научный журнал по геофизике Физика Земли ISSN: 0002-3337

Архив научных статейиз журнала «Физика Земли»

  • ДЕТЕРМИНИСТСКИЕ МОДЕЛИ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ И ГЛУБИН ЗАЛОЖЕНИЯ СКВАЖИН ПРИ ЗАВЕРКЕ ГРАВИТАЦИОННЫХ АНОМАЛИЙ

    БАЛК П.И., ДОЛГАЛЬ А.С. — 2015 г.

    Представлены алгоритм и результаты первого опыта синтеза обновленных детерминистских моделей интерпретации и простейших статистических приемов для определения координат точек заложения и глубин заверочных скважин, рекомендуемых по данным гравиразведки. В предложенном алгоритме используются идеи гарантированного подхода и конструкции обобщенных монтажных алгоритмов для поиска отдельных вариантов интерпретации при наличии разнородной априорной информации об источниках поля.

  • ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОБЪЕМНЫХ ВОЛН ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВНУТРЕННЕГО СТРОЕНИЯ МАРСА

    ГУДКОВА Т.В., ЖАРКОВ В.Н., РАЕВСКИЙ С.Н. — 2015 г.

    Изучаются диагностические возможности объемных волн для уточнения моделей внутреннего строения Марса. Для определения теоретического годографа и оценки амплитуд Р- и S-волн для прогнозируемых значений сейсмических моментов марсотрясений разработано программное обеспечение на языке MATLAB. Проведено сравнение времен пробега Р- и S-волн, а также фаз волн, отраженных и прошедших через ядро, в зависимости от эпицентрального расстояния для различных пробных моделей внутреннего строения Марса.

  • ЕДИНАЯ ПРИРОДА САМОРОДНОГО ЖЕЛЕЗА В ЗЕМНЫХ ПОРОДАХ И МЕТЕОРИТАХ. РЕЗУЛЬТАТЫ МИКРОЗОНДОВОГО И ТЕРМОМАГНИТНОГО АНАЛИЗОВ

    КУЗИНА Д.М., НУРГАЛИЕВ Д.К., ПЕЧЕРСКИЙ Д.М., ЦЕЛЬМОВИЧ В.А. — 2015 г.

    Обобщены результаты микрозондовых и термомагнитных исследований самородного железа в земных породах: ксенолитах мантийных гипербазитов, Сибирских траппах, океанских базальтах. Они сравниваются с самородным железом из осадков и метеоритов. Выясняется, что распространенные в гипербазитах и базальтах континентов и океанов частицы самородного железа близки по составу, по форме и размеру зерен, они преимущественно не содержат примеси никеля и они аналогичны частицам железа космического происхождения из осадков и метеоритов. Такое сходство говорит о сходстве источников образования таких частиц, т.е. сходстве земных условий с условиями на планетах-источниках метеоритов, например, из пояса астероидов, в дальнейшем раздробленных и превращенных в космическую межпланетную пыль, которая попала в земные осадки. И эта однородность заложена в однородности газово-пылевого облака на ранней стадии существования Солнечной системы. Преобладание космических частиц самородного железа в осадках связывается с тем, что в межпланетную пыль попадает, главным образом, материал верхней мантии планет-источников пыли.

  • ЗАДАЧА КОНЦЕНТРАЦИИ МАСС

    ГЛАСКО Ю.В. — 2015 г.

    Рассмотрена задача концентрации масс для двумерного (2D) и трехмерного (3D) случаев. Постановка задачи проводится в квадрате или кубе. Задача решается методом статистической регуляризации включающей минимизацию невязки и метод Монте-Карло для формирования значений искомых плотностей.

