CC BY
37
УДК 550.389
1 2 1 Р.А. Рахматулин , С.Ю. Хомутов , Ю.В. Липко
1ИСЗФ СО РАН, Иркутск
2АСФ ГС СО РАН, Новосибирск
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ ПО ДАННЫМ ВЫСОКОТОЧНОЙ НАЗЕМНОЙ ВЕКТОРНОЙ МАГНИТНОЙ СЪЕМКИ
Представлены результаты компонентной магнитной съемки в районе Байкальской рифтовой зоны, включая измерения на льду оз. Байкал между островами Ольхон и Бол. Ушканий в марте 2009 г. (общая протяженность более 150 км) и наземные измерения вдоль Тункинской долины (протяженность более 170 км) и на о. Ольхон (протяженность около 90 км) в июле 2010 г. Использовались высокоточные DI-магнитометр 3Т2КП для определения магнитного склонения и наклонения и протонные магнитометры POS-1 для получения модуля вектора магнитной индукции. Представлено пространственное распределение магнитного поля вдоль профилей и оценки распределения по площади. Выполнено сравнение полученных результатов с имеющимися данными исторических магнитных измерений в этом районе, а также с расчетами по моделям IGRF-11 и NGDC-720.
R.A. Rakhmatulin1, S.Y. Khomutov2, Y.V. Lipko1 institute of Solar-Terrestrial Physics of SB RAS, Irkutsk
Л
Altay-Sayan Branch of Geophysical Survey of SB RAS, Novosibirsk
THE MAGNETIC FIELD OF BAIKAL RIFT USING THE RESULTS OF SURFACE VECTOR MAGNETIC SURVEY
The results of component magnetic survey in Baikal rift including the measurements on Lake Baikal ice between Olkhon and Ushkany Islands in March
2009 (the length of profile more than 150 km) and surface measurements along Tunkin Valley (Sayan, the length of profile is about 170 km) and on Olkhon Island (length of profile is about 90 km) in July 2010 are presented. The precise DIflux magnetometer 3T2KP were used for observations of magnetic declination and inclination and proton magnetometer POS-1 were used for measurement of total field. The spatial distribution of magnetic field along profiles and the estimate of magnetic element charts are presented. The comparison of the obtained results with historical data for this region and with calculations using reference field model IGRF-11 and NGDC-720 are made.
Введение
Байкальская рифтовая зона (БРЗ), в том числе её центральная часть -оз.Байкал, является тектонически активной областью, исследование которой интенсивно проводится различными геофизическими методами. Однако
магнитное поле БРЗ остается слабо изученным, несмотря на относительно длительную историю магнитных измерений в этом регионе (краткий обзор представлен, например, в [1]).
В связи с этим в 2009-2010 гг. ИСЗФ СО РАН (г. Иркутск) и АСФ ГС СО РАН (г. Новосибирск) в центральной части оз. Байкал и в Саянах была выполнена магнитная съемка полного вектора поля. Основной задачей этих измерений была отработка технологии высокоточных полевых измерений, включая измерения на льду, а также получение новых магнитных данных для этого района. Материалы, полученные в 2009 г., были частично представлены на конференции Тео-Сибирь-2010".
Используемая аппаратура, район работ, условия во время измерений
Для измерения модуля полного вектора магнитного поля использовались два протонных магнитометра на эффекте Оверхаузера POS-1 (разработчик -УГТУ-УПИ, г. Екатеринбург) в стационарном и полевом (регистрация на специальный накопитель DLPOS) вариантах. Периодичность измерений до 1 с, чувствительность до 0.01 нТл, абсолютная точность не хуже 0.5 нТл.
Магнитное склонение D и наклонение I измерялись с помощью двух DI-магнитометров на базе немагнитных теодолитов 3Т2КП (феррозондовый датчик разработки обсерватории "Ключи") и Theo 010В (датчик Mag-О 1Н, Bartington Instruments Ltd.). Отсчетная погрешность теодолитов около (5-10)".
Магнитометр М-27М использовался для определения приращений вертикальной компоненты Z, приборная погрешность около 4-5 нТл.
Данные о геомагнитных вариаций во время полевых работ были получены с помощью трехкомпонентного
феррозондового магнитометра LEMI-418 (разработка ЛЦ ИКИ, г. Львов), установленного стационарно на обсерватории "Узур" (о. Ольхон), а также с помощью стандартной аппаратуры на обсерваториях "Патроны" (г. Иркутск) и "Ключи" (г. Новосибирск).
Координатно-временная информация получена с помощью GPS-навигаторов Garmin eTrex (модели Legend и Vista). Для перемещений по профилям использовались автомобили УАЗ-З962. Фотографии процесса измерений представлены на рис.
1.
Район магнитной съемки был выбран по результатам анализа уже имеющейся информации о магнитном поле БРЗ, а также с учетом технических и организационных возможностей (наличие мест для ночевок, проходимость и пр.).
Рис. 1. Измерения F на льду вблизи мыса Хобой, северная оконечность о.Ольхон (вверху) и DI-наблюдения на о. Ольхон (внизу)
Основной целью работ была съемка на акватории оз. Байкал со льда, что удалось осуществить в марте 2009 г. Однако в 2010 г. сложная ледовая обстановка не позволила выполнить такую съемку, поэтому измерения были проведены на суше. С учетом всех обстоятельств экспедиционные работы были выполнены в двух районах БРЗ:
1) В марте 2009 г. На акватории оз. Байкал к северу от о. Ольхон до
о. Бол.ушканий (три профиля общей протяженностью более 150 км) и в июле
2010 г. На о. Ольхон (три профиля протяженностью 90 км);
2) В июле 2010 г. В саянах, вдоль тункинской долины от о.байкал на востоке до монгольской границы (обсерватория "монды") на западе, протяженность профиля около 170 км.
