Deep Electrical Conductivity Anomalies in the Chaun Bay Region Based on Magnetic Variation Sounding Data

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Abstract—This paper discusses the results of magnetic variation soundings at two sites in the eastern Arctic, in the Chaun Bay region, at the Pevek and Valkarkai weather stations, by using the ModEM program to perform a three–dimensional (3D) inversion of tippers. The inversion has produced a geoelectric model of the region in a subsurface area of 300 × 300 × 200 km. The moduli of tippers at both sites have values between 0.2 and 0.85, reaching the maximum ones in a period of 1000 s. At the Pevek weather station, the real induction arrow in the Parkinson convention is oriented to the west throughout the range of periods. At the second site, its azimuth changes from 30° to the NE to –30° to the NW as the period of variations increases. Throughout the range of depths, conductive inhomogeneities are located to the west and north of the Chaun folded zone. They extend as a narrow strip under the western and northern coastal parts of the zone at depths of 8–12 km. As the depth increases, they are split into blocks, which reach their maximum size in the horizontal plane at depths ranging between 20 and 30 km. The most prominent among them is the conductive block beneath the southern part of the Chaun Bay. The roots of these blocks are distinguishable at depths of up to 100 km. The Chaun folded zone is represented by a high–resistance block down to a depth of 150 km with an electrical resistivity of more than 1000 Ω⋅m. Comparison of the obtained geoelectric model with the geophysical studies previously conducted here reveals a correlation between the location of conductive formations and the location of weakly positive anomalies in the gravity field in the Bouguer and isostatic reductions in the coastal water area.

About the authors

S. S. Starzhinskii

V.I. Il’ichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Science

Author for correspondence.
Email: ss_stars@poi.dvo.ru
Russia, 690041, Vladivostok

