gtcrustГеодинамика и тектонофизикаGeodynamics & Tectonophysics2078-502XInstitute of the Earth's crust of the Russian Academy of Sciences, Siberian Branch10.5800/GT-2023-14-4-0714gtcrust-1722Research ArticleСОВРЕМЕННАЯ ГЕОДИНАМИКАRECENT GEODYNAMICSЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МОНИТОРИНГ В АФТЕРШОКОВЫЙ ПЕРИОД ЧУЙСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 2003 г. В ГОРНОМ АЛТАЕ: МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ, РЕЗУЛЬТАТЫELECTROMAGNETIC MONITORING DURING THE AFTERSHOCK PERIOD OF THE 2003 CHUYA EARTHQUAKE IN THE MOUNTAIN (GORNY) ALTAI: MEASUREMENT METHODOLOGY, RESULTShttps://orcid.org/0000-0002-3556-731XШалагиновА. Е.ShalaginovA. E.

630090, Новосибирск, пр-т Академика Коптюга, 3

630073, Новосибирск, пр-т Карла Маркса, 20

3 Academician Koptyug Ave, Novosibirsk 630090

20 Karl Marx Ave, Novosibirsk, 630073

shalaginovae@ipgg.sbras.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3210-5248НеведроваН. Н.NevedrovaN. N.

630090, Новосибирск, пр-т Академика Коптюга, 3

630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 2

3 Academician Koptyug Ave, Novosibirsk 630090

2 Pirogov St, Novosibirsk 630090

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН; Новосибирский государственный технический университетРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State Technical UniversityRussian FederationИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН; Новосибирский государственный университетРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State UniversityRussian Federation202317082023144714714Copyright © Шалагинов А.Е., Неведрова Н.Н., 20232023Шалагинов А.Е., Неведрова Н.Н.Shalaginov A.E., Nevedrova N.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gt-crust.ru/jour/article/view/1722

В статье рассмотрена методика наблюдений, интерпретации данных и результаты электромагнитного мониторинга с контролируемым источником для одного из сейсмоактивных регионов Сибири – Горного Алтая. Мониторинг выполняется в афтершоковый период в эпицентральной зоне разрушительного Чуйского землетрясения 2003 г. с М=7.3. Для регулярных наблюдений разработана методика измерений несколькими модификациями метода зондирования становлением электромагнитного поля (ЗСБ) для определения вариаций удельного электрического сопротивления и коэффициента анизотропии. Приведены многолетние ряды этих двух геоэлектрических параметров разреза, сопоставленные с характеристиками происходящих сейсмических событий. В результате анализа показано, что вариации электросопротивления и коэффициента электрической анизотропии отражают развитие и постепенное затухание афтершоковой активности мощного землетрясения. Отражены преимущества метода ЗСБ и выбранной методики для мониторинга в сложно построенных районах.

The article considers the method of observations, interpretation of data and results of electromagnetic monitoring with a controlled source for one of the seismically active regions of Siberia – Mountain (Gorny) Altai. The monitoring is carried out during the aftershock period in the epicentral zone of the destructive Chuya earthquake of 2003 with M=7.3. For regular observations, a measurement technique has been developed with several modifications of the transient electromagnetics method (TEM) to determine variations in electrical resistivity and anisotropy coefficient. The long-term series of these two geoelectric parameters of the section are presented, compared with the characteristics of the ongoing seismic events. The analysis shows that variations in electrical resistance and electrical anisotropy reflect the development and gradual attenuation of aftershock activity of a powerful earthquake. The advantages of the TEM method and the chosen methodology for monitoring in complex areas are reflected.