  • ЗАТУХАНИЕ СОБСТВЕННЫХ СФЕРОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ЗЕМЛИ ПОСЛЕ СУМАТРИНСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ (M = 9) И СВЕРХГЛУБОКОФОКУСНОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ В ОХОТСКОМ МОРЕ. 1. ДИАПАЗОНЫ ВОЗМОЖНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ДОБРОТНОСТИ ОСНОВНЫХ ТОНОВ И ОБЕРТОНОВ СОБСТВЕННЫХ СФЕРОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

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

    Решение задачи определения распределений плотности с глубиной и зависимости параметров механической добротности мантии от глубины и частоты по всей совокупности современных сейсмических и астрометрических данных о временах прохождения сейсмических волн, периодах, а также об амплитудах и фазах вынужденной нутации Земли уточнено за счет учета новых данных о затухании собственных колебаний, возбужденных Суматринским землетрясением (M = 9) и сверхглубокофокусным землетрясением в Охотском море. В первой части статьи исследуется вопрос о реальной точности значений параметров добротности. С этой целью (1) рассмотрен вопрос о сходимости значений параметров добротности, полученных по данным смещаемых по временной оси временных рядов разной длительности и (2) вопрос о сходимости результатов, полученных по разным данным. Поскольку точность определения всех выделяемых периодов и декрементов затухания собственных колебаний после Суматринского землетрясения значительно превышает точность их определения после Японского землетрясения (M = 9), сопоставление данных производятся только для Суматринского и Охотского землетрясений. Проведен анализ отношения сигнала к шуму по записям, полученным на разных станциях, входящих в систему GSN (в том числе в Обнинске, на ст. “Курчатов” в Казахстане и на главных серверных станциях “Erm” и “Majo” в Японии). При этом выяснилось, что наилучшее отношение этого отношения наблюдается в Обнинске. Представлено решение обратной задачи определения распределений плотности и параметров добротности мантии с учетом не только зависимости действительных частей модулей сдвига от частоты, но и данных о наиболее точно определяемых декрементах затухания основных тонов сфероидальных собственных колебаний.

  • ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛИ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ ПРИ ИЗМЕРЕНИЯХ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ НА МОРЕ

    ЖЕЛЕЗНЯК Л.К., КОНЕШОВ В.Н., МИХАЙЛОВ П.С., СОЛОВЬЕВ В.Н. — 2015 г.

    В статье представлен опыт привязки относительных измерений силы тяжести на море к значениям модели гравитационного поля. Показано, что вместо привязки морских измерений к береговым опорным пунктам может применяться привязка к модели поля при соответствующих условиях.

  • ИССЛЕДОВАНИЕ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ МЕТОДАМИ АНАЛИЗА ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ. I. РАСЧЕТ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ РАЗМЕРНОСТИ

    РОДКИН М.В., ШАТАХЦЯН А.Р. — 2015 г.

    Метод расчета величин корреляционной фрактальной размерности применен для анализа данных по расположению крупных и суперкрупных рудных месторождений. Реализованный подход отличается от обычно используемого, например, при расчетах корреляционной размерности множества эпицентров (гипоцентров) землетрясений, в ряде существенных моментов. Во-первых, демонстрируется возможность и целесообразность получения разных величин размерности для разных пространственных масштабов. Такое разделение оказалось полезным в плане различения закономерностей расположения месторождений в масштабе рудного узла, рудной провинции, целого континента. Во-вторых, вводится и используется новое понятие смешанной корреляционной размерности для объектов разного вида (например, Au и Ag). Обычная формула расчета корреляционной размерности тривиальным образом обобщается на этот случай. Показано, что значения корреляционной размерности бывают как меньше, так и больше размерности вмещающего пространства. Случаи корреляционной размерности большие размерности вмещающего пространства интерпретируются как отвечающие “взаимному отталкиванию” месторождений данных двух видов. Напротив, малые значения размерности указывают на тенденцию пространственно сближенного расположения месторождений соответствующих видов. Расчеты реализованы с учетом сферичности Земли. Метод применен к данным ГИС КСКМ по крупным и суперкрупным рудным месторождениям мира. Различные типы поведения иллюстрируются рассмотрением искусственных модельных примеров.

  • ИССЛЕДОВАНИЕ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ МЕТОДАМИ АНАЛИЗА ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ. II. КЛАСТЕРИЗАЦИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ЕЕ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ

    РОДКИН М.В., ШАТАХЦЯН А.Р. — 2015 г.

