научный журнал по геофизике Физика Земли ISSN: 0002-3337

АДУШКИН В.В., СПИВАК А.А., ХАРЛАМОВ В.А. — 2012 г.

В работе рассмотрены эффекты воздействия внеземных сил в виде гравитационного взаимодействия в системе Земля–Луна–Солнце на особенности развития природных процессов в окружающей среде. На основе результатов инструментальных наблюдений выделены основные периодичности и цикличности временных вариаций ряда геофизических полей и процессов на границе земная кора-атмосфера. По результатам корреляционного анализа сделано заключение о том, что основным фактором, определяющим околосуточные и двухнедельные вариации электрического поля в грунте, эманационного поля радона, уровня подземных вод и поля микросейсмических колебаний является лунно-солнечный прилив. Анализируется также роль приливной деформации в формировании разномасштабных блоковых движений в земной коре. В важной для платформенных областей проблеме вертикальных, горизонтальных и вращательных перемещений структурных блоков выявлена новая форма движения блоков, близкая к прецессии, которая возникает в результате разновременной реакции блока и примыкающих к нему межблоковых промежутков либо тектонических структур с отличающимися в разных направлениях прочностными и деформационными свойствами на действие приливных сил.

ЕГОШИН А.А., ЕРМАК В.М., ЗЕЦЕР Ю.И., КОЗЛОВ С.И., КУДРЯВЦЕВ В.П., ЛЯХОВ А.Н., ПОКЛАД Ю.В., ЯКИМЕНКО Е.Н. — 2012 г.

Представлены статистические характеристики уровней радиосигналов среднеширотных радиостанций, работающих в СДВ–ДВ диапазонах, и зарегистрированных приемником, расположенным в геофизической обсерватории (ГФО) ИДГ РАН “Михнево” (54.94° с.ш.; 37.73° в.д.) в 2007–2010 гг. Указанные эксперименты позволили продемонстрировать, что в условиях глубокого солнечного минимума, т.е. отсутствия возмущающих факторов “сверху”, связанных с солнечной и геомагнитной активностью, наблюдаются интенсивные вариации уровней радиосигналов. Причина таких вариаций, на наш взгляд, связана с возмущениями “снизу”, определяемыми метеорологическими и волновыми процессами в средней и нижней атмосфере.

МАРКОВ Г.П., ПЕЧЕРСКИЙ Д.М., ЦЕЛЬМОВИЧ В.А., ШАРОНОВА З.В. — 2012 г.

Проведены термомагнитный, микрозондовый анализы и измерен ряд магнитных характеристик 25 метеоритов и 3 тектитов из коллекций Геологического музея им. В.И. Вернадского РАН и Музея естественной истории СВКНИИ ДВО РАН. В результате установлено, что во всех метеоритах, независимо от их типа, присутствуют одни и те же магнитные минералы, варьирует лишь их концентрация. Главный магнитный минерал изученных метеоритов – камасит с концентрацией никеля менее 10%, реже встречаются чистое железо, тэнит, шрейберзит и чрезвычайно редки такие магнитные минералы, как никель, некоторые феррошпинели, Fe–Al сплав и др. Перечисленные минералы, как правило, отсутствуют в коре Земли и других планет. Вероятнее всего, изученные метеориты представляют ядро и нижнюю мантию планет-источников метеоритов. Однообразие магнитных свойств метеоритов и типов термомагнитных кривых М(Т) нарушается вторичными изменениями метеоритов на Земле. Как и в метеоритах, в осадках наблюдается то же самое однообразие: камасит является практически единственным космическим магнитным минералом, встречающимся в осадках повсеместно и связанным с космической пылью. Сходство составов камасита в железных метеоритах и в космической пыли объясняется общим их источником, а их различие состоит лишь в степени дробления материала родительского тела.

БЯКОВ А.Ф., ВЕРЖБИЦКИЙ Е.В., КОНОНОВ М.В., ЛОБКОВСКИЙ Л.И. — 2012 г.

