Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Влияние глубинных проводящих разломов на результаты МТЗ

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Влияние глубинных проводящих разломов на результаты МТЗ"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Куликов Виктор Алс

ПРОВОДЯЩИХ РАЗЛОМОВ НА РЕЗУЛЬТАТЫ МТЗ

Специальность 04.00.12 Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

На правах рукописи УДК 550.837

Москва 1995

Работа выполнена на кафедре геофизических методов исследования земной коры геологического факультета Московского Государственного Университета им. М.В.Ломоносова

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор М.Н.Бердичевский

Защита диссертации состоится 24 апреля 1996 года в 14.30 на заседании Диссертационного ученого совета (ц.053.05.24) при Московском Государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, Геологический факультет, аудитория 308.

(Факс: (095) - 939 - 49 - 63; E-mail: Sh@geophys.geol.msu.su)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Геологического факультета МГУ (ГЗ МГУ, 6 этаж).

Автореферат разослан 22 марта 1996 года.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор кандидат физико-математических наук

Л.Л.Ваньян (ИО РАН) Н-А.Мерщикова (МГУ, ф-т ВМиК)

Ведущая организация: Всероссийский институт геофизики

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., с.н.с.

Б.А.Никулин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Метод МТЗ широко применяется при изучении осадочного чехла, консолидированной земной коры и верхней мантии. Он дает важную информацию о флюидном режиме литосферы, о содержании в ней углеродистых веществ, о термодинамике земных недр.

Методика МТЗ долгое время развивалась на основе горизонткльно-неоднородных слоистых моделей. На этом пути была разработана теория, позволяющая диагностировать искажения магнитотеллурического поля, обусловленные действием горизонтальных геоэлектрических неоднородностей, и были созданы методы для решения обратной задачи.

Среди результатов теории искажений два имеют особое значение:

1) показано, что приповерхностные неоднородности очень сильно искажают кривые МТЗ, и что эти эффекты могут распространяться на низкие частоты;

2) показано, что высокоомные слои консолидированной земной коры экранируют влияние глубинных геоэлектрических неоднородностей, существенно понижая разрешающую способность МТЗ.

Однако существенно, что практическая магнитотеллурика нередко дает результаты, противоречащие моделям теории искажений. Достаточно сказать, что региональные приповерхностные искажения в ряде районов оказываются намного слабее, а чувствительность МТЗ к глубинным неоднородностям намного выше, чем это следует из модельного анализа. Уже в конце 70 годов стало ясно, что причиной этих противоречий являются глубинные проводящие ( флюидонасьпценные гаи графитсодержащие) разломы, которые пересекают высокоомную литосферу и благоприятствуют вертикальному перераспределению тока, индуцированного в различных проводящих зонах земли. В журналах стали появляться статьи посвященные анализу влияния разломов на результаты МТЗ. (А.А.Ковтун, И.Л.Варданянц, В.И.Дмитриев, И.С. Барашков, М.Н.Бердичевский, Л.Л.Ваньян, Г.П.Нечаева и др.).

Основы теории этих явлений были заложены В.И.Дмитриевым и И.С.Барашковым в 1991 году. В качестве фундаментальной эти авторы выбрали модель, в которой горизонтально-слоистая земля пересекается вертикальными проводящими каналами. Очевидно, что эта модель не отражает той сложной геометрии, которая по современным представлением характерна для многих глубинных разломов (переход от субвертикального типа разломов к листрическому типу). Однако, она выделяет наиболее важные особенности изучаемых явлений и позволяет наметить пути для разработки новых методов интерпретации МТЗ, учитывающих влияние разломов.

Диссертант рассматривает свою работу как органическое продолжение работ В.И.Дмитриева и И.С.Барашкова. Задачи решаемые в диссертации сводятся к следующему:

1. Разработка и исследование моделей, дающих достаточно полное представление о действии проводящих разломов в условиях, когда осадочный чехол и глубокие слои литосферы содержат геоэлектрические неоднородности.

2. Определение критериев, обеспечивающих диагностику и локализацию проводящих разломов.

3. Анализ практических МТ-зондирований, выполненных в окрестностях глубинных разломов.