электромагнитный мониторингметод зондирования становлением полявариации электропроводностикоэффициент электрической анизотропиихарактеристики сейсмичностиГорный Алтайelectromagnetic monitoringTEMelectrical conductivity variationselectrical anisotropy coefficientseismicity characteristicsMountain (Gorny) AltaiИсследование выполнено при финансовой поддержке Программы фундаментальных научных исследований № FWZZ-2022-0025.The research was carried out with the financial support of the Fundamental Scientific Research Program FWZZ-2022-0025.ReferencesАнтонов Е.Ю. Математическое моделирование квазистационарных электромагнитных полей в диспергирующих и магнитных средах: Дис. … докт. физ.-мат. наук. Новосибирск, 2011. 334 с.].Antonov E.Yu., 2011. Mathematical Modeling of Quasi-Static Electromagnetic Fields in Dispersing and Magnetic Environments. PhD Thesis (Doctor of Physics and Mathematics). Novosibirsk, 334 p. (in Russian)Antonov E.Yu., Shein A.N., 2008. Improving Inversion Quality for IP-Affected TDEM Data. Russian Geology and Geophysics 49 (10), 790–802. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2008.01.008.Antonov E.Yu., Shein A.N., 2008. Improving Inversion Quality for IP-Affected TDEM Data. Russian Geology and Geophysics 49 (10), 790–802. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2008.01.008.Бабушкин С.М., Неведрова Н.Н., Селезнев В.С., Лисейкин А.В. Электромагнитные исследования на территории Алтае-Саянской горной области // Российский сейсмологический журнал. 2021. Т. 3. № 2. С. 7–19]. https://doi.org/10.35540/2686-7907.2021.2.01.Babushkin S.M., Nevedrova N.N., Seleznev V.S., Liseikin A.V., 2021. Electromagnetic Research in the Altai-Sayan Mountain Region. Russian Journal of Seismology 3 (2), 7–19 (in Russian) https://doi.org/10.35540/2686-7907.2021.2.01.Bataleva E.A., Batalev V.Y., Rybin A.K., 2013. On the Question of the Interrelation between Variations in Crustal Electrical Conductivity and Geodynamical Processes. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 49, 402–410. https://doi.org/10.1134/S1069351313030038.Bataleva E.A., Batalev V.Y., Rybin A.K., 2013. On the Question of the Interrelation between Variations in Crustal Electrical Conductivity and Geodynamical Processes. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 49, 402–410. https://doi.org/10.1134/S1069351313030038.Баталева Е.А., Мухамадеева В.А. Комплексный электромагнитный мониторинг геодинамических процессов Северного Тянь-Шаня (Бишкекский геодинамический полигон) // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9. № 2. С. 461–487]. https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-2-0356.Bataleva E.A., Mukhamadeeva V.A., 2018. Complex Electromagnetic Monitoring of Geodynamic Processes in the Northern Tien Shan (Bishkek Geodynamic Test Area). Geodynamics & Tectonophysics 9 (2), 461–487 (in Russian) https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-2-0356.Даниленко В.Н., Епископосов К.С., Сергеев А.А. Опыт применения метода зондирований становлением электромагнитного поля (ЗСБ) на объектах подземного хранения газа // Каротажник. 2021. № 5 (311). С. 24–31].Danilenko V.N., Episkoposov K.S., Sergeev A.A., 2021. Experience of Using Time-Domain Electromagnetic Sounding in Underground Gas Storage Facilities. Karotazhnik 5 (311), 24–31 (in Russian)Deev E.V., Nevedrova N.N., Ponomarev P.V., Zol’nikov I.D., Rusanov G.G., 2012. Geoelectrical Studies of the Chuya Basin Sedimentary Fill (Gorny Altai). Russian Geology and Geophysics 53 (1), 92–107. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2011.12.007.Deev E.V., Nevedrova N.N., Ponomarev P.V., Zol’nikov I.D., Rusanov G.G., 2012. Geoelectrical Studies of the Chuya Basin Sedimentary Fill (Gorny Altai). Russian Geology and Geophysics 53 (1), 92–107. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2011.12.007.