Geoelectric Model of the Northwestern Caucasus: Three-Dimensional Inversion

V. V. Belyavskii; Белявский В. В.

doi:10.31857/S0002333722060023

Geoelectric Model of the Northwestern Caucasus: Three-Dimensional Inversion

Authors: Belyavskii V.V.¹
Affiliations:
1. Geoelectromagnetic Research Center, a branch of Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences
Issue: No 2 (2023)
Pages: 78-93
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0002-3337/article/view/139002
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002333722060023
EDN: https://elibrary.ru/FBBNGN
ID: 139002

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Interpretation of magnetotelluric observations made within the Northwestern Caucasus, by means of one-dimensional, two-dimensional inversion and three-dimensional mathematical modeling programs, has helped build testing and starting geoelectric models that are necessary to test and adapt the program of three-dimensional inversion of the impedance tensor components. The performed three-dimensional inversion of the experimental magnetotelluric data has significantly changed the parameters of conducting blocks within the folded structures of the region, identified at the previous stages of MT data interpretation. In the resulting three-dimensional geoelectric model, the position of low-resistance blocks correlates with: suture zones, deep faults, mud volcanoes, and domains characterized by an increased absorption of transverse and longitudinal seismic waves. The electrical resistivity of the most low-resistance anomalies is explained by the degree of their saturation with the water fraction of the fluid.

Keywords

conductivity, magnetotelluric sounding, geoelectric sections, fluid saturation

About the authors

V. V. Belyavskii

Geoelectromagnetic Research Center, a branch of Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: victor.belyavsky@list.ru
Russia, Troitsk

References

Атлас карт Северного Кавказа: тектоническая карта Северного Кавказа. Масштаб 1 : 1 000 000 / Н. И. Пруцкий (гл. ред.). Ессентуки: Северо-Кавказский региональный геологический центр МПР России. 1998.
Белявский В.В. Геоэлектрическая модель тектоносферы Северо-Кавказского региона. Тверь: изд-во ГЕРС. 2007. 250 с.
Белявский В.В., Егоркин А.В., Солодилов Л.Н., Ракитов В.А., Яковлев А.Г. Некоторые результаты применения методов естественных электромагнитных и сейсмических полей на Северном Кавказе // Физика Земли. 2007. № 4. С. 4–14.
Белявский В.В, Сухой В.В. Методика рудного аудиомагнитотеллурического зондирования // Физика Земли. 2004. № 8. С. 68–87.
Ваньян Л.Л. Электромагнитные зондирования. М.: Новый мир. 1997. 219 с.
Варенцов И.М. Общий подход к решению обратных задач магнитотеллурики в кусочно-непрерывных средах // Физика Земли 2002. № 11. С. 11–33.
Ершов В.В., Собисевич А.Л., Пузич И.Н. Глубинное строение грязевых вулканов Тамани по данным натурных исследований и математического моделирования // Геофизические исследования 2015. Т. 16. № 2. С. 69–76.
Золотов Е.Е., Кадурин И.Н., Кадурина Л.С., Недядько В.В., Ракитов В.А., Рогожин Е.А., Ляшенко Л.Л. Новые данные о глубинном строении земной коры и сейсмичности Западного Кавказа. Геофизика ХХI столетия / Солодилов Л.Н. (ред.). 2001. С. 85–89.
Иванов П.В., Пушкарев П.Ю. Трехмерная инверсия рассчитанных на одиночном профиле магнитотеллурических данных // Физика Земли. 2012. № 11–12. С. 91–96.
Лаврушин В.Ю. Подземные флюиды Большого Кавказа и его обрамления. М.: GEOS. 2012. 346 с.
Моисеенко У.И., Смыслов А.А. Температура земных недр. Л.: Недра. 1986. 180 с.
Рогожин Е.А., Горбатиков А.В., Харазова Ю.В., Степанова М.Ю., Chen J, Овсюченко А.Н., Ларьков А.C., Сысолин А.И. Глубинное строение Анапской флексурно-разрывной зоны, западный Кавказ // Геотектоника. 2019. № 5. С. 3–11.
Рогожин Е.А., Горбатиков А.В., Степанова М.Ю., Овсюченко А.Н., Андреева Н.В., Харазова Ю.В. Структура и современная геодинамика мегантиклинория Большого Кавказа в свете новых данных о глубинном строении // Геотектоника. 2015. № 2. С. 36–49.
Собисевич А.Л., Лаверов Н.И., Собисевич Л.Е., Микадзе Э.И., Овсюченко А.Н Сейсмоактивные флюидо-магматические системы Северного Кавказа / Лаверов Н.П. (ред.). М.: ИФЗ. им. О.Ю. Шмидта РАН. 2005. 225 с.
Сомин М.Л. О структуре осевых зон центрального Кавказа // Докл. РАН. 2000. Т. 375. № 5. С. 662–665.
Стонгий В.В., Стонгий Г.А. Сейсмотектоническая модель Северо-Западного Кавказа: геолого-геофизический аспект // Физика Земли. 2019. № 4. С. 124–132.
Современные методы измерения, обработки и интерпретации электромагнитных данных / В.В. Спичак (ред.). М.: “ЛИБПРОКОМ”. 2009. 304 с.
Физические свойства горных пород и полезных ископаемых. Справочник геофизика / Н.В. Дортман (ред.). М.: Недра. 1984. 465 с.
Шемпелев А.Г. Западный Кавказ по геофизическим данным // Отечественная геология. № 2. 2004. С. 69–75.
Counil J.L., le Mouel J.L., Menvielle M. Associate and conjugate directions concepts in magnetotellurics // Ann. Geophys. 1986. V. 4B. № 2. P. 115–130.
Druskin V.L., Knizhnepman L.A. Spectral approach to solving three-dimensional Maxwell’s diffusion equations in the time and frequency domains // Radio Science. 1994 V. 29. № 4. P. 937–953.
Eggers D.E. An eigenstate formulation the magnetotelluric impedance tensor // Geophysics. 1982. № 47. P. 1204–1214.
Caldwel T.G., Bibby H.M., Brown. C. The magnetotelluric phase tensor // Geophys. J. Int. 2004. V. 158. P. 457–469.
Kiyan D., Jones A., Vozar J. The inability of magnetotelluric off-diagonal impedance tensor elements to sense oblique conductors in three-dimensional inversion // Geophys. J. Int. 2014. V. 196 P. 1351–1364.
Miensopust M.P., Queralt P., Jones A.G. Magnetotelluric 3D inversion - review of two successful workshops on forward and inversion code testing and comparison and the 3D MT modelers // Geophys. J. Int. 2013. V. 193. P. 1216–1238.
Siripunvaraporn W., Egbert G., Lenbury Y., Uyeshima M. Three-dimensional magnetotelluric inversion: data-space method // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2005a. V. 150. P. 3–14. https://doi.org/10.1016/J.pepi.2004.08.023
Siripunvaraporn W., Egbert G., Uyeshima M. Interpretation of two-dimensional magnetotelluric profile data with three-dimensional inversion: synthetic examples// Geophys. J.Jnt. 2005б. V. 160. P. 804–814. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2005.02527
Shankland T.I, Waff H.S. Partial melting and electrical conductivity anomalies in the upper mantle // J. Geophys. Res. 1977. V. 82 (33). P. 5409–5417.