимся наличием нижнекорового проводящего слоя, резко контрастных высокоомных блоков в вышележащей толще и проводящего «канала», соединяющего нижнекоровый геоэлектрический этаж с верхнекоровыми структурами.

Санкт-Петербург, 2000), Первом международном симпозиуме «Геодинамика и геоэкологические проблемы высокогорных регионов» (Бишкек, 2000), Втором международном симпозиуме «Геодинамика и геоэкологические проблемы высокогорных регионов» (Бишкек, 2002), Втором казахстано-японском семинаре по предотвращению последствий разрушительных землетрясений (Алматы, 2002), международной конференции «Проблемы сейсмологии Ill-тысячелетия» (Новосибирск, 2003), Всероссийском совещании «Напряженное состояние литосферы, ее деформация и сейсмичность» (Иркутск, 2003), Пятом казахстано-китайском международном симпозиуме «Современная геодинамика и сейсмический, риск Центральной Азии» (Алматы, 2003), XXXVII Тектоническом совещании (Новосибирск, 2004), XXXVIII Тектоническое совещание (Москва, 2005), казахстано-российской международной конференции-«Геодинамические, сейсмологические и геофизические основы прогноза землетрясений и оценки сейсмического риска» (Алматы, 2004), международной научной конференции «Современная геодинамика и геоэкология Тянь-Шаня» (Бишкек, 2004), 23rd General Assembly of the IUGG (Sapporo, Japan, 2003), Fifth International5 Conference "Problems of Geocosmos" (Saint-Petersburg, 2004), 1st General Assembly European Geosciences Union (Nice, France, 2004), The 10-th Scientific Assembly of the International Association of Geomagnetism and Aeronomy (Toulouse, France, 2005), Третьем международном симпозиуме «Геодинамика и геоэкология высокогорных регионов в XXI веке» (Бишкек, 2006), III Международной школе-семинаре по электромагнитным зондированиям. Земли (Звенигород, 2007), Четвертом международном симпозиуме «Геодинамика внутриконтинентальных орогенов и геоэкологические проблемы» (Бишкек, 2008), 19th Workshop, IAGA WG 1.2 on Electromagnetic Induction in the Earth (Beijing, China, 2008), 11th Scientific Assembly IAGA (Sopron, Hungary, 2009), Седьмом казахстано-китайском международном симпозиуме «Прогноз землетрясений, оценка сейсмической опасности и сейсмического риска, Центральной Азии» (Алматы, 2010), The International Workshop in memory of Mark N. Berdichevsky and Peter Weidelt «Electromagnetic soundings: theory and applications» (Moscow, 2010).

По теме диссертации опубликовано 62 работы с участием автора, из которых монография, — 1, коллективные монографии - 2, статьи в российских рецензируемых журналах - 24, статьи в зарубежных рецензируемых изданиях - 3, материалы международных конференций, симпозиумов, совещаний - 32.

Научная и практическая значимость работы. Совершенствование способов анализа и интерпретации результатов измерений естественного электромагнитного поля Земли, выполненных в условиях такого сложно построенного геологического объекта, каким является горный регион Центрального Тянь-Шаня, в первую очередь, определяет научную и практическую значимость выполненного исследования. Использование разработанной методики многокомпонентной совместной инверсии расширяет возможности и повышает надежность интерпретации результатов глубинных электромагнитных исследований в геоэлектрических условиях горной территории Центрального Тянь-Шаня. Данный подход к интерпретации данных МТЗ-МВЗ может быть успешно применен в других регионах со сложным геоэлектрическим строением.

Выводы о природе коровой проводимости и полученные оценки геодинамических показателей среды могут быть использованы при построении комплексных геолого-геофизических моделей земной коры и верхней мантии Центрального Тянь-Шаня, составлении* геодинамических и тектонических схем. Полученные геоэлектрические модели отражают степень неоднородности строения земной коры, как по латерали, так и по глубинам, что должно быть учтено при оценке сейсмической опасности. Предложенные критерии (приуроченность сильных землетрясений к градиентным зонам, обусловленным контактом высокоомных блоков и низкоомных проводящих структур) могут быть привлечены для прогноза местоположения возможных сильных землетрясений в Тяньшанском регионе.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из пяти глав, введения, заключения и списка цитированной литературы. Диссертация содержит 276 стр., 103 иллюстрации и список литературы из 253 наименований.

Основные защищаемые положения:

1. Разработан новый оригинальный подход к методике количественной, интерпретации данных магнитотеллурических и магнитовариационных зондирований, полученных на территории высокогорного региона Центрального Тянь-Шаня в условиях сильного искажающего влияния приповерхностных неоднородностей на глубинный электромагнитный отклик. На этой основе построены двумерные геоэлектрические модели различных пространственных масштабов в различных сечениях земной коры и верхней мантии исследуемого региона.

2. Важнейшими геоэлектрическими структурами в построенных региональных разрезах литосферы Центрального Тянь-Шаня представляются:

- нижнекоровый проводящий слой с удельным сопротивлением 10-20 Ом-м на глубине 30-50 км;

- области пониженного сопротивления, отвечающие зонам основных разрывных нарушений (Линии Николаева, Таласо-Ферганского, Атбаши-Иныльчекского и Южно-Кочкорского разломов);

- крупная субвертикальная коровая проводящая зона под Нарынской впадиной;

- спорадически проявляющиеся верхнекоровые проводники.

4. Предложены геоэлектрические критерии локализации очаговых зон сильных землетрясений в земной коре Центрального Тянь-Шаня, основанные на приуроченности очагов сильных землетрясений к участкам, характеризующимся наличием нижнекорового проводящего слоя, резко контрастных высокоомных блоков* в вышележащей толще и проводящего «канала», соединяющего нижнекоровый геоэлектрический этаж с верхнекоровыми структурами.

Благодарности. Результаты, представленные в диссертации, являются одним* из итогов многолетней деятельности геодинамического полигона — Научной станции РАН в г.Бишкеке, организатором »и бессменным руководителем которого был Юрий Андреевич Трапезников. К великому сожалению, сейчас его нет с нами. Для автора Юрий Андреевич был и остается образцом творческой личности с феноменальными способностями научного организатора, руководителя и исследователя, а главное, человеком, который все свои силы и возможности сконцентрировал и подчинил бескомпромиссному служению науке.

Автор выражает глубочайшую признательность и благодарность своему учителю и научному руководителю - профессору МГУ Марку Наумовичу Бердичевскому за постоянное внимание, участие и поддержку комплекса глубинных электромагнитных исследований, выполняемых Научной станцией РАН в Тяньшанском регионе. К величайшему сожалению, Марк Наумович ушел из нашей жизни в 2009 году.

Особую благодарность автор хотел бы выразить своим ближайшим коллегам: В.Ю.Баталеву, Е.А. Баталевой, И.М. Варенцову, Е.Ю. Соколовой. Тесное и неформальное сотрудничество с этими учеными на протяжении многих лет способствовало появление на свет научных результатов, обсуждаемых в диссертации.

