Наука и технологические разработки: статья

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКОГО И МАГНИТОВАРИАЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ В ГОРАХ ТЯНЬ-ШАНЯ
А.К. Рыбин В.Ю. Баталев Е.А. Баталева В.Е. Матюков
К.С. Непеина О.Б. Забинякова
Научная станция РАН
Журнал: Наука и технологические разработки
Том: 102
Номер: 2-3
Год: 2023
Страницы: 4-39
УДК: 550.837.211
DOI: 10.21455/std2023.2-3-1
Ключевые слова: геоэлектрическая структура, разломные зоны, мониторинг электромагнитных параметров, технологические разработки, распределение сейсмичности, геодинамическая интерпретация, Тянь-Шань
Аннотация: Обобщен 45-летний опыт Научной станции РАН в г. Бишкек по проведению магнитотеллурических (МТЗ) и магнитовариационных (МВЗ) зондирований на территории Тянь-Шаня. Обсуждаются особенности аппаратурного и методического обеспечения полевых электромагнитных измерений в горных условиях Тянь-Шаня. Рассматриваются основные результаты, полученные на основе разработанных методик анализа и интерпретации данных МТЗ-МВЗ, адаптированных к сложным геоэлектрическим условиям Тянь-Шаня. Эти результаты отражают несколько направлений исследований: 1) изучение глубинного строения литосферы Тянь-Шаня; 2) исследования характера взаимосвязи пространственного распределения сейсмичности и структурного рисунка геоэлектрической неоднородности геологической среды; 3) мониторинг электромагнитных параметров литосферы для изучения динамики напряженно-деформированного состояния геосреды Тянь-Шаня; 4) комплексный геолого-геофизический анализ геоэлектрической структуры и геодинамики Тянь- Шаня.
Список литературы: Александров П.Н. Теоретические и методические основы электромагнитного мониторинга современных геодинамических процессов: Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. Саратов, 1993. 22 с.

Александров П.Н. К теории сейсмического и электромагнитного мониторинга современных геодинамических процессов // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2009. № 2 (14). C.49–58.

Александров П.Н., Модин И.Н. О системном подходе к анализу данных электрометрического мониторинга // Инженерные изыскания. 2015. № 3. С.42–50.

Барсуков О.М. О связи электрического сопротивления горных пород с тектоническими процес- сами // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1970. № 1. С.84–90.

Баталев В.Ю., Волыхин А.М., Рыбин А.К., Трапезников Ю.А., Финякин В.В. Глава 8. Строение земной коры восточной части Киргизского Тянь-Шаня по данным МТЗ и ГМТЗ // Проявле- ние геодинамических процессов в геофизических полях / Отв. ред. Е.П. Велихов, В.А. Зей- гарник. М.: Наука, 1993. С.96–113.

Баталев В.Ю., Баталева Е.А., Матюков В.Е., Рыбин А.К. Изучение необратимых деформаций в литосфере Тянь-Шаня по магнитотеллурическим данным (методологический аспект) // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2019. № 2 (42). С.42–56. https://doi.org/10.31431/1816- 5524-2019-2-42-42-56

Баталева Е.А. Корреляционные зависимости электромагнитных и деформационных параметров // Докл. Академии наук. 2016. Т. 468, № 3. С.319–322. https://doi.org/10.7868/ S0869565216150160

Баталева Е.А. Результаты мониторинга зон динамического влияния разломных структур Северного Тянь-Шаня // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2022. Т. 2, № 2. С.332–339.

Баталева Е.А., Баталев В.Ю. Вариации кажущегося сопротивления горных пород как индика- тор напряженного состояния среды // Тектонофизика и актуальные вопросы наук о Земле: Материалы докладов конференции, Москва, 8–12 октября 2012 г. Т. 2. М.: ИФЗ РАН, 2012. С.365–368.

Баталева Е.А., Баталев В.Ю. Разработка программ анализа данных азимутального магнитотеллурического мониторинга. Часть 1: Анализ данных магнитотеллурического мониторинга // Вестник КРСУ. 2014а. Т. 14, № 7. С.3–7.

