Geodynamics & Tectonophysics (E-Journal) / Геодинамика и тектонофизика
Not a member yet
725 research outputs found
Sort by
ГЕОДИНАМИКА КАК ВОЛНОВАЯ ДИНАМИКА БЛОКОВОЙ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ СРЕДЫ
Get PDFThe geomedium block concept envisages that stresses in the medium composed of rotating blocks have torque and thus predetermine the medium's energy capacity (in terms of [Ponomarev, 2008]). The present paper describes the wave nature of the global geodynamic process taking place in the medium characterized by the existence of slow and fast rotation strain waves that are classified as a new type of waves. Movements may also occur as rheid, superplastic and/or superfluid motions and facilitate the formation of vortex geological structures in the geomedium.Our analysis of data on almost 800 strong volcanic eruptions shows that the magma chamber’s thickness is generally small, about 0.5 km, and this value is constant, independent of the volcanic process and predetermined by properties of the crust. A new magma chamber model is based on the idea of 'thermal explosion’/‘self-acceleration' manifested by intensive plastic movements along boundaries between the blocks in conditions of the low thermal conductivity of the geomedium. It is shown that if the solid rock in the magma chamber is overheated above its melting point, high stresses may occur in the surrounding area, and their elastic energy may amount to 1015 joules per 1 km3 of the overheated solid rock. In view of such stresses, it is possible to consider the interaction between volcano’s magma chambers as the migration of volcanic activity along the volcanic arc and provide an explanation of the interaction between volcanic activity and seismicity within the adjacent parallel arcs.The thin overheated interlayer/magma chamber concept may be valid for the entire Earth's crust. In our hypothesis, properties of the Moho are determined by the phase transition from the block structure of the crust to the nonblock structure of the upper mantle.В работе развивается концепция блоковой геосреды применительно к геодинамическому (сейсмическому и вулканическому) процессу. Работу, в целом, можно представить в виде четырех частей: введения, шести разделов, кратко описывающих разработанную ранее автором ротационную модель сейсмотектонического процесса, трех разделов, посвященных развитию блоковой концепции применительно к вулканическому процессу, и обсуждения результатов.Во введении на примере анализа исследований, проводимых в течение последних десятилетий сотрудниками Института земной коры СО РАН, показывается, что концепция тектонофизического процесса Байкальской рифтовой зоны, разрабатываемая в рамках разломной тектоники на региональном уровне, не позволяет видеть всю картину в целом. Региональные концепции существенным образом опираются на представления о разломах, представления о блоковой среде используются чисто формально. И, несмотря на большие успехи [Sherman, 2014], уже на первых этапах построения региональной модели ученые вынуждены вводить взаимосвязи между ее параметрами, тем самым резко ограничивая возможности интерпретации модели на заключительных этапах исследования. Отмечается, что принцип Сен-Венана в применении к задачам сейсмологии и геодинамики не может рассматриваться как фундаментальный.В разделе «Напряжения с моментом силы» проводится построение механически очевидной модели движения блока, являющегося частью вращающейся среды – геосреды. Показывается (рис. 1), что в блоковой вращающейся и передвигающейся вдоль поверхности Земли геосреде генерируется упругое поле с моментом силы, которое действует на блоки через их поверхности. Такие свойства упругого поля являются следствием закона сохранения момента количества движения. Движение блока во вращающейся системе координат ме- ханически эквивалентно движению блока в невращающейся (инерциальной) системе координат под действием собственного момента силы (спина), который в окружающем блок пространстве создает упругое поле с моментом силы. Такие напряжения в геосреде накапливаются, что и может объяснить ее известное свойство – энергонасыщенность [Ponomarev, 2008].В разделе «Близкодействие и дальнодействие ротационного упругого поля» показывается, что поле упругих напряжений с моментом в геосреде описывается симметричным тензором напряжений. Оно характеризуется близкодействием – «моментным» взаимодействием рядом расположенных блоков, и дальнодействием – «энергетическим» взаимодействием всех блоков сейсмического пояса, протягивающегося на десятки тысяч километров, что может являться отражением общего физического принципа – корпускулярно–волнового дуализма. В ротационной концепции не требуется привлекать модель Коссера, которая является математической, не физической.В разделах «О ротационных волнах в блоковых вращающихся геосредах»и «Новый тип геодинамических колебаний» описывается разработанная ранее автором в рамках блоковой концепции геосреды модель ротационного сейсмотектонического процесса [Vikulin, 2011]. Характерными скоростями волновой модели являются Сo
