научный журнал по геофизике Физика Земли ISSN: 0002-3337

АРСАНУКАЕВ З.З. — 2004 г.

Задача вычисления пространственных элементов аномальных полей решается с использованием методов теории дискретных гравитационных полей и разработкой соответствующих компьютерных технологий. Применение дискретного подхода дает возможность свести задачу вычисления пространственных элементов аномальных полей к задаче аналитического продолжения заданных значений поля в нижнее полупространство. В свою очередь, задача аналитического продолжения редуцируется к системе линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) на основе использования дискретных операторов Лапласа. Устойчивость решения СЛАУ обеспечивается тем, что используются совместно сразу несколько дискретных операторов Лапласа. Вычислительные эксперименты проводятся на модельных примерах, причем в качестве аномалеобразующих тел используются тела простой геометрической формы, для которых прямая задача решается точно. Такая методика позволяет оценивать погрешности при аналитическом продолжении (вычислении) значений поля решением прямой задачи в точках нижнего полупространства и сравнением с ними значений аналитически продолженных. Одновременно при проведении вычислительных экспериментов исследуется влияние различных факторов на образование погрешностей при аналитическом продолжении.

АВАГИМОВ А.А., ВАСИЛЬЕВА Т.А., ЗЕЙГАРНИК В.А., ФАЙНБЕРГ Э.Б. — 2004 г.

На ряде моделей, включающих глобальное распределение электропроводности, двумерную вставку, региональный профиль, проходящий через Бишкекский геодинамический полигон, и трехмерную модель Тянь-Шаня, исследованы величины и пространственные распределения тепловых потоков, генерируемых в земле геомагнитными бурями с внезапными началами. Показано, что энергия магнитных бурь, выделяемая в виде тепла, соизмерима с энергией, выделяемой землетрясениями. Основная часть тепла выделяется в верхних 10-20 км разреза и сосредоточена по границам разломов. В свете обнаруженной недавно корреляции магнитных бурь и землетрясений целесообразно изучить возможные механизмы воздействия поступающего таким образом тепла на процесс формирования землетрясений.

КАДИРОВ Ф.А., МУХТАРОВ А.Ш. — 2004 г.

Анализируются результаты гравиметрических, геодезических, геотермических и радиометрических измерений в зоне грязевого вулкана Локбатан. Исследуются тепловой режим и вертикальные движения. Предлагается двухярусная конвекционно-струйная модели тепломассопереноса и активизации грязевых вулканов.

МОРОЗ Ю.Ф., НУРМУХАМЕДОВ А.Г. — 2004 г.

Проведена интерпретация МТЗ в диапазоне периодов 0.1-15000 с. В качестве основных приняты амплитудные и фазовые кривые МТЗ по направлениям вдоль и вкрест простирания полуострова Камчатка. Путем статистического осреднения получены средние продольные и поперечные кривые МТЗ, свободные от локальных гальванических эффектов. С помощью трехмерных пробных моделей изучены возможные искажения этих кривых за счет крупных латеральных геоэлектрических неоднородностей. Выявленные особенности использованы для решения обратной задачи с помощью трехмерного численного моделирования МТ-поля. В результате получена трехмерная геоэлектрическая модель, которая включает коровые и литосферную проводящие зоны и астеносферный проводящий слой. Одна из коровых зон и литосферная зона имеют поперечную ориентировку (Алеутское направление) и продолжаются в Тихий океан. По-видимому, они являются продолжением структур Алеутской островной дуги и Императорского глубинного разлома. К поднятиям поперечной коровой проводящей зоны и астеносферного слоя приурочена Ключевская группа вулканов. Модель сопоставлена с данными гравиметрии и сейсмологии. Рассмотрена возможная природа проводящих зон.

АРЕФЬЕВ С.С., ДОРБАТ К., РОГОЖИН Е.А. — 2004 г.