Баталева Е.А., Баталев В.Ю. Разработка программ анализа данных азимутального магнитотеллурического мониторинга. Часть 2: Разработка программного обеспечения для анализа данных МТ-мониторинга // Вестник КРСУ. 2014б. Т. 14. № 7. С.8–12.

Баталева Е.А., Баталев В.Ю. Детальный ретроспективный анализ данных магнитотеллурического мониторинга (Бишкекский геодинамический полигон) // Вестник КРСУ. 2017. Т. 17,№ 12. С.141–144.

Баталева Е.А., Матюков В.Е. Детальное глубинное строение прибортовой зоны Иссык-Кульской впадины на примере профиля Саруу // Вестник КРСУ. 2018. Т. 18, № 4. С.150–155.

Баталева Е.А., Мухамадеева В.А. Комплексный электромагнитный мониторинг геодинамических процессов Северного Тянь-Шаня (Бишкекский геодинамический полигон) // Геодина- мика и тектонофизика. 2018. Т. 9, № 2. С.461–487. https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-2-0356

Баталева Е.А., Баталев В.Ю., Рыбин А.К. К вопросу о взаимосвязи вариаций электропроводно- сти земной коры и геодинамических процессов // Физика Земли. 2013. № 3. С.105–113. https://doi.org/10.7868/S0002333713030034

Баталева Е.А., Рыбин А.К., Баталев В.Ю. Вариации кажущегося сопротивления горных пород как индикатор напряженно-деформированного состояния среды // Геофизические исследования. 2014. Т. 15, № 4. С.54–63.

Баталева Е.А., Баталев В.Ю., Рыбин А.К. Взаимосвязь аномалий электропроводности, ско- ростных характеристик и режима сейсмичности литосферы Центрального Тянь-Шаня // Литосфера. 2015. № 5. С.81–89.

Баталева Е.А., Пржиялговский Е.С., Баталев В.Ю., Лаврушина Е.В., Леонов М.Г., Матю- ков В.Е., Рыбин А.К. Новые данные о глубинном строении Южно-Кочкорской зоны кон- центрированной деформации // Докл. Академии наук. 2017. Т. 475, № 5. С.571–575. https://doi.org/10.7868/S0869565217230219

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

Бердичевский М.Н., Соколова Е.Ю., Варенцов И.М., 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 геотра- верса НАРЫН // Физика Земли. 2010. № 8. С.36–53.

Дзалба А.Л., Баталев В.Ю. Электрод для высокочастотной геофизической электроразведки: Патент Российской Федерации на полезную модель RU 175972 U1. Дата регистрации: 13.06.2017 г.

Дзалба А.Л., Баталев В.Ю. Комбинированный составной сердечник индукционного преобразо- вателя магнитного поля: Свидетельство на изобретение RU 2690212 C1. Дата публикации: 31.05.2019 г.

Дзалба А.Л., Тимонин Г.Н. Шаблон для азимутально-горизонтальной установки геофизических индукционных датчиков: Патент Российской Федерации на полезную модель RU 204542 U1. Дата публикации: 31.05.2021 г.

Жамалетдинов А.А., Митрофанов Ф.П., Токарев А.Д., Шевцов А.Н. Влияние лунно-суточных приливных деформаций на электропроводность и флюидный режим земной коры // Докл. Академии наук. 2000. Т. 371, № 2. С.235–239.

Зубович А.В., Трапезников Ю.А., Брагин В.Д., Мосиенко О.И., Щелочков Г.Г., Рыбин А.К., Баталев В.Ю. Поле деформации, глубинное строение земной коры и пространственное распре- деление сейсмичности Тянь-Шаня // Геология и геофизика. 2001. Т. 42, № 10. С.1634–1640.

Корженков А.М., Муралиев, А.М., Ормуков Ч.О., Сейталиев М.М., Джумабаева А.Б., Гребенникова В.В. Макросейсмическое обследование Кочкорского землетрясения 28 декабря 2006 года (М=5.5, K=14, I0=7) в Северном Кыргызстане // Наука и новые технологии. 2006. № 3–4. C.219–225.

Котенко Т.А., Панин Г.Л., Балков Е.В., Фадеев Д.И. Применение малоглубинной электроразведки для изучения гидротермальных объектов вулкана Эбеко (остров Парамушир) // Вест- ник ДВО РАН. 2018. № 2 (198). С.101–109.

