Geodynamics & Tectonophysics (E-Journal) / Геодинамика и тектонофизика
Not a member yet
725 research outputs found
Sort by
СЕЙСМОТЕКТОНИКА ВНУТРЕННЕГО ТЯНЬ-ШАНЯ: СУУСАМЫРСКАЯ ВПАДИНА И ПРИЛЕГАЮЩИЕ ТЕРРИТОРИИ
Get PDFThe Ms=7.3 Suusamyr earthquake of August 19, 1992 occurred in an area reputedly aseismic. Because it was not expected there, this event attracted worldwide attention of researchers in seismology and seismotectonics, but their results have not been included in the most recent seismic zoning map of Kyrgyzstan. New studies of neotectonic structures and focal mechanisms of earthquakes in the Suusamyr area and adjacent areas give reason to revise the established notions about the seismicity of the region. The seismic hazard in Inner Tienshan appears important and Mmax are comparable to those of the Northern and Southern Tienshan, where numerous destructive events were documented in the XIX and XX centuries. For the southern parts of the study area, along Naryn River, where hydroelectric power stations are planned, the new data should be used.Суусамырское землетрясение (М=7.3) произошло 19 августа 1992 г. в предположительно асейсмичном районе. Поскольку это событие оказалось неожиданным, оно привлекло внимание исследователей в области сейсмологии и сейсмотектоники всего мира. Однако результаты данных исследований не нашли отражения на последней карте сейсмического районирования Кыргызстана. Новые структурные исследования активных разломов и механизмов очагов землетрясений Суусамырской впадины и прилегающих территорий дают основание пересмотреть сложившиеся представления о сейсмичности региона. Сейсмическая опасность во Внутреннем Тянь-Шане (Ммах) представляется сопоставимой с таковыми в Северном и Южном Тянь-Шане, где были зарегистрированы многочисленные разрушительные события XIX и XX века. Полученные данные желательно учитывать на юге изученной территории, где планируется строительство гидроэлектростанций Нарынского каскада
ИМПАКТНЫЙ КРАТЕР НЕПСКИЙ-1 И ОСАДКИ, ВЫПОЛНЯЮЩИЕ ЕГО НА ПОВЕРХНОСТИ ФУНДАМЕНТА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ
Get PDFIn the Earth studies, discoveries and investigations of impact craters buried beneath thick sediments are sporadic so far and may still remain inefficient, unless geophysical surveys of the areas of interest are initiated. Such studies can provide useful data to develop the knowledge about cosmic events of the past geological eras, as well as contribute to industrial development of the areas. It is known that an impact crater is filled with layered deposits that create specific sequences and are generally thicker that deposits outside the crater. We have investigated a Precambrian crater located in the southern part of the Nepa-Botuoba anteclise of the Siberian platform. This impact crater called Nepsky-1 was discovered by seismic surveys using the common depth point method (CDPM). In our study, we used the geological and geophysical deep-drilling data of three wells, including gamma-ray and neutron logs and lithological core descriptions. With reference to the concepts of regional geological conditions, we reconstructed the conditions of sedimentation in the study area based on a comprehensive analysis of the structural and textural features of the rocks, and logging and seismic survey data. By processing and interpretation of the CDPM 3D seismic survey data, we obtained the structural images and cross-sections of the impact crater and analysed the thickness of its fill deposits. The Nepsky-1 crater is a bowl-shaped structure with a rim composed of allogenic breccia. In the area around the crater, fault systems are detected. Based on the core sample analysis, we identified the lithological members of the crater and its rim and described them in detail. Active compensation with lacustrine-delta sediments took place in the Nepa period of the late Vendian. By the end of the Tira time, the crater was completely leveled up. In our study, we obtained the first data on the structure of the crater section of the Vendian deposits. Sedimentation in the study area was controlled by the sea level changes. The main terrigenous productive horizons are confined to sandstones that accumulated during the sea level low stand, and found at the bottoms of the lower and upper Nepa subsuites, as well as at the bottoms of the lower and upper Tira subsuites. It is established that the study area was tectonically active in the late Tira time. As a result, the sediments filling the crater were removed to subaerial conditions, and the edges of the allogenic breccia rim were partially destroyed and formed granite breccia outgrowths observed in the rim’s cross-section. We conclude that in the Nepa and Tira times, tectonic vertical movements initiated relatively fast weathering and transportation of the terrigenous material from the adjacent hills into the sedimentation basin. The Nepsky-1 crater gives evidence of meteorite bombing of the Siberian paleocontinent in Precambrian. Finding similar crater structures can be reasonably expected in the study region. Considering the increased thicknesses of crater fill deposits, buried craters are promising potential for discovering oil-source and overlying seal rocks, which is important for petroleum industry.