Крючкова В.В. «Акустические волны в пористых флюидонасыщенных средах: компьютерное моделирование на мезоуровне» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 3, № 3, с. 87-92 (2000)

Приведен метод моделирования на мезоуровне среды с регулируемой пористостью. Модель создается посредством генерирования равномерно распределенных случайных чисел. Проводятся оценки теоретических и расчетных скоростей распространения волн в пористых средах. Теоретические значения были получены по теории Гассмана, а расчетные – из модельного эксперимента. Приводятся волновые поля и сейсмограммы.

Гущина Л.Г. «Аддитивно-асимптотическое представление дисперсионного уравнения поверхностных волн Лява для одной модели земной коры» Электронный журнал: наука, техника и образование, № 1, с. 184-194 (2016)

Рассматривается возможность нахождения плотности разреза земной коры в верхней мантии по данным сейсмологии с привлечением данных глубинного сейсмического зондирования. Исследуется однозначность восстановления плотностного разреза для плоской двухслойной на полупространстве модели с постоянными параметрами в первом слое и в полупространстве и зависящими от глубины регулярными параметрами во втором слое

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н., Соколов К.Н. «Пространственно-временные вариации структуры поля поглощения S-волн в районе Невадского ядерного полигона» Физика Земли, № 6, с. 39-48 (2013)

Анализируются характеристики поля поглощения короткопериодных поперечных волн в районе Невадского испытательного ядерного полигона (НИЯП). Рассматривались записи подземных ядерных взрывов (ПЯВ) и землетрясений, полученные тремя сейсмическими станциями в 1975–2012 гг. на эпицентральных расстояниях до 1000 км. Использованы методы, связанные с анализом отношений амплитуд волн Sn и Pn, Lg и Pg, а также огибающих S-коды записей близких событий. Показано, что в районе НИЯП в период проведения ядерных испытаний наблюдались существенные временные вариации структуры поля поглощения в земной коре и верхах мантии. Самые сильные вариации имели место для ПЯВ в области Пахуте Меса, где было проведено примерно 2/3 наиболее мощных взрывов. Полученные данные свидетельствуют о том, что временные изменения структуры поля поглощения связаны с миграцией глубинных флюидов. Проводится сопоставление общих характеристик поля поглощения в районах трех крупных ядерных полигонов.

Винник Л.П., Эрдуран М., Орешин С.И., Косарев Г.Л., Кутлу Ю.А., Чакир О., Киселев С.Г. «Совместное обращение P- и S-приёмных функций и дисперсионных кривых волн Рэлея: результаты для Центрального Анатолийского плато» Физика Земли, № 5, с. 33-43 (2014)

Приемные функции продольных и поперечных волн и дисперсионные кривые основной гармоники волн Рэлея использованы для исследования литосферы Центрального Анатолийского Плато. Приводятся результаты для 8 широкополосных сейсмических станций. Установлено, что на территории плато кора мощностью около 35 км подстилается мантийным козырьком с подошвой на глубине около 60 км. Скорость продольных V_p и поперечных волн V_s в этом слое составляет не более 7.6 и 4.5 км/с, соответственно, а отношение скоростей V_p/V_s близко к 1.7, т.е. на 6% меньше, чем в стандартных моделях IASP91 и PREM. Столь низкое отношение скоростей характерно для пород с высоким содержанием ортопироксена. Под высокоскоростным козырьком скорость поперечных волн понижена до 4.0–4.2 км/с, а отношение V_p/V_s близко к стандартному значению (1.8). На большинстве использованных станций в приемных функциях продольных волн не обнаружена сейсмическая фаза P410_s, сформированная на глобальной 410-км сейсмической границе. Эта граница связана с фазовым переходом оливин–шпинель, а ее исчезновение может свидетельствовать об аномально низком содержании оливина и высоком содержании базальтовой составляющей. Эта аномалия может быть связана с субдукцией большого объема океанической коры при закрытии Тетиса. В целом результаты работы свидетельствуют о высокой информативности использованного методического комплекса.

