Сейсмические приборы: статья

ПРИЛИВНОЙ ОТКЛИК ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ СРЕДЫ КАК ИНДИКАТОР УРОВНЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ
МЯСНИКОВ АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ
Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ГАИШ МГУ, Россия, 119234, г. Москва, Университетский просп., д. 13
Журнал: Сейсмические приборы
Том: 57
Номер: 4
Год: 2021
Страницы: 51-65
УДК: 550.34
DOI: 10.21455/si2021.4-4
Ключевые слова: ЛУННО-СОЛНЕЧНЫЙ ПРИЛИВ, АМПЛИТУДНЫЙ ФАКТОР, ФАЗОВЫЙ ПАРАМЕТР, НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ, УПРУГИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ, ТЕОРИЯ УПРУГОЙ ОТДАЧИ
Аннотация: По данным записей 75-метрового лазерного интерферометра за 15-летний период наблюдений выделяется деформационная составляющая лунно-солнечного прилива как результат реакции земной коры на этот прилив. Приливной отклик зависит от механических свойств геофизической среды, или, другими словами, определяется упругими коэффициентами в точке наблюдения. Если среда испытывает переменную тектоническую или другую механическую нагрузку, то при экстремальных значениях, в рамках рассматриваемой концепции, упругие параметры среды должны зависеть от величины этой нагрузки или степени напряженного состояния и, таким образом, изменять реакцию коры на прилив. В работе показано, что для количественного анализа уровня напряжений необходимо из общего прилива выделять только главную лунную волну М2. Основное преимущество этой волны состоит в том, что, как показано в данной работе, она в меньшей степени подвергается влиянию вариаций метеорологических факторов. При этом необходимо использовать комплексный параметр - амплитудный фактор и фазовое значение наблюденной приливной волны М2 по отношению к теоретическим значениям этих параметров данной волны. Только полный набор этих параметров позволяет правильно оценить уровень напряженности геофизической среды и, как следствие, возможность прогнозировать формирование активного сейсмического очага в локальной зоне.
Список литературы: 1. Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1979. 765 с.

Контекст: ...Параметр Т показывает характерное время переходного процесса механической среды, или время запаздывания на частоте ω [Бессекерский, Попов, 1979]...



2. Демина Л.И., Копп М.Л., Короновский Н.В., Леонов М.Г., Леонов Ю.Г., Ломизе М.Г., Панов Д.И., Сомин М.Л., Тучкова М.И. Большой Кавказ в альпийскую эпоху. М.: ГЕОС, 2007. 368 с. EDN: QKHKUB

Контекст: ...Согласно плейттектонической концепции, Кавказский регион, как сегмент Альпийско-Гималайского подвижного пояса, находится в зоне столкновения Аравийской и Евразийской литосферных плит [Демина и др., 2007; Копп, 2007], что в целом определяет геодинамику этого региона...



3. Добровольский И.П. Математическая теория подготовки и прогноза тектонического землетрясения. М.: Физматлит, 2009. 236 с. EDN: MUWSCF

Контекст: ...Так, согласно модели Касахара [Добровольский, 2009], можно выделить четыре стадии сейсмического цикла: межсейсмическую, предсейсмическую, косейсмическую и постсейсмическую...



4. Габсатарова И.П., Королецкая Л.Н., Малянова Л.С. О механизмах очагов землетрясений на различных глубинах в Терско-Сунженской зоне // 11-я международная сейсмологическая школа "Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных". Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2016. С.103-107. EDN: XBGJBJ

Контекст: ...В свою очередь, сейсмотектонические данные по совокупности механизмов очагов землетрясений указывают на деформирование земной коры Кавказа вкрест простирания кавказских горных структур [Габсатарова и др., 2016; Шевченко и др., 2017]...



5. Жарков В.Н. Внутренние строение Земли и планет. М.: Наука, 1983. 416 с.

Контекст: ...Исследования, выполненные в работах В.Н. Жаркова [Жарков, Паньков, 1968; Жарков, 1983] и С.М. Молоденского [1986], показывают, что фазовые запаздывания приливов происходят вследствие неупругих свойств геофизической среды и проявляются в основном через динамический модуль сдвига...

