Флюидонасыщенность очаговых зон землетрясений Евразийского складчатого пояса (по 2D—3D инверсии МТ данных)
Інформація, яку отримано під час проведення 2D—3D інверсії магнітотелуричних даних, дала змогу спільно з сейсмічними побудовами оцінити мінералізацію і флюїдонасиченість вогнищевих зон землетрусів у межах Північного Кавказу та Тянь-Шаньського, Памірського, Алтає-Саянського і Коряксько-Камчатського р...
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
2012
|
| Назва видання: | Геофизический журнал |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97834 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Флюидонасыщенность очаговых зон землетрясений Евразийского складчатого пояса (по 2D—3D инверсии МТ данных) / В.В. Белявский // Геофизический журнал. — 2012. — Т. 34, № 4. — С. 78-89. — Бібліогр.: 25 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-97834 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-978342025-02-09T15:35:50Z Флюидонасыщенность очаговых зон землетрясений Евразийского складчатого пояса (по 2D—3D инверсии МТ данных) Флюїдонасиченість вогнищевих зон землетрусів Євразійського складчастого поясу (за 2D—3D інверсії МТ даних) Saturation with fluids of earthquake focal zones of Eurasian folded belt (according to 2D—3D inversion of MT data) Белявский, В.В. Інформація, яку отримано під час проведення 2D—3D інверсії магнітотелуричних даних, дала змогу спільно з сейсмічними побудовами оцінити мінералізацію і флюїдонасиченість вогнищевих зон землетрусів у межах Північного Кавказу та Тянь-Шаньського, Памірського, Алтає-Саянського і Коряксько-Камчатського регіонів. Показано, що флюїдонасиченість залежить від характеру сейсмічності та змінюється від десятих часток до перших відсотків. The information received at realization 2D—3D of inversion magnetotelluric the data, has allowed to estimate together with seismic constructions a mineralization and fluid-filled focal zones of earthquakes within the limits of Northern Caucasus and Тien-Shans, Pamirs, Altai-Sajns, КorakKamchatkas regions. It is shown, that fluid-filled depends on character of seismicity and changes from the tenth shares up to the first interests. Информация, полученная при проведении 2D-3D инверсии магнитотеллурических данных, позволила совместно с сейсмическими построениями оценить минерализацию и флюидонасыщенность очаговых зон землетрясений в пределах Cеверного Кавказа и Тянь-Шаньского, Памирского, Алтае-Саянского, Корякско-Камчатского регионов. Показано, что флюидонасыщенность зависит от характера сейсмичности и изменяется от десятых долей до первых процентов. 2012 Article Флюидонасыщенность очаговых зон землетрясений Евразийского складчатого пояса (по 2D—3D инверсии МТ данных) / В.В. Белявский // Геофизический журнал. — 2012. — Т. 34, № 4. — С. 78-89. — Бібліогр.: 25 назв. — рос. 0203-3100 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97834 551.14 = 551.24 (571.66) ru Геофизический журнал application/pdf Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Інформація, яку отримано під час проведення 2D—3D інверсії магнітотелуричних даних, дала змогу спільно з сейсмічними побудовами оцінити мінералізацію і флюїдонасиченість вогнищевих зон землетрусів у межах Північного Кавказу та Тянь-Шаньського, Памірського, Алтає-Саянського і Коряксько-Камчатського регіонів. Показано, що флюїдонасиченість залежить від характеру сейсмічності та змінюється від десятих часток до перших відсотків. |
| format |
Article |
| author |
Белявский, В.В. |
| spellingShingle |
Белявский, В.В. Флюидонасыщенность очаговых зон землетрясений Евразийского складчатого пояса (по 2D—3D инверсии МТ данных) Геофизический журнал |
| author_facet |
Белявский, В.В. |
| author_sort |
Белявский, В.В. |
| title |
Флюидонасыщенность очаговых зон землетрясений Евразийского складчатого пояса (по 2D—3D инверсии МТ данных) |
| title_short |
Флюидонасыщенность очаговых зон землетрясений Евразийского складчатого пояса (по 2D—3D инверсии МТ данных) |
| title_full |
Флюидонасыщенность очаговых зон землетрясений Евразийского складчатого пояса (по 2D—3D инверсии МТ данных) |
| title_fullStr |
Флюидонасыщенность очаговых зон землетрясений Евразийского складчатого пояса (по 2D—3D инверсии МТ данных) |
| title_full_unstemmed |
Флюидонасыщенность очаговых зон землетрясений Евразийского складчатого пояса (по 2D—3D инверсии МТ данных) |
| title_sort |
флюидонасыщенность очаговых зон землетрясений евразийского складчатого пояса (по 2d—3d инверсии мт данных) |
| publisher |
Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97834 |
| citation_txt |
Флюидонасыщенность очаговых зон землетрясений Евразийского складчатого пояса (по 2D—3D инверсии МТ данных) / В.В. Белявский // Геофизический журнал. — 2012. — Т. 34, № 4. — С. 78-89. — Бібліогр.: 25 назв. — рос. |
| series |
Геофизический журнал |
| work_keys_str_mv |
AT belâvskijvv flûidonasyŝennostʹočagovyhzonzemletrâsenijevrazijskogoskladčatogopoâsapo2d3dinversiimtdannyh AT belâvskijvv flûídonasičenístʹvogniŝevihzonzemletrusívêvrazíjsʹkogoskladčastogopoâsuza2d3dínversíímtdanih AT belâvskijvv saturationwithfluidsofearthquakefocalzonesofeurasianfoldedbeltaccordingto2d3dinversionofmtdata |
| first_indexed |
2025-11-27T12:40:01Z |
| last_indexed |
2025-11-27T12:40:01Z |
| _version_ |
1849947277391560704 |
| fulltext |
В. В. БЕЛЯВСКИЙ
78 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012
Введение. Прогноз сейсмической опасно-
сти подразумевает выявление особенностей
глубинного строения очаговых зон землетря-
сений и прилегающих сегментов среды, являю-
щихся источником избыточного давления и его
перераспределения, что связано и с флюидона-
сыщенностью коры, которая обусловлена ди-
латансиционными процессами. В сейсмоактив-
ных областях тектонические силы поддержи-
вают масштаб трещинообразования. В настоя-
щей статье для Евразийского складчатого пояса
показано, как в сейсмоэлектрических параме-
трах среды проявляются очаговые зоны земле-
трясений. Рассмотрены скорости продольных
Vp волн, удельное электрическое сопротивле-
ние (УЭС), значение флюидонасыщенности
(Ф, %) полной Фp, определенной по дефициту
Vp скорости продольных волн [Wyllie et al.,
1956] и скорости Vf во флюиде 1,7 км/c и свя-
занной Ф — по УЭС [Shankland, Waff, 1977].