Чубарова О.С., Гусев А.А. «Региональная шкала магнитуд по поверхностным волнам для землетрясений Дальнего Востока России» Физика Земли, № 1, с. 60-71 (2017)

Создана модернизированная шкала Ms(20R) для магнитудной классификации землетрясений Дальнего Востока России по амплитудам поверхностных волн на региональных расстояниях. Шкала расширяет в сторону малых эпицентральных расстояний (0.7–20°) область применимости классической шкалы Ms(20) по Гутенбергу. Магнитуда определяется по амплитуде сигнала, предварительно пропущенного через цифровой полосовой фильтр, выделяющий компоненты с периодами вблизи 20 с. Измеряется амплитуда либо для поверхностных волн, либо, на небольших расстояниях 0.7–3°, для неразделимой волновой группы поверхностных и поперечных волн. Наличие четкой спектральной привязки отличает шкалу Ms(20R) от традиционной шкалы Ms(BB) по Соловьеву–Ванеку. Такой подход позволил практически снять проблему заметных (до –0.5) региональных и станционных аномалий, присущих шкале Ms(BB) в условиях Дальнего Востока. Отсутствие заметных станционных и региональных аномалий, а также жесткая спектральная привязка дают шкале Ms(20R) существенные преимущества при ее использовании с целью оперативного принятия решения о подаче тревоги цунами для побережий Дальнего Востока России.

Трубицын В.П., Евсеев А.Н., Евсеев М.Н., Харыбин Е.В. «Мантийные плюмы в моделях квазитурбулентной тепловой конвекции» Физика Земли, № 12, с. 3-10 (2011)

На численных моделях тепловой конвекции исследуется процесс самопроизвольного множественного зарождения и подъема плюмов в мантии. Отмечается, что плюмы возникают уже в простейших моделях тепловой конвекции с постоянной вязкостью без привлечения более сложных реологических свойств вещества и термохимических эффектов, фазовых переходов и др., которые влияют на особенности плюмов, но не являются необходимыми для их появления. Основная причина возникновения плюмов обусловлена неустойчивостью мантийных течений при высокой интенсивности (малой вязкости) тепловой конвекции. При большой вязкости конвективные течения имеют вид регулярных ячеек. С уменьшением вязкости восходящие и нисходящие потоки становятся более узкими и нестационарными. При еще меньшей вязкости восходящие струи при подъеме принимают грибовидную форму и эпизодически меняют местоположение в мантии. Время существования каждой струи может составлять до 100 млн. лет. Использование маркеров позволяет наглядно проследить эволюцию формы мантийных плюмов.

Колесников С.В., Гольдин С.В., Полозов С.В. «Изменение акустических свойств влажных грунтов при их сдвиговом деформировании (результаты лабораторных экспериментов)» Динамика сплошной среды. Акустика неоднородных сред, с. 97-102 (2003)

Шкуратник В.Л., Николенко П.В., Кошелев А.Е. «Зависимость скорости распространения и амплитуды продольных упругих волн от напряжений при различных режимах нагружения образцов каменного угля» Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, № 5, с. 48-53 (2016)

Экспериментально установлены закономерности распространения продольных упругих волн ультразвукового диапазона частот в образцах каменного угля при одноосном и всестороннем (по схеме Кармана) сжатии. Показано, что при одноосном сжатии наибольшей информативностью обладает прозвучивание в направлении перпендикулярном слоистости и оси нагружения. При таком прозвучивании оказывается возможным выделение четырех стадий деформирования образца. При трехосном нагружении информативность прозвучивания падает с увеличением бокового давления, которое препятствует дезинтеграции угля. Наиболее четко четыре стадии деформирования выделяются при боковом давлении 2.5 МПа, а при давлениях 10 МПа удается выделить лишь стадии консолидации и разрушения образца.

