Електромагнітні дослідження Звіздаль-Заліської та Брусилівської зон розломів Українського щита

Spatial-temporal distribution pattern of geomagnetic variations and electric field in the western part of the Ukrainian shield has been obtained as a result of experimental studies carried out by the methods of deep magnetotelluric sounding and magnetovariational profiling in 2018 along two profiles (15 points). It makes possible to estimate the value of electroconductivity and geoelectric structure of the section along the vertical and horizontal directions. Processing has been conducted with the help of modern software system PRC-MTMV that guarantees joint noise immunity of evaluation of impedance and induction parameters of synchronous МТ/МВ-records. Tipper appraisals have been obtained for the periods of geomagnetic variations from 50 to 3400 s, the curves of apparent resistance and phases of impedance from 20 to 10000 s. The principal result of high quality interpretation of geoelectric studies is revealing of high electro-conductivity anomalies (4 surface ones, 1 subsurface) in the Earth crust with complex system of faults in jointing zone of the Podolia and Rossinsky megablocks. Anomalies are characterized by different electroconductivity, the depth of occurrence and shape. Appraisals obtained with different approaches to formal interpretation of magnetotelluric sounding agree with regional three-dimensional geoelectric model of the western part of the Ukrainian shield and add to the concept on debatable deep structure. Surface anomalies of electroconductivity have been discovered: 1) in the central part of Zvizdal-Zalessky fault zone, 2) between the Pogrebynsky and the Kocherov faults, 3) along the Velykoerchyk and 4) Ulashev faults. Their nature is explained by heightened content of graphite and by ore formation confined to tectono-metasomatic zones. Deep anomaly of electroconductivity has been allocated with its surface projection spatially coinsiding with the area of cross-section of the Brussilov and the Nemyrov fault zones (and mineraginetic zones of the same name). Its upper edge deepens eastward from Zvizdal-Zalessky fault zone. High electroconductivity anomalies are spatially attached to tectonic fault zones and the zones of metasomatic alterations. Their territorial arrangement corresponds to metallogenic ore zones. Therefore they can be used as geoelectric criteria for the search of ore manifestations.В результате экспериментальных наблюдений, проведенных методами глубинного магнитотеллурического зондирования и магнитовариационного профилирования в 2018 г. по двум профилям (15 пунктов), получена пространственно-временная картина распределения геомагнитных вариаций и электрического поля в западной части Украинского щита. Она позволяет оценить электропроводность и геоэлектрическую структуру разреза по вертикали и горизонтали. Обработка выполнена с помощью современной программной системы PRC-MTMV, что обеспечивает совместную помехозащищенность оценивания импеданса и индукционных параметров синхронных МТ/МВ-записей. Получены оценки типпера для периодов геомагнитных вариаций от 50 до 3400 с, кривых кажущегося сопротивления и фаз импеданса от 20 до 10 000 с.