Расчеты Ф проводились при условии полной
связанности флюида, малом его содержании
в породе и концентрации солей NaСl—KСl 10
г/л, что соответствует ф=0,5 Ом·м, при темпе-
ратуре флюида =18 °С [Физические…, 1984].
В очаговых зонах землетрясений минерализа-
ция раствора оценивалась с учетом равенства
полной и связанной флюидонасыщенностей.
УДК 551.14 = 551.24 (571.66)
Флюидонасыщенность очаговых зон землетрясений
евразийского складчатого пояса
(по 2D—3D инверсии МТ данных)
© В. В. Белявский, 2012
Центр геоэлектромагнитных исследований Института физики Земли РАН,
Москва, Россия
Поступила 12 апреля 2012 г.
Представлено членом редколлегии Т. К. Бурахович
Інформація, яку отримано під час проведення 2D—3D інверсії магнітотелуричних даних,
дала змогу спільно з сейсмічними побудовами оцінити мінералізацію і флюїдонасиченість
вогнищевих зон землетрусів у межах Північного Кавказу та Тянь-Шаньського, Памірського,
Алтає-Саянського і Коряксько-Камчатського регіонів. Показано, що флюїдонасиченість за-
лежить від характеру сейсмічності та змінюється від десятих часток до перших відсотків.
The information received at realization 2D—3D of inversion magnetotelluric the data, has al-
lowed to estimate together with seismic constructions a mineralization and fluid-filled focal zones
of earthquakes within the limits of Northern Caucasus and Тien-Shans, Pamirs, Altai-Sajns, Кorak-
Kamchatkas regions. It is shown, that fluid-filled depends on character of seismicity and changes
from the tenth shares up to the first interests.
Использовалась зависимость ф от глубины и
давления, изложенная в работе [Ваньян, 1997].
Методика интерпретации магнитотеллури-
ческих данных. На первом этапе проводился
анализ матрицы импеданса, расчет инвариант-
ных кривых максимума, минимума индукции
( maxH, minH) [Counil et al., 1986] и снимался
«геоэлектрический шум» от влияния припо-
верхностных неоднородностей малого радиу-
са. Нормализация кривых k, смещенных по
оси ординат «shift»-эффектом, выполнялась в
предположении, что они получены над харак-
терным блоком коры, для которого выбирал-
ся «период нормализации» Tn, и на периодах
T<Tn в интервалах S или k=const кривых maxH
для N кривых вычислялось среднее значение
нормального импеданса ZN
maxH
i
maxH/N, где
Zi
maxH — наблюденное значение импеданса в
i-й точке. Затем с помощью метода фазового
тензора [Caldwell et al., 2003] и дисперсионных
соотношений строились нормализованные
кривые относительно ZN
maxH. Нормализация
кривых Zi
maxH на периодах T>Tn, выполнялась
и с помощью коэффициентов нормализации
Ki
max=Zi
maxH/ZN
maxH, полученных на периодах
T<Tn.
На втором этапе строилась стартовая гео-
электрическая модель с помощью 1D—2D ин-
ФЛЮИДОНАСЫЩЕННОСТЬ ОЧАГОВЫХ ЗОН ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ЕВРАЗИЙСКОГО...
Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 79
версии нормализованных кривых максимума
Zmax и минимума Zmin индукции и их фаз.
На третьем этапе выполнялась 2D—3D ин-
версия импедансов ZmaxH, ZminH и их фаз с помо-
щью программ 2D инверсии [Варенцов, 2002] и
3D математического моделирования МТ-полей
[Druskin, Knizhnerman, 1994], оценивалась на-
дежность 1D—2D инверсий МТ-данных, вы-
полненных ранее [Белявский, 2011]. Строилась
3D модель, описывающая с необходимой сте-
пенью точности экспериментальные МТ-дан-
ные, в том числе параметры обычной фазовой
асимметрии и направления кривых max и min
[Counil et al., 1986]. Если имелись векторы
Визе—Паркинсона, то использовались и они.
При построении 3D моделей оценивалась раз-
решающая способность кривых max и min к
оценке параметров нижнего структурного эта-
жа на фоне МТ-полей, создаваемых верхним
этажом.
Корякско-Камчатский регион. В пределах
востока Камчатского полуострова выделяет-
ся Олюторско-Восточно-Камчатская (О-В-К)
структурно-фациальная зона (СФЗ) (рис. 1).
Через Начикинскую (Н) зону поперечных дис-
локаций она переходит в Южно-Камчатскую
СФЗ (Юж) [Апрелков, 2003]. Зона Н — это гра-
бен с домеловыми отложениями, погруженны-
ми на глубину до 6 км. В зоне Юж выделяются
Южно-Камчатский прогиб шириной 20—40 км.
На востоке он примыкает к Прибрежному (Пр)
горсту, сложенному осадочными и вулканоген-
ными отложениями, прорванными интрузиями
гранитоидов. Для них построены 2D геоэлек-
трические модели вулканических построек,
гидротермальных полей, электропроводности
коры и мантии [Мороз, 1991; Нурмухамедов и
др., 2010].
