№ 1 (2025)

По данным нескольких разнесенных магнитных станций исследуется спектр геомагнитных вариаций в диапазоне периодов от двух до сорока лет. Особое внимание уделено спектральным особенностям в предполагаемом диапазоне действия внутриземных процессов, обусловливающих геомагнитные джерки. Показано, что обнаруженный спектральный пик вблизи периода 6.5 лет соответствует обнаруженной нами ранее повторяемости джерков через 3‒4 года, но отсутствует в спектре солнечной активности. Рассмотрены возможные волновые механизмы возникновения джерков и их 6-летней квазипериодичности, обусловленные известными типами магнитогидродинамических волн в жидком ядре Земли, и показано, что они недостаточно убедительны в воспроизведении наблюдений джерков.

Изучаются связанные в пространстве и времени линейные последовательности эпицентров землетрясений (“цепочки”). Предложен новый подход к понимаю цепочек землетрясений как особой разновидности групповых (кластеризованных) событий. Считается, что кластеры групповых землетрясений с высокой явно выраженной пространственной анизотропией потенциально представляют собой искомые цепочки. Таким цепочкам придается физический смысл маркеров активизируемых тектонических нарушений.

Разработан формализованный алгоритм выделения линейных последовательностей эпицентров землетрясений на основе предложенного подхода. Поиск цепочек ведется в каталоге групповых землетрясений. Предварительно из сейсмичности удаляются одиночные события (т.е. не входящие в кластеры). Для этого использован ранее разработанный алгоритм, ориентированный на выделение любых взаимосвязанных событий, а не только (преимущественно) афтершоковых и/или форшоковых серий [Дещеревский и др., 2016а].

Предложенный метод выделения цепочек землетрясений успешно апробирован на каталогах землетрясений Гарма, Ирана и центральной Турции. Приведены карты цепочек, обсуждаются сводные статистики поля цепочек. Как правило, эти цепочки можно сопоставить с различными тектоническими нарушениями, однако значительная их часть не привязана к известным структурам. Для Гармского района показана преемственность полученных результатов с ранее выполненными исследованиями.

Как и почти любой метод анализа сейсмических данных, алгоритм построения цепочек землетрясений имеет значительное число настраиваемых параметров. В определенных пределах можно варьировать критерии выделения групповых событий, минимальное количество событий в цепочке и ее минимальную длину, а также требуемый уровень прямолинейности цепочки. Однако все эти настройки влияют прежде всего на общее количество обнаруженных в каталоге цепочек, а их расположение на местности и ориентация (азимуты) от настроек алгоритма почти не зависят. Это позволяет рассматривать предложенный метод анализа как принципиально новый способ извлечения и визуализации информации о пространственно-временной организации сейсмичности.

Более подробное изучение как самой структуры цепочек землетрясений, так и ее изменений во времени в различных сейсмоактивных регионах мира может способствовать лучшему пониманию динамики сейсмотектонического процесса.

В настоящее время нейронные сети успешно применяются для решения обратных и других задач геофизики. Цель данной работы, которая является продолжением серии работ авторов, состоит в повышении эффективности НС метода решения нелинейных обратных 3D-задач геоэлектрики на основе конструирования авторской нейронной сети сверточного типа. Сеть включает ряд дополнительных специальных преобразований (сжатие данных, подавление влияния неизвестной фоновой среды и др.), предшествующих обучению классической MLP-нейросети и адаптированных к решаемой обратной задаче. Это позволяет формализовано, исключая человеческий фактор, решать обратные задачи геоэлектрики большой размерности без задания первого приближения на основе данных, измеренных в областях, размеры которых превышают размеры области обучения сети. Скорость инверсии составляет первые десятки секунд и практически не зависит от физической размерности (2D или 3D) данных. Найденное с помощью обученной нейросети решение обратной задачи, при необходимости, может уточняться методом случайного поиска. Приводятся численные результаты решения 3D-задач геоэлектрики на модельных и полевых данных, подтверждающие заявленные параметры разработки.

Численные реконструкции термического режима осадочной толщи бассейна Маннар (Шри-Ланка) в районе скв. Dorado North и Западно-Сибирского бассейна в районе скв. Останинская (Томская обл.), рассмотренные в работах [Premarathne et al., 2016; Исаев и др., 2021], сопоставляются с соответствующими реконструкциями, полученными в системе моделирования бассейнов ГАЛО. На этих примерах показано, что использование систем моделирования с заданием теплового потока в основании осадочной толщи может давать искаженную картину термической истории бассейна, несмотря на совпадение вычисленных значений отражательной способности витринита со значениями, измеренными в современном осадочном разрезе бассейна. Применение анализа вариаций тектонического погружения бассейна в системе моделирования ГАЛО позволяет оценить амплитуду и продолжительность событий тепловой активизации и растяжения (утонения коры) литосферы и тем самым обойти проблему c заданием теплового потока на относительно мелких глубинах бассейна. Альтернативная модель термической эволюции бассейна, построенная таким образом, опирается на ту же базу исходных данных моделирования, что и системы с подбором теплового потока в основании осадочной толщи, лишь с добавлением современной глубины границы Мохоровичича.

Для Алтае-Саянского региона и северо-западной Монголии рассматривалась модель EIGEN-6C4, построенная по данным спутниковых гравиметрических миссий, и результаты наземных измерений с абсолютными гравиметрами и приемниками космической геодезии. Используя геопотенциал EIGEN-6C4 (рельеф ETOPO1), в рамках модели однородной коры с привлечением данных сейсморазведки на платформенной части исследуемой области, получено представление об изменениях мощности земной коры в центре Азии для территории, простирающейся от 56 до 46° северной широты и от 80 до 100° восточной долготы, охватывающей Горный Алтай, Кузнецкий Алатау, Западный Саян и Восточный Саян, Тувинскую Котловину, хребет Тарбагатай (Казахстан), Монгольский Алтай (КНР, Монголия), Котловину Больших Озер и хребет Хангай (Монголия). Исследования показали, что глубина границы Мохоровичича увеличивается с северо-запада на юго-восток территории от 40 до 55 км. Для горных районов на юге (Монгольский Алтай, хребет Хангай) получена максимальная мощность коры 55 км. Для межгорных долин и впадин (Тувинская котловина, Котловина Больших Озер) глубина поверхности Мохо находится в пределах 45–47 км. На севере в равнинной части территории мощность коры составляет от 40 до 43 км. Рассматриваются различия моделей, построенных по гравиметрическим и сейсмическим данным.

Для расширения возможностей использования записей местных землетрясений (для построения региональных уравнений прогноза движений грунта, оценки сейсмической опасности и др.) выполнена классификация сейсмостанций Северного Кавказа по грунтовым условиям. Разработана методика, позволяющая сделать оценку грунтовых условий посредством сравнения спектров слабых землетрясений, выбранных в узких диапазонах магнитуд и гипоцентральных расстояний, на разных станциях. Применение методов машинного обучения показало сложность задачи, но в то же время использование логических операций и методик позволило определить наиболее эффективные подходы для ее решения. В результате выполнена классификация 70-ти сейсмостанций Северного Кавказа по грунтовым условиям; грунтовые условия характеризуются одним безразмерным параметром, основанным на расчете спектральных характеристик. В будущем предполагается уточнить эти оценки.