Небольшое количество датированных образцов коренных пород и нечетко выраженные магнитные аномалии в Амеразийском бассейне не позволяют уверенно идентифицировать возраст большинства структур, что не дает возможность составить достоверное представление об эволюции этого обширного региона, характеризующегося большим углеводородным потенциалом. Поэтому геологическое время образования структур Амеразийского бассейна определено предположительно, либо в очень широких пределах (например, конец мела–кайнозой). Для более точной оценки времени образования структур Амеразийского бассейна был применен геотермический метод, который высоко информативен относительно возраста литосферы, ее мощности и эволюции структур бассейнов, а также дает значительно более узкие временные границы формирования структур по сравнению с геологическими данными. По данным теплового потока были выполнены численные расчеты возраста структур Амеразийского бассейна, время образования которых является главным параметром при расшифровке эволюции восточной части Арктического шельфа: котловина Подводников (97–79 млн. лет), котловина Макарова (75–61 млн. лет), хребет Альфа-Менделеева (97–79 млн. лет) и хребет Ломоносова (69–57 млн. лет). Рассчитанный по геотермическим данным возраст этих структур согласуется с возрастом, определенным по геологическим, геомагнитным, сейсмическим и радиометрическим данным. На основе определенного по данным теплового потока возраста структур и анализа комплекса геолого-геофизических данных делается вывод о генезисе и специфике процессов формирования в Амеразийском бассейне котловин Подводников и Макарова и хребтов Альфа-Менделеева и Ломоносова.

БОЙКО А.Н., ГАВРИЛОВ С.В. — 2012 г.

Одномерные задачи о подъеме магмы через вулканический канал тождественны по своей постановке задаче о химико-плотностной или термической конвекции в безграничной среде. В настоящей работе показывается, как процесс подъема разуплотненного маловязкого материала в значительно более вязкой среде может быть последовательно описан в рамках одномерной задачи динамики вязкой жидкости. Построенная аналитическая модель применяется для описания подъема разуплотненного материала в “хвосте” диапира через мантию к поверхности Земли. Линейное исследование волновых возмущений формы канала показывает, что разуплотненный материал имеет тенденцию подниматься порциями, и этим, вероятно, объясняется пульсирующий режим активности горячих точек, появляющихся на дневной поверхности над диапиром.

РЕШЕТНЯК М.Ю. — 2012 г.

Рассмотрены триадные нелинейные взаимодействия в уравнении Навье–Стокса для квазигеострофической тепловой конвекции в сферической оболочке. Приведенный анализ позволяет понять природу передачи кинетической энергии по спектру, а также степень нелокальности переноса энергии. Отличительной чертой задачи в сфере является возникновение волн Россби, приводящих к появлению нелокального переноса энергии в системе. Результаты сравниваются с аналогичными результатами для плоской геометрии.

АРТЕМЬЕВА Н.А., КУЗЬМИЧЕВА М.Ю., ЛОСЕВА Т.В., СВЕТЦОВ В.В., ХАЗИНС В.М., ШУВАЛОВ В.В. — 2012 г.

В статье рассматривается роль выбросов из ударных кратеров в эволюции Земли и планет Солнечной системы. Методами численного моделирования исследуются аккреция и эрозия планет, перераспределение планетного вещества в результате ударов крупных космических тел и вызываемые ими межгеосферные взаимодействия, несимметричность распределение выбросов вблизи кратерного вала и возможность небаллистического переноса выбросов. Проводится сравнение воздействия на геосферы ударных событий и вулканических извержений.

ВОРОХОБИНА С.В., МЕЛЬЧАЕВА О.Ю., ТУРУНТАЕВ С.Б. — 2012 г.

В результате нелинейного анализа данных о сейсмичности в районах воздействий на недра путем закачки жидкости, проведения взрывных работ, вибровоздействий показано, что техногенное воздействие приводит к возрастанию “упорядоченности” сейсмического режима и проявляется в формировании устойчивых состояний, характеризующихся конечным значением фрактальной размерности аттрактора и невысокой размерностью пространства вложения. Для объяснения возрастания упорядоченности сейсмического процесса рассматривается модель движения в разломных зонах, определяемого двухчленным законом трения. Наличие устойчивых состояний позволяет ставить не только задачу прогноза развития техногенной сейсмической активности, но и разработки технологий направленного воздействия на сейсмический режим.

