Строение участков с выходами пород фундамента в Уймонской впадине Горного Алтая по данным наземной электроразведки с использованием трехмерного моделирования

Abstract

Актуальность исследования обусловлена существенным развитием туристической инфраструктуры на территории Горного Алтая, связанной со строительством гостиниц, новых коммуникаций, дорог, а также с реконструкцией имеющейся. В связи с этим актуальны задачи поиска, разведки и доразведки месторождений строительных материалов, рудных полезных ископаемых геофизическими методами. Знания о строении верхней части разреза необходимы для картирования водоносных горизонтов с целью бурения гидрологических скважин. Кроме того, поскольку Горный Алтай относится к территориям высокой сейсмоопасности, важно выделение сейсмогенерирующих разломных структур для корректного сейсморайонирования. Цель: уточнение глубинного и приповерхностного строения Уймонской впадины методами электроразведки. Исследования геоэлектрического строения впадины начаты в 2011 г. глубинными зондированиями становлением электромагнитного поля и вертикальными электрическими зондированиями. В 2018 г. был добавлен метод электротомографии на нескольких участках впадины для построения детальных моделей верхней части разреза. Глубины до фундамента по данным зондирования становлением электромагнитного поля и вертикального электрического зондирования в западной и центральной части впадины вдали от горного обрамления достигают 500 м, а в восточной части - до 1 км, при этом на ряде участков наблюдаются выходы на дневную поверхность коренных пород, строение и происхождение которых до сих пор непонятно. Результаты. Представлены геоэлектрические модели по данным электротомографии одного из участков с выходом коренных пород, для верификации и уточнения которых выполнено численное трехмерное моделирование. По результатам метода электротомографии установлено, что наблюдаемые на дневной поверхности выходы коренных пород не являются подповерхностной высокоомной неоднородностью небольшого размера. Это объект, уходящий на глубину более чем на 45 м с наклонными и субвертикальными боковыми границами. Согласование результатов всех использованных методов - зондирования становлением электромагнитного поля, вертикального электрического зондирования и электротомографии - позволило обосновать модели общего геоэлектрического строения участка исследования и предположить существование протяженной внутривпадинной перемычки в западной части впадины, частично выходящей на поверхность. Эти результаты могут быть полезны не только для решения указанных прикладных задач, но и важны специалистам геологических направлений при рассмотрении этапов формирования впадины, что относится к фундаментальным проблемам геодинамики, структурной геологии и неотектоники всего Горного Алтая

Relevance. Significant development of tourist infrastructure in the Gorniy Altai, associated with the construction of hotels, campsites, guest houses, new communications, roads, as well as the reconstruction of existing ones. In this relation the tasks of search, exploration and additional exploration of deposits of building materials, ore minerals by geophysical methods are relevant. Knowledge about the structure of the upper part of the section is required for mapping aquifers in order to drill demanded hydrological wells. In addition, since Gorniy Altai belongs to the territories of high seismic hazard, it is important to identify seismic-generating fault structures for correct seismic zoning. Aim. To clarify the deep and near-surface structure of the Uimonskaya depression using electrical exploration methods. Studies of the geoelectric structure of the depression began in 2011 with depth soundings by transient electromagnetic and vertical electric soundings. In 2018, an electrotomography method was added in several areas of the trough to build detailed models of the upper part of the section. Depths to the basement according to transient electromagnetic and vertical electric soundings data in the western and central part of the depression, away from the mountain frame, reach 500 m, and in the eastern part - up to 1000 m, and in some areas there are bedrock outcrops on the day surface, the structure and origin of which are still unclear. Results. The paper presents geoelectric models based on the data of the electrotomography method of one of the sites with bedrock outcrops, for verification and refinement of which numerical three-dimensional modeling was performed. According to the results of the electrotomography method, it was established that the bedrock outcrops observed on the day surface are not a subsurface high resistivity heterogeneity of small size. It is an object going to a depth of more than 45 m with inclined and subvertical lateral boundaries. Harmonization of the results of all used methods - transient electromagnetic, vertical electric soundings and electrotomography - allowed substantiating the models of the general geoelectric structure of the study area and assuming the existence of an extended intermountain cofferdam in the western part of the trough, partially extending to the surface. These results can be useful not only for solving the above-mentioned applied problems, but also important for specialists of geological directions when considering the stages of formation of the depression, which refers to the fundamental problems of geodynamics, structural geology and neotectonics of the entire Gorniy Altai