Геоэлектрические исследования юга
Камчатского полуострова. Рассматриваемый
продольный профиль МТЗ по региональному
сейсмоактивному разлому (МТЗ 84–70) пере-
секает горст Пр, протягивается вдоль границы
с Южно-Камчатским прогибом (МТЗ 70—50),
идет рядом с вулканами Асача (МТЗ 46—48),
Мутновский (МТЗ 40—35), Горелый (МТЗ
28—32), Вилючинской сопкой (МТЗ 18—20). В
грабене Н он соединяется с профилем г. Опала
— р. Вахиль (тт. МТЗ 56—100), пересекающим
Корякско-Авачинскую группу вулканов (см.
рис. 1, линия Б—Б).
На средних и низких частотах на кривых
МТЗ проявляются трехмерные искажения
от замыкания на юге полуострова структур
Н и Юж, имеющих различное простирание.
Кривые с азимутом 30° — это продольные ,
а с азимутом 120° — поперечные . В юж-
ной части продольного профиля асимметрия
skew>0,1, а фазочувствительная асимметрия
>0,1 вдоль всего профиля. Это свидетельству-
ет о 3D структуре коры горста Пр и Южно-
Камчатского прогиба.
Выполненная с помощью 3D математиче-
ского моделирования инверсия МТ-данных
(рис. 2) позволила получить сведения о распре-
делении электропроводности коры, мантии и
оценить их связанную флюидонасыщенность
Ф [Белявский, 2011].
1. Под Южно-Камчатским прогибом на глу-
бине 10 км выделены блоки с =10÷20 Ом·м
(Ф =1÷2 %), коррелирующие с роевой сейс-
мичностью, а под горстом Пр на глубине 50—
80 км астеносферный выступ с =80÷100 Ом·м
(Ф =0,1 %) и секущие Пр субширотные разло-
мы с Ф =0,01÷0,1 % (см. рис. 1 и 2). В местах
их пересечения с разломом северо-восточного
простирания расположены гидротермальные
поля и вулканы.
2. В пределах зоны Н в областях сейсмиче-
ской и вулканической активности на глуби-
нах 10—30 км выделены блоки с =10÷25 Ом·м
(Ф =0,2÷1,5 %), а на глубине 40 км слой с
=80÷60 Ом·м (Ф =0,1 %). Дефицит скорости
на глубинах 20—30 км составляет 0,3—0,4 км/с
[Федотов, 2006], что соответствует Ф =2÷3 %.
Геоэлектрические исследования севера
Камчатского полуострова. В восточной де-
прессионной зоне (вдз) Северной Камчатки
расположены Шивелучская и Хапицкая впади-
ны (см. рис. 1), в которых фундамент мелового
возраста залегает на глубине 4—5 км. Вдз яв-
ляется активной вулканической и сейсмичной
зоной Камчатки. Вулкан Шивелуч — северный
действующий вулкан полуострова, располо-
женный в окрестности сейсмогенирующего
Хайрюзовского разлома. В вдз продольный
профиль МТЗ (интервал А—А на рис. 1) от
р. Озерная (МТЗ 350_4) пересекает вулкан
Шивелуч и выходит к р. Камчатка (МТЗ 288).
Для МТЗ 287—350_4 на периодах ≤10 с
skew<0,1, а на ≥100 с skew≥0,1, за исклю-
чением МТЗ 324—332 и тт. 352—350_4, где
skew≈0,1. В окрестности Шивелуча skew≥0,11
и ≥0,08 (рис. 3). На периодах ≥1 с в тт. МТЗ
278—284 (Крестовский разлом) кривые maxH
ориентируются по азимуту 0—20° ( maxH≈ ‖), а в
Шивелучской долине (МТЗ 285—304) — по ази-
муту 80—90° ( maxH≈ ). В тт. 304—310 (разлом)
экспериментальные maxH≈ = ‖, в тт. 315—340
maxH= , а в тт. 340—351 maxH= ‖ (ХПП на рис. 1).
В. В. БЕЛЯВСКИЙ
80 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012
Рис. 1. Схема тектонического районирования Камчатки [Апрелков, 2003] и распределение флюидонасыщенности: 1
— срединные массивы; 2 — платформенные области; 3 — мафические породы; 4 — районы распространения верхне-
меловых офиолитовых формаций; 5 — кайнозойские прогибы; 6 — вулканиты Западно-Камчатско-Корякского пояса;
7 — границы Центрально-Камчатского вулканического пояса; 8 — границы поднятий, впадин, СФЗ и их названия (О-В-К
— Олюторско-Восточно-Камчатская, здз — западная депрессионная зона, вдз — восточная депрессионная зона, Н —
Начикинская зона); структуры второго порядка: Пр — Прибрежный горст, Юж — Южно-Камчатский прогиб, ХПП
— Хавывенское погребенное поднятие, Вв — Вывенская впадина); 9 — Амбонско-Шелиховский антиклинорий; 10 —
глубинные разломы (ГК — Главный Камчатский, Пп — Петропавловский, Вл — Вилючинский, ББ — Больше-Банный,
Кр — Крестовский, Ха — Харьюзовский, Ук — Усть-Камчатский); 11 — границы тектонических зон. В прямоугольниках
дана флюидонасыщенность. Интервалы продольного профиля МТЗ: А—А — Шивелучский (тт. 288—353), Б—Б — Южно-
Камчатский (тт. 84_5 — 1 и тт. 56 — 100).
ФЛЮИДОНАСЫЩЕННОСТЬ ОЧАГОВЫХ ЗОН ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ЕВРАЗИЙСКОГО...
Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 81
Рис. 2. Геоэлектрический разрез, построенный по 1D—3D инверсии нормализованных кривых maxH (МТЗ 84_5—1) про-
дольного профиля МТЗ и кривых (МТЗ 56—100) профиля г. Опалаха — р. Вахиль (линия Б на рис. 1). Региональные
разломы субширотного простирания: 1 — Асачинский, 2 — Больше-Банный, 3 — Вилючинский, 4 — Петропавловский.
