№ 6 (2024)

Одной из ключевых проблем при поиске электромагнитных предвестников землетрясений является возможность разделения магнитосферных и сейсмогенных возмущений. Здесь мы приводим результаты модели, которая позволяет численно рассчитать низкочастотные поля на земной поверхности, создаваемые подземным горизонтальным током конечной длины. Эта модель имитирует появление механо-электрических преобразователей при подвижках вдоль разлома на заключительной фазе подготовки землетрясения. Проведенные расчеты показывают несколько характерных особенностей поля подземного источника по сравнению с полем ионосферных возмущений. Если в магнитном поле ионосферного возмущения вертикальная компонента $B_z$ мала по сравнению с горизонтальной $B_{\perp },$ то для подземного источника $\left|B_z\right|>\left|B_{\perp }\right|$вблизи источника. Для ионосферных источников кажущийся импеданс, т.е. отношение ${\mu }_0\left|E_{\perp }\right|/\left|B_{\perp }\right|,$ совпадает с поверхностным импедансом Земли Z_g, в то время как импеданс возмущений, возбуждаемых литосферным источником, может в окрестности источника на порядок превышать Z_g. Встречается утверждение, что подземный источник может возбуждать вертикальное электрическое поле E_z значительной величины. Причина этого связывается с условием непрерывности вертикального тока на границе Земля–атмосфера, которая тем самым оказывается мощным “усилителем” поля с коэффициентом порядка отношения комплексных проводимостей земной коры и воздуха. Расчеты показывают, что эти представления оказываются неверными, и вертикальная компонента E_z на земной поверхности имеет такой же порядок величины, что и горизонтальная компонента $E_{\perp }.$ Были предложения использовать градиентные измерения с малой базой, которые подавляли бы вклад крупномасштабных возмущений ионосферного происхождения. Расчет структуры поля показал, что амплитудно-фазовые градиенты в окрестности подземного источника сильно неоднородны и могут дать неоднозначные результаты.

Получены новые обобщенные данные по затуханию сейсмических волн в литосфере Северного Кавказа в виде частотно-зависимой добротности среды Q_с(f). Знания о неоднородностях распределения добротности как характеристики среды в регионе будут востребованы при проведении работ сейсмического районирования разной степени детальности. Информационной базой для исследования являлись цифровые записи 53-х сейсмических станций 800 локальных землетрясений умеренных магнитуд (1.8 ≤ М ≤ 5.5)*, равномерно распределенных по территории Северного Кавказа. При исследовании использовался метод огибающих кода-волн в модели однократного рассеяния. Для всей территории Северного Кавказа и для отдельных 7 зон рассчитаны средние аналитические выражения частотно-зависимой добротности среды Q_с(f) и построены карты распределения значений добротности на частотах 1 и 4 Гц. Выявлено, что зоны наименьшей добротности соответствуют тектонически неоднородным областям, характеризующимся наличием сильной раздробленности в земной коре и повышенным уровнем флюидонасыщения. Зоны наибольшей добротности соответствуют областям растяжения литосферы, где преобладают землетрясения с механизмами очагов типа сброс.

* Здесь и далее в работе представлены магнитуды М, пересчитанные из энергетического класса по Раутиан по формуле M = (K_P – 4) / 1.8.

В настоящей работе предложена и экспериментально реализована методика количественной оценки характерных размеров зерен лабораторных образцов горных пород с использованием частотных зависимостей коэффициента затухания продольных ультразвуковых волн в образцах. Эти зависимости измеряются с использованием широкополосной оптико-акустической спектроскопии с лазерным источником ультразвука и пьезоэлектрической регистрацией наносекундных ультразвуковых импульсов в рабочем диапазоне частот 1–70 МГц. На примере пяти образцов метапесчаников зонально метаморфизованной ладожской серии палеопротерозоя Балтийского щита, претерпевших разную степень структурно-текстурных преобразований в процессе древнего метаморфизма, показана возможность применения теоретической модели рассеяния ультразвука в однофазных поликристаллических материалах для количественной оценки максимального и среднего размеров зерен в гетерофазных горных породах. Достоверность данных, полученных с использованием широкополосной оптико-акустической спектроскопии, впервые подтверждена независимым методом сканирующей электронной микроскопии аншлифов поверхностей всех образцов. Отдельно проведена оценка среднего и максимального размеров зерен с помощью традиционного метода пересечения линий по анализу оптических микрофотографий шлифов для двух выбранных образцов, которая тоже показала хорошее согласие с данными акустической спектроскопии. Предложенный метод широкополосной оптико-акустической спектроскопии для оценки характерных размеров зерен лабораторных образцов горных пород может использоваться для анализа возможной взаимосвязи между их структурными особенностями и термобарическими условиями формирования.

