научный журнал по геофизике Физика Земли ISSN: 0002-3337

КЕДРОВ О.К., КЕДРОВ Э.О. — 2015 г.

В настоящей работе для анализа землетрясений в Центральной Азии применен спектральный метод оценки добротности среды QP по региональным продольным волнам. С этой целью использовались записи землетрясений из Ирана, зарегистрированные на станциях ASF (Иордания) и EIL (Израиль). Оценка добротности QP проводилась с использованием амплитуд региональных волн Р по данным из бюллетеня REB Международного центра данных в Вене. Расчет параметра QP проводился с использованием исследовательской программы “Quality”. Цель работы заключалась в выяснении вопроса о возможности применения данного метода оценки QP для разных по условиям распространения сигналов районов. Показана возможность применения предложенного оперативного метода оценки QP в разных по условиям распространения сигналов районах.

РЕШЕТНЯК М.Ю. — 2015 г.

Приведены оценки коэффициентов корреляции геомагнитного поля на разных пространственных масштабах как для наблюдений за период с 1590 г., так и для трехмерной модели геодинамо в сферической оболочке. Показано, что в последнем случае, несмотря на наличие инверсий магнитного поля, корреляция магнитного поля на разных масштабах мала. Поведение магнитного диполя во времени коррелирует с эволюцией интегральной магнитной энергии в жидком ядре, поведение же интегральной кинетической энергии слабо зависит от эволюции магнитного поля. Приведены двумерные спектры магнитной поля, поля скорости и кросс-спиральности в жидком ядре Земли.

СОБОЛЕВ Г.А. — 2015 г.

Исследованы записи широкополосных станций IRIS после сильного землетрясения. Через несколько суток после землетрясения возникают пульсации с периодом 128 мин, продолжающиеся примерно в течение недели. Они проявляются в форме периодического изменения амплитуды радиальных собственных колебаний Земли 0S0 с периодом 20.46 мин. Период пульсаций более чем в 2 раза превышает период самого низкочастотного сфероидального собственного колебания Земли 53.9 мин. Пульсации лучше выражены на станциях, расположенных в средних широтах и вблизи экватора и хуже проявляются вблизи полюсов. Фаза пульсаций синхронна на близко расположенных станциях, но противополярна на станциях, расположенных в восточном и западном полушариях. Амплитуда пульсаций не зависит от фазы земного прилива. Форма и период пульсаций воспроизводятся моделью биений, возникающих в осцилляторе Ван-дер-Поля с внешним периодическим воздействием. Высказана гипотеза о механизме пульсаций в результате асинхронного взаимодействия собственных колебаний Земли.

ГОРБАТИКОВ А.В., КУГАЕНКО Ю.А., САЛТЫКОВ В.А., СТЕПАНОВА М.Ю. — 2015 г.

По данным микросейсмического зондирования построена глубинная модель среды под районом Узон-Гейзерной вулкано-тектонической депрессии и прилежащего к ней вулканического массива Кихпиныч (Камчатка) до глубины 30 км. Для этого была осуществлена регистрация естественного фонового микросейсмического поля переносными широкополосными сейсмометрами Guralp CMG-6TD в точках специально спланированной наблюдательной сети: в 60-ти точках вдоль трех профилей общей длиной около 28 км. Выявленные структурные неоднородности проинтерпретированы с учетом известных ранее результатов геологических, геолого-морфологических и петрологических исследований. Идентифицирована и пространственно локализована область малоглубинного закристаллизовавшегося магматического очага под депрессией. Выявлены области предположительной концентрации базальтовых расплавов, с которыми может быть связана наблюдающаяся в последние 15 лет локальная геодинамическая активизация исследуемого района: периферический магматический очаг вулканического массива Кихпиныч на глубине 5–12 км и более глубокая (15–20 км) магматическая камера. Получено согласие геометрии обнаруженных глубинных структур с локальной микросейсмичностью и моделью современного магматического внедрения в верхние горизонты коры, разработанной по данным спутниковой интерферометрии.

КОСАРЕВ В.Е., КОСАРЕВА Л.Р., НУРГАЛИЕВ Д.К., УТЕМОВ Э.В., ЩЕРБАКОВ В.П., ЯСОНОВ П.Г. — 2015 г.