Основной результат качественной интерпретации геоэлектрических исследований — выявление аномалий высокой электропроводности (четырех поверхностных и одной глубинной) в земной коре сложной системы разломов в зоне сочленения Подольского и Росинского мегаблоков. Аномалии характеризуются разной электропроводимостью, глубиной залегания и конфигурацией. Оценки, полученные при разных подходах к формальной интерпретации магнитотеллурического зондирования, согласуются с региональной трехмерной геоэлектрической моделью западной части Украинского щита и дополняют представление о дискуссионном глубинном строении.Обнаружены поверхностные аномалии электропроводности: 1) в центральной части Звиздаль-Залесской зоны разломов; 2) между Погребищенским и Кочеровским разломами; 3) вдоль Великоерчиковского и Улашевского разломов. Их природа объясняется повышенным содержанием графита и оруденением, приуроченным к тектонометасоматическим зонам.Выделена глубинная аномалия электропроводности, проекция которой на поверхность пространственно совпадает с районом пересечения Брусиловской и Немировской зон разломов (и одноименных минерагенических зон). Верхняя кромка аномалии углубляется восточнее Звиздаль-Залесской зоны разломов.Аномалии высокой электропроводности пространственно тяготеют к тектоническим зонам разломов и зонам метасоматических изменений. Их территориальное размещение соответствует металлогеническим рудным зонам. Поэтому данные аномалии могут служить геоэлектрическими критериями при поисках рудопроявлений полезных ископаемых.В результаті експериментальних спостережень, проведених методами глибинного магнітотелуричного зондування і магнітоваріаціонних профілювання в 2018 р за двома профілями (15 пунктів), отримана просторово-часова картина розподілу геомагнітних варіацій і електричного поля в західній частині Українського щита. Вона дозволяє оцінити електропровідність і геоелектріческого структуру розрізу по вертикалі і горизонталі. Обробка виконана за допомогою сучасної програмної системи PRC-MTMV, що забезпечує спільну перешкодозахищеність оцінювання імпедансу і індукційних параметрів синхронних МТ / МВ-записів. Отримано оцінки типпера для періодів геомагнітних варіацій від 50 до 3400 с, кривих уявного опору і фаз імпедансу від 20 до 10 000 с.Основний результат якісної інтерпретації геоелектріческіх досліджень - виявлення аномалій високої електропровідності (чотирьох поверхневих і однієї глибинної) в земній корі складної системи розломів в зоні зчленування Подільського і Росинського мегаблоків. Аномалії характеризуються різною електропровідністю, глибиною залягання і конфігурацією. Оцінки, отримані при різних підходах до формальної інтерпретації магнітотелуричного зондування, узгоджуються з регіональної тривимірної геоелектріческого моделлю західній частині Українського щита і доповнюють уявлення про дискусійному глибинну будову.Виявлено поверхневі аномалії електропровідності: 1) в центральній частині Звіздаль-Залеської зони розломів; 2) між Погребищенський і Кочеровскім розломами; 3) уздовж ВЕЛИКОЄРЧИКІВСЬКЕ і Улашевського розломів. Їх природа пояснюється підвищеним вмістом графіту і оруденением, приуроченим до тектонометасоматіческім зонам.Виділена глибинна аномалія електропровідності, проекція якої на поверхню просторово збігається з районом перетину Брусилівської і Немирівської зон розломів (і однойменних мінерагенічних зон). Верхня кромка аномалії поглиблюється на схід від Звіздаль-Залеської зони розломів.Аномалії високої електропровідності просторово тяжіють до тектонічних зонах розломів і зонам метасоматічеських змін. Їх територіальне розміщення відповідає металлогенические рудним зонам. Тому дані аномалії можуть служити геоелектричними критеріями при пошуках рудопроявлений корисних копалин