Актуальность

Учет влияния проводящих разломов на результаты МТЗ существенно повышает эффективность глубинных геоэлектрических исследований, особенно в сейсмоактивных регионах. Таким образом, изучение влияние разломов на результаты МТЗ и разработка критериев, позволяющих диагностировать и локализовать разломы, является актуальной задачей.

Научная новизна

В диссертационной работе получены следующие новые результаты:

1. Разработан новый метод аналитического решения прямой задачи для многослойной Н-поляризованной слоистой модели, содержащей неоднородные включения, окаймленные вертикальными проводящими каналами. Задача сводится к решению обыкновенных дифференциальных уравнений, формирующихся с помощью условий Дмитриева на границах тонких слоев. Показано, что низкочастотная ассимптотика этих решений может быть получена с помощью простых формул, вытекающих из уравнений Кирхгофа.

2. Показано, что проводящие разломы уменьшают искажающее действие неоднородностей осадочного чехла, нормализуя магнитотеллурическое поле. Предложены простые оценки для определения интенсивности этого эффекта.

3. Показано, что проводящие разломы повышают чувствительность магнитотеллурического зондирования к коровым и мантийным проводящим зонам. Интенсивность этого эффекта определяется с помощью простых оценок.

4. Исследована структура магнитотеллурического поля, наблюдаемого в районах с разломно-блочной тектоникой. Показано, что контакт тектонических

блоков, один из которых содержит коровый проводящий слой порождает магнитотеялурическую аномалию, связанную с вытеснением глубинного тока в осадочный чехол. Изучены особенности этого эффекта, получившего название эффекта вытеснения.

5. Построен и исследован ряд фундаментальных Н-поляризованных моделей, описывающих действие двойных и одинарных проводящих разломов. На этой основе разработана методика, обеспечивающая локализацию и диагностику разломов.

6. Исследован эффект разломов в Е-поляризованном поле и предложены простые способы оценки двухмерной интегральной проводимости разломной зоны.

7. Проведена интерпретация магнитотеллурических зондирований, выполненных в ряде районов с разломной тектоникой: на южном склоне Воронежской антеклизы, в Московской синеклизе, на Армянском нагорье.

Практическая ценность

Ценность полученных результатов состоит в том, что они открывают путь к разработке новых методов интерпретации магнитотеллурических зондирований, выполненных в районах с разломной тектоникой, на этом пути существенно повышается эффективность магнитотеллурических исследований.

Апробация

Результаты этих исследований были опубликованы в четырех номерах журнала Физика Земли , а также доложены на международном геоэлектрическом симпозиуме в Суздале (1992г.) и 12 международном симпозиуме по электромагнитной индукции в земле (Франция, 1994 год).

Работа была выполнена на кафедре геофизических методов исследования земной коры во время обучения автора в аспирантуре Геологического ф-та МГУ.

Научным руководителем является доктор технических наук, профессор Бердичевский М.Н., которому автор глубоко признателен за помощь и поддержку на всех этапах работы. Очень полезны для автора были консультации профессора В.И.Дмитриева.

Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры А.ГЛковлеву, Н.С.Голубцовой, Н.А.Лебедевой, В.А.Шевнину, И.Н.Модину, А.Р.Назырову, А.В.Бобачеву за ценные советы и замечания и помощь в ходе выполнения работы.

Объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 129 страниц текста, иллюстрированного 57 рисунками. Список литературы включает 43 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность работы, научная новизна н сформулированы ее основные задачи.

В первой главе рассмотрены модели, иллюстрирующие влияние проводящих разломов на магнитотеллурическое поле, искаженное приповерхностными неоднородностями. В качестве фундаментальных выбраны две Н-поляризованные модели:

1) модель 1 - модель приповерхностной неоднородности, окаймленной проводящими разломами (рис.1);

2) модель 2 - модель одиночного проводящего разлома, разделяющего блоки с различной проводимостью осадочного чехла (рис.2);

Аналитическое решение прямой

задачи для модели 1 основано

на аппроксимации

неоднородных слоев пленками

конечной толщины, по методу,

предложенному

В.И.Дмитриевым. Применяя

граничные условия Дмитриева,

получаем уравнение для

импеданса, которое распадается

на три дифференциальных

уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами. В результате

решения этих уравнений получены формулы, которые позволяют определить

поперечный импеданс 2I1 по профилю.

