CC BY
41
ИЗУЧЕНИЕ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАЗРЕЗА (ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ И КОЭФФИЦИЕНТ АНИЗОТРОПИИ)
ПО ДАННЫМ ЭЛЕТРОМАГНИТНЫХ ЗОНДИРОВАНИЙ ДЛЯ ЗАДАЧ МОНИТОРИНГА СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Александр Евгеньевич Шалагинов
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, 6 30090, Россия, г. Новосибирск, проспект Академика Коптюга, 3, младший научный сотрудник, тел. 8-952-946-17-23, e-mail: [email protected]
Нина Николаевна Неведрова
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, 6 30090, Россия, г. Новосибирск, проспект Академика Коптюга, 3, старший научный сотрудник, к.г.-м.н., тел. 8-913-890-26-45, e-mail: NevedrovaNN @ipgg.sbras.ru
В статье представлены результаты электромагнитного мониторинга, выполненного в эпицентральной зоне разрушительного Чуйского землетрясения 2003 г. На основании интерпретации полевых данных за 2007-2012 гг. выявлены вариации геоэлектрических параметров (удельное сопротивление и коэффициент анизотропии) разреза после сильного сейсмического воздействия. Показано, что временные изменения электропроводности и коэффициента анизотропии характеризуют продолжающийся афтершоковый процесс, текущую сейсмичность и могут служить критерием для оценки сейсмической активности.
Ключевые слова: электромагнитные зондирования становлением поля, Чуйское землетрясение, вариации электропроводности, коэффициент анизотропии.
STUDY OF GEOELECTRIC PARAMETRS (CONDUCTIVITY AND ANISOTROPY COEFFICIENT)
FROM TEM DATA TO MONITORING SEISMOTECTONIC PROCESSES
Alexander E. Shalaeinov
A.A. Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 3, Akademika Koptyuga Prosp. Novosibirsk, 630090, Junior researcher, tel. 8-952-946-17-23, e-mail: [email protected]
Nina N. Nevedrova
A.A. Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 3, Akademika Koptyuga Prosp. Novosibirsk, 630090, Senior researcher, Phd in geology and mineralogy, tel. 8-913-890-26-45, e-mail: NevedrovaNN @ipgg.sbras.ru
The results of electromagnetic monitoring, performed in the epicentral area of the devastating Chui earthquake in 2003, presented in paper. Based on interpretation of field data for 2007-2012 year identified variations of geoelectric parameters (resistivity and anisotropy factor) of the section after a strong seismic impact. It is shown that the temporary changes in the conductivity and anisotropy coefficient characterize the ongoing aftershock process, current seismicity and may serve as a criterion for evaluation of seismic activity.
Key words: TEM, Chui earthquake, variations of conductivity, anisotropy coefficient.
В настоящее время, на территории Чуйской впадины продолжаются исследования различными геофизическими методами, включая электромагнитный
комплекс. Работы связаны с изучением последствий разрушительного Чуйского землетрясения 2003 года. Основной целью статьи является определение и анализ геоэлектрических параметров разреза на участке исследований в районе пос. Мухор-Тархата.
В районе пос. Мухор-Тархата (центральная часть Чуйской впадины) начиная с 2007 г. группой электромагнитного мониторинга Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН проводятся регулярные наблюдения методом становления электромагнитного поля (ЗС) с использованием индукционных, гальванических и комбинированных установок (рис. 1).
Рис. 1. Схема комплексных измерений ЗС на участке Мухор-Тархата
По данным установок с гальваническим возбуждением и приемом сигнала (AB-MN) возможно определение не только электропроводности разреза, но также электрической анизотропии.
В качестве генераторной конструкции использована заземленная линия АВ длиною 910 м., заземляющими электродами служили обсадные колонны само-изливающихся скважин (скв. 1. 2). Комплексные измерения выполнялись с использованием следующих установок: а) АВ - q (q - приемный одновитковый контур квадратной формы со стороной 200 м); б) АВ -MN (MN - заземленная электрическая линия длиной 200 м). Для уточнения геоэлектрического разреза, в двух пунктах были выполнены зондирования с установкой «соосные» петли (Q,q - сторона генераторной петли 200 м., приемной 100 м.).
Интерпретация полевых данных ЗС для установок Q,q и AB-q была выполнена в интерактивных программных комплексах моделирования и инверсии (“Эра”, EMS) с использованием горизонтально слоистой модели [1]. Данные установок АВ-MN проинтерпретированы с использованием новой программы Rubai [2]. В процессе интерпретации была привлечена вся имеющаяся априорная геологическая, гидрологическая и геофизическая информация, результаты
по данным индукционных ЗС профиля 8, выполненного в 80 -х годах прошлого века в Чуйской впадине [3].
На первом этапе интерпретации были рассмотрены установки Q ^ и АВ^, и полученные для них модели. На рис. 2 представлены результаты интерпретации современных данных установки АВ^.