ПОСТСЕДИМЕНТАЦИОННЫЙ ХАРАКТЕР РАЗВИТИЯ ВНУТРИПЛИТНЫХ ДИСЛОКАЦИЙ КАК ОТРАЖЕНИЕ ИМПУЛЬСИВНОСТИ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
Get PDFМЕТОД НАЛОЖЕННЫХ ТРИАНГУЛЯЦИЙ ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ГРАДИЕНТА СКОРОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ: ПРИЛОЖЕНИЕ К ЦЕНТРАЛЬНО-АЗИАТСКОЙ GPS-СЕТИ
Get PDFПОЧЕМУ МЫ НЕ МОЖЕМ ОСУЩЕСТВИТЬ ПРОГНОЗ СИЛЬНЫХ КОРОВЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Get PDFIn the past decade, earthquake disasters caused multiple fatalities and significant economic losses and challenged the modern civilization. The wellknown achievements and growing power of civilization are backstrapped when facing the Nature. The question arises, what hinders solving a problem of earthquake prediction, while longterm and continuous seismic monitoring systems are in place in many regions of the world. For instance, there was no forecast of the Japan Great Earthquake of March 11, 2011, despite the fact that monitoring conditions for its prediction were unique. Its focal zone was 100–200 km away from the monitoring network installed in the area of permanent seismic hazard, which is subject to nonstop and longterm seismic monitoring. Lesson should be learned from our common fiasco in forecasting, taking into account research results obtained during the past 50–60 years. It is now evident that we failed to identify precursors of the earthquakes. Prior to the earthquake occurrence, the observed local anomalies of various fields reflected other processes that were mistakenly viewed as processes of preparation for largescale faulting. For many years, geotectonic situations were analyzed on the basis of the physics of destruction of laboratory specimens, which was applied to the lithospheric conditions. Many researchers realize that such an approach is inaccurate. Nonetheless, persistent attempts are being undertaken with application of modern computation to detect anomalies of various fields, which may be interpreted as earthquake precursors. In our opinion, such illusory intentions were smashed by the Great Japan Earthquake (Figure 6). It is also obvious that sufficient attention has not been given yet to fundamental studies of seismic processes.This review presents the authors’ opinion concerning the origin of the seismic process and strong earthquakes, being part of the process. The authors realize that a wide discussion is needed to address the issues raised in this publication, including problems and possibilities of prediction of earthquakes in the crust. Incontrovertible achievements of the Earth sciences are reviewed, considering specific features of seismic events and variations of various parameters of the lithosphere, the block structure of the lithosphere and processes in the lithosphere. Much attention is given to analyses of driving forces of the seismotectonic process. The studies of variations of parameters of the medium, including rapid (hourly or daily) changes, show that processes, that predetermine the state of stresses or the energy capacity of the medium (Figures 2 and 3) in the lithosphere, are overlooked. Analyses are based on processes of interactions between ascending flows of hydrogen and helium and the solid lithosphere. A consequence of such processes is gas porosity that controls many parameters of the medium and the oscillation regime of the threedimensional state of stresses of the block structures (Figures 6, 7, and 12), which impacts the dynamics of block movements. The endogenous activity of the lithosphere and its instability are controlled by degassing of light gases.The paper reviews processes of preparation for strong earthquakes in the crust with regard to the block structure of platform areas and subduction zones (Figures 13 and 14). It is demonstrated that the conventional methods yield ambiguous assessments of seismic hazard both in terms of time and locations of epicenter zones, and focal areas of subduction zones are out of control in principle. Processes that actually take place in the lithosphere are causes of such an ambiguity, i.e. the lack of any deterministic relations in development of critical seismotectonic situations. Methods for identification of the geological medium characterized by continuously variable parameters are considered. Directions of fundamental studies of the seismic process and principles of seismic activity monitoring are considered.