    Рудные месторождения являются сложными природными объектами. Каждое месторождение по-своему уникально. Но для эффективной обработки информации о большом числе месторождений и для лучшего понимания процессов рудогенеза необходима их содержательная кластеризация. Известен ряд схем кластеризации (классификации) месторождений в зависимости от набора рудных компонент и других характеристик. Авторами обсуждаются новые формальные способы кластеризации рудных месторождений на основе применения меры близости Танимото (по данным о наборе рудных компонент) и на основе значений смешанной корреляционной размерности (по данным о взаимном пространственном расположении месторождений). Показывается тесная корреляция значений взаимной близости разных типов месторождений рассчитанных на основе меры Танимото и по значениям смешанной корреляционной размерности. Обсуждается вариант кластеризации месторождений, полученный на основе меры Танимото. Предлагается предварительная интерпретация ряда формально выявленных статистических закономерностей. Некоторые результаты кластеризации можно интерпретировать как свидетельство в пользу ранее высказанной гипотезы, что формирование крупных и суперкрупных рудных месторождений является побочным продуктом преобразования масс вещества тектоносферы из одного геохимического резервуара (верхняя континентальная кора, нижняя континентальная кора, океаническая кора, верхняя мантия, иные) в другой. Энергия таких тектонических процессов и обеспечивает реализацию массированных негэнтропийных процессов концентрации рудного вещества в месторождения.

  • МЕТОД МИКРОСЕЙСМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ: ВЛИЯНИЕ АНОМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА И ОЦЕНКА ВЕЛИЧИНЫ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ

    ГОРБАТИКОВ А.В., ЦУКАНОВ А.А. — 2015 г.

    На основе численных экспериментов изучено влияние коэффициента Пуассона материала неоднородности на ее изображение в поле микросейсм, восстанавливаемое с применением метода микросейсмического зондирования. В частности рассмотрены случаи с аномальными значениями эффективного коэффициента Пуассона, которые, возможно, реализуются при распространении микросейсмических волн в трещиноватых зонах, где раскрытость трещин сравнима или превышает характерную амплитуду колебаний. С использованием численного моделирования также получена оценка величины нелинейных искажений в методе микросейсмического зондирования, связанных с возмущением зондирующего сигнала внесенными неоднородностями.

  • МЕТОД ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ПРИ РЕШЕНИИ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ ГРАВИМЕТРИИ

    КОБРУНОВ А.И. — 2015 г.

    Развивается метод решения обратных задач гравиметрии, основанный на функциональных представлениях, следующих из вариационных принципов в равномерной метрике относительно геоплотноcтных моделей. Получены функциональные представления как для линейной задачи – изучение локального распределения плотности, так и нелинейной – изучение системы структурных моделей. Для расчета геоплотностных моделей на введенных функциональных представлениях для частных случаев выведены явные формулы с использованием спектральных представлений нахождения решений; в общем случае сконструированы сходящиеся итерационные процессы, доставляющие решение, как для моделей распределения плотности, так и моделей структурного типа. Установлена связь между функциональными представлениями, реализующими вариационный принцип в равномерной метрике, и линейными интегральными представлениями, соответствующими оптимизации в квадратичной норме, и другими известными моделями плотности.

  • МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ НАНОЧАСТИЦ ТИТАНОМАГНЕТИТОВ

    АНИСИМОВ С.В., АФРЕМОВ Л.Л., ИЛЬЮШИН И.Г. — 2015 г.

    В рамках модели двухфазных наночастиц проведено теоретическое исследование влияния процессов распада и окисления на магнитные свойства мелкозернистых титаномагнетитов. Показано, что в процессе распада титаномагнетитов возрастают блокирующая температура, коэрцитивная сила, спонтанная намагниченность насыщения и химическая намагниченность, в то время как химическая остаточная намагниченность ведет себя немонотонно и может претерпевать самообращение. Однофазное окисление титаномагнетитов, уменьшая коэрцитивную силу и намагниченность насыщения, приводит к росту химической намагниченности.

  • МОДИФИЦИРОВАННЫЙ МЕТОД S-АППРОКСИМАЦИЙ. РЕГИОНАЛЬНЫЙ ВАРИАНТ

    РАЕВСКИЙ Д.Н., СТЕПАНОВА И.Э. — 2015 г.

    В работе приводится описание модифицированного метода S-аппроксимаций исходного элемента поля в региональном варианте, когда необходимо учитывать сферичность Земли. Приводятся результаты математического эксперимента.

  • МОЩНОСТЬ ЛИТОСФЕРНОЙ ПЛИТЫ И ПАРАМЕТРЫ АСТЕНОСФЕРЫ СКАНДИНАВСКОГО ЩИТА ПО ДАННЫМ ЭКСПЕРИМЕНТА BEAR

    ВАРДАНЯНЦ И.Л., КОВТУН А.А. — 2015 г.

    В статье подводится итог работам, в которых, используя магнитотеллурические (МТ) данные BEAR совместно с глобальными магнитовариационными (МВ) данными, исследуется строение верхней мантии Фенноскандинавского щита. За прошедшие годы нами была усовершенствована методика совместной интерпретации МТ и глобальных МВ данных, что позволило более уверенно сделать выводы о строении верхней мантии и наметить пути дальнейшего повышения эффективности МТ метода при определении мощности литосферной плиты и геоэлектрических параметров астеносферы. Проведенное исследование строения верхней мантии по МТ данным BEAR позволило предположить присутствие астеносферы на глубине от 200 до 300 км с удельным сопротивлением 20–40 Ом м, что соответствует 1–2% расплава мантийного вещества. Для получения более строгих оценок необходимо провести интерпретацию данных BEAR с использованием МВ данных, полученных непосредственно по обсерваториям, расположенным на территории Фенноскандинавского щита. Возможно, этот подход позволит в дальнейшем более надежно провести районирование Фенноскандинавского щита по мощности и глубине залегания астеносферы.

  • НЕКОТОРЫЕ ДАННЫЕ О ХАРАКТЕРИСТИКАХ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ГРАНИЦЕ ХРОНОВ ГАУСС И МАТУЯМА (РАЗРЕЗ ПИРНУАР, ЗАП. ТУРКМЕНИЯ)

    ГУРАРИЙ Г.З. — 2015 г.

    До настоящего времени в мировой литературе опубликовано крайне незначительное количество данных о структуре геомагнитного поля хрона Гаусс и ранней части хрона Матуяма. Лишь единичные статьи содержат сведения о характеристиках поля во время инверсии Гаусс–Матуяма, полученные при изучении осадочных пород континентального происхождения. В связи с этим было проведено повторное палеомагнитное изучение осадочных пород акчагыльского возраста (аналог верхов Piacenzian и низов Gelasian), впервые изученных нами в конце 60-х–начале 70-х годов, в разрезе Пирнуарской долины Западного Копетдага, которые охватывают упомянутый выше интервал. При повторном изучении использовалась современная методика палеомагнитных исследований и современная магнитохронологическая шкала. Изучен ряд характеристик, позволивших выделить в разрезе породы, в которых естественная остаточная намагниченность с наибольшей вероятностью имеет ориентационное происхождение. На основании палеомагнитных характеристик этих пород получены данные о структуре палеомагнитного поля интересующего нас интервала времени (около 270 тыс. лет) начальной стадии инверсии Гаусс–Матуяма и выделены экскурсы на завершающей и в начальной стадиях хронов Гаусс и Матуяма. При этом значительно скорректирована временная характеристика накопления пород изученного разреза и подтверждены полученные ранее места основного положения ВГП во время инверсии.

  • НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ ОЦЕНОК ПИКОВЫХ УСКОРЕНИЙ В АНАЛИЗЕ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ

    ПАВЛЕНКО В.А. — 2015 г.

    Вероятностный анализ сейсмической опасности стал стандартной процедурой, предваряющей сейсмостойкое строительство. Важным компонентом в расчетах является учет неопределенности параметров сильных движений (например, пиковых ускорений). В современной формулировке методики вероятностного анализа эта неопределенность моделируется случайной величиной (невязкой) с логнормальным распределением, что, при экстраполяции в диапазон больших периодов повторяемости приводит к получению ненулевых вероятностей нереалистично высоких значений пиковых ускорений. В настоящей работе распределение невязки логарифма пикового ускорения моделируется различными параметрическими распределениями. Из набора распределений с помощью статистических критериев выбирается распределение, дающее наиболее точное приближение. Результаты анализа показывают, что обобщенное распределение экстремальных значений наиболее точно моделирует распределение невязки логарифма пикового ускорения, а хвост этого распределения моделируется обобщенным распределением Парето.

