научный журнал по геофизике Физика Земли ISSN: 0002-3337

БУЛАХ Е.Г., КИШМАН-ЛАВАНОВА Т.Н. — 2004 г.

Метод подбора в обратных задачах гравиметрии и магнитометрии сводится к минимизации многопараметрических функционалов. Часто эти функционалы могут быть не одноэкстремальными, тогда решение задачи существенным образом зависит от начально построенной геологической модели. Описан метод, который позволяет в многопараметрическом пространстве вдоль выбранных направлений проследить изменение целевой функции и установить начальные значения параметров той модели, которая обусловила аномальное поле. Далее может успешно работать какой-либо ло кальный метод минимизации.

ВИКТОРОВ С.В., ГЕРАСИМОВ И.А., ИВАНОВ В.Т., КРИЗСКИЙ В.Н. — 2004 г.

Рассматривается задача определения границы тела вращения в кусочно-однородной горизонтально-слоистой среде по данным геоэлектроразведки постоянным электрическим током. Вектор параметров описания образующей поверхности (в том числе аппроксимирующего кубического сплайна) ищется как экстремаль функционала А.Н. Тихонова. Решение прямой задачи осуществляется комбинированным методом интегральных преобразований и интегральных уравнений.

БОЛЬШАКОВ В.А. — 2004 г.

Рассмотрены различные факторы, приводящие к неоднозначному определению положения палео-магнитной границы Матуяма-Брюнес (М-Б) в разрезах лессовой формации. Показано, что задача возможно более точного определения климатостратиграфического положения инверсии М-Б связана с исследованиями в различных областях палеогеографии, геологии и геофизики, т.е. указанная проблема является комплексной проблемой наук о Земле. Исходя из этого, предлагается соответствующий подход к ее решению.

КАПУСТЯН Н.К., РОГОЖИН А.Е., СУСИН О.А. — 2004 г.

Обсуждаются экспериментальные сейсмические данные, полученные при наблюдениях действия порывов ветра на крупный блок горных пород, отколотый от основного массива, и вызывающих его малые колебания. Регистрация микросейсм среднечастотного диапазона (0.5-20 Гц) совместно с вариациями атмосферного давления (на этих же частотах) и статистическая обработка данных с использованием методик спектрально- и когерентно- временного анализа позволили выделить компонент микросейсм, связанный с растрескиванием породы в основании колеблющегося блока. Анализ временного хода этих сигналов дал возможность оценить собственный период колебаний блока и глубину трещины, его отколовшей. Рассмотренные материалы имеют как практическое значение для ряда инженерно-геологических приложений, так и интересны как новый пример механизмов взаимодействия геосфер Земли - атмосферы и литосферы.

ЯНОВСКАЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ — 2004 г.

Вследствие латеральной неоднородности и сферичности Земли трассы поверхностных волн образуют каустики на полусфере, противоположной эпицентру. Каустики имеют специфическую форму -они состоят из двух ветвей, образующих острие в точке касания. Наличие таких каустик должно приводить к ошибкам при определении характеристик поверхностных волн (фазовых и групповых скоростей, амплитудных спектров). Волновое поле в окрестности каустики с острием выражается через интеграл Пирси [Pearcey, 1946]. Этот интеграл зависит от двух параметров, связь которых с пространственными координатами определяется формой каустики. Выполнено численное моделирование амплитуд и фаз стационарной поверхностной волны в окрестности каустики подобной той, которая образуется в реальной Земле. Показано, что амплитуда и фаза волны сильно варьируют по отношению к тем, которые бы имели место в отсутствии каустики. Это может приводить к существенному завышению оценки фазовой скорости при определении ее дифференциальным методом (по разности спектров на двух станциях, расположенных в створе с эпицентром). Вследствие вариаций амплитуды амплитудный спектр будет содержать осцилляции, что может приводить к ошибкам при определении групповой скорости. Кроме того вариации амплитуды будут сказываться на определениях параметров очагов землетрясений по спектрам поверхностных волн.

КОВАЛЕВА О.В., ПЕРЦЕВ Б.П. — 2004 г.

На примере модели циклона, близкой по параметрам к реальному явлению, показано влияние вариаций атмосферного давления на наклоны и линейные деформации земной поверхности на различных расстояниях от центра циклона. При глубине циклона в 40 мбар наклоны в 2° от центра достигают 5 мсек. дуги, а линейные деформации в центре циклона достигают 8 x 10 -9.

ВОДОВОЗОВ В.Ю., ГАЛЛЕ И., ПАВЛОВ В.Э., ШАЦИЛЛО А.В. — 2004 г.

Выполнены детальные палеомагнитные исследования опорных разрезов нижнего кембрия Сибирской платформы, расположенных в пределах Чекуровской и Булкурской антиклиналей на крайнем северо-востоке Сибирской платформы. Показано, что основная масса пород, слагающих изученные разрезы (включая вулканические потоки основного состава) полностью перемагничена мезозойским геомагнитным полем. Время перемагничивания (уверенно для Чекуровского разреза и, с большой долей вероятности, для Булкурского разреза) отвечает периоду складчато- надвиговых деформаций, имевших место на исследуемой территории в конце мелового периода в связи с формированием Хараулахского сегмента Верхоянской складчатой области. Рассмотрены две возможные интерпретации полученных палеомагнитных направлений. Показано, что какой бы вариант интерпретации не был выбран, соответствующие палеомагнитные полюсы хорошо согласуются с кривой кажущейся миграции полюса, предложенной Бессом и Куртийо [Besse, Curtillot, 2002] для “стабильной Европы”. Также непосредственной близости от одновозрастных участков этой кривой лежат позднеюрский полюс Кондерского массива (впервые опубликованные данные) и средний пермо-триасовый полюс Сибирской платформы [Веселовский и др., в печати]. Полученный результат означает, что, по крайней мере, с конца палеозоя Северо-Евразийская плита представляет собой жесткое (в пределах точности палеомагнитного метода) образование и европейская кривая кажущейся миграции полюса может использоваться в качестве референтной для Сибирской платформы. В породах верхевендской-нижнекембрийской части Чекуровского разреза, расположенной стратиграфически ниже вулканического покрова, в ходе палеомагнитных исследований выделены древние компоненты, отвечающие “храмовскому” и “киршвинковскому” палеомагнитным направлениям. Существование последнего рядом исследователей ранее ставилось под сомнение, и полученный результат является независимым подтверждением его реального существования. Полученный результат имеет большое значение, поскольку “киршвинковское” направление и соответствующий полюс являются одним из “краеугольных камней” гипотезы IITPW [Inertial Interchange True Polar Wander, Kirschvink et al., 1997], предполагающей значительное (порядка 90°) и быстрое (за время 2025 млн. лет) истинное смещение оси вращения Земли относительно поверхности нашей планеты в начале кембрия. Показано, что ни одна из этих компонент в настоящее время не может с уверенностью рассматриваться как вторичная. Предложена гипотеза, согласно которой наблюдаемое распределение палеомагнитных направлений в нижнекембрийских разрезах может являться отражением особого поведения геомагнитного поля начала фанерозоя.

2004

ГЕНШАФТ Ю.С., ДЬЯУР Н.И., ЛАДЫГИН В.М., МАТВЕЕВ А.В., НАСИМОВ Р.М., САЛТЫКОВСКИЙ А.Я., ФРОЛОВА Ю.В. — 2004 г.

С целью изучения плотностных характеристик гидротермально-измененных пород был использован керновый материал (преимущественно туфы) из глубоких скважин, пробуренных на склонах вулкана Баранского (о. Итуруп). Эксперименты проводились в открытой флюидной системе с использованием аппарата высокого давления типа “чечевица”. Образцы туфов, упакованные в ячейку из NaCl, нагружались до давлений 1.5-1.7 ГПа и выдерживались 1-2 часа при температуре 400°C. Изменение плотности туфов после воздействия высоких P и T объясняется главным образом необратимыми деформациями порового пространства пород. Разность между минералогической плотностью и плотностью туфов после эксперимента показала, что часть пористости восстанавливается в результате разгрузки напряжения. Действие высокотемпературных процессов в природных условиях снизило эффект уплотнения туфов при высоких P-T-условиях эксперимента. Полученные данные имеют важное значение при интерпретации сейсмических данных в областях перехода от океана к континенту.

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

Статья посвящена результатам детального палеомагнитного изучения образцов Мончегорского интрузива. По сравнению с предварительными результатами [Печерский и др., 2002] уточнена природа естественной остаточной намагниченности и координаты полюсов. В породах примерно в равной мере присутствуют первичная термоостаточная компонента, связанная со стадией остывания интрузива от 580 до 530°С, и вторичная компонента (кристаллизационная и/или химическая), связанная с прогревом при ~400°С и новообразованием магнетита во время Свекофенской тектонической перестройки региона 2-1.9 млрд. лет назад; координаты полюсов соответственно 265.3°E, 1.3°N и 244.6°E, 37.3°N. Предлагается ряд объяснений несовпадения полюса первичной компоненты с APWP Балтийского щита. Проведены теплофизические расчеты времени остывания интрузива. Построены “магнитохронологические” колонки по каждому образцу, сводная “магнитохронологическая” колонка с момента остывания интрузива от 580°С и ниже выглядит так: М-магнитозона - от 0 до 40-50 тысяч лет, ее верхняя граница в верхней части разреза смещается до 20 тысяч лет, R-магни-тозона - от 20-50 до160-170 тысяч лет (субхрон), N2-магнитозона - от 170 тысяч лет и выше. В верхней части разреза, отделенной разломом, N-полярность охватывает всю колонку ~1 млн. лет. По наиболее надежной части палеомагнитной записи получена картина палеовариаций направления геомагнитного поля, определены основные периоды спектра палеовековых вариаций, их моды: 2.3 ± 0.5, 6.3 ± 2, 18 ± 4, 44 ± 10, 90 ± 20, 160 ± 10 и 340 ± 30 тысяч лет. Спектр похож на спектр вековых вариаций в позднем кайнозое.

ГУСЕВ А.А., ШУМИЛИНА Л.С. — 2004 г.

Составлен каталог моментных магнитуд M W сильнейших землетрясений Камчатки за 1737-2000 гг. Для исторических землетрясений использованы макросейсмические данные и данные о цунами; для XX века M W оценена через другие магнитуды с использованием нелинейных межмагнитудных связей либо определена непосредственно через М 0. Построены графики повторяемости землетрясений в шкале M W для периодов времени 1923-1952, 1952-1962 и 1963-1988 гг. Оценки среднегодового числа n 6 толчков с M W ≥ M W0 = 6.0 по разным периодам заметно различаются. Связь lgn M (M W ) приблизительно линейна в области M W = 5.5-7 с коэффициентом наклона графика b = 0.95-1.1. По данным о П6 и b выполнен ряд вариантов “прогноза” повторяемости сильнейших (M W = 9) землетрясений на основе гипотезы линейности графика повторяемости. Сопоставление таких “прогнозов” с фактическими данными за 264 года показывает, что наблюдаемая повторяемость заметно (до пяти раз) превышает любой из вариантов ее “прогноза” путем линейной экстраполяции графика повторяемости, полученного по данным диапазона M W = 5.5-7. Таким образом, гипотеза линейности графика повторяемости неверна для наших данных, a повторяемость толчков средней силы заметно флуктуирует во времени. Отклонение графика повторяемости от линейного имеет характер, соответствующий модели характеристического землетрясения. Методические выводы следующие: эмпирические оценки повторяемости событий средней магнитуды по разным периодам времени могут заметно различаться; использование гипотезы линейности графика повторяемости имеет тенденцию существенно недооценивать повторяемость сильнейших толчков.

ТЮПКИН Ю.С. — 2004 г.

Область потенциального очага землетрясения ассоциируется с областью, в которой идет процесс самоорганизации разрушения, инициированный взаимодействием трещин. 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, обобщенных переменных: обобщенной переменной α, характеризующей степень разрушения материала и обобщенной переменной φ, характеризующей степень влияния взаимодействия трещин на процесс разрушения. Учет пространственной неоднородности среды, связанный с появлением потенциального очага, проводится за счет включения в функционал свободной энергии среды, введенный в предыдущих работах [Тюпкин, 2002; 2004а; 2004б], членов с пространственными производными от обобщенных переменных α и φ. Показано, что такое обобщение модели позволяет учесть эффект внутреннего напряжения в области потенциального очага землетрясения. Включение членов с пространственными производными от обобщенных переменных позволяет также учесть то обстоятельство, что появление потенциального очага вызывает изменение напряженного состояния среды в некоторой его окрестности. Некоторые особенности процесса формирования потенциального очага проиллюстрированы на примере одномерной модели.

ДОБРОВОЛЬСКИЙ И.П. — 2004 г.

Прогноз тектонического землетрясения есть обратная задача процесса его подготовки. Работа основана именно на этом содержательном определении прогноза. Рассматривается обратная задача для предвестника по временам пробега сейсмических волн (первому вступлению). Смысл задачи состоит в определении положения и размеров неоднородности, которая вносит предвестниковые возмущения в деформацию среды, влияющую, в свою очередь, на скорость распространения продольных волн. Задача распространения волн рассматривается в лучевом приближении. Лучи могут не проходить через неоднородность. Привлекаются методы вариационного исчисления для функционала Ферма. Вычисления основывались на экспериментальных данных по сейсмическому просвечиванию зоны подготовки Петропавловского землетрясения 24.11.71. Получилось полное согласие расчетных данных с параметрами реального землетрясения. Попутно был определен коэффициент пьезочувствительности по скоростям сейсмических волн для реальной среды в естественном залегании на многокилометровых базах. Его величина оказалась на 2 порядка выше, чем аналогичное значение по данным лабораторных испытаний.

МОСТРШКОВ А.О., ПЕТРОВ В.А., ПЕТРОВА Р.Н. — 2004 г.

В статье предложена методика районирования сейсмоактивных областей по преимущественному распространению трех основных кинематических типов разрушения в очагах землетрясений и рассмотрены особенности сейсмотектонического деформирования земной коры Северной Калифорнии в зоне разлома Сан-Андреас по данным о механизмах очагов землетрясений. Выявлена основная особенность движений в очагах землетрясений данного региона - преимущественно проявляются сдвиговые и сбросовые подвижки, а взбросовые подвижки, в процентном соотношении, вносят в сейсмотектоническое деформирование данного региона минимальный вклад. По преимущественному типу движений в очагах землетрясений разлом Сан-Андреас выделяется как сдвиговая зона. Сдвиговый характер движений проявляется до глубины 15 км. Области с преимущественно сбросовым характером движений в очагах землетрясений пространственно прилегают к разлому Сан-Андреас и располагаются по его периферии. Выявлена единственная область (в зоне разлома Сан-Андреас) с преимущественным взбросовым характером движений в очагах землетрясений. Пространственно она расположена в районе Сан-Франциско и начинает проявляться только с глубины 5 км.

ДОЦЕНКО С.Ф., КУЗИН И.П., ЛЕВИН Б.В., СОЛОВЬЕВА О.Н. — 2004 г.

Согласно визуальным оценкам высоты исторических цунами в Каспийском море не превышали 1-2 м. Сильные коровые землетрясения на акватории Каспия в 1986, 1989 и 2000 гг. с магнитудами M = 6.2-6.4, вызвавшие в эпицентре сотрясения до 8 баллов, могли генерировать цунами высотами до 3 м по существующим соотношениям между микросейсмической интенсивностью и высотой цунами. Выполнен численный анализ волн цунами в Каспийском море для четырех эллиптических зон генерации цунами и различных значений магнитуды подводных землетрясений. Реакция моря на сейсмическое воздействие задавалась в форме начального поднятия поверхности моря. Его параметры находились по эмпирическим формулам для евразийского региона. Расчет волновых полей выполнен в рамках нелинейной модели длинных волн. Изучены пространственная структура волн цунами и свойства колебаний уровня у берега во время цунами. Получены приближенные формулы для оценки высот волн на шельфе в зависимости от магнитуды землетрясения.

СТАРЖИНСКИЙ С.С. — 2004 г.

Выполненные на территории Приморского края магнитовариационные исследования в широком диапазоне периодов (T = 10-10 5 сек) позволили продолжить изучение берегового эффекта и геоэлектрического строения этого региона. В верхних этажах земной коры выделена проводящая зона, простирающаяся от озера Ханка до побережья залива Петра Великого. Построенные частотные характеристики берегового эффекта с их характерными особенностями послужили основанием для расчленения исследуемой площади на три области. Двумерное численное моделирование частотных характеристик выявило присутствие проводящих блоков в верхней мантии под морем с кровлей на глубинах 7 км, 15 км, 47 км и подошвой на глубинах свыше 140 км. Под континентом кровля проводящих блоков фиксируется на глубинах 47 км, 80 км и 140 км. Сочленение этих блоков предполагается в области шельфа или прибрежных участков суши.

СТЕПАНОВА И.Э. — 2004 г.

В целом ряде работ В.Н. Страхова и автора [Страхов, 1997; Страхов, Степанова, 1997; Страхов, Степанова, 1999а; б; Страхов, Степанова, 2000; Страхов, Степанова, 2002а; б] метод S-аппроксимаций (в рамках метода линейных интегральных представлений, предложенного В.Н. Страховым) представляется как один из эффективных методов интерпретации данных гравимагниторазведки, основанный на фундаментальной формуле теории гармонических функций.

ЖИЛЯЕВА В.А., КУРОЧКИНА Е.С., ТРУХИН В.И. — 2004 г.

В статье рассматривается физика явления самообращения намагниченности. Проведен анализ работ авторов по самообращению TRM природных гемоильменитов и титаномагнетитов с точки зрения наиболее вероятных физических механизмов этого явления. Проведены эксперименты по изучению самообращения TRM на образцах драгированных базальтов (разлом Романш, хребет Шписс, Атлантический океан), содержащих титаномагнетиты. Показано, что самообращение TRM имеет место на определенной стадии однофазного окисления титаномагнетита (T C ≈ 300°С). Авторы делают вывод, что наиболее вероятным механизмом самообращения TRM природных гемоильменитов и титаномагнетитов является механизм Нееля, основанный на температурной зависимости спонтанной намагниченности N-типа.

БАЛАКИНА Л.М., МОСКВИНА А.Г. — 2004 г.

Проанализированы опубликованные данные о крупных исторических землетрясениях, происшедших с начала нашей эры в разных очагах сейсмогенных зон Восточно-Анатолийского разлома и северной части системы разрывов рифтовой зоны Мертвого моря. Оценена скорость тектонических движений У тект по разрывам в названных зонах, исходя из зарегистрированных временных интервалов между крупными землетрясениями в одном и том же очаге. Полученное значение V тект = 0.52 см/год фактически совпадает с опубликованными в сейсмогеологической литературе оценками V тект по геологическим данным. Произведена интерпретация местоположения и размеров постоянно действующих на данном геологическом этапе крупных сейсмических очагов в зонах Восточно-Анатолийского разлома и северной части системы разрывов рифтовой зоны Мертвого моря. Оценены периоды повторения Т максимальных возможных землетрясений в очагах разных размеров в зонах и рассчитаны временные последовательности таких толчков в предшествующие столетия для каждого очага. Предложен прогноз наиболее вероятных мест возникновения разрушительных землетрясений в зонах в XXI веке, в том числе в ближайшие годы.

БУРМИН В.Ю. — 2004 г.

На основе монтажей записей сейсмических колебаний коровых (с глубинами не более 33 км) землетрясений, зарегистрированных мировой сетью, построены годографы рефрагированных и отраженных короткопериодных продольных сейсмических волн, распространяющихся в мантии Земли. По этим годографам получен скоростной разрез мантии, хорошо согласующийся с наблюденными данными. Особенностью скоростного разреза мантии является наличие в верхней ее части двух слоев с пониженной скоростью. Первый слой мощностью около 162 км начинается на глубине 132 км и соответствует разрыву годографа в диапазоне 10-12 градусов. Второй слой мощностью 180 км начинается на глубине около 1300 км и соответствует разрыву годографа на 50 градусах.