Donbas geoelectrical structure
The Donbas was formed as the result of Late Devonian rifting of the East European craton. During the Carboniferous, the subsidence of the basin and sedimentation were at their maximum, and a 15-kilometer stratum of Carboniferous deposits formed in the Donbas. The total thickness of the deposits reac...
Saved in:
| Date: | 2022 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine
2022
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/253717 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Geofizicheskiy Zhurnal |
Institution
Geofizicheskiy Zhurnal| _version_ | 1856543526886572032 |
|---|---|
| author | Rokityansky, I.I. Tereshyn, A.V. |
| author_facet | Rokityansky, I.I. Tereshyn, A.V. |
| author_sort | Rokityansky, I.I. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-04-03T12:26:00Z |
| description | The Donbas was formed as the result of Late Devonian rifting of the East European craton. During the Carboniferous, the subsidence of the basin and sedimentation were at their maximum, and a 15-kilometer stratum of Carboniferous deposits formed in the Donbas. The total thickness of the deposits reaches more than 20 km. The next important event was folding, which occurred in the Late Triassic — Early Jurassic and Late Cretaceous — Early Tertiary. The inversion lifted the upper part of the folded Donbas and subsequent erosion exposed the Carboniferous coal-bearing strata on the surface of the earth. Deep electrical conductivity was studied by the methods of magnetovariational profiling (MVP) and magnetotelluric sounding (MTS). The first large survey (13 long-period MTS sites and 32 MTS points) was carried out in 1986; in 1988 another 30 MTS were performed. In 2012-2013, a profile of 15 MVP-MTS sites was made with modern instruments that allow obtaining more accurate results. The data interpretation yields the following conclusions. The intense Donbass electrical conductivity anomaly (DAE) runs along the main anticline of the folded Donbass. In the northwest, it continues in the DDD, in the southeast — on the Karpinsky swell. DAE parameters obtained by the MVP method: Based on the frequency response of the anomalous field, the total longitudinal conductance G = (8±2)×108S×m was estimated. Profile graphs of the anomalous field of geomagnetic variations give an estimate of the maximum possible depth of the anomalous currents center hmax.c.curr, which depends on the variations period. For DAE at the maximum frequency response Т0≈3600 s, it turns out to be equal to hmax.c.curr=18±2 km. The upper edge of the anomaly is estimated from MTS data. Most of the available 70 MTS ρк curves begin at periods of 0.1—1 s from approximately the same level of 15 Ohm·m±half an order of magnitude. This means that in the Donbass, the rocks of the upper approximately half-kilometer layer have, as a rule, electrical resistivity in the range of 5—50 Ohm·m. Deeper, the resistivity can increase to hundreds and thousands of Ohm·m or decrease to units or fractions of Ohm·m. An analysis of the MTS by area showed that objects of low resistance (LRO) are located in two conductive bands, the upper edge of which varies from 0.3 to 5 km. The bands are parallel to the DAE axis and can be considered as some part of the anomaly. A very large value of G leads to the assumption that the anomalous body extends to a considerable depth. When compared with the data of other geophysical methods, it turned out that the DAE spatially coincides with an intense (up to 90 mW/m2) linear anomaly of the deep heat flow. This fact suggests that the nature of the DAE lower part can be a partial melting of fluid-enriched heated local rocks or intrusion of mantle magma. The obtained geoelectric results support the idea of the modern tectonic activation in Donbas. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:12:46Z |
| format | Article |
| id | journalsuranua-geofizicheskiy-article-253717 |
| institution | Geofizicheskiy Zhurnal |
| language | English |
| last_indexed | 2025-07-17T11:12:46Z |
| publishDate | 2022 |
| publisher | S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | journalsuranua-geofizicheskiy-article-2537172022-04-03T12:26:00Z Donbas geoelectrical structure Геоелектрична структура Донбасу Rokityansky, I.I. Tereshyn, A.V. geomagnetic variations magnetotelluric sounding magnetic variation profiling electric conductivity anomaly folded Donbas геомагнітні варіації магнітотеллуричне зондування магнітоваріаційне профілювання аномалії електропровідності складчастий Донбас The Donbas was formed as the result of Late Devonian rifting of the East European craton. During the Carboniferous, the subsidence of the basin and sedimentation were at their maximum, and a 15-kilometer stratum of Carboniferous deposits formed in the Donbas. The total thickness of the deposits reaches more than 20 km. The next important event was folding, which occurred in the Late Triassic — Early Jurassic and Late Cretaceous — Early Tertiary. The inversion lifted the upper part of the folded Donbas and subsequent erosion exposed the Carboniferous coal-bearing strata on the surface of the earth. Deep electrical conductivity was studied by the methods of magnetovariational profiling (MVP) and magnetotelluric sounding (MTS). The first large survey (13 long-period MTS sites and 32 MTS points) was carried out in 1986; in 1988 another 30 MTS were performed. In 2012-2013, a profile of 15 MVP-MTS sites was made with modern instruments that allow obtaining more accurate results. The data interpretation yields the following conclusions. The intense Donbass electrical conductivity anomaly (DAE) runs along the main anticline of the folded Donbass. In the northwest, it continues in the DDD, in the southeast — on the Karpinsky swell. DAE parameters obtained by the MVP method: Based on the frequency response of the anomalous field, the total longitudinal conductance G = (8±2)×108S×m was estimated. Profile graphs of the anomalous field of geomagnetic variations