Глибинні геоелектричні дослідження Троянківського та Тарасівського метабазитових масивів Голованівської шовної зони

Results of experimental observations of low-frequency natural alternating electromagnetic field of the Earth of external ionospheric-magnetospheric origin, conducted in 2017 – 2018 in the territory of the Yatran block of the Golovaniv suture zone of the Ukrainian shield have been presented. After application of procedures of synchronous rating of transmitting operators of MT/MV fields with the help of the program complex PRC-MTMV complex induction parameters have been obtained for the periods from 50 to 10000 s. and amplitude curves of visible resistivity and phases of impedance for the wide range of periods from 10 to 10000 s. Qualitative analysis of experimental parameters has demonstrated that the Troyaniv and the the Tarasivka structures are specified by a very complicated structure in geoelectric aspect. On the one hand, it is the presence of surface local three-dimensionality indicated by considerable discrepancy of curves ρпin prevailing majority of observation sites. On the other hand it is the dramatic change of flow of telluric currents in the eastern part of the pad and the influence of high-conducting Yemyliv and Krasnopolyana faults situated to the southwest. Three-dimensional geoelectric models of the Tarasivka and Troyankiv structures plotted with application of legacy software Mtd3fwd differ essentially. If in the first one we can distinctly specify the surface up to 100 m and the deep 2―10 km layers, the last ones with essential loading at that and some blocks spatially coinciding, in the second one in addition to well-developed surface up to 100 m layer several local zones at different depth levels exist but only up to top 4 km which alternate with layers of high resistance.  An interesting point is the presence in both models in the south (or between them) sub-latitudinal deep conductors 4―7 ― 10 km, spatially coinciding with geologic-geophysical structures. And though within geological margins the structures do not completely manifested in abnormal electric conductivity, the unifying feature of both models is a fragmental manifestation of low values ρ from 5 to 100 Ohm·m in the bodies of metabasite massifs exactly. But we can certainly affirm on high conductivity of faults of different rank and their surrounding cross-sections. High electric conductivity can be explained by a special composition of rocks of the Earth crust (graphitization, sulfidization etc.) or fluidization of different origin.Приведены результаты экспериментальных наблюдений низкочастотного естественного переменного электромагнитного поля Земли внешнего ионосферно-магнитосферного происхождения, проведенных в 2017—2018 гг., на территории Ятраньского блока Голованевской шовной зоны Украинского щита. После применения процедур синхронной оценки передаточных операторов МТ/МВ полей с помощью программного комплекса PRC-MTMV получены комплексные индукционные параметры для периодов от 50 до 4000 с и амплитудные кривые кажущегося удельного сопротивления и фаз импеданса для широкого диапазона периодов от 10 до 10 000 с. Качественный анализ экспериментальных параметров показал, что Троянковская и Тарасовская структуры характеризуются очень сложным строением в геоэлектрическом аспекте. С одной стороны, это наличие поверхностной локальной трехмерности, на что указывает значительное расхождение кривых ρп в подавляющем большинстве пунктов наблюдений. С другой стороны, это резкое изменение течения теллурических токов в восточной части планшета и влияние расположенных на юго-западе хорошо проводящих Емилевского и Краснополянского розломов. Построенные с применением программного обеспечения Mtd3fwd трехмерные геоэлектрические модели Тарасовской и Троянковской структур существенно различаются. Если в первой четко можно выделить поверхностный, до 100 м, и глубинный, 2—10 км, слои, причем последний несет существенную нагрузку и некоторые блоки пространственно совпадают, то во второй кроме хорошо развитого поверхностного, до 100 м, слоя существует несколько локальных зон на разных глубинных уровнях, но только до верхних 4 км, чередующихся со слоями высокого сопротивления. Представляет интерес наличие на юге в обеих моделях (или между ними) субширотных глубинных проводников 4÷7—10 км, которые пространственно совпадают с геолого-геофизическими структурами. И хотя геологические границы структур полностью не отразились в аномальной электропроводимости, объединяет модели фрагментарное проявление низких значений ρ от 5 до 100 Ом∙м именно в теле метабазитовых массивов. Впрочем уверенно можно говорить о высокой электропроводимости разломов разного ранга и их пересе чений. Высокую электропроводимость можно объяснить особенным составом пород земной коры (графитизацией, сульфидизаций и др.) или флюидизацией разного происхождения.Наведено результати експериментальних спостережень низькочастотного природного змінного електромагнітного поля Землі зовнішнього іоносферних-магнітосферного походження, проведених в 2017-2018 рр., На території Ятраньского блоку Голованівської шовної зони Українського щита. Після застосування процедур синхронної оцінки передавальних операторів МТ / МВ полів за допомогою програмного комплексу PRC-MTMV отримані комплексні індукційні параметри для періодів від 50 до 4000 з і амплітудні криві уявного питомого опору і фаз імпедансу для широкого діапазону періодів від 10 до 10 000 с. Якісний аналіз експериментальних параметрів показав, що Троянковская і Тарасівська структури характеризуються дуже складною будовою в геоелектріческого аспекті. З одного боку, це наявність поверхневої локальної тривимірності, на що вказує значне розходження кривих ρп в переважній більшості пунктів спостережень. З іншого боку, це різка зміна течії телуричних струмів в східній частині планшета і вплив розташованих на південному заході добре проводять Емілевского і Краснополянская Розломій. Побудовані з застосуванням програмного забезпечення Mtd3fwd тривимірні геоелектричні моделі Тарасівській і Троянковской структур істотно розрізняються. Якщо в першій чітко можна виділити поверхневий, до 100 м, і глибинний, 2-10 км, шари, причому останній несе істотне навантаження і деякі блоки просторово збігаються, то в другій крім добре розвиненого поверхневого, до 100 м, шару існує кілька локальних зон на різних глибинних рівнях, але тільки до верхніх 4 км, що чергуються з шарами високого опору. Цікавим є наявність на півдні в обох моделях (або між ними) субширотних глибинних провідників 4 ÷ 7-10 км, які просторово збігаються з геолого-геофізичними структурами. І хоча геологічні кордону структур повністю не позначилися в аномальної електропровідності, об'єднує моделі фрагментарне прояв низьких значень ρ від 5 до 100 Ом ∙ м саме в тілі метабазітових масивів. Втім впевнено можна говорити про високу електропровідності розломів різного рангу і їх Перес чений. Високу електропровідність можна пояснити особливим складом порід земної кори (графітизацією, сульфідізацій і ін.) або флюїдизації різного походження