Автор искренне признателен всем своим коллегам по совместной работе, участвовавшим и помогавшим ему в организации и проведении геофизических исследований, результаты которых обсуждаются в данной работе: Ю.В. Антонову, Р.Белински, П.В. Ильичеву, Л.Н. Лосихину, В.И. Макарову, Е.К. Матюкову, В.Е. Матюкову, В.Н. Пазникову, С. Парку, П.П. Петрову, П.Ю. Пушкареву, Г.Н. Тимонину, Д.Е. Черненко.

Исследования, представленные в диссертации, частично выполнялись при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты 0405-64970, 04-05-65103, 07-05-00594, 08-05-00716, 08-05-00875) и Министерства образования и науки РФ (государственные контракты №02.515.12.5001, №02.740.11.0730).

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Рыбин, Анатолий Кузьмич

Выводы

Детальные магнитотеллурические зондирования выполнены на территории Бишкекекого геодинамического полигона в сейсмоактивной зоне Северного Тянь-Шаня (область сочленения Чуйской впадины и Киргизского хребта). Для анализа и сопоставления геоэлектрической структуры земной коры с пространственным распределением сейсмичности рассмотрены результаты интерпретации МТ зондирований на профилях 1 и 6, расположенных, соответственно, в западном и восточном сегментах зоны БГП и пересекающих линии Иссык-Атинского и Шамси-Тюндюкского региональных разломов. В восточном сегменте (в окрестности профиля 6) за период 19942008 гг. произошло 12 сильных землетрясений энергетического класса К> 10, в то же время в западном сегменте (в окрестности профиля 1) сейсмических событий такого класса не наблюдалось.

На этапе качественного анализа полученных МТ параметров профильных зондирований сделано предположение о суперпозиции локальных, трехмерных геоэлектрических структур с региональной двумерной для исследуемой зоны БГП. С помощью бимодальной двумерной инверсии построены геоэлектрические разрезы вдоль рассматриваемых профилей 1 и 6. Основные характеристики полученных профильных геоэлектрических моделей следующие:

1) в верхних частях разрезов выявлен проводящий слой, подошва которого залегает глубже в разрезе профиля 1 и достигает глубин 8-10 км, в обоих случаях верхнекоровое окончание профилей представлено высокоомным южным обрамлением;

2) среднекоровый горизонт интегрально более проводящий, в разрезе профиля 1, контрастные изменения проводимости отмечены в средней коре профиля 6, здесь протяженная высокоомная зона сменяется в южной части профиля отчетливо выраженной субвертикальной проводящей структурой;

3) в нижней коре разреза профиля 1 повсеместно развит проводящий слой, в разрезе профиля б нижнекоровый проводник представлен фрагментарно только в южной части.

Выявленные в геоэлектрических моделях проводящие зоны, пространственно приуроченные к выходу на поверхность Шамси-Тюндюкского разлома, по-видимому, представляют собой механически ослабленные области повышенной трещиноватости, заполненные флюидом. По этой причине различия в величинах и распределении сопротивлений этих проводящих зон в рассматриваемых разрезах могут отражать различный уровень концентрации флюида или разную степень связности порово-трещинного пространства.

Неоднородность распределения проводимости в нижней коре рассматриваемых разрезов можно объяснить особенностями и различиями протекающих там процессов диффузии флюида из нижнекорового горизонта к земной поверхности. Так снижению концентрацию флюида в нижней коре разреза профиля 6 в значительной мере может способствовать миграция флюида вверх по мощному вертикальному проводящему каналу, расположенному в южной части профиля.

Положение землетрясений энергетического класса К>10, произошедших на территории БГП, может быть объяснено геоэлектрическими особенностями земной коры: в первую очередь, наличием высоких градиентов сопротивления, обусловленных высокоомными телами и зонами низких сопротивлений, а также присутствием нижнекорового проводящего слоя и проводящего «канала», соединяющего нижнекоровый геоэлектрический этаж с верхнекоровыми структурами. При этом разрядка напряжений происходит в краевых частях высокоомных тел, являющихся накопителями энергии. Интенсивность землетрясений, по-видимому, зависит от размеров, положения и упругих параметров высокоомных тел.

Заключение

Главным итогом диссертационной работы является выполненное автором- научное -обобщение материалов. и методик количественной интерпретации, данных глубинных электромагнитных зондирований, осуществляемых уже- более 25- лет Научной станцией РАН в Тяньшанском-регионе и-сопредельных территориях. На этой основе построена глубинная геоэлектрическая, модель литосферы Центрального Тянь-Шаня и выполнено междисциплинарное- обобщение результатов геоэлектрических построений с данными других геофизических исследований' глубинного строения региона. Автором детально исследованы распределения электрических свойств- земной коры Центрального Тянь-Шаня вдоль двух опорных комплексных геотраверсов NARYN и MANAS; пересекающих в субмеридиональном-направлении весь горный-пояс с выходом на Казахский шит и Таримскую плиту, и ряда отдельных локальных зон, представляющие собой ключевые элементы современной-геодинамической'системы. Тянь-Шаня, и поэтому интересных с точки зрения понимания их глубинной структуры и протекающих процессов:

Наиболее важные результаты проведенных автором исследований сводятся к следующему.

1. Модифицированы стандартные программные средства обработки полевых материалов магнитотеллурических и магнитовариационных наблюдений, полученных в Тяныпанскомрегионе (раздел 2.3).

2. Последовательно реализованы несколько оригинальных подхоДов к количественной- интерпретации данных МТЗ-МВЗ с учетом сложного геоэлектрического строения1 литосферы горного региона Тянь-Шаня и сильных приповерхностных искажений, прежде всего: трехуровневый алгоритм 2D инверсии магнитовариационных и магнитотеллурических данных с ведущей ролью магнитных откликов и импедансн:ь»тх фаз, наименее подверженных влиянию 3D неоднородностей;

- алгоритм сглаживающей 2D инверсии Макки [Rodi, Mackie, 2001];

- новая концепция 2D интерпретации 3D искаженных данных в рамках гиетода многокомпонентной совместной инверсии Варенцова [2002, 2006, 2011] с возможИ°стью

253 учета влияния рельефа поверхности наблюдения, взвешивания данных на основе количественных мер их 3D искаженности и робастного осреднения всего набора приемлемых решений инверсии (раздел 2.4).

3. Наиболее полно и последовательно методика 2D интерпретации применена при построении геоэлектрической модели «NARYN-INV2D» вдоль геотраверса NARYN (раздел 3.3). Геоэлектрическая модель «MANAS» вдоль одноименного геотраверса построена в классе сглаженных геоэлектрических структур (раздел 3.4).