Анализ импеданса показывает, что в области высоких частот ( в интервале

5,) поперечный импеданс 2^ принимает значения локально-нормального

импеданса и обратно пропорционален проводимости верхнего слоя:

IX = 1/5,", \x\zL, 21(х)= , (1)

р; у<1,'р. Р? \ ~ А 1

П Р 2 г' 5 2Ь > г' ^ Р\ к Л 2

ч > р; ч V Р"2 ч ? Р',

Рз=° Рис.1

Рз

Рис.2

— Для области низких Р" У % Р', частот (да/^Д«1), получены

— простые формулы, связывающие поперечный импеданс Z'L с параметром Р = Ь/^БЩ ,

2 отвечающим за медленное просачивание избыточного тока

_ из осадочного чехла через

промежуточный высокоомный слой, и параметром С = £ /

(£) = //¡¡-полное сопротивление включения, ^ -■■ р!^ //- полное сопротивление разлома в

вертикальном направлении), характеризующим быстрое перетекание (канализацию) тока через хорошо проводящие разломы. Параметр Р назван параметром просачивания, а параметр С - параметром канализации. По величине параметров Р и С можно оценить вклад того или иного эффекта.

При С=0 , имеем модель в которой преобладает эффект медленного просачивания (разломы отсутствуют), эта модель совпадает с моделью, рассмотренной М.Н.Бердичевским и А.Г.Яковлевым (Физика Земли, 1989,№9). Полученные формулы связывают интенсивность Б-эффекта и параметра просачивания Р.

При Р~0 эффект разломов преобладает над эффектом просачивания и импеданс принимает вид:

-хщф . |х| < ¿,

Эта простая модель легко поддается анализу. Если разломов нет (С=0), то наблюдаемый над неоднородностью импеданс Т' отличается от локально-нормального импеданса множителем 5," / 5,'. Этот вид искажения называют Б-эффектом. Кривые /г, искаженные Я-эффектом, имеют вертикально смещенную нисходящую ветвь и при формальной одномерной интерпретации дают ложную глубину до проводящего основания.

Если разломы имеют очень низкое сопротивление, то 2.1 (х) = -¡со^Н. Здесь 8-эффект отсутствует, так как избыточный ток, возникающий в неоднородном верхнем слое, сбрасывается через вертикальные проводящие каналы.

Получена оценка соотношений между эффектами медленного просачивания через плохо проводящий слой и быстрого перетекания через проводящие

разломы. Если Р < 0.05—'-С, то нормализация поля, искаженного %

приповерхностной неоднородностью, происходит благодаря разломам, а эффект медленного просачивания практически незаметен.

Аналогично решена задача для асимметричной модели 2, в которой одиночный проводящий разлом разделяет блоки с различной суммарной продольной проводимостью верхнего слоя. По полученным решениям выполнены расчеты, дающие достаточно полное представление о нормализующем действии разломов. На рис. 3, в качестве примера приведены кривые МТЗ, полученные в модели 1 над центром неоднородности при различных сопротивлениях разлома. Расхождения между низкочастотной ветвью кривой р1 и локально-нормальной кривой рп уменьшается при уменьшении сопротивления разлома от тысяч процентов (разлом отсутствует) до единиц или первых десятков процентов при сопротивлении разлома 1 Ом.

Во второй главе с помощью Н-поляризованной модели 3, изображенной на рис.4 исследована чувствительность МТЗ к глубинным неоднородностям в присутствии проводящих разломов.

Задача решена путем аппроксимации неоднородных слоев пленками Дмитриева и сводится, как и для модели 1, к системе дифференциальных уравнений второго порядка.

В интервале высоких частот глубинная неоднородность и разломы практически не влияют на поперечный импеданс, здесь сохраняется связь, присущая одномерной модели.