Обнаружение и изучение импактных кратеров, скрытых под многометровой толщей осадочного чехла, носят спорадический характер и не представляются возможными без использования площадной геофизической сьемки. Их исследование является актуальным, так как может пролить свет на космические события, происходившие в прошлые геологические эпохи. Осадки, заполняющие кратер, создают особый тип разреза с увеличенной мощностью по сравнению с таковыми за пределами кратера. Целью исследования является изучение особенностей погребенного кратера докембрийского возраста, впервые обнаруженного при проведении площадных сейсмических работ МОГТ на юге Непско-Ботуобинской антеклизы Сибирской платформы. В ходе работы авторами были использованы геолого-геофизические данные глубокого бурения трех скважин, включающие гамма-каротаж, нейтронный каротаж, литологическое описание керна. В результате комплексного анализа структурно-текстурных признаков пород, каротажных диаграмм и сейсмических данных, с учетом концепций региональных геологических условий, воссозданы условия осадконакопления в исследуемом районе. Структурные построения, анализ мощности разрезов выполнены на основании данных обработки и интерпретации сейсморазведочных работ методом МОГТ 3D. Кратер имеет чашеобразную форму с насыпным валом аллогенной брекчии. Вокруг кратера фиксируются серии разломов. Результаты исследования керна в районе кратера позволили выделить и детально описать пачки кратерного и бортового типа разреза. В непское время позднего венда происходила его активная компенсация озерно-дельтовыми осадками. К концу тирского времени он был полностью снивелирован. Впервые получены данные о строении кратерного разреза вендских отложений. Формирование отложений контролировалось колебанием уровня моря. К песчаникам, накопившимся в этап низкого стояния уровня моря, приурочены основные терригенные продуктивные горизонты: в подошве нижненепской и верхненепской, а также в подошве нижнетирской и верхнетирской подсвиты. Установлено, что в позднетирское время в регионе произошла тектоническая активизация, которая привела осадки кратера к выводу в субаэральные условия и спровоцировала частичное разрушение выступов аллогенной брекчии, которые сформировали выносы гранитной брекчии в бортовом типе разреза. В непское и тирское время, по мнению авторов, имели место тектонические вертикальные движения, которые инициировали относительно быстрое выветривание и транспортировку терригенного материала с прилегающих возвышенностей в бассейн осадконакопления. Обнаруженный кратер свидетельствует о метеоритных бомбардировках Сибирского палеоконтинента в докембрии. Следует ожидать обнаружение данных структур в исследуемом регионе. Образованные кратеры привлекательны повышенной мощностью отложений, наличием потенциальных нефтематеринских пород и покрышек. Выявление кратеров является перспективной задачей нефтегазовой отрасли
КАЙНОЗОЙСКОЕ НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ МОНГОЛИИ ПО ГЕОЛОГО-СТРУКТУРНЫМ ДАННЫМ (ОБЗОР)
Get PDFThis article gives a chronological review of the main published research results concerning the Cenozoic crustal stress-strain state in Mongolia and adjacent territories. The studies commenced in the southern Baikal rift zone in the 1970s and were extended further southwards to cover mobile regions neighbouring the Siberian platform. Geological, structural and morphostructural data were collected and analysed to define the crustal stress types and spatial characteristics. The authors have consolidated their reconstructions of the crustal stress-strain state of Mongolia, which were based on tectonic fracturing data and displacements along fractures in fault zones active in the Cenozoic. We consolidated a database of reconstructed stress tensors, which now contains more than 750+ solutions. The Late Cenozoic stress field was mapped. The map shows domains differing in types of the paleostress state of the crust. The reconstructions were compared to our calculations of the present-day crustal stress state, which were based on earthquake focal mechanisms, and to calculations by other authors. At the Late Cenozoic and current