КУЗЬМИН Ю.О. — 2012 г.

Представлены эмпирические материалы, характеризующие наличие пространственно-временной миграции современных деформационных процессов в разломных зонах. Прямыми геодезическими измерениями установлено существование двух типов волн: “межразломной” и “внутриразломной”. Показано, что скорость “межразломной” волны в 2–3 раза выше, чем “внутриразломной”. Разработана феноменологическая модель формирования автоволновых деформационных процессов и показано, что полученное уравнение нелинейной диффузии смещений земной поверхности соответствует по своей структуре известной формуле Колмогорова–Петровского–Пискунова, разработанной в теории популяционных волн. Продемонстрировано удовлетворительное согласие предложенной модели и данных геодезических наблюдений. Обсуждается понятие “псевдоволны” и предложен подход к распространению развитых представлений на пространственно-временную миграцию землетрясений.

МОЛОДЕНСКАЯ М.С., МОЛОДЕНСКИЙ С.М. — 2012 г.

Построены модели распределений параметров механической добротности внутреннего твердого ядра Земли по данным об амплитудах и фазах вынужденной нутации, а также о периодах и декрементах затуханий обертонов радиальных собственных колебаний высоких порядков. Рассмотрен вопрос о диапазоне возможных распределений параметров добротности в твердом ядре и об устойчивости полученных оценок. Для оценки их реальной точности использованы полученные ранее выводы о неоднозначности решения обратной задачи определения моделей внутреннего строения Земли в низкочастотном диапазоне.

ВЕТТЕГРЕНЬ В.И., КУКСЕНКО В.С., МАМАЛИМОВ Р.И., ЩЕРБАКОВ И.П. — 2012 г.

Исследована динамика фрактолюминесценции (ФЛ), электромагнитной (ЭМЭ) и акустической эмиссий (АЭ), возникающих при ударе бойком по образцу из гранита. Удар вызывает мощные нерегулярные колебания системы: боек, образец. Их амплитуда через 900 мкс уменьшается в 100 раз. Поскольку гранит обладает пьезоэлектрическими свойствами, они вызывают появление столь же мощных электромагнитных колебаний. Через 60 мкс после удара возникает ФЛ. В спектрах ФЛ наблюдали полосы 1.9 и 2.6 эВ, наличие которых означает, что при ударе SiOSi связи разрываются и образуются свободные радикалы SiO· и центры Si:. ФЛ имеет вид вспышек длительностью 10 нс. Предполагается, что каждая из них соответствует рождению микротрещины. По интенсивности вспышек и скорости распространения упругих волн оценен линейный размер микротрещин: средний – 10 мкм, наименьший – 7 мкм и наибольший – 40 мкм. Вспышки ФЛ сгруппированы в микросерии продолжительностью 4 мкс, что вызывает модуляцию мощных колебаний АЭ слабоинтенсивными с периодом 8 мкс. Появление микротрещин, линейный размер которых больше 30 мкм вызывает срывы временной зависимости ЭМЭ.

МОСКОВСКАЯ Л.Ф. — 2012 г.

Развит математический аппарат кластерного анализа ориентационной структуры векторных геофизических полей. Введено определение корреляции с нежесткой метрикой расстояния для решения задачи о выявлении связей между квазилинейными процессами, для векторов, порожденных потоками дискретных событий с высокой степенью разрежения во времени. Метод опробован на данных мониторинга магнитного поля в сейсмоактивном районе Японии. Выявлены существенные отличия кластерного портрета ориентационной структуры магнитного поля для спокойных и возмущенных суток мониторинга. Зафиксировано влияние сейсмических колебаний грунта на результаты магнитных измерений.

ТРУБИЦЫН В.П. — 2012 г.

