Наука и технологические разработки: статья

СЕЙСМИЧНОСТЬ КАК РЕАКЦИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ НА ПЛАНЕТАРНУЮ ВОДОРОДНУЮ ДЕГАЗАЦИЮ (НА ПРИМЕРЕ КАМЧАТСКОГО РЕГИОНА) Часть 1: Принципы мониторинга активной геологической среды. Противоречия разрывной и дегазационной моделей сейсмического процесса
И.Л. ГУФЕЛЬД1
О.Н. НОВОСЕЛОВ2
1 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
2 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Журнал: Наука и технологические разработки
Том: 99
Номер: 3
Год: 2020
Страницы: 19-45
УДК: 550.34 + 550.343
DOI: 10.21455/std2020.3-3
Ключевые слова: зона субдукции, водородная дегазация, сейсмический процесс, геологическая среда, уравнение состояния среды
Аннотация: Обсуждается физика сейсмического процесса в зоне субдукции. Предлагается замена разрывной модели процесса на дегазационную. Показано, что водородная дегазация контролирует объемно-напряженное состояние и структурные особенности среды до глубин верхней мантии. Предложены модели коровых сейсмических событий, исключающие процессы накопления упругих напряжений и разрушения. Введено понятие о внутренней активности геологической среды за счет процессов взаимодействия восходящих потоков водорода с твердой фазой. Предложен метод мониторинга сред с активными внутренними источниками энергии. Использованы разностные уравнения эволюции состояния среды, построенные и корректируемые по результатам измерений структурно-чувствительных скоростей сейсмических волн. Показана методология прогноза фонового состояния активной среды.
Список литературы: Адушкин В.В., Ан В.А., Гамбурцева Н.Г., Дараган С.Н., Люкэ Е.И., Овчинников В.Н. Сейсмический мониторинг литосферы при помощи ядерных взрывов. Атлас временных вариаций природных, антропогенных и социальных процессов. М.: Научный мир, 1998. Т. 2. С.145-150.

Адушкин В.В., Ан В.А., Каазик П.Б., Овчинников В.М. О динамических процессах во внутренних геосферах Земли по временам пробега сейсмических волн // Докл. РАН. 2001. Т. 381, № 6. С.822-824.

Ан В.А., Люкэ Е.И. Циклические изменения параметров сейсмической волны Р на трассе Невада-Боровое // Физика Земли. 1992. № 4. С.20-31.

Болдина С.В., Копылова Г.Н. Эффекты Жупановского землетрясения 30 января 2016 г., МW=7.2, в изменениях уровня воды в скважинах ЮЗ-5 и Е-1, Камчатка // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8, № 4. С.863-880.

Болдырев С.А. Отражение структуры и свойств литосферы в сейсмическом поле Камчатского региона // Физика Земли. 2002. № 6. С.5-28.

Викулин А.В. О долгосрочном сейсмическом прогнозе С.А. Федотова // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2017. № 3. Вып. 35. С.69-85.

Войтов Г.И. Химизм и масштабы современного потока природных газов в различных геоструктурах Земли // Журнал Всесоюзного химического общества. 1986. Т. 31, № 5. С.533-540.

Гаврилов В.А. Воздействие переменных электромагнитных полей на геоакустические процессы: эмпирические закономерности и физические механизмы: Дис. … д-ра физ.-мат. наук. М.: ИФЗ РАН, 2016. 385 с.

Гамбурцев Г.А. Избранные труды. М.: АН СССР, 1960. 461 с.

Гамбурцева Н.Г., Люкэ Е.И., Орешин С.И., Пасечник И.П., Рубинштейн Х.Д. Периодические вариации динамических параметров сейсмических волн при просвечивании литосферы мощными взрывами // ДАН СССР. 1982. Т. 266, № 6. С.1349-1353.

Гуфельд И.Л. Сейсмический процесс. Физико-химические аспекты. Королев: ЦНИИМаш, 2007. 160 с.

Гуфельд И.Л. Геологические следствия аморфизации структуры литосферы и верхней мантии, вызванные водородной дегазацией // Геодинамика и тектонофизика. 2012. № 4. С.417-435.

Гуфельд И.Л., Матвеева М.И. Барьерный эффект дегазации и деструкция земной коры // Докл. РАН. 2011. Т. 438, № 2. С.253-258.

