№ 2 (2025)

Процессы, происходящие при взаимодействии блоков земной коры в зоне субдукции, находят отражение как в особенностях сейсмического режима, так и в распределении очагов сильнейших землетрясений исследуемой области. В данной работе проводится анализ особенностей зон локализации сильнейших землетрясений Курило-Камчатской дуги на основе данных двух каталогов: регионального каталога Камчатского филиала ФИЦ ЕГС РАН и глобального международного каталога USGS NIEC геологической службы США за 1990–2024 гг. Объединение каталогов на основе модифицированного метода “ближайшего соседа” позволило удалить дубликаты — повторяющиеся землетрясения в исходных каталогах — и получить новый единый каталог, состоящий из 52574 землетрясений. Метод “ближайшего соседа” применен для выделения двух подмножеств: независимых и связанных землетрясений в пространстве и времени, которые далее использовались для анализа плотности сейсмических событий. Полученные закономерности сопоставлены с очаговыми характеристиками сильнейших землетрясений зоны субдукции. Предложенный подход позволил выделить зоны локализации потенциально возможных очагов мегаземлетрясений вдоль Курило-Камчатской дуги.

В сейсмологии из практических и теоретических соображений весьма важно описание процессов форшоковой и афтершоковой активизации. Эмпирически установлена аналогия математических соотношений, описывающих характер прямого и обратного законов Омори–Утсу. Исследования обобщенной окрестности сильного землетрясения (ООСЗ) выявили еще более тесную аналогию свойств форшоков и афтершоков. Такая аналогия распространяется также на характеристики процесса активизации, в частности, на аномальные изменения наклона графика повторяемости. В качестве унифицирующей модели всего форшок–афтершокового процесса в данной работе предложено использовать кинетические уравнения, имеющие решения в виде локализованных во времени сильно выраженных максимумов, называемых инстантонами (по аналогии с солитонами — локализованными волнами). Наглядный образ инстантонного решения — график производной по времени от логистической зависимости, описывающей переходный процесс. Скорость такого процесса сначала значительно возрастает, достигает максимума, а затем асимптотически убывает до нуля.

Цель работы — продемонстрировать эффективность использования инстантонной модели, которая обобщает модель саморазвивающихся процессов (СРП), но не предусматривает развитие физически нереализуемой сингулярности, обычно моделирующей взрывной рост числа фор- и афтершоков в окрестности главного события. Сравнение новой модели с эмпирическими данными проводится на примере землетрясений в наиболее обеспеченной средствами регистрации южной части о-ва Сахалин за 2003–2023 гг. Показано удовлетворительное сходство теоретических и эмпирических временных зависимостей как для ООСЗ, построенной для территории в пределах (44.5°–50.5° с. ш., 141.5°– 43.5° в. д.), так и для отдельных сильных землетрясений на Сахалине.

В статье приведены результаты 2D-расчетов процесса формирования зоны нарушенной породы при развитии динамического сдвига по горизонтальному тектоническому разлому. Исследованы различные режимы скольжения — субрелеевский (скорость распространения разрыва V_r не превышает скорости релеевской волны в среде) и сверхсдвиговый (величина V_r выше скорости поперечных волн). Рассмотрен вклад механизмов отрыва и сдвига в развитие нарушенной зоны вблизи разлома на разной глубине. Проведена оценка степени изменения физико-механических свойств массива на разных расстояниях от разлома. Показано, что на больших глубинах литостатические напряжения полностью подавляют отрыв, и разрушение породы происходит исключительно за счет деформации сдвига. На малых же глубинах механизм разрушения отрывом становится преобладающим. Сброс напряжений, связанный с появлением трещин отрыва, приводит к резкому уменьшению зоны разрушения сдвигом, которая локализована лишь в непосредственной близости от плоскости разрыва. Увеличение прочности на отрыв приводит к увеличению размеров зоны сдвигового разрушения. У сверхсдвиговых разрывов зона разрушения может иметь сложный, неодносвязанный характер. Изменение скорости распространения продольных волн C_p более чем на 15–20% имеет место лишь в непосредственной близости от плоскости скольжения на расстоянии 10–20 м. На больших расстояниях величина $\frac{d{C}_p}{C_p}$ не превышает 10%. На малых глубинах могут иметь место трещины отрыва, которые распространяются на значительные расстояния от плоскости скольжения.

