Identification of deep inhomogeneities of the Dzhau-Tepe mud volcano in the low-frequency field of microseisms
Abstract
The research is aimed at studying the internal structure and mechanism of activity of the Dzhau- Tepe mud volcano, which is one of the major elements of the Kerch-Taman mud volcanic province using mod- ern geophysical technologies. Relevance. The study of the deep structure of mud volcanoes, the structure and mechanisms of their fluid–conducting systems is a necessary and important condition for understanding the processes of mud volcanism. For possible prediction of paroxysmal large-scale eruptions accompanied by de- struction, local earthquakes and subsidence of soil, a clear understanding of the structure and mechanism of the mud volcano apparatus and the dynamics of fluid delivery is required. Aim. The study of the internal structure of the Dzhau-Tepe mud volcano and the structure of deep channels for the delivery of fluid based on data from the areal survey of the passive geophysical method of seismic exploration, followed by analysis and interpretation of the results. Methods. The study was carried out using the geophysical microseismic sounding method based on the analysis of the low-frequency component of the amplitude spectra of surface Rayleigh waves recorded us- ing broadband seismic measuring systems at 56 points of area survey, followed by an analysis of the data array by the author’s MDP-3D software package. Results. Analysis of the low-frequency part of the amplitude spectra of surface Rayleigh waves in the frequency range 0.03-1.2 Hz allowed us to construct a geophysical volumetric structural model of the distribution of the relative intensity of microseisms to a depth of 18 km, showing a relative change in the velocity characteristics of the environment under the mud volcano. At a depth of 6 km and below, a powerful, pronounced low-velocity body was directly detected, the roots of which extend deep to the 18 km mark and beyond, demonstrating the characteristic sizes and shapes of mud-breccia accumulation reservoirs, as well as possible sources and migration routes of ultra-deep fluids.
References
Бембель Р.М., Мегеря В.М., Бембель С.Р. Геосолитоны: функциональная система Земли, концепция разведки и разработки месторождений углеводородов. Тюмень: Вектор Бук, 2003. – 344 с.
Войтов Г.И., Собисевич А.Л., Собисевич Л.Е., Пронин А.П., Микадзе Э.И., Науменко-Бондаренко И.И., Пузич И.Н. Эманационные и изотопно-углеродные нестабильности грифонных газов грязевого вулкана Бугазский и сопряженных с ним тектонических структур (Таманская грязевулканическая провинция). // Доклады академии наук. – 2004. – Т. 394. № 1. – С. 85–88.
Горбатиков А.В., Заалишвили В.Б., Харазова Ю.В. Глубинное строение, сейсмичность, тектоника северного фланга Большого Кавказа и Терско-Каспийского прогиба (Северная Осетия) в рамках единой кинематической модели на базе новых геофизических данных. // Геология и геофизика Юга России. – 2023. – Т. 13. № 3. – С. 33–48. DOI: 10.46698/ VNC.2023.44.73.003.
Горбатиков А.В., Степанова М.Ю., Кораблев Г.Е. Закономерности формирования микросейсмического поля под влиянием локальных геологических неоднородностей и зондирование среды с помощью микросейсм. // Физика Земли. – 2008. – № 7. – С. 66–84.
Горбатиков А.В., Цуканов А.А. Моделирование волн Рэлея вблизи рассеивающих скоростных неоднородностей. Исследование возможностей метода микросейсмического зондирования. // Физика Земли. – 2011. – № 4. – С. 96–112. DOI: 10.1134/S0002333711040077.
Доманский А.В., Ершов В.В. Математическое моделирование геофлюидодинамических процессов, протекающих в грязевулканических структурах. // Геология и геофизика. – 2011. – Т. 52. № 3. – С. 470–481.
Доценко В.В. Вторичная миграция нефти и газов. Ростов-на-Дону: Изд. Южного федерального университета, 2010. – 48 с.
Ершов В.В., Собисевич А.Л., Пузич И.Н. Глубинное строение грязевых вулканов Тамани по данным натурных исследований и математического моделирования. // Геофизические исследования. – 2015. – Т. 16. № 2. – С. 69–76.
Рогожин Е.А., Собисевич А.Л., Собисевич Л.Е., Тверитинова Т.Ю. Структурная позиция и проблемы возникновения очагов грязевого вулканизма в позднеальпийском складчатом сооружении Северо-Западного Кавказа (на примере изучения глубинного строения грязевого вулкана Шуго). // Геология и геофизика Юга России. – 2014. – № 3. – С. 89–115. DOI: 10.23671/VNC.2014.3.55453.
Собисевич А.Л., Горбатиков А.В., Овсюченко А.Н. Глубинное строение грязевого вулкана горы Карабетова. // Доклады академии наук. – 2008. – Т. 422. № 4. – С. 542–546.