D. A. Sormakov

Arctic and Antarctic Research Institute

Author for correspondence.
Email: dimsoa@aari.ru
Russia, St. Petersburg

References

  1. Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И., Голубцова И.С., Мерщикова Н.А., Пушкарев П.Ю. Магнитовариационные зондирования: новые возможности // Физика Земли. 2003. № 9. С. 3–30.
  2. Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И. Модели и методы магнитотеллурики. М.: Научный мир. 2009. 680 с.
  3. Ватрушкина Е.В., Тучкова М.И., Соколов С.Д. Позднеюрский-раннемеловой налсубдукционный вулканизм Чукотского террейна (Арктический регион, Россия) // Геотектоника. 2019. № 6. С. 78–91.
  4. Геологическая карта СССР. Масштаб 1 : 200 000. Лист R-XXI, XXII, XV, XVI. Серия Анюйско-Чаунская. Объяснительная записка. Магадан: ФГБУ “ВСЕГЕИ”. 1979. 107 с.
  5. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 : 2 000 000. Лист R-59-ХХХI, ХХХII. Серия Анюйско-Чаунская. Объяснительная записка. М.: Московский филиал ФГБУ “ВСЕГЕИ”. 2016. 102 с.
  6. Гравиметрическая карта России масштаба 1 : 5 000 000. Дальневосточный федеральный округ / Петров О.В., Морозов А.Ф., Липилин А.В., Литвинова Т.П. и др. (ред.). СПб.: ВСЕГЕИ. 2004. https://www.vsegei.ru/ru/info/gisatlas/dvfo/okrug/gravika.jpg
  7. Глебовский В.Ю., Черных А.А., Каминский В.Д., Васильев В.В., Корнева М.С., Суханова А.В., Редько А.Г., Яковенко И.В. Основные итоги и планы дальнейших магнитометрических и гравиметрических исследований в Северном Ледовитом океане. 70 лет в Арктике, Антарктике и Мировом океане. Сборник научных трудов / В.Д. Каминский, Г.П. Аветисов, В.Л. Иванов (ред.). СПб.: ВНИИОкеангеология. 2018. 554 с
  8. Ефремов С.В. Геохимия и генезис ультракалиевых и каливыех магматитов восточного побережья Чаунской губы (Чукотка), их роль в металлогенической специализации оловоносных гранитоидов // Тихоокеанская геология. 2009. Т. 28. № 1. С. 84-95.
  9. Заварзина Г.А., Мурзин Р.Р., Захарова О.А., Степанова В.C. Результаты комплексного анализа аэрогравимагнитных и сейсморазведочных данных восточной части Восточно-Сибирского моря // Геофизика. 2017. № 4. С. 69–75.
  10. Карта рельефа подошвы литосферы России / В.В. Соловьев (ред.). Масштаб: 1 : 10 000 000. Серия: обзорные карты Российской Федерации масштаба 1 : 10 000 000. ФГБУ “ВСЕГЕИ”. 1995. URL: http://www.geokniga.org/maps/1229
  11. Лаверов Н.П., Лобковский Л.И., Кононов М.В., Добрецов Н.Л., Верниковский В.А., Соколов С.Д., Шипилов Э.В. Геодинамическая модель развития арктического бассейна и примыкающих территорий для мезозоя и кайнозоя и внешняя граница континентального шельфа России // Геотектоника. 2013. № 1. С. 3–35.
  12. Рекант П.В., Петров О.В., Прищепенко Д.В. Формирование складчато-надвиговой структуры южной части шельфа Восточно-Сибирского моря по результатам структурного анализа сейсмических материалов // Региональная геология и металлогения. 2020. № 82. С. 35–59.
  13. Середкина А.И., Филиппов С.В. Глубины залегания магнитных источников в Арктике и их связь с параметрами литосферы // Геология и геофизика. 2021. № 7. С. 902–916. https://doi.org/10.15372/GiG2020162
  14. Соловьев В.М., Селезнев В.С., Сальников А.С., Шибаев С.В., Тимофеев В.Ю., Лисейкин А.В., Шенмайер А.Е. Особенности сейсмического строения области сочленения евразийской и охотоморской плит на востоке (в створе опорного профиля 3ДВ) // Геология и геофизика. 2016. Т. 57. № 11. С. 2044–2058.
  15. Старжинский С.С., Никифоров В.М., Йошикава А. Опыт магнитовариационного зондирования в Арктике в Лаптевоморском регионе // Физика Земли. 2020. № 2. С. 89–102. https://doi.org/10.31857/S0002333720020106
