Бабешко В.А., Бабешко О.М., Евдокимова О.В., Мухин А.С., Федоренко А.Г., Шестопалов В.Л. «К проблеме медленных сейсмических волн» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 6, с. 37-43 (2012)

Применение в методе блочного элемента собственных векторных функций позволяет упростить построение решений некоторых граничных задач и снижает порядок систем псевдодифференциальных уравнений. Благодаря этой возможности выявляются некоторые общие свойства напряженнодеформированного состояния ограниченных деформируемых тел. Этот результат приближает к объяснению определенного поведения блочных структур, в том числе литосферных плит, при сейсмических воздействиях и дает возможность осуществлять исследование, связанное с существованием медленных сейсмических волн, распространяющихся в коре Земли по так называемым сейсмическим трассам.

Викулин А.В. «Новый тип упругих ротационных волн в геосреде и вихревая геодинамика» Geodynamics & Tectonophysics, 1, № 2, с. 119-141 (2010)

Представлен обзор естественно-научных представлений о вращательном движении материи и ее «кусковатом» строении. Обращается внимание на следующие узловые моменты. Вихревые движения, «зашитые» в спиральных структурах раковин и в крутильных движениях тел зубатых китов и рыб, интуитивно воспринимались человеком как основные устойчивые движения окружающего его мира, что позволило античным мыслителям сформулировать очевидную для них концепцию единого мира в виде атомарного («неразрезаемого») строения материи и вихревых движений эфира. Р. Декартом, Г.Ф. Гельмгольцем, лордом Кельвиным и другими в рамках классической физики, а затем исследователями первой половины ХХ в. в рамках квантовой физики и космогонии было убедительно показано, что и «квантованность» («кусковатость»), и вращение («завихренность») являются неотъемлемыми свойствами материи-пространства-времени во всем масштабе – от элементарных частиц до галактик и их скоплений. В настоящее время наблюдается очередное в истории естествознания повышение интереса к проблеме строения материи и ее движения, и это происходит именно в науках о Земле. В 1920-х гг. китайским геологом Ли Сыгуаном закладываются основы вихревой геодинамики. Во второй половине ХХ в. представления Ли Сыгуана развиваются геологами О.И. Слензаком и И.В. Мелекесцевым. Геологом А.В. Пейве, механиком Л.И. Седовым и физиком М.А. Садовским предлагается концепция блокового строения геосреды, геологической и геофизической, и обосновывается возможность движения слагающих ее блоков под действием собственных моментов. Такой механизм движения подтверждается геологическими и тектонофизическими исследованиями, инструментальными геофизическими измерениями, выполненными на разных базах и в эпицентральных зонах сильных землетрясений. В. Эльзассером, В.Н. Николаевским и многими другими исследователями разрабатываются основы нелинейной волновой механики геосреды, допускающей вращательные движения блоков. М.В. Стовасом, В.Е. Хаиным и другими обращалось внимание на исключительную важность вращения планеты вокруг собственной оси для понимания природы геодинамических движений. Обобщением результатов предыдущих комплексных геолого-геофизических исследований является сформулированный в работе вывод о моментной природе вращающейся блоковой геосреды – среды Пейве–Седова–Садовского. Анализ миграции очагов землетрясений и вулканических извержений и перемещения участков границ тектонических плит позволил выявить у таких движений общие свойства и обосновать их волновую природу, для описания которой построена и аналитически решена принципиально новая модель – ротационная. Показано, что взаимодействующие между собой блоки и плиты в рамках ротационной модели взаимосвязаны упругими дальнодействующими полями, формирующими единое планетарное геодинамическое поле – «самосогласованное» состояние геосреды. Проводится краткий обзор большого объема накопленных данных о вихревых геологических структурах и поворотных движениях блоков и плит, выделяемых и регистрируемых в различных геофизических полях. Обращается внимание на то, что такие же, по сути, вихревые движения – течения – являются решениями известной задачи Дирихле-Дедекинда-Римана о вращающейся гравитирующей капле жидкости – задачи о равновесной форме Земли. Предлагается объединить в один класс явлений гидродинамические процессы, уравновешивающие форму Земли при вращении, с тектоническими движениями, вызывающими формирование геолого-геофизических вихревых структур, для построения новой геологической парадигмы – моментной (и/или волновой, и/или вихревой) геодинамики.

