Развитие методов интерпретации данных геоэлектрики в зонах субдукции японского типа

Глава 2. Опыт геоэлектрических исследований в субдукционных зонах.

Основное представление о тектонофизических параметрах субдукционных систем дают методы сейсмической томографии [Fukao et al., 2004]. Одним из наиболее заметных проявлений субдукционной динамики являются сейсмофокальные зоны (зоны Беньофа), связанные с механическими напряжениями, возникающими в погружающейся литосфере, где концентрируются очаги землетрясений.

Крупным проектом по изучению строения Каскадной субдукционной зоны стал международный эксперимент EMSLAB [Wannamaker et al., 1989; Varentsov et al., 1996; Ваньян и др., 2002], в рамках которого проведены масштабные электромагнитные (в том числе морские) наблюдения на тихоокеанской окраине США. Интерпретация полученных данных велась в рамках двумерного (2D) подхода, применимого ввиду взаимоортогонального расположения линии профиля и основных тектонических структур рассматриваемого региона.

Наиболее детальная геоэлектрическая модель Каскадной субдукционной зоны была получена П.Ю. Пушкаревым [Ваньян и др., 2002]. Им был применен подход последовательных частичных инверсий различных компонент тензора импеданса и матрицы Визе-Паркинсона (типпера), реализованный на уровне проверки гипотез. Построенная модель содержит коровый проводящий слой, проводящую континентальную астеносферу и подтверждает наличие субвертикального проводящего канала, соединяющего астеносферный и коровый проводники.

Геоэлектрические исследования западной окраины Тихого океана активно ведутся с середины прошлого столетия [Rikitake, 1959]. Большинство работ по этой тематике [Shimakawa, Honkura, 1991; Toh, 1993] также были основаны на двумерном подходе к интерпретации МТ/МВ-данных.

Изучение Японской зоны субдукции ведется с привлечением материалов длиннопериодных наблюдений на магнитных обсерваториях в Японии, северо-востоке Китая и Приморье, а также ряда глубинных магнитотеллурических зондирований, в том числе донных. В 1996 г. был начат крупный проект, связанный с измерениями электрического поля с помощью старого телефонного кабеля Находка-Наоетцу - Japan Sea Cable (JASC) [Vanyan et al., 1998; Ваньян и др., 2000]. С использованием пленочного моделирования, получена оценка интегрального сопротивления литосферы, составляющая 6^.10⁷ Ом^.м² [Ваньян и др., 2000].

В работе [Никифоров и др., 2004] предложена прогнозная 3D-геоэлектрическая модель Дальневосточного региона. Приповерхностная часть предложенной модели отражает неоднородный характер геоэлектрического разреза, обусловленный батиметрическими неоднородностями дна акваторий, сложным строением осадочных толщ и изрезанными очертаниями береговых линий. Глубинная часть модели принимается горизонтально-слоистой; параметры опорного разреза задавались в соответствии с типичными значениями для стабильных континентальных областей. Оценка поперечного сопротивления литосферы, полученная на основании сопоставления расчетных и экспериментальных данных, составляет 1.25^.10⁸ Ом^.м². Отмечаются существенные расхождения между модельными данными и имеющимися результатами наблюдений, что, очевидно, объясняется сложной (трехмерной) глубинной геоэлектрической структурой рассматриваемого региона.

Электромагнитные исследования зон субдукции свидетельствуют о существенных различиях их геоэлектрического строения. Для восточной окраины Тихого океана типичны субдукционные зоны андского типа с выдержанным простиранием основных тектонических элементов. В то же время, находящаяся на северо-западной границе Тихоокеанской плиты Японская зона субдукции характеризуется существенно трехмерной геоэлектрической структурой. В таких условиях следует ожидать наличие сильного берегового эффекта, возникающего из-за больших контрастов электропроводности в приповерхностном слое и имеющего сложную пространственную структуру ввиду кривизны береговой линии окраинного бассейна и островодужной системы. Трехмерный береговой эффект затрудняет выделение аномалий, связанных с глубинными геоэлектрическими неоднородностями и осложняет интерпретацию МТ/МВ данных.

Изучение глубинной геоэлектрической структуры зоны субдукции японского типа требует анализа информативности магнитотеллурических (магнитовариационных) данных к параметрам целевых структур и оценки эффективности процедур интерпретации в условиях сильного трехмерного берегового эффекта. Таким образом, методика интерпретации данных геоэлектрики в Япономорском регионе должна опираться на результаты трехмерного численного моделирования и учитывать возможности и границы применимости двумерной инверсии.