...Значение сейсмической энергии E, выделившейся в результате одного отдельно взятого землетрясения с магнитудой М, можно определить по следующему эмпирическому соотношению [Жарков, 1983]: lgE=11.8+1.5M. (5) Выражение (5) позволяет после обработки всех сейсмических событий, произошедших в выбранной области исследования согласно опубликованному каталогу Геофизической службы РАН (ГС РАН), оценить суммарный уровень сейсмической энергии, выделившейся внутри этой области...



6. Жарков В.Н., Паньков В.Л. Уравнения состояния твердых тел при высоких давлениях и температурах. М.: Наука, 1968. 326 с.

Контекст: ...Исследования, выполненные в работах В.Н. Жаркова [Жарков, Паньков, 1968; Жарков, 1983] и С.М. Молоденского [1986], показывают, что фазовые запаздывания приливов происходят вследствие неупругих свойств геофизической среды и проявляются в основном через динамический модуль сдвига...



7. Копп М.Л. Позднеальпийская коллизионная структура Кавказского региона // Большой Кавказ в альпийскую эпоху. М.: ГЕОС, 2007. С.285-316.

Контекст: ...Согласно плейттектонической концепции, Кавказский регион, как сегмент Альпийско-Гималайского подвижного пояса, находится в зоне столкновения Аравийской и Евразийской литосферных плит [Демина и др., 2007; Копп, 2007], что в целом определяет геодинамику этого региона...



8. Лукк А.А., Шевченко В.И. Сейсмичность, тектоника и GPS-геодинамика Кавказа // Физика Земли. 2019. № 4. С.99-123. DOI: 10.31857/S0002-33372019499-123 EDN: BMXJRQ

Контекст: ...Все это свидетельствует о сложном напряженно-деформированном состоянии земной коры Северного Кавказа, которое определяется разнонаправленными процессами [Лукк, Шевченко, 2019] и сложной геодинамикой этого региона...



9. Мельхиор П. Земные приливы. М.: Мир, 1968. 483 с.

Контекст: ...Постановка задачи Лунно-солнечный прилив - это едва ли не единственный геофизический процесс [Мельхиор, 1968], для которого известны сигналы на входе (теория) и выходе (наблюдения) исследуемой системы, в данном случае - нагруженной внешними и внутренними факторами коры Земли...

...Компоненты деформации определяются приливным потенциалом W2 [Мельхиор, 1968]: (1) где h, l - постоянные Лява и Шида соответственно...



10. Милюков В.К., Мясников А.В. Долговременные наблюдения литосферных деформаций Баксанским лазерным интерферометром в условиях подземного размещения // Измерительная техника. 2012а. № 1. С.32-35. EDN: OUHXWX

Контекст: ...Для учета метеорологического влияния на данные деформации были созданы дополнительно 5 служебных каналов, обеспечивающих синхронную регистрацию атмосферного давления, температуры в трех разнесенных точках и вариаций уровня вакуума в системе [Милюков, Мясников, 2012а]...

...Для максимальной компенсации термоупругой составляющей корпус светопровода включает три металлических сильфона [Милюков, Мясников, 2012б]...



11. Милюков В.К., Мясников А.В. Влияние термоупругих и барических процессов на измерения литосферных деформаций Баксанским лазерным интерферометром // Измерительная техника. 2012б. № 1. С.44-47. EDN: OUHXWX

Контекст: ...Для учета метеорологического влияния на данные деформации были созданы дополнительно 5 служебных каналов, обеспечивающих синхронную регистрацию атмосферного давления, температуры в трех разнесенных точках и вариаций уровня вакуума в системе [Милюков, Мясников, 2012а]...

...Для максимальной компенсации термоупругой составляющей корпус светопровода включает три металлических сильфона [Милюков, Мясников, 2012б]...



12. Милюков В.К., Клячко Б.С., Мясников А.В., Стриганов П.С., Янин А.Ф., Власов А.Н. Лазерный интерферометр-деформограф для мониторинга движений земной коры // Приборы и техника эксперимента. 2005. № 6. С.87-103. EDN: HSJODD

Контекст: ...Измерительное плечо интерферометра ориентировано вдоль штольни “Главная” по азимуту α=150°37¢ на отметке 650 м от портала и на глубине 400 м от дневной поверхности [Милюков и др., 2005]...