Тверитинова Т.Ю. «Волновая тектоника Земли» Geodynamics & Tectonophysics, 1, № 3, с. 297-312 (2010)

В строении литосферы Земли волнообразно чередуются положительные и отрицательные разновозрастные структуры разных порядков, разделенные вергентными зонами разрывно-складчатых деформаций. В вертикальном разрезе литосферы сменяются слои с относительно пластическими и хрупкими реологическими свойствами и разным напряженным состоянием. В истории Земли циклически повторяются эпохи сжатия и растяжения, в том числе общепланетарные, выражающиеся в пульсационном изменении ее объема. На поверхности Земли и в ее недрах происходит миграция геологических и геофизических (геодинамических) процессов. Указанные закономерности объясняются в рамках волновой концепции строения и развития литосферы Земли. Волнообразный характер тектонических структур литосферы, циклический характер и миграция геологических процессов во времени и пространстве – выражение многопорядковой волновой геодинамики литосферы Земли, отражающей периодическое изменение ее напряженного состояния. Действие структурообразующих тектонических сил определяется «интерференцией» тангенциальных и радиальных напряжений Земли. Тангенциальные напряжения, обусловленные в первую очередь ротационным режимом планеты, вызывают перестройку фигуры Земли, перераспределение вещества в ее глубинных сферах, западный дрейф горных масс в ее верхних горизонтах, смену структурных планов деформаций. Радиальные напряжения, на которые в значительной степени действует сила тяжести, обусловливают гравитационную дифференциацию вещества, вертикальное расплющивание горных масс, их субгоризонтальное течение и сопутствующие складчато-разрывные деформации. При этом сейсмические и вулканические (волны миграции сейсмической и вулканической активности), тектонические (движения границ плит) и геологические (вихревые и другие структуры) процессы, как оказывается, непротиворечивым образом могут быть описаны в рамках единой моментной геодинамической концепции (Викулин, Тверитинова, 2004, 2005, 2007, 2008).

Пережогин А.С., Шевцов Б.М. «Модели напряженно-деформированного состояния горных пород при подготовке землетрясений и их связь с геоакустическими наблюдениями» Вычислительные технологии, 14, № 3, с. 48-57 (2009)

Предложены модели напряженно-деформированного состояния горных пород, объясняющие особенности наблюдений геоакустической эмиссии в период подготовки землетрясений. Выполнены расчеты зон дилатансии и акустической эмиссии в случае двойной силы без момента в упругом полупространстве. Рассмотрены уровни максимальных сдвиговых деформаций, определяющих анизотропию и пространственное распределение акустических эффектов. Обсуждается скорость деформационных процессов, влияющая на интенсивность излучения звука.

Музаев И.Д., Музаев Н.И. «Математическое моделирование сейсмических колебаний системы, состоящей из водохранилища, плотины, фундаментного блока и подфундаментных слоев грунта» Вычислительные технологии, 20, № 4, с. 45-55 (2015)

Разработана математическая модель сейсмических колебаний системы, состоящей из водохранилища, плотины, фундаментного блока и подфундаментных слоев грунтового массива. Модель представляет собой контактную краевую задачу для дифференциального уравнения потенциального движения воды в водохранилище, дифференциального уравнения колебания консольной балки (балочная модель плотины), а также для дифференциальных уравнений поперечных (сдвиговых) колебаний двух слоев подфундаментного массива грунта. Эти уравнения взаимосвязаны через граничные условия на контактных поверхностях. Краевая задача решена аналитически. Полученные расчетные зависимости и результаты выполненных по ним вычислительных экспериментов позволяют на стадии изыскания и проектирования рассматриваемого гидротехнического сооружения подбирать место строительства и габаритные размеры сооружения, которые минимизируют динамическое воздействие падающей на систему сейсмической волны.

Ружич В.В., Черных Е.Н., Пономарева Е.И. «Экспериментальное моделирование механизмов возникновения источников сейсмических колебаний при взаимодействии неровностей в разломах» Geodynamics & Tectonophysics, 5, № 2, с. 563-576 (2014)

Проведена серия натурных экспериментов с применением созданного испытательного стенда «Трибо», представленного в виде перемещаемой с разными скоростями бетонной плиты, которая рассматривается как искусственное аллохтонное крыло на шероховатой плоскости сегмента Ангарского разлома в Прибайкалье. Наблюдаемые при испытаниях трибологические эффекты контактного взаимодействия неровностей в зоне скольжения фиксировались с применением деформометрической и динамометрической аппаратуры, а также четырех сейсмических станций «Байкал-7HR», широко используемых для регистрации землетрясений. Изучалось также влияние ударных воздействий на инициацию источников сейсмических колебаний в процессе меняющихся режимов при разрушении различных по размерам и прочности неровностей под основанием плиты. Повышенное внимание было уделено стадийности процесса фрикционного трения при подготовке переходов от квазиравномерного замедленного скольжения плиты к ее срыву и возникновению энергетически крупного сейсмического импульса. Примененный способ более масштабного физического моделирования на реальных природных объектах позволяет получать новые сведения, которые могут быть полезными в изучении механизмов и стадийности возникновения землетрясений в зонах разломов, при интерпретации данных сейсмологических наблюдений. Подобные результаты физических испытаний важны для совершенствования методических подходов к прогнозу горных ударов и землетрясений, а также для разработки новых физических моделей формирования разномасштабных очагов землетрясений в тектонических разломах.

