Geomechanical Markers of the Stress and Strain State and Interaction of Structures in Inhomogeneous Geoenvironments

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Geodynamics in an inhomogeneous 3D-geoenvironment, due to gravitational processes, is characterized by fields of displacement, rotations and deformations. The quantitative and dimensional characteristics of the distribution of these fields are provided by the corresponding stress fields. The results of computational experiments modeling the stress and strain state of two profiles are presented. The distribution of fields in depth is due to density inhomogeneity, one of the internal sources of tectonic stresses. The generalization of the component analysis showed the general properties of the stress and strain state, which is characterized by stretching against the background of prevailing compression. The stress intensity parameter is used to model the interaction features of inhomogeneous profile structures. The degree of plasticity of the geoenvironment is modeled by the deformation intensity parameter.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. B. Osipova

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the FEB of the RAS

Author for correspondence.
Email: osipov@poi.dvo.ru
Russian Federation, Vladivostok

References

  1. Rebetskiy Yu.L., Mikhaylova A.V. The role of gravity in formation of the deep structure for shear zones // Geodin.&Tektonofiz., 2011, vol. 2, no. 1, pp. 45–68. (in Russian)
  2. Gzovskiy M.V. Modelling method in tectonophysics // Sov. Geol., 1958, no. 4, pp. 53–72. (in Russian)
  3. Gurevich G.I. On the initial prerequisites of the approach to modeling in tectonics // in: Some Questions of Mechanics of Deformable Media. Moscow: AN SSSR Pub., 1959, pp. 75–144. (in Russian)
  4. Biot M.A. Non-linear theory of elasticity and the linearized case for a body under initial stress // Phil. Mag., 1939, vol.27, pp. 89–115.
  5. Novozhilov V.V. Fundamentals of the Nonlinear Theory of Elasticity. Moscow; Leningrad: Gostekhizdat, 1948. 211 p. (in Russian)
  6. Lure A.I. Theory of Elasticity. Moscow: Nauka, 1970. 939 p. (in Russian)
  7. Murnaghan F.D. Finite Deformation of an Elastic Solid. N.Y.: Wiley, 1951. 140 p.
  8. Guz A.N. Fundamentals of the Theory of Elastic Stability of Deformable Bodies. Kiev: Vishcha shkola, 1986. 511 p. (in Russian)
  9. Osipova E.B. On the stability of equilibrium in a compressed sphere // Comput. Technol., 2015, vol. 20, no. 6, pp. 59–71 (in Russian)
  10. Osipova E.B. Stability of equilibrium of a compressible hyperelastic hollow sphere // J. of Appl. Mech.&Tech. Phys., 2015, vol. 56, no. 4, pp. 679–687. https://doi.org/10.1134/S002189441504015X
  11. Osipova E.B. Modelling of the field distribution for inhomogeneous stress in the Earth’s crust // Fizich. Mezomekh., 2016, vol. 19, no. 6, pp. 94–100. (in Russian)
  12. Dziewonski A.M., Hales A.L., Lapwood E.R. Parametrically simple Earth models consistent with geophysical data // Phys. Earth Planet. Inter., 1975, vol.10, no. 1, pp. 12–48.
  13. Kulinich R.G., Valitov M.G., Proshkina Z.N. A comparative analysis of the seismic and density models for the Earth’s crust of the Central Kurils // Rus. J. of Pacific Geology, 2015, vol. 9, no. 6, pp. 439–450. https://doi.org/10.1134/S1819714015060068
  14. Zlobin T.K., Piskunov B.N., Frolova Т. I. New data on the structure of the Earth’s crust of the central part for the arc of Kuril Island // Dokl. AN SSSR, 1987; vol. 293, no. 2, pp. 185–188. (in Russian)
  15. Zlobin T.K., Levin B.V., Polets A.Yu The first results of comparing the catastrophic Simushir earthquakes of November 15, 2006 (M = 8.3) and January 13, 2007 (M = 8.1) and the deep structure of the Earth’s crust of the central Kuriles // Dokl. RAN, 2008, vol.420, no. 1, pp. 111–115 (in Russian)
  16. Zlobin T.K., Polets A.Yu. Source zones of the catastrophic Simushir earthquakes on November 15, 2006 (Mw = 8.3) and January 13, 2007 (Mw = 8.1) and the deep crust structure beneath the Middle Kuril segment // Rus. J. of Pacific Geology, 2009, vol. 3, no. 5, pp. 460–469. https://doi.org/10.1134/S181971400905008X
  17. Proshkina Z.N. On the deep structure of the Vityaz Ridge destruction zone (Central Kuriles) // Vestn. of Far Eastern Branch of RAS, 2016, no. 5, pp. 36–42. (in Russian)
  18. Kulinich R.G., Osipova E.B., Valitov M.G. The Earth’s crust density inhomogeneities and stresses in the Central Kuriles // Rus. J. of Pacific Geology, 2020, vol. 14, no. 2, pp. 114–120. https://doi.org/10.1134/S1819714020020037
  19. Digital relief model (Satellite Geodesy, Global Topografy) Electron. resource. Access mode: http://topex.ucsd.edu 02.06.2023 г. (in Russian)
  20. Osipova E.B. Numerical reconstruction of the stress and strain state in the Earth’s crust // Comput. Technol., 2023, vol. 28, no. 5, pp.15–32. https://doi.org/10.25743/ICТ. 2023.28.5.003. (in Russian)
  21. Trubitsyn V.P. Rheology of the mantle and tectonics of the oceanic lithospheric plates // Izv. Phys. of the Solid Earth, 2012, no. 6, pp. 467–485. (in Russian)
  22. Mase George E. Theory and Problems of Continuum Mechanics. MCGraw-Hill Book Co., 1970. 319 p.
  23. Osipova E.B. Gravity stresses and block-layer structures in the Earth’s crust // Phys. Mesomech., 2022, vol. 25, no. 2, pp. 187–194. https://doi.org/10.1134/S1029959922020102