stages, the maximum horizontal compression axis (SHmax) has varying orientations, from submeridional (Western Mongolia) to NE and ENE (Eastern Mongolia). The role of compression increases from the northern domains, where the reconstructions show shear and transtension, to the southern domains with prevailing transpression and compression. Regular changes occur in the stress state and rupture parageneses along the largest latitudinal faults, North Khangai and Dolinoozersky; such changes are related to left-lateral strike-slip faulting. We analysed the sequence of the occurrence of stress fields differing in types and spatial characteristics, and revealed the main regularities in the evolution of the crustal stress-strain state in time. In the Cenozoic history of crust deformation in Mongolia, we can distinguish several episodes that differ in the dominant impacts of various tectonic force sources or combinations of such impacts. At the beginning of the Cenozoic, tectonic structures developed mainly under the influence of the interaction of East Asia and the Pacific Plate, which was manifested in the southeastern domains of the study area. The long-term SE-trending asthenospheric flow caused crustal stretching, which initiated the formation of tectonic structures comprising the Baikal rift system. Starting from the Pliocene, crustal stretching took place in combination with NNE compression caused by the India–Eurasia convergence. As a result, shearing occurred along the large faults. At this background, the Khangai and Khentei uplifts (including crust extension zones at their crests) are large structures that developed due to the dynamic effect of local mantle anomalies.Приведены основные опубликованные результаты исследований кайнозойского напряженнодеформированного состояния земной коры Монголии и сопредельных территорий юга Сибири в хронологической последовательности. Эти исследования, начатые в 70-х годах ХХ века в южной части Байкальской рифтовой системы, были распространены на подвижные области, примыкающие с юга к Сибирской платформе. Выводы о типе напряженного состояния земной коры и его пространственных характеристиках базировались как на геолого-структурных, так и на морфоструктурных данных. Обобщены авторские данные реконструкций напряженно-деформированного состояния земной коры территории Монголии по тектонической трещиноватости и смещениям по разрывам в зонах активных в кайнозое разломов. Созданная база данных реконструированных стресс-тензоров насчитывает более 750 решений. Составлена карта позднекайнозойского поля напряжений, и проведено районирование территории по типу палеонапряженного состояния земной коры. Реконструкции сопоставлены с результатами наших расчетов современного напряженного состояния земной коры с использованием данных о механизмах очагов землетрясений, а также с результатами расчетов других авторов. В целом ориентация осей максимального горизонтального сжатия SHmax позднекайнозойского и современного этапов варьируется от субмеридиональной, преобладающей на западе Монголии, до северо-восточной и восточно-северо-восточной, преобладающей на востоке. Роль сжатия повышается с севера территории, где реконструированы условия сдвига и транстенсии, на юг, где преобладают условия транспрессии и сжатия. Вдоль зон крупнейших широтных разломов, Северо-Хангайского и Долиноозерского, наблюдается закономерное изменение напряженного состояния и парагенезов разрывных структур, что связано с левосторонней сдвиговой кинематикой дизъюнктивов. Анализ последовательности проявления полей напряжений по типу и пространственным характеристикам позволил установить основные закономерности эволюции напряженно-деформированного состояния земной коры территории исследований во времени. Кайнозойская история деформирования земной коры Монголии включает эпизоды, в рамках которых преобладали воздействия от различных источников тектонических сил или сочетания этих воздействий. В начале кайнозоя основным фактором формирования тектонических структур являлось взаимодействие восточной части Азии и Тихоокеанской плиты, проявившееся в юго-восточной части территории. Растяжение земной коры, обусловленное длительно существующим процессом течения астеносферы в юго-восточном направлении, инициировало формирование структур Байкальской рифтовой системы, а с плиоцена оно взаимодействует с процессом северо-северо-восточного сжатия, вызванного конвергенцией Индостана и Евразии. Результатом этого взаимодействия являются сдвиговые движения по крупным разломам. Формирование на этом фоне крупных поднятий Хангая и Хэнтэя и растяжение в их присводовых частях обусловлены динамическим воздействием мантийных аномалий