  16. Старжинский С.С. Йошикава А., Хомутов С.Ю. Особенности геоэлектрического разреза прибрежной области Чукотского моря вблизи обсерватории “мыс Шмидта” // Геология и геофизика. 2022. Т. 63. № 12. С. 1754–1770. https://doi.org/10.15372/GiG2021139
  17. Яковлев А.В., Бушенкова Н.А., Кулаков И.Ю., Добрецов Н.Л. Структура верхней мантии арктического региона по данным региональной сейсмотомографии // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 10. С. 1261–1272.
  18. Antashchuk K., Atakov A., Mazurkevich K., Petrov O. Tectonic structure and metallogeny of the Western Chukotka: insights from comprehensive geophysical dataset interpretation. EGU General Assembly 2020. Online, 4–8 May 2020. EGU2020-11192. https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-11192
  19. Campanya J., Ogaya X., Jones A.G., Rath V., Vozar J., Meqbel N. The advantages of complementing MT profiles in 3-D environments with geomagnetic transfer function and interstation horizontal magnetic transfer function data: results from a synthetic case study // Geophys. J. Int., 2016. V. 207. P. 1818–1836.
  20. Dyment J., Choi Y., Hamoudi M., Lesur V., Thebault E. Global equivalent magnetization of the oceanic lithosphere // Earth Planet. Sci. Lett. 2015. V. 430. P. 54–65. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2015.08.002
  21. Efremov S.V., Travin A.V Isotopic age and paleogeodynamic position of ultrapotassic magmatism of Central Chukotka // Geodynamics & Tectonophysics. 2021. V. 12. № 1. P. 76–83. https://doi.org/10.5800/GT-2021-12-1-0513
  22. Egbert G.D., Kelbert A. Computational recipes for electromagnetics inverse problems // Geophys. J. Int. 2012. V. 189. P. 251–267. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2011.05347.x
  23. Flechtner F., Reigber C.,· Rummel R., Balmino G. Satellite Gravimetry: A Review of Its Realization // Surveys in Geophysics. 2021. V. 42. № 5. P. 1029–1074.
  24. Förste C., Bruinsma S.L., Abrikosov O., Lemoine J.-M., Marty J.C., Flechtner F., Balmino G., Barthelmes F., Biancale R. EIGEN-6C4 The latest combined global gravity field model including GOCE data up to degree and order 2190 of GFZ Potsdam and GRGS Toulouse. 2014. GFZ Data Services: Potsdam. Germany. https://doi.org/10.5880/icgem.2015.1
  25. Gaina C., Medvedev S., Torsvik T.H., Koulakov I., Werner S.C., 4D Arctic: A Glimpse into the Structure and Evolution of the Arctic in the Light of New Geophysical Maps, Plate Tectonics and Tomographic Models // Surv. Geophys. 2014. V. 35. P. 1095–1122, https://doi.org/10.1007/s10712-013-9254-y
  26. Gaina C., Werner S.C., Saltus R., Maus S. and the CAMP-GM group. Circum-Arctic Mapping Project: New Magnetic and Gravity Anomaly Maps of the Arctic / A. M. Spencer, D. Gautier, A. Stoupakova, A. Embry, K. Sørensen (eds). Arctic Petroleum Geology. Geol. Soc. Memoir. 2011. V. 35. P. 39–48. https://doi.org/10.1144/M35.3
  27. Jorgensen M.R., Cuma M., Zhdanov M. S. 3D Joint Inversion of Magnetotelluric and Magnetovariational Data to Image Conductive Anomalies in Southern Alberta, Canada. Paper presented at the 2015 SEG Annual Meeting, New Orleans, Louisiana, October 2015. URL: http://www.cemi.utah.edu/seg15/3.pdf (дата обращения: 31.03.2022).
  28. Kelbert A., Meqbel N.M., Egbert G.D., Tandon K. ModEM: A modular system for inversion of electromagnetic geophysical data // Comp. Geosci. 2014. V. 66. P. 40–53. URL: https://doi.org/10.1016/j.cageo.2014.01.010
  29. Laundal K.M., Richmond A.D. Magnetic Coordinate Systems // Space Sci Rev. 2017. V. 206. № 1–4. P. 27–59. URL: https://doi.org/10.1007/s11214-016-0275-y
  30. Li C.-F., Lu Y., Wang J. A global reference model of Curie-point depths based on EMAG2 // Sci. Rep. 2017. V. 7(1). 45129. https://doi.org/10.1038/srep45129