Хачай О.А., Хачай О.Ю., Хачай А.Ю. «Новые методы геоинформатики для комплексирования сейсмических и гравитационных полей в иерархических средах» Геоинформатика (Геоінформатика, укр.), № 3, с. 25-29 (2016)

Для решения задач геолого-геофизического картирования в настоящее время широко используется модель слоисто-блоковой среды с включениями неиерархического строения, в рамках которой созданы аппаратурно-методические комплексы изучения трехмерно неоднородных сред с соответствующей теорией интерпретации геофизических данных. Крупным результатом исследований прошлого столетия стало заключение о фундаментальной роли блочно-иерархического строения горных пород и массивов для объяснения существования широкой гаммы нелинейных геомеханических эффектов и возникновения сложных самоорганизующихся геосистем при анализе формирования крупных и суперкрупных месторождений. Иерархическая структура характерна для многих систем, особенно для литосферы Земли, где по данным геофизических исследований выделено более 30 иерархических уровней от тектонических плит протяженностью в тысячи километров до отдельных минеральных зерен миллиметрового размера. Таким образом, земная кора представляет собой сплошную среду, включающую в себя дискретную систему блоков и, как любой синергетический дискретный ансамбль, обладает свойствами иерархичности и самоподобия. Это необходимо учитывать при создании новых комплексных систем геофизического изучения литосферы Земли. Приведено построение итерационных алгоритмов 2Б моделирования для дифракции звука и линейно поляризованной поперечной упругой волны на включении с иерархической упругой структурой, расположенной в n-м слое А-слойной упругой среды. Рассмотрен случай, когда плотность включения каждого ранга отличается от плотности вмещающей среды, а упругие параметры совпадают с упругими параметрами вмещающего слоя. Применен метод интегральных и интегро-дифференциальных уравнений для пространственно-частотного представления распределения волновых полей. Из построенной теории следует, что при комплексировании сейсмических и гравитационных полей необходимы данные, которые получены в рамках систем наблюдения, настроенных на исследование иерархической структуры среды. Использование значений плотности, рассчитанной из корреляционной зависимости скорости распространения продольной волны, определенной из кинематической интерпретации сейсмических данных, от плотности для построения плотностной модели по гравитационным данным, может привести к несоответствию такой модели вещественному составу изучаемой геологической среды. Эти результаты являются основой для построения новых систем картирования геологических систем, что особенно востребовано при картировании нефтегазовых месторождений и прогнозе их эффективной отдачи.

Викулин А.В., Акманова Д.Р., Викулина С.А., Долгая А.А. «Миграция сейсмической и вулканической активности как проявление волнового геодинамического процесса» Geodynamics & Tectonophysics, 3, № 1, с. 1-18 (2012)

Проведен обзор работ по миграции очагов землетрясений. Важным результатом явилось установление волновой природы миграции сейсмической активности, которая осуществляется двумя типами ротационных волн, ответственными за взаимодействие очагов землетрясений и распространяющимися с разными скоростями. Первому типу с предельными скоростями 1–10 см/с соответствуют волны, определяющие дальнодействующее взаимодействие очагов землетрясений, второму – с предельными скоростями 1–10 км/с – соответствуют волны, определяющие близкодействующее взаимодействие форшоков и афтершоков в пределах отдельно взятых очагов землетрясений. Согласно классификации (Bykov, 2005), такие типы волн миграции соответствуют медленным и быстрым тектоническим волнам. В едином формате представлены наиболее полные данные о землетрясениях за 4.1 тыс. лет и извержениях вулканов за 12 тыс. лет. Собранные данные систематизированы и проанализированы с помощью разработанных авторами методик. Для трех наиболее активных поясов Земли – Пацифики, Альпийско-Гималайского и Срединно-Атлантического – установлены новые, отвечающие первому типу ротационных волн, закономерности пространственно-временного распределения сейсмической и вулканической активности. Подтверждена волновая природа их миграции. Полученные в работе данные в совокупности с данными о скоростях движения границ тектонических плит предлагается использовать в качестве нового подхода к решению задач геодинамики. В основе такого подхода заложена идея единства сейсмического, вулканического и тектонического процессов, протекающих в блоковой геосреде и взаимодействующих между собой посредством ротационных волн с симметричным тензором напряжений. Полученные авторами данные позволяют предположить, что при таком взаимодействии сохраняется геодинамическая величина, механическим аналогом которой является импульс. Показано, что процесс волновой миграции геодинамической активности должен описываться в рамках моделей с сильно нелинейными уравнениями движения.