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Position of profiles 1.1-1.8 and 2.1-2.10 in the square 45.0° ÷ 50.0°N, 149.0° ÷ 156.0°E. The digital elevation model was built using data from http://topex.ucsd.edu [19]

Download (51KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Mora circles at current points along profiles 1.1-1.8 and 2.1-2.10

Download (13KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Reconstruction of the εint strain intensity field along the profiles: a: 1.1-1.8 strain intensity values 2.07 ⋅ 10-5 ≤ εint ≤ 2.35 ⋅ 10-5, horizontal density boundaries are indicated by dashed and solid lines, faults in the upper part correspond to the model [17]; b: 2. 1-2.10 deformation intensity values 2.04 ⋅ 10-5 ≤ εint ≤ 2.44 ⋅ 10-5, density values, density block boundaries and faults correspond to the model [13]

Download (53KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Distribution of isolines and gradient fields of Tint stress intensity along the profiles: a: 1.1-1.8 (length 700 km, depth 30 km), horizontal boundaries of density interfaces are marked by dashed and solid lines, in the upper part faults are marked by solid line, correspond to the model [17]; b: 2.1-2.10 (length 500 km, depth 35 km), boundaries of density blocks and faults correspond to the model [13]. The intersection of profiles 1.1-1.8 and 2.1-2.10 is marked by the white solid line

Download (83KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Distribution of isolines, gradients ΔTint of the stress intensity field ΔTint and model "blocks" delineated by line I, within which ΔTint ≤ 2.5 GPa/km, along the profiles: a: 1.1-1.8, in the upper part the faults are marked by a solid line and correspond to the model [17]; b: fragment of profile 2.1-2.10 with the length of 100 km ≤ L ≤ 350 km, the boundaries of density blocks and faults correspond to the model [13]. Asterisks indicate hypocentres of the Simushir earthquakes of 2006, 2007

Download (101KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».