Спитакское землетрясение 1988 г. одно из наиболее детально изученных землетрясений на территории бывшего СССР исследовалось эпицентральной экспедицией, собравшей уникальные данные как о выходе разрыва в очаге на поверхность, так и об афтершоках землетрясения. Эти данные легли в основу настоящей работы, в которой методом локальной сейсмической томографии получена трехмерная скоростная модель среды и уточнены положения гипоцентров афтершоков. В результате анализа выявлены полосы пониженной скорости сейсмических волн, сопровождающие активные разломы в очаговой области Спитакского землетрясения. В целом же исследованная область показывает высокую степень скоростной неоднородности.

БУРАКОВ К.С., ЗАХАРОВ В.С., НАЧАСОВА И.Е., ПЕЧЕРСКИЙ Д.М. — 2004 г.

Статья посвящена дальнейшему более детальному палеомагнитному изучению записи геомагнитного поля в процессе остывания Мончегорского интрузива, начатому в 2001 г. [Печерский и др., 2002; 2004]. Исследования проведены на образцах, отобранных через 1-2 м по вертикали в интервале от 100 до 161 м от контакта интрузива. На основании теплофизических расчетов оценен режим остывания интрузива в районе отбора образцов. Рассмотрены предельные случаи: а) “максимальный”, когда ансамбль магнитных зерен во всех образцах имеет одну точку Кюри, близкую 580°C, б) “минимальный” случай непрерывного набора точек Кюри от 580 до 540°C в каждом образце. Рассчитанное время остывания интрузива от 576 до 518°C в пределах исследуемого участка разреза - около 70 тыс. лет для “максимального” случая и около 45 тыс. лет для “минимального” случая, время “пробегания” по разрезу температуры 560°C составляет 1.45 тыс. лет. В результате детальной температурной чистки получена картина поведения направления геомагнитного поля а) за время остывания интрузива от 576 до 518°C и б) за время “пробегания” температуры 560°C по разрезу. Наиболее уверенно в изменении склонения и наклонения поля выделяются колебания с периодами около 460 и 10000/7000 лет. Помимо вариаций, на фоне прямой полярности поля зафиксирован экскурс обратной полярности продолжительностью несколько сотен лет.

КУЗНЕЦОВА К.И., КУЧАЙ О.А., ЛУКИНА Н.В., МИХАЙЛОВА А.В., РЕБЕЦКИЙ Ю.Л. — 2004 г.

Для территории Восточной Сибири проведена корреляция расположения и формы области низкоплотностных масс верхней мантии с конфигурацией и морфологией новейших структур в пределах древней Сибирской платформы, огибающего ее новейшего орогенического пояса и Байкальской внутриконтинентальной рифтовой системы. На основе исследования кинематики активных разломов и знаков компонент тензора сейсмотектонической деформации (СТД) делается вывод, что на воздымающейся в новейшее время Сибирской платформе преобладает горизонтальное растяжение, а отдельные части орогенического кольца находятся в различном напряженном состоянии. В работе эти различия связываются с направлениями перемещения верхнемантийного вещества, на порядок менее вязкого, чем вещество земной коры. Новейшие поднятия, образовавшиеся перед фронтом течения верхнемантийного вещества, находятся в условиях горизонтального сжатия. В тылу же возникают условия растяжения. Показана корреляция расположения новейших тектонических структур с рельефом глубинных границ, преимущественно с рельефом кровли астеносферы, реконструированной по величине теплового потока. Посредством расчета двумерной математической модели, состоящей из трех слоев разной вязкости (на примере Байкальской рифтовой системы и Яблонового хребта за ее пределами), исследовался механизм трансформации горизонтального растяжения в горизонтальное сжатие в верхнем слое (“земной коре”) в результате течения низкоплотностного вещества нижнего слоя (“астеносферы”). Получена аналогия с морфологией природных новейших структур. В работе делается вывод о едином генезисе различных типов неотектонических структур Восточной Сибири, обусловленных течением вещества астеносферы и неровным рельефом ее кровли.

ГОЛЬДИН С.В. — 2004 г.

