The three-dimensional geoelectric model of earth crust and upper mantle of the Dobrudga region

Abstract

Purpose. The purpose of researches is to build a three-dimensional geoelectric model of the crust and upper mantle and to answer some questions of the deep structure and geodynamics of the North Dobrudga and PeriDobrudga depression. Methodology. The methodology includes a detailed analysis of the deep structure of the region based on the results of 3D modeling of electromagnetic experimental data and to search for the interrelation between conductivity anomalies in the Earth’s crust and upper mantle and foci of seismic events. Results. Anomalies of high electric conductivity from the surface of the Earth crust to the upper mantle are identified. Stretched for hundreds of kilometers conductors are associated with deep conductive fractures of different fractures: Frunze, Saratsky, Bolgrad, Cahul-Izmail, Chadyrlungsk and others. A highly conductive layer is identified on the southern side of PeriDobrudga depression which lies at the depth corresponding to the lower crust and the top part of upper mantle. North side of PeriDobrudga depression is characterized by the distribution of electrical conductivity in the upper mantle which is the same as that of EEP, while presence of conductive structure at the depths of 110 to 160 km differs the southern slope from the northern one. Earthquake sources as well as anomalies of high electric conductivity are mainly correlated with active deep tectonic fractures and juncture zones of geological structures such as different age zones of Precambrian EEP and Cimmerian Scythian plate on the territory of PeriDobrudga depression and North Dobrudga. Originality. Three-dimensional deep geoelectric model built on experimental results of modern MTS and MVP data reflects inhomogeneous distribution of electric conductivity in the depth on the territory of PeriDobrudga depression and North Dobrudga. Practical significance. The results will make it possible to estimate more reliably the peculiarities of seismic hazard for the Dobrudga region of Ukraine and certain seismically active zones and structures. Мета. Метою досліджень є створення тривимірної геоелектричної моделі земної кори та верхньої мантії та отримання відповідей на деякі питання глибинної будови і геодинаміки Північної Добруджі та Перед-Добрузького прогину. Методика. Методика включає в себе докладний аналіз глибинної будови регіону на основі результатів моделювання ЗD експериментальних електромагнітних даних і пошуку взаємозв'язків між аномаліями електропровідності в земній корі і верхній мантії та вогнищами сейсмічних подій. Результати. Виявлено аномалії високої електропровідності на глибинах від поверхні до вехньої мантії. Витягнуті на сотні кілометрів аномалії високої електропровідності приурочені до глибинних розломів різного рангу та їх перетинів: Фрунзенського, Саратського, Болградського, Кагуль ско-Ізмаїльського, Чадирлунгського та інших. Високопровідний шар складної конфігурації виділяється на Південному борті Перед-Добрузького прогину та залягає на глибинах, які відповідають нижній корі та верхам верхньої мантії. Північний борт Перед-Добрузького прогину характеризується розподілом електропровідності у верхній мантії таким же, як у надрах СЄП, в той час як Південний відрізняється від Північного наявністю високо провідної структури на глибинах від 110 до 160 км. Вогнища землетрусу, як і аномалії високої електропровідності, в основному, корелюють з активними глибинними тектонічними розломами та зонами зчленування геологічних структур, такими, якими є різновікові докембрійська СЄП та кіммерійська Скіфська плита на території Добрузького регіону. Наукова новизна. Тривимірна геоелектрична модель, побудована за сучасними експериментальними результатами МТЗ та МВП, відображає неоднорідний розподіл електричної провідності в глибині на території Перед- Добрузького прогину та Північної Добруджі. Практична значущість. Результати досліджень дадуть можливість більш надійно оцінювати особливості сейсмічної небезпеки для Добрузького регіону України та конкретних сейсмоактивних зон і структур. Цель. Целью исследований является создание трехмерной геоэлектрической модели земной коры и верхней мантии и получение ответов на некоторые вопросы глубинного строения и геодинамики Северной Добруджи и Преддобруджского прогиба. Методология. Методология включает в себя подробный анализ глубинного строения региона на основе результатов 3D моделирования электромагнитных экспериментальных данных и поиск взаимосвязи между аномалиями высокой электропроводности в земной коре и верхней мантии и очагами сейсмических событий. Результаты. Выделены аномалии высокой электропроводности от поверхности земной коры и до верхней мантии. Вытянутые на сотни километров проводники приурочены к глубинным проводящим разломам различного ранга и их пересечениям: Фрунзенскому, Саратскому, Болградскому, Кагульско-Измаильскому, Чадырлунгскому и другим. Высокопроводящий слой выделяется на Южном борту Преддобруджского прогиба и залегает на глубинах, соответствующих нижней коре и верхам верхней мантии. Северный борт Преддобруджского прогиба характеризуется распределением электропроводности в верхней мантии таким же как и ВЕП, в то время как Южный склон отличается от Северного проводящей структурой на глубинах от 110 до 160 км. Очаги землетрясений, как и аномалии высокой электропроводности, в основном, коррелируют с активными глубинными тектоническими разломами и зонами сочленения геологических структур, какими и являются разновозрастные докембрийская ВЕП и киммерийская Скифская плита на территории Добруджского региона. Научная новизна. Трехмерная геоэлектрическая модель, построенная по результатам современных экспериментальных данных МТЗ и МВП, отражает неоднородное распределение электрической проводимости в глубине на территории Преддобруджского прогиба и Северной Добруджи. Практическая значимость. Результаты исследований дадут возможность более надежно оценить особенности сейсмической опасности для Карпатского региона Украины и конкретных сейсмоактивных зон и структур.