Предложен новый метод разделения ферромагнитных компонент в осадочных породах путем анализа коэрцитивных спектров образцов методом непрерывного вейвлет-преобразования вейвлетом, построенным на основе гауссиана (MHAT). Исследовано 1056 образцов донных отложений озера Хубсугул (Монголия), по анализу кривых намагничивания и перемагничивания выделено не менее 4 групп магнитных компонент. Практически во всех образцах обнаружено две компоненты бактериального происхождения, представленные ансамблями однодоменных взаимодействующих зерен, но отличающиеся составом зерен (магнетит и грейгит). Показана возможность использования магнитных данных для диагностики в осадках остатков магнитотактических бактерий, а также палеоэкологических и палеоклиматических реконструкций.

ЖЕЛЕЗНЯК Л.К., КОНЕШОВ В.Н., КРАСНОВ А.А., СОКОЛОВ А.В., ЭЛИНСОН Л.С. — 2015 г.

Статья посвящена исследованию принципиальной возможности использования относительного гравиметра серии “Чекан” для развития государственной гравиметрической сети 1-го класса и создания гравиметрических сетей 2-го и 3-го классов. Данный тип гравиметров обладает значительной производительностью, большим диапазоном измерений, высокой степенью автоматизации, необходимой точностью и простотой в использовании.

БУДНЕВ Н.М., БУЗИН В.Б., ЗУРБАНОВ В.Л., КИКТЕНКО Е.О., КОРОТАЕВ С.М., МАЧИНИН В.А., МИРГАЗОВ Р.Р., НОВЫШ А.В., ПОРТЯНСКАЯ И.А., СЕРДЮК В.О. — 2015 г.

Электрическое поле гидросферы может быть использовано для мониторинга различных геофизических процессов. Проблема реализации такого мониторинга ставит задачи достижения необходимой достоверности измерений поля и разделения вкладов различных источников. Настоящая работа направлена на их поэтапное решение в эксперименте по мониторингу вертикальной компоненты электрического поля в озере Байкал. Ранее такой мониторинг уже велся, однако недостаточная надежность измерительной установки сдерживала прогресс в интерпретации данных. Разработана новая установка, обеспечивающая, наряду с высокой точностью измерений, контроль потенциальных шумообразующих факторов. Впервые выполнено сопоставление поля индуцированного течениями с прямыми измерениями его скорости. Анализ первых результатов показывает доминирующую роль поля течений на периодах до 10 сут. С другой стороны, этот анализ указывает на неясность природы вариаций с периодом около 100 сут.

БИРГЕР Б.И. — 2015 г.

Лабораторные эксперименты с образцами горных пород показывают, что при малых деформациях имеет место неустановившаяся ползучесть, при которой деформации растут со временем, а скорость деформаций уменьшается. Тектоника плит допускает только малые деформации в литосферных плитах, поэтому ползучесть литосферы является неустановившейся. В работе исследовано влияние реологии литосферы, обладающей упругостью, хрупкостью (псевдо-пластичностью) и ползучестью, на складкообразование в земной коре. Складчатость создается горизонтальным сжатием, возникающим при столкновении литосферных плит. Эффективная вязкость, характеризующая неустановившуюся ползучесть ниже, чем эффективная вязкость при установившейся ползучести, зависит от характерного времени рассматриваемого процесса. Учет неустановившейся ползучести приводит к такому распределению реологических свойств горизонтально сжатой литосферы, при котором верхняя кора является хрупкой, а неустановившаяся ползучесть доминирует в нижней коре и мантийной литосфере. Показано, что течения, возникающие в литосфере из-за неустойчивости при горизонтальном сжатии и вызывающие складчатость, являются мелкомасштабными. Эти течения, сосредоточенные в верхней хрупкой коре, создают коротковолновый рельеф земной поверхности, проникают на небольшую глубину в нижнюю ползучую кору и не проникают в мантию, а, следовательно, не изгибают границу Мохо.

СВЕТОВ Б.С. — 2015 г.

В первой части статьи приводятся общие сведения о самосогласованных задачах геофизики, показывается, что они дают более адекватное описание процессов, происходящих в реальной геологической среде, приводятся примеры таких задач. Этот раздел статьи содержит ряд ранее не публиковавшихся результатов (выделяются курсивом). В двух последующих разделах анализируются наиболее проработанные самосогласованные задачи геофизики: вызванной поляризации и сейсмоэлектрики.