В основу статьи положена аналогия между поведением грунтов - при нормальных давлениях и блочных консолидированных сред - при больших касательных напряжений. Среди явлений, наблюдающихся при деформировании грунтов, важное значение имеют различные способы упрочнения материала (в частности, две модификации дилатансного упрочнения), разупрочнение при критических касательных напряжениях с переходом в устойчивое пластическое течение, обратимость переупаковок (дилатансии) в поле силы тяжести. С дилатансией связаны специфические формы запасания потенциальной энергии. Указанная аналогия позволила проринтерпретировать такие часто наблюдаемые при землетрясениях явления как затишье, реализация землетрясения за краем области затишья, гул и афтершоки. Само землетрясение состоит в разрушении одной плотной упаковки блоков и в образовании новой плотной упаковки, в процессе чего значительная часть энергии рассеивается в окружающем пространстве.

ТЮПКИН Ю.С. — 2004 г.

Область потенциального очага землетрясения ассоциируется с областью, в которой взаимодействие трещин приводит, при прочих равных условиях, к увеличению вероятности развития трещиноватости среды по сравнению с вероятностью ее развития в случае случайного процесса, т.е. с областью, в которой идет, в определенном смысле, процесс самоорганизации разрушения. Предполагается, что основные “интегральные” особенности поведения системы, связанные с взаимодействием трещин, при определенном пространственно-временном осреднении, могут быть учтены с помощью введения в рассмотрение двух дополнительных, по сравнению со стандартными термодинамическими переменными, параметров: параметра а, характеризующего степень разрушения материала и параметра φ, характеризующего степень влияния взаимодействия трещин на процесс разрушения. Процесс самоорганизации разрушения (формирование потенциального очага) начинается в случае, когда параметр разрушения α превышает некоторое критическое значение а ст, которое, вообще говоря, зависит от текущих значений параметров состояния среды, от скорости нагружения и т.п. Формально это описывается условием, что равновесное значение φ 0 параметра φ отлично от нуля только при а > а ст. Математически, рассматриваемая модель базируется на выражении для свободной энергии, предложенном В.А. Ляховским и В.П. Мясниковым для описания поведения упругой среды с микронарушениями и дополненного слагаемым, обеспечивающим учет влияния взаимодействия трещин на процесс разрушения. Выражение для этой части свободной энергии системы основывается на формальной аналогии с феноменологической теорией фазовых переходов второго рода. Показано, что за счет учета взаимодействия трещин, система должна терять устойчивость в первую очередь в области, где φ 0 Ф 0, что оправдывает применительно к ней термин “потенциальный очаг землетрясения”. Показано также, что в рассматриваемой модели учет взаимодействия трещин приводит к существенной перестройке в сторону ускорения режима разрушения в области потенциального очага, по сравнению с окружающей средой.

ПОНОМАРЕВ А.В., СМИРНОВ В.Б. — 2004 г.

Афтершоковые последовательности землетрясений обладают характерными статистическими закономерностями. Спад интенсивности потока афтершоков во времени подчиняется степенному закону Омори, по мере затухания афтершоковой активности наклон графика повторяемости b увеличивается, а фрактальная размерность множества гипоцентров d уменьшается. Природа афтершоковых последовательностей традиционно связывается с релаксацией сейсмического режима, “возбужденного” главным событием. Анализ результатов лабораторного моделирования релаксационных процессов при разрушении образцов горных пород показал, что те же статистические закономерности релаксации наблюдаются и при других способах возмущения режима разрушения, когда очаг главного события отсутствует. При ступенчатом нагружении образца (когда его деформация резко увеличивается, а затем поддерживается постоянной) после каждой ступеньки также возникают последовательности акустических событий, аналогичные афтершоковым последовательностям. Локация времени и положения источников акустических событий в опытах позволила исследовать характер последовательностей акустических событий. Оказалось, что они обладают теми же свойствами, что и афтершоковые последовательности землетрясений: спад активности по закону Омори, увеличение b и уменьшение d. Полученные результаты свидетельствуют, что наличие главного события не является необходимым условием формирования релаксационных процессов, подобных афтершоковым последовательностям. Такие процессы, вероятно, возникают при внезапном изменении в некоторой области среды поля напряжений, релаксация которого характеризуется указанными выше особенностями переходного режима сейсмичности. Характерные для сейсмичности главные события являются лишь одним из возможных источников локального возмущения поля напряжений.