На основе региональных моделей «NARYN-INV2D» и «MANAS» выявлена слоисто-блоковая геоэлектрическая структура литосферы Центрального Тянь-Шаня, проявляющаяся в чередовании зон повышенного и пониженного сопротивления, что свидетельствует об ее высокой гетерогенности и тектонической расслоенности. В этих разрезах земной коры выявлены проводящие слои с удельным сопротивлением 10-20 Omni в нижней коре на глубине 30-50 км, крупная проводящая область под Нарынской впадиной и спорадически проявляющиеся верхнекоровые проводники. В разрезах выделяются структуры пониженного сопротивления, пространственно приуроченные к зонам основных разрывных нарушений в зонах Линии Николаева, Северо-Тянынанского, Южно-Кочкорского, Таласо-Ферганского, Атбаши-Иныльчекского и Южно-Тяныпанского разломов (разделы 3.3 и 3.4).

Атинского участка Северо-Тяньшанской системы разломов. Здесь выявлено умеренно-пологое залегание плоскости надвига, подворот основания и частичное тектоническое перекрытие Чуйской впадины (раздел 4.2).

В геоэлектрической структуре зоны сочленения Центрального Тянь-Шаня и Таримской плиты определена протяженная низкоомная зона разупрочнения, начинающаяся южнее Аксайской впадины и полого погружающаяся под Тянь-Шань до глубин 50-60 км. Предполагается, что положение этой зоны отражает процесс пододвигания литосферы Тарима под Тянь-Шань (раздел 4.5).

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора физико-математических наук, Рыбин, Анатолий Кузьмич, Москва

1. Абдрахматов К.Е. Тектонические движения позднего плейстоцена-голоцена территории Кыргызской Республики. Автореф. дис. докт. г-м. наук. Бишкек: Ин-т геологии HAH Респ. Кыргызстан, 1995. 35 с.

2. Абдрахматов К.Е. Четвертичная тектоника Чуйской впадины. Фрунзе, Илим, 1988, 120с.

3. Адамова A.A., Сабитова Т.М. 3-мерная скоростная модель земной коры Тянь-Шаня по данным сейсмотомографии. Известия РАН, Физика Земли, 2004, № 5, с. 58-68.'

4. Арган Э. Тектоника Азии. M.-JL: ОНТИ НКТП СССР, 1935.192 с.

5. Артемьев М. Е. Изостазия территории СССР. М., Наука, 1975, с 27-52.

6. Баженов M.JI. Палеомагнитно-тектонические исследования и история горизонтальных движений Средней Азии с пермского периода доныне. Дисс. докт. г-м. наук. М.: ГИН РАН, 2001. 324 с.

7. Баженов M.JL, Миколайчук A.B. Формирование структуры Центральной Азии к северу от Тибета в кайнозое: синтез палеомагнитных и геологических данных // Геотектоника. 2004. №5. С. 68-84.

8. Бакиров А.Б. Тектоническая позиция метаморфических комплексов Тянь-Шаня. Фрунзе: Илим, 1978. 262 с.

9. Бакиров А.Б., Лесик О.М., Лобанченко А.Н., Сабитова Т.М. Признаки современногоглубинного магматизма в Тянь-Шане // Геология и геофизика. -1996. Т. 37. - №12. — С. 42-53.

10. Бакиров А.Б. Эволюция литосферы Тянь-Шаня // Изв. HAH KP (Бишкек), 1999. С.3-14.

11. Бакиров1 А.Б., Максумова P.A. Геодинамическая эволюция литосферы Тянь-Шаня // Геология и геофизика. 2001. Т.42. №10. С. 1435-1443.

12. Баталев В.Ю., Бердичевский М.Н., Голланд М.Л., Голубцова Н.С., Кузнецов В.А. Интерпретация глубинных магнитотеллурических зондирований в Чуйской межгорной впадине // Изв.АН СССР. Физика Земли. 1989. №9. с. 42-45.

13. Баталев В.Ю., Волыхин A.M., Рыбин А.К., Трапезников Ю.А., Финякин В.В. Строение земной коры восточной части Киргизского Тянь-Шаня по данным МТЗ и ГМТЗ// Вкн. Проявление геодинамических процессов в геофизических полях. М.,Наука,1993, с.96-113.

14. Баталев В.Ю. Глубинное строение и геодинамика западной части Киргизского Тянь-Шаня по данным магнитотеллурических и магнитовариационных зондирований: Диссертация канд. геол.-мин. наук. Новосибирск, 2002. 139 с.

15. Белоусов Т.П. Тектонические движения Памира в плейстоцен-голоцене и сейсмичность. М.: Наука, 1976. 120 с.

16. Белоусов В.В., Белявский H.A., Борисов A.A. и др., Строение литосферы по профилю глубинного сейсмического зондирования Тянь-Шань Памир- - Каракорум -Гималаи. - Сов. геология, 1979, №1, с. 11-28.

17. Белявский В.В. Геоэлектрическая модель центральной и восточной частей Средней Азии // Физика Земли. 1996. №1. С.5-12.

18. Бердичевский М.Н., Безрук И.А., Сафонов A.C. Магнитотеллурические методы. Электроразведка. Справочник геофизика. Москва, Недра, 1989. Т. 1. С. 261-310.

19. Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И. Магнитотеллурическое зондирование горизонтально-однородных сред. М.: Недра, 1992. 250 с.

20. Бердичевский М.Н., Жданов» М.С. Интерпретация аномалии переменного электромагнитного поля Земли. М.: Недра, 1981. 327 с.

21. Бердичевский! М.Н., Дмитриев В.И., Фельдман- И.С.,Демидов А.И., Яковлев С.П. Интерпретация глубинных МТ-зондирований в Тунгусской синеклизе. Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1988. № 7. С. 73-79.

22. Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И., Новиков Д.Б., Пастуцан В.В. Анализ и интерпретация магнитотеллурических данных. М.: Диалог-МГУ. 1997. 161 с.

23. Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И., Голубцова Н.С., Мерщикова H.A., Пушкарев П.Ю. Магнитовариационное зондирование: новые возможности // Физика Земли, 2003, №9, с. 3-30.

24. Бердичевский М.Н. Современные возможности глубинного электромагнитного зондирования Земли с естественными источниками поля // Электромагнитные исследования земных недр. М.: Научный мир, 2005, с. 134-142.

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

26. Бискэ Ю.С, Поршняков Г.С, Талашманов Ю.А. Герциниды Ферганского хребта и смежных районов Южного Тянь-Шаня. JL: Недра, 1982.

27. Бискэ Ю.С, Шилов Г.Г. Строение северной окраины Таримского массива в Восточно-Кокшаальском секторе Тянь-Шаня // Геотектоника. 1998. №2. С.51-59.

28. Бискэ Ю.С. Палеозойская структура и история Южного Тянь-Шаня. СПб.: С-Пб. ун-т, 1996.190 с.

29. Брагин В. Д. Активный электромагнитный мониторинг территории Бишкекского прогностического полигона: Диссертация канд. физ.-мат. наук. М., 2001.135 с.

30. Брагин В.Д., Лобанченко А.Н. Гравитационное поле // Современная геодинамика областей внутриконтинентального коллизионного горообразования (Центральная Азия) М.: Научный мир, 2005а, с. 52 - 58.

