استفاده از روش سونداژ تغییرات مغناطیسی در به تصویر کشیدن ساختار رسانایی عمیق زونار بخیه ترانس-یوروپین

در این تحقیق، مدل مقاومت ویژه زونار بخیه ترانس-یوروپین، براساس اندازه‌گیری‌های مگنتوتلوریک در امتداد یک نیم‌رخ 400 کیلومتری با جهت‌گیری شمال شرقی شامل 38 ایستگاه مشاهده به‌دست می‌آید. بعد از تحلیل ابعادی و تعیین استرایک، همه توابع تبدیل مگنتوتلوریک و سونداژ تغییرات مغناطیسی حول استرایک تعیین شده چرخانده شده و وارون‌سازی دوبُعدی بر آنها اعمال می‌شود. نتایج، وجود یک پوشش رسوبی ضخیم و ناهمگنی‌های رسانایی متعدد در پوسته و گوشته بالایی را نشان می‌دهد.
زونار بخیه ترانس-یوروپین (Trans-European Suture Zone: TESZ) مهم‌ترین مزر زمین‌ساختی اروپا است که با بیش از 2000 کیلومتر طول، از دریای شمال تا دریای سیاه امتداد دارد و کراتن اروپای شرقی (East European Craton: EEC) را از سکوی پالئوزوئیک (Paleozoic Platform: PP) اروپای غربی و مرکزی جدا می‌کند (فاراو، 1999). تحقیقات ژئوفیزیکی در این منطقه، اغلب بر استفاده از روش‌های لرزه‌ای متمرکز بوده است؛ با وجود این، روش‌های سونداژ مگنتوتلوریک
(Magnetoteluric: MT) و تغییرات مغناطیسی(Magnetvariational: MV) را می‌توان برای استنباط توزیع رسانایی الکتریکی پوسته و گوشته بالایی و درک بهتر ساختارهای ژئوالکتریکی به‌کار برد.
طرح چندملیتی EMTESZ-Pomerania با هدف بررسی جزئیات این منطقه طراحی شد و در خلال آزمایش‌های میدانی متعدد آن، اندازه‌گیری‌های مگنتوتلوریک بلند دوره با استفاده از دستگاه‌هایی که به‌طور هم‌زمان کار می‌کردند، صورت گرفت. با اِعمال کُدهای پردازش مقاوم بر داده‌های برداشت شده در محدوده دوره 20000-10 ثانیه، همه توابع تبدیل ممکن محاسبه شدند (براسه و همکاران، 2006).
پاسخ‌های مغناطیسی بین‌ایستگاهی را می‌توان درحکم بخش مهمی از توابع تبدیل در نظر گرفت که با اثرات غیرالقایی واپیچیده نمی‌شوند. علاوه‌برآن روی مرکز رسانا بیشترین مقدار را دارند؛ برخلاف تیپر که کمترین مقدار را نشان می‌دهد (وارنتسوف، 2005).
قابل ذکر است که مدل مقاومت ویژه برای نیم‌رخ در نظر گرفته شده در این تحقیق، از طریق وارون‌سازی داده‌های محلی مگنتوتلوریک به‌دست آمده و عرضه شده است (ارنست و همکاران، 2008) و هدف اصلی این تحقیق، وارد کردن داده‌های مغناطیسی بین‌ایستگاهی در مدل‌سازی با استفاده از الگوریتم وارون‌سازی دوبُعدی ربک (سیریپن واراپرن و اگبرت، 2000) به منظور بهبود قدرت تفکیک نتایج است.
تجزیه و تحلیل و مدل‌سازی داده‌ها: در روش مگنتوتلوریک رابطه بین مولفه‌های تغییرات میدان الکترومغناطیسی اندازه‌گیری شده در سطح زمین برای تعیین توزیع رسانایی در زیر سطح به‌کار می‌رود. مجموعه توابع تبدیل محاسبه شده در حالت معمول، شامل تانسور محلی امپدانس و بردار تیپر می‌شود و این مجموعه را می‌توان با محاسبه پاسخ‌های مغناطیسی بین‌ایستگاهی بسط داد:
(1)
که H معرف میدان مغناطیسی و و بیانگر موقعیت ایستگاه‌های مشاهده و مرجع هستند. امپدانس معمولاً به شکل دو پارامتر مقاومت ویژه ظاهری و فاز و تیپر به شکل بردار القا نمایش داده می شود. بردارهای آشفتگی را نیز می‌توان درحکم مکمل بردارهای القا از روی عناصر تانسور مغناطیسی تعریف کرد. چرخش پادساعت‌گرد این بردارها به اندازه 90 درجه، تصویری از جهت و شدت میدان جریان نابهنجار را به‌دست می‌دهد (اشموکر، 1970). با اعمال بسطی از طرح‌واره سوئیفت بر تانسور مغناطیسی افقی و کمینه کردن عناصر قطر فرعی، آزیموت 60 درجه به سمت شمال غربی به‌منزلة راستای استرایک برآورد و همه توابع تبدیل حول این آزیموت چرخانده می شوند. برای ارزیابی ابعاد داده‌ها، پارامتر اسکیو برای پاسخ‌های مغناطیسی بین‌ایستگاهی محاسبه می‌شود و با وجود مشاهده برخی اثرات سه‌بُعدی در لبه‌های جنوب غربی نیم‌رخ به‌طور کلی مقادیر کم آن مدل‌سازی دوبُعدی را برای این مجموعه داده توجیه می‌کند.