Для низких частот получены ассимптотические формулы, связывающие поперечный импеданс с параметром просачивания Р и параметром канализации С. В случае, когда просачивание отсутствует (Р=0):

Р.Оым

1 10 100 Рис.3

1 5""

1

У" Г»Я» 5

ЬскД

Р,

р;

р;

2Ь

Рз

р;

Р, -со Рис.4

где

За пределами неоднородности г1 равен 1/5"™. Над неоднородностью 2' зависит от параметра С, характеризующего нормализующее действие разломов: X1 =1/5"" при С=0 (полное экранирование) и 2Г1 -1/5'"' при С = оо (полная нормализация). Таким образом, благодаря разломам поперечное МТ-зондирование при сколь

угодно высоком сопротивлении промежуточного слоя позволяет определить интегральную проводимость = 5, + .

В главе даны численные оценки, характеризующие вклад эффекта просачивания и эффекта канализации в вертикальное перераспределение избыточного тока. Так, если выполняется условие:

5, \

(4)

то основную роль играют разломы, а эффект просачивания практически незаметен.

В конце главы приведены расчетные иллюстрации для различных двухмерных моделей, содержащих глубинные неоднородности, окаймленные проводящими разломами. На рис.5 показаны горизонтальные изменения 21 (х) по профилю х от 0 до со. Модель I - это модель без разломов, однако с заметным просачиванием. При приближении к включению поперечный импеданс медленно возрастает, отражая прибыль тока, вытесняемого из третьего слоя в первый. Над серединой включения Z"л / 2Х(0) = 0.4 при 5™ /5™=0.25. Совершенно другую картину видим в модели К, где плохо проводящее включение окаймлено проводящими разломами. Здесь просачивание практически незаметно. За пределами включения и окаймляющих его разломов поперечный импеданс

Л

2

/

Р

Р

Л

з

Zl(x)!Z,

1 10 100 1 10 100

Рис.5

сохраняет постоянную величину: ZL(x) = Z™ = const. Над разломными зонами наблюдается глубокий минимум Z1(x) и скачок к значению Zl (х) = Z1 (0) = const. При этом отношение Zm / Z1 (0) достигает 0.27, приближаясь к отношению интегральных проводимостей Snl / Sm = 0.25. Мы видим, что благодаря разломам значительно повышается локальность информации о глубинной электропроводности. Это важное замечание иллюстрируется на рис.5, где изображены кривые и , полученные по разные стороны от разлома. Если разломы отсутствуют, то кривые и почти неразличимы (модель I). Однако достаточно ввести проводящие разломы и тогда кривые ffp и приобретают

существенно различный вид, отражая изменение глубинной электропроводности (модель К). Этот результат позволяет сделать следующий вывод: если низкочастотные ветви кривых МТЗ, отражающие электропроводность глубоких слоев литосферы резко меняют свою конфигурацию на расстояниях порядка нескольких километров, то естественно предполагать, что между этими пунктами МТЗ проходит глубинный проводящий разлом.

В третьей главе рассмотрена Н-поляризованная модель 4, в которой проводящие разломы разделяют тектонические блоки с различным геоэлектрическим разрезом: краевые блоки содержат литосферный проводящий слой, отсутствующий в центральном блоке. Разрез модели показан на рис.6. Задача в квазистатической К

р-оэ 2

р-со

р-со '2

'2

р -со

Р3'С

Рис.6

постановке сводится к контурным уравнениям для токов, которые растекаются в цепях, состоящих из литосферных проводников, разломов, осадочного чехла и мантии. Нормальное распределение тока в краевых блоках и центральном блоке находится в Дмитриевском приближении тонких слоев.

На высоких частотах поперечный импеданс Х 'т<

равен нормальному импедансу центрального блока. Он обратен интегральной проводимости осадочного чехла. Восходящая ветвь кривой не искажена.

На низких частотах поперечный импеданс отличается от нормального импеданса центрального блока вещественным множителем

К = 1+-

(5)

¿г +

Множитель К не зависит от частоты. Он отражает влияние неоднородности осадочного чехла (Б-эффект) и корового проводника (эффект вытеснения). Нисходящая ветвь кривой р'п смещается по оси сопротивлений, сохраняя наклон -63"25'. Величина смещения равна 2^К. Одномерная инверсия кривой р^ дает ложную глубину до проводящей мантии.