31. Брагин В.Д., Лобанченко А.Н. Магнитное поле // Современная геодинамика областей внутриконтинентального коллизионного горообразования (Центральная Азия) М.: Научный мир, 20056, с. 58 - 66.

32. Буртман B.C. Структурная эволюция палеозойских складчатых систем. (Тр. ГИН АН СССР, вып. 289). М.: Наука, 1976. 164 с.

33. Бутовская Е.М., Атабаев Х.А., Атабаева М.Н. и др. Глубинное строение земной коры некоторых районов Средней Азии по данным сейсмологической съемки // Земная кора и верхняя мантия Средней Азии. М.: Наука, 1977. С. 37-53.

34. Ваньян Л Л., Шиловский А.П., Каримов K.M., Коломацкий- В.Г. Аномальная электропроводность земной коры Юго-Восточного Казахстана. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1990, №9, с. 93-96.

35. Ваньян Л.Л. О природе электропроводности активизированной земной коры // Физика Земли. 1996.- №6. - С.93-95.

36. Ваньян Л.Л., М.Н. Бердичевский, П.Ю. Пушкарев, Т.В. Романюк. «Геоэлектрическая модель Каскадной субдукционной зоны». Физика Земли, 2002, № 10, с. 23-53.

37. Варенцов Ив.М., Голубев Н.Г. Подсистема двумерной инверсии магнитотеллурических данных. (Руководство пользователя). Редакция 15.05.1995.

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

39. Варенцов Ив.М., Соколова Е.Ю., Мартанус Е.Р., Наливайко К.В., Рабочая группа BEAR. Методика построения передаточных операторов ЭМ поля для массива синхронных зондирований BEAR // Физика Земли. 2003. № 2. С. 30-61.

40. Варенцов Ив.М. Робастные методы совместной инверсии магнитотеллурических и магнитовариационных данных в. кусочно-непрерывных средах // Электромагнитные исследования земных недр. М.: Научный мир. 2005. С. 143-156.

41. Варенцов.Ив.М. Массивы синхронных ЭМ зондирований: методы построения и анализа // Электромагнитные исследования земных недр. М.: Научный мир. 2005. С. 143-156.

42. Варенцов Ив.М. Разрешающая способность современных ЭМ геофизических методов с естественным возбуждением поля // Разведка и охрана недр. № 8. 2006. С. 66-71.

43. Варенцов Ив.М. Прагматическая 2D инверсия синхронных ансамблей МТ/МВ откликов // Материалы V Всероссийской школы-семинара им. М.Н. Бердичевского и JI.JT. Ваньяна по ЭМ зондированиям Земли; Т. 2. СПб.: СПбГУ. 2011а. С. 17-21.

44. Вольвовский Б.С., Вольвовский И.С, Годин Ю.Н. и др. Изучение земной, коры при региональных сейсмических исследованиях на Русской платформе и в Средней Азии //Изв. АН СССР. Сер. геофизика. 1961. №10. С. 45-58.

45. Вольвовский Б.С., Вольвовский И.С., Годин Ю.Н. и др. Особенности строения» земной коры запада Средней Азии // ДАН СССР. 19626. Т. 146. №4. С. 857-868:

46. Вольвовский Б.С., Годин Ю.Н., Косминская И.П. Методика работ ГСЗ на суше и на море // Глубинное сейсмическое зондирование земной коры в СССР: Л.: Гостоптехиздат, 1962а. 189 с.

47. Гамбурцев Г.А. Глубинное сейсмическое зондирование земной коры на северном Тянь-Шане // Избранные труды. М.: АН СССР, 1960. 316 с.

48. Гордиенко В.В., Ф.Х. Зуннунов, Б.Б. Таль-Вирский и др. Тектоносфера Средней Азии и Южного Казахстана, Киев, Наукова думка, 1990, с. 95-140.

49. Дучков А.Д., Соколова JI.C. Тепловой поток // Современная геодинамика областей внутриконтинентального коллизионного горообразования (Центральная Азия). М.: Научный мир. 2005. 720 с.

50. Дучков А.Д., Шварцман Ю.Г., Соколова JI.C. Глубинный тепловой поток Тянь-Шаня: достижения и проблемы // Геология и геофизика, 2001, т. 42, №10, С. 1512-1529.

51. Дучков А.Д., Шварцман Ю.Г., Соколова JI.C. Глубинный тепловой поток Тянь-Шаня: достижения и проблемы // Геология и геофизика. 2001. Т.42. №10. С. 1516-1531'.

52. Жданов М.С. Электроразведка. Москва, Недра, 1986.

53. Завьялов А.Д. Наклоны графика повторяемости как предвестник сильных землетрясений на Камчатке // Прогноз землетрясений. №5. Душанбе-Москва: Дониш. 1984. с. 173184.

54. Зубович А.В., Трапезников Ю.А., Брагин ВД. и др. Поле деформаций, глубинное строение земной* коры и пространственное распределение сейсмичности' Тянь-Шаня. // Геология и геофизика. 2001. Т.42. №10. С. 1634-1640.

55. Зубович A.B. Данные спутниковой" геодезии о современных, движениях земной коры // Современная геодинамика областей внутриконтинентального коллизионного горообразования (Центральная Азия) М.: Научный мир, 2005, с. 201-219.

56. Зуннунов Ф.Х., Перельман И.И., Рябой В.З. и др. Строение земной коры и верхней мантии по данным ГСЗ // Земная кора и верхняя мантия Средней Азии. М.: Наука, 1977. С. 88- 92.

57. Капмурзаев К.Е., Юдахин Ф.Н., Чернявский Г.А. и др. Глубинные слои повышенной электропроводности в литосфере Киргизского Тянь-Шаня по данным магнитотеллурического зондирования // Изв. АН. Кирг.ССР, 1983. №1. С. 31-36.

58. Каримов K.M., Коломацкий В.Г. Юго-Восточный Казахстан. В кш Тектоносфера Средней Азии и Южного Казахстана / Отв. Ред. Гордиенко В. В., Таль-Вирский Б. Б.; АН УССР: Институт геофизики им. С.И. Субботина Киев: Наук. Думка, 1990. 232 с.

59. Карта новейшей тектоники юга СССР; м-б 1:1500000. Ред. Л.П.Полканова. Ml: ГУГК СССР, 1972.

60. Киссин И.Г., Рузайкин А.И. Соотношения между сейсмоактивными- и электропроводящими зонами в земной коре Киргизского Тянь-Шаня // Физика-Земли. 1997. № 1.С. 21-29.

61. Ключкин В.Н. Аппаратура- для структурной электроразведки. Электроразведка. Справочник геофизика. Москва. Недра, 1989, Т.1. с. 237-247.

62. Кнауф В.И., Христов Е.В. Основные черты тектоники Тянь-Шаня // Литосфера Тянь-Шаня. Москва, Наука", 1986. С. 4-13.