  • О ВОЗМОЖНОМ ПРИМЕНЕНИИ МЕТОДА СЛУЧАЙНЫХ ПОЛЕЙ ОБМЕННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В ИССЛЕДОВАНИИ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД

    БЕЛОКОНЬ В.И., ДЬЯЧЕНКО О.И., КАПИТАН В.Ю. — 2015 г.

    В данной работе рассматривается метод случайных полей обменного взаимодействия в сочетании с подходом Бетте–Пайерлса и исследуется возможность его применения к изучению магнитных свойств горных пород. В частности, обсуждаются концентрационные магнитные фазовые переходы и в качестве примера изучаются концентрационные зависимости точки Кюри титаномагнетита – одного из типичных природных ферримагнетиков.

  • О ВЫСОКОШИРОТНЫХ МАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСАХ КАК ПРЕДВЕСТНИКЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

    КОСТЕРИН Н.А., ПИЛИПЕНКО В.А. — 2015 г.

    По мнению авторов [Зотов и др., 2013] ими найдена новая разновидность магнитных предвестников землетрясений. Этим предвестником являются высокоширотные магнитные импульсы, часть которых, по мнению авторов, возбуждается в земной коре в периоды подготовки землетрясений. Нами более подробно рассмотрено событие 3 мая 1988 г., которое в работе [Зотов и др., 2013] приведено в качестве характерного примера, когда на обсерватории Мирный (Антарктика) было зарегистрировано импульсное квазипериодическое возмущение, которое авторы относят к предвестнику произошедшего примерно через 3 часа всплеска выделенной на земном шаре сейсмической энергии. Анализ данных сети антарктических станций показывает, что этот магнитный импульс является локализованным возмущением и никак не может генерироваться в эпицентре будущего землетрясения.

  • О ГЕОЭЛЕКТРИКЕ НЕОДНОРОДНЫХ СРЕД

    ГУЛЬЕЛЬМИ А.В. — 2015 г.

    В данной работе, имеющей в основном методический характер, проанализировано основное уравнение геоэлектрики. В одномерном случае, когда электропроводность зависит только от одной декартовой координаты, уравнение геоэлектрики преобразовано к форме уравнения Гельмгольца. В качестве приложения рассмотрено нетривиальное обобщение классической задачи Гуммеля об электрическом поле рудного тела. Обобщенная модель предсказывает параметрическое возбуждение сейсмоэлектрических сигналов особого вида. Предложено использовать непрерывное наблюдение за полем рудного тела для мониторинга резких (импульсных) изменений уровня грунтовых вод, вызванных природными и техногенными процессами.

  • О КУМУЛЯТИВНОМ ЭФФЕКТЕ СХОДЯЩИХСЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН

    ГУЛЬЕЛЬМИ А.В. — 2015 г.

    Методическая заметка посвящена нелинейному воздействию на среду сходящихся сейсмических волн. Особое внимание уделено подобию и различию явлений на Земле с одной стороны и на Луне и Меркурии с другой. Подчеркнута важность экспериментального и теоретического исследования кругосветного сейсмического эха, индуцирующего повторные толчки в эпицентральных зонах сильных землетрясений.

  • О ПЕРМАНЕНТНЫХ И СПОРАДИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЯХ МАГНИТОСФЕРЫ

    ГУЛЬЕЛЬМИ А.В. — 2015 г.

    Поставлен вопрос о воздействии перманентных колебаний Рс3 на возбуждение спорадических колебаний Pi2 (диапазоны периодов 10–45 и 40–150 с соответственно). Сформулирована гипотеза о том, что Рс3, зарождаясь перед фронтом магнитосферы Земли, проникают в геомагнитный хвост, вызывают локальное понижение тока в нейтральном слое и при благоприятных условиях стимулируют разрывную неустойчивость. Это приводит к пересоединению магнитных силовых линий и взрывоподобному высвобождению магнитной энергии, запасенной в хвосте. В результате разыгрывается суббуря, существенным элементом которой являются спорадические колебания Pi2. Указаны пути теоретического обоснования и экспериментальной проверки гипотезы.