На рис. 2 представлены карты описанных выше районов с отмеченными пунктами магнитных измерений.
Геомагнитная обстановка во время всех полевых измерений была спокойная,
стандартизированный ^-индекс не превышал 2. Это позволило в большинстве случаев обойтись без учета естественных магнитных возмущений при интерпретации пространственных вариаций поля. Ледовые условия в марте 2009 г. были благоприятными для магнитных измерений (см. [1]), погодные условия также практически не создавали сложностей с DIF-наблюдениями как в 2009, так и в 2010 гг.
Основная проблема при определении магнитного склонения в полевых условиях (в отличие от магнитного наклонения) - это необходимость знать направление на географический север, на практике фиксируемого азимутом удаленного репера. Использовались два метода для определения этого азимута - астрономический, по наблюдениям Солнца (погрешность около 0.5'), и геодезический, по координатам репера и пункта наблюдений. В геодезическом методе погрешность азимута зависит от расстояния между точками. Поскольку при магнитной съемке в горах (Саяны) или лесу (север о. Ольхон) прямая видимость была сильно ограничена, то погрешность геодезического метода оценивалась от Г до 10'.
Рис. 2. Районы экспедиционных работ на о. Байкал (вверху) и в Саянах (внизу)
Основные результаты и обсуждение
Результаты, полученные в марте 2009 г. на льду о. Байкал, представлены в [1,2]. Там же сделаны выводы, что расчеты по одной из наиболее детальных в пространственном отношении модели глобального магнитного поля NGDC-720 [3] подтверждают в целом распределение вертикальной компоненты поля, полученные при высокоточной магнитной съемке, однако распределение X- и У-составляющих не отражают особенностей поля по экспериментальным данным. Модельные расчеты представлены на рис. 3.
Съемка в 2010 г. отличаются от съемки в 2009 г. тем, что пункты измерений расположены преимущественно вдоль единичных вытянутых профилей, что затрудняет корректную оценку пространственного распределения поля по площади, но более эффективно интерпретируется вдоль этих протяженных профилей. На рис.4 представлены результаты компонентных магнитных измерений в Саянах. В качестве примера на рис.5 показана оценка пространственного распределения модуля поля F по территории о. Ольхон.
Рис. 3. Распределение аномального поля источников в коре по модели NGDC-720 (сферические гармоники степеней 16-720)
Рис. 5. Оценка распределения модуля поля F на о.Ольхон. Шкала изодин в нТл (вычтено значение 60000 нТл), маркерами отмечены пункты F-измерений
Рис. 4. Результаты наземных магнитных измерений в Саянах в 2010 г. Вверху - карта топографии района съемки (шкала высот в метрах показана справа, цифрами отмечены номера пунктов)
Из приведенных на рис. 4 и 5 графиков видно, что систематическую картину показывает только
распределение горизонтальной
компоненты Н вдоль Тункинской долины - поле падает примерно на 1000 нТл от Байкала к Мондам. Остальные составляющие и модуль, как в Саянах, так и на о. Ольхон не имеют выраженных особенностей, демонстрируя вариации в несколько сотен нТл в силовых компонентах и до 2° в склонении.
Представленные результаты являются предварительными и требуют дальнейшей интерпретации, в том числе, с привлечением исторических данных.
Благодарности. Авторы благодарят начальников метеорологических станций "Узур" и "Ушканьи острова" за помощь в организации и проведении работ на льду, а также начальников обсерваторий "Узур", "Торы" и "Монды" (ИСЗФ СО РАН) за помощь при измерениях. Особая благодарность выражается магнитологам обсерваторий "Патроны" (ИСЗФ СО РАН, г. Иркутск) и "Ключи" (АСФ ГС СО РАН, г. Новосибирск), обеспечивших подготовку полевой аппаратуры. Работа выполнена при поддержке регионального гранта РФФИ 08-05-98073-р_сибирь_а.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Рахматулин Р.А., Хомутов С.Ю., Харченко В.В. Результаты магнитной съемки на льду оз. Байкал: - технологические и методические аспекты // ГЕО-Сибирь-2010. Том 2. Недропользование. Горное дело. Новые направления и
технология поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Ч.2: Сб. матер. VI Междунар. научн. конгресса "ГЕО-Сибирь-2010", 19-29 апреля 2010 г., Новосибирск. - Новосибирск: СГГА, 2010. - С. 2832.
2. Рахматулин Р.А., Хомутов С.Ю., Харченко В.В., Липко Ю.В. Магнитное поле Байкальской рифтовой зоны по данным высокоточной наземной съемки // Солнечно-земные связи и физика предвестников землетрясений. Сб. докл. V Междунар. конф., 2-7 августа 2010 г., с. Паратунка Камчатский край. -Петропавловск-Камч.: ИКИР ДВО РАН, 2010. - С. 193-196.
3. Magnetic Field Research Models //
http: //www.ngdc. noaa.gov/geomag/EMM/emm.shtml
© Р.А. Рахматулин, С.Ю. Хомутов, Ю.В. Липко, 2011