Если коровый проводящий слой отсутствует (5, = 0), то получаем модель 1:

г

г

4

С + 1 где параметр

+ характеризует нормализующее действие разломов,

ослабляющее Б-эффект.

Если осадочный чехол однороден (5, = £,к), то Б-эффект отсутствует. В этой модели имеем "чистый " эффект вытеснения, выражаемый множителем

1 1 (7)

1000

100 —

ю

Рк,Оии

Вытеснение тем сильней, чем больше Б, / и меньше ^ / гч, / и С. Этот результат имеет простую физическую интерпретацию. Параметр I Б* определяет величину вытесняемого тока, а параметры /¡¡/г^^/^иС-долю тока,

ответвляющегося в осадочный чехол.

Проведены расчеты для ряда моделей, с вставкой высокого и низкого сопротивления , при различных сопротивлениях разлома и глубинах литосферного проводника. На рис.7 показаны кривые рк, полученные для модели, где центральный блок имеет пониженное сопротивление (/^ </?,). Здесь /г - кривая над краевым блоком, ргр - кривая, над центральным блоком, ря - кривая над центральным блоком в отсутствии проводящего слоя в

ю

100

тттгт] -ГГ.от 1000

Рис.7

краевых блоках, Е - смещение, вызванное эффектом вытеснения, Б - смещение, вызванное Б-эффектом. В этой модели Б-эффект и эффект вытеснения действуют в противоположных направлениях: сравнивая кривые р'я , р~р и рк, видим, что Б-эффект смещает нисходящую ветвь кривой р^ вниз, а доминирующий эффект вытеснения - вверх. Таким образом, возникает парадоксальная ситуация, когда увеличения сопровождается подъемом низкочастотной ветви кривой кажущегося сопротивления. Соотношения такого рода - признак эффекта вытеснения.

В четвертой главе проводится анализ продольных кривых МТЗ, полученных вблизи глубинного проводящего разлома (Е-поляризованная модель).

В качестве фундаментальной, выбрана трехслойная модель с одиночным проводящим разломом, секущим высокоомный промежуточный слой. Расчеты показывают, что на продольных кривых МТЗ вблизи разлома отчетливо проявляется минимум, вызванный боковым инверсии кривых МТЗ можно проинтерпретировать как проводящий слой с интегральной проводимостью Я, н глубиной залегания/^ . Найдена линейная зависимость между суммарной интегральной проводимостью ложного слоя Я,, получаемой при формальной одномерной интерпретации и двухмерной интегральной проводимостью разлома в = Л//р для различных х (х-расстояние от края разломной зоны), позволяющая определить О с точностью до 50%. Пример такой зависимости для х=12 км приведен на рис.8. С помощью линейной регрессии были получены формулы для приближенного определения О по В частности, когда расстояние от разлома неизвестно можно пользоваться общей формулой: бжг-Ю4-^-"7 (8)

Получены также простые приближенные формулы, связывающие глубину залегания ложного слоя с расстоянием до разлома. По этим формулам можно оценить расстояние до разломной зоны.

Таким образом, для кривых МТЗ, полученных вблизи глубинного проводящего разлома в Е-поляризованном поле характерно наличие ложного минимума, который можно интерпретировать, как проводящий слой в высокоомном фундаменте. Глубина залегания этого слоя Ц и его Интегральная проводимость получаемые при формальной одномерной интерпретации продольных кривых МТЗ дают возможность оценить расстояние от точки зондирования до разлома и его двухмерную интегральную проводимость.

Пятая, заключительная глава диссертации посвящена практическим примерам, иллюстрирующим действие проводящих разломов на МТ-поле. В первом разделе

в,, См

10000 г.

1000

100

Х=1 км

ЫЛ-10 М>»20

н.доо

1=2 ¿=10 fc-2.li-20

К5.Ь-2 М.Ь-4 1=5>-в 1=5

«-$¿-40

-Г-ГГ) в, Смм 1000

Рис.8

влиянием разлома, который при формальной одномерной

рассмотрены МТ-зондирования в горах Малого Кавказа как яркий пример эффекта вытеснения.