Инструкция по электроразведке. Наземная электроразведка, скважинная электроразведка, шахтно-рудничная электроразведка, аэроэлектроразведка, морская электроразведка. Л.: Недра, 1984. 534 с.].Electrical Prospecting Guidelines, 1984. Land Electric Survey, Borehole Electric Survey, Mine Electric Survey, Airborne Electric Survey, Marine Electric Survey. Nedra, Leningrad, 534 p. (in Russian)Еманов А.Ф., Еманов А.А., Фатеев А.В., Шевкунова Е.В., Гладышев Е.А., Антонов И.А. Айгулакское землетрясение 13.09.2019 г. с M=4.7 и его афтершоки в структуре сейсмичности Чуйско-Курайской зоны Горного Алтая // Землетрясения России в 2019 году. Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2021. С. 117–122].Emanov A.F., Emanov A.A., Fateev A.V., Shevkunova E.V., Gladyshev E.A., Antonov I.A., 2021a. Aigulak Earthquake of 13.09.2019 with M=4.7 and Its Aftershocks in the Seismicity Structure of Chuya-Kurai Zone of Gorny Altai. Earthquakes in Russia in 2019. FRC GS RAS, Obninsk, p. 117–122 (in Russian)Еманов А.Ф., Еманов А.А., Фатеев А.В., Шевкунова Е.В., Подкорытова В.Г., Дураченко А.А., Корабельщиков Д.Г., Гладышев Е.А. Алтай и Саяны // Землетрясения России в 2019 году. Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2021. С. 37–44].Emanov A.F., Emanov A.A., Fateev A.V., Shevkunova E.V., Podkorytova V.G., Durachenko A.A., Korabelshchikov D.G., Gladyshev E.A., 2021b. Altai and Sayan. Earthquakes in Russia in 2019. FRC GS RAS, Obninsk, p. 37–44 (in Russian)Эпов М.И., Неведрова Н.Н., Антонов Е.Ю. Способ учета характерных искажений полевых кривых становлением электромагнитного поля, полученных в сейсмоактивных районах // Геофизический вестник. 2006. № 6. С. 8–14].Epov M.I., Nevedrova N.N., Antonov E.Yu., 2006. A Method for Accounting for Characteristic Distortions of the Field Formation Electromagnetic Field Curves Obtained in Seismically Active Areas. Geophysical Bulletin 6, 8–14 (in Russian)Гольдман М.М., Кауфман А.А. Нестационарное электромагнитное поле в ближней зоне. Новосибирск: Изд-во ИГиГ СО АН СССР, 1971. 48 с.].Goldman M.M., Kaufman A.A., 1971. Unsteady Electromagnetic Field in the Near Zone. Institute of Geology and Geophysics, Siberian Branch of the USSR Academy of Sciences, Novosibirsk, 48 p. (in Russian)Gubatenko V.P., Ogadzhanov V.A., Nazarov A.A., 2000. Monitoring the Rock Decompaction Dynamics by Electrical Prospecting Methods. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 36 (9), 799–805.Gubatenko V.P., Ogadzhanov V.A., Nazarov A.A., 2000. Monitoring the Rock Decompaction Dynamics by Electrical Prospecting Methods. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 36 (9), 799–805.Кац В.Е. Гидрогеологические особенности состояния подземных вод на территории Республики Алтай в 2004 г. (после Чуйского землетрясения) // Природные ресурсы Горного Алтая. 2005. № 2. С. 61–65].Kats V.E., 2005. Hydrogeological Peculiarities of Groundwater Conditions on the Territory of Altai Republic in 2004 (after Chuya Earthquake). Natural Resources of Mountain (Gorny) Altai 2, 61–65 (in Russian)Хабинов О.Г., Чалов И.А., Власов А.А., Антонов Е.Ю. Система интерпретации данных зондирований методом переходных процессов EMS // ГЕО-Сибирь–2009: Материалы V Международного научного конгресса (20–24 апреля 2009 г.). Новосибирск: СГУГиТ, 2009. С. 108–113].Khabinov O.G., Chalov I.A., Vlasov A.A., Antonov E.Yu., 2009. The System for Interpretation of EMS Transient Electromagnetic Sounding Data. In: GEO-Siberia–2009. Proceedings of the V International Scientific Congress (April 20–24, 2009). Siberian State University of Geosystems and Technologies, Novosibirsk, p. 108–113 (in Russian)Lu J., Qian F., Zhao Y., 1999. Sensitivity Analysis of the Schlumberger Monitoring Array: Application to Changes of Resistivity Prior to the 1976 Earthquake in Tangshan China. Tectonophysics 307 (3–4), 397–405. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(99)00101-8.Lu J., Qian F., Zhao Y., 1999. Sensitivity Analysis of the Schlumberger Monitoring Array: Application to Changes of Resistivity Prior to the 1976 Earthquake in Tangshan China. Tectonophysics 307 (3–4), 397–405. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(99)00101-8.Неведрова Н.Н., Эпов М.И., Антонов Е.Ю., Дашевский Ю.А., Дучков А.Д. Реконструкция глубинного строения Чуйской впадины Горного Алтая по данным электромагнитных зондирований // Геология и геофизика. 2001. Т. 42. № 9. С. 1399–1416].Nevedrova N.N., Epov M.I., Antonov E.Yu., Dashevskii Yu.A., Duchkov A.D., 2001. Reconstruction of the Deep Structure of the Chuya Depression of Mountain (Gorny) Altai from Electromagnetic Sounding Data. Russian Geology and Geophysics 42 (9), 1399–1416 (in Russian)Неведрова Н.Н., Санчаа А.М. Геоэлектрическое строение Курайской впадины Горного Алтая с учетом тектонических особенностей // Геофизические методы при разведке недр / Ред. Л.Я. Ерофеев, В.И. Исаев. Томск: Изд-во ТПУ, 2011. С. 57–60].Nevedrova N.N., Sanchaa A.M., 2011. Geoelectric Structure of Kurai Depression of Mountain (Gorny) Altai Taking into Account Tectonic Features. In: L.Ya. Erofeev, V.I. Isaev (Eds), Geophysical Methods in Subsurface Exploration. Publishing House of Tomsk Polytechnic University, Tomsk, p, 57–60 (in Russian)Nevedrova N.N., Sanchaa A.M., Shalaginov A.E., Babushkin S.M., 2019. Electromagnetic Monitoring in the Region of Seismic Activization (on the Gorny Altai (Russia) Example). Geodesy and Geodynamics 10 (6), 460–470. https://doi.org/10.1016/j.geog.2019.06.001.Nevedrova N.N., Sanchaa A.M., Shalaginov A.E., Babushkin S.M., 2019. Electromagnetic Monitoring in the Region of Seismic Activization (on the Gorny Altai (Russia) Example). Geodesy and Geodynamics 10 (6), 460–470. https://doi.org/10.1016/j.geog.2019.06.001.Неведрова Н.Н., Шалагинов А.Е. Мониторинг электромагнитных параметров в зоне сейсмической активизации Горного Алтая // Геофизика. 2015. №1. С. 31–40].Nevedrova N.N., Shalaginov A.E., 2015. Monitoring of Electromagnetic Parameters in the Seismic Activity Zone of Mountain (Gorny) Altai. Geophysics 1, 31–40 (in Russian)Rymarczyk T., Kłosowski G., Tchórzewski P., Cieplak T., Kozłowski E., 2019. Area Monitoring Using the ERT Method with Multisensor Electrodes. Przeglad Elektrotechniczny 95 (1), 153–156. https://doi.org/10.15199/48.2019.01.39.Rymarczyk T., Kłosowski G., Tchórzewski P., Cieplak T., Kozłowski E., 2019. Area Monitoring Using the ERT Method with Multisensor Electrodes. Przeglad Elektrotechniczny 95 (1), 153–156. https://doi.org/10.15199/48.2019.01.39.Санчаа А.М., Неведрова Н.Н., Штабель Н.В. Глубинное строение разломной зоны на участке Мухор-Тархата Чуйской впадины по данным нестационарных электромагнитных зондирований с использованием трехмерного моделирования // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири. 2021. № 2 (46). С. 67–73]. https://doi.org/10.20403/2078-0575-2021-2-67-73.Sanchaa A.M., Nevedrova N.N., Shtabel N.V., 2021. Deep Structure of the Fault Zone in the Mukhor-Tarkata Site of the Chuya Depression According to Non-Stationary Electromagnetic Sounding Data Using Three-Dimensional Modeling. Geology and Mineral Resources of Siberia 2 (46), 67–73 (in Russian) https://doi.org/10.20403/2078-0575-2021-2-67-73.Шалагинов А.Е. Вариации электрофизических параметров по данным нестационарного электромагнитного зондирования в зоне сейсмической активизации (на примере Горного Алтая): Дис. … канд. геол.-мин. наук. Новосибирск, 2017. 154 c.].Shalaginov A.E., 2017. Variations of Electrophysical Parameters from the Non-Stationary Electromagnetic Sounding Data in the Zone of Seismic Activation (Mountain (Gorny) Altai). PhD Thesis (Candidate of Geology and Mineralogy). Novosibirsk, 154 p. (in Russian)Шалагинов А.