На примере Японского землетрясения 2011, М9 для объяснения измеренных по GPS деформаций поверхности плит при субдукционных землетрясениях рассматривается приближенная модель упругого изгиба тонких плит. Поскольку океаническая плита движется вместе с большим объемом конвективной мантии, то, несмотря на изменяющееся сцепление с континентальной плитой, она погружается в мантию с примерно постоянной скоростью все время, как при землетрясении, так и при его подготовке. Край континентальной плиты ведет себя подобно упругой пластине, постоянно изгибающейся под действием силы трения покоя на стыке с погружающейся океанской плитой. После землетрясения изогнутая островная плита упруго выпрямляется. Это приводит к ее надвигу на погружающуюся океаническую плиту. При этом островная плита продвигается в сторону океана, ее приостровная часть опускается, а океаническая часть поднимается, приводя к цунами. Положение мест и величин поднятий и опусканий поверхности соответствуют универсальному соотношению модели упругой пластины. В качестве причины аномальных свойств сильных землетрясений рассматривается возможность разрушения сцепления континентальной плиты за подводные горы пододвигающейся океанической плиты. Главное землетрясение может быть связано с частичным разрушением плато или большей горы, после чего лавинообразно вспарывается большая область сцепленных плит, в которой трение покоя сменяется на трение скольжения.

БУРАКОВ К.С., НАЧАСОВА И.Е. — 2012 г.

Проведены археомагнитные исследования керамического материала эпохи бронзы испанского памятника Баеса. Получены данные о напряженности геомагнитного поля во временном интервале с ХIХ по ХIII век до нашей эры. Напряженность геомагнитного поля в этом временном интервале в основном менялась в пределах 40–60 мкТл. Максимум плавного изменения напряженности поля приходится на ХVI–ХV века до нашей эры. Полученные данные об изменении напряженности геомагнитного поля находятся в полном согласии с результатами предыдущих исследований, проведенных на керамическом материале испанских многослойных памятников эпохи бронзы Азуер и Убеда. Получены данные о температуре в районе памятника Баеса на временном интервале с ХVIII по ХIII век до нашей эры. Изменение температуры имеет характер волны с максимумом в ХVI веке до нашей эры. Температура изменяется в пределах от 15 до 23°С.

ГРИГОРЬЕВ В.Ф., ПОЛУЯНОВ С.В., СИДОРЕНКО А.Е., ТЕРЕЩЕНКО Е.Д., ТЕРЕЩЕНКО П.Е. — 2012 г.

Описан эксперимент по измерению фаз трех компонент напряженности магнитного поля мощного контролируемого источника излучения сверхнизкочастотного диапазона вдоль двух ортогональных направлений на разломной тектонике. В ходе эксперимента обнаружены резкие изменения фазы величиной около 180° между некоторыми точками измерения. Установлены их связь с токопроводящими геологическими разломами и, соответственно, возможность локализации таких разломов.

ЖЕЛЕЗНЯК Л.К., МИХАЙЛОВ П.С. — 2012 г.

В статье исследуется возможность использования космической навигационной системы (КНС) для вычисления поправок в измерения с целью исключения влияния изменения уровня моря на результаты гравиметрической съемки и повышения точности измерения силы тяжести на море.

КИШКИНА С.Б., КОЧАРЯН Г.Г., ОСТАПЧУК А.А., САНИНА И.А., ШАУМЯН А.В. — 2012 г.

Рассмотрен метод детального определения участков локализации деформационных процессов внутри разломных зон, основанный на результатах мониторинга сейсмичности разветвленными сейсмическими сетями Калифорнии. На основе анализа сейсмогенной структуры нескольких разломных зон, впервые с высокой точностью выявлены области, в которых происходят активные деформационные процессы. При помощи трехмерных построений показано, что эти области представляют собой совокупность локальных участков, каждый из которых имеет характерный размер порядка 100 м. Этот масштаб сопоставим с техногенными возможностями воздействия на геосреду. На примере одной из областей Северного Кавказа показана принципиальная возможность достижения приемлемой для выполнения подобных построений точности локации сейсмических событий путем совместного использования результатов наблюдений региональной сейсмической сети и локальной группой станций, последовательно располагаемой на нескольких участках вблизи разломной зоны.

