CC BY
56
СТРОЕНИЕ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЧУЙСКОЙ ВПАДИНЫ ГОРНОГО АЛТАЯ ПО ДАННЫМ МЕТОДА СОПРОТИВЛЕНИЙ
Петр Валерьевич Пономарев
Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Коптюга 3, аспирант, тел. (952)916-79-62, e-mail: PonomarevPV @,ipgg. sbras.ru
Нина Николаевна Неведрова
Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Коптюга 3, старший научный сотрудник, к.г.-м.н., тел. (913)890-26-45, e-mail: NevedrovaNN @,ipgg.sbras.ru
В статье рассмотрены результаты исследований методами вертикальных электрических зондирований (ВЭЗ), электротомографии, выполненных на территории западной части Чуй-ской впадины Горного Алтая. Работы проведены в области наиболее близкой к эпицентру разрушительного Чуйского землетрясения (27.09.2003 М=7,3) в долине реки Чаган, в устье которой расположен поселок Бельтир, наиболее пострадавший от последствий землетрясения. Построены детальные геоэлектрические модели участка. Знания о геоэлектрическом строении играют важную роль в решении целого ряда геофизических задач, таких как поиски полезных ископаемых, сейсмобезопасность.
Ключевые слова: вертикальные электрические зондирования, электротомография, Чуйское землетрясение, геоэлектрическое строение.
STRUCTURE OF SOUTHWESTERN PART OF CHUYA BASIN BY RESISTIVITY METHOD
Peter V. Ponomarev
Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Koptyuga 3 st., graduate student, tel. (952)916-79-62, e-mail: [email protected]
Nina N. Nevedrova
Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Koptyuga 3 st., senior researcher, tel. (913)890-26-45, e-mail: [email protected]
The article describes the results of studies by vertical electrical sounding (VES) and electrical tomography performed in the western part of the Chuya basin in Altai mountains. Work conducted in the area closest to the epicenter of the devastating earthquake (09/27/2003 M=7.3) in the valley of Chagan river. Detailed geoelectrical models were built. Knowledge of the geoelectrical structure plays an important role in addressing a number of geophysical problems, such as the search for mineral deposits, seismic safety.
Key words: vertical electric sounding, Chuya earthquake, seismically active zone, electrical tomography, geoelectric structure.
Современное строение Чуйской впадины обусловлено поэтапными тектоническими движениями, наиболее ярко проявляющимися в краевых частях. Целью данной работы является определение строения участка в долине реки Чаган в зоне главного сейсморазрыва Чуйского землетрясения.
Измерения ВЭЗ были начаты в 2004 г. и продолжаются в настоящее время. Каждый год выполняются новые измерения методами ВЭЗ для уточнения гео-электрического строения впадины. Кроме того, существует целый ряд режимных пунктов, измерения в которых повторяются ежегодно. Расположение пунктов зондирований указано на рис. 1.
Рис. 1. Схема расположения пунктов ВЭЗ на полигоне «Бельтир»
Участок полевых наблюдений ВЭЗ расположен в 20 км от эпицентра Чуй-ского землетрясения. В верховьях реки Чаган после землетрясения образовалась система трещин, ориентированных преимущественно с северо-запада на юго-восток. Сейсмические дислокации наблюдались на поверхности долины в виде протяженных и глубоких трещин вспарывания длиной более 300 м, среднее расстояние между бортами трещин около 3 м. В 5 км от зоны трещиноватости в этой же долине находится протяженный участок, в пределах которого разрывных нарушений, видимых на поверхности, не обнаружено. Пункты зондирований были размещены в двух различных областях проявления последствий землетрясения. В трещиноватой зоне выполнены круговые и крестовые вертикальные электрические зондирования (ВЭЗ 13-16, 17-18). Здесь же были проведены профильные измерения с шагом 250 метров (профиль 1) и с шагом 500 метров (профиль 2). Во второй области с отсутствием трещин размещены крестовые ВЭЗ 19-20. Все крестовые, круговые ВЭЗ повторяются ежегодно. Кроме того, повторяется часть пунктов наиболее протяженного профиля 3, выполненного на правом берегу р. Чаган. Круговые и крестовые ВЭЗ выполнены для исследования анизотропных характеристик разреза.
Измерения проводились симметричной градиентной четырехэлектродной установкой Шлюмберже. Размеры генераторной линии АВ/2 находятся в интервале от 1.5 до 1000 м. Полевые данные ВЭЗ проинтерпретированы в программном комплексе моделирования и инверсии «СОНЕТ» с использованием горизонтально-слоистой модели среды. Для первичной обработки применен программный пакет IPI2Win, в котором возможна визуализация полевых данных ВЭЗ по профилю.
Электротомография выполнена в долине р. Чаган впервые в 2012 году. Для измерений была использована станция «Скала-48М», предназначенная для работы методом сопротивлений в различных модификациях. Измерения проведены 48 электродной установкой Шлюмберже с расстоянием 5 метров между электродами с использованием двух сегментов по 24 электрода. Обработка данных электротомографии проведена в программе двумерной инверсии Кев2Бту.