Лосихин Л.Н., Матюков Е.К., Пазников В.А, Петров П.П., Тимонин Г.Н. Неполяризующийся электрод для наземной геофизической электроразведки: Патент Российской Федерации на полезную модель RU 123979 U1. Дата публикации: 10.01.2013 г.

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

Маринин А.В., Сим Л.А., Сычева Н.А., Сычев В.Н. Напряженно-деформированное состояние Киргизского хребта по данным изучения геологических стресс-индикаторов // Тектонофи- зика и актуальные вопросы наук о Земле: Материалы 4-й тектонофизической конференции, Москва, 3–7 октября 2016 г. Т. 1. М.: ИФЗ РАН, 2016. С.152–161.

Маринин А.В., Сим Л.А., Сычева Н.А. Тектонические напряжения Кочкорской впадины по дан- ным тектонофизических исследований // Проблемы геодинамики и геоэкологии внутриконтинентальных орогенов: Материалы докладов VII Международного симпозиума, Бишкек, 19–24 июня 2017 г. Бишкек, 2018а. С.229–234.

Маринин А.В., Сим Л.А., Сычева Н.А., Гордеев Н.А. Реконструкция палеонапряженного состояния в пределах Кочкорской впадины (Северный Тянь-Шань) // Проблемы тектоники и гео- динамики земной коры и мантии: Материалы L Тектонического совещания, Москва, 30 ян- варя – 3 февраля 2018 г. М.: ГЕОС, 2018б. С.409–413.

Матюков В.Е., Непеина К.С. Анализ вариаций геофизических параметров и сейсмических со- бытий в пункте глубинного магнитотеллурического зондирования // Интерэкспо Гео- Сибирь. 2021. Т. 1. С.144–150. https://doi.org/10.33764/2618-981X-2021-1-144-150

Матюков В.Е., Баталева Е.А., Непеина К.С. О новых возможностях в изучении необратимых деформаций литосферы Тянь-Шаня // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2019. Т. 6, № 1. С.189–196. https://doi.org/10.15372/FPVGN2019060132

Миколайчук А.В., Губренко М.В., Богомолов Л.М. Складчатые деформации предорогенного пенеплена в новейшей структуре Центрального Тянь-Шаня // Геотектоника. 2003. № 1. С.36–42.

Модин И.Н., Макаров Д.В., Александров П.Н. Возможности электротомографических станций при выполнении мониторинговых наблюдений // Инженерные изыскания. 2014. № 9–10. С.22–31.

Мороз Ю.Ф., Гонтовая Л.И. О глубинном строении Южной Камчатки по геофизическим дан- ным // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9, № 4. С.1147–1161. https://doi.org/10.5800/ GT-2018-9-4-0387

Морозов Ю.А., Леонов М.Г., Алексеев Д.В. Пулл-апартовый механизм формирования кайнозой- ских впадин Тянь-Шаня и их транспрессивная эволюция: структурные и эксперименталь- ные свидетельства // Геотектоника. 2014. № 1. С.29–61. https://doi.org/10.7868/ S0016853X14010056

Муратов П.В., Руленко О.П., Марапулец Ю.В., Солодчук А.А. Электрический и акустический отклик приповерхностных осадочных пород на прохождение сейсмических волн от земле- трясений // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки. 2018. № 5 (25). С.62–73. https://doi.org/10.18454/2079-6641-2018-25-5-62-73

Неведрова Н.Н., Шалагинов А.Е. Мониторинг электромагнитных параметров в зоне сейсмиче- ской активизации Горного Алтая // Геофизика. 2015. № 1. С.31–40.

Пржиялговский Е.С., Лаврушина Е.В., Баталев В.Ю., Баталева Е.А., Леонов М.Г., Рыбин А.К. Структуры чехла и поверхности фундамента Кочкорской впадины (Тянь-Шань) по геоло- гическим и геофизическим данным // Геология и геофизика. 2018. Т. 59, № 4. С.417–436. https://doi.org/10.15372/GiG20180401

Пржиялговский Е.С., Рыбин А.К., Морозов Ю.А., Лаврушина Е.В., Леонов М.Г., Баталева Е.А. Геолого-геофизический трансект Срединного Тянь-Шаня через Нарынскую и Атбашин- скую впадины // Геодинамика и тектонофизика. 2022. Т. 13, № 1. Ст. 0568. https://doi.org/ 10.5800/GT-2022-13-1-0568

Проявление геодинамических процессов в геофизических полях / Отв. ред. Е.П. Велихов, В.А. Зейгарник. М.: Наука, 1993. 158 с.