Пикет 3 Пикет 6
.VJ • . . - \
Л МС£«*» %
1К» мод#л»
1 в» йо, Ом"м м, м а і Ко. Ом*м и. м
11 1 800 170 1 §00 270 2 35 340 I 2000
2 43 ЮС
J т 3 2000 і too
004 04 4 «, МК«И 4 400 04 4 і ю оо
■ —- «рим* ■ ЫЦ(1М||ИИ' И Іриї ІОКІМ
Рис. 2. Пример интерпретации данных установки AB-q на участке Мухор-Тархата
На втором этапе были рассмотрены материалы, полученные с установкой АВ-MN. Интерпретация данных с этой установкой проведена после того как определена геоэлектрическая модель участка исследования. Вначале интерпретация осуществлялась в программе Rubai с использованием имеющейся изотропной модели, а затем была введена модель с анизотропией электропроводности. В качестве примера интерпретации на рис. 3 приведены данные ЗС 3.
В результате обработки всего объема полевого материала за 2007 -2012 гг. были получены геоэлектрические характеристики разреза - удельное сопротивление и параметр электрической анизотропии (X) для каждого слоя.
Анализ вариаций УЭС за разные годы показал существенное отличие значений (до 80%) до и после землетрясения, разрез в настоящее время стал более высокоомным на всем участке исследования. Это объясняется значительными гидрохимическими изменениями состава вод неоген-палеогенового комплекса после Чуйского землетрясения (Кац и др., 2006).По данным гидрогеологов в скважине с. Мухор-Тархата резко уменьшилась минерализация вод, что привело к повышению УЭС после сейсмического события.
Вариации коэффициента анизотропии в афтершоковый период Чуйского землетрясения существенно превышают величины вариаций УЭС. Вариации X для верхнего и опорного горизонтов разреза достигают 100 и более процентов. Самые значимые изменения наблюдаются в зоне пикетов ЗС 5 и 6. По геолого -геофизическим данным в районе этих пикетов находиться крупная разломная трещиноватая зона, что и объясняет столь существенные вариации X
Время, милл^сек. Модель среды
1*1
1 10 Время, м/1 Л ЛИС ек.
Модель среды
(Л. ОН м рп, он и Мощность, м Л pt он и рп. он и Мощность, м Л
1 1200,00 1200,00 105,00 1,00 1 800,00 1200,00 105,00 1.22
2 40,00 40,00 285,00 1,00 2 36,00 40,00 285,00 1,05
3 3000,00 3000,00 со 1,00 3 2000,00 3000,00 00 1.22
- Экспериментальная кривая ------ * Теоретическая кривая
а
б
Рис. 3. Интерпретация данных ЗС 3 с установкой АВ-МЫ, а - изотропная модель, б - анизотропная модель
Наиболее вероятная причина анизотропии геологического массива в тектонической впадине связана с развитием трещиноватости в верхней части земной коры под воздействием происходящих сейсмических событий (Неведрова и др., 2011). Анализ сейсмологических данных за последнее десятилетие позволил установить, что афтершоковый процесс продолжается, и число землетрясений пока превышает фоновый уровень, наблюдавшийся до Чуйского события. Были построены графики зависимости величины коэффициента анизотропии от параметра, характеризующего текущую сейсмичность (рис. 4). Графики временных вариаций X отражают изменения сейсмической активности (в пункте 2 с некоторым запозданием). Следовательно, можно считать, что на участке исследования временные изменения электропроводности и X характеризуют продолжающийся афтершоковый процесс.
Таким образом, в районе Горного Алтая впервые количественно оценен параметр электрической анизотропии по полевым данным нестационарных электромагнитных зондирований с заземленными установками (АВ-М№). На примерах обработки полевых данных наглядно показано, что параметр анизотропии можно использовать для характеристики напряженно-деформированного состояния геологических пород в зонах тектонических проявлений разрушительных землетрясений. Можно утверждать, что оба параметра могут быть использованы при проведении электромагнитного мониторинга в сейсмоактивных районах.
Число землетрясений
Рис. 4. Зависимость значений коэффициента анизотропии от количества землетрясений
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Эпов М.И., Дашевский Ю.А., Ельцов И.Н. Автоматизированная система интерпретации электромагнитных зондирований. Новосибирск: изд-во Института геологии и геофизики СО АН. — 1990.
2. «Методы решения прямых и обратных задач сейсмологии, электромагнетизма и экспериментальные исследования в проблемах изучения геодинамических процессов в коре и верхней мантии Земли». Новосибирск: изд-во СО РАН. — 2010
3. Неведрова Н.Н., Эпов М.И., Антонов Е.Ю. Реконструкция глубинного строения Чуйской Впадины Горного Алтая по данным электромагнитных зондирований // Геология и геофизика. — 2001. — Т. 42. — № 9. — С. 1399—1416.
4. Кац В.Е. Состояние подземных вод в Республике Алтай в период сейсмической активизации в Алтае-Саянском регионе. Основные проблемы охраны окружающей среды и благополучия человека в Сибирском Федеральном округе, перспективы их решения. Горно -Алтайск. — 2006. — С. 55—59.
5. Неведрова Н.Н., Шалагинов А.Е. Анизотропные модели Чуйской депрессии Горного Алтая по данным электромагнитных зондирований становлением поля. Геофизические методы при разведке недр. Национальный исследовательский Томский политехнический университет. Томск: изд-во Томского политехнического университета. — 2011. — С. 61—64.
© А.Е. Шалагинов, Н.Н. Неведрова, 2013