63. Косминская И.П., Михота Г.Г., Тулина Ю.В. Строение земной коры в Памиро-Алайской зоне по данным сейсмического зондирования // Изв. АН СССР. Сер. геофиз. 1958. №10. С. 1162-1180.

64. Костенко Н.П, Макаров В.И., Соловьева Л.И. Новейшая тектоника // Геология СССР. Т.25. Кн.2. М.: Недра, 1972. С. 249-266.

65. Костенко Н.П. Развитие рельефа горных стран. М.: Мысль, 1970. 367 с.

66. Костенко Н.П. Развитие складчатых и разрывных деформаций в орогенном рельефе. М.: Недра, 1972. 320 с.

67. Костюк А.Д. Деформационные изменения земной коры Северного Тянь-Шаня по данным космической геодезии // Вестник КРСУ. г.Бишкек. 2008. Т. 8. № 3. С.140-144.

68. Кунин Н.Я. Строение литосферы Евразии. М.: Межведомственный геофизический комитет РАН, 1992. 266 с.

69. Кучай В.К. Особенности максимального сейсмического воздействия по палеосейсмологическим данным // Геология и геофизика. 1973. №6.

70. Кучай В.К. Зонный орогенез и сейсмичность. М.: Наука, 1981а. 164 с.

71. Кучай В.К. Современная динамика Земли и орогенез Памиро-Тянь-Шаня. М.: Наука, 1983. 208 с.

72. Леонов М.Г. Внутренняя подвижность фундамента и тектогенез активизированных платформ//Геотектоника. 1993. №5. С. 16-33.

73. Леонов* H.H. Тектоника и сейсмичность Памиро-Алайской зоны. М.: АН СССР; 1961. 135с.

74. Леонов Ю.Г, Никонов A.A. Проблемы, неотектонического развития Памиро-Тянышаньского горного сооружения // Геотектоника, 1988, №2. С. 108-119.

75. Леонов Ю.Г. Платформенная тектоника в свете представлений о тектонической расслоенности земной коры // Геотектоника. 1991. №6. С. 3-20.

76. Леонов Ю.Г. Тектоническая подвижность коры платформ: факты и соображения Электронный научно-информационный журнал Вестник ОГГГГН РАН, 1997, №1 http://www.scsis ru/russian/cpl251 /desemsAeonov.htm#leonov

77. Литосфера Тянь-Шаня. M.: Наука, 1986. 218 с.

78. Лобковский Л.И. Геодинамика зон спрединга, субдукции и двухъярусная тектоника плит. М. Наука. 1988. 251с.

79. Лукьянов A.B. Нелинейные эффекты в моделях структурообразования // Проблемы геодинамики литосферы. М.: Наука, 1999. С. 263-287.

80. Лукьянов A.B. Пластические деформации и тектоническое течение в литосфере. М.: Наука, 1991. 143 с.

81. Макаров В. И. Несогласия и фазы активизации тектонических движений (к палеотектонической интерпретации несогласий) // Проблемы глобальной корреляции геологических явлений. М.: Наука, 1980. С. 139-144.

82. Макаров В.И. Новейшая тектоническая структура Центрального Тянь-Шаня. М.: Наука, 1977. 171 с.

83. Макаров В.И. Новейшие орогены, их структура и геодинамика. Дисс. докт. г-м. наук. М.: ГИН АН СССР, 1990 а. 57 с.

84. Макаров В.И. О горизонтальном смещении по Таласо-Ферганскому разлому на новейшем тектоническом этапе //Доклады АН СССР. 1989. Т.308. №4. С. 932-938.

85. Макаров В.И., Соловьева Л.И. Неотектонические поперечные структуры Тянь-Шаня и их выражение на космических снимках // Известия ВУЗ. Геология и разведка. 1975. №2. С.10-18.

86. Макаров В.И., Трифонов В.Г., Щукин Ю.К. и др. Тектоническая расслоенность литосферы новейших подвижных поясов. М:: Наука, 1982. 115 с.

87. Макаров В.И:, Абдрахматов К.Е., Томпсон» С. Современные движения земной коры по геологическим данным' // Современная геодинамика областей-внутриконтинентального коллизионного горообразования (Центральная Азия)1 М.': Научный мир, 2005, с. 157-177.

88. Максумова P.A., Дженчураева A.B., Березанскш A.B. Структура и эволюция покровно-складчатого сооружения' Киргизского Тянь-Шаня // Геология и геофизика: 2001. Т.42. №10. С. 1444-1452.

89. Мальцев Б.Д. К характеристике новейшего строения Таласо-Ферганского разлома и Таласо-Ферганской зоны поднятий // Геофизический бюллетень. М.: Наука, 1973.

90. Мамыров Э., Омуралиев М., Усупаев Ш.Э. Оценка вероятной сейсмической опасности территории Кыргызской Республики и приграничный' районов стран Центральной Азии на период 2002-2005гг. Бишкек, 2002. 93 с.

91. Маринченко Г.Г. и др. Отчет «Высокоточная высотная съемка масштаба 1: 200000 территории Киргизии». Фрунзе. ТГФ. 1993.

92. Мельникова Т.А. Карты суммарной продольной проводимости мезо-кайнозойских отложений межгорных впадин Киргизии// Строение литосферы Тянь-Шаня/ Под. ред. Ф.Н.Юдахина Бишкек: Илим, 1991,- С. 100-111.

93. Миколайчук A.B. Новейшие разломы Кыргызского хребта// Наука и новые технологии, Бишкек, 1999, №2, с. 42-47.

94. Миколайчук A.B., Губренко М.В., Богомолов JIM. Складчатые деформации предорогенного пенеплена в новейшей структуре Центрального Тянь-Шаня // Геотектоника. 2003. №1. С. 36-42.

95. Митрофанова А.Р., Зуева С.А. Отчет о сейсмических исследованиях по профилю Коканд-Сары-таш. Фрунзе: ТГФ. 1972.

96. Моги К. Предсказание землетрясений. М.: Мир, 1988. 382 с.

97. Муралиев A.M. Сейсмичность и сейсмотектоническая деформация юго-западной Киргизии и сопредельных территорий. Фрунзе: Илим, 1989. 106 с.

98. Никонов A.A., Ваков A.B., Веселое И.А. Сейсмотектоника и землетрясения зоны сближения Памира и Тянь-Шаня. М.: Наука, 1983. 240 с.

99. Новейшая тектоника Киргизской ССР. Карта м-ба 1:500 000> на. 10 листах // Атлас "Природные ресурсы Киргизской ССР". О.К.Чедия ред. ГУГК при СМ СССР. 1988.

100. Опыт комплексного1 сейсмического районирования на примере Чуйской впадины . Отв.ред. О.К.Чедия, Т.М. Сабитова Фрунзе,: Илим, 1975. 190 с.

101. Павленкин А.Д., Рослов Ю.В. Применение сейсмотомографии для изучения скоростного разреза для решения различных геофизических задач, Информационные технологии и обратные задачи рационального недропользования, материалы конференции, Ханты-Мансийск, 2005.