Магнитотеллурические зондирования были выполнены по профилю Армаш-Ахалцихе, который пересекает всю западную Армению и проходит через район Спитакского землетрясения. По своей конфигурации эффективные кривые МТЗ делятся на несколько групп.

На северо-западном крыле профиля, в пределах Сомхетского прогиба кривые МТЗ содержат два минимума: левый минимум связан с проводящими вулканогенно-осадочными образованиями, а правый с коровым проводящим слоем. Кривые завершаются восходящей ветвью, обусловленной высоким

сопротивлением глубоких слоев литосферы. В центре профиля, кривые резко изменяют форму. Для Щиракского синклинория характерны кривые второй группы, с удлиненной восходящей ветвью. В южной части профиля, на Гегамском нагорье кривые рс/ подобны кривым рс!, полученным на Сомхетском прогибе.

Таким образом, налицо имеем характерные признаки проводящих разломных зон, окаймляющих центральные блоки земной коры.

Для объяснения наблюдаемых эффектов была рассмотрена двухмерная модель, аналогичная модели 4, состоящая из проводящего осадочного чехла и трех блоков: монолитного центрального блока, имеющего высокое сопротивление, и краевых блоков, содержащих коровый проводящий слой. Центральный и краевые блоки разделены вертикальными проводящими каналами, соединяющими осадочный чехол и низкоомную мантию. В этой модели изменение геоэлектрического разреза на границе центрального блока вызывает быструю перестройку кривых р на расстояниях порядка нескольких километров. Над краевым блоком имеем кривые р, близкие к локально-нормальной кривой рп. При переходе через границу центрального блока конфигурация кривых р~ резко меняется. Левая восходящая ветвь этих кривых удлиняется, а их нисходящая ветвь деформируется, возникает минимум, который замыкается ложной восходящей ветвью. Быстрая перестройка МТ-кривых объясняется тем, что перетекание тока из корового проводящего слоя в осадочный чехол локализуется в узком вертикальном канале.

Экспериментальные кривые рг/ , полученные по разные стороны от

Севанской структурной зоны, отделяющей Сомхегский прогиб от Ширакского синклинория и модельные кривые ¡т , которые получены по разные стороны от

вертикального канала, разделяющего краевой и центральный блоки, хорошо согласуются между собой. Примечательно, что уменьшение интегральной проводимости осадочного чехла сопровождается удлинением левой восходящей ветви кривых кажущегося сопротивления и подъемом их нисходящей ветви. Эти

соотношение грубо противоречат известным представлениям об Б-эффекте, однако вполне объясняется вытеснением тока из корового проводящего слоя в осадочный чехол.

Второй раздел пятой главы посвящен интерпретации МТЗ, выполненных на юго-западном склоне Воронежской антеклизы. Работы проводились в районе Курской атомной станции сотрудниками кафедры геофизики МГУ по заказу МО Атомэнергопроект с целью оценки сейсмоопасности региона. Основным объектом исследования является Желеэногорский разлом.

Проведенный анализ кривых МТЗ показывает, что при пересечении Железногорского разлома нисходящая ветвь продольных кривых смещается в область более высоких частот, тогда как поперечные кривые не изменяют своей формы. Такое поведение кривых МТЗ является характерным признаком существования глубинной проводящей зоны, как это было показано в главе 4.

Полярные диаграммы импеданса в районе Железногорского разлома имеют как правило четырехлепестковую форму, характерную для двухмерных моделей. Главные направления тензора импеданса во многих случаях близки к направлению главных диаметров диаграмм и биссектрис углов между лепестками диаграмм

Zxlt. Осреднение главных направлений тензора импеданса дает азимуты 50° и 140°. Эти направления контролируются Железногорским разломом, имеющим простирание с северо-запада на юго-восток.

Фоновое значение параметра неоднородности N на исследуемой площади 0.1-0.2, в центральной зоне при пересечении Железногорского разлома он увеличивается до 0.5, при .этом параметр асимметрии А не превышает 20°, что также свидетельствует о существовании сильной квазидвумерной неоднородности.