Страшные землетрясения последнего десятилетия, приведшие к многочисленным жертвам и значительному экономическому ущербу, являются вызовом современной цивилизации. Известные достижения и возрастающая мощь цивилизации оказываются бессильными перед природой. Естественно возникает вопрос, что не позволяет решить проблему прогноза, хотя во многих регионах созданы долговременно и непрерывно работающие системы мониторинга. Иллюстрацией действующей ситуации является пропуск Великого Японского землетрясения 11 марта 2011 г., хотя условия для мониторинга были уникальны. Фокальная зона находится от сети мониторинга на расстоянии 100–200 км. Это зона постоянной сейсмической опасности, и ее мониторинг осуществлялся непрерывно и долговременно. Мы должны осознать причины нашего общего провала с учетом результатов исследований за последние 50–60 лет.Очевидным является то, что нам не удалось выделить предвестники конкретных землетрясений. Наблюдавшиеся локальные аномалии различных полей перед землетрясениями отражали другие процессы, которые ошибочно отождествляли с процессами подготовки крупномасштабных разрывов (КР). Длительное время анализ геотектонических ситуаций осуществлялся на основе переноса представлений физики разрушения лабораторных изделий на условия литосферы. Многие понимают ошибочность этих представлений, однако и в последние годы продолжаются упорные попытки на современной вычислительной базе все же обнаружить аномалии различных полей, которые можно было бы трактовать как предвестники. Мы полагаем, что иллюзию этих попыток разрушило Великое Японское землетрясение. Очевидным является также то, что фундаментальным исследованиям сейсмического процесса уделялось недостаточное внимание.В представленном обзоре изложены взгляды авторов на природу сейсмического процесса и сильных землетрясений как его часть, причем авторы отдают себе отчет в том, что необходима широкая дискуссия по всем затронутым в работе вопросам, включая проблемы и возможности прогноза коровых землетрясений.В обзоре обсуждаются несомненные успехи наук о Земле в изучении особенностей сейсмических явлений и вариаций различных параметров литосферы, блокового строения литосферы и протекающих в ней процессов. Значительное внимание уделено анализу движущих сил сейсмотектонического процесса. Изучение вариаций параметров среды, в том числе очень быстрых (часовые или суточные), показало, что в литосфере не учитываются процессы, обусловливающие внутреннее напряженное состояние или энергонасыщенность среды (рис. 2 и 3). Это состояние рассматривается на основе процессов взаимодействия восходящих потоков водорода и гелия с твердой фазой литосферы. Следствием этих процессов является формирование газовой пористости, контролирующей многие параметры среды, и колебательный режим объемнонапряженного состояния блоковых структур (рис. 6, 7, 12), влияющий на динамику движения блоков. Дегазация легких газов контролирует внутреннюю активность литосферы и ее нестабильность.Рассматриваются процессы подготовки сильных коровых землетрясений для блоковой структуры плитных областей и зон субдукции (рис. 13 и 14). Показана неопределенность оценки сейсмической опасности по времени и положению эпицентральной зоны с использованием традиционных методов и принципиальная неконтролируемость в настоящее время фокальной области зон субдукции. Эта неопределенность, т.е. отсутствие детерминированных связей в развитии кризисных сейсмотектонических ситуаций, обусловлена реально протекающими процессами. Рассматриваются методы идентификации геологической среды с непрерывно меняющимися параметрами.Обсуждаются направления фундаментальных исследований сейсмического процесса и принципы мониторинга сейсмической опасности
НЕОПРОТЕРОЗОЙСКАЯ ОСТРОВОДУЖНАЯ АССОЦИАЦИЯ ЗОЛОТОРУДНОГО ПОЛЯ МУКОДЕК (СЕВЕРНОЕ ПРИБАЙКАЛЬЕ)
Get PDFMetamorphosed volcanic rocks of the Ushmukan suite were studied in the Mukodek gold-ore field located in the Baikal-Muya belt in the Northern Baikal area, Russia. The Ushmukan suite shows interleaving of ortoschists which compositions are widely variable. Basalt-andesite-dacite series of normal alkalinity are the substrate of the studied metavolcanic rocks. Based on the set of geochemical characteristics, it is concluded that the rocks were formed in suprasubduction geodynamic conditions corresponding to a mature island arc. The proximity of the geological locations and the similarity of the geochemical characteristics of the volcanic rocks of the Ushmukan suite and rocks of the Kelyan suite (Neoproterozoic, 823 Ma), which have similar compositions, give grounds to consider these two rock suites as age peers. Specific features of gold distribution through the Mukodek gold-ore field are analyzed. Industrial gold contents are recorded only in berezite-listvenite metasomatic rocks of the gold-quartz-sulfide formation which were formed on metavolcanic rocks of the Ushmukan suite. It is concluded that the volcanic rocks, which are specific of the island-arc setting, could be a source of gold for deposits in the Mukodek gold-ore field.
