Геофизические исследования: статья

СВОЙСТВА КОРЫ ФЕННОСКАНДИИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ
И.М. АЛЁШИН1,2,3
Н.В. ВАГАНОВА2
Г.Л. КОСАРЕВ1
И.В. МАЛЫГИН1
1 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
2 Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лаверова РАН
3 Геофизический центр РАН
Журнал: Геофизические исследования
Том: 20
Номер: 4
Год: 2019
Страницы: 25-39
УДК: 550.3; 550.347.62; 004.85
DOI: 10.21455/gr2019.4-2
Полный текст статьи
Ключевые слова: машинное обучение, приёмная функция, Фенноскандия, Балтийский щит, земная кора, структура поверхности Мохо
Аннотация: Цель исследования - анализ строения земной коры на территории части Балтийского щита, ограниченной по широте 60-70 °с.ш. и 18-35 °в.д. Исследования выполнены на основе данных, полученных методом приёмных функций при исследованиях этого региона в прошлые годы, которые были дополнены новыми измерениями и расчётами. Исходные данные представляют собой набор зависимостей скорости поперечных волн от глубины, рассчитанных для более чем 60 постоянных и временно действующих сейсмических станций. Для построения пространственных распределений интересующих нас характеристик применялись методы, развитые в теории машинного обучения. Был использован алгоритм “ k ближайших соседей”, который, несмотря на свою простоту, является весьма эффективным методом, пригодным как для анализа непрерывных данных, так и для решения задач классификации. В пределах исследуемого региона был выполнен расчёт распределения по площади толщины земной коры, определяемой глубиной залегания поверхности Мохо ( H
Список литературы: Алешин И.М., Косарев Г.Л., Ризниченко О.Ю., Санина И.А. Скоростной разрез земной коры под сейсмической группой Ruksa, Карелия // Геофизические исследования. 2007. № 7. С.3-13.

Варенцов И.М., Корья Т., Пальшин Н.А., Смирнов М. Ю., Энгельс М., Рабочая группа BEAR Обобщенная объемная геоэлектрическая модель коры Балтийского региона и структура ее глубинных электромагнитных откликов // Строение и динамика литосферы Восточной Европы. Результаты исследований по программе EUROPROBE. М.: Геокарт-ГЕОС, 2006. С.95-106.

Жамалетдинов А.А., Колесников В.Е., Скороходов А.А., Шевцов А.Н., Нилов М.Ю., Рязанцев П.А., Шаров Н.В., Бируля М.А., Киряков И.А. Результаты электропрофилирования на постоянном токе в комплексе с АМТЗ по профилю, пересекающему Ладожскую аномалию // Труды Карельского научного центра Российской академии наук. 2018. № 2. C.91-110.

Лукк А.А., Леонова В.Г., Сидорин А.Я. Еще раз о природе сейсмичности Фенноскандии // Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т. 18, № 1. С.74-90.

Минц М.В., Соколова Е.Ю., рабочая группа Ладога. Объемная модель глубинного строения свекофеннского аккреционного орогена по данным МОВ-ОГТ, МТЗ и плотностного моделирования // Труды Карельского научного центра РАН. 2018. № 2. С.34-61.

Николенко С.И., Кадурин А.А., Архангельская Е.О. Глубокое обучение. СПб.: Питер, 2018. 479 с.

Яновская Т.Б., Лыскова Е.Л., Королева Т.Ю. Радиальная анизотропия верхней мантии Европы по данным поверхностных волн // Физика Земли. 2019. № 2. C.3-14. doi: 10.31857/S0002-3337201923-14

Aleshin I.M., Kosarev G.L., Riznichenko O.Yu., Sanina I.A. Crustal velocity structure under the RUKSA seismic array (Karelia, Russia) // Russian Journal of Earth Sciences. 2006. V. 8, N 1. P.1-8.

Alinaghi A., Bock G., King R., Hanka W., Wylegalla K., TOR and SVEKALAPKO Working Groups. Receiver function analysis of the crust and upper mantle from the North German Basin to the Archaean Baltic Shield // Geophysical Journal International. 2003. V. 155, N 2. P.641-652.

Bock G. and Seismic Tomography Working Group Seismic Probing of Fennoscandian Lithosphere // EOS, Trans. AGU. 2001. V. 82, N 50. P.621-629.

Bruneton M., Farra V., Pedersen H.A. Non-linear surface wave phase velocity inversion based on ray theory // Geophysical Journal International. 2002. V. 151, N 2. P.583-596.

Dricker I.G., Roecker S.W., Kosarev G.L., Vinnik L.P. Shear-wave velocity structure of the crust and upper mantle beneath the Kola Peninsula // Geophysical Research Letters. 1996. V. 23, N 23. P.3389-3392.

Fawcett T. An introduction to ROC analysis // Pattern Recognition Letters. 2006. V. 27. P.861-874.