Исходя из анализа магнитотеллурических данных и априорной информации инверсия МТ-кривых была выполнена в классе двухмерных моделей. В результате подбора по продольным и поперечным кривым МТЗ была построена двухмерная геоэлектрическая модель Железногорского разлома, в которой разлом определяется как субвертикальная ослабленная зона в фундаменте шириной около 6 километров и сопротивлением порядка 100 Ом. Глубину развития разлома можно приблизительно определить, пользуясь формулой 8, связывающей полную двухмерную проводимость разломной зоны и интегральную проводимость ложного слоя, проявляющегося на продольных кривых МТЗ. Она получилась равна 80 км.

Результаты интерпретации МТЗ, полученных на юге Московской синеклизы, представлены в третьем разделе пятой главы. Основным объектом исследования здесь является Рославльская разломная зона.

В результате анализа МТ-данных и интерпретации эффективных кривых

МТЗ

была построена модель, в которой Рославльская разломная зона характеризуется выклиниванием карбонатных пород. Возможна и альтернативная модель этой зоны, в которой уменьшение мощности первого слоя и погружение фундамента происходит скачком, вдоль разрывного нарушения.

В заключении диссертации сформулированы основные защищаемые положения:

1. Глубинные флюидонасыщенные или графитсодержащие разломы образуют проводящие каналы, которые пересекают непроводящую литосферу , обеспечивая вертикальное перераспределение поперечного теллурического тока (Н-поляризация). Таким образом включается более или менее мощный механизм, нормализующий магнитотеллурическое поле, искаженное приповерхностными неоднородностями осадочного чехла. Этот же механизм повышает чувствительность магнитотеллурического поля к коровым и мантийным проводящим зонам. Очевидно, что проводящие разломы определяют эффективность магнитотеллурических зондирований.

2. Если верхние слои консолидированной земной коры имеют сопротивление порядка 104,105 Омм, а конфигурация низкочастотных ветвей поперечных кривых МТЗ, отражающих электропроводность глубоких слоев литосферы резко меняется на расстояниях порядка нескольких километров или первых десятков километров, то это свидетельствует о существовании проводящих разломов, пронизывающих верхние горизонты литосферы.

3. Если два тектонических блока разделены флюидонасыщенным разломом, и один из этих блоков содержит глубинный проводящий слой, отсутствующий в другом блоке, то поперечный теллурический ток, заполняющий глубинный

проводник, вытесняется в осадочный чехол, искажая электромагнитное поле,

наблюдаемое на земной поверхности. Эффект вытеснения проявляется в резком

изменении формы поперечных кривых МТЗ над разломной зоной и может быть использован для ее локализации.

4. В случае продольного течения тока, проводящий разлом проявляется в виде перегиба кривой МТЗ, который может быть ассоциирован с ложным проводящим слоем. Определение параметров этого слоя позволяет воспользоваться эмпирическими формулами и оценить двухмерную интегральную проводимость разломной зоны.

5. Интерпретация магнитотеллурических зондирований, выполненных в районах с разломной тектоникой должна включать инверсию поперечных и продольных кривых МТЗ, позволяющих локализовать разломы и оценить их двухмерную интегральную проводимость. Необходима разработка новых алгоритмов двухмерной инверсии, обеспечивающих аппроксимацию изучаемой среды моделями, содержащими субвертикальные проводящие каналы, имитирующие проводящие разломные зоны.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

1. Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И., Куликов В.А. О нормализации магнитотеллурического поля флюидонасыщенными разломами. // Известия АН СССР, Физика Земли, 1993 № 11, с. 45-54.

2. Бердичевский М.Н., Куликов В.А. Чувствительность глубинного магнитотеллурического зондирования в присутствии флюидонасыщенных разломов. // Известия АН СССР, Физика Земли, 1994 № 6, с. 39-49.

3. Бердичевский М.Н., Борисова В.П., Голубцова Н.С., Куликов В.А. Аналитическая модель МТ-зондирования, искаженного эффектом вытеснения П Изв. АН СССР, Физика Земли, 1995 №11,с.18-24.

4. M.N.Berdichevsky, V.I.Draitriev, V.A.Kulikov Magnetotelluric sounding in the presence of fluidized fsults. 12th Workshop "Induction electromagnetique dans la terre", Brest, France, 1994, 0.7b-01,p.95