Геофизические процессы и биосфера: статья

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН КНЧ-СНЧ ДИАПАЗОНА (0.1-200 Гц) С ЗЕМНОЙ КОРОЙ И ИОНОСФЕРОЙ В ПОЛЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ (ЭКСПЕРИМЕНТ «FENICS»)
А.А. ЖАМАЛЕТДИНОВ1
А.Н. ШЕВЦОВ2
Е.П. ВЕЛИХОВ3
А.А. СКОРОХОДОВ2
В.Е. КОЛЕСНИКОВ2
Т.Г. КОРОТКОВА2
П.А. РЯЗАНЦЕВ2
Б.В. ЕФИМОВ4
В.В. КОЛОБОВ4
М.Б. БАРАННИК4
П.И. ПРОКОПЧУК4
В.Н. СЕЛИВАНОВ4
Ю.А. КОПЫТЕНКО1
Е.А. КОПЫТЕНКО5
В.С. ИСМАГИЛОВ6
М.С. ПЕТРИЩЕВ1
П.А. СЕРГУШИН1
П.Е. ТЕРЕЩЕНКО6
Б.В. САМСОНОВ5
М.А. БИРУЛЯ5
М.Ю. СМИРНОВ7
Т. КОРЬЯ7
Ю.М. ЯМПОЛЬСКИЙ8
А.В. КОЛОСКОВ8
Н.А. БАРУ8
С.В. ПОЛЯКОВ9
А.В. ЩЕННИКОВ9
Г.И. ДРУЖИН10
В. ДЖОЗВИАК11
Я. РЕДА12,13
Ю.Г. ЩОРС3
1 Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН
2 Геологический институт КНЦ РАН
3 Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
4 Центр физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН
5 Восточно-Европейская геофизическая ассоциация ООО «ВЕГА»
6 Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН
7 Университет Оулу
8 Радиоастрономический институт НАН Украины
9 Научно-исследовательский радиофизический институт
10 Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН
11 Институт геомагнетизма ПАН
12 Институт геофизики
13 Геофизическая обсерватория ПАН
Журнал: Геофизические процессы и биосфера
Том: 14
Номер: 2
Год: 2015
Страницы: 5-49
Ключевые слова: электромагнетизм, глубинное зондирование, контролируемые источники, крайне низкочастотный диапазон (КНЧ), сверхнизкочастотный диапазон (СНЧ), промышленные линии электропередачи, удельное сопротивление, нормальный геоэлектрический разрез, численное моделирование, обратная задача, интерпретация, граница Мохо, геотермия, реология
Аннотация: ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН КНЧ-СНЧ ДИАПАЗОНА (0.1-200 Гц) С ЗЕМНОЙ КОРОЙ И ИОНОСФЕРОЙ В ПОЛЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ (ЭКСПЕРИМЕНТ «FENICS»)
Список литературы: Акиндинов В.В., Нарышкин В.И., Рязанцев А.М. Электромагнитные поля в морской воде (обзор) // Радиотехника и электроника. 1976. Т. ХХI, вып. 5. С. 913-944.

Баранник М.Б., Данилин А.Н., Ефимов Б.В., Колобов В.В., Прокопчук П.И., Селиванов В.Н., Шевцов А.Н., Копытенко Ю.А., Жамалетдинов А.А. Высоковольтный силовой инвертор генератора «Энергия-2» для электромагнитных зондирований и мониторинга очаговых зон землетрясений // Сейсмические приборы. 2009. Т. 45, № 2. С. 5-23.

Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И. Магнитотеллурическое зондирование горизонтально однородных сред. М.: Недра, 1992. С. 162-193.

Ваньян Л.Л. О моделях глубинной электропроводности: обзор // Изв. АН СССР. Физика Земли. № 5. 1981. С. 57-66.

Ваньян Л.Л. О роли вертикального и горизонтального скин-эффекта в методе частотного зондирования // Физика Земли. 1996. № 1. С. 45-47.

Ваньян Л.Л. Электромагнитные зондирования. М.: Науч. мир, 1997. 218 с.