Actual problems of geo-environment and sounding systems

The results of the conference "Actual problems of geo-environment and sounding systems", dedicated to the memory of outstanding scientists - Vladimir Nikolaevich Shuman and Sergei Nikolaevich Kulik, who made a great contribution to the theory, methodology and geological interpretation of deep electromagnetic electromagnetic sounding of the Earth

Actual problems of geo-environment and sounding systems

The results of the conference "Actual problems of geo-environment and sounding systems", dedicated to the memory of outstanding scientists - Vladimir Nikolaevich Shuman and Sergei Nikolaevich Kulik, who made a great contribution to the theory, methodology and geological interpretation of deep electromagnetic electromagnetic sounding of the Earth

Prediction of commercial minerals in the Precambrian based on the development of geologic-geophysical models of the Ukrainian Shield suture zones

Based on the development of geologic-geophysical models of the Ukrainian Shield suture zones with relation to plate tectonics the article gives description of regional and local prediction of commercial minerals formed in different geodynamical conditions within areas of suture zones of Pro- terozoic stage: Orekhovo-Pavlogradska (Priazovsky megablock), Zakhidno-Inguletsko-Krivorizko-Kremenchutska, Golovanevska (Central part of US), Nemirovsko-Kocherovskaya (Western part of US)

Anomalies of Electrical Conductivity According to Results of Three-Dimensional Geoelectrical Modeling and Minerals of the Central Part of the Ukrainian Shield

В статье приведены результаты трёхмерного геоэлектрического моделирования центральной части Украинского щита по данным магнитотеллурического зондирования и магнитовариационого профилирования. Показана пространственная связь расположения рудопроявлений и месторождений полезных ископаемых с аномалиями повышенной электропроводности данного региона. Выдвинуто предположение, что низкоомные области обязаны своим существованием процессам дегазации, которые особенно активно проявляются в зонах глубинных разломов.The article presents the results of three-dimensional geoelectric modeling of the central part of the Ukrainian shield according to the magnetotelluric sounding and magnetovariational profiling data. The spatial relationships of the localization of the mineral deposits with the high conductivity anomalies of the region were revealed. It is suggested that the low-resistivity regions formed because of the degassing process particularly occurred in the zones of deep faults

Тривимірна глибинна геоелектріческіх модель Тарасівської структури Голованівської шовної зони

