УДК 550.832

ОБРАТНАЯ ЗАДАЧА МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ “BEAR”
НА ФЕННОСКАНДИНАВСКОМ ЩИТЕ

Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения
радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, г. Санкт-Петербург, Россия

e-mail: ms_petr@mail.ru

Главное

– обсуждаются особенности совместной интерпретации результатов индукционных зондирований

– рассмотрены три способа решения обратной задачи для данных эксперимента “BEAR”

– контролируемая трансформация позволила повысить разрешающую способность по глубине

Аннотация. Рассмотрены методические вопросы решения обратной задачи данных электромагнитных зондирований. Проведен критический анализ полученного ранее совместного решения для результатов зондирования в полях контролируемого и естественных источников. Использованы данные экспериментов, проведенных на Фенноскандинавском щите; обсуждение сосредоточено на станции B27 из эксперимента “BEAR”. Рассмотрены три способа совместного решения обратной задачи для результатов магнитовариационного и магнитотеллурического зондирования (МВЗ и МТЗ) по данным эксперимента “BEAR”, а также зондирования с контролируемыми источниками эксперимента “FENICS”. Применение контролируемой трансформации с изменением геометрии разреза позволило повысить разрешающую способность решения по глубине.

Ключевые слова: Фенноскандинавский щит, электромагнитные зондирования, обратная задача, инверсия, контролируемая трансформация

Цитируйте эту статью как: Петрищев М.С. Обратная задача магнитотеллурического зондирования в эксперименте “BEAR” на Фенноскандинавском щите // Наука и технологические разработки. 2020. Т. 99, № 1. С. 15–30. https://doi.org/10.21455/std2020.1-3

Финансирование

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, проект № 18-05-00528.

Литература

Вагин С.А. Контролируемая трансформация несглаженных магнитотеллурических данных // Вопросы геофизики. 2013. № 45. С.62–66.

Варданянц И.Л., Ковтун А.А. Исследование возможности присутствия астеносферы на территории Фенноскандинавского щита по данным BEAR // Комплексные геолого-геофизические модели древних щитов / Под ред. Ю.Л. Войтеховского. Апатиты, 2009. С.15–18.

Велихов Е.П., Жамалетдинов А.А., Токарев А.Д., Асминг В.Э., Шевцов А.Н., Гуревич А.Е., Ковалевский В.Я., Мержеевский В.А., Тетерин В.П. Эксперимент “Волга” по глубинному зондированию земной коры с использованием линии электропередачи постоянного тока // Докл. АН СССР. 1989. Т. 307, № 5. С.1077–1082.

Глазнев В.Н. Комплексные геофизические модели литосферы Фенноскандии. Апатиты: “КаэМ”, 2003. 252 с.

Жамалетдинов А.А. Модель электропроводности литосферы по результатам исследований с контролируемыми источниками поля (Балтийский щит, Русская платформа). Л.: Наука, 1990. 159 с.

Жамалетдинов А.А., Хьелт С.Э. О моделях электропроводности Балтийского щита // Глубинная электропроводность Балтийского щита. Петрозаводск: Изд-во КарФАН СССР, 1986. С.56–69.

Жамалетдинов А.А., Шевцов А.Н., Короткова Т.Г., Копытенко Ю.А., Исмагилов В.С., Петрищев М.С., Ефимов Б.В., Баранник М.Б., Колобов В.В., Прокопчук П.И., Смирнов М.Ю., Вагин С.А., Пертель М.И., Терещенко Е.Д., Васильев А.Н., Григорьев В.Ф., Гохберг М.Б., Трофимчик В.И., Ямпольский Ю.М., Колосков А.В., Фёдоров А.В., Корья Т. Глубинные электромагнитные зондирования литосферы восточной части Балтийского (Фенноскандинавского) щита в поле мощных контролируемых источников и промышленных ЛЭП (эксперимент FENICS) // Физика Земли. 2011. № 1. С.4–26.

Жамалетдинов А.А., Петрищев М.С., Шевцов А.Н., Колобов В.В., Селиванов В.Н., Баранник М.Б., Терещенко Е.Д., Григорьев В.Ф., Сергушин П.А., Копытенко Е.А., Бируля М.А., Скороходов А.А., Есипко О.А., Дамаскин Р.А. Электромагнитное зондирование земной коры в районе сверхглубоких скважин СГ-6 и СГ-7 в полях естественных и мощных контролируемых источников // Докл. РАН. 2012. Т. 445, № 2. С.205–209.

Жамалетдинов А.А., Шевцов А.Н., Велихов Е.П., Скороходов А.А., Колесников В.Е., Короткова Т.Г., Рязанцев П.А., Ефимов Б.В., Колобов В.В., Баранник М.Б., Прокопчук П.И., Селиванов В.Н., Копытенко Ю.А., Копытенко Е.А., Исмагилов В.С., Петрищев М.С., Сергушин П.А., Терещенко П.Е., Самсонов Б.В., Бируля М.А., Смирнов М.Ю., Корья Т., Ямпольский Ю.М., Колосков А.В., Бару Н.А., Поляков С.В., Щенников А.В., Дружин Г.И., Джозвиак В., Реда Я., Щорс Ю.Г. Исследование взаимодействия электромагнитных волн КНЧ–СНЧ диапазона (0.1–200 Гц) с земной корой и ионосферой в поле промышленных линий электропередачи (эксперимент “FENICS”) // Геофизические процессы и биосфера. 2015. Т. 14, № 2. С.5–49.

Ковтун А.А., Вагин С.А., Варданянц И.Л., Легенькова Н.П., Смирнов М.Ю., Успенский Н.И. Особенности строения Карельского региона по данным геоэлектрических исследований // Глубинное строение и сейсмичность Карельского региона и его обрамления / Ред. Н.В. Шаров. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2004. С.102–129.

Краснобаева А.Г., Дьяконов Б.П., Астафьев П.Ф. Строение северо-восточной части Балтийского щита по магнитотеллурическим данным // Физика Земли. 1981. № 6. С.65–73.

Рокитянский И.И. Глубинные магнитотеллурические зондирования при наличии искажений от горизонтальных неоднородностей // Геофиз. сб. АН УССР. 1971. № 43. С.71–77.

Рокитянский И.И., Зыбин К.Ю., Рокитянская Д.А., Щепетнев Р.В. Магнитотеллурическое исследование массива на геофизических станциях Борок, Ловозеро и Петропавловск-Камчатский // Электромагнитные зондирования и магнитотеллурические методы разведки. Л.: ЛГУ, 1963. С.124–130.

Строение и динамика литосферы Восточной Европы. Результаты исследований по программе EUROPROBE. Вып. 2 / Под ред. А.Ф. Морозова. М.: ГЕОС, 2006. 736 c.

Трипольский А.А., Шаров Н.В. Литосфера докембрийских щитов северного полушария Земли по сейсмическим данным. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2004. 159 с.

Berdichevsky M.N., Zhdanov M.S. Advanced theory of deep geomagnetic sounding. Amsterdam, New York: Elsevier, 1984. 426 p.

Constable S.C., Parker R.L., Constable C.G. Occam’s inversion: A practical algorithm for generating smooth models from electromagnetic sounding data // Geophysics. 1987. V. 52. P.289–300.

Korja T., Engels M., Zhamaletdinov A.A., Kovtun A.A., Palshin N.A., Smirnov M.Yu., Tokarev A.D., Asming V.E., Vanyan L.L., Vardaniants I.L., BEAR WG. Crustal conductivity in Fennoscandia – a compilation of a database on crustal conductivity in Fennoscandian shield // Earth, Planets, Space. 2002. N 54. P.535–558.

Korepanov V.Ye. Electromagnetic sensors for microsatellites // Sensors, Proc. of IEEE. 2002. P.1718–1722.

Lahti I., Korja T., Kaikkonen P., Vaittinen K. Decomposition analysis of the BEAR magnetotelluric data: implications for the upper mantle conductivity in the Fennoscandian Shield // Geophysical Journal. 2005. V. 163, Iss. 3. P.900–914.

Olsen N. The Electrical Conductivity of the Mantle beneath Europe Derived from C-Responses from 3 to 720 km // Geophys. J. Int. 1998. N 133. P.298–308.

Parker R.L. The inverse problem of electromagnetic induction: Existence and construction of solutions based on incomplete data // J. Geophys. Res. 1980. V. 85. P.4421–4428.

Petrishchev M.S., Semenov V.Yu. Secular variations of the Earth’s apparent resistivity // Earth Planet. Sci. Lett. 2013. V. 361. P.1–6. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2012.11.027

Semenov V.Yu. Regional conductivity structures of the Earth’s mantle // Publ. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sci. 1998. V. 65C (302). 122 p.

Semenov V.Yu., Petrishchev M.S. Induction soundings of the Earth’s mantle. Springer International Publishing AG, 2018. 100 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-53795-5.2018

Smirnov M., Varentsov Iv., BEAR WG. Approaches to derive consistent averages from multy-team MT and GDS transfer function estimates in the BEAR project // Proc. of 5-th SVEKALAPKO Workshop. Univ. of Oulu. Dept. of Geoph. Rep. 2000. V. 23. P.13.

Varentsov Iv.M., Engels M., Korja T., Smirnov M.Yu., BEAR Working Group. A generalized geoelectric model of Fennnoscandia: a challenging database for long period 3D modeling studies within Baltic electromagnetic array research (BEAR) // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2002.
V. 38, N 10. P.855–896.

Zhamaletdinov A.A. The new data on the structure of the continental crust based on the results of electromagnetic sounding with the use of powerful controlled sources // Doklady Earth Sciences. 2011. V. 438. P.798–802.

Zhamaletdinov A.A., Petrishchev M.S. Three-Dimensional Model of lithosphere Electrical Conductivity of the Fennoscandian Shield Based on the Results of the BEAR and FENICS Experiments // Doklady Earth Sciences. 2015. V. 463. P.751–756. https://doi.org/10.1134/S1028334X15070235

Zhamaletdinov A.A., Shevtsov A.N., Tokarev A.D., Korja T., Pedersen L. Experiment on the Deep Frequency Sounding and DC Measurements in the Central Finland Granitoid Complex // Electromagnetic Induction in the Earth. 14-th Workshop in Sinaia (Romania), 1998. P.83.

Zhamaletdinov A.A., Shevtsov A.N., Tokarev A.D. Normal model of electric conductivity of the Baltic Shield lithosphere and its geodynamic interpretation // Doklady Earth Sciences. 2004. V. 399. P.1098–1102.

Zhamaletdinov A.A., Velikhov E.P., Shevtsov A.N., Kolobov V.V., Kolesnikov V.E., Skorokhodov A.A., Korotkova T.G., Ivonin V.V., Ryazantsev P.A., Birulya M.A. The Kovdor-2015 Experiment: Study of the Parameters of a Conductive Layer of Dilatancy–Diffusion Nature (DD Layer) in the Archaean Crystalline Basement of the Baltic Shield // Doklady Earth Sciences. 2017. V. 474.
P.641–645.

Zohdy A.A. A new method for the automatic interpretation of Schlumberger and Wenner sounding curves // Geophysics. 1989. V. 54, N 2. P.245–253.

Сведения об авторе

ПЕТРИЩЕВ Максим Сергеевич – Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН. 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 5Б. E-mail: ms_petr@mail.ru