Модели макросейсмического поля землетрясений Центральной Азии и их влияние на результирующие оценки сейсмической опасности
Get PDFSeismic intensity assessment in points of a macroseismic scale plays an important role for researching the seismic history of areas characterized by active seismicity, as well as for construction (and updating) of seismic zoning maps in various scales. Macroseismic scale points are generally referred to in construction standards applied in the majority of post-Soviet states. In our study aimed to model the macroseismic field of earthquakes, a large volume of macroseismic data on Central Asia was analyzed, and coefficients used in Blake–Shebalin and Covesligeti equations were aligned. This article presents a generalized dependence model of macroseismic intensity attenuation with distance. The model takes into account seismic load features determined by various depths of earthquakes. The ratios of small and big axes of the ellipse, that approximates real isoseists, are estimated with respect to seismic scale points, earthquake depths and magnitudes. The East Uzbekistan area is studied as an example to investigate whether seismic hazard assessment values may differ depending on a chosen law of seismic influence intensity attenuation with distance.Оценка интенсивности сейсмических воздействий в баллах макросейсмической шкалы играет важную роль как для исследования исторической сейсмичности сейсмоактивных территорий, так и для составления и уточнения разномасштабных карт сейсмического районирования, поскольку строительные нормы большинства стран постсоветского пространства опираются именно на эту характеристику сейсмических воздействий. Целью исследования является построение адекватной модели макросейсмического поля землетрясений Центральной Азии. В статье на основе большого объема макросейсмических данных, наряду с уточнением коэффициентов в уравнениях типа Блейка – Шебалина и Ковеслигети для территории Центральной Азии, предложена обобщенная зависимость затухания макросейсмической интенсивности с расстоянием с учетом особенностей сейсмических воздействий, обусловленных различной глубиной происходящих землетрясений. Получены соотношения между малой и большой осями эллипса, аппроксимирующего реальные изосейсты, в зависимости от балльности сотрясения, глубины и магнитуды землетрясения. На примере территории Восточного Узбекистана исследован вопрос о влиянии выбора закона затухания интенсивности сейсмических воздействий с расстоянием на результирующие оценки сейсмической опасности
ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ БАРГУЗИНСКОГО ЗАЛИВА НА ОЗ. БАЙКАЛ ПО ДАННЫМ ГЕОРАДАРНЫХ И РАДИОИМПЕДАНСНЫХ ЗОНДИРОВАНИЙ
Get PDFElectrical resistivity (electrical conductivity) of water and bottom soil of the Barguzin Bay was studied by radio impedance soundings in VLF/LF bands, and the measurements were analysed. The georadar sounding method was used to investigate dielectric permittivity of freshwater ice (dielectric constant is ε=3.4). We developed the technique of radio impedance sounding from the ice surface of Lake Baikal for measuring the electrical resistance of bottom soil in the water area, and applied this technique to a layered model of a medium with a base showing poor/good conductivity. Geoelectric models were constructed for the Barguzin Bay coast and the southern Lake Baikal. The geoelectrical section (GES) of the water area can be useful for earthquake forecasting from electromagnetic data, as well as for analysing the physical and chemical causes of the occurrence of ring structures on the ice surface of Lake Baikal.Методом радиоимпедансного зондирования в СДВ-ДВ диапазонах измерено удельное электрическое сопротивление (электропроводимость) воды и донного грунта Баргузинского залива. Методом георадарного зондирования определена диэлектрическая проницаемость пресноводного льда ε=3.4. Разработана методика радиоимпедансного зондирования с ледяной поверхности оз. Байкал для измерения электрического сопротивления донного грунта акватории в рамках слоистой модели среды с плохо и хорошо проводящим основанием. Созданы геоэлектрические модели прибрежной зоны Баргузинского залива и южной части акватории оз. Байкал. Информация о геоэлектрическом разрезе акватории может быть использована в электромагнитном прогнозе землетрясений, а также при анализе физико-химических причин появления кольцевых структур на ледяной поверхности оз. Байкал