Е., Неведрова Н.Н. Геоэлектрическое строение участка регулярных наблюдений за электромагнитными параметрами в Чуйской впадине Горного Алтая // Вестник алтайской науки. 2015. № 2 (24). С. 310–318].Shalaginov A.E., Nevedrova N.N., 2015. Geoelectric Structure on the Site of Regular Observations of Electromagnetic Parametrs in Chuya Basin Gorny Altai. Vestnik Altajskoj Nauki 2 (24), 310–318 (in Russian)Шалагинов А.Е., Неведрова Н.Н., Шапаренко И.О. Вариации электрофизических параметров по данным электромагнитного мониторинга как индикатор активности разломных зон // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9. № 1. С. 93–107]. https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-1-0339.Shalaginov A.E., Nevedrova N.N., Shaparenko I.O., 2018. Variations in Electrophysical Parameters Estimated from Electromagnetic Monitoring Data as an Indicator of Fault Activity. Geodynamics & Tectonophysics 9 (1), 93–107 (in Russian) https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-1-0339.Шапаренко И.О., Неведрова Н.Н. Мониторинг разломных зон методом электротомографии (на примере Горного Алтая) // Проблемы геодинамики и геоэкологии внутриконтинентальных орогенов: Материалы докладов VII Международного симпозиума (19–24 июня 2017 г.). Бишкек: НС РАН, 2018. С. 439–443].Shaparenko I.O., Nevedrova N.N., 2018. Fault Zone Monitoring by Electrotomography (Based on Mountain (Gorny) Altai). In: Problems of Geodynamics and Geoecology of Inland Orogens. Proceedings of the VII International Symposium (June 19–24, 2017). RS RAS, Bishkek, p. 439–443 (in Russian)Шеин А.Н. Разделение поляризационных и индукционных процессов и совместная инверсия данных импульсной электроразведки: Автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. Новосибирск, 2010. 17с.].Shein A.N., 2010. Separation of Polarization and Induction Processes and Joint Inversion of Pulse Electrical Prospecting Data. Brief PhD Thesis (Candidate of Physics and Mathematics). Novosibirsk, 17 p. (in Russian)Шерман С.И., Борняков С.А., Буддо В.Ю. Области динамического влияния разломов (результаты моделирования). Новосибирск: Наука, 1983. 112 с.].Sherman S.I., Bornyakov S.A., Buddo V.Yu., 1983. Areas of Dynamic Influence of Faults (Modelling Results). Nauka, Novosibirsk, 112 р. (in Russian)Stanica D., Stanica M., 2007. Electromagnetic Monitoring in Geodynamic Active Areas. Acta Geodynamica et Geomaterialia 4 (1), 99–107.Stanica D., Stanica M., 2007. Electromagnetic Monitoring in Geodynamic Active Areas. Acta Geodynamica et Geomaterialia 4 (1), 99–107.Ваньян Л.Л. Электромагнитные зондирования. М.: Научный мир, 1997. 218 с.].Vanyan L.L., 1997. Electromagnetic Sounding. Nauchny Mir, Moscow, 218 p. (in Russian)Желтенкова Н.В., Гагарин В.Е., Кошурников А.В., Набиев И.А. Режимные геокриологические наблюдения на высокогорных перевалах Тянь-Шаня // Арктика и Антарктика. 2020. № 3. С. 25–43]. https://doi.org/10.7256/2453-8922.2020.3.33535.Zheltenkova N.V., Gagarin V.E., Koshurnikov A.V., Nabiev I.A., 2020. Regime Geocryological Observations of the High Altitude Mountain Passes of Tien Shan. Arctic and Antarctica 3, 25–43 (in Russian]. https://doi.org/10.7256/2453-8922.2020.3.33535.Зольников И.Д. Роль оледенений и гляциальных суперпаводков в геологическом строении осадочных комплексов верхней половины неоплейстоцена Горного Алтая и Приалтайской равнины: Автореф. дис. … докт. геол.-мин. наук. Новосибирск, 2010. 32 с.].Zolnikov I.D., 2010. The Role of Glaciations and Glacial Super-Floods in the Geological Structure of Sedimentary Complexes of the Upper Half of the Neopleistocene in the Altai Mountains and the Altai Plain. Brief PhD Thesis (Doctor of Geology and Mineralogy). Novosibirsk, 32 p. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.