Рыбин А.К. Глубинное строение и современная геодинамика Центрального Тянь-Шаня по ре- зультатам магнитотеллурических исследований. М.: Научный мир, 2011. 232 с.

Рыбин А.К., Баталева Е.А., Морозов Ю.А., Леонов М.Г., Баталев В.Ю., Матюков В.Е., Забинякова О.Б., Нелин В.О. Особенности глубинного строения системы “Нарынская впадина – хребет Байбичетоо – АтБашинская впадина” по комплексу геолого-геофизических дан- ных // Докл. Академии наук. 2018. Т. 479, № 5. С.565–568. https://doi.org/10.7868/ S0869565218110191

Рыбин А.К., Матюков В.Е., Баталев В.Ю., Баталева Е.А. Глубинная геоэлектрическая структура земной коры и верхней мантии Памиро-Алайской зоны // Геология и геофизика. 2019.

№ 1. С.127–139. https://doi.org/10.15372/GiG2019008

Рыбин А.К., Баталева Е.А., Матюков В.Е., Морозов Ю.А., Непеина К.С. Глубинное строение литосферы центрального Тянь-Шаня по профилю магнитотеллурического зондирования “Сон-Куль” // Доклады РАН. Науки о Земле. 2021а. Т. 496, № 2. С.115–121. https://doi.org/ 10.31857/S268673972102016X

Рыбин А.К., Баталева Е.А., Непеина К.С., Матюков В.Е. Объемно-пространственная сегментация литосферы Тянь-Шаня по данным геофизических исследований // Геодинамика и тектонофизика. 2021б. Т. 12, № 3. С.508–543. https://doi.org/10.5800/GT-2021-12-3-0537

Светов Б.С. Электромагнитный мониторинг сейсмотектонических процессов // Изв. вузов.

Геология и разведка. 1992. № 2. С.99–116.

Сидорин А.Я. Алгоритмы и результаты решения обратных задач электромагнитных зондиро- ваний земной коры разными методами: предисловие к тематическому номеру // Наука и технологические разработки. 2022. Т. 101, № 1. С.3–4. https://doi.org/10.21455/std2022.1-1

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

Уваров В.Н., Ларионов И.А., Малкин Е.И. Электромагнитные проявления активной земной коры // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки. 2018. № 5 (25). C.115–129.

Шалагинов А.Е., Неведрова Н.Н., Шапаренко И.О. Вариации электрофизических параметров по данным электромагнитного мониторинга как индикатор активности разломных зон // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9, № 1. С.93–107. https://doi.org/10.5800/GT-2018- 9-1-0339

Bataleva Е.А. Processing, analysis and interpretation of time-frequency series for magnetotelluric monitoring // IOP Conference Series: Earth and Environmental Sciences. 2019. V. 350. Art. 012053. https://doi.org/10.1088/1755-1315/350/1/012053

Bataleva E. Features of the manifestation of lunar-solar tides in the electromagnetic parameters of the active fault zones of the Tien Shan // XI International Conference “Solar-Terrestrial Rela- tions and Physics of Earthquake Precursors”, E3S Web Conf. 2020. V. 196. Art. 03003. 10 p. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202019603003

Bataleva E. Analysis of the features of the spatio-temporal distribution of geoelectric inhomogenei- ties in the Earth’s crust and seismic events // XII International Conference “Solar-Terrestrial Relations and Physics of Earthquake Precursors”, EPJ Web Conf. 2021. V. 254. Art. 02003. 6 p. https://doi.org/10.1051/epjconf/202125402003

Bataleva E., Nepeina K. On the relationship of the extrema of lunar-solar tidal influences and seis- mic events // XI International Conference “Solar-Terrestrial Relations and Physics of Earth- quake Precursors”, E3S Web Conf. 2020. V. 196. Art. 02022. 7 p. https://doi.org/10.1051/ e3sconf/202019602022

Bataleva E., Rybin A., Batalev V., Matyukov V. Models of fluid saturated zones according to magne- totellurics and seismics data on Tien-Shan crust and mantle along transect MANAS // EGU General Assembly 2009, Vienna, 19–24 April 2009. EGU2009-543. URL: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2009EGUGA..11..543B/abstract [Access date: 12.01.2022].