13. Милюков В.К., Копаев А.В., Лагуткина А.В., Миронов А.П., Мясников А.В. Наблюдения приливных деформаций земной коры в Приэльбрусье // Физика Земли. 2007. № 11. С.21-29. EDN: IBANEN

Контекст: ...Региональные отличия параметров прилива, наблюдаемого в Приэльбрусье, от теоретического исследованы в работе [Милюков и др., 2007]...



14. Милюков В.К., Аморусо А., Кресчетини Л., Миронов А.П., Мясников А.В., Лагуткина А.В. Океаническая нагрузка и локальные возмущения на деформационных станциях Баксан (Россия) и Гран-Сассо (Италия) // Физика Земли. 2018. № 2. С.151-163. 10.7868/ S0002333718020126. DOI: 10.7868/S0002333718020126 EDN: YTDCFK

Контекст: ...Для вычисления и частичной компенсации океанической нагрузки была использована стандартная модель OCENAP [Милюков и др., 2018]...



15. Милюков В.К., Аморусо А., Кресчетини Л., Миронов А.П., Мясников А.В., Лагуткина А.В. Оценка параметров резонанса жидкого ядра Земли на основе многолетних наблюдений деформаций литосферы в суточном приливном диапазоне // Физика Земли. 2019. № 3. С.41-50. DOI: 10.31857/S0002-33372019341-50 EDN: JKUSZX

Контекст: ...Кроме того, как известно, волны J1, K1, S1, P1, Pi1 подвержены эффекту близсуточного резонанса жидкого ядра Земли [Милюков и др., 2019]...



16. Молоденский С.М. Влияние рельефа плоской области на приливные наклоны и деформации: эффекты второго порядка // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1986. № 8. С.3-14.

Контекст: ...На параметры лунно-солнечного прилива влияют наличие неоднородных включений в земной коре, отличие реальных упругих характеристик геофизической среды от модели, рельеф горной местности [Молоденский, 1986], различные глубинные разломы...



17. Молоденский М.С., Молоденский С.М. Сравнение временных изменений приливного отклика среды в сейсмически активных и неактивных регионах // Физика Земли. 2015. № 1. С.63-72. DOI: 10.7868/S0002333714050068 EDN: TCIYFL

Контекст: ...Значения упругих коэффициентов при высоком уровне напряжения (при приближении к критическому уровню разрушения среды) начинают зависеть от величины этого напряжения, как показывают натурные эксперименты [Молоденский М.С., Молоденский С.М., 2015]...



18. Мясников А.В. О проблеме учета влияния метеорологических факторов на большие прецизионные системы на примере Баксанского большебазового лазерного интерферометра // Сейсмические приборы. 2019. Т. 55, № 2. С.27-38. DOI: 10.21455/si2019.2-2 EDN: RGLTJF

Контекст: ...Подробный анализ и методика учета влияния вариации метеорологических параметров на измерения Баксанского лазерного интерферометра изложены в работе [Мясников, 2019]...

...Основное её преимущество состоит в том, что волна М2 не подвержена влиянию вариации термоупругих деформаций и в частотном диапазоне находится отдельно от других основных гармоник [Мясников, 2019]...



19. Рогожин Е.А. Современная геодинамика и потенциальные очаги землетрясений Кавказского региона // Современные математические и геологические модели природной среды. М.: ОИФЗ РАН, 2002. С.244-254.

Контекст: ...Имеются современные GPS-данные, полученные на территории Большого Кавказа, интерпретация которых однозначно говорит о расширении в субширотном направлении, сжатии в субмеридиональном направлении и общем поднятии региона [Рогожин и др., 2001; Рогожин, 2002]...



20. Рогожин Е.А., Собисевич Л.Е., Нечаев Ю.В., Собисевич А.Л., Богатиков О.А., Гурбанов А.Г., Коваленко В.И., Газеев В.М., Поляк Б.Г., Покровский Б.Г., Лаврушин В.Ю., Куликов В.И., Мелекесцев И.В., Кащук Д.Г., Милюков В.К., Копаев А.В. Геодинамика, сейсмотектоника и вулканизм Северного Кавказа / Под ред. акад. Н.П. Лаверова. М.: ИФЗ РАН, 2001. 333 с.