РОДКИН М.В. — 2004 г.

Совместное использование данных о гипоцентре и о сейсмическом моменте позволяет расширить набор параметров, характеризующих очаг землетрясения. По данным Гарвардского каталога проанализированы изменчивость параметров сейсмичности от глубины и характер взаимосвязи между этими параметрами в разных диапазонах глубины. Выявлен ряд новых эмпирических соотношений, и дается их интерпретация. Полученные результаты свидетельствуют в пользу тесной связи характера сейсмичности с глубинным флюидным режимом и процессами твердотельных превращений вещества земной коры и верхней мантии.

ИЛЬИН И.А., ПЕТРУНИН Г.И., ПОПОВ В.Г. — 2004 г.

Проведено детальное исследование комплекса теплофизических параметров (температуропроводности, теплоемкости и теплопроводности) минералов изоструктурного ряда плагиоклазов в диапазоне температур 300-700 К. Подтвержден ряд предполагаемых особенностей поведения решеточной теплопроводности плагиоклазов в зависимости от температуры, химического и компонентного составов и изучен механизм их формирования. В частности, предложен вариант теоретического соотношения, удовлетворительно описывающий нелинейный характер зависимости тепло- и темпе ратуропроводности от их компонентного состава.

КАЛАБ З., ЛЮБУШИН (МЛ.) A.A., ЧАСТОВА Н. — 2004 г.

Предлагается метод автоматической классификации 3-компонентных сейсмических записей, основанный на использовании информационного признака - уровня вейвлет-сжатия Донохо-Джонстона. Метод иллюстрируется на примере анализа массива 3-компонентных записей сейсмических событий в шахтах Силезского угольного бассейна (Чехия). Выделенные кластеры событий предположительно различаются по механизму подвижки в эпицентре события.

МОКРУШИНА Н.Г., ТАТЕВОСЯН Р.Э. — 2004 г.

На основании первичных описаний макросейсмических эффектов, вызванных глубоким Карпатским землетрясением 26 октября 1802 г., оценена интенсивность колебаний в эпицентральной зоне и в населенных пунктах на Русской платформе. Использование информации из первоисточников позволяет существенно повысить надежность этих оценок. Предложен принципиально новый подход для оценки магнитуды исторического землетрясения. В основе этого подхода лежит прямое сравнение макросейсмических эффектов в отдельных населенных пунктах от исторического и современного землетрясения с надежно определенной инструментальной магнитудой. Достаточно уверенно можно оценить магнитуду землетрясения 1802 г. в интервале 7.1—7.3.

БАЛАГУРОВ А.М., ВАСИН Р.Н., НИКИТИН А.Н., ПОНОМАРЕВ А.В., СОБОЛЕВ Г.А. — 2004 г.

В развитие идей М.А. Садовского о релаксационных процессах в энергонасыщенной теплом, движением и энергией физико-химических связей земной коре исследована методами нейтронной дифрактометрии и акустической эмиссии динамика α-β-перехода в образце кварцита. Показано, что переход происходил в температурном диапазоне 540-573°С и после достижения температуры 600°С образец практически полностью состоял из β-кварца. Измерено изменение межплоскостных расстояний кристаллической решетки в процессе α-β-перехода, и на этой основе оценены значения решеточных напряжений, которые в несколько раз превысили приложенное к образцу внешнее механическое напряжение. Установлено, что после завершения α-β-перехода возникали вспышки акустической эмиссии (АЭ), превышающие на два порядка по интенсивности уровень АЭ, обусловленный термическим растрескиванием при нагревании образца. Динамика всплесков АЭ описывается зависимостью релаксационного типа и по структуре имеет некоторую аналогию с известными в сейсмологии последовательностями: главное событие - афтершоки.

КИШКИНА С.Б., СПИВАК А.А. — 2004 г.