102. Петрушевский Б.А. Урало-Сибирская эпигерцинская платформа и Тянь-Шань. MI: АН СССР, 1955. 529 с.

103. Погребной В.Н;, Сабитова Т.М. Отражение структуры Тибетского плюма и сейсмичности Высокой Азии в региональных геофизических полях // Геология и геофизика, 2001, т.42, №10, с. 1532-1542.

104. Поляк Б.Г. Тепломассопоток из мантии в главных структурах земной коры. М.: Наука, 1988,192 с.

105. Пономарев B.C., Макаров В.И. Моделирование геологической' среды для выявления энергонасыщенных объемов // Современная геодинамика областей внутриконтинентального коллизионного горообразования (Центральная Азия). М.: Научный мир. 2005. с. 249-260.

106. Пономарев B.C. Энергонасыщенность геологической среды // М.: Наука, 2008. с. 379.

107. Поршняков Г.С. Герциниды Алая и смежных районов Южного Тянь-Шаня. Л.: ЛГУ, 1973. 216 с.

108. Рёкер С. Земная кора и верхняя мантия Киргизского Тянь-Шаня по результатам предварительного анализа широкополосных сейсмических данных // Геология и геофизика, 2001, т.42, №10 с.1554-1565.

109. Рыбин А.К., Ильичев П.В., Щелочков Г.Г. Магнитотеллурические и магнитовариационные исследования восточной части Киргизского Тянь-Шаня// Book of Abstracts International Conference on Problems of Geocosmos, St. Petersburg, Russia, 2000, p.12.

110. Рыбин A.K. Глубинные электромагнитные зондирования в центральной части Киргизского Тянь-Шаня: Диссертация канд. физ.-мат. наук. М., 2001. 152 с.

111. Рыбин А.К., Баталев В.Ю., Ильичев П.В., Щелочков Г.Г. Магнитотеллурические и магнитовариационные исследования Киргизского Тянь-Шаня// Геология и геофизика, 2001, т.42, №10 с.1566-1573.

112. Рыбин* А.К., Спичак В.В., Баталев В.Ю., Баталева Е.А., Матюков В.Е. Площадные магнитотеллурические зондирования в сейсмоактивной зоне Северного Тянь-Шаня // Геология и геофизика, 20086, т.49, №5, с. 445-460.

113. Рыбин А.К., Баталев В.Ю., Баталева Е.Ю., Матюков В.Ю. Магнитотеллурические свидетельства глубинных геодинамических условий в зоне сочленения Южного Тянь-Шаня и Тарима // Записки Горного института, 2009, т. 183, С.272-276.

114. Рыбин A.K. Магнитотеллурические и сейсмические исследования по трансекту MANAS //

115. Вестник В ГУ, Серия Геология, №1, 2010, с. 218-228. Рыбин А.К. Геоэлектрическая модель земной коры Северо-Тяньшанской сейсмогенерирующей зоны по данным магнитотеллурических зондирований // Вестник КРСУ, 2011а, №4, с. 8-15.

116. Садыбакасов И.С. Неотектоника Высокой Азии. Москва: Наука, 1990. 180с. Садыбакасов И.С. Неотектоника центральной части Тянь-Шаня. Фрунзе: Илим, 1972. 116с.

117. Сейсмическая сотрясаемость территории СССР. М.:Наука, 1979, 191 с.

118. Семенов В;Ю. Обработка данных магнитотеллурического зондирования. Москва: Недра, 1985.- 133 с.

119. Синицьш В.М. Древние климаты Евразии. Л.: ЛГУ.1965. 4.1; 1966. 4.2. Синицьш В.М; Палеогеография Азии. М.-Л.: АН СССР, 1962.

120. Синицьш Н.М. О возрасте древних денудационных поверхностей в Западном Тянь-Шане

121. Изв. ВГО. 1948. Т.80. №1. Скобелев С.Ф: Горизонтальное сжатие и развитие складок на хребте Петра ГТервого // Геотектоника. 1977. №2. С. 105-119.

122. Скобелев С.Ф., Трифонов В.Т., Востриков Г.А. Памиро-Гималайская область дисгармоничного скучивания континентальной литосферы // Неотектоника и современная геодинамика подвижных поясов. М.: Наука, 1988. С. 188-234.

123. Смирнов Я.Б. Геотермическая карта Северной Евразии и методы анализа термической структуры литосферы (пояснительный текст). М.: Изд-во ГИН АН СССР, 1986, 180 с.

124. Современная геодинамика областей внутриконтинентального коллизионного горообразования (Центральная Азия). М.: Научный мир, 2005. 400 с.

125. Сыдыков А. Сейсмический режим территории Казахстана. Алматы: Ылым, 2004. 270 с.

126. Талъ-Вирский Б.Б. Геофизические поля и тектоника Средней Азии. М.: Недра, 1982. 396 с.

127. Талъ-Вирский Б.Б. Земная кора и верхняя мантия Средней Азии: М.: Наука, 1977. 316 с.

128. Тарасенко Ю.И. Составление карты изоглубин поверхности Мохоровичича по территории Киргизской ССР по данным землетрясений. Отчет. Фрунзе: НС АН Кирг. ССР. 1993.

129. Тектоническая; расслоенность литосферы и региональные геологические исследования. М.: Наука; 1990. 293 с.

130. Тектоническая расслоенность литосферы и региональные геологические исследования. М.: 1990. 293 с.

131. Тепловое поле недр Сибири / Дучков А.Д., Лысак C.B., Балобаев В.Т. и др. Новосибирск, Наука, 1987, 190 с.

132. Тонких В.А. О геофизических исследованиях по региональному профилю I-I МОВЗ. Фрунзе: ТГФ, Отчет. 1997.

133. Тонких В.А., Ильченко Г.И., Сергиенко Л.Г. О результатах комплексных геофизических исследований по региональному профилю II-II МОВЗ. Фрунзе: ТГФ, Отчет. 1994.

134. Трапезников Ю.А., Андреева Е.В., Баталев В.Ю., Бердичевский М.Н., Ваньян Л.Л., Волыхин A.M., Голубцова, Н.С., Рыбин А.К. Магнитотеллурические зондирования в горах Киргизского Тянь-Шаня // Физика Земли. 1997. №1. С. 3-20.

135. Трифонов В.Т. Неотектоника Евразии. М.: Научный мир, 1999. 252 с.

136. Трифонов В.Т., Макаров В.И., Востриков Г.А. Структурно-динамическая расслоенность литосферы неотектонических подвижных поясов // Доклады 27-го Международного геологического конгресса, М.: Наука, 1984. Т.З. С. 105-117.

137. Турсунгазиев Б., Иманалиев Ч. Отчёт о результатах бурения параметрических и структурно-поисковых скважин на нефть и газ в Восточно-Чуйской впадине. Фонды Госгеолагентства КР. Фрунзе, 1965.

