Modern magnetotelluric researches of the Ukrainian Carpathians

Abstract

Для дослідження глибинної будови південного заходу Українських Карпат, де розташована Карпатська аномалія електропровідності, в 2015 та 2020 рр. виконано сучасні синхронні магніто- телуричні дослідження за профілями: Мукачеве – Сколе, Середнє – Бориня та Карпатський в двадцяти трьох пунктах та отримано просторово-часову картину розподілу геомагнітних варіацій та електричного поля на поверхні Землі, за якою можна оцінити електропровідність та геоелектричну структуру регіону. Експериментальні матеріали опрацьовано за допомогою програмного комплексу PRC_MTMV, що забезпечує спільне перешкодозахищене оцінювання імпедансу за синхронними магнітотелуричними записами. Надійно отримані криві позірного питомого електричного опору (амплітудних значень та фаз імпедансу) від 10 до 10000 с. Спільний аналіз кривих позірного питомого електричного опору і фаз імпедансу та формальна інтерпретація кривих глибинного магнітотелуричного зондування із вико- ристанням трансформації Ніблетта свідчать про наявність просторово неоднорідного провідника як у земній корі, так і у верхній частині верхньої мантії. Ланцюг локальних електропровідних ділянок у земній корі збігається із осьовою частиною Карпатської аномалії електропровідності. Високу електропровідність верхньої мантії зафіксовано в Українських Карпатах від Закарпатського прогину до Скибових покривів. Показано, що вона не є однорідним шаром, спостерігається загальне поглиблення верхньої кромки на північний схід від 40–60 км (Закарпатський прогин) до 90–100 км (Кросненського покриву), різке поглиблення вздовж Поркулецького та Дуклянського покривів. Інформація про існування глибинного провідника та його параметри повинні стати основою для кількісної інтерпретації та побудови 3D глибинної геоелектричної моделі.

In order to study the deep structure of the southwestern Ukrainian Carpathians, where the Carpathian conductivity anomaly is located, in 2015 and 2020, modern synchronous magnetotelluric studies were carried out on the profiles of Mukachevo-Skole, Seredne-Borynya and Karpatsky at twenty-three points and the spatiotemporal distribution and the electric field on the Earth's surface, which can be used to assess the conductivity and geoelectrical structure of the region, was obtained. Processing of experimental data was performed using the software PRC_MTMV, which provides a common noise-canceling impedance estimation for synchronous magnetotellurical recordings. Curves of apparent electrical resistivity (amplitude values and phases of impedance) from 10 to 10000 s were obtained reliably. A joint analysis of the apparent resistivity and impedance phases and the formal interpretation of the deep magnetotellurical sounding curves using the Niblett transformation indicate the presence of the spatially inhomogeneous conductor both in the earth’s crust and in the upper part of the upper mantle. The chain of local conductive sections in the earth's crust coincides with the axial part of the Carpathian conductivity anomaly. High conductivity of the upper mantle was recorded in the Ukrainian Carpathians from the Transcarpathian Depression to the Skiba cover. It is shown that it is not a homogeneous layer, there is a general deepening of the upper edge to the northeast from 40–60 km (Transcarpathian depression) to 90–100 km (Krosno cover). Sharp deepening along the Porkulets and Dukla covers is revealed. Information about the existence of a deep conductor and its parameters should be the basis for quantitative interpretation and construction of the 3D deep geoelectrical model.