Физика земли

Исследованы верхняя мантия и переходная зона Байкальской рифтовой зоны (БРЗ). Для анализа наблюдений использован метод приемных функций продольных волн. Установлено, что в центральной и северо-восточной части БРЗ обменная волна P410s предваряется волной – предвестником с отрицательной полярностью, сформированной в слое низкой скорости поперечных волн на глубине 350–410 км. Сходная волна-предвестник с низкой скоростью поперечных волн и отрицательной полярностью формируется на глубине 600–660 км. Низкоскоростные слои интерпретируются как результат гидратации вадслеита и рингвудита в процессе субдукции Тихоокеанской литосферы. Аналогичное исследование мантии Центральной Монголии не обнаружило ожидаемых признаков гидратации. Моделирование системы литосфера-астеносфера Центральной Монголии путем совместного обращения приемных функций объемных волн и дисперсионных кривых поверхностных волн обнаруживает очень тонкий литосферный козырек под Хангаем и мощную слоистую астеносферу до глубины 200 км с литосферным включением между слоями с пониженной скоростью.

В работе представлены результаты применения алгоритма топологической фильтрации (алгоритм DPS) для анализа пространственной кластеризации эпицентров сейсмических событий на территории Прибайкалья. Использованы данные о землетрясениях, зарегистрированных сейсмической сетью Байкальского филиала Федерального исследовательского центра “Единая геофизическая служба РАН” в пределах 48–58° с.ш. и 99–122° в.д. за период с 1964 по 2018 гг. Получены характеристики кластеризации для:

– периода регистрации с 1989 по 2018 гг. при различных параметрах алгоритма DPS и четырех уровнях минимального энергетического класса КР сейсмических событий,

– шести непересекающихся временных интервалов с 1964 по 2018 гг. и сейсмических событий энергетического класса КР ≥ 8.6 при фиксированных параметрах алгоритма DPS.

Динамика параметров кластеризации с 1964 по 2018 гг., возможно, характеризует изменчивость сейсмического режима региона, а именно: уменьшение линейного размера областей выделенных групп эпицентров от порядка тысячи километров до десятков километров может свидетельствовать о принципиальном изменении сейсмического режима на территории Прибайкалья в конце 90-х – начале 2000-х годов по сравнению с периодом 1964–1997 гг.

Построен теоретический формализм для расчета электромагнитных полей в системе атмосфера–ионосфера, создаваемых подземным горизонтальным токовым источником конечной длины. На основании этой теории разработана численная модель с реалистичным профилем ионосферы, находящейся в вертикальном геомагнитном поле. Показано, что кажущийся импеданс электромагнитного поля подземного источника на земной поверхности на порядок превышает импеданс Земли, что может быть использовано для дискриминации возмущений от сейсмогенных источников. Представленные результаты численного моделирования позволяют связать возмущения приземного магнитного поля и электрического поля в ионосфере, создаваемые крупномасштабным подземным источником. На основании этих модельных оценок сделан вывод, что многие из найденных в спутниковых данных ультранизкочастотных возмущений электрического поля перед землетрясениями нельзя связать с прямым излучением сейсмогенных источников.

По данным повторных спутниковых определений координат с помощью измерений на станциях ГНСС, расположенных на всей территории Российской Федерации, за период с 2015 г. и по настоящее время, проведен анализ геодинамики Северной Евразии. Для этой задачи использованы два источника исходных данных: наблюдения, полученные с пунктов ФАГС, и с пунктов Международной службы ГНСС (IGS) с постоянной регистрацией сигналов. Указанный набор данных позволил оценить корректность блоковой кинематики Евразийской плиты в трех моделях движения тектонических плит: NUVEL-1A, NNR-MORVEL-56 и ITRF2014. Анализ невязок наблюдаемых и модельных скоростей позволил выявить различную по величине систематическую составляющую для всех трех моделей в окрестности Восточно-Европейской платформы. Помимо анализа блоковой кинематики Евразийской плиты проведена оценка ее внутренней стабильности. Для этого были вычислены площадные деформации Северной Евразии методом конечных элементов. С этой целью к результатам обработки по двум исходным наборам данных были добавлены результаты обработки наблюдений из глобального массива Невадской геодезической лаборатории. В результате анализа поля деформаций помимо межплитовых пограничных деформаций, которые согласуются с существующими представлениям о геодинамике Северной Евразии, были выявлены внутриплитовые деформации, распределение которых согласуется с конфигурацией древних платформ Северной Евразии.

Для описания вековых геомагнитных вариаций на геологических масштабах времени в последние десятилетия широко используются статистические модели, наиболее популярной из которых в настоящее время является модель TK03 [Tauxe, Kent, 2004]. Эта модель (как и другие статистические модели) позволяет численно охарактеризовать амплитуду вековых геомагнитных вариаций и форму распределения палеомагнитных направлений, рассматриваемых как прямо отражающих направления геомагнитного поля рассматриваемого интервала геологического времени. Для этого используется три основных параметра: разброс виртуальных геомагнитных полюсов S_b (или S), вытянутость распределения палеомагнитных направлений E и направление вытянутости распределения палеомагнитных направлений $D_{V_2}.$ Корректное использование этих параметров для описания древних вековых вариаций требует соблюдения некоторых, иногда довольно жестких условий. Эти условия были рассмотрены в ряде предшествующих публикаций применительно к параметрам S_b и E, в то же время границы и условия применимости параметра $D_{V_2}$ до настоящего времени не были подробно изучены. В настоящей статье представлены результаты математического моделирования, которые позволяют оценить устойчивость расчетных значений этого параметра в зависимости от широты отбора, числа использованных для его определения образцов, длины временного ряда, по которому определяется этот параметр, а также от занижения наклонения и степени осреднения, если $D_{V_2}$ определяется в осадочных породах. Также рассмотрено, в какой степени параметр $D_{V_2}$ может быть чувствительным к присутствию в суммарном геомагнитном поле экваториальной дипольной составляющей и к ее характеристикам.

Для детального изучения глубинного строения земной коры и верхней мантии в районе Ключевской группы вулканов (КГВ) на полуострове Камчатка летом 2015 г. на период времени продолжительностью один год было установлено 77 временных сейсмических станций в рамках международного сотрудничества ученых нескольких групп из России, Франции и Германии. Одним из результатов эксперимента KISS (Klyuchevskoy Investigation – Seismic Structure of an extraordinary volcanic system) стал итоговый каталог по совместным данным временных станций и постоянной сети Камчатского филиала ФИЦ ЕГС РАН. Каталог включает 2136 событий, в том числе добавлено 560 землетрясений, для корректной обработки которых данных постоянной сети было не достаточно. Каталог в формате “xlsx” и станционный бюллетень в формате “isf” опубликованы в дополнительных материалах к предлагаемой статьеa. Проведен сравнительный анализ совместных решений двух каталогов, полученных только по данным постоянных станций сети Камчатского филиала и более плотной объединенной со станциями KISS сейсмической сети.