С помощью авторского программного обеспечения удалось осуществить детальное выделение линеаментов на различных масштабных уровнях для района Обручевской системы разломов западного Прибайкалья. Выделенные линеаменты значительно дополняют закартированный каркас разрывных нарушений и согласуются с простиранием соответствующих по рангу разрывных структур. На основе анализа относительной удельной плотности линеаментов локального масштабного уровня, отражающих оперяющие мегатрещины крупных разломов, установлены неоднородные зоны динамического влияния региональных структур, которые разделены на относительно однородные сегменты. Для каждого выделенного сегмента и каждой структуры в целом с помощью разработанного программного обеспечения “Lineament Stress Calculator” проведена реконструкция параметров сдвиговых напряжений с использованием модели П. Л. Хэнкока. Ранее доказано, что основные черты раннепалеозойского этапа развития региона в процессе аккреции Ольхонского террейна к южной окраине Сибирского кратона сопровождались активизацией правосдвиговых смещений по ЮЗ–СВ аккреционным швам и процессами активного метаморфизма. Полученными результатами подтверждено, что магистральные разломы ЮЗ–СВ простирания, субпараллельные краевому шву Сибирской платформы, на раннем этапе развития формировались как правые сдвиги при ориентировке оси сжатия ≈ 90°. Разломы второго порядка СЗ–ЮВ ориентировки определены как левые сдвиги и, вероятно, закладывались в это время как антитетические сколы по отношению к магистральным структурам, получив свое развитие при дальнейших структурных перестройках региона.

Закономерности распределения участков тектонических разломов с разными фрикционными свойствами в значительной степени контролируют динамику их скольжения. Невозможность прямого изучения структуры разломных зон на сейсмогенных глубинах делает особенно актуальным разработку методов диагностики, позволяющих получать информацию о структурных особенностях областей формирования очагов землетрясений и тем самым прогнозировать динамику скольжения.

В настоящей работе представлены результаты лабораторных экспериментов, в которых исследовались закономерности излучения упругих колебаний в процессе эволюции напряженно-деформированного состояния модельного разлома, имеющего пространственно-неоднородную структуру плоскости скольжения. Модельный разлом представлял собой нагруженный контакт блоков диабаза и имел размер 750 × 120 мм². На интерфейсе разлома были сформированы две зоны круглой формы диаметром по 100 мм, которые обладают повышенной прочностью со свойством скоростного разупрочнения, так называемые асперити. В ходе экспериментов изменялось относительное расположение таких зон.

Процесс формирования динамического проскальзывания, обусловленного разрушением асперити, сопровождался излучением большого количества акустических импульсов, регистрируемых в полосе частот 20–80 кГц. В ходе экспериментов данные о пространственном распределении импульсов позволяют выявить две отдельные контактные области только при расстояниях между этими участками более 20 мм. При этом наблюдаются различия в статистике импульсов, излученных на различных асперити.

Проблема вызванной сейсмичности имеет важный как практический, так и теоретический аспект. Практический аспект связан с опасностью вызванной сейсмичности. В ряде случаев опасность сильной вызванной сейсмичности приводила к закрытию важных промышленных проектов. Теоретический аспект связан с известным парадоксом сейсмичности, о невозможности реализации обычных землетрясений на глубинах более нескольких десятков километров. Отсюда следует, что физика вызванных, как правило, приповерхностных землетрясений может отличаться от физики большинства более глубоких событий. Рассмотрены примеры ряда областей вызванной сейсмичности, представляющих собой как окрестности крупных водохранилищ, так и области интенсивной добычи углеводородного и рудного сырья. Во всех рассмотренных районах, более или менее определенно, выявляется ряд общих тенденций. После роста вызванной сейсмичности, даже и при продолжающемся сильном техногенном воздействии, наблюдается тенденция спада сейсмической активности. Также, методом анализа обобщенной окрестности сильного землетрясения (ООСЗ), для зон вызванной сейсмичности выявляется близость интенсивности фор- и афтершокового процесса, что контрастирует со случаем обычной сейсмичности, для которой активность афтершокового процесса обычно много сильнее. Можно предположить, что спад вызванной сейсмичности связан с разгрузкой исходных тектонических напряжений, а близость интенсивности фор- и афтершокового процесса указывает на отличие физического механизма вызванных приповерхностных землетрясений от обычных, более глубоких землетрясений.

Приведены результаты расчетов разрушения, испарения и торможения каменных метеороидов размером от 20 до 250 метров в атмосфере Земли. Подробно исследуется перераспределение тепловой и кинетической энергии между конденсированным веществом метеороида, его парами и воздухом. Показано, что при размерах ударника в несколько десятков метров испаренное вещество не тормозится сразу, а долго летит вдоль траектории, постепенно передавая энергию воздуху. В результате основное энерговыделение в атмосфере происходит на стадии торможения струи паров, уже после того, как метеороид и его фрагменты полностью испарились.