ТЕРМАЛЬНАЯ ИСТОРИЯ ГУЛИНСКОГО ПЛУТОНА (СЕВЕР СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ) ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ТРЕКОВОГО ДАТИРОВАНИЯ АПАТИТА И КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Get PDFWe present the first results of fission-track dating of apatite monofractions from two rock samples taken from the Southern carbonatite massif of the world’s largest alkaline ultrabasic Guli pluton (~250 Ma), located within the Maymecha-Kotuy region of the Siberain Traps. Based on the apatite fission-track data and computer modeling, we propose two alternative model of the Guli pluton's tectonothermal history. The models suggest (1) rapid post-magmatic cooling of the studied rocks in hypabyssal conditions at depth about 1.5 km, or (2) their burial under a 2-3 km thick volcano-sedimentary cover and reheating above 110°C, followed by uplift and exhumation ca. 218 Ma.Мы представляем первые результаты трекового датирования монофракций апатита из двух проб пород Южного карбонатитового массива крупнейшего в мире щелочно-ультраосновного Гулинского плутона, расположенного в пределах Маймеча-Котуйского района Сибирской трапповой провинции, возраст которого оценивается около 250 млн лет. На основе трекового датирования апатита, литературных данных, а также результатов компьютерного моделирования предложены две альтернативные модели тепловой истории Гулинского плутона, предполагающие (1) быстрое постмагматическое остывание пород современного эрозионного среза массива в гипабиссальных условиях на глубинах не более 1.5 км, (2) тектоническое опускание и захоронение под осадочно-вулканогенным чехлом мощностью 2–3 км, следствием чего стал вторичный (?) прогрев плутона до температур выше 110 °С, с последующим выведением в приповерхностные условия и общим остыванием верхней коры около 218 млн лет назад
ИНДИКАТОРЫ ИНТЕНСИВНОСТИ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВДОЛЬ АТЛАНТИКО-АРКТИЧЕСКОЙ РИФТОВОЙ СИСТЕМЫ
Get PDFSeismicity, heat flow, seismic tomography data, prerift and synrift magmatism are considered as intensity indicators of geodynamic processes along the Atlantic-Arctic rift system (AARS). In this rift system, several large (over 100 km ) sub-latitudinal displacements of the rift axis are due to left-lateral strike-slip faulting. The AARS segments are distinguished by the age of splitting of continental plates from each other. A dependence is revealed between the current thermal state of the mantle under the AARS and the age of spreading start. This dependence is established from both seismic tomography and heat flow data. In section δ(Vp/Vs), the locations of the main segmenting faults and ‘cold’ anomalies in the upper mantle are coincident. Distributions of total seismic moments are practically synchronous in the depth intervals of 0–13, 13–35, and >35 km. The maximum values above the plumes are represented by higher seismic moments in the surface layer. The main demarcation zones differ in maximum energy release values in the AARS with shearing features. Comparison of these values against the age of the start of spreading processes shows trends of heat flow and medium field tomography in the AARS segments. The trends confirm the thermal interpretation of the seismic tomography data and suggest mantle cooling with age and a decrease in the mean temperatures of the mantle. The main factor causing the sublatitudinal asymmetry of heat flow in the AARS is the impact of Coriolis forces on the magma in the asthenospheric source. Most of the synrift igneous formations seem to be related to the influence of long-lived anomalies in the mantle, which had lower rates of magma generation than those typical of the formation of magmatic provinces. In conditions for spreading and the formation of the oceanic crust, the process followed the principle of energy cost minimization, and the prerift magmatic provinces with the pre-processed crust contributed to the choice and positioning of the AARS trajectory. The plume branches are imposed in the tomographic section and thus ‘concealing’ the relationship between the age and the thermal state. However, that does not change the trend to cooling of the mantle beneath the AARS, proportionally to the time since the start of spreading.Рассмотрены сейсмичность, тепловой поток, сейсмотомографический разрез, дорифтовый и синрифтовый магматизм как индикаторы интенсивности геодинамических процессов вдоль Атлантико-Арктической рифтовой системы (ААРС), имеющей несколько крупных (более 100 км) субширотных смещений оси рифта с левосдвиговой морфологией. Данные характеристики в сегментах ААРС, разграниченных по возрасту раскола континентальных плит, показывают, что существует зависимость современного термального состояния мантии под ААРС от возраста старта спрединговых процессов, выделяемая как по данным сейсмотомографии, так и по тепловому потоку. В разрезе δ(Vp/Vs) основные сегментирующие разломы и «холодные» аномалии верхней мантии совпадают в пространстве. Распределение суммарного