یک نسخه تعمیم یافته از الگوریتم ربک که پاسخ‌های مغناطیسی بین‌ایستگاهی را نیز در بر می‌گیرد (زویر، 2002)، برای وارون‌سازی دوبُعدی اعمال شد. هشت مولفه داده‌ها شامل مقاومت ویژه ظاهری و فاز برای دو قطبش، بخش‌های حقیقی و موهومی تیپر و تانسور مغناطیسی می‌شوند. ربک تنها بی‌هنجاری‌های اصلی و ساختارهای شبه قائم را بدون جزئیات آشکار می‌کند (پوشکارف و همکاران، 2007). حساسیت مولفه‌های گوناگون داده به ساختارهای رسانا و مقاوم، افقی و قائم و اثرات سه‌بُعدی کاملاً وابسته به مورد است (سیریپن واراپرن و همکاران، 2005). مقطع مقاومت ویژه نهایی، یک رولایه رسانا با ضخامت متغیر مربوط به لایه هایی از شیل را نشان می‌دهد که در مرکز بسیار نازک می‌شود. همچنین یک ساختار رسانای ناپیوسته در عمق پوسته پایینی آشکار شده که احتمالا ناشی از رسوبات دگرگون شده یا سیال‌های نمکی است. توده‌های مقاومی هم در عمق گوشته بالایی در دو انتهای نیم‌رخ ظاهر شده‌اند که در زیر کراتن دارای مقاومت و گسترش عمقی بیشتر و معرف حالت شیب‌دار استنوسفر است که با تحقیقات لرزه‌ای تطابق دارد. ساختار رسانای ظاهر شده در عمق حدود 50 کیلومتری به خوبی تفکیک نشده و آن را می‌توان حاصل وجود اثرات سه‌بُعدی در مرحله وارون‌سازی دوبعدی دانست (گارسیا و همکاران، 1999). میزان برازش داده‌ها بین داده‌های مشاهده و محاسبه شده نیز سازگاری قابل قبولی را نشان می‌دهد.
براساس نتایج تعیین استرایک مجموعه کامل توابع تبدیل ایجاد و با توجه به نتایج تحلیل ابعادی، وارون‌سازی دوبُعدی بر همه مولفه‌های داده اعمال شد. از تناوب‌های بلندتر از 20000 ثانیه به دلیل وجود اثرات منبع (سوکولووا و همکاران، 2004) صرف‌نظر شد. ترکیب کردن پاسخ‌های مغناطیسی بین‌ایستگاهی با سایر توابع تبدیل، کارایی آنها را در تفکیک کردن ساختارهای عمیق تایید می‌کند؛ بااین حال وقوع برخی خطاها مانند رفتار سه‌بُعدی و فقدان ایستگاه مرجع روی یک ساختار یک‌بُعدی واقعی، استفاده موثر از آن را به چالش می‌کشد.
سه بخش اصلی و بخیه عمیق بین EEC و PP را روی مدل به وضوح می‌توان مشاهده کرد. کراتن دارای یک ساختار زمین‌شناسی ساده است که ضخامت رسوبات آن به سمت شمال شرقی کاهش و مقاومت ویژه آن با عمق افزایش می‌یابد و منعکس‌کننده پی‌سنگ بلوری است. منطقه PP هم دارای ساختار نسبتا همگن است ولی رسوبات آن ضخیم‌تر و پی‌سنگ آن دارای سختی کمتر و بنابراین مقاومت ویژه کمتر است. پیچیده‌ترین ساختارها در مرکز نیم‌رخ در TESZ موجود است و تاریخچه زمین‌ساختی آن را نشان می‌دهد. نتایج به وضوح موید این مطلب است که TESZ به ناهنجاری‌های رسانایی قابلِ‌ملاحظه‌ای در پوسته و گوشته بالایی منجر شده است که در این مقاله از هم تفکیک شده‌اند.