Проект РФФИ 17-05-00654а

Название проекта: Научно-методические основы оценки напряженно-деформированного состояния геологической среды по результатам электромагнитного мониторинга сейсмоактивных регионов

Руководитель проекта: ведущий сотрудник лаборатории глубинных магнитотеллурических исследований, к.г.-м.н. Баталева Елена Анатольевна

Краткий отчет по проекту № 17-05-00654 "Научно-методические основы оценки напряженно-деформированного состояния геологической среды по результатам электромагнитного мониторинга сейсмоактивных регионов"

Роль и место современной геодинамики трудно переоценить в области фундаментальных исследований наук о Земле, но ее вклад в решение практических задач более важен. Важнейшим практическим значением изучения геодинамических процессов является решение задач прогноза, снижения риска и уменьшения последствий геодинамических катастроф природного и техногенного характера, мониторинга окружающей среды. Экспериментальное изучение геодинамических процессов, играющих основную роль в формировании напряженно-деформированного состояния геологической среды, представляет собой сложную научную проблему. Чем обусловлена необходимость совершенствования подходов, методик и технологий исследования геодинамических процессов, на основе меняющихся во времени геофизических параметров. Наиболее яркие вариации геофизических полей, отражающие проявления геодинамических процессов, тяготеют к активным тектоническим нарушениям и непосредственно прилегающим к ним зонам динамического влияния разломов. В связи с чем подавляющее большинство пунктов электромагнитного мониторинга приурочено к разломным структурам, где измерение временных вариаций электромагнитных полей, полей упругих колебаний и т.д. дает количественную оценку напряженно-деформированного состояния геологической среды. Исследование взаимосвязи между геодинамическими процессами и вариациями геофизических полей различного происхождения имеет важнейшее значение при решении фундаментальных и прикладных проблем геофизики.

С использованием оригинальных авторских методических подходов были проведены экспериментальные исследования геодинамических процессов в тензочувствительных пунктах электромагнитного мониторинга. При реализации проекта были разработаны и апробированы новые способы обработки и анализа данных электромагнитного мониторинга. Оригинальное программное обеспечение, реализующее изложенный подход, защищено свидетельствами. Для верификации и обоснования строения сложно-построенных участков проведено трехмерное моделирование экспериментальных полигонов Северного Тянь-Шаня и Горного Алтая. Верифицирована модель разломной зоны в южной части участка Мухор-Тархата с использованием программы ImpSound3D трехмерного моделирования методом ЗС: уточнены размеры выделенных блоков, их сдвиг по сместителям разломов. Поверхность опорного горизонта стартовой модели наглядно иллюстрирует сложную внутреннюю структуру разломной зоны, существенные перепады высот между выделенными блоками (Рис. 1).

Рис 1.Поверхность опорного горизонта стартовой модели для трехмерного моделирования методом ЗС

Подробнее...

Укрепление связей между дружественными народами и развитие сотрудничества с КНУ им. Ж. Баласагына

Во вторник, 25 декабря 2019 года, директор Научной станции РАН Анатолий Кузьмич Рыбин и ученый секретарь Ольга Борисовна Забинякова приняли участие в круглом столе, организованном Департаментом международного сотрудничества (ДМС) Кыргызского национального университета имени Жусупа Баласагына (КНУ им. Ж. Баласагына). В рамках данного мероприятия начальник ДМС КНУ Бактыбек Торобекович Келдибеков отчитался о работе, проделанной департаментом в 2019 году, а также представил результаты международных проектов, реализованных за отчетный период.

В круглом столе принимали участие представители разных общественно образовательных организаций из разных стран. С обращением к присутствующим гостям выступил директор НС РАН, д.ф.-м.н. Анатолий Кузьмич Рыбин и отметил необходимость дальнейшего развития международных связей, усиления интеграции науки и высшего образования.

В завершении круглого стола представителям всех организаций-партнеров КНУ были вручены Почетные грамоты за укрепление связей между дружественными народами и развитие сотрудничества с КНУ им. Ж. Баласагына.

Важнейшие результаты НС РАН, полученные в 2019г.

Результат №1

Разработаны теоретические положения методики разделения магнитотеллурического поля по положению источников, позволяющей в наблюдаемом на дневной поверхности электромагнитном поле выделить составляющую эндогенного происхождения, обусловленную процессами трещинообразования в земной коре.

С использованием созданных программных средств выполнена апробация этого подхода на экспериментальных данных магнитотеллурических зондирований Тянь-Шаня. Выявлена устойчивая корреляция деформационных параметров лунно-солнечных приливов и энергетической характеристики электромагнитного поля эндогенного происхождения, причем сначала происходят деформации лунно-солнечных приливов, а затем, с некоторой временной задержкой (около 2 часов) изменяется и энергия электромагнитного поля эндогенного происхождения. Подтверждена гипотеза о причинно-следственной связи между лунно-солнечными приливами и эндогенной составляющей электромагнитного поля.

Рисунок. А) Пункт МТЗ 901. Расчет энергетической характеристики электромагнитного поля эндогенного происхождения. Б) Результаты сопоставления энергетической характеристики электромагнитного поля (верхний график) и лунно-солнечных приливов (средний график) на частоте 3.7477 Гц. Внизу – функция взаимной корреляции верхней и средней кривых.