  31. Lu Y., Li C.-F., Wang J., Wan X. Arctic geothermal structures inferred from Curie-point depths and their geodynamic implications // Tectonophysics. 2022. V. 822. Article 229158. URL: https://doi.org/10.1016/j.tecto/2021.229158
  32. Luchitskaya M.V., Tikhomirov P.L, Shats A.L. U-Pb ages and tectonic setting of mid-Cretaceous magmatism in Chukotka (NE Russia). ICAM VI: Proceedings of the International Conference on Arctic Margins VI. Fairbanks. Alaska. May 2011. SPb.: Press VSEGEI. 2014. 332 p. Chapter 6. P. 157–169. UDC: 005.745(100(98)). https://vsegei.ru/ru/public/icam/cam-all_VVS.pdf (дата обращения: 08.02.2022).
  33. Meyer В., Saltus R., Chulliat A. EMAG2v3: Earth Magnetic Anomaly Grid (2-arc-minute resolution). 2017. Version 3. NOAA National Centers for Environmental Information.https://doi.org/10.7289/V5H70CVX (дата обращения: 28.03.2022)
  34. Miller E.L., Verzhbitsky V.E. Structural studies near Pevek, Russia: implications for formation of the East Siberian Shelf and Makarov Basin of the Arctic Ocean // Stephan Mueller Spec. Publ. Ser. 2009. V. 4. P. 223–241. URL: https://doi.org/10.5194/smsps-4-223-2009
  35. Pace F., Martí A., Queralt P., Santilano A., Manzella A., Ledo J., Godio A. Three-Dimensional Magnetotelluric Characterization of the Travale Geothermal Field (Italy) // Remote Sens. 2022. V. 14. № 3. 542. https://doi.org/10.3390/rs14030542
  36. Petrov O., Morozov A., Shokalsky S., Kashubin S., Artemieva I.M., Sobolev N., Petrov E., Ernst R.E., Sergeev S., Smelror M. Crustal structure and tectonic model of the Arctic region // Earth-Science Reviews. 2016. V. 154. P. 29–71.
  37. Sandwell D., Garcia E., Soofi K., Wessel P., Chandler M., Smith W.H.F. Toward 1-mGal accuracy in global marine gravity from CryoSat-2, Envisat, and Jason-1, Special Section: Gravity and Potential Fields. The Leading Edge. 2013. P. 892–899. https://doi.org/10.1190/tle32080892.1
  38. Sidorov R.V., Kaban M.K., Soloviev A.A., Petrunin A.G., Gvishiani A.D., Oshchenko A.A., Popov A.B., Krasnoperov R.I. Sedimentary basins of the eastern Asia Arctic zone: new details on their structure revealed by decompensative gravity anomalies // Solid Earth. 2021. V. 12. P. 2773–2788. https://doi.org/10.5194/se-12-2773-2021
  39. Sinmyo R., Keppler H. Electrical conductivity of NaCl-bearing aqueous fluids to 600°C and 1 GPa // Contrib. Mineral. Petrol. 2017. V. 172. №4. https://doi.org/10.1007/s00410-016-1323-z
  40. Sims W.E., Bostick F.X. Discussion on “The magnetotelluric method in the exploration of sedimentary basins” by Keeva Vozoff (Geophysics, February 1972. P. 98–114) // Geophysics. 1976. V. 41. № 2. P. 325–328.
  41. Sokolov S.D., Ledneva G.V., Tuchkova M.I., Luchitskaya M.V., Ganelin A.V., Verzhbitsky V.E. Chukchi arctic continental margins: tectonic evolution, link to the opening of the Amerasia Basin. ICAM VI: Proceedings of the International Conference on Arctic Margins VI / David B. Stone, Garrik E. Grikurov, James G. Clough, Gordon N. Oakey, Dennis K. Thurston (eds.). Fairbanks. Alaska. 2014. P. 93–113.
  42. Tietze K., Ritter O., Egbert G.D. 3-D inversion of the magnetotelluric phase tensor and vertical magnetic transfer function // Geophys. J. Int. 2015. V. 203. № 2. P. 11281148.
  43. Tikhomirov P.L., Luchitskaya M.V., Kravchenko-Berezhnoy I.R. Comparison of Cretaceous granitoids of the Chaun tectonic zone to those of the Taigonos Peninsula, NE Asia: rock chemistry, composition of rock forming minerals, and conditions of formation // Stephan Mueller Spec. Publ. Ser. 2009. V. 4. P. 289–311. https://doi.org/10.5194/smsps-4-289-2009

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (1MB)
3.

Download (90KB)
4.

Download (190KB)
5.

Download (471KB)
6.

Download (1MB)
7.

Download (1MB)

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies