Физика земли

В статье проведен анализ афтершоковой активизации, наблюдавшейся на юге Авачинского залива (Камчатка) в результате Вилючинского землетрясения 03.04.2023 г. MW = 6.6 (j = 52.58°N, l = 158.78°E, h = 105 км). Общая продолжительность этой активизации оценивается как 450 сут. Линейные размеры исследуемой области ограничены по горизонтали эллипсом с осями a = 34 км (азимут a = 117°), b = 22 км, в диапазоне глубин h = 95–105 км. Ориентация эллипса соответствует одной из двух нодальных плоскостей механизма главного события. Выделены две стадии в затухании потока афтершоков: 1) в соответствии с законом Омори и продолжительностью 8.4 сут.; 2) с экспоненциальным (t = 140 сут.) затуханием до выхода на уровень фоновой сейсмичности. По числу землетрясений две стадии сопоставимы. Фаза смены режимов соответствует по времени интервалу между сильнейшими афтершоками — 11.04.2023 г. ML5.5 и 21.04.2023 г. ML4.9. Показано, что эти два землетрясения являются дуплетом на основании высокой коррелированности волновых форм и близости их эпицентров. Показано резкое постсейсмическое уменьшение наклона графика Гутенберга–Рихтера b в 1.5 раза после сильнейшего афтершока 11.04.2023 г. ML5.5, с последующим восстановлением в течение всего экспоненциального режима афтершоков. Вариации параметра b в режиме Омори не выявлены.

Для расчета кривых сейсмической опасности в настоящее время разработан целый ряд специализированных программных комплексов. Их алгоритмическая основа базируется на применении численных методов. Ключевой особенностью таких расчетов является дискретизация выделенных зон возникновения очагов землетрясений (ВОЗ) — каждая зона разбивается на конечные элементы, причем на каждый элемент приходится сейсмическая активность, пропорциональная его площади. При этом в расчетах значения магнитуд землетрясений также принимают дискретный набор значений. Численные методы, безусловно, открывают возможность решения задач, не поддающихся аналитическому описанию, однако они же вносят определенные погрешности. Слишком крупное разбиение может не учитывать локальные особенности сейсмического режима. Точность конечных результатов существенно зависит от двух ключевых параметров: выбранного шага дискретизации по магнитуде и принципов разбиения зон ВОЗ. В рамках настоящего исследования рассматривается локализованный сейсмический источник, чей поток событий строго соответствует закону Гутенберга–Рихтера. Для определения интенсивности сейсмических колебаний используется уравнение макросейсмического поля Шебалина.

Обсуждаются свойства земной коры западного Оренбуржья. Методом функции приемника проведен анализ данных широкополосной сейсмической станции ORR (Оренбург), входящей в состав сети “Нефтегаз-сейсмика”. Для оценки средних параметров коры — мощности и отношения продольной и поперечной скоростей сейсмических волн — в рамках однослойной модели был применен метод Жу–Канамори. Одномерный разрез скоростей сейсмических волн под станцией определен с помощью инверсии волновых форм функции приемника. Выявлено, что верхняя часть построенного разреза характеризуется низкими значениями скоростей поперечных волн. Это согласуется с наличием терригенных и нефте- и газосодержащих пород под станцией. Полученный разрез, в общих чертах, не противоречит результатам интерпретации двух профилей ГСЗ, выполненных в данном регионе, за исключением того, что мощность коры, вычисленная методом функции приемника и приблизительно равная 35–37 км, оказывается на 7–10 км меньше, по сравнению с результатами ГСЗ. Чтобы сделать окончательный вывод о величине мощности коры в регионе, требуется дополнительное исследование по наблюдениям большего количества широкополосных сейсмостанций.

Статья посвящена созданию карт параметров гравитационного поля Земли с использованием данных измерений гравиметрического комплекса, включающего астроизмеритель уклонения отвесной линии и высокоточный относительный гравиметр. Проведение совместных площадных измерений с использованием комплекса позволяет определять следующие параметры гравитационного поля Земли: ускорение силы тяжести и аномалии силы тяжести, составляющие и полное значение уклонения отвесной линии, составляющие ускорения силы тяжести и гравитационные градиенты (вторые производные аномального потенциала). Полное время измерений в единичной точке с использованием комплекса не превышает 1 ч, среднее квадратическое отклонение серий измерений составляющих уклонения отвесной линии составляет от 0.1″ до 0.3″, ускорение силы тяжести — 10 мкГал. В работе представлены примеры карт вышеуказанных параметров гравитационного поля Земли, созданные по результатам измерений с использованием гравиметрического комплекса на территории Московской области, включая профиль измерений поперек гравитационно-аномальной Московской аттракции.

Данная работа посвящена изучению особенностей приобретения термоостаточной намагниченности (TRM) образцами древних печных кирпичей из постройки времени правления Римской империи, вскрытой археологическими раскопками в окрестностях села Драговиштица (западная Болгария), в экспериментах по методу Телье в модификации Коэ, имевших целью определить величину геомагнитного поля в ~300 г. н.э. Первоначально, петромагнитные и археомагнитные исследования были проведены в Палеомагнитной лаборатории Национального института геофизики, геодезии и географии Болгарской Академии Наук. Затем эксперименты по процедуре Телье–Коэ на двух скоростях охлаждения образцов с учетом анизотропии TRM были выполнены в лаборатории Главного геомагнитного поля и петромагнетизма Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. По 18 определениям археонапряженности получена средняя взвешенная величина магнитного поля B_ср= 56.5±0.8 мкТл, соответствующая археологическому возрасту 260±20 г. н.э. Полученная археомагнитным методом датировка 281–342 гг. н.э. согласуется с археологической оценкой времени эксплуатации печи. Рассчитанная величина археонапряженности удовлетворительно соответствует референтным значениям магнитного поля для Болгарии и подтверждает его снижение во временном интервале ~200–300 гг. н.э.

С целью доказательства синхронности намагниченности образованию пород катавской свиты неопротерозоя (Южный Урал) проведен палеомагнитный тест конгломератов. Изучены образцы брекчий из двух разрезов карбонатной катавской свиты, расположенных в окрестностях д. Толпарово и г. Катав-Ивановск. Проведены петрографические и электронно-микроскопические исследования шлифов и аншлифов, подтверждающие близость минерального состава в обломках и матриксе. Качественная оценка хаотичности направлений намагниченности обломков по Грэхэму проверена более строгими критериями Рэлея и Ходжеса–Айне. Результаты позволяют утверждать, что тест конгломератов положительный, а высокотемпературная компонента намагниченности в породах катавской свиты является первичной.

На примере зондирований становлением поля (ЗС) моренных отложений показана эффективность технологии TEM-FAST, использующей компактную совмещенную приемно-возбуждающую антенну 25 м × 12.5 м для измерений переходных откликов в микросекундном диапазоне. Глубинность исследований при удельных сопротивлениях песчано-глинистых отложений 30–300 Ом·м — не менее 50 м при толщине “мертвой” зоны не более 6 м. При мобильных пешеходных зондированиях использовалась антенна, закрепленная на 4-х гибких шестах на высоте 2.5 м над земной поверхностью. Измерительная система, общей массой 2.5 кг, транспортировалась вдоль профилей командой из 4-х человек со скоростью ~1 м/с. Каждые 20 с после обработки 13 000 импульсов система в “автопилотном” режиме записывала результаты измерений и координаты. Частота следования импульсов тока амплитудой I = 3.3 А составляла f = 3.2 кГц, измеряемый диапазон времен переходных откликов t = 4–64 мкс. Вибрационные шумы, возникающие в процессе движения при деформациях контура антенны в магнитном поле Земли, снижали глубинность зондирований до 50–60 м. По данным площадных зондирований построена 3D геоэлектрическая модель территории, которая использовалась для оценки возможностей TEM-FAST-системы в режиме полета. Были синтезированы переходные отклики, соответствующие разным высотам антенн над поверхностью исследуемой среды. Несмотря на уменьшение амплитуд откликов при подъеме антенн на 30-метровую высоту, глубинность зондирований оставалась в пределах 50 м. Ориентируясь на серийно выпускаемые легкие БПЛА (беспилотные летательные аппараты), оснащенные системами динамического позиционирования в реальном времени, предлагается буксировать ЗС-систему кортежем аппаратов, летящих или зависающих над поверхностью земли в режиме автопилота. При позиционировании углов антенны с дециметровой точностью, шумовой порог измерений переходных откликов не превысит уровней, полученных при мобильной пешеходной съемке, а глубинность исследований не упадет ниже 50 м.