Ваньян Л.Л., Бердичевский М.Н., Васин Н.Д. и др. О нормальном геоэлектрическом разрезе // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1980. № 2. С. 73-76.

Велихов Е.П., Жамалетдинов А.А., Собчаков Л.А., Вешев А.В., Сараев А.К., Токарев А.Д., Шевцов А.Н., Васильев А.В., Сонников А.Г., Яковлев А.В. Опыт частотного электромагнитного зондирования земной коры с применением мощной антенны СНЧ-диапазона // Докл. РАН. 1994. Т. 338, № 1. С. 106-109.

Вешев А.В. Электропрофилирование на постоянном и переменном токе. Л.: Недра, 1980. 391 с.

Взаимодействие электромагнитных полей контролируемых источников СНЧ-диапазона с ионосферой и земной корой / Ред. Е.П. Велихов, Ю.Л. Войтеховский. Апатиты: Изд-во Геол. ин-та КНЦ РАН, 2014. 205 с.

Владимиров Н.П., Дмитриев В.И. Геоэлектрический разрез земной коры и верхней мантии на территории Русской платформы по данным МТЗ // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1972. № 6. С. 100-103.

Гасаненко Л.Б. Нормальное поле вертикального гармонического низкочастотного магнитного диполя // Уч. зап. ЛГУ. 1958. № 249, вып. 10. С. 15-36.

Глазнев В.Н. Комплексные геофизические модели литосферы Фенноскандии. Апатиты: КаэМ, 2003. 252 с.

Жамалетдинов А.А. Модель электропроводности литосферы по результатам исследований с контролируемыми источниками поля (Балтийский щит, Русская платформа). Л.: Наука, 1990. 159 с.

Жамалетдинов А.А. Графит в земной коре и аномалии электропроводности // Физика Земли. 1996. № 4. С. 12-29.

Жамалетдинов А.А. Модель электропроводности континентальной литосферы // Вопр. геофизики. Вып. 38. 2005. С. 115-129. (Уч. зап. СПбГУ. № 438).

Жамалетдинов А.А. О флюидной природе промежуточных проводящих слоев в земной коре по результатам электромагнитных зондирований и каротажа сверхглубоких скважин // Физика Земли. 2011. № 2. С. 53-63.

Жамалетдинов А.А. Теория и методика глубинных электромагнитных зондирований с мощными контролируемыми источниками (опыт критического анализа). СПб.: СОЛО, 2012. 163 с.

Жамалетдинов А.А., Петрищев М.С., Шевцов А.Н., Колобов В.В., Селиванов В.Н., Баранник М.Б., Терещенко Е.Д., Григорьев В.Ф., Сергушин П.А., Копытенко Е.А., Бируля М.А., Скороходов А.А., Есипко О.А., Дамаскин Р.В. Электромагнитное зондирование земной коры в районе сверхглубоких скважин ЯНАО в полях естественных и контролируемых источников // Физика Земли. 2013. № 6. С. 99-115.

Жамалетдинов А.А., Шевцов А.Н., Короткова Т.Г., Копытенко Ю.А., Исмагилов В.С., Петрищев М.С., Ефимов Б.В., Баранник М.Б., Колобов В.В., Прокопчук П.И., Смирнов М.Ю., Вагин С.А., Пертель М.И., Терещенко Е.Д., Васильев А.Н., Григорьев В.Ф., Гохберг М.Б., Трофимчик В.И., Ямпольский Ю.М., Колосков А.В., Федоров А.В., Корья Т. Глубинные электромагнитные зондирования литосферы восточной части Балтийского (Фенноскандинавского) щита // Физика Земли. 2011. № 1. С. 4-26.

Жамалетдинов А.А., Ковалевский В.Я., Павловский В.И., Таначев Г.С., Токарев А.Д. Глубинное электрозондирование с ЛЭП постоянного тока 800 кВ «Волгоград-Донбасс» // Докл. АН СССР. 1982. Т. 265, № 5. С. 1101-1105.