ВАЛЕНТИН СЕРГЕЕВИЧ ФЕДОРОВСКИЙ – КОРИФЕЙ CИБИРСКОЙ ГЕОЛОГИИ
Get PDFThe publication is devoted to the 80 anniversary of Valentin S. Fedorovsky, the coryphaeus of Siberian geology.Cтатья посвящена 80-летнему юбилею Валентина Сергеевича Федоровского, корифея Сибирской геологии
ТЕКТОНИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ МРАМОРНОГО МЕЛАНЖА В АККРЕЦИОННОКОЛЛИЗИОННОЙ СИСТЕМЕ РАННЕГО ПАЛЕОЗОЯ ЗАПАДНОГО ПРИБАЙКАЛЬЯ
Get PDFСОВРЕМЕННАЯ ГЕОДИНАМИКА ВНУТРИКОНТИНЕНТАЛЬНЫХ ОБЛАСТЕЙ: ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ И ГЕОЛОГО-ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОЦЕНКИ ДВИЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ
Get PDFStudies of recent geodynamics have been conducted by the Institute of the Earth’s Crust, SB RAS since 1998. Present-day crustal deformations are monitored at the geodynamic GPS polygon established by the Laboratory of Recent Geodynamics in the Mongol-Baikal region. Original methods and techniques using specialized equipment are applied to research intra-continental tectonic deformation and have already provided original scientific results. Independent data are received concerning the onset and character of processes of neotectonic activation and the state of stresses and deformation of the crust in the southern part of Siberia and in Mongolia. A model of the Late Cenozoic and contemporary geodynamics of the Mongol-Siberian mobile area is proposed. With application of GPS geodesy methods, quantitative parameters of present-day horizontal movements and deformations are determined for Central Asia and a part of the Far East at different scale levels. Present-day velocities of extension of the Baikal rift are estimated, and parameters of rotation of the Amur plate relative to Eurasia are calculated. Data on long-term and contemporary deformation are subject to comparative analyses. The Laboratory develops studies of present-day and historical seismicity in relation to processes of contemporary faulting in active tectonic zones of inter-plate boundaries and diffusive activation of subactive intraplate territories. The first results are obtained in studies of local crustal deformation by methods of satellite radar interferometry and ground polygonometry. Jointly with other institutes of SB RAS, the Laboratory conducts instrumental studies of interaction between the lithosphere and the ionosphere. Looking further ahead, the main scientific fields and prospects of the Laboratory are highlighted.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ ИСТОЧНИКА СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН АМПЛИТУДНЫМ МЕТОДОМ ПАССИВНОЙ ЛОКАЦИИ
Get PDFThe paper presents results of the mathematical synthesis of the method of passive location of a seismic wave source. The method employs measurements of regular attenuation of seismic oscillation amplitudes. If it is impossible to determine the location of a seismic event by means of direct measurements, indirect measurements are needed. A priori information for the mathematical synthesis was obtained from functional equations showing inverse proportions of measured amplitudes, arbitrary effective attenuation coefficients and corresponding coordinates. An original method was applied to process the data. The method providing for passive location of seismic waves sources has been developed; it is called the radial basic method. In the one-dimensional case, a distance is determined on the basis of seismic oscillation amplitudes measured by two seismographs that are located at a known base distance coinciding with the direction to the source of seismic waves. The distance is calculated from the receiver that is nearest to the source. If the base distance and the direct line between the seismograph and the seismic wave source do not coincide, a projection of the distance between the receivers to the given straight line is taken into account.Three seismographs were placed at mutually perpendicular base distances in a plane (i.e. the two-dimensional space). This allowed us to obtain an analytical equation for determining the direction to the seismic wave source using measured amplitudes. The value of the angle is taken into account when calculating the distance.For the seismic wave source located in the three-dimensional space, transition equations for combined coordinate systems (i.e. the Descartes (Cartesian)), at the axes of which the seismographs were placed, and the spherical coordinate systems were applied, and analytical equations were obtained for determination of coordinates, such as distance/polar radius, elevation angle/latitude, and bearing angle/longitude.To analyze the application of the radial basic