Frassetto A., Thybo H. Receiver function analysis of the crust and upper mantle in Fennoscandia - isostatic implications // Earth and Planetary Science Letters. 2013. V. 381. P.234-246.

Grad M., Luosto U. Fracturing of the crystalline uppermost crust beneath the SVEKA profile in Central Finland // Geophysica. 1992. V. 28, N 1/2. P.53-66.

Grad M., Luosto U. Seismic velocities and Q-factors in the uppermost crust beneath the SVEKA profile in Finland // Tectonophysics. 1994. V. 230, N 1-2. P.1-18.

Grad M., Tiira T. Moho depth of the European Plate from teleseismic receiver functions // Journal of Seismology. 2012. V. 16, N 2. P.95-105.

Horspool N.A., Savage M.K., Bannister S. Implications for intraplate volcanism and back-arc deformation in northwestern New Zealand, from joint inversion of receiver functions and surface waves // Geophysical Journal International. 2006. V. 166, N 3. P.1466-1483.

Janik T., Kozlovskaya E., Yliniemi J. Crust-mantle boundary in the central Fennoscandian shield: Constraints from wide-angle P and S wave velocity models and new results of reflection profiling in Finland // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2007. V. 112, N B4. P. B04302.

Korja T., Engels M., Zhamaletdinov A.A., Kovtun A.A., Palshin N.A., Smirnov M.Yu., Tokarev A.D., Asming V.E., Vanyan L.L., Vardaniants I.L., the BEAR Working Group. Crustal conductivity in Fennoscandia - a compilation of a database on crustal conductance in the Fennoscandian Shield // Earth, Planets and Space. 2002. V. 54, N 5. P.535-558.

Korja T., Koivukoski K. Crustal conductors along the SVEKA profile in the Fennoscandian (Baltic) Shield, Finland // Geophysical Journal International. 1994. V. 116, N 1. P.173-197.

Kosarev G.L., Makeyeva L.I., Vinnik L.P. Inversion of teleseismic P-wave particle motions for crustal structure in Fennoscandia // Physics of the Earth and planetary interiors. 1987. V. 47. P.11-24.

Kozlovskaya E., Poutanen M., POLENET/LAPNET Working Group. POLENET/LAPNET - a multidisciplinary geophysical experiment in northern Fennoscandia during IPY 2007-2008 // AGU Fall Meeting Abstracts. 2006. S41A-1311.

Kozlovskaya E., Kosarev G.L., Aleshin I.M., Riznichenko O.Yu., Sanina I.A. Structure and composition of the crust and upper mantle of the Archean-Proterozoic boundary in the Fennoscandian shield obtained by joint inversion of receiver function and surface wave phase velocity of recording of the SVEKALAPKO array // Geophysical Journal International. 2008. V. 175, N 1. P.135-152.

Macskassy S.A., Provost F.J., Littman M.L. Confidence Bands for ROC Curves // CeDER Working Paper IS-03-04, Stern School of Business. NY: New York University, 2003.

Pedersen H., Campillo M. Depth dependence of Q beneath the Baltic Shield inferred from modeling of short period seismograms // Geophysical Research Letters. 1991. V. 18, N 9. P.1755-1758.

Pedersen H., Debayle E., Maupin V., POLENET/LAPNET Working Group. Strong lateral variations of lithospheric mantle beneath cratons - Example from the Baltic Shield // Earth and Planetary Science Letters. 2013. V. 383. P.164-172.

Pedregosa F., Varoquaux G., Gramfort A., Michel V., Thirion B., Grisel O., Blondel M., Prettenhofer P., Weiss R., Dubourg V., Vanderplas J., Passos A., Cournapeau D., Brucher M., Perrot M., Duchesnay E. Scikit-learn: Machine Learning in Python // Journal of Machine Learning Research. 2011. V. 12. P.2825-2830.

Silvennoinen H., Kozlovskaya E., Kissling E., Kosarev G.L., POLENET/LAPNET Working Group A new Moho boundary map for the northern Fennoscandian Shield based on combined controlled-source seismic and receiver function data // Geo. Res. J. 2014. V. 1-2. P.19-32.

Uski M., Tiira T., Grad M., Yliniemi J. Crustal seismic structure and depth distribution of earthquakes in the Archean Kuusamo region, Fennoscandian Shield // Journal of Geodynamics. 2012. V. 53. P.61-80.

Vecsey L., Plomerová J., Kozlovskaya E., Babuska V. Shear wave splitting as a diagnostic of variable anisotropic structure of the upper mantle beneath central Fennoscandia // Tectonophysics. 2007. V. 438, N 1-4. P.57-77.

Vinnik L.P. Detection of waves converted from P to SV in the mantle // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1977. V. 15, N 1. P.39-45.

Vinnik L.P., Kozlovskaya E., Oreshin S.I., Kosarev G.L., Piiponen K., Silvennoinen H. The lithosphere, LAB, LVZ and Lehmann discontinuity under central Fennoscandia from receiver functions // Tectonophysics. 2016. V. 667. P.189-198.