Жарков В.Н. Внутреннее строение Земли и планет. М.: Наука, 1978. 191 с.

Заборовский А.И. Электроразведка. М.: ГНТИНГТПЛ, 1963. 423 с.

Клабуков Б.Н. Фоновая и аномальная электропроводность земной коры Карелии // Физика Земли. 1996. № 4. С. 72-78.

Ковтун А.А. Использование естественного электромагнитного поля при изучении электропроводности Земли. Л.: Изд-во ЛГУ, 1980. 195 с.

Ковтун А.А. Строение коры и верхней мантии на северо-западе Восточно-Европейской платформы по данным магнитотеллурических зондировaний. Л.: Изд-во ЛГУ, 1989. 284 с.

Колобов В.В., Баранник М.Б., Жамалетдинов А.А. Генераторно-измерительный комплекс «Энергия» для электромагнитного зондирования литосферы и мониторинга сейсмоактивных зон. СПб.: СОЛО, 2013. 240 с.

Краев А.П., Семенов А.С., Тархов А.Г. Сверхглубокое электрозондирование // Разведка недр. 1947. № 3. С. 40-41.

Лазарева Н.В. Применение магнитотеллурических методов в Печенгском районе // Вопросы разведочной геофизики. М.: Недра, 1964. С. 105-107.

Лазарева Н.В. Некоторые особенности поведения естественного электромагнитного поля на южном склоне Балтийского щита. Л.: Недра, 1967. (Вопр. развед. геофиз. 1967. Вып. 6).

Леонтович М.А. Приближенные граничные условия для электромагнитного поля на поверхности хорошо проводящих тел // Исследования по распространению радиоволн. Л.: Физматгиз, 1948. С. 5-12.

Макаров Г.И., Новиков В.В., Рыбачек С.Т. Распространение радиоволн в волноводном канале «Земля-ионосфера» и в ионосфере. М.: Наука, 1993. 148 с.

Павленкова Н.И. Структура литосферы Балтийского щита по данным ГСЗ // Структура и динамика литосферы Восточной Европы. М.: Геокарт; ГЕОС, 2006. С. 33-58.

Пазнухов В.Е., Буданов О.В., Рохман А.Г., Аристов Ю.В. Приемно-измерительный комплекс СНЧ диапазона с УКВ ретранслятором // Радиофизика и радиоастрономия. 2010. Т. 15, № 1. C. 39-49.

Пархоменко Э.И., Бондаренко А.Т. Электропроводность горных пород при высоких давлениях и температурах. Л., 1972. 279 с.

Пожиленко В.И., Гавриленко Б.В., Жиров Д.В., Жабин С.В. Геология рудных районов Мурманской области. Апатиты: МПР РФ, 2002. 359 с.

Родкин М.Ф. Роль глубинного флюидного режима в геодинамике и сейсмотектонике. М., 1993. 193 с.

Рокитянский И.И. Исследование аномалий электропроводности методом магнитовариационного профилирования. Киев: Наук. думка, 1975. 279 с.

Рокитянский И.И. Индукционные зондирования Земли. Киев: Наук. думка, 1981. 296 с.

Рокитянский И.И., Зыбин К.Ю., Рокитянская Д.А., Щепетнев Р.В. Магнитотеллурическое исследование массива на геофизических станциях «Борок», «Ловозеро» и «Петропавловск-Камчатский» // Электромагнитные зондирования и магнитотеллурические методы разведки. Л.: ЛГУ, 1963. С. 124-130.

Сапужак Я.С., Эненштейн Б.С. Использование электрических токов линий электропередач для электромагнитных зондирований Земли // Докл. АН СССР. 1980. T. 252, № 4. С. 838-841.

Сараев А.К., Костин П.М. Структура электромагнитного поля СНЧ-радиоустановки // Вопр. геофизики. 1998. Вып. 35. С. 117-135. (Уч. зап. СПбГУ. № 433).

Семенов А.С. Природа электрической проводимости древнего кристаллического фундамента // Вестн. ЛГУ. 1970. № 12. С. 19-26.