Куликов В.А., Сибиряков Е.Б. «Распространение сильных волн в неоднородных сыпучих средах» Динамика сплошной среды. Акустика неоднородных сред, с. 103-110 (2003)

Куликов В.А., Сибиряков Е.Б. «Распространение сильных волн в неоднородных сыпучих средах» Динамика сплошной среды. Акустика неоднородных сред, с. 103-110 (2003)

Сарычев А.В., Радостин А.В., Матвеев Л.А., Зайцев В.Ю. «Определение соотношения нормальной и сдвиговой податливостей трещино-подобных дефектов по вариациям упругих модулей горных пород: дифференциальный подход» Труды XX научной конференции по радиофизике, посвященной 110-летию со дня рождения Г.С. Горелика. Нижний Новгород, 12–20 мая 2016 г., с. 240-241 (2016)

Соотношение нормальной и сдвиговой податливостей трещиноподобных дефектов является ключевым параметром, определяющим пропорции результирующих вариаций различных упругих модулей среды. При этом, однако, в литературе доминирует обсуждение моделей горных пород, использующих модель дисковых плоских трещин, для которых это соотношение даже явно не обсуждается, но, как можно показать, является жестко заданным геометрией дефектов. Ранее была развита альтернативная модель среды в приближении невзаимодействующих дефектов, в которой их нормальные и сдвиговые податливости были явно развязаны. Это открыло возможность определять соотношения податливостей реальных дефектов по экспериментально наблюдаемым вариациям скоростей продольной и сдвиговой упругих волн в зависимости от давления на среду. Использование такого подхода показало, что свойства реальных дефектов часто демонстрируют сильные отличия от свойств традиционно используемых дисковых трещин. Однако оставался открытым вопрос, насколько критичным для таких выводов является пренебрежение взаимодействием дефектов, так как наблюдавшиеся изменения модулей могли быть значительными и достигать десятков процентов. В данной работе модель с развязанными податливостями дефектов переформулирована в дифференциальной форме, эффективно учитывающей взаимодействие дефектов.

Решетняк М.Ю. «Волны Россби и каскадные явления» Физика Земли, № 9-10, с. 26-30 (2012)

Рассмотрены триадные нелинейные взаимодействия в уравнении Навье–Стокса для квазигеострофической тепловой конвекции в сферической оболочке. Приведенный анализ позволяет понять природу передачи кинетической энергии по спектру, а также степень нелокальности переноса энергии. Отличительной чертой задачи в сфере является возникновение волн Россби, приводящих к появлению нелокального переноса энергии в системе. Результаты сравниваются с аналогичными результатами для плоской геометрии.

Баранов С.В., Чебров Д.В. «Моделирование и прогнозирование афтершоковых процессов Камчатки» Физика Земли, № 11-12, с. 35-46 (2012)

Работа посвящена моделированию афтершоковых процессов полуострова Камчатка и прилежащей акватории за период 1990–2008 гг. с целью прогнозирования афтершоковой активности. Идентификация афтершоков выполнялось по алгоритму Молчана–Дмитриевой с последующим анализом пространственно-временного распределения землетрясений для окончательного формирования афтершоковых последовательностей. Моделирование проводилось с помощью релаксационных и триггерных моделей афтершоковых процессов. Оцененные модели достоверно описывают и воспроизводят при симуляции временные структуры последовательностей афтершоков. Рассмотрено прогнозирование афтершоковых процессов Камчатки с помощью ETAS модели. Показано, что прогнозирование по данным за предшествующие моменты времени дает приемлемую точность. Данный подход может быть использован в работе центров сейсмологического мониторинга при оценивании афтершоковой активности в первые дни после сильного землетрясения.

Рабинович Г.Я., Аптикаева О.И., Гамбурцев А.Г. «Проявления геодинамических процессов древней земной коры в сейсмоакустической модели разреза Кольской сверхглубокой скважины» Физика Земли, № 11-12, с. 69-78 (2012)

Приводятся результаты оценки с помощью спектрально-профильного и вейвлет-анализа периодичности изменения с глубиной скорости упругих колебаний в рамках детальной сейсмоакустической модели разреза Кольской сверхглубокой скважины. Рассмотрены геологическая приуроченность разномасштабной периодичности исследуемой среды и ее связь с геодинамическими процессами в земной коре. Определен иерархический ряд размеров выделенных в разрезе блоков, который соответствует структуре геофизической среды.