give an estimate of the maximum possible depth of the anomalous currents center hmax.c.curr, which depends on the variations period. For DAE at the maximum frequency response Т0≈3600 s, it turns out to be equal to hmax.c.curr=18±2 km. The upper edge of the anomaly is estimated from MTS data. Most of the available 70 MTS ρк curves begin at periods of 0.1—1 s from approximately the same level of 15 Ohm·m±half an order of magnitude. This means that in the Donbass, the rocks of the upper approximately half-kilometer layer have, as a rule, electrical resistivity in the range of 5—50 Ohm·m. Deeper, the resistivity can increase to hundreds and thousands of Ohm·m or decrease to units or fractions of Ohm·m. An analysis of the MTS by area showed that objects of low resistance (LRO) are located in two conductive bands, the upper edge of which varies from 0.3 to 5 km. The bands are parallel to the DAE axis and can be considered as some part of the anomaly. A very large value of G leads to the assumption that the anomalous body extends to a considerable depth. When compared with the data of other geophysical methods, it turned out that the DAE spatially coincides with an intense (up to 90 mW/m2) linear anomaly of the deep heat flow. This fact suggests that the nature of the DAE lower part can be a partial melting of fluid-enriched heated local rocks or intrusion of mantle magma. The obtained geoelectric results support the idea of the modern tectonic activation in Donbas. Донбас утворився в результаті пізньо-девонського рифтогенезу Східно-Европейського кратону. На протязі карбону опускання басейну і осадонакопичення були максимальними, на Донбасі утворилась 15-кілометрова товща кам’яновугільних відкладень. Загальна потужність відкладень досягає більш ніж 20 км. Наступною важливою подією була складчастість, що відбувалась у пізньому тріасі — ранній юрі та пізній крейді — на початку третинного часу. Інверсія підняла верхню частину складчастого Донбасу і слідом за нею ерозія оголила на поверхні землі кам’яновугільні вугленосні товщі. Дослідження глибинної електропровідності проводилось методами магнітоваріаційного профілювання (МВП) та магнітотеллуричного зондування (МТЗ). Перший значний сеанс спостережень (13 пунктів довгоперіодних МВП та 32 пункти МТЗ) був виконаний у 1986 році, у 1988 виконано ще 30 МТЗ. У 2012—2013 роках за допомогою сучасних приладів, що дають змогу отримувати більш точні результати, було виконано профіль із 15 пунктів МВП-МТЗ. Інтерпретація отриманих даних дозволяє зробити такі висновки. Уздовж головної антикліналі складчастого Донбасу проходить інтенсивна Донбаська аномалія електропровідності (ДАЕ). На північному-заході вона продовжується у ДДВ, на південному-сході — на валу Карпінського. Параметри ДАЕ, що отримані методом МВП: за частотною характеристикою аномального поля оцінена сумарна поздовжня провідність G=(8±2)×108Cм×м. Профільні графіки аномального поля геомагнітних варіацій дають оцінку максимально можливої глибини центру аномальних струмів hмакс.ц.струмів, яка залежить від періоду варіацій. Для ДАЕ на максимумі частотної характеристики Т0≈3600 с вона виходить рівною hмакс.ц.стрімів=18±2 км. Верхній край аномалії оцінюється за даними МТЗ. Більшість із наявних 70 кривих МТЗ ρк починаються на періодах 0.1—1 с приблизно із одного рівня 15 Ом·м±пів порядку. Це означає, що на Донбасі гірські породи верхнього приблизно півкілометрового шару мають, як правило, питомий електричний опір (ПЕО) у діапазоні 5—50 Ом·м. Глибше ПЕО може збільшуватись до сотень і тисяч Ом·м або зменшуватись до одиниць або частин Ом·м. Аналіз МТЗ по площі показав, що об’єкти зниженого опору (ОЗО) розміщені у двох провідних смугах, верхній край яких змінюється від 0.3 до 5 км. Смуги паралельні вісі ДАЕ і їх можна розглядати, як складову частину аномалії. Дуже значна величина G приводить до припущення, що аномальне тіло розповсюджується на значну глибину. Під час зіставлення із даними інших геофізичних методів виявилось, що ДАЕ просторово збігається з інтенсивною (до 90 мВт/м2) лінійною аномалією глибинного теплового потоку. Цей факт дає змогу зробити припущення, що нижня частина ДАЕ може бути зумовлена частковим плавленням збагачених флюїдами розігрітих місцевих порід або вмістом мантійної магми. Отримані результати геоелектрики підтримують ідею про сучасну тектонічну активізацію Донбасу. S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine 2022-04-03 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/253717 10.24028/gzh.v44i1.253717 Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 44 No. 1 (2022); 158-172 Геофизический журнал; Том 44 № 1 (2022); 158-172 Геофізичний журнал; Том 44 № 1 (2022); 158-172 2524-1052 0203-3100 en https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/253717/251594 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | geomagnetic variations magnetotelluric sounding magnetic variation profiling electric conductivity anomaly folded Donbas Rokityansky, I.I. Tereshyn, A.V. Donbas geoelectrical structure |
| title | Donbas geoelectrical structure |
| title_alt | Геоелектрична структура Донбасу |
| title_full | Donbas geoelectrical structure |
| title_fullStr | Donbas geoelectrical structure |
| title_full_unstemmed | Donbas geoelectrical structure |
| title_short | Donbas geoelectrical structure |
| title_sort | donbas geoelectrical structure |
| topic | geomagnetic variations magnetotelluric sounding magnetic variation profiling electric conductivity anomaly folded Donbas |
| topic_facet | geomagnetic variations magnetotelluric sounding magnetic variation profiling electric conductivity anomaly folded Donbas геомагнітні варіації магнітотеллуричне зондування магнітоваріаційне профілювання аномалії електропровідності складчастий Донбас |
| url | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/253717 |
| work_keys_str_mv | AT rokityanskyii donbasgeoelectricalstructure AT tereshynav donbasgeoelectricalstructure AT rokityanskyii geoelektričnastrukturadonbasu AT tereshynav geoelektričnastrukturadonbasu |