In 2017 the field simultaneous areal measurements of the external low-frequency natural electromagnetic field of the Earth and the construction of a three-dimensional deep resistivity distribution in the crust of the Tarasivka structure (48032' N, 30037' E) were performed in the central part of the Yatran Block of the Golovanivsk suture zone. The analysis of experimental data (the curves of deep magnetotelluric sounding for a period of 10—10000 s and the complex induction parameters for periods of 20—6900 s) indicates a complex three-dimensional situation, which involves the presence of a nearsurface and possibly deep conductivity anomalies. According to the results of three-dimensional modeling, the Tarasivka structure is fragmentarily manifested as a low resistivity, the conductive zones with different resistivity cross it in a sublatitudinal direction, in which the lowest values from 10 Ohm·m in the south to 100 Ohm·m in the north are in its contour. In the vertical section it can be represented in as several layers: the first one is the conductor with ρ=10ч250 Ohm·m — from the surface to 10 m (south of 48030ў) to 100 m (north of 48030ў), most likely linked not only with high electrical conductivity of surface sediment deposits, but also with the zones of disintegration of rocks of the basement; the second one is a high resistivity layer with ρ=10000 Ohm·m — from 100 m to 2 km, possibly it is represented by the uniform non-differentiated thickness; the third layer is the electrical conductor with ρ=10ч250 Ohm∙m from 2—3 km to 10 km, probably linked with the special composition of the earth’s crust at these depths (graphitization, sulfidization, etc.) or fluidization of different origins, more often it is considered according to the modern data that the nature of the conductive anomalies is the result of the joint influence of the electron and ion types of electrical conductivity.В 2017 г. в центральной части Ятранского блока Голованевской шовной зоны выполнены площадные синхронные измерения внешнего переменного низкочастотного естественного электромагнитного поля Земли и построение трехмерного глубинного распределения удельного сопротивления в земной коре Тарасовской структуры (48°32' с.ш., 30°37' в.д.). Анализ экспериментальных данных (кривые глубинного магнитотеллурического зондирования для диапазона периодов 10-10000 с и комплексные индукционные параметры для периодов 20-6900 с) свидетельствует о сложной трехмерной ситуации, которая предусматривает наличие поверхностной и, возможно, глубинной электропроводящей аномалии. По результатам трехмерного моделирования Тарасовская структура фрагментарно проявляется в низком электрическом сопротивлении ρ, ее субширотно пересекают электропроводящие зоны с различным ρ, в которых именно низкие значения от 10 Ом·м на юге до 100 Ом·м на севере находятся в ее контуре. В вертикальном разрезе структуру можно представить в виде нескольких слоев: первый - электропроводящий с ρ=10÷250 Ом·м - с поверхности до 10 м (севернее 48'30°) и 100 м (южнее 48°30'), скорее всего, связан не только с высокой электропроводностью поверхностных осадочных отложений, но и с зоной дезинтеграции пород кристаллического фундамента; второй - высокого сопротивления с ρ=10 000 Ом·м - с 100 м до 2 км может быть представлен однородной недифференцированой толщей; третий - электропроводящий с ρ=10÷250 Ом·м с 2-3 км до 10 км, вероятно, может объясняться особым составом пород земной коры на этих глубинах (графитизацией, сульфидизацией и т. д.) или флюидизацией различного происхождения. Все чаще по последним данным природу аномалий рассматривают как результат совместного вляния электронного и ионного типов электропроводности.У 2017 року в центральній частині Ятранського блоку Голованівської шовної зони виконані майданні синхронні вимірювання зовнішнього змінного низькочастотного природного електромагнітного поля Землі і побудова тривимірного глибинного розподілу питомого опору в земній корі Тарасівській структури (48 ° 32 'пн, 30 ° 37' в . Д.). Аналіз експериментальних даних (криві глибинного магнітотелуричного зондування для діапазону періодів 10-10000 з і комплексні індукційні параметри для періодів 20-6900 с) свідчить про складну тривимірної ситуації, яка передбачає наявність поверхневої і, можливо, глибинної електропровідний аномалії. За результатами тривимірного моделювання Тарасівська структура фрагментарно проявляється в низькому електричному опорі ρ, її субширотно перетинають електропровідні зони з різним ρ, в яких саме низькі значення від 10 Ом · м на півдні до 100 Ом · м на півночі знаходяться в її контурі. У вертикальному розрізі структуру можна представити у вигляді декількох шарів: перший - електропровідний з ρ = 10 ÷ 250 Ом · м - з поверхні до 10 м (на північ від 48'30 °) і 100 м (на південь від 48 ° 30 '), швидше за все, пов'язаний не тільки з високою електропровідністю поверхневих осадових відкладень, а й із зоною дезінтеграції порід кристалічного фундаменту; другий - високого опору з ρ = 10 000 Ом · м - з 100 м до 2 км може бути представлений однорідної недифференцированностью товщею; третій - електропровідний з ρ = 10 ÷ 250 Ом · м з 2-3 км до 10 км, ймовірно, може пояснюватися особливим складом порід земної кори на цих глибинах (графітизацією, сульфідізаціей і т. д.) або флюїдизації різного походження. Все частіше за останніми даними природу аномалій розглядають як результат спільного Вляна електронного та іонного типів електропровідності