Владимирова И.С. «Моделирование постсейсмических процессов в субдукционных зонах» Geodynamics & Tectonophysics, 3, № 2, с. 167-178 (2012)

Крупные межплитовые субдукционные землетрясения, как правило, сопровождаются длительными и интенсивными постсейсмическими аномалиями. В настоящей работе в качестве основного механизма, ответственного за возникновение подобных постсейсмических эффектов, рассматривается процесс вязкоупругой релаксации в верхней мантии и астеносфере. Исследование переходных процессов проводится на примере постсейсмических явлений, сопровождающих первое Симуширское землетрясение 15 ноября 2006 г., а также землетрясение Мауле 27 февраля 2010 г. Описана методология моделирования процесса вязкоупругой релаксации после крупных межплитовых субдукционных землетрясений. Уточнение априорных параметров выбранной модели, описывающей наблюдаемые пост- Сейсмические эффекты, осуществляется за счет уменьшения невязки между моделируемыми и наблюдаемыми геодезическими методами смещениями земной поверхности при решении соответствующей обратной задачи. В соответствии с представленной методологией получены оценки Максвелловской вязкости астеносферы в срединной части Курильской островной дуги, а также в регионе Центрального Чили. Кроме того, получены распределения постсейсмической подвижки в очаге Симуширского землетрясения, M_w=8.3, а также распределения сейсмической и постсейсмической подвижек в очаге землетрясения Мауле, M_w=8.8. Результат таких оценок и построений позволяет прогнозировать интенсивность затухания вязкоупругих напряжений в астеносфере. Учет соответствующих аномалий в качестве поправок необходим при анализе межсейсмических деформаций для корректного оценивания накапливающегося упругого сейсмогенного потенциала.

Денисов М.С. «О некоторых следствиях лучевой теории продолжения сейсмических волновых полей» Геофизика, № 1, с. 3-9 (2010)

Проводится “калибровка” асимптотического лучевого интегрального оператора прямого и обращённого продолжения сейсмических волновых полей, в результате которой получается упрощённый вывод соотношения, связывающего производные годографа волны с геометрическим расхождением.

Денисов М.С. «Алгоритмы сейсмической миграции. Часть 2. О методах обращенного продолжения волновых полей» Геофизика, № 2, с. 2-12 (2013)

Рассматриваются основы теории обращенного продолжения волнового поля. Анализируется оператор преобразования, основанный на интеграле Кирхгофа. Изучаются особенности сейсмической миграции. Демонстрируются артефакты, сопутствующие приближению уровня регистрации к источнику колебаний. Обсуждаются вопросы, связанные с разрешающей способностью преобразования.

Денисов М.С. «Алгоритмы сейсмической миграции. Часть 3. Лучевая миграция» Геофизика, № 3, с. 2-7 (2013)

Проводится анализ известных алгоритмов глубинной сейсмической миграции до суммирования с сохранением истинного соотношения амплитуд. Привлекается лучевая аппроксимация функции Грина.

Сподобаев А.А. «Критерии выделения отраженных волн в клиноформной толще» Геофизика, № 6, с. 12-18 (2013)

Корреляция отраженных волн – краеугольной камень всех сейсмогеологических моделей. Именно от того, насколько она корректно выполнена, зависят и точность структурных построений, и прогноз фильтрационноемкостных свойств продуктивных резервуаров. Рассмотрены конкретные примеры корреляции осей синфазности в условиях клиноформного залегания ачимовской толщи севера Западной Сибири. В качестве критериев оценки качества корреляции предлагается анализ (в том числе и совместный) седиментационных срезов и карт временных толщин.

Санфиров И.А., Бабкин А.И., Ярославцев А.Г. «Комплексные методические решения в шахтной сейсмоакустике» Геофизика, № 5, с. 10-15 (2014)

Представлены результаты шахтных сейсмоакустических исследований, проводимых с целью обеспечения безопасности горного производства в сложных геологических и горнотехнических условиях калийных рудников: картирование локальных литологических неоднородностей калийной толщи, оценка размеров и пределов распространения нарушенных зон породного массива, дистанционный контроль состояния околоствольного пространства шахтных стволов. Эти исследования основаны на совместном использовании отраженных сейсмических волн, зарегистрированных в различных направлениях распространения. Волны могут быть разного типа – P и S и частотного состава от сотен до тысяч Гц. При этом возможна комплексная интерпретация с учетом данных наземной малоглубинной сейсморазведки.

Мишин С.В., Хасанов И.М. «О природе сейсмических процессов» Геофизика, № 4, с. 73-80 (2015)

Рассматриваются модели сейсмических процессов, построенные на механике удара. Предлагаются количественные оценки параметров землетрясений.