Приведены результаты регистрации и анализа фоновых и импульсных микросейсмических колебаний для нескольких районов России и Италии. По результатам обработки фоновых колебаний определяются характерные размеры активных структур, степень их подвижности в стесненных условиях, относительная наполненность спектра колебаний высокими и низкими частотами. Присутствующие в фоновых микроколебаниях квазигармонические составляющие разделяются на два типа: техногенного и резонансного происхождения. Показано, что при отсутствии модуляции амплитуды микросейсмического фона в целом, внешнее силовое возмущение среды в виде приливной силы вызывает модуляцию фоновых микроколебаний в разных частотных интервалах для разных участков земной коры. При этом максимальное изменение амплитуды спектральной плотности отмечается для вполне определенных квазигармонических составляющих колебаний. По характеристикам импульсных колебаний релаксационного типа определяются пространственно-временные характеристики режима релаксационных процессов: количество импульсов, распределение их очагов в пространстве, сброс напряжения, размеры активных блоков, величина дифференциальных подвижек активных граней при релаксации, эффективная жесткость среды на конкретных участках, а также оценивается величина действующих в среде напряжений. По кластеризации очагов участки тектонических разрывных структур ранжируются по степени активности.

АНДРИЕНКО Г.Л., АНДРИЕНКО Н.В., ГИТИС В.Г. — 2004 г.

Предложены и исследованы методы применения сетевых геоинформационных средств интерактивной визуализации, аналитических преобразований и правдоподобного вывода для анализа разрушений, вызванных землетрясениями и для выделения возможных очаговых зон сильных землетрясений по комплексу геолого-геофизических признаков. Предложен метод перехода от решающего правила, полученного по выборке прецедентов, к правилу в нечеткой логике, по которому может быть составлено текстовое объяснение решения. Приведены тестовые примеры применения сетевых ГИС Декарт и ГеоПроцессор для оценки ущерба от землетрясения в Западной Турции и по выделению возможных зон возникновения землетрясений в окрестности г. Кресна (Болгария).

ДЕМИН В.М., ЛЕМЕНТУЕВА Р.А., МАЙБУК З.-Ю. Я. — 2004 г.

В данной работе приведены основные результаты исследований свойств полиметаллических руд, обладающих выпрямительным эффектом (ВЭР), проходящих через них электрических сигналов. Показано, что полупроводниковые структуры в рудах имеют свои собственные частотные характеристики, причем для исследуемых руд максимумы величин выпрямленных сигналов приходится на диапазон 40-80 кГц. Установлены пороговые величины напряжения, при которых ВЭР начинает обнаруживаться, и определены напряжения пробоя в рудных образцах различного минерального состава. Разработано устройство, с помощью которого можно изучать выпрямительные свойства руд в широком диапазоне частот, определять коэффициент нелинейного преобразования (K n) окон-туривать полупроводниковые структуры и определять тип проводимости N-или P). Экспериментальные результаты подтверждают гипотезу о полупроводниковом механизме механоэлектрических преобразований в рудных телах. Полученные результаты могут быть использованы при анализе электрических, электромагнитных явлений, наблюдаемых при поиске и разведке полиметаллических рудных тел и для изучения электромагнитных предвестников горных ударов и землетрясений, связанных с рудными разломами.

СОКОЛОВА Ю.Ф. — 2004 г.

АНТОНОВ В.А., КОНДРАТЬЕВ Б.П. — 2004 г.

Новым методом получены уравнения движения твердого внутреннего ядра Земли в окружающем его внешнем жидком ядре под действием приливной силы от небесных тел. Реальной является только приливная сила от Луны, а влиянием других небесных тел на внутреннее ядро нашей планеты можно пренебречь. Выяснено, что смещение твердого ядра возникает только от третьих гармоник возмущающего потенциала, причем приливная сила зависит от сплюснутости ядра и оказывает на него лишь незначительное воздействие. Конкретно установлено, что амплитуда колебаний ядра при учете Луны в качестве главного возмущающего тела оказывается ничтожно малой: в стационарном случае верхний предел смещения твердого ядра оказывается равным лишь 6.1 x 10 -4 см. Это на порядок меньше результата, полученного ранее Н.Н. Парийским и почти на семь порядков меньше оценок смещения ядра, полученных другими авторами.