Гульельми А.В., Завьялов А.Д., Зотов О.Д., Лавров И.П. «Зависимость потока афтершоков от магнитуды главного удара» Физика Земли, № 1, с. 12-19 (2017)

Ранее нами было предсказано и затем обнаружено на опыте свойство потока афтершоков, сущность которого состоит в статистически закономерном группировании событий во времени в первые часы после главного удара. Характерный квазипериод группирования составляет три часа. Это свойство обусловлено кумулятивным действием сходящихся к эпицентру поверхностных волн, причем квазипериод определяется главным образом временем задержки кругосветного сейсмического эха. Квазипериод группирования изменяется от случая к случаю. Пытаясь найти причину этой изменчивости, мы статистически исследовали возможную зависимость квазипериода от магнитуды главного удара. В данной статье представлен соответствующий результат анализа глобальной сейсмичности по каталогу землетрясений USGS/NEIC. Нам удалось обнаружить заметное уменьшение квазипериода группирования сильных афтершоков с ростом магнитуды главного удара. Предложена интерпретация данной закономерности в рамках феноменологической теории взрывной неустойчивости. Подчеркнута распространенность явления взрывной неустойчивости в геофизических средах. Указаны примеры взрывной неустойчивости в радиационном поясе и в геомагнитном хвосте. Поиск параллелей в развитии взрывной неустойчивости в литосфере и в магнитосфере Земли обогатит как физику землетрясений, так и физику колебаний магнитосферы.

Павленко О.В., Тубанов Ц.А. «Характеристики излучения и распространения сейсмических волн в байкальской рифтовой зоне, оцененные посредством моделирования акселерограмм зарегистрированных землетрясений» Физика Земли, № 1, с. 20-33 (2017)

Для оценки параметров колебаний поверхности при возможных в будущем сильных землетрясениях исследуются закономерности излучения и распространения сейсмических волн в Бурятии (в Байкальской рифтовой зоне). Региональные параметры излучения и распространения сейсмических волн оцениваются с помощью стохастического моделирования акселерограмм землетрясений, зарегистрированных сейсмостанцией “Улан-Удэ”, как дающие наилучшее соответствие расчетов и наблюдений. Смоделированы акселерограммы наиболее сильных землетрясений (MW ∼3.4–4.8), происшедших в 2006–2011 гг., с эпицентральными расстояниями ∼96–125 км, с глубинами очагов ∼8–12 км. В расчетах использованы оценки добротности, полученные ранее для данного района; оценки частотно-зависимого затухания и геометрического расхождения сделаны по данным о глубинном строении земной коры и верха мантии (скоростным профилям) в районе Улан-Удэ, и подобраны параметры, определяющие волновые формы и длительность акселерограмм. Найденные параметры хорошо описывают все изученные землетрясения. Станцию “Улан-Удэ” можно рассматривать как опорную “скальную” станцию с минимальным количеством локальных эффектов. Полученные оценки параметров излучения и распространения сейсмических волн могут использоваться для прогноза колебаний поверхности при будущих сильных землетрясениях и построения карт сейсмического районирования в Бурятии.

Березин Ю.А., Гольдин С.В. «Сейсмические волны в сыпучих грунтах в рамках гипопластической модели» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 6, № 1, с. 5-11 (2003)

Аналитически и численно исследованы волны малой амплитуды в сыпучих грунтах, описываемых нелинейной гипопластической моделью, которая учитывает различие жесткостей среды при нагружении и разгрузке. Проведенные расчеты демонстрируют, что возбуждаемые в гипопластической среде плоские квазисинусоидальные волны – независимо от начальной поляризации – преобразуются в импульсы разрежения (разгрузки). Сопоставление с экспериментальными данными показывает, что эти особенности относятся к процессу распространения сильных волн, вследствие чего гипопластическая модель может быть рекомендована для расчета сильных движений грунта. Не подтвердилось высказанное рядом исследователей предположение, что возбуждаемая поперечной волной продольная волна имеет удвоенную частоту. Однако получила подтверждение обнаруженная В.А. Осиновым (на основе линеаризации уравнения в окрестной ненулевой деформации) потеря гиперболичности уравнений при больших сдвиговых напряжениях.