Результат получен в рамках выполнения в НС РАН проекта РФФИ 17-05-00844 «Изучение современных геодинамических процессов сейсмоактивных регионов методом магнитотеллурического зондирования (на примере Тянь-Шаня)»

Авторы: Рыбин А.К., Александров П.Н., Баталева Е.А., Матюков В.Е., Забинякова О.Б., Непеина К.С.

Результаты интеллектуальной деятельности:

1. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019618606 «Программа разделения электромагнитного поля по положению источников по данным магнитотеллурических зондирований» Авторы: Александров П.Н., Баталева Е.А. Дата госрегистрации в реестре программ для ЭВМ: 02.07.2019 г.
2. Александров П.Н., Рыбин А.К., Забинякова О.Б. Разделение электромагнитного поля по положению источников в методе МТЗ // Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки. 2018. Т. 160, кн. 2. С. 339–351.
3. Баталев В.Ю., Баталева Е.А., Матюков В.Е., Рыбин А.К. Изучение необратимых деформаций в литосфере Тянь-Шаня по магнитотеллурическим данным (методологический аспект) // Вестник КРАУНЦ. 2019. Вып.42. №.2. С.42-56.

Важнейшие результаты, полученные в 2019г.

Результат №2

В предгорьях Северного Тянь-Шаня, южнее г. Бишкек, по данным GPS выделены зоны повышенных значений скорости деформации земной коры, эти зоны располагаются на сегментах активных разломов.

На основе данных многолетних измерений пунктов Бишкекской локальной GPS сети построено усредненное тензорное поле скорости горизонтальной деформации. В большинстве точек расчёта главные оси укорочения имеют меридиональное направление и значения порядка 10^-7 год^-1. Максимумы укорочения сопровождаются поворотом простирания осей в северо-восточном направлении до 25°, и увеличением значений на перпендикулярных осях удлинения. Совпадение таких зон повешенных деформаций с трассами активных разрывов предполагает наличие сегментированных левосторонних сдвигов на общем фоне взбросовых движений, и возможность накопления напряжений с последующей их разрядкой через землетрясения.

Рисунок. Усредненное тензорное поле скорости горизонтальной деформации на основе данных многолетних измерений пунктов Бишкекской локальной GPS сети (синие ромбики). Красные стрелки – главные оси укорочения, синие стрелки – оси удлинения. Коричневые линии – активные разломы.

Результат получен в рамках Государственного задания НС РАН – тема «Изучение современных движений земной коры Центральной Азии c использованием средств космической геодезии» (номер темы в Плане НИР НС РАН № 0155-2019-0002, регистрационный номер темы в системе ЕГИСУ НИОКТР AAAA-A19-119020190066-3)

Авторы: Мансуров А.Н., Кузиков С.И.

Публикации:

Мансуров А.Н. Численная деформационная модель Памиро-Тянь-Шаньского региона / А.Н. Мансуров, Н.А. Сычева, В.Н. Сычев // Геомеханические поля и процессы: экспериментально-аналитические исследования формирования и развития очаговых зон катастрофических событий в горнотехнических и природных системах / Под ред. Н.Н. Мельникова. – Новосибирск: Изд. СО РАН, 2019. – Т.2. – Гл. 1.11. – С.212-219.

Важнейшие результаты НС РАН, полученные в 2019г.

Результат №3

Электромагнитное зондирование земной коры на Бишкекском геодинамическом полигоне (Северный Тянь-Шань) сопровождается непрерывной релаксацией напряжений, что отражается в накоплении условных деформаций Беньоффа.

Проведена интерпретация данных о взаимосвязи электромагнитных зондирований и вариаций сейсмичности Северного Тянь-Шаня за весь период зондирований, начиная с 1983 года. Ранее отмеченные случаи прироста деформаций Беньоффа сверх линейного тренда в 1987 – 1989 и 2002-2005 гг. предложено трактовать как кумулятивный результат непрерывных зондирований в режимах с наибольшим вкладом энергии, начатых соответственно в 1983 и 2000 г.

Рисунок. Временной график вклада энергии в период электромагнитных зондирований и деформации Беньоффа (условно определяемой для каждого события как корень из сейсмической энергии, выраженной в Дж), в 1980 - 2016 гг. На графике энерговклада показана суточная электрическая энергия зондирований: до 1996 г – среднее паспортное значение, а после 1996 г. – измеренное значение. Во время комбинированных воздействий (пуски МГД-генератора и холодные пуски), а также во время третьего этапа экспериментальных зондирований (выделено на графике) увеличился угол наклона. А это может означать, что возросла релаксация напряжений на территории вблизи питающего диполя, и рост деформаций связан с землетрясениями умеренной силы.

Результат получен в рамках Государственного задания НС РАН – тема «Изучение геодинамических, сейсмических и геофизических процессов как основы прогноза землетрясений (включая моделирование неупругих процессов в сейсмогенерирующих зонах)» (номер темы в Плане НИР НС РАН № 0155-2019-0003, регистрационный номер темы в системе ЕГИСУ НИОКТР AAAA-A19-119020190064-9)

Авторы: Сычев В.Н., Сычева Н.А., Богомолов Л.М.

Публикации:

Sychev V.N., Bogomolov L.M., Sycheva N.A. Electromagnetic soundings of the earth crust and deformation processes in geosphere of the Bishkek geodynamic polygon (BGP) // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2019. Vol. 324. 012008

Merry Christmas and Happy New Year!