Bielinski R.A., Park S.K., Rybin A., Batalev V., Jun S., Sears C. Lithospheric heterogeneity in the Kyrgyz Tien Shan imaged by magnetotelluric studies // Geophys. Res. Lett. 2003. V. 30, Iss. 15. Art. 1806. 5 p. https://doi.org/10.1029/2003GL017455

ISC-GEM Global Instrumental Earthquake Catalogue. Version 7.0. URL: http://www.isc.ac.uk/ iscgem/ [Access date: 12.01.2022].

Lu K., Macnae J., Buselli J. A study of a two-dimensional resistivity and IP array // Symposium on the Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems Proceedings. Wheat Ridge, CO, 1999. P.951–960. https://doi.org/10.4133/1.2922697

Nepeina K., Bataleva E. Evaluation of hypocenters distribution based on the geoelectric models in the Tien Shan earthquake-prone areas // Problems of Geocosmos – 2020: Proceedings of the XIII International Conference and School / Eds. A. Kosterov, N. Bobrov, E. Gordeev, E. Ku- lakov, E. Lyskova, I. Mironova. Springer, 2022. P.309–316. https://doi.org/10.1007/978-3-030- 91467-7_22

Nevedrova N.N., Sanchaa A.M., Shalaginov A.E., Babushkin S.M. Electromagnetic monitoring in the region of seismic activization (on the Gorny Altai (Russia) example) // Geod. Geodyn. 2019. V. 10, Iss. 6. P.460–470. https://doi.org/10.1016/j.geog.2019.06.001

Park S.K., Johnston M.J.S., Madden T.R., Morgan F.D., Morrison H.F. Electromagnetic precursors to earthquakes in the ULF band: A review of observations and mechanisms // Rev. Geophys. 1993. V. 31, Iss. 2. P.117–132. https://doi.org/10.1029/93RG00820

Park S.K., Thompson S.C., Rybin A., Batalev V., Bielinski R. Structural constraints in neotectonic stud- ies of thrust faults from the magnetotelluric method, Kochkor Basin, Kyrgyz Republic // Tecton- ics. 2003. V. 22, N 2. Art. 1013. 12 p. https://doi.org/10.1029/2001TC001318

Piriyev R.H. Analysis of electromagnetic monitoring in geodynamic active areas // Int. J. Earth Sci.

Geophys. 2018. V. 4, Iss. 2. Art. 021. https://doi.org/10.35840/2631-5033/1821

Rodi W., Mackie R.L. Nonlinear conjugate gradients algorithm for 2-D magnetotelluric inversion // Geophysics. 2001. V. 66, N 1. P.174–187. https://doi.org/10.1190/1.1444893

Rybin A., Bataleva E., Nepeina K., Matiukov V., Alexandrov P., Kaznacheev P. Response of cracking processes in variations of geophysical fields // J. Appl. Geophys. 2020. V. 181. Art. 104144. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2020.104144

Sarlis N.V., Varotsos P.A., Skordas E.S., Zlotnicki J., Nagao T., Rybin A., Lazaridou-Varotsos M.S., Papadopoulou K. Seismic electric signals in seismic prone areas // Earthq. Sci. 2018. V. 31, Iss. 1. P.44–51. https://doi.org/10.29382/eqs-2018-0005-5

Stanica D., Stanica M. Electromagnetic monitoring in geodynamic active areas // Acta Geodin. Geo- mater. 2007. V. 4, N 1 (145). P.99–107.

Uyeda S., Kamogawa M., Tanaka H. Analysis of electrical activity and seismicity in the natural time domain for the volcanic-seismic swarm activity in 2000 in the Izu Island region, Japan // J. Ge- ophys. Res. 2009. V. 114, Iss. B2. Art. B02310. 10 p. https://doi.org/10.1029/2007JB005332