Tilbake til søkeresultatene

NAERINGSPH-Nærings-phd

Electrical conductivity structure of the crust on the Norwegian Continental Shelf from magnetotelluric data

Alternativ tittel: Elektrisk konduktivitetstruktur av skorpen på norsk kontinentalsokkel fra magnetotelluriske data

Tildelt: kr 1,7 mill.

Prosjektnummer:

298994

Prosjektperiode:

2019 - 2023

Midlene er mottatt fra:

Magnetotellurisk (MT) undersøkelser er en geofysisk metode som viser de elektriske egenskapene til jordskorpen ved bruk av naturlige variasjoner i det elektromagnetiske feltet. Hovedformålet med dette prosjektet er å bestemme den elektriske ledningsevnen til jordskorpen på den norsk kontinentalsokkelen ved bruk av MT data. Sammensetningen av jordskorpen er fortsatt dårlig kartlagt i Nordatlanterhavet og Barentshavet. Variasjoner i temperatur, vanninnhold og tilstedeværelse av magma påvirker kraftig den elektrisk ledningsevne i dypet. I dette prosjektet analyserer vi industrielle elektromagnetiske data og viser at de har et potensiale for MT studier på norsk sokkel ved bruk av nyutviklet metodikk. Prosjektet har ekstrahert og analysert MT data fra ca. 330 havbunnsmottakere i Barentshavet. Detaljert dataanalyse har vist at vi kan avbilde undergrunnens elektrisk konduktivitet ned til 100 km, noe som overgår våre opprinnelige forventninger. Resultatene gir en ny forståelse av jordens skorpe og litosfærestruktur i Barentshavet. Etter inngående dataanalyse utforsker vi modellrommet og finner en 3D elektrisk modell av undergrunnen som kan replisere observasjonene. Dette gjøres med en 3D-inversjonskode med en iterativ prosess som konvergerer til en optimal løsning. Seismiske og potensialfeltdata blir deretter benyttet for å forbedre den valgte 3D-konduktivitetsmodellen. 3D deterministisk inversjon av MT-data ble utført langs to profiler over Bjørnøybassenget, et hyperstrukket riftbasseng som ikke endte med kontinentaloppsprekking. En analyse av to strukturer med høy ledningsevne viser at resultatene er robuste. Den ene strukturen er lokalisert i tidlig-kritt marine sedimenter og den andre strukturen ligger i den øvre mantelen i områder hvor kontinentalskorpen er kraftigst tynnet. For å bedre beskrive løsningsrommet anvendte vi en 1D Bayesian inversjon for et utvalg av 21 MT-mottakere i Bjørnøyabassenget. For å håndtere 1D modelleringsantakelsen trente vi en maskinlæringsmodell til å gjenkjenne og kompensere for 2D- og 3D-mønstre i MT-dataene. Denne analysen gav en svært høy sannsynlighet for at det finnes unormalt høye ledningsevner i tidlig apt - alb marine avsetninger i Bjørnøybassenget. Ved å bruke to-fase bergart-væskemodeller finner vi at saltholdigheten av porevæsken i de marine skifrene og i de øvre mantelbergartene må overstige saltinnholdet i normalt sjøvann. Vi finner videre at gjenværende væsker fra en serpentinisering av den øvre mantelen på 25% er forenelig med resistivitet, gravitasjon, og seismiske observasjoner.

This research demonstrates that marine MT is valuable geophysical method to study rifted systems. In the hyper-extented Bjørnøya Basin, our results point towards a partial serpentinization of the upper mantle and migration of saline fluid along active faults during rifting. The ambiguity in the nature of basement rocks from seismic velocity and density is resolved with resistivity models. The new approach and knowledge are applicable to the understanding of numerous hyper-extended rift systems in the North Atlantic. In the context of the transition to low-carbon energies, the conclusions of this thesis have direct implications on the understanding of natural hydrogen formation from serpentinization-driven systems.

The structure and composition of the Earth’s crust is key to understanding the geological evolution of tectonic plates. Magnetotellurics (MT) is a large-scale geophysical method that image the electrical conductivity of the Earth’s crust using the natural variation of the electromagnetic field. For half century, a wealth of electromagnetic data have been acquired onshore for natural resource exploration but marine MT data remain scarce. In this project, we plan to process offshore electromagnetic data acquired by the exploration company in the North Atlantic margin and Barents Sea and extract MT data. Dimensionality analysis of the magnetotelluric impedance tensor should lead to a better understanding of the nature and distribution of telluric currents flowing in the crust. Through inversion and modelling studies, we will seek robust electrical conductivity models of the crust along selected area and transects that can reproduce the MT measurements. We will refine our conductivity model using seismic and potential field data. Using a multi-disciplinary modelling and interpretation approach, we aim at finding a crustal model that honors three independent geophysical measurement. The project will lead to a better understanding of magmatic and hydrothermal processes occurring in the Earth’s crust in a variety of geological settings of the NCS. The study will impact petroleum and mineral exploration by developing new concepts on deep crustal mechanisms and basin evolution.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

NAERINGSPH-Nærings-phd