method of passive location, an absolute error resulting from indirect measurement was calculated. This method is a special case of determining the statistical characteristics of the sought function (coordinates) out of random values, which are the measured amplitudes of seismic oscillations. In the obtained analytical expressions for determination of the mean square deviation of the distance and direction to the seismic wave source, noise from seismographs is taken into account, as well as external noise manifested as microseisms and other interfering seismic waves. For the three-dimensional space, equations are derived for calculation of RMS distance, elevation and bearing angles.In cases where distances to seismic wave sources, directions, coefficients that factor properties of the medium, and base distances are known, the radial basic method allows us to determine effective coefficients of seismic wave attenuation and capacities of seismic wave sources.В статье приводятся результаты математического синтеза метода пассивной локации источника сейсмических волн, основанного на измерении закономерного затухания амплитуды сейсмических колебаний. Невозможность получения информации о местоположении сейсмического явления непосредственными измерениями вызывает необходимость проведения косвенных измерений. Априорной информацией для математического синтеза метода послужили функциональные связи, носящие обратно пропорциональную зависимость между измеряемыми амплитудами с произвольным эффективным коэффициентом затухания и соответствующими параметрами координат, что позволило применить определенную методику обработки результатов. В работе приведено утверждение, в соответствии с которым получен метод пассивной локации источника сейсмических волн, названный радиальнобазовым. В одномерном варианте определение дальности осуществляется при измерении амплитуд сейсмических колебаний двумя приемниками сейсмических волн, отстоящими друг от друга на известном базовом расстоянии, совпадающем с направлением на источник. Отсчет дальности производится от ближайшего к источнику сейсмоприемника. При несовпадении базового расстояния и прямой линии, соединяющей ближайший приемник с источником сейсмических волн, учитывается проекция расстояния между приемниками на эту линию.Расположение трех сейсмоприемников с взаимно-перпендикулярными базовыми расстояниями на плоскости (двумерное пространство) позволило получить аналитическое выражение для определения направления на источник сейсмических волн по измеренным амплитудам. Значение угла учитывается при вычислении дальности. Для расположенного в трехмерном пространстве источника сейсмических волн с помощью формул перехода при совмещенных системах координат – декартовой, на осях которой находятся сейсмоприемники, и сферической – получены аналитические выражения для определения параметров координат: дальность (полярный радиус), полярный угол и азимутальный угол.Анализ радиально-базового метода пассивной локации осуществлен в виде расчета абсолютной погрешности, возникающей при косвенных измерениях. Он является частным случаем определения статистических характеристик искомой функции (параметры координат) от случайных величин, которыми являются измеряемые амплитуды сейсмических колебаний. Полученные аналитические выражения для определения среднеквадратического отклонения дальности и направления на источник сейсмических волн учитывают как шумы приемных устройств, так и внешние помехи в виде микросейсмов и других мешающих сейсмических волн. Для трехмерного пространства выведены формулы, по которым рассчитываются среднеквадратические значения дальности, полярного угла и азимутального угла.При известном расстоянии до источника сейсмических волн, направлении на него, коэффициентах, учитывающих свойства среды, и известном базовом расстоянии радиальнобазовый метод позволяет определить эффективный коэффициент затухания сейсмических волн и мощность источника
РАЗЛОМООБРАЗОВАНИЕ В ЛИТОСФЕРЕ И СОПУТСТВУЮЩИЕ ПРОЦЕССЫ: К ИТОГАМ ВСЕРОССИЙСКОГО СОВЕЩАНИЯ ПО ТЕКТОНОФИЗИКЕ В ИНСТИТУТЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ СО РАН
Get PDFResults of the All-Russia conference “Faulting and associated processes in the lithosphere: tectonophysical analysis” are reviewed. It was held on 11–16 August 2014 at the Institute of the Earth’s Crust, Siberian Branch of RAS in Irkutsk, Russia. Several reports were presented by invited foreign researchers.В статье подводятся итоги Всероссийского совещания с участием приглашенных исследователей из других стран «Разломообразование и сопутствующие процессы в литосфере: тектонофизический анализ», которое состоялось 11–16 августа 2014 года в Институте земной коры СО РАН (г. Иркутск)