Фельдман И.С., Жамалетдинов А.А. Флюидная и тепловая модели электропроводности литосферы по лабораторным данным // Комплексные геолого-геофизические модели древних щитов: Труды Всероссийской (с международным участием) конференции. Апатиты: Изд-во Геол. ин-та КНЦ РАН, 2009. С. 100-107.

Шаров Н.В., Митрофанов Ф.П. Скоростные неоднородности литосферы Фенноскандинавского (Балтийского) щита // Докл. РАН. 2014. Т. 454, № 2. С. 221-224.

Шевцов А.Н. Метод частотного зондирования при изучении электропроводности верхней части земной коры Балтийского щита: Автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2001. 21 с.

Шевцов А.Н. Прямая и обратная задачи частотного электромагнитного зондирования с промышленными линиями электропередачи // Теория и методика глубинных электромагнитных зондирований на кристаллических щитах. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2006. С. 171-181.

Bannister P.R. The determination of representative ionospheric conductivity parameters for ELF propagation in the Earth-ionosphere waveguide // Radio Sci. 1985. V. 20. P. 977-984.

Bernstein S.L., Burrows M., Evans J.E. et al. Long-range communication at extremely low frequencies // Proc. IEEE. 1974. V. 62, N 3. P. 292-312.

Blohm E.K., Worzyk P., Scriba H. Geoelectrical deep soundings in Southern Africa using the Cabora Bassa power line // J. Geophys. 1977. N 43. P. 665-679.

Boerner D.E. Controlled source electromagnetic deep sounding: Theory, results and correlation with natural source results // Invit. Rew. Paper for the 10th Workshop on EM induction. Mexico: Ensenada, 1991. P. 3-50.

Boerner D.E., West G.F. A generalized representation of electromagnetic fields in a layered Earth // Geophys. J. of the RAS, DGG and EGS. 1989. V. 97, N 3. P. 529-547.

Cantwell T., Nelson P., Webb J., Orange A.S. Deep resistivity measurements in the Pacific North-West // J. Geophys. Res. 1965. V. 70, N 8. P. 1931-1937.

Cermak V., Lastovickova M. Temperature profiles in the Earth of importance to deep electrical conductivity models // Pageoph. 1987. V. 125. P. 255-284.

Chao L., Long-Gen Z., Yong-Pin L. A closed-form solution for ELF radiated fields of line current antenna in Earth-Ionosphere waveguide // Abstr. of 5th Intern. conf. «WiCom'09», 24-26 Sept. 2009, Beijing. P. 1-4. doi: 10.1109/WICOM.2009.5301548.

Chave A.D. Numerical integration of related Hankel transforms by quadrature and continued fraction expansion // Geophysics. 1983. N 48. P. 1671-1686.

Chave A.D., Jones A.G. (Eds.). The magnetotelluric method: Theory and practice. N.Y.: Cambridge Univ. Press, 2012. 570 p.

Engelberg S. Random signals and noise: a mathematical introduction. CRC Press, 2007. P. 130.

Fainberg E.B., Kuvshinov A.V., Singer B.Sh. Electromagnetic induction in a spherical Earth with nonuniform ocean and continents in electric contact with the underlying medium: I. Theory, method and example // Geophys. J. Inter. 1990. V. 102. P. 273-281.

Galejs J. Terrestrial propagation of long electromagnetic waves. N.Y.: Pergamon Press, 1972.

Hjelt S.E. Aspects of the geoelectric model of the Baltic shield // Precambrian Res. 1987. V. 35. P. 181-184.

Jones A.G. On a type classification of lower crustal layers under Precambrian regions // J. Geophys. 1981. V. 49. P. 226-233.

Jones A.G. Observations of the electrical asthenosphere beneath Scandinavia // Tectonophysics. 1982. N 90. P. 37-55.

Kaikkonen P., Moisio K., Heeremans M. Thermome chanical lithospheric structure of the Central Fennoscandian shield // Phys. Earth Planet. Inter. 2000. N 119. P. 209-235.