Разломы, выделенные МОВЗ, показаны белыми линиями, зоны повышенной корово-верхнемантийной сейсмической ак-
тивности — эллипсами, зоны пониженных мантийных скоростей и поглощения волн — косой штриховкой [Федотов, 2006].
Вулканы ( ) и их названия: А — Асачинский, Г — Горелый, В — Вилючинский, Ав — Авачинский и Ж — Жупановский.
Структурные единицы: I — Прибрежный горст, II — Начикинская грабен, III — Шипунский блок. В изолиниях значе-
ния УЭС в lg( ). На них нанесены 3D модельные блоки высокого и низкого УЭС: решетка с =80000 Ом·м, а остальные
с =25÷50 Ом·м. Сверху даны номера т. МТЗ.
Фоновое значение УЭС ( ≈8000 Ом·м), по-
лучены по 1D—3D инверсии кривых maxH≈
(см. рис. 3, а). Но под вулканом Шивелуч и
разломами Крестовский, Усть-Камчатский
имеются блоки с <1000 Ом·м (см. рис. 3, а).
Проводящие блоки, полученные при 3D ин-
версии кривых minH и maxH, нанесены на раз-
рез 1D инверсии кривых minH (см. рис. 3, б).
Проводники с =20 Ом·м (Ф =0,5÷0,9 %), про-
тягивающиеся на глубинах 15—25 км под юж-
ной частью Шивелучской впадины и 40 км под
Хавывенским поднятием, связаны с повышен-
ной вулканической и сейсмической активно-
стью вдз.
Субвертикальные проводники c =5÷7 Ом·м
близки к положению разломов Пухль-Озер-
новский и Харьюзовский. Под вулканом Ши-
велуч в окрестности проводящего разлома на
глубине 10—20 км расположены гипоцентры
землетрясений с =2,5÷3, а поверхность Мохо
воздымается с глубины 35 до 25 км (см. рис. 3)
[Геофизические..., 2008]. Под вулкан погружа-
ется домен с р=5 Ом·м с 2—5 км (тт. 297—299)
до 40 км под тт. 301—304. На границе он име-
ет флюидонасыщенность Ф =1 % (по ∆Vp–Ф =
=1,6÷2,6 %), на поверхности К2 — Ф =1,2 %, на
глубине 15 км (К0) — Ф =2 % и на 5 км — Ф =3 %.
В Олюторском очаге гипоцентры земле-
трясений с 4< <6 в основном расположены
на глубинах 10—20 км над западной границей
мантийной зоны с =20÷30 Ом·м и над субдук-
ционной картиной сейсмических границ под
Вывенской впадиной (см. рис. 1) [Белявский,
2011]. В пределах этих границ Ф возрастает
до 0,6–2 %, а поглощение обменных волн до
900·10–6 м–1. Это ослабленная зона, в которой
разряжается энергия.
Алтае-Саянский регион. В очаговых зонах
землетрясений Алтая-Саянского региона (уча-
сток «Алтай» на рис. 4) следует ожидать мак-
симального участия всего трещинно-порового
пространства в кинематическом процессе, и
полная флюидонасыщенность Фp должна при-
ближаться к связанной Ф , что позволит оце-
нить минерализацию флюида.
В юго-западной части Алтае-Саянского ре-
гиона выделены очаговые зоны: Алтайская,
Шапшальская и Тээлинская, а в центральной
части — Шагонарская (рис. 5). Первая располо-
жена в пределах Курайской и Чуйской впадин
к бортам, которым с вертикальными движения-
ми до 2 мм/год приурочены эпицентры земле-
трясений (до 40 %) [Герман, Крюкина, 2008].
Размеры очага составляют 150×100 км. Участки
аномально высокого затухания сейсмических
волн со значениями >0,0009 дБ/км совпадают
с областями наиболее интенсивной сейсмич-
ности.
Шапшальский очаг расположен в систе-
ме торцового сочленения широтных струк-
В. В. БЕЛЯВСКИЙ
82 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012
тур Тувы и северо-западного простирания
Монгольского Алтая. Первые опускаются со
скоростью 0,3 мм/год, а вторые воздымают-
ся со скоростью 0,6 мм/год. Размеры очага
120×45 км. В его пределах выделяются два бло-
ка с повышенным затуханием (К>0,0009 дБ/км)
обменных волн, протягивающиеся до глубины
40—50 км.
Тээлинский очаг лежит под стыком широт-
ной Тувинской впадины, погружающейся со
скоростью 0,7 мм/год, и структур Западных
Саян северо-западного простирания, возды-
мающихся со скоростью 1,2 мм/год. Очаг име-
ет размеры 130×70 км. Он характеризуется по-
вышенными затуханиями сейсмических волн
( >0,0009 дБ/км) на глубинах 8—35 км.
Сечения геоэлектрической 3D модели оча-
говых зон землетрясений представлены на
рис. 6, а—в. Из результатов 1D инверсии мо-
дельных кривых видно, что они позволя-
ют составить стартовую 3D модель. Значения
УЭС блоков с вблизи очаговых зон получены
на основании 3D инверсии кривых maxH и min .
Относительное расхождение между модельны-
ми и экспериментальными кривыми maxH не
превышает 10—20 %. Землетрясения на пери-
од работ МОВЗ расположены над областями с
низкими УЭС в зонах повышенного поглоще-
ния сейсмических волн и пониженных сейсми-
ческих скоростей (см. рис. 6, а—в) [Белявский,
Ракитов, 2012].