ВЕТТЕГРЕНЬ В.И., КИРЕЕНКОВА С.М., КУЛИК В.Б., МАМАЛИМОВ Р.И., МОРОЗОВ Ю.А., СМУЛЬСКАЯ А.И., СОБОЛЕВ Г.А. — 2012 г.

Проведены исследования состава минералов и поиск нанокристаллов в поверхностных слоях зеркала скольжения, образовавшегося в аркозовом песчанике при динамической подвижке. С использованием методов инфракрасной и рамановской спектроскопии обнаружено, что слой зеркала скольжения состоит из монтмориллонита и анатаза в виде нанокристаллов с линейными размерами 15 и 3 нм соответственно. Кристаллическая ячейка нанокристаллов монтмориллонита растянута на 2.5, а анатаза – сжата на 0.12 %. На глубине, превышающей 3 мм от поверхности зеркала скольжения, песчаник содержит нанокристаллы монтмориллонита, бейделита и нонтронита, кварца, плагиоклаза и анатаза. Нанокристаллы анатаза имеют линейные размеры 8 нм. Их кристаллическая ячейка сжата на 0.03. Предполагается, что монтмориллонит в “зеркале скольжения” образовался в результате гидролиза силикатных минералов при трении плоскостей разрыва горной породы относительно друг друга.

КОНЕШОВ В.Н., НЕПОКЛОНОВ В.Б., СТОЛЯРОВ И.А. — 2012 г.

В статье представлен анализ результатов моделирования аномального гравитационного поля Земли в высокоширотных районах, вызывающих интерес с точки зрения освоения Арктики. Исследована структура и точностные характеристики высот квазигеоида и аномалий силы тяжести в Арктике. Исследование проведено с использованием 15 современных российских и зарубежных моделей сферических гармоник гравитационного потенциала Земли, в том числе ультравысокостепенной модели EGM-2008 и первых моделей, созданных на основе данных спутниковой градиентометрии.

ЗАВЬЯЛОВ А.Д., СМИРНОВ В.Б. — 2012 г.

Представлены результаты анализа данных сейсмических каталогов за период 1967–2008 гг. на Бишкекском геодинамическом полигоне, проведенного с целью выяснения характера отклика сейсмичности на электромагнитные зондирования земной коры в ходе двух серий натурных экспериментов: 1983–1990 гг. с зондированием импульсами МГД-генераторов и 2000–2005 гг. с зондированием импульсами конденсаторно-тиристорного источника мощных электромагнитных импульсов ЭРГУ 600-2. В выбранной пространственной области (в радиусе 150 км от зондирующих электродов) исследовались временные вариации набора статистических параметров сейсмического режима, используемых при изучении фонового и переходных режимов сейсмичности. Анализ проведен на двух уровнях детальности во времени: несколько лет – анализ вариаций до, во время и после серий экспериментов и несколько суток – анализ вариаций в течение 10 суток после каждого акта зондирования. Анализ на масштабе нескольких суток показал следующие результаты: непосредственно в период осуществления актов зондирования наклон графика повторяемости землетрясений существенно выше своего фонового уровня; постепенное уменьшение наклона графика повторяемости после прекращения зондирования длится около полутора суток; сейсмическая активность в период зондирования незначительно увеличивается; после зондирования, в период уменьшения наклона графика повторяемости, активность минимальна. Такой характер вариаций сейсмического режима отличается от сценария, выявленного ранее для других переходных сейсмических режимов. Анализ на масштабе первых лет выявил изменения в исследованных параметрах сейсмического режима, некоторые из которых приходятся и на интервалы зондирований 1983–1990 и 2000–2005 годов. Однако, эти изменения не являются уникальными, а по своему характеру и длительностям они могут объясняться процессами подготовки и последействия сильных землетрясений, произошедших в окрестностях зондирующего диполя.