Гуфельд И.Л., Новоселов О.Н. Сейсмический процесс в зоне субдукции. Мониторинг фонового режима. М.: ФГБОУ ВПО МГУЛ, 2014. 100 с.

Гуфельд И.Л., Новоселов О.Н. Безбарьерный сейсмический процесс в зоне субдукции и принципы его мониторинга // Докл. РАН. 2015. Т. 464, № 6. С.716-721.

Гуфельд И.Л., Новоселов О.Н. Мониторинг состояния среды зоны субдукции. Возможности краткосрочной оценки сейсмической опасности // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2017. № 3. Вып. 34. С.77-89.

Гуфельд И.Л., Матвеева М.И., Лютиков Р.А., Савин В.И. Газы радиогенной природы в динамике литосферы // Докл. РАН. 1993. Т. 328, № 1. С.39-42.

Гуфельд И.Л., Гусев Г.А., Матвеева М.И. Метастабильность литосферы как проявление восходящей диффузии легких газов // Докл. РАН. 1998. Т. 362, № 5. С.677-680.

Гуфельд И.Л., Афанасьев А.В., Афанасьева В.В., Новоселов О.Н. Триггерные эффекты сейсмотектонического процесса в динамически меняющейся геологической среде // Докл. РАН. 2010. Т. 433, № 1. С.92-96.

Динамические процессы в геофизической среде / Под ред. А.В. Николаева. М.: Наука, 1994. 255 с.

Добровольский И.П. Механика подготовки тектонического землетрясения. М.: Наука, 1984. 190 с.

Добровольский И.П. Теория подготовки тектонического землетрясения. М.: ИФЗ РАН, 1991. 219 с.

Добровольский И.П., Зубков С.И., Мячкин В.И. Об оценках размеров зон проявления предвестников землетрясений. М.: ИФЗ АН СССР, 1980. С.7-44.

Дода Л.Н., Натяганов В.Л., Степанов И.В. Эмпирическая схема краткосрочного прогноза землетрясений // Докл. РАН. 2013. Т. 453, № 5. С.551-557.

Зубков С.И. Времена возникновения предвестников землетрясений // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1987. № 5. С.87-91.

Кольская сверхглубокая / Ред. Е.А. Козловский. М.: Недра, 1984. 492 с.

Кузьмин Ю.О. Современная геодинамика разломных зон // Физика Земли. 2004. № 10. С.95-111.

Лукк А.А., Дещеревский А.В., Сидорин А.Я., Сидорин И.А. Вариации геофизических полей как проявление детерминированного хаоса во фрактальной среде. М.: ОИФЗ РАН, 1996. 210 с.

Математическое моделирование сейсмического процесса, ориентированного на проблему прогноза землетрясений. М.: МИТП РАН, 1993. 112 с.

Мячкин В.И. Процессы подготовки землетрясений. М.: Наука, 1978. 232 с.

Невский М.В. Сверхдлиннопериодные волны деформаций на границах литосферных плит // Динамические процессы в геофизической среде. М.: Наука, 1994. С.40-54.

Николаевский В.Н. Дилатансия и теория очага землетрясений // Успехи механики. 1980. Т. 3, № 1. С.70-101.

Новоселов О.Н. Идентификация состояния динамических объектов по измеряемым параметрам: от теории к практике // Измерительная техника. 2010а. № 2. С.20-23.

Новоселов О.Н. Идентификация и анализ динамических систем. М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2010б. 424 с.

Новоселов О.Н., Гуфельд И.Л. Прогнозирование состояния динамической системы по результатам измерений // Измерительная техника. 2015. № 10. С.11-15.

Павленкова Н.И. Структура земной коры и верхней мантии и механизм движения глубинного вещества // Вестник ОГГГГН РАН. 2001. № 4 (19). 18 с.

Писаренко В.Ф., Гамбурцев А.Г., Гамбурцева Н.Г. Малоизвестные работы и материалы из архива академика Г.А. Гамбурцева // Физика Земли. 2008. № 9. С.71-80.

Поликарпова Л.А., Белавина Ю.Ф., Малиновский А.А., Поликарпов А.М. Временные закономерности распределения глубинных землетрясений земного шара за период 1963-1979 гг. // Физика Земли. 1995. № 2. С.28-39.

Пулинец С.А., Узунов Д.П., Карелин А.В., Давиденко Д.В. Физические основы генерации краткосрочных предвестников землетрясений // Геомагнетизм и аэрономия. 2015. Т. 55, № 4. С.521-538.