Флюидонасыщенность очаговых зон. Север-
ная часть Алтайской очаговой зоны выделяется
в интервале экспериментальных МТЗ 85-103
профиля Бийск—Ташанта (на рис. 5, а—а)
подъемом к ней поверхности Мохо с 54 (т. 73)
до 45 км (т. 103). Алтайское землетрясение
(2003 г., =7,3, глубина 12 км) произошло при
Рис. 3. Геоэлектрические разрезы Шивелучского участка регионального профиля МТЗ (линия А на рис. 1), построенные
по 1D нормализованных кривых кривых maxH (а) и minH (б) с вынесенными блоками низких УЭС, полученными при 3D
инверсии. Черными линиями показаны разломы: Кр — Крестовский, Пх-О — Пухль-Озерновский, Ук — Усть-Камчатский
(Харьюзовский). Структурные единицы: вдз — восточная депрессионная зона, ХПП — Хавывенское погребенное под-
нятие и здз — западная депрессионная зона. Горизонтальные линии — граница [Геофизические..., 2008]. Звездочками
показаны гипоцентры землетрясений с магнитудой 2,5—3. Изолинии УЭС даны в lg(Ом·м).
ФЛЮИДОНАСЫЩЕННОСТЬ ОЧАГОВЫХ ЗОН ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ЕВРАЗИЙСКОГО...
Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 83
сжимающих напряжениях, ориентированных
на север и растягивающихся широтных. В оча-
говой зоне и ее окрестности проводимость
коры возрастает на два порядка (на рис. 6, б,
тт. 25—26 и 26—28).
В южной части Алтайской очаговой зоны
под МТЗ 66—56 (т. 12, на рис. 6, а) граница Мо-
хо воздымается с 55 до 50 км. Участки высо-
кого затухания сейсмических волн ( >0,0009
1/ км) совпадают с областями наиболее интен-
сивной сейсмичности и нарушениями коры.
На глубинах 5—15 км ΔVp=0,04 км/c, что со-
ответствует Фp=0,24 %, на глубинах 20—50 км
при ΔVp=0,1 км/c Фp=0,5 %. На глубинах 40—
50 км под МТЗ 50-55 (на рис. 6, б, тт. 12—15)
ΔVp=0,15 км/с и Фp=0,7 %, а под МТЗ 38—45 (т. 16
на рис. 6, б) ΔVp=0,2 км/с и Фp=1,0 %.
Шапшальская очаговая зона под МТЗ 1—10
профиля Кош-Агач—Саглы (на рис. 5, б–б) име-
ет строение коры, аналогичное Алтайскому
очагу. Урэг-Нурское землетрясение (1970 г.,
=7,0, глубина 12 км) произошло в области,
где кончается расслоенность коры, и наблю-
дается повышенное >0,0009 1/км. На глубинах
30—40 км — ΔVp=0,06 км/c, что дает Фp=0,3 %.
К этой же зоне приурочены области высокой
проводимости разреза (на рис. 6, б, тт. 17—18).
Тээлинская очаговая зона землетрясения
(1986 г., =5,0, глубина 15 км) под МТЗ 225-235
(на рис. 6 тт. 97—117) на профиле Саглы-Ши-
ра (на рис. 5, в–в) выделяется с >0,0009 1/км,
раздробленной корой над границей Мохо. На
глубинах 8—35 км ΔVp=0,05 км/с, что соответ-
ствует Фp=0,3 %.
Таким образом, Алтайский очаг имеет на глу-
бинах 13—20кмФp=0,28%, на 20—40км Фp=0,5%
и на 40—50 км Фp=0,7÷1,0 %. Тээлинский очаг на
глубинах 8—30, 40—50 км и Шапшальский очаг
на глубине 30—40 км имеют Фp=0,3 %.
Под северным окончанием Шагонарской
очаговой зоны, расположенной на западном
продолжении Байкальского рифта (см. рис. 5,
IV), наблюдается максимальный для регио-
на дефицит ∆Vp=0,25÷0,35 км/с. Это соответ-
ствует значениям Фp=2,3 % в средней коре и
Фp=1,2÷1,5 % — в нижней.
Минерализация флюида в очаговых зонах
землетрясений. Приведенные данные о флюи-
Рис. 4. Схема распределения мантийной флюидонасыщенности в пределах Евразийского складчатого пояса [Белоусов,
1954]: 1 — альпийские прогибы, 2 — альпийские геосинклинали, 3 — антеклизы и синеклизы альпийских платформ
на герцинском основании (горизонтальная и косая штриховка), 4 — антеклизы альпийских платформ на каледонском
основании, 5 и 6 — антеклизы и синеклизы альпийских платформ на докембрийском основании, 7 — активизитрованные
участки платформ, 8 — изолинии флюидонасыщенности, %, определенной по УЭС (пунктир) и по дефициту продольных
скоростей (сплошные). Рассматриваемые зоны очагов землетрясений в Западных Саянах (Алтай), на Памире и Тянь-
Шане (профиль Зоркуль-Каракуль-Токтогуль) (З-К-Т), Восточном Кавказе (профиль Владикавказ – Левокумское (В-Л)
и Талярата — Махачкала (Т-М).
В. В. БЕЛЯВСКИЙ
84 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012
донасыщенности очаговых зон и условия ра-
венства в них Фp и Ф позволяют оценить УЭС
флюида ф в блоках, представленных на рис. 6
[Белявский, Ракитов; 2012]: в северной части
Алтайского очага на глубинах 10—20 км УЭС у
разлома =30Ом·мполучаем ф=0,06÷0,04Ом·м,
на глубинах более 25 км у пласта =5 Ом·м и
ф=0,01 Ом·м. В южной части очага верхней
коры ф=0,05 Ом·м при =30 Ом·м, для глубин
20—40 км ф=0,017 Ом·м при =5 Ом·м, а для
40—50 км ф=0,03÷0,06 Ом·м ( =5÷10 Ом·м);
для Тээлинского очага при =30 Ом·м на глу-
бинах свыше 20 км ф=0,06 Ом·м и для пласта с
Ом·м ф=0,02 Ом·м.); у Шапшальского оча-
га на глубине 30—40 км для блока с =10 Ом·м
получаем ф=0,02 Ом·м.
Видно, что в очаговых зонах землетрясений
верхней коры ф составляет 0,03—0,05 Ом·м при
среднем значении 0,04 Ом·м на глубинах 10—
20км, где температура ≥200° [Моисеенко, 1986].