ЕГОРОВА Т.П., ПАВЛЕНКОВА Г.А. — 2015 г.

Уникальные глубинные сейсмические исследования, проведенные в России с применением ядерных взрывов, позволили определить детальную структуру земной коры, верхней мантии и переходной зоны к нижней мантии до глубины 700 км на огромной площади Северной Евразии. Показано, что сейсмические скорости в верхней мантии отражают, в основном, ее температурный режим. Гравитационное моделирование, выполненное по этим сейсмическим профилям, показало отсутствие прямой связи между сейсмической скоростью и плотностью. Сибирский кратон, характеризующийся низким тепловым потоком и высокоскоростной мантией, отличается пониженной плотностью. Верхняя мантия Восточно-Европейской платформы, примерно с таким же тепловым потоком, характеризуется максимальными плотностями и скоростями. Западно-Сибирская плита отличается высоким тепловым потоком, пониженными сейсмическими скоростями и повышенной плотностью в верхней мантии. Такое соотношение скоростей сейсмических волн и плотности означает разный состав вещества верхней мантии изученных структур: верхняя мантия Сибирского кратона деплетирована.

БЫКОВА В.В., МИХИН А.Г., МОКРУШИНА Н.Г., НИКОЛАЕВ Л.Д., ТАТЕВОСЯН Р.Э. — 2015 г.

14 октября 2011 г. в Восточной Сибири, около 15 км к северо-западу от г. Сковородино, произошло землетрясение с Mw = 6.0. Землетрясение вызвало большой интерес среди специалистов. В статье приведены некоторые сведения о предшествующей сейсмичности района на основании макросейсмических и инструментальных данных. Сейсмический режим непосредственно перед главным толчком и анализ афтершоковой последовательности представлен по данным полевой сети ИФЗ РАН, работавшей с конца июля 2011 г. по январь 2012 г. На основании всех данных можно заключить, что Сковородинское землетрясение является выдающимся сейсмическим событием в обширном регионе. В его эпицентральной области и ближайших окрестностях зарегистрированы сейсмические события лишь небольших магнитуд (не более 4). Определены положения очага главного толчка и гипоцентров афтершоков (более 1300 событий). Афтершоковая последовательность аномальна – в ней отсутствуют достаточно сильные сейсмические события (M 3.5). На основании пространственно-временного распределения афтершоков выявлены два скопления эпицентров на западе и востоке эпицентральной зоны, значительно отличающиеся по своим параметрам, что свидетельствует о сложном строении очага. При этом обобщенно можно представить очаг как сдвиговую подвижку по субвертикальной плоскости близширотного простирания, размеры очага 17 ? 17 км, средняя величина подвижки составляет 63 см, что как минимум на 30% превосходит величины, характерные для землетрясений с M = 6.0.

ВИНОГРАДОВ М.П., МИЛЮКОВ В.К., МИРОНОВ А.П., МЯСНИКОВ А.В., ПЕРЕЛЫГИН Н.А. — 2015 г.

По деформационным данным, полученным с помощью Баксанского лазерного интерферометра – деформографа, выполнен анализ собственных колебаний Земли, возбужденных тремя крупнейшими землетрясениями последнего десятилетия. Это землетрясения в Индийском океане (Суматра–Андаман) 2004 г., в Чили 2010 г. и в Японии 2011 г. Изучена спектрально-временная структура собственных колебаний, особенности взаимодействия мод с близкими частотами (кросс-каплинг эффект). Исследован вопрос соответствия наблюдаемых мод СКЗ модельным значениям (модель PREM) для каждого из трех землетрясений. Обнаружено уверенное систематическое смещение в сторону бльших частот для тороидальных мод c угловым номером l = 12–19. Максимальная плотность энергии тороидальных колебаний сосредоточена в верхней мантии Земли. Поэтому обнаруженный эффект соответствует большей скорости распространения поперечных волн в верхней мантии, чем это дает модель PREM. льших частот для тороидальных мод c угловым номером l = 12–19. Максимальная плотность энергии тороидальных колебаний сосредоточена в верхней мантии Земли. Поэтому обнаруженный эффект соответствует большей скорости распространения поперечных волн в верхней мантии, чем это дает модель PREM.

КУЗЬМИН Ю.О. — 2015 г.