В данной работе проведены детальные исследования землетрясения 13.07.2023 г., произошедшего в восточной части шельфа моря Лаптевых (Бельковско-Святоносский рифт). Интерес к этому событию обусловлен, с одной стороны, местоположением его эпицентра, к востоку от которого происходит резкий спад сейсмической активности. С другой стороны, для его эпицентральной области имеются детальные данные о строении верхней части коры, полученные методом МОВ ОГТ, что позволяет нам провести анализ сейсмотектонической позиции очага этого землетрясения. Очаговые параметры в приближении мгновенного точечного источника были рассчитаны по данным поверхностных волн, зарегистрированных на телесейсмических расстояниях. В результате были получены значения скалярного сейсмического момента (M₀ = 9.8*10¹⁶ Н · м), соответствующей ему моментной магнитуды (M_w = 5.3), глубины очага (h = 8 км) и фокальный механизм (сброс по пологой плоскости СЗ–ЮВ простирания). Проведено сопоставление полученных результатов с данными сейсмологических агентств. Показано, что отличия между ними, вероятно, обусловлены различиями в исходных данных, в т.ч. в их частотном составе. При этом наши оценки лучше согласуются с имеющейся геолого-геофизической информацией о тектонике исследуемого района. Учитывая данные о простирании, падении и глубине проникновения разломов и полученные нами значения очаговых параметров, сделан вывод о том, что землетрясение 13.07.2023 г., скорее всего, связано с основным листрическим сбросом в западном борту Бельковско-Святоносского рифта.

В работе представлены результаты исследования скоростного строения земной коры и верхней мантии центральной и Арктической частей Кольского региона методами функций приемника и поверхностно-волновой томографии. Выявлена существенная гетерогенность верхней мантии изучаемого региона. Показано увеличение мощности земной коры с севера на юг от значений около 33 км в Мурманском блоке до величины 40 км в Беломорском блоке. В пределах Кольского и Беломорского блока выявлен слой пониженных скоростей поперечных волн на глубинах около 90–140 км, вероятно, маркирующий средне-литосферную неоднородность (mid-lithospheric discontinuity, MLD). Этот слой не выявлен под Мурманским блоком. На полученных двумерных картах распределения скоростей поперечных волн на глубинах вплоть до 500 км не выявляется субширотная зональность, прослеживаемая в тектоническом строении Кольского региона.

Рассмотрена кинематическая генерация блоховских магнитных мод пространственно-периодическим течением электропроводной жидкости. Блоховская мода – это векторное поле вида произведения трехмерного поля, имеющего периодичность течения, на гармонику Фурье $e^{iq\cdot x}$ с произвольным волновым вектором q. Проведенные ранее вычисления показали, что моды, имеющие максимальный по вектору q инкремент роста, выстраиваются в семейства, гладко параметризованные величиной молекулярной магнитной диффузии. В части семейств максимальный инкремент достигается для т.н. полуцелых q, у которых все компоненты целые или полуцелые числа, постоянных для всего семейства. От таких семейств могут ответвляться другие семейства, в которых оптимальное q мод семейства гладко изменяется. В настоящей работе для таких ответвляющихся семейств построено асимптотическое разложение составляющих их мод, ассоциированных с ними собственных значений оператора магнитной индукции и оптимальных q в виде степенных рядов по параметру $\vartheta ={({\eta }_0-\eta )}^{1/2}.$ Здесь ${\eta }_0$ – магнитная диффузия, при которой происходит ветвление. В данной работе предполагается, что моды в семействе, от которого происходит ответвление, отвечают ненулевому постоянному полуцелому волновому вектору q. Показано, что эти асимптотические разложения существенно отличаются от аналогичных разложений, построенных нами ранее для случая генерации магнитного поля центрально-симметричным течением, а ответвление происходит от семейства короткомасштабных (отвечающих $q=0)$нейтральных (ассоциированных с нулевым собственным значением оператора магнитной индукции) мод.