Seismicity in the area of the electrical conductivity anomaly in the western part of the Priazovsky megablock

According to the data of magneto-telluric sounding and magneto-variation profiling a structure with high electric conductivity in the earth's crust has been revealed in the eastern part of the USh within the territory of the Priazovian mega-block. Three-dimensional deep model has been plotted comprised by two main elements: subsurface sub-longitudinal system, correlating with Azovo-Pavlograd and West-Priazovian deep faults and isometric anomaly at the depth from 2 to 10km in the South of West-Priazovian block. The Donbas and the Priazovian electro-conducting anomalies are specific by small amount of earthquakes with magnitude less than 4 points

Results of experimental electromagnetic studies of the Crimean region

Spatial-temporal pattern of distribution of geomagnetic variations and the electric field on the Earth’s surface was obtained as a result of the modern experimental observations conducted in 2007—2013 along 9 profiles (48 points) by the methods of magnetotelluric sounding (MTS) and magnetovariation profiling (MVP). These profiles cross various geological structures of the Crimean region. It is possible to estimate the value of the electrical conductivity and vertical and horizontal geoelectric structure. The processing of these data is done using modern software system PRC_MTMV (author Varentsov Iv. M.) that provides the common noise-protected evaluation of the impedance, tipper, horizontal magnetovariation response according to the synchronous MT/MV records.The main result of qualitative interpretation of geoelectric research is the detection of high conductivity regions in the Earth's crust and upper mantle of the Crimea, that are characterized by the variations of conductivity, depth and configuration. They characterize the various geological structures differently. The subvertical conductive zones often coincide with the fault structures, most of these objects are confined to the suture zones between tectonic elements such as the East European platform and the Scythian plate, the Scythian plate and the Crimea mountain, North and South Kerch zone. This fact may reflect the high permeability of the suture zones for deep fluids in the process of their formation.Some high conductivity anomalies are well-described in the literature and are known. For example, the unique Tarhankut conductivity anomaly, located not only on the eponymous peninsula of Crimea, but also under the water area of the north-western part of the Black sea. This anomaly was detailed and precised and involves a complex multi-level deep structure of the region. In addition, the structurally complex conductivity anomaly is assumed in the Sivash graben and the Kerch Peninsula.Although the qualitative interpretation of the experimental data of magnetotelluric sounding (MTS) and magnetovariation profiling (MVP) provides the inconsistent understanding of the depth distribution of the Crimean region electrical conductivity, the combination of these methods allows to construct the model of the resistivity distribution within a three-dimensional environment much more accurately and adequately to the observed experimental data