Сибиряков Е.Б., Куликов В.А., Егоров Г.В. «Распространение сейсмических волн в песчаных отложениях» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 6, № 1, с. 13-22 (2003)

Рассмотрена задача о распространении волн в слабосвязных сухих песчаных грунтах. Предложен новый метод вывода уравнений движения волн в таких средах, который не использует традиционное уравнение состояния, а базируется на учете взаимодействия между собой зерен, составляющих породу. Показано, что в случае контактных межзеренных взаимодействий в рамках закона Герца, даже при одномерном движении поперечной волны в канале с жесткими стенками, реализуется вторичный процесс волнового движения в направлении, ортогональном основному. Процесс описывается системой двух связанных между собой уравнений. Установлена возможность оценки некоторых петрофизических свойств песчаных материалов по сейсмическим данным. Получена зависимость скоростей продольных и поперечных волн в песках от параметров микроструктуры среды. Произведено измерение скоростей распространения волн деформаций в сыпучих песках различного фракционного состава. Сравнение вычисленных теоретически и измеренных экспериментально констант указанной среды указывает на вполне удовлетворительное совпадение.

Рожко А.Ю. «Взаимодействие акустических и сейсмических волн (отражение-преломление волн от границы «земля–воздух»)» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 6, № 1, с. 23-31 (2003)

Показано, что воздух незначительно влияет на коэффициенты отражения сейсмических волн, в то время как влияние воздуха на эванесцентные (неоднородные) упругие волны может быть весьма значительным. Показано, что при определенных условиях воздух может гораздо сильнее «раскачать» скальную породу, чем мягкий грунт.

Колесников Ю.И., Медных Д.А. «О некоторых особенностях распространения акустических волн во влажном песке» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 7, № 1, с. 69-74 (2004)

Проведены лабораторные эксперименты по акустическому просвечиванию влажного среднезернистого песка. Эксперименты показали, что после удаления объемной воды из предварительно полностью насыщенного песка энергия продольных колебаний некоторое время распространяется от источника в основном в виде высокоскоростной Vp₁=1800 м/с) продольной волны первого рода. В течение первых часов наблюдается резкое снижение амплитуды волны первого рода. В дальнейшем она практически полностью затухает, и продольные колебания распространяются в виде низкоскоростной Vp₂=250–300 м/с) волны второго рода. Преобладающая частота этой волны была примерно на два порядка ниже преобладающей частоты волны первого рода.

Беспалько А.А., Гольд Р.М., Яворович Л.В. «Влияние электризации кальцитов на параметры электромагнитных сигналов при импульсном акустическом воздействии» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 7, № 5, с. 95-99 (2004)

Исследованы параметры электромагнитного сигнала при акустическом возбуждении электризованных образцов крупнокристаллического, мелкокристаллического мрамора и сталактита. Инжектирование на поверхностность образцов кальцитов положительного заряда приводит к их поляризации. При этом плотность поверхностного заряда тем больше, чем меньше размер структурных элементов кальцитов. Такую же зависимость имеет и время релаксации поверхностного заряда. В то же время, при акустическом возбуждении образцов крупнокристаллического мрамора амплитуда электромагнитных сигналов имеет большие значения, чем из мелкокристаллического. Такая закономерность обусловлена величиной дипольного момента структурных элементов. В результате проведенных исследований кальцитов установлена взаимосвязь размеров структурных элементов, поверхностной плотности заряда и параметров электромагнитных сигналов.

Колесников Ю.И., Медных Д.А. «О влиянии сил капиллярного сцепления на акустические свойства ненагруженного влажного песка» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 9, № 1, с. 81-89 (2006)

Эксперименты по акустическому просвечиванию влажного ненагруженного песка показали, что при больших насыщениях на зарегистрированных записях прослеживается только высокочастотная быстрая продольная волна (волна первого рода по терминологии Френкеля–Био), скорость которой от степени насыщения почти не зависит, а амплитуда при постепенном высыхании песка после достижения некоторого максимума затухает. При более низких насыщениях в некотором диапазоне влажности регистрируется низкочастотная медленная волна, скорость, амплитуда и видимая частота которой с уменьшением влажности возрастают до некоторых максимальных значений, после чего эта волна также затухает. Медленная волна интерпретируется как волна, обусловленная контактной упругостью зерен песка. Предложен механизм, основанный на действии сил капиллярного сцепления, который позволяет объяснить наблюдавшиеся для медленной волны эффекты.

