Геофизические процессы и биосфера: статья

ВОЗМОЖНОСТИ МЕТОДА СРЕДИННЫХ ГРАДИЕНТОВ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ КАЖУЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИ ПОДГОТОВКЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
ЖУКОВ ВИТАЛИЙ СЕМЕНОВИЧ1
МОСТРЮКОВ АЛЕКСАНДР ОЛЕГОВИЧ2
1 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия 2 Геофизическая обсерватория «Борок», Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, пос. Борок, Ярославская обл., Россия
Журнал: Геофизические процессы и биосфера
Том: 21
Номер: 2
Год: 2022
Страницы: 132-142
Полный текст статьи
Ключевые слова: процессы подготовки землетрясений, удельное электрическое сопротивление, горная порода, деформация, тензочувствительность
Аннотация: Рассчитаны изменения кажущегося электрического сопротивления с использованием одного из методов электроразведки – срединного градиента – над областью подготовки землетрясения в виде включения в форме шара. Изменения удельного электросопротивления горных пород в очаге готовящегося землетрясения оценены с учетом опубликованных оценок изменения деформации и коэффициентов тензочувствительности. Рассмотрены модели, в которых включение в форме шара имеет постоянный во времени размер, а электропроводность и глубина его залегания увеличиваются. Также рассмотрена модель, где глубина шара неизменна, а сопротивление пород в нем снижается. Представлена модель, в которой происходит увеличение размера неоднородности с одновременным снижением удельного электрического сопротивления горных пород в ней и дальнейшей локализацией этого снижения в меньшем объёме, что отвечает представлениям о стягивании области подготовки магистрального разрыва в узкую зону. По этой модели графики изменений кажущегося сопротивления возвращаются к фоновым значениям незадолго до землетрясения, т.е. изменения кажущегося сопротивления во времени будут иметь форму бухты. Сопоставление изменений электрического сопротивления по этой модели с вариациями сопротивления горных пород на Ашхабадском геодинамическом полигоне, а также образцов известняка в лабораторных условиях при их деформировании и разрушении показало их качественное подобие и возможность использования результатов лабораторных испытаний образцов для моделирования и анализа процесса подготовки землетрясений.
Список литературы: Авагимов А.А. Динамика электромагнитных процессов в Копетдагском сейсмоактивном регионе: Автореф. дисс. … д.ф.-м.н. М.: Гарлавач, 1991. 46 с.

Авагимов А.А., Лыков В.И. О природе временных флуктуаций электрического сопротивления горных пород в зонах активных разломов // ДАН СССР. 1982. Т. 263, № 2. С. 311–313.

Авагимов А.А., Атаев А.К., Сухомлин В.Г. Зондирование становлением поля при исследовании временных изменений электропроводности горных пород в сейсмоактивных зонах // Прогноз землетрясений. 1984. № 4. С. 64–69.

Авалиани З.С., Челидзе Т.Л. Моделирование электропроводности и механорезистивного эффекта в трещиноватых средах // Геофизический журнал. 1981. Т. 15, № 6. С. 25–37.

Дещеревский А.В., Сидорин А.Я. Экспериментальные исследования сезонных вариаций кажущегося сопротивления применительно к задачам сейсмологии // Сейсмические приборы. 1999. Вып. 32. С. 62–75.

Добровольский И.П. Математическая теория подготовки и прогноза тектонического землетрясения. М.: Физматлит, 2009. 240 с.

Идармачев Ш.Г. Вариации кажущегося электрического сопротивления горных пород в сейсмоактивных районах Дагестана: Дисс. … д.ф.-м.н. Махачкала, 2009. 228 с.

Жданов М.С. Электроразведка. Учебник для вузов. М.: Недра, 1986. 316 с.

Жуков В.С. Изучение вариаций электротеллурического поля и электросопротивления горных пород в Ашхабадском сейсмоактивном районе: Дисс. … к.ф.-м.н. Ашхабад, 1984. 185 с.

Журавлев В.И. Линеаризованная обратная задача электроразведки // ДАН СССР. 1979. Т. 248, № 1. С. 64–66.

Киссин И.Г. Тензочувствительность флюидонасыщенных сред // Вулканология и сейсмология. 2011. № 3. С. 34–45.