момента в интервалах глубин 0–13, 13–35 и >35 км практически синхронное. Максимумы над выходами плюмов представлены бóльшим моментом в поверхностном слое. Главные демаркационные зоны отличаются максимальным энерговыделением в ААРС с событиями сдвигового механизма. Полученные сопоставлением с возрастом старта спрединговых процессов тренды теплового потока и среднего уровня поля томографии по сегментам ААРС подтверждают правильность термальной интерпретации данных сейсмотомографии и показывают остывание с возрастом среднего показателя температуры мантии по обоим параметрам. Показано, что главным фактором, обусловливающим субширотную асимметрию теплового потока в ААРС, является действие силы Кориолиса на магматические массы в астеносферном очаге. Большинство синрифтовых магматических образований можно связать с действием долгоживущих аномалий в мантии, имеющих меньшие скорости магмогенерации, чем при формировании магматических провинций. При реализации условий для спрединга с образованием океанической коры процесс следует принципу минимизации энергетических затрат и дорифтовые магматические провинции с предварительно переработанной корой способствуют выбору и оформлению траектории ААРС. Наложение ветвей плюма в томографическом разрезе маскирует связь между возрастом и термальным состоянием, однако не отменяет тенденции к остыванию мантии под ААРС пропорционально времени с начала спрединга
МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ФТОРИДНЫХ АЗОТНЫХ ТЕРМ В СИСТЕМЕ «ВОДА – КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ ПОРОДА»
Get PDFPhysicochemical interactions in the water – porphyrite system in conditions of formation of nitrogen-rich hot springs were studied using computer simulation. Compositions of model solutions during such interactions are determined by a combined influence of the compositions of primary and secondary rock minerals. In the investigated interaction range, the solution actively processes large quantities of the primary rock in favor of secondary minerals, while dissolved components are accumulated in small amounts in the solution itself, and therefore the salinity is low. The intervals of the formation of hydrosilicate, bicarbonate and sulfate sodium solutions are clearly distinguished in the process of irreversible hydrolytic transformation of porphyrite. In a certain range of interactions, the compositions of the model solutions are well comparable with the compositions of natural high-fluoride hot springs. Nitrogen-rich hot springs are strongly influenced by meteogenic factors detectable by detailed and/or sufficiently long-term observations. In deep and surface conditions, the model solutions and natural hot springs considerably differ in composition. Differences are hardly noticeable in the behavior of cations, fluorine, chlorine, and sulfates, but are strongly manifested in changes in the quantities of carbon and silicon compounds and transformations of their forms. These transformations explain the hitherto incomprehensibly different ratios of hydrocarbonate and carbonate ions and hydrosilicate ions and silicic acid both in different hydrothermal sources and in different analyses of hot springs in nature. The development of thermal waters in crystalline rocks is related to two types of heterogeneities that are typical for the development of geological bodies. The first heterogeneity is the disturbed continuity of rocks in fault zones of various orders, due to which groundwater can penetrate into these structures. The uneven distribution of anionic elements in space is another heterogeneity predetermining the groundwater composition and, in particular, accumulation of fluorine, which is confirmed by the results of geological studies, as well as the study of the formation of high-fluoride groundwaters (including thermal water) in various geological structures.С помощью моделирования проведено исследование физико-химических взаимодействий в системе «вода – порфирит» в условиях формирования азотных терм. Состав модельного раствора в процессе взаимодействия определяется совокупным влиянием состава первичной породы и вторичных минеральных образований. В исследованном интервале взаимодействий раствор активно перерабатывает большие количества первичной породы в пользу вторичных минеральных образований, сам при этом накапливает мало растворенных компонентов и поэтому имеет низкую минерализацию. В процессе необратимой эволюции гидролитического преобразования порфирита отчетливо выделяются интервалы формирования раствора гидросиликатного, гидрокарбонатного и сульфатного натриевого состава. В определенном интервале взаимодействий состав модельных растворов хорошо сопоставим с составом природных терм с высоким содержанием фтора. Глубинные воды, к каковым относятся азотные термы, испытывают сильное влияние метеогенных факторов, которое можно выявить при детальных и/или достаточно продолжительных наблюдениях. Состав модельных растворов и природных терм в глубинных и поверхностных условиях имеет существенные отличия. Они слабозаметны в поведении катионов, фтора, хлора и сульфатов и сильно проявляются в изменении количества и преобразовании форм соединений углерода и кремния. Эти трансформации объясняют непонятное до настоящего времени различное соотношение гидрокарбонатных и карбонатных ионов и гидросиликатного иона и кремниевой кислоты как в разных гидротермах, так и в разных анализах одного и того же проявления природных терм. Распространение термальных вод в кристаллических породах связано с двумя неоднородностями в развитии геологических тел. Первая неоднородность заключается в нарушении сплошности пород в местах развития разломов различного порядка, благодаря которому происходит распространение подземных вод в пространстве этих структур. Другая неоднородность, определяющая формирование состава подземных вод, и в частности накопление фтора, заключается в неравномерном распределении анионогенных элементов в пространстве геологических тел, что подтверждается результатами многочисленных геологических и геохимических исследований и данными изучения формирования подземных вод с высоким содержанием фтора, в том числе термальных, в различных геологических структурах
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННОГО ПРОЦЕССА НА РАЗЛОМЕ В МЕТАСТАБИЛЬНОМ СОСТОЯНИИ ПЕРЕД ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ
Get PDFAccording to the steady state of fault and energy balance, we provided a new idea to observe the precursors for a stressed fault. The meta-instability (or sub-instability) state of a fault is defined as the transition phase from peak stress to critical stress of fast instability (earthquake generation) during a full period of slow loading and fast unloading. The accumulative deformation energy begins to release in this stage. Identifying its deformation before fast instability would be beneficial to obtain premonitory information, and to evaluate the seismic risks of tectonic regions. In this study, we emphasized to analyze deformation process of the meta-instable stage with stain tensor data from a straight precut fault in granite at a slow loading rate, and observed the tempo-spatial features during the full deformation process of the fault. Two types of tectonic zones and instabilities occur on the stick-slip fault. The low- and high-value segments in the volume strain component appear along the fault strike with a load increment. The former first weakens and then becomes initial energy release segments; the latter forms strong stress-interlocking areas and finally turns into the initial region of fast instability. And there are two stages in the entire instable process of the fault: the initial stage is associated with the release of the low volume strain segments, which means fault pre-slips, slow earthquakes or weak earthquakes. The second one characterizes a strong earthquake through the release of high volume strain parts. The rupture acceleration in the first stage promotes the generation of the second. Moreover, fault instability contains two types of strain adjustments along the fault: the front-like strain change along the transition segments from low- to high- strain portions with volume strain release, and the compressive strain pulse of fault instability after the volume strain release extends to a certain range with loading increment. In laboratory experiments, the front-type strain occurs about 12 seconds before fast fault instability; the compressive pulse initiates within less than 0.1 second, and then the fault turns quickly into a dynamic strain adjustment, which appears quasi-synchronously between different measurement points, and, finally, an earthquake is generated.Предлагается новый подход к выделению предвестников землетрясения в зоне разлома с высоким уровнем напряжений, опирающийся на понятия его устойчивого состояния и энергетического баланса. В условиях экспериментального воспроизведения модели прерывистого «stick-slip» в пределах полного цикла медленной нагрузки и быстрой разгрузки деформируемого образца с разрезом, имитирующим разлом, предельные состояния его метастабильности и метанестабильности при пиковом критическом напряжении определяются как переходная фаза от устойчивости к неустойчивости со спонтанной генерацией импульсной подвижки (т.