Райс Дж. Механика очага землетрясения. М.: Мир, 1982. С.133-215.

Ризниченко Ю.В. Энергетическая модель сейсмического режима // Физика Земли. 1968. № 5. С.3-19.

Ризниченко Ю.В., Артамонов А.М. Развитие энергетической модели пространственно-временного хода сейсмичности // Физика Земли. 1975. № 12. С.35-42.

Рикитаке Т. Предсказание землетрясений. М.: Мир, 1979. 388 с.

Садовский М.А., Писаренко В.Ф. Сейсмический процесс в блоковой среде. М.: Наука, 1991. 95 с.

Садовский М.А., Болховитинов Л.Г., Писаренко В.Ф. Деформирование геофизической среды и сейсмический процесс. М.: Наука, 1987. 100 с.

Сидорин А.Я. Зависимость времени проявления предвестников землетрясений от эпицентрального расстояния // Докл. АН СССР. 1979. Т. 25, № 4. С.825-828.

Сидорин А.Я. Зависимость величины аномальных деформаций земной коры от расстояния до эпицентра готовящегося землетрясения // Докл. АН СССР. 1980. Т. 250, № 3. С.599-602.

Сидорин А.Я. О региональных различиях закономерностей проявления предвестников землетрясений // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1987. № 2. С.84-87.

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

Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений. М.: Наука, 1993. 313 с.

Соболев Г.А. Модель лавинно-неустойчивого трещинообразования - ЛНТ // Физика Земли. 2019. № 1. С.166-179.

Соболев Г.А., Пономарев А.В. Физика землетрясений и предвестники. М.: Наука, 2003. 270 с.

Трапезников Ю.А. Вопросы пространственно-временного распределения землетрясений и их предвестников // Проявление геодинамических процессов в геофизических полях. М.: Наука, 1993. С.139-150.

Федотов С.А. Долгосрочный сейсмический прогноз для Курило-Камчатской зоны. М.: Наука, 2005. 302 с.

Фирстов П.П. Возможности прогнозов сильных землетрясений по данным радонового мониторинга на Петропавловск-Камчатском геодинамическом полигоне // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2014. № 1. Вып. 23. С.232-245.

Фирстов П.П., Макаров Е.О., Максимов А.П., Чернев И.И. Отражение геодинамической обстановки северо-западного обрамления Тихого океана в динамике подпочвенного радона и в газовом составе теплоносителя Мутновской ГеоЭС // Вулканология и сейсмология. 2015. № 5. С.43-49.

Фирстов П.П., Копылова Г.Н., Саломатин А.В., Серафимова Ю.К. О прогнозировании сильного землетрясения в районе полуострова Камчатка // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2016. № 4. Вып. 32. С.106-114.

Щекотов А.Ю., Чебров В.Н., Берсенёва Н.Ю. Электромагнитные предвестники Олюторского и Охотоморского землетрясений // Труды Пятой научно-технической конференции, Петропавловск-Камчатский, 27 сентября - 3 октября 2015 г. http://www.emsd.ru/conf2015lib/pdf/predv/ Schekotov_Chebrov_Berseneva.pdf

Brace W.F., Byerlee J.D. Stick-slip as a mechanism for earthquake // Science. 1966. V. 153. P.990-992.

Ma L., Chen J., Chen Q., Liu G. Features of precursor fields before and after the Datong-Yanggao Earthquake swarm // J. Earthq. Predct. Res. 1995. V. 4, N 1. P.1-30.

Niazi M. Regression analysis of reported earth quake precursors // Pageophys. 1984-1985. V. 122. P.966-981.

Reid H.F. The California earthquake of April, 18, 1906. The Mechanics of the earthquake. Washington: The Carnegie Inst., 1910. V. 2.

Scholz C.H., Sykes L.R., Aggarwal Y.P. Earthquake prediction: A physical basis // Science. 1973. V. 181. P.803-809.

Scholz C.H., Alives C.A., Wesnousky S.C. Scaling differences between large interpolate and interpolate earthquakes // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1986. V. 76. P.65-70.

Tsubokawa I. On relation between duration of crystal movement and magnitude of earthquake expected // J. Geodyn. Soc. Japan. 1969. V. 15. P.75-88.

Zhang G., Zhang Zh. The study of multidisciplinary earthquake prediction in China // J. Earthq. Predct. Res. 1992. V. 1, N 1. P.71-85.