Кузьмин Ю.О. Механизм формирования аномальных деформационных процессов в период подготовки и реализации Ашхабадского землетрясения // Вестник Отделения наук о Земле РАН. 1998. № 2. С. 135–151.

Кузьмин Ю.О., Чуриков В.А. Механизм формирования аномальных деформационных процессов в период подготовки Камчатского землетрясения 2 марта 1992 г. // Вулканология и сейсмология. 1998. № 6. C. 37–51.

Кузьмин Ю.О., Жуков В.С. Современная геодинамика и вариации физических свойств горных пород. М.: МГГУ, 2004. 262 с.

Моисеенко У.И., Истомин В.Б., Ушаков Г.Д. Влияние одноосного давления на электросопротивление горных пород // ДАН СССР. 1964. Т. 154, № 2. С. 366–368.

Пархоменко Э.И., Бондаренко А.Т. Влияние одноосного давления на электросопротивление горных пород // Изв. АН СССР. Сер. геофизическая. 1960. № 2. С. 326–392.

Пономарев А.В. Динамика физических полей при моделировании очага землетрясения: Дисс. … д.ф.-м.н. М., 2003. 148 с.

Пушкарев В.Н., Сидорин А.Я. Сравнение чувствительности различных методов электроразведки применительно к задаче поиска предвестников землетрясений // Сейсмические приборы. 2002. Вып. 37. С. 74–85.

Ризниченко Ю.В. Размеры очага корового землетрясения и сейсмический момент // Исследования по физике землетрясений. М.: Наука, 1965. С. 9–26.

Сидорин А.Я. (ред.). Гармский геофизический полигон. М.: ИФЗ АН СССР, 1990. 240 с.

Сидорин А.Я. Предвестники землетрясений. М.: Наука, 1992. 192 с.

Сидорин А.Я. Электрическое сопротивление горных пород как чувствительный датчик изменений их напряженного состояния и деформаций // Наука и технологические разработки. 2020. Т. 99, № 2. С. 38–48. https://doi.org/10.21455/std2020.2-3

Сидорин А.Я., Журавлев В.И. Оценка размеров зон подготовки землетрясений по данным электрического зондирования // Моделирование предвестников землетрясений. М.: Наука, 1980. С. 45–54.

Сидорин А.Я., Фиттерман Д.В. Об использовании методов постоянного тока и зондирования становлением поля при поиске предвестников землетрясений // Землетрясения и процессы их подготовки. М.: Наука, 1991. С. 64–67.

Соболев Г.А., Кольцов А.В. Крупномасштабное моделирование подготовки и предвестников землетрясений. М.: Наука, 1988. 208 с.

Соболев Г.А., Пономарев А.В. Физика землетрясений и предвестники / Отв. ред. акад. В.Н. Страхов. М.: Наука, 2003. 270 с.

Челидзе Т.Л. Методы теории протекания в механике геоматериалов. М.: Наука, 1987. 134 с.

Brace W.F. Dilatancy-related electrical resistivity changes in rocks // Pure Appl. Geophys. 1975. V. 113. P. 207–217. https://doi.org/10.1007/BF01592911

Brace W.F., Orange A.S. Further studies of effects of pressure on electrical resistivity of rocks // J. Geophys. Res. 1968a. V. 73, Is. 16. P. 5407–5420. https://doi.org/10.1029/JB073i016p05407

Brace W.F., Orange A.S. Electrical resistivity changes in saturated rocks during fracture and frictional sliding // J. Geophys. Res. 1968b. V. 73, Is. 4. P. 1433–1445. https://doi.org/10.1029/JB073i004p01433

Brace W.F., Orange A.S., Madden T.R. The effect of pressure on the electrical resistivity of water-saturated crystalline rocks // J. Geophys. Res. 1965. V. 70, Is. 22. P. 5669–5678. https://doi.org/10.1029/JZ070i022p05669

Morrow C., Brace W.F. Electrical resistivity changes in tuff due to stress // J. Geophys. Res. 1981. V. 86, Is. B4. P. 2929–2934. https://doi.org/10.1029/JB086iB04p02929

Sun Q., Zhu S., Xu L. Electrical resistivity variation in uniaxial rock compression // Arab. J. Geosci. 2015. V. 8. P. 1869–1880. https://doi.org/10.1007/s12517-014-1381-3