Контекст: ...Имеются современные GPS-данные, полученные на территории Большого Кавказа, интерпретация которых однозначно говорит о расширении в субширотном направлении, сжатии в субмеридиональном направлении и общем поднятии региона [Рогожин и др., 2001; Рогожин, 2002]...



21. Рогожин Е.А., Гурбанов А.Г., Мараханов А.В., Овсюченко А.Н., Спиридонов А.В., Бурканов Е.Е. О соотношении проявлений вулканизма и землетрясений на Северном Кавказе в голоцене // Физика Земли. 2005. № 3. С.33-46. EDN: HRZAYL

Контекст: ...Согласно [Рогожин и др., 2005], в настоящую эпоху в районе Эльбруса наблюдается обширная зона относительного сейсмического затишья...



22. Селезнев В.С., Еманов А.Ф., Кашун В.Н., Глинский Б.М., Ковалевский В.В., Манштейн А.К., Михайленко Б.Г., Сердюков С.В., Собисевич А.Л., Собисевич Л.Е., Соловьев В.М., Хайретдинов М.С., Чичинин И.С., Юшин В.И., Геза Н.И. Активная сейсмология с мощными вибрационными источниками. Новосибирск: ИВМиМГ СО РАН, 2004. 386 с.

Контекст: ...Так, существует метод, в результате применения которого определяется отношение скоростей продольной и поперечной сейсмических волн VP/VS [Селезнев и др., 2004]...



23. Спиридонов Е.А., Виноградова О.Ю. Атмосферные нагрузочные деформации // Сейсмические приборы. 2020. Т. 56, № 2. С.15-22. DOI: 10.21455/si2020.2-2 EDN: PHVKZC

Контекст: ...Для вычисления атмосферного нагрузочного эффекта была использована программа ATMDEFORM1.0_2019 [Спиридонов, Виноградова, 2020], непосредственно разработанная для станции Баксан...



24. Шевченко В.И., Лукк А.А., Гусева Т.В. Автономная и плейттектоническая геодинамика некоторых поясов и сооружений. М.: ГЕОС, 2017. 612 с. EDN: WCEWOD

Контекст: ...В свою очередь, сейсмотектонические данные по совокупности механизмов очагов землетрясений указывают на деформирование земной коры Кавказа вкрест простирания кавказских горных структур [Габсатарова и др., 2016; Шевченко и др., 2017]...



25. Beaumont C., Berger J. Earthquake prediction: modification of the Earth tide tilts and strains by dilatancy // Geophys. J. R. Astron. Soc. 1974. V. 39., Iss. 1. P.111-121. 10.1111/ J.1365-246X.1974.TB05441.X. DOI: 10.1111/J.1365-246X.1974.TB05441.X

Контекст: ...Берджер [Beaumont, Berger, 1974] сделали количественные оценки, которые однозначно показали применимость этой идеи...



26. Dziewonski A.M., Anderson D.L. Preliminary reference Earth model // Phys. Earth Plan. Int. 1981. V. 25. P.297-356.

Контекст: ...На входе мы имеем теоретический прилив Uвх(t), который определяется законами небесной механики и стандартной моделью Земли (Preliminary Reference Earth Model, PREM) [Dziewonski, Anderson, 1981; Tamura, 1987])...



27. Tamura Y. A harmonic development of the tide-generating potential // Bull. Inf. Marees Terrestres. 1987. V. 99. P.6813-6855.

Контекст: ...На входе мы имеем теоретический прилив Uвх(t), который определяется законами небесной механики и стандартной моделью Земли (Preliminary Reference Earth Model, PREM) [Dziewonski, Anderson, 1981; Tamura, 1987])...



28. Schueller K. Theoretical basis for Earth Tide analysis with the new ETERNA34-ANA-V4.0 program // Bull. Inf. Marees Terrestres. 2015. V. 149. P.12024-12061.

Контекст: ...Таким образом, сигнал на входе системы может быть получен с помощью стандартного пакета ETGTAB, входящего в состав программы ETERNA [Wenzel, 1966; Schueller, 2015]...



29. Wenzel H.G. The nanogal software: Earth tide data preprocessing package ETERNA 3.30 // Bull. Inf. Marees Terrestres. 1996. V. 124. P.9425-9439.