Машинский Э.И. «Затухание акустических волн переменной амплитуды в консолидированных породах при гидростатическом давлении» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 9, № 1, с. 91-96 (2006)

Проведены эксперименты по изучению влияния величины амплитуды акустических волн на их затухание в образцах песчаника, алевролита и монокристалла природного кварца, находящихся при гидростатическом давлении 20 МПа. Измерения выполнены на трехслойной модели (буфер–образец–буфер) с использованием метода отраженных волн на частоте импульса 1 МГц в диапазоне амплитуд ed ∼(0.3–2.0)·10^–6. Затухание продольной волны 1/Qp в исследованных породах уменьшается с увеличением амплитуды. Максимальное изменение 1/Qp для песчаника и алевролита в указанном амплитудном диапазоне составляет 16%. Затухание поперечной волны 1/Qs тоже уменьшается с увеличением амплитуды (до 7%) в этом же диапазоне. В монокристалле природного кварца 1/Qp и 1/Qs уменьшаются с амплитудой на 10 и 6.5% соответственно. Эти результаты противоречат ранее известным экспериментальным и теоретическим данным, согласно которым затухание всегда увеличивается с амплитудой. Необычное поведение затухания предположительно объясняется особенностями неупругости пород, вызывающих не только уменьшение, но и увеличение жесткости породы при увеличении деформации. Механизм этого явления требует дальнейшего изучения. Амплитудная зависимость затухания может быть использована как диагностический признак при геологической интерпретации сейсмических данных.

Сибиряков Б.П., Бобров Б.А. «О природе возникновения акустической эмиссии при статическом нагружении песков» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 11, № 1, с. 80-84 (2008)

Несмотря на то что сейсмическая эмиссия есть установленный факт, ее природа до сих пор остается не исследованной, и причина такого положения достаточно серьезна. Статическое нагружение предполагает выполнение уравнения равновесия, так что силы инерции исчезающе малы в сравнении с силами, созданными напряжениями. Это значит, что динамическим явлениям просто нет места. В работе показано, что ответ на поставленный вопрос можно получить с помощью новой модели континуума с внутренней структурой, определяемой удельной поверхностью изучаемого тела. В этой модели континуума возможно промежуточное состояние, которое можно назвать метастабильным, при котором не имеет места ни классическое уравнение равновесия, ни классическое уравнение движения. Причина эмиссии в том, что равенство нулю сил, созданных внутренними напряжениями, имеет место лишь в среднем, а не в каждой отдельной точке. Классическая модель континуума не делает разницы в свойствах средних для мезоструктуры и в каждой точке. Модель же континуума со структурой позволяет описать явление эмиссии и дать теоретическую оценку излучаемых частот колебаний, которые не имеют ничего общего ни с характерным временем разламывания частиц, ни с характерным временем статической нагрузки.

Гольдин С.В., Колесников Ю.И., Полозов С.В. «Распространение акустических волн в грунтах в условиях изменяющегося сдвигового напряжения (вплоть до разрушения образцов)» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 2, № 6, с. 105-113 (1999)

Приводятся результаты экспериментального изучения скоростей, амплитуд и спектров продольных волн, проходящих через образцы некоторых грунтов при их сдвиговом деформировании вплоть до разрушения образцов. В стесненных условиях деформирования для глинистых грунтов (глины и суглинка) в состоянии предразрушения наблюдается резкое уменьшение как скоростей, так и амплитуд продольных волн и обеднение высокочастотной части их спектров, тогда как в песке изменения этих параметров имеют прямо противоположный характер. Так как в нестесненных условиях деформирования песок ведет себя подобно глинистым грунтам, его аномальное поведение в стесненных условиях объясняется дилатантным упрочнением. Результаты экспериментов подтверждают важную роль влагонасыщенности в формировании как акустических, так и деформационных и прочностных свойств грунтов.