Тогда, согласно формуле ф= 18, при =18° по-
лучаем 18=0,24÷0,4 Ом·м, что соответствует ми-
нерализации 30—60 г/л. Коэффициент свя-
зывает УЭС флюида при =18° и температуре
на глубине [Физические …, 1984]. Полученные
значения ф близки к УЭС 0,02÷0,04 Ом·м, при-
веденному в работе [Ваньян, Хайндман, 1996].
Для нижней коры на глубинах 25—40 км тем-
пература достигает 600° и ф=0,02÷0,03 Ом·м.
С учетом слабого влияния давления получаем
18=0,45÷0,32 Ом·м, что соответствует минера-
лизации до 30—50 г/л.
Тянь-Шаньский и Памирский регионы.
Сопоставление скоростных сейсмических раз-
резов на профиле ГСЗ Зоркуль—Токтогуль (см.
рис. 4, линия З-К-Т) и результатов 2D инверсии
кривых МТЗ показало (рис. 7), что волноводы
на глубине 8—15 с ∆VP=0,2÷0,5 км/с [Земная ...,
1984; Краснопевцева, Шевченко, 1998] совпада-
ют с проводниками, имеющими =2÷10 Ом·м,
а гипоцентры коровых землетрясений с >4
располагаются вблизи этих волноводов или в
них. Для Северного Памира это интервал МТЗ
15—21, а для Алая — тт. 8—36 (см. рис. 7).
На Северном Памире при ΔVp=0,7—0,4 км/с
получаем Фp=3,5÷2,0 %. УЭС этих образований
составляет 10 Ом·м [Геоэлектрическая ..., 1998],
что при температуре 200° на глубине 6—10 км
и минерализации 10 г/л (при ф=0,3 Ом·м)
дает Ф =3÷4 %. На Южном Памире по дан-
ным ГСЗ на глубине 10—15 км в волноводах
ΔVp=0,5÷0,6 км/с, что при Vp=6,5÷6,7 км/с в выше-
лежащих породах дает Ф =2,5÷3,2 %. При УЭС
этих проводников =5÷10 Ом·м и Ф =5÷10 %.
Для Тянь-Шаня ∆Vp=0,2÷0,5 км/с и Фp=1,1÷
÷2,5 %. У проводников, совпадающих с волно-
водами, =2÷5 Ом·м, что при температуре 150—
200° и минерализации 10 г/л дает Ф =10÷15 %.
Рис. 5. Профили МТЗ на схеме структурно-геологического районирования Алтае-Саянского региона [Схема ..., 1988]:
1 — раннепротерозойский выступ основания, 2, 3 — выступы байкалид. Структурно-формационные зоны каледонид:
4—6 — эвгеосинсклинального типа; 7 —миогеосинклинального типа; 8—9 — молассы вулканогенные и угленосные;
10—11 — юрские и кайнозойские молассоидные и угленосные формации; 12—13 — каркасные разломы и их названия
(в кружках: 19 — Башеланский, 22 — Прителецкий, 23 — Шапшальский, 24 — Шуйский, 31 — Курайский); 14 — про-
фили МОВЗ-МТЗ (Бийск — Ташанта (а-а) Укок — Кош-Агач — Саглы (б-б) и Саглы—Шира (в–в) и точки МТЗ (арабские
цифры). Очаговые зоны землетрясений (римские цифры в эллипсах): I — Алтае-Саянская, II — Шапшальская, III —
Тээлинская, IV — Шагонарская.
ФЛЮИДОНАСЫЩЕННОСТЬ ОЧАГОВЫХ ЗОН ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ЕВРАЗИЙСКОГО...
Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 85
Рис. 6. Сечения геоэлектрической 3D модели по профилям 1zx (а), 2 zx (б) и 16zy (в), соответствующих эксперименталь-
ным МТЗ: 1—68 на профиле Кош-Агач — Саглы (а), 105—70 на профиле Бийск — Ташанта (б) и 188—260 (в) на профиле
Саглы — Шира. Изолинии — результаты 1D инверсии кривых maxH в lg(Oм·м). Сверху — номера модельных точек,
внизу — расстояние в км, справа — шкала УЭС блоков. Звездочками даны гипоцентры землетрясений с =1,5÷3,5, за-
регистрированные в период работы МОВЗ. Очаги: Алтайский (тт. 6—8 и 25—28), Шаптальский (тт. 15—18) и Тээлинский
(тт. 97—117). Глубинные разломы: 1 — Башеланснский, 2 — Курайский, 3 — Шапшальский, 4 — Шуйский, 5 — Хемчинско-
Картубушинский, 6 — Борусский, 7 — Прителецкий.
В. В. БЕЛЯВСКИЙ
86 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012
Условие равенства связанной и полной
флюидонасыщенности на Памире приводит
к предположению о минерализации флюида
40–50 г/л на глубине 5—15 км, а в Тянь-Шане
— свыше 100 г/л. В последнем случае высокая
проводимость обусловлена графитизацией по-
род [Геоэлектрическая ..., 1998].
Северо-Кавказский регион. В пределах вос-
точного сектора Северо-Кавказского региона
сосредоточена основная часть эпицентров зем-
летрясений. Важную роль в его сейсмогеодина-
мическом режиме играют глубинные разломы
северо-западного простирания. Профили Вла-
дикавказ — Левокумское и Талярата — Ма-
хач кала пересекают их в своих южных частях
(см. рис. 4). С внешней зоной складчатости
Большого Кавказа связаны землетрясения с
=6÷6,4.
Профиль Талярата—Махачкала (см. рис. 4).
Результаты 2D инверсии фазовых и амплитуд-
ных кривых Z‖ представлены на рис. 8, а. Видно,
что проводящие образования с =10÷20 Ом·м
погружаются с глубины 3 км от Бокового хребта
(тт. 6—7) до 8 км под хребты Восточного Кавказа
(тт. 4—5) и до 20 км (тт. 1—2) под Главным над-
вигом Большого Кавказа [Белявский, 2007].