Приведены результаты повторных нивелирных наблюдений вдоль профилей пересекающих нескольких разломных зон. Выявлено два типа аномалий современных вертикальных смещений земной поверхности в зонах разломов: “изолированный”, когда аномальное смещение приурочено к одному разлому и “смешанный”, когда кривые смещений обусловлены наложением двух или нескольких аномалий от разломов, расположенных на близком расстоянии друг от друга. Проведено моделирование взаимодействия разломных зон и определено “пороговое” расстояние S, на котором разломы перестают взаимодействовать друг с другом. Показано, что наблюдаемый спектр аномалий вертикальных движений земной поверхности обеспечивает пороговое расстояние S порядка 1–3.5 км при ширине включения (модельного аналога разломной зоны) 2а порядка 0.15–0.5 км и глубине залегания в диапазоне от 0.3 до 2.7 км. Проведено моделирование с последующей минимизацией расхождения теоретических и наблюдаемых значений, полученных вдоль профиля, пересекающего несколько разломов. Показано, что для формирования амплитуд аномальных вертикальных смещений земной поверхности в окрестности разлома амплитудой порядка 30–50 мм достаточно относительного изменения объемного модуля упругости порядка 5–11%.

ДРОБЫШЕВ В.Н., КУСРАЕВ А.Г., МИЛЮКОВ В.К., МИРОНОВ А.П., СТЕБЛОВ Г.М., ХУБАЕВ Х.М., ШЕВЧЕНКО В.И. — 2015 г.

Большой Кавказ в целом, и осетинский регион в частности, входят в состав Альпийско-Гималайского подвижного пояса, характеризующийся активной новейшей тектоникой. Этот сложный с геодинамической точки зрения регион традиционно рассматривается как результат взаимодействия двух крупных литосферных плит – Евразийской и Аравийской. Начиная с 2010 г. в этом регионе была создана сеть геодезических пунктов для проведения периодически-повторных измерений мобильной GPS-аппаратурой, а также установлены три стационарных GPS-станции. В работе приводятся методика обработки и результаты GPS-измерений 2010–2013 гг. Оценки скоростей горизонтальных смещений приведены в трех системах отсчета: в общеземной системе координат ITRF2008, относительно неподвижной Евразии и в локальной системе отсчета, определенной стационарной станцией ARDN. Полученные результаты, помимо общего субмеридионального движения региона, связанного с конвергенцией Евразийской и Аравийской плит, выявили ряд тектонических особенностей, обусловленных, по-видимому, продолжающимися локальными процессами формирования тектонической структуры этого региона.

МОЛОДЕНСКИЙ М.С., МОЛОДЕНСКИЙ С.М. — 2015 г.

Предложен новый метод определения временны;х изменений приливного отклика среды в сейсмо активных областях, позволяющий повысить чувствительность и разрешение во времени стандартных методов скользящего анализа более чем на порядок. Приведены результаты сравнительного анализа временных изменений приливного отклика среды в спокойной сейсмической обстановке (по данным наблюдений на ст. Талгар, Казахстан) и в пространственно-временных окрестностях девятибалльного землетрясения в Японии 11.03.2011.

КАЛАШНИКОВ И.Ю., СОКОЛОВ Д.Д., ЧЕЧЕТКИН В.М. — 2015 г.

Данные об инверсиях геомагнитного поля на протяжении геологической истории позволяют судить о том, как работают механизмы генерации и поддержания геомагнитного поля, которые включают дифференциальное вращение, зеркально-асимметричную конвекцию, магниторотационную неустойчивость и другие эффекты. Чтобы сравнить шкалу магнитной полярности с теорией геодинамо, мы рассматривем простую модель геодинамо, позволяющую воспроизвести шкалу полярности, напоминающую реальную шкалу, и показываем, как с помощью параметров, отвечающих различным составляющим геодинамо, воспроизвести количественные характеристики шкалы. Оказывается, что это можно сделать, используя достаточно простую динамическую систему, которая получается некоторым упрощением уравнений электродинамики средних полей, в которой учтены статистические флуктуации управляющих параметров геодинамо.

ИБРАГИМОВ Ш.З. — 2015 г.