Khintchine A. Korrelationstheorie der stationären stochastischen Prozesse // Mathem. Ann. 1934. N 109 (1). P. 604-615. doi:10.1007/BF01449156.

Korepanov V.Ye. Electromagnetic sensors for microsatellites // Sensors, 2002: Proc. IEEE, 2002. P. 1718-1722.

Korja T. Electrical conductivity of the lithosphere. Oulu: Dept. of Geoph. Univ. of Oulu, 1990. 93 p.

Korja T. Electrical conductivity distribution of the lithosphere in the Central Fennoscandian shield // Precambrian Res. 1993. V. 64. P. 85-108.

Korja T., Engels M., Zhamaletdinov A.A., Kovtun A.A., Palshin N.A., Smirnov M.Yu., Tokarev A.D., Asming V.E., Vanyan L.L., Vardaniants I.L. and the BEAR WG. Crustal conductivity in Fennoscandia: a compilation of a database on crustal conductivity in Fennoscandian shield // Earth, Planets, Space. 2002. N 54. P. 535-558.

Maeda K., Matsumoto H. Conductivity of the ionosphere and current system // Rept. Ionosph. Space Res. Jap. 1962. N 16. P. 1-26.

Moisio K., Kaikkonen P. Three-dimensional numerical thermal and rheological modeling in the Central Fennoscandian shild // J. Geodyn. 2006. V. 42. P. 95-114.

Pajunpaa K. Magnetometer array studies in Finland: Determination of single station transfer function // J. Geophys. 1984. V. 55. P. 153-160.

Porokhova L.N., Kharlamov M.M. The solution of the one-dimensional inverse problem for induction soundings by an efficient linearization technique // Phys. Earth and Plan. Inter. 1990. V. 60. P. 68-79.

Rasmussen T., Zhang P., Pedersen L. Preliminary results from magnetotelluric measurements along the Fennolora profile // The development of the deep geoelectric model of the Baltic shield. Oulu: Dept. of Geoph.; Univ. of Oulu, 1984. P. 307-327.

Semenov V.Yu. Results of crust and mantle soundings in Central and Northern Europe in 21-st century: Review // Acta Geophysica. 2015. V. 63, N 1.

Shevtsov A.N. The inverse problem on the example of CSAMT sounding in Central Finland // Electromagnetic induction in the Earth: Thes. of 14th Workchop in Sinaia (Romania), 1998. P. 82.

Smith O. Spectral audio signal processing. W3K Publ., 2011.

Spice B.R. Depth of investigation in electromagnetic sounding methods // Geophys. 1989. V. 54, N 7. P. 872-888.

Velikhov Ye.P., Zhamaletdinov A.A. et al. Electromagnetic studies on the Kola peninsula and in Northern Finland by means of a powerful controlled source // J. Geodyn. 1986. V. 5. P. 237-256.

Wait J.R., Spies K.P. Characteristics of the Earth-Ionosphere waveguide for VLF radio waves // NBS Tech. 1964. Note 300.

Weidelt P. Electromagnetic induction in 3D structures // J. Geophys. 1975. V. 41. P. 85-109.

Wiener N. Generalized harmonic analysis // Acta Math. 1930. V. 55. P. 117-258. doi: 10.1007/bf02546511.

Yardley B.W.D., Valley J.W. The petrologic case for a dry lower crust // J. Geophys. Res. B6. 1997. V. 12, N 173 (12). P. 185.

Zhamaletdinov A.A. Electron-conducting structures of the North-West of the Kola peninsula and their influence on results of the deep soundings of the Earth crust // Geod. Geophys. Veroff. 1980. V. 111, N 47. P. 207-223.

Zijl J.S.V. A deep slumberger sounding to investigate the electrical structure of the crust and upper mantle in South Africa // Geophysics. 1969. V. 34, N 3. P. 450-462.

Zonge K.L., Hughes L.J. Controlled source audio-frequency magnetotellurics // Electromagnetic methods in applied geophysics: Theory and practice. Soc. expl. geophys. / Ed. M.N. Nabighian. 1991. V. 2B. P. 713-809.