По результатам одномерной интерпретации данных ВЭЗ в комплексе «СОНЕТ» с привлечением априорной информации по скважинам получена пятислойная модель среды. Характерная полевая кривая ВЭЗ и соответствующая ей геоэлектрическая модель приведена на рис. 2.
№ слоя Сопротивление, Омм Мощность, м
1 240 1
2 60 0.6
3 6000 16
4 40 150
5 2500
Рис. 2. Характерная полевая кривая. ВЭЗ №12
Два верхних маломощных слоя крайне неоднородны по удельному сопротивлению (УЭС), так как сложены речными отложениями различного состава: от мелкозернистых алевролитов до валунно-галечников. УЭС третьего слоя в ряде случаев аномально высоко - от 5000 до 12000 Ом-м, что в соответствии с априорной информацией свидетельствует о присутствии в нем многолетней мерзлоты.
Далее на рис. 3 представлен геоэлектрический разрез по профилю 3. Разрез характеризует блоковое строение участка, наличие разломов, а также особенности осадконакопления присущее всей Чуйской впадине с присутствием на фундаменте мощного проводящего горизонта, сложенного тонкослоистыми песчано-глинистыми породами, на котором залегает высокоомные, неоднородные по составу породы.
Рис. 3. Профиль №3 по правому борту р. Чаган. Одномерная инверсия
Наличие в приповерхностном слое многолетнемерзлых пород, грубообломочных неоднородных по литологическому составу отложений формирует крайне неоднородную верхнюю часть разреза, что требует дополнительных исследований. Для уточнения строения верхней части разреза была применена электротомография на постоянном токе.
В качестве примера рассмотрим один из разрезов электротомографии по профилю 1 (рис. 4). Результаты электротомография детально отражают самую верхняя часть разреза мощностью около 6-10 м с УЭС 300-1000 Ом м, которая представлена аллювиальными отложениями. Мощный высокоомный горизонт (УЭС до 10000 Ом м), залегающий ниже 6-10 м, представлен грубообломочными ледниковыми отложениями, с наличием многолетней мерзлоты. Глубже 3040 м наблюдается верхняя кромка слоя низкоомных озерных отложений. На отметках по профилю в 200 и 480 м выявлены аномальные участки, связанные с выходом на поверхность крупных сейсмодислокаций, которые наблюдаются на дневной поверхности и, судя по данным геоэлектрики, прослеживаются до различных глубин.
Depth Iteration 5 RMS error = 3.2 %
0.0 80.0 160.0 240.0 320.0 400.0 1(80.0 560 640 HI.
311 505 817 1324 2146 3477 5634 9128
Resistivity in ohm.n Unit electrode spacing 5.08 m.
Рис. 4. Профиль электротомографии №1 По результатам интерпретации данных ВЭЗ с использованием программ одномерной и двумерной инверсии уточнено геоэлектрическое строение западного замыкания Чуйской впадины в долине р. Чаган. Получены глубины до фундамента практически для всего участка исследований, характеристики оса-
дочных отложений. В северо-восточной части участка между пунктами 5 и 19 на разрезах выявлен субвертикальный разлом, установлена его вертикальная амплитуда достигающая 50-70 метров. По данным электротомографии учочне-но строение верхней части разреза до глубин в 40-50 м, выявлены дислокации, связанные с современной сейсмической активностью.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Девяткин Е.В. [1965] Кайнозойские отложения и неотектоника юго-восточного Алтая. Москва: Наука.
2. Неведрова Н.Н., Эпов М.И., Антонов Е.Ю. [2001] Реконструкция глубинного строения Чуйской Впадины Горного Алтая по данным электромагнитных зондирований. Геология и геофизика,. т. 42, № 9, 1399-1416.
3. Неведрова Н.Н., Пономарев П.В., Деев Е.В. [2010] Геоэлектрические исследования Чуйской впадины Горного Алтая для уточнения ее строение и четвертичной истории. Иркутск, Первая международная научно - практическая конференция по электромагнитным методам исследования «Геобайкал 2010».
4. Эпов М.И., Дашевский Ю.А., Ельцов И.Н. [1990] Автоматизированная система интерпретации электромагнитных зондирований. Новосибирск, из -во Института геологии и геофизики СО АН.
5. В.П. Губатенко, В.А. Огаджанов, А.А. Назаров. [2000] Мониторинг динамики разуплотнения горных пород методами электроразведки. «Физика земли, №9, 103 -109.
6. Б.Н. Лузгин, Г.Г. Русанов. [1992] Особенности формирования неогеновых отложений юго-востока Горного Алтая. «Геология и геофизика» т.4, 23-27.
© П.В. Пономарев, Н.Н. Неведрова, 2013