е. генерации землетрясения). С переходом модельного разлома в состояние метанестабильности стартует процесс медленного, пространственно-дискретного, избирательного высвобождения накопленных на нем напряжений. Выявление этого процесса до его перехода в стадию быстрой нестабильности имеет важное прогнозное значение для превентивной оценки риска в тектонически активных регионах. В выполненном авторами экспериментальном исследовании проанализированы вариации тензора напряжений в нагруженном гранитном образце с прямолинейным разрезом в течение метанестабильной стадии, а также проведено наблюдение пространственно-временных особенностей этого параметра в течение всего процесса деформации модельного разлома.Установлено, что по простиранию разлома имеют место сегменты с низкими и высокими значениями объемной деформации, которым соответствуют два типа нестабильности. Первые закладываются на участках с пониженной прочностью и становятся сегментами начального высвобождения энергии в начальную стадию нестабильности. Вторые, наоборот, характерны для участков упрочнения разлома, где происходит блокировка напряжений, и впоследствии превращаются в начальные области быстрой нестабильности.В рамках процесса нестабильности разлома выделены две стадии. В первую стадию происходит реализация небольших медленных сдвиговых смещений на разломе в пределах сегментов первого типа, именуемых в литературе предсмещениями, низкочастотными, медленными или тихими землетрясениями и т.д. Сегментация развивается с ускорением, что способствует переходу деформационного процесса во вторую стадию, когда происходит быстрое динамической объединение сегментов обоих типов с реализацией большого смещения по разлому, что соответствует сильному землетрясению в природе.В условиях нестабильности разлома зафиксированы два типа деформации вдоль его простирания: фронтальная миграция деформации вдоль сегментов первого типа при смещениях по ним к сегментам второго и импульс деформации сжатия после реализации объемной деформации после смещения, распространяющийся на определенное расстояние в условиях роста приложенной к образцу нагрузки. В выполненных экспериментах фронтальная деформация возникала примерно за 12 с до быстрой нестабильности разлома, а импульс сжатия начинается менее чем за 0,1 с до неё. Динамическая деформация на разломе проявляется квазисинхронно по простиранию разлома во всех точках измерения
ОЦЕНКИ ХОЛЛОВСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ ПО ДАННЫМ МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
Get PDFMany minerals have semiconductor properties. It is known that petroleum reservoir rocks permeated with hydrocarbon fluids can sometimes behave as semiconductors. In the Earth’s magnetic field, the electrical conductivity of such materials becomes anisotropic, and the Hall effect is quite possible in rocks in natural conditions and detectable by magnetotelluric sounding. In the anisotropic medium, the field is subject to normal mode splitting, and its components show different attenuation coefficients and phase velocities. The modes differ due to polarization and rotation of the field vectors (clockwise in one mode, and counterclockwise in another). With account of the Hall effect, responses of the medium can be different when the medium is excited by a single normal wave. To detect the Hall effect in MTS surveys, we use the polarization analysis method and select the spectra of modes with right and left circular polarization. Special experiments were carried out to detect the contribution of the Hall effect during the MTS surveys. This article presents the first estimates of the Hall conductivity for the studied rocks.Многие минералы по своим свойствам являются полупроводниками. Замечено также, что вмещающие породы над залежами нефти и газа, пронизываемые углеводородными флюидами, иногда проявляют себя как полупроводники. Но так как электропроводность таких сред в магнитном поле Земли становится анизотропной, вполне возможны проявления эффекта Холла в горных породах в естественных условиях, например при магнитотеллурическом зондировании. В анизотропной среде поле расщепляется на составляющие, отличающиеся коэффициентами затухания и фазовой скоростью, – нормальные моды. Отличие мод связано с их поляризацией и направлением вращения вектора поля: в одной моде поле вращается по часовой стрелке, во второй – против. За счет эффекта Холла отклик среды может быть неодинаковым в случаях возбуждения среды лишь одной из нормальных волн. Для обнаружения влияния эффекта Холла при магнитотеллурическом зондировании мы используем метод поляризационного анализа с выделением спектров мод с правой и левой круговой поляризацией. Проведены специальные эксперименты для обнаружения вклада эффекта Холла при магнитотеллурическом зондировании, получены первые оценки холловской проводимости пород