بررسی ساختارهای ناهمسانگرد الکتریکی دوبعدی با استفاده از داده‌های مگنتوتلوریک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مؤسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 مؤسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

3 دانشکده علوم‌ زمین‌شناسی، دانشگاه برلین، برلین، آلمان.

چکیده

بررسی‌های انجام شده در این پژوهش نشان می‌دهند که اعمال الگوریتم‌‌های وارون‌سازی دو بعدی خاص مدل‌های همسان‌گرد برروی یک مجموعه داده مگنتوتلوریک (MT) متأثر از ناهمسانگردی، می‌تواند کلان ‌ناهمسان‌گردی (macroanisotropy) را به‌طور مطلوبی بازیابی کند. در ابتدا نحوه اثرگذاری حضور ناهمسان‌گردی الکتریکی در مراحل معمول تفسیر داده‌‌های MT شامل تحلیل ابعادی و وارونسازی دوبعدی، بررسی شده است. به این منظور دو رخسار ناهمسان‌گرد (بلوک ناهمسان‌گرد و لایه ناهمسان‌گرد) که هر دو بخشی از مدل‌های کلاً دو بعدی را تشکیل می‌دهند، اعمال و در هر مورد اثر روندهای ناهمسانگردی و تباین‌های مقاومت ‌ویژه متفاوت بر تحلیل ابعادی و رفتار بردارهای القا بررسی شده‌ است. این بررسی‌ها نشان می‌دهند که از تحلیل ابعادی داده‌‌های MT متأثر از ناهمسان‌گردی، سویی نزدیک به روند ناهمسانگردی را می‌توان برگزید. پس از چرخش داده‌‌ها در امتداد این جهت، انجام وارون‌سازی دوبعدی، ناهمسان‌گردی را به‌صورت قابل قبولی به شکل کلان‌ناهمسانگردی بازیابی می‌کند. این رویکرد در مورد یک مجموعه داده‌ صحرایی که حضور ناهمسان‌گردی پیش‌تر در مورد آن تأیید شده، آزمایش شده است. نتایج این تحلیل نشان می‌دهد که ناهمسان‌گردی موجود در داده‌های واقعی به‌نحو مطلوبی به‌شکل کلان‌ناهمسان‌گردی در مدل نهایی حاصل از وارون‌سازی نمود یافته ‌است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of 2-D Electrically Anisotropic Structures Employing Magnetotelluric Data

نویسندگان [English]

  • M. Montahaei 1
  • B. Oskooi 2
  • H. Brasse 3
  • G. Kapinos 3
1 Institute of Geophysics, University of Tehran, Tehran, Iran.
2 Institute of Geophysics, University of Tehran, Tehran, Iran.
3 Dept. of Earth Sciences, Free University of Berlin, Berlin, German .
چکیده [English]

Investigations made in current study illustrate that an application of 2-D isotropic inversion algorithm for magnetotelluric data affected by anisotropy could recover macro-anisotropy reasonably well. First anisotropy effects on common MT interpretation steps, dimensionality analysis and 2-D inversion modeling, are investigated. Two kinds of azimuthally anisotropic features (anisotropic block and anisotropic layer) which generally form a part of 2-D models are considered. The influence of different anisotropy strikes and resistivity contrasts on dimensionality analysis and on the behavior of induction arrows is studied. These investigations evince that, a strike direction close to the anisotropy strike can be chosen by the dimensionality analysis of the data. Then if the data are rotated to this angle, 2-D inversion would recover the anisotropy sensibly by means of macro-anisotropy. This procedure is tested successfully on a field data set where anisotropy had been previously recognized. The results show that the proposed approach reproduces the anisotropy acceptably via macro-anisotropy in the final inversion model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Magnetotellurics
  • Electrical anisotropy
  • Dimensionality Analysis
  • Induction Vectors
References
Bahr, K., Bantin, M., Jantos, Chr., Schneider, E. & Storz, W., 2000- Electrical anisotropy from electromagnetic array data: implications for the conduction mechanism and for distortion at long periods, Phys. Earth Planet. In. 119: 237–257.
Berdichevsky, M. & Dmitriev, V. I. 2008- Models and Methods of Magnetotellurics, Springer- Verlag Berlin Heidelberg.
Brasse, H., Kapinos, G., Li, Y., Mütschard, L., Soyer, W. & Eydam, D., 2009- Structural electrical anisotropy in the crust at the South-Central Chilean continental margin as inferred from geomagnetic transfer functions, Phys. Earth Planet. In., 173: 7-16.
Caldwell, T. G., Bibby, H. M., Brown, C., 2004 - The magnetotelluric phase tensor, Geophys. J. Int. 158: 457–469.
Eaton,D. & Jones, A., 2006- Tectonic fabric of the subcontinental lithosphere: Evidence from seismic, magnetotelluric and mechanical anisotropy, Phys. Earth Planet. In. 158: 85-91.
Egbert, G. D., 1997- Robust multiple-station magnetotelluric data processing, Geophys. J. Int., 130: 475– 496.
Kellett, R. L., Mareschal, M. & Kurtz, R. D., 1992- A model of lower crustal electrical anisotropy for the Pontiac sub-province of the Canadian shield. Geophys. J. Int. 111: 141–150.
Kurtz, R. D., Craven, J. A., Niblett, E. R. & Stevens, R. A., 1993- The conductivity of the crust and mantle beneath the Kapuskasing Uplift:electrical anisotropy in the upper mantle. Geophys. J. Int. 113: 483–498.
Loَpez-Escobar, L., Cembrano, J. & Moreno, H., 1995- Geochemistry and tectonics of the Chilean Southern Andes basaltic Quaternary volcanism (37◦–46◦S). Rev. geol.Chile 22: 219–234.
Montahaei, M., Brasse, H. & Oskooi, B., 2010- (in press)Crustal conductivity structure of a continental margin, from magnetotelluric investigations. J. Earth & Space Physics vol. 36.
Pek, J. & Verner, T., 1997- Finite difference modelling of magnetotelluric fields in 2D anisotropic media. Geophys. J. Int., 128: 505–521.
Press, W. H., Flannery, B. P., Teukolsky, S. A. & Vetterling, W. T., 1986- Numerical Recipes: the art of scientific computing. Cambridge university press, Cambridge.
Rodi, W. & Mackie., R. L. 2001- Nonlinear conjugate gradients algorithm for 2-D magnetotelluric inversions, Geophysics, 66: 174– 187.
Simpson, F. & Bahr, K., 2005- Practical Magnetotellurics, Cambridge Univ. Press.
Twiss, R. J., Moores, E. M., 1992- Structural Geology. W.H. Freeman and Company, New York, 532 pp.
Wannamaker, P. E., 2005- Anisotropy versus heterogeneity in continental solid earth electromagnetic studies: fundamental response characteristics and implications for physicochemical state. Surv. Geophys. 26: 733–765.