Исходя из экспериментальных данных предложены одно-, двух- и трехдоменные модели для структур распада магнетит–ульвошпинель. Модели представлены для нулевого состояния, состояния остаточной намагниченности насыщения. Особенностями предложенных моделей является расчет магнитостатического взаимодействия между ферромагнитными матрицами магнетита, разделенными парамагнитными ламелями ульвошпинели. Рассчитаны критические размеры перехода матриц из однодоменного состояния в двухдоменное. На основании расчетов сделан вывод о том, что матрицы могут иметь только одно- или двухдоменную структуру. Рассчитаны параметры Mrs/Ms для матриц различных размеров, рассчитаны зависимости роста индуктивного магнитного момента Mi в полях до 25 мТл. Для двух образцов проведены исследования на электронном микроскопе с целью определения размеров структур распада. Для этих двух образцов проведено сопоставление экспериментальных данных с расчетными параметрами на основании предложенных моделей. Получена хорошая сходимость расчетных и экспериментальных параметров.

БАКЕЕВ Р.А., СТЕФАНОВ Ю.П. — 2015 г.

В 3D-постановке выполнено численное моделирование формирования нарушений в слое геосреды при разрывном горизонтальном сдвиге основания. Показано, что строение нарушений зависит от начального напряженного состояния или толщины деформируемого слоя, а также от коэффициента Пуассона и прочностных свойств среды. Получено три разных типа зон нарушений. В первом из них основными являются пропеллерообразные поверхности R сколов Риделя, которые сливаются в магистральный разлом с оперяющими структурами. Во втором – первичными зонами нарушений оказались поверхности, которые в горизонтальных сечениях ориентированы под углом 40° к оси сдвига. После выхода на поверхность их рассекает вертикальный или V-образный разлом. В этом случае строение нарушений наиболее полно соответствует цветковым структурам. Третий тип представляет собой желоб, в центре которого возможно образование еще одной зоны локализации – вертикального разлома.

ТРУБИЦЫН А.П., ТРУБИЦЫН В.П. — 2015 г.

Система уравнений тепловой конвекции в приближении Буссинеска получается при пренебрежении рядом членов, которые в условиях мантии Земли не малы. Однако ошибка при расчете структуры конвективных течений оказывается меньше величины отбрасываемых членов. Чтобы проанализировать причину этого, в работе излагается последовательный переход от общих уравнений для нагреваемой вязкой сжимаемой жидкости к более простым уравнениям тепловой конвекции по мере пренебрежения малыми величинами при значениях параметров современной Земли. Рассматривается приближение квазиупругой вязкой жидкости (ALA), усеченное приближение квазиупругой вязкой жидкости (TALA), обобщенное приближение Буссинеска (EBA) и самое простое классическое приближение Буссинеска (BA), полностью пренебрегающее эффектами сжимаемости жидкости. При параметрах мантии приближение BA дает небольшую ошибку только для скоростей течений, а ошибка для температуры может достигать десятков процентов. Поэтому можно рассмотреть среднее между EBA и BA приближение, учитывающее эффект сжимаемости только для температуры. Это приближение можно назвать SBA – суперадиабатическим приближением Буссинеска для температуры Tsa. Соответствующее уравнение по виду совпадает с простым уравнением Буссинеска, но в него входит не полная температура T, а нададиабатическая температура Tsa. В этом простом приближении и рассчитанная структура конвективных течений, и распределение полной температуры (получаемой прибавлением известной адиабаты Ta к вычисленной Tsa) оказываются более точными по сравнению с классическим приближением Буссинеска.

КУЗЬМИН Ю.О. — 2014 г.

Обсуждаются проблемы идентификации результатов геодеформационных наблюдений, обусловленные новыми технологиями измерений, которые приводят к “соотношениям неопределенности” типа “пространственный размер аномалии – густота наблюдательных пунктов” и “длительность аномалий – временная детальность измерений”. Отмечается, что многие “парадоксальные” выводы относительно скоростей и масштабов протекания современных геодинамических процессов снимаются при соблюдении критериев соответствия параметров измерительной системы свойствам исследуемого объекта и учета относительного характера средств наблюдений. Показано, что изменение одноосного девиаторного напряжения во времени приводит к вариациям объемных деформаций и, как следствие, к вариациям силы тяжести. Показана неоднозначность в определении векторов смещений земной поверхности методом РСА интерферометрии. Сделан вывод о том, что автономное использование интерферометрических данных приводит к существенным искажениям результатов и невозможно без комплексирования с наземными методами геодезических наблюдений.