138. Фролова А.Г. О вероятностной сейсмической опасности территории г. Бишкека // Геодинамика и геоэкология высокогорных регионов в XXI веке. Выпуск 2. Сборник материалов международного симпозиума 30 октября 6 ноября 2005 года. Бишкек, 2007, с. 63-66.

139. Файнберг Э.Б., Герен Р., Андрие П., Полторацкая O.JT. Динамическая коррекция амплитудных кривых магнитотеллурического зондирования, искаженных приповерхностными неоднородностями // Физика Земли. 1995. № 7. С. 29 34.

140. Хаин В.Е. Региональная геотектоника. М.: Недра, 1977. - 360 с.

141. Хмелевской В.К. Электроразведка. Москва, Изд-во МГУ, 1984.

142. Хмелевской В.К. Электроразведка. Справочник геофизика. Книга первая М.: Недра, 1989.438 с.

143. Христов Е.В. Вендские отложения восточной части хребта Кокшаал-Тоо // Стратиграфия, литология, геохимия^ и рудоносность верхнего рифея-венда Средней Азии, Казахстана, Сибири. Бишкек: Илим, 1992. С. 33-36.

144. Христов Е.В., Шилов Г.Г. О находке докембрийских отложений в хребте Кокшаал-Тоо. // Изв. АН Кирг. ССР. Отд. физ.-техн. наук. 1990. №3. С. 104-107.

145. Хуторской М.Д. Введение в геотермию. М.: Изд-во РУДН, 1996, 156 с.

146. Чедия O.K. Морфоструктуры и новейший тектогенез Тянь-Шаня. Фрунзе: Илим: 1986. 314 с.

147. Чедия O.K. Юг Средней Азии в новейшую эпоху горообразования. Фрунзе: Илим. 1971. Кн. 1.332 с. 1972. Кн. 2. 226 с.

148. Шацилов В:И, Горбунов П.Н., Фремд А.Г. и др. Скоростные модели земной коры Казахстана. Алматы: Евразия, 1993. 105 с.

149. Шацилов В.И. Северный Тянь-Шань // Сейсмические модели литосферы основных геоструктур территории СССР. М.: Наука, 1980. С. 116-120.

150. Шварцман Ю.Г., Погожее И.П., Ахметова Л.У., Мозолева Е.Л. Тепловая модель литосферы по геотраверсу Актюз-Нарын-Атбаши // Геотермические модели геологических структур. СПб: ВСЕГЕИ, 1991. С. 63-77.

151. Шолпо В.Н. Геотектоника: современные проблемы. // Земля и Вселенная.2002, №5, с.3-10.

152. Шульц С. С. Анализ новейшей тектоники и рельеф Тянь-Шаня. М.: Географгиз, 1948.' 224 с.

153. Шульц С.С. Анализ новейшей тектоники-и рельеф Тянь-Шаня // Уч. Зап. ВГО, 1948. т.З. 221 с.

154. Эфрон Б. Нетрадиционные методы многомерного статистического анализа: Сб. статей: Пер. с англ. / Предисловие Ю. П. Адлера, Ю. А. Кошевника. Москва: финансы и статистика, 1988; с. 11-13.

155. Юдахин Ф. Н. Геофизические поля, глубинное строение и сейсмичность Тянь-Шаня Фрунзе, Илим, 1983. с. 133-151.

156. Юдахин Ф.Н., Беленович Т.Я. Современная динамика земной коры Тянь-Шаня и физические процессы в очагах землетрясений // Изв. АН КиргССР. Сер. физ-тех. и матем. науки. 1989. №1. С. 101-108.

157. Argand E. La tectonique de TAsie. Congres géologique international. С R. de la XIII session en Belgique. 1922. Liege. 1924. P. 171-372.

158. Avouac J.P., Tapponnier P., Ba M., You H., Wang G. Active thrusting and folding along the northern Tien Shan and Late Cenozoic rotation of the Tarim relative to Dzungaria and Kazakhstan // J. Geophys. Res. 1993. Vol.98. P. 6755-6804.

159. Bahr К. Interpretation of magnetotelluric impedancetensor: regional induction and local telluric distortion. // J.Geophys.,1988. V.62. P.l 19-127.

160. Berdichevsky, M.N., and Dmitriev, V.I., 2002, Magnetotellurics in the context of the theory of ill-posed problems, Investigations in Geophysics 11, SEG, Tulsa.

161. Berdichevsky, M.N., Dmitriev, V.I., Pozdnjakova, E.E. On two-dimensional interpretation-of magnetotelluric soundings, Geophys. J. Int.133. 1998. P 585-606.

162. Berdichevsky M.N. and Dmitriev V.I. 2008. Models and methods of magnetotellurics. SpringerVerlag. Berlin. In press. 558p.

163. Berry, J.L. and Nishidai, T., 1994, Tectonics of the souterhwestern Junggar basin and the basins of the Chinese Tien-Shan Mountains: An interim report, Proc. 10th Thematic Conf. Geol. Rem. Sens., San Antonio, TX.

164. Bielinski, R. A., S. K. Park, A. Rybin, V. Batalev, S. Jun, and C. Sears, Lithospheric heterogeneity in the Kyrgyz Tien Shan imaged by magnetotelluric studies, Geophysical Research Letters, Vol. 30, No. 15, 1806, doi:10.1029/2003GL017455, 2003.

165. Bullen M.E., Burbank D.W., Garver J.I., Abdrakhmatov K.Y. Late Cenozoic tectonic evolution of the northwestern Tien Shan: new age estimates for the initiation of mountain building // Geol. Soc. Am. Bull. 2001. Vol.113. №12. P. 1544-1559.

166. Bullen M. E., Burbank D. W and Garver J. I. Building the Northern Tien Shan: Integrated Thermal, Structural, and Topographic Constraints // Journal of Geology. 2003. - V. 111.

167. Caldwell G.T., Bibby H.M., Brown C. The magnetotelluric phase tensor //Geophys. J. Int. 2004. V. 158. P. 457-469.

168. Cagniard, L., 1953, Basic theory of the magnetotelluric method of geophysical prospecting, Geophysics 18, P 605-635.

169. Chave, A.D., D.J. Thomson, and M.E. Ander, On the robust estimation of power spectra, coherences, and transfer functions, J. Geophys. Res., 92, 1987, P 633-648.

170. Cobbold P.R., Thomas J.C., Gapis D., Sadybakasov I. Cenozoic deformation of the Western Tian Shan //Abstr. 7th EUG Meeting. Terra Nova. 1993. Vol.5. Suppl. №1. P. 256.

171. Christensen, N.I. & Mooney, W.D., 1995. Seismic velocity structure and composition of the continental crust: A global view, J. Geophys. Res., 100, 9761-9788.

172. Dmitriev V.I., Berdichevsky M.N. Statistical model of S-effect. IX Workshop on EM-induction of the Earth, Sochi. 1988. P. 35.

173. Efron, B. 1979. Bootstrap Methods: Another Look at the Jackknife. The Annals of Statistics 7 (1): 1-26.

174. Fox L., 2001, Satellite-Synchronized 3-D Magnetotelluric System, U.S. Patent No. 6 19Г 587 Bl, issued February 20,2001'.