Шнюков Е.Ф., Коболев В.П. Слепые грязевые вулканы. // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. – 2020. – Т. 16. № 2(60). – С. 49–65. DOI: 10.15407/gpimo2020.02.049.
Шнюков Е.Ф., Нетребская Е.Я. Глубинное геологическое строение грязевых вулканов черного моря. // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. – 2014. – № 2(36). – С. 66–79.
Шнюков Е.Ф., Нетребская Е.Я. О глубинном строении эруптивного канала грязевых вулканов. // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. – 2016. – № 4(46). – С. 54–66.
Якубов А.А., Григорьянц Б.В., Алиев А.А. Грязевой вулканизм Советского Союза и его связь с нефтеносностью. Баку: ЭЛМ, 1980. – 162 с.
Gorbatikov A.V., Rogoghin E.A., Stepanova M.Y., Kharazova Y.V., Sysolin A.I., Rybin A.A., Andreeva N.V. Model of the deep structure of the Elbrus volcano in the light of new geophysical data. // Doklady Earth Sciences. – 2018. – Vol. 480. No. 1. – pp. 642–645. DOI: 10.1134/S1028334X18050136.
Jones M.W., Peters G.P., Gasser T., Andrew R.M., Schwingshackl C., Gütschow J., Houghton R.A., Friedlingstein P., Pongratz J., Quéré C.L. National contributions to climate change due to historical emissions of carbon dioxide, methane, and nitrous oxide since 1850. // Scientific Data. – 2023. – Vol. 10. No. 155. DOI: 10.1038/s41597-023-02041-1.
Korzhenkov A.M., Ovsyuchenko A.N., Larkov A.S., Kashitsyna O.Yu. Natural geohazards in the Taman peninsula. // Doklady Earth Sciences. – 2024. – Vol. 519. (Suppl 1). – pp. 239–261. DOI: 10.1134/S1028334X2460470X.
Lavrushin V.Y., Aydarkozhina A.S., Sokol E.V., Chelnokov G.A., Petrov O.L. Mud volcanic fluids of the Kerch–Taman region: geochemical reconstructions and regional trends: Communication 2. Genesis of Mud Volcanic Gases and Regional Geochemical Trends. // Lithology and Mineral Resources. – 2022. – Vol. 57. No. 1. – pp. 1–24. DOI: 10.1134/S0024490222010059.
Mazzini A., Etiope G. Mud volcanism: An updated review. // Earth Science Reviews. – 2017. – Vol. 168. – pp. 81–112. DOI: 10.1016/J.EARSCIREV.2017.03.001.
Mazzini A., Sciarra A., Etiope G., Adavarte P., Houweling S., Pandey S., Husein A. Relevant methane emission to the atmosphere from a geological gas manifestation. // Scientific Reports. – 2021. – Vol. 11. No. 4138. DOI: 10.1038/s41598-021-83369-9.
Popov D.V., Danilov K.B., Zhostkov R.A., Dudarov Z.I., Ivanova E.V. Processing the digital microseism recordings using the Data Analysis Kit (DAK) software package. // Seismic instruments. – 2014. – Vol. 50. No. 1. – pp. 75–83. DOI: 10.3103/S074792391401006X.
Presnov D.A., Zhostkov R.A., Likhodeev D.V., Beloborodov D.E., Dudarov Z.I., Dolov S.M. New evidence for the deep structure of the Dzhau-Tepe mud volcano. // Journal of Volcanology and Seismology. – 2020. – Vol. 14. No. 3. – pp. 166–176. DOI: 10.1134/S0742046320030057.
Rogozhin E.A., Gorbatikov A.V., Stepanova M.Y., Kharazova Y.V., Sysolin A.I., Andreeva N.V., Pogrebchenko V.V., Chervinchuk S.Y., Chen J., Liu J., Ovsyuchenko A.N., Larkov A.S. Deep structure of the northwestern termination of the Caucasus from new geological and geophysical data. // Izvestiya Physics of the Solid Earth. – 2020. – Vol. 56. – pp. 772–788. DOI: 10.1134/S1069351320060075.
Shnyukov E., Yanko-Hombach V. Mud volcanoes of the Black sea region and their environmental significance. Springer. – 2020. – 512 p. DOI: 10.1007/978-3-030-40316-4.
Skrypitsyna T.N., Florinsky I.V., Beloborodov D.E., Gaydalenok O.V. Mud volcanism at the Taman peninsula: multiscale analysis of remote sensing and morphometric data. // Remote Sensing. – 2020. – Vol. 12. No. 22. Art. No. 3763. DOI: 10.3390/rs12223763.
English
Русский