Проводящие блоки пространственно совпа-
дают с областью понижения скорости Vp на
6 % [Краснопевцева, 1984], что соответствует
Фp=2÷2,5 %. Оценки, полученные по УЭС, дают
Ф =3,0÷1,5 % при ф=0,2 Ом·м.
Близкий разрез получен по профилю Влади-
кавказ—Левокумское (см. рис. 4). На нем пони-
женными УЭС выделяется шовная зона шири-
ною 15 км, отделяющая структуры Восточного
Кавказа от Терско-Каспийского прогиба, ко-
торая до глубины 20 км имеет =30 Ом·м. В
МОВЗ она представлена в виде погружения под
Восточный Кавказ границ в коре с размытой
зоной между корой и мантией.
В пределах Северо-Кавказского массива
проводящий (с ρ=20÷30 Ом м, ϕ>1 %), погру-
жающийся с юга на север блок с 15 до 30 км,
характеризуется дефицитом скорости 3 %,
т. е. ϕ=1,4 % [Белявский, 2007].
Выводы. 1. В верхней части коры зоны по-
вышенной сейсмичности расположены вблизи
кровли проводников и волноводов. В пределах
очаговых зон Западных Саян, Тувы, Камчатки
и Корякии домены повышенной флюидона-
сыщенности коррелируют с подъемом гра-
ницы Мохоровичича и не коррелируют с ней
на Северном Памире, Южном Тянь-Шане,
Восточном Кавказе. Для первых они связаны
с субдукционными и рифтогенными процесса-
ми, а для вторых — с давлением, оказываемым
движением Индостанской плиты. В Западных
Саянах боковое сжатие преобладает над раз-
двигом коры.
2. Очаговые зоны Саян и Тувы, крылья
разломов которых вертикально смещаются в
разные стороны до 1 мм/год, а горизонтально
Рис. 7. Сейсмоэлектрический разрез по профилю Зоркуль—Токтогуль [Земная …, 1984]: 1 и 2 — осадочно-
метаморфогенные и вулканогенные породы мезозоя—докембрия с Vp=4÷5 км/c; 3 — сланцы с Vp=5,5÷5,9 км/c; 4 —
гранитоиды с Vp=6÷6,3 км/c; 5 — гнейсы с Vp=6,4÷6,7 км/c; 6—7 — амфиболиты, гранулиты, эклогитизированные породы
с Vp=6,9÷7,2 км/с; 8 — периодотиты; 9 и 10 — границы фундамента и Мохо, 11—12 — сейсмические границы в коре;
13 — границы волновода [Краснопевцева, Шевченко, 1998]; 14 — разломы; 15 — точки МТЗ; 16 — коровые прово-
дники (1 — Юго-Восточного Памира с S>2000 См, 2 – Северного Памира с S>2000 См, 3 — Восточно-Алайской зоны
с S=500÷1000 См, 4 — Южного Тянь-Шаня с S>5000 См, 5 — Восточно-Ферганской зоны с S=3000 См, 6 — Северного
Тянь-Шаня с S>5000 См).
ФЛЮИДОНАСЫЩЕННОСТЬ ОЧАГОВЫХ ЗОН ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ЕВРАЗИЙСКОГО...
Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 87
Рис. 8. Результаты 2D инверсии фаз ZmaxH по профилю Главный хребет Восточного Кавказа — Каспийское море (Талярата—
Махачкала) (а). Значения УЭС блоков даны справа. Косая штриховка — домен с относительным дефицитом скорости
∆Vp=5÷6 % [Краснопевцева, 1984], пунктир — область концентрации эпицентров землетрясений. Частотные разрезы
argZmaxH (б): экспериментальный (верхний ряд) и модельный (нижний ряд). По вертикальной оси — корень из периода. По
горизонтальной оси — расстояния в км и номера экспериментальных (верхняя карта) и модельных МТЗ (нижняя карта).
— до 3 мм/год (сжатие), имеют в верхней коре
Фp<0,3 %, а в нижней Фp=0,3÷0,7%. Шагонар-
ский очаг, расположенный на продолжении
Байкальской рифтовой зоны, имеет в верхней
коре Фp=1,6÷2,3 % и Фp=1,2÷3,0 % в нижней. В
Восточном секторе Северного Кавказа и под
Большим Кавказом Ф ≈Фp=2÷2,5 % (при мине-
рализаций 10 г/л).
В пределах Южного Памира Ф =5÷10 %,
Северного Памира Ф ≈3,4 %, а Фp=2,0÷3,5 %
для обоих, на Тянь-Шане Фp=1,1÷2.5 %, а
Ф ≈10÷15 %. Превышение связанной флюи-
донасыщенности Ф в два—три раза над пол-
ной Фp (при расчетной минерализацией 10 г/л)
объясняется минерализацией флюида до 40 г/л
или графитизацией пород.
В. В. БЕЛЯВСКИЙ
88 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012
3. УЭС флюида в очаговых зонах Алтая и
Тувы в среднем составляет для верхней коры
0,04 Ом·м, а для нижней ф=0,02 Ом·м, тогда
для верхней коры 18=0,24 Ом·м, а для нижней
18=0,45÷0,32 Ом·м, что в первом случае со-
ответствует концентрации солей NaСl—KСl
50 г/л, и 20—40 во втором. С учетом близости
в очаговых зонах Северного Кавказа флюидо-
насыщенностей Фp и Ф можно принять мине-
рализацию в 10 г/л.
4. В пределах Корякско-Камчатского реги-
она (см. рис. 1) устанавливается связь между
флюидонасыщенностью и геодинамической
активностью структур (расчетная минерали-
Апрелков С. Е., Попруженко С. В. Основные черты
тектоники Корякского нагорья и Камчатки //
Матер. конф., посвященной дню вулканолога.
— Петропавловск-Камчатский, 2003. — С. 16—23.
Белоусов В. В. Основные вопросы геотектоники. —
Москва: Гостехиздат, 1954. — 120 с.
Белявский В. В. Геоэлектрическая модель Камчатско-
Корякского региона. — Germany: LAP LAMBERT
Acad. Publ. GmbH & Co. KG, Saarbrucken, 2011.
— 162 р.
Белявский В. В. Геоэлектрическая модель тектоно-
сферы Северо-Кавказского региона. — Тверь:
ГЕРС, 2007. — 248 с.
Белявский В. В., Ракитов В. А. Флюидонасыщенность
очаговых зон землетрясений Алтае-Саянского
региона // Разведка и охрана недр. — 2012. —
№ 3. — С. 13—20.
Ваньян Л. Л. Электромагнитные зондирования. —
Москва: Научный мир, 1997. — 219 с.
Ваньян Л. Л., Хайндман Г. Л. О природе электропро-
водности консолидированной коры // Физика
Земли. — 1996. — № 4. — С. 5—12.
Варенцов И. М. Общий подход к решению обратных
задач магнитотеллурики в кусочно-непрерывных
средах // Физика Земли. — 2002. — № 11. —
С. 11—33.
Геофизические исследования сейсморазведочны-
ми и электроразведочными методами глубин-
ного строения Алтае-Саянской складчатой об-
ласти по профилям общей протяженностью
3300 км. Организация и проведение режимных
геофизических наблюдений на Тывинском по-
лигоне / Кадурин В.А., Белявский В.В., Егоркин
А.В. и др., 2008. — Инв. № Росгеолфонда
492309. Государственное федеральное уни-
зация 10 г/л): в зонах вулканической деятель-
ности Ф ≥1 %, в очаговых зонах землетрясений
0,2<Ф <1 %, в областях активизации транс-
формных разломов юга Камчатского полуо-
строва Ф ≤0,1 %. Верхняя мантия на глубинах
50—70км характеризуется Ф ≈0,1%. Глубинные
разломы в зонах сопряжения плит и СФЗ
имеют Ф =0,13÷0,3 %, а секущие Центрально-
Камчатскую рифтовую зону (ГК) — до 1 %
[Белявский, 2011]. В пределах Начикинской,
Шивелучской зон и Харьюзовского разлома на
глубинах свыше 20 км полная Фp на порядок
превышает связанную Ф , что может быть свя-
зано и с частичным расплавом горных пород.
Список литературы
тарное предприятие «Всероссийский научно-
исследовательский институт Геофизические
методы разведки». Фонды Министерства при-
родных ресурсов Российской федерации
Геоэлектрическая модель тектоносферы Евразий-
ского складчатого пояса и сопредельных терри-
торий / Под ред. В. В. Белявского, С. Н. Кулика.
— Киев: Знання, 1998. — 264 с.
Герман В. И., Карюкина А. А. Уточненная карта
сейсмотектонического районирования Алтае-
Саянского региона, масштаб 1:1 000 000. —
Красноярск: ГПКК «КНИИГиМС», 2008.
Земная кора и верхняя мантия Памира, Гималаев и
Южного Тянь-Шаня / Под ред. И. Х. Хамрабаева,
Ф. Х. Зуннунова. — Москва: Наука, 1984. — 159 с.
Краснопевцева Г. В, Шевченко В. И. Новые данные
о структуре земной коры и верхней мантии по
профилю ГСЗ Зоркуль — Узген на Памире и
Тянь-Шане // Физика Земли. — 1998. — № 9. —
С. 70—82.
Краснопевцева Г. В. Глубинное строение Кавказского
сейсмоактивного региона. — Москва: Наука,
1984. — 110 с.
Моисеенко У. И., Смыслов А. А. Температура земных
недр. — Ленинград: Недра, 1986. — 180 с.
Мороз Ю. Ф. Электропроводность земной коры и
верхней мантии Камчатки. — Ленинград: Недра,
1991. — 184 с.
Нурмухамедов А. Г., Чернев И. И., Алексеев Д. А., Яков-
лев А. Г. Трехмерная геоэлектрическая модель
Мутновского месторождения парогидротерм //
Физика Земли. — 2010. — № 9. — С. 15—26.
Схема структурно-геологического районирова-
ния Алтае-Саянской складчатой области //
ФЛЮИДОНАСЫЩЕННОСТЬ ОЧАГОВЫХ ЗОН ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ЕВРАЗИЙСКОГО...
Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 89
Геологическое строение СССР и закономерно-
сти размещения полезных ископаемых. Т. 7. —
Ленинград: ВСЕГЕИ, 1988. — 300 с.
Федотов С. А. Магматические питающие системы
и механизм извержения вулканов. — Москва:
Наука, 2006. — 453 с.
Физические свойства горных пород и полезных ис-
копаемых (петрофизика). Справочник геофизи-
ка / Под ред. Н. Б. Дортман. — Москва: Недра,
1984. — 456 с.
Caldwell T. G., Bibby H. M., Brown С. The magnetotel-
luric phase tensor // Geophys. J. Int. — 2003. — 158.
— Р. 457—469.
Counil J. L., le Mouel J. L, Menvielle M. Associate and
conjugate directions concepts in magnetotellurics
// Ann. Geophys. — 1986. — 4, B2. — Р. 115—130.
Druskin V., Knizhnerman L. Spectral approach to sol-
ving three-dimensional Maxwells diffusion equa-
tions in the time and frequency domains // Radio
Sci. — 1994. — 4. — Р. 937—953.
Shanklаnd T. I., Waff H. S. Partial melting and electri-
cal conductivity anomalies in the upper mantle // J.
Geophys. Res. — 1977. — 33, 82. — Р. 5409—5417.
Wyllie M. R. J., Gregory A. R. Gardner L. W. Elastic Wave
velocities in heterogeneous and porous media //
Geophysics. — 1956. — 21. — P. 41—70.
|