175. Gardner G.H.F., Gardner L.W. and Gregory A.R. Formation velocity and density — the diagnostic basics for stratigraphic traps // Geophysics, 39, (6), 1974, pp.770-780.

176. Goubau i W.M.,Gamble T.D.,ClarkeJ. Error analysis for remote reference magnetotellurics // "Geophysics", 1979, v.44, N 5, 959-968.

177. Groom,R.W., and R.C.Bailey, Decomposition of magnetotelluric impedance tensors in the presence of local three-dimensional galvanic distortion, J. Geophys. Res., 1989, 94, 1913— 1925.

178. Herring Т.А., King B.W., McClusky S.C. GAMIT. Reference manual. GPS analysis at MIT.Release 10.3 / EAPS. MIT, 2006a. - 182 p.

179. Herring T.A., King B.W., McClusky S.C. GLOBK: Global Kalman filter VLBI and GPS analysis program. Release 10.3 / EAPS. MIT, 2006b. - 87 p.

180. Jankovski, J., 1972, Techniques and results of Magnetotelluric and Geomagnetic soundings, Panstwowe wydawnictwo naukowe, Warszawa.

181. Mackie R.L., Madden T.R. Three dimensional magnetotelluric inversion using' conjugate gradients // Geophys. J. Intl. 1993. Vol. 115 P.215-229.

182. Makarov V.I. Neotectonics and geodynamics of mountain systems of Central Asia // Quaternary International. 1995. Vol.25. P. 19-23.

183. Molnar P., Tapponnier P. Cenozoic tectonics of Asia: effects of a continental collision // Science. 1975.

184. Nesbitt V.E. Electrical resistivities of crustal fluids // Journal Geophysical Research, 1993, V.98, №B3, P. 4301-4310.

185. Park S.K. Magnetotelluric Studies. In Proposals on the Project Geodynamics of the Tien-Shan", MIT, 1996.

186. Park, S. K., S. C. Thompson,' A. Rybin, V. Batalev, and R. Bielinski, Structural constraints in neotectonic studies of thrust faults from the magnetotelluric method, Kochkor Basin, Kyrgyz Republic, Tectonics, 22(2), 1013, doi:10.1029/2001TC001318,2003.

187. Parkinson, W.D., 1959, Direction of rapid geomagnetic fluctuation, Geophys. J. 2, P 1-14.

188. Pellerin L. and Hohmann G.W. Transient electromagnetic inversion: A remedy for magnetotelluric static shifts. Geophysics, 1990, 55,1242-1250.

189. Rodi, W. L., and R. L. Mackie (2001), Nonlinear conjugate gradients algorithm for 2-D magnetotelluric inversion, Geophysics, 2001, v 66, p 174-187.

190. Roecker S.W., Sabitova T.M., Vinnik L.P., Burmakov Y.A., Golvanov M.I., Mamatkanova P., Munirova L. Three-dimensional Elastic Wave Velocity Structure of the Western and Central Tien-Shan// Journ. of Geophys. Research. 1993. Y.98.№B9. P. 15779-15795.

191. Rokityansky, I.I., 1982, Geoelectromagnetic Investigation of the Earth's Crust and Mantle, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York.

192. Scharer K.M., D.W. Burbank, J. Chen, R.Ji Weldon, C. Rubin, R. Zhao, J. Shen Detachment folding in the Southwestern Tian Shan-Tarim foreland, China: shortening-estimates and rates // J. Structural Geology, 2004, V.26, P. 2119-2137.

193. Schmucker, U., 1970, Anomalies of geomagnetic variations in the southwestern United'States: Univ. of California Press, Berkley

194. Shen Z.-K., Jackson, D.D., Ge, B.X., 1996. Crustal deformation across and beyondi the Los Angeles basin from geodetic measurements, Journal of Geophysical Research, 101, 2795727980.

195. Suppe J. Geometry and kinematics of fault-bend folding // Am. J. Sei. 1983. Vol.283. №7. P.684-721. Suppe J., Medwedeff D.A. Geometry and kinematics of fault-propagation folding // Eclogae Geol. Helv. 1990. Vol.83(3). P. 409-454.

196. Swift C.M. A Magnetotelluric Investigation of an Electrical Conductivity Anomaly in the Southwestern United. Thesis. 1967. MIT Cambridge. P. 211.

197. Teza, G., Pesci, A., Galgaro, A., 2008. Gridstrain and gridjstrain3: software packages for strain field computation in 2D and 3D environment. Computers & Geosciences, doi: 10.1016/j .cageo.2007.07.006.

198. Thompson S.C., Weldon R.J., Rubin Ch.M. et al. Late Quaternary slip rates across the central Tien Shan, Kyrgyzstan, central Asia // J. Geoph. Res. 2002. Vol.107. №B9. P.2203'. P. 732.

199. Tikhonov, A.N., 1950, On determination of electric characteristics of deep layers of the Earth crust, Dokl. Acad. Nauk SSSR 151, P 295-297.

200. Vanyan L.L. and Gliko А.О. Seismic and elctromagnetic evidence of degydration as a free water source in the reactivated crust// Geophys. J. Int., 1999, 137, 159-162.

201. Varentsov Iv.M. 2006a. Arrays of simultaneous electromagnetic soundings: design, data processing and analysis // Electromagnetic sounding of the Earth's interior (Methods in geochemistry and geophysics, 40). Elsevier. P. 263-277.

202. Varentsov, Iv.M., 2006b. Joint robust inversion of MT and MV data. Electromagnetic soundings of the Earth's interior (Ch. 8). Elsevier: 189-222.

203. Varentsov Iv.M. Joint» robust inversion of MT and MV data // EM sounding of the Earth's interior (Methods in geochemistry and geophysics, 40). Elsevier. 2007. P. 185-218.

204. Vinnik et al., 2006. The crust and mantel of the Tian. Shan from data of the receiver function tomography. Phys. Solid Earth, 42(8), 639-651.

205. Vozoff, K., 1972, The magnetotelluric method in the exploration of sedimentary basins, Geophysics 37, P 98-142.

206. Vozoff, K, The magnetotelluric method. In Electromagnetic Methods in Applied Geophysics: Applications Part A and B, Invest. Geophys., vol. 3, edited by M.N. Nabighian, pp. 641711, Soc. Of Explor. Geophys., Tulsa, Okla., 1991.

207. Weidelt, P., 1972, The inverse problem of geomagnetic induction, Zeitschrift fur Geophysik 8, 2, 257-290.

208. Wiese, H., 1965, Geomagnetische Tiefentellurik, Deutsche Akad. Wiss., Berlin.

Информация о работе

Рыбин, Анатолий Кузьмич
доктора физико-математических наук
Москва, 2011
ВАК 25.00.10

Диссертация

Глубинная геоэлектрическая структура литосферы Центрального Тянь-Шаня - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы