Анализ гипотезы большого гауссова процесса как способа описания вековых вариаций вектора геомагнитного поля

Обложка
  • Авторы: Щербаков В.П.1,2, Хохлов А.В.1,3, Сычева Н.К.1
  • Учреждения:
    1. Геофизическая обсерватория «Борок» ИФЗ им. О. Ю. Шмидта РАН
    2. Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет"
    3. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики Российской академии наук
  • Выпуск: № 1 (2019)
  • Страницы: 214-228
  • Раздел: Статьи
  • URL: https://journals.eco-vector.com/0002-3337/article/view/11476
  • DOI: https://doi.org/10.31857/S0002-333720191214-228
  • ID: 11476

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Проведена оценка соответствия эмпирических данных по палеонапряженности и палеонаклонениям, содержащихся в мировой базе данных по палеонапряженности МБД BOROKPINT, гипотезе центрального осевого диполя (GAD) и модели Большого Гауссовского Процесса (GGP) описания вековых вариаций геомагнитного поля в эпохе Брюнеса. Методика расчета основана на представлении потенциала геомагнитного поля в виде суммы сферических функций от пространственной координаты со случайными коэффициентами, что позволяет организовать компьютерную симуляцию данных, отвечающих заданным статистическим характеристикам коэффициентов. Выполненные оценки показали, что согласно тестам Колмогорова–Смирнова и Андерсона–Дарлинга гипотеза GAD в ее канонической форме должна быть отвергнута. Расширение GAD до GGP с ненулевыми средними по времени квадрупольными и октупольными членами, приводит данные по палеонаклонениям и палеонапряженности к согласию с модельными реализациями GGP, но эти модели оказываются взаимно исключающими, поскольку их параметры не согласуются друг с другом. Тестирование данных по палеонаклонениям по модели GGP показало необходимость введения небольшой поправки к чисто дипольной составляющей геомагнитного поля. в то же время анализ данных по палеонапряженности показал, что они с очень большой вероятностью соответствуют моделям GGP с высоким вкладом квадруполя, составляющим 1/3 от дипольного коэффициента, что сильно отличается от параметров модели, соответствующей данным для палеонаклонений. Наиболее вероятной причиной такого противоречия могут быть артефакты, связанные с ошибочными определениями палеонапряженности, но и при такой интерпретации остается нерешенным вопрос о причинах столь сильной широтной зависимости интенсивности виртуального осевого диполя (VADM), фиксируемой по эмпирическим данным.

Об авторах

В. П. Щербаков

Геофизическая обсерватория «Борок» ИФЗ им. О. Ю. Шмидта РАН; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет"

Автор, ответственный за переписку.
Email: shcherbakovv@list.ru
Россия, п. Борок; 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, 18

А. В. Хохлов

Геофизическая обсерватория «Борок» ИФЗ им. О. Ю. Шмидта РАН; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики Российской академии наук

Email: shcherbakovv@list.ru
Россия, п. Борок; 117997, г. Москва, ул. Профсоюзная, 84/32

Н. К. Сычева

Геофизическая обсерватория «Борок» ИФЗ им. О. Ю. Шмидта РАН

Email: shcherbakovv@list.ru
Россия, п. Борок

Список литературы

  1. Грибов С.К., Долотов А.В. Особенности поведения химической остаточной намагниченности при окислении природного титаномагнетита в изотермических условиях. «Палеомагнетизм и магнетизм горных пород: теория, практика, эксперимент». Всероссийская школа-семинар по проблемам палеомагнетизма и магнетизма горных пород, Санкт-Петербург, 3–7 октября 2016 г. [материалы] Ярославль: Филигрань. 2016. С. 35–39.
  2. Грибов С.К., Долотов А.В., Щербаков В.П. Экспериментальное моделирование химической остаточной намагниченности и методики Телье на титаномагнетитсодержащих базальтах // Физика Земли. 2017. № 2. С. 109–128. doi: 10.7868/S0002333717010069
  3. Хохлов А. Моделирование вековых геомагнитных вариаций. Принципы и реализация // Геофизические исследования. 2011. Т. 13. № 2. С. 50–61.
  4. Хохлов А.В., Люлье Ф., Щербаков В.П. Перемежаемость и особенности статистических характеристик геомагнитного поля в моделях геодинамо // Физика Земли. 2017. № 5. С. 81–88. doi: 10.7868/S0002333717050076
  5. Храмов А.Н., Гончаров Г.И., Коммисарова Р.А. и др. Палео¬магнитология. Л.: Недра. 1982. 321 с.
  6. Щербаков В.П., Сычева Н.К., Грибов С.К. Экспериментальное и численное моделирование процесса образования химической остаточной намагниченности и методики Телье // Физика Земли. 2017. № 5. С. 30–43. doi: 10.7868/S0002333717040081
  7. Щербаков В.П., Сычева Н.К., Щербакова В.В. Эволюция величины магнитного момента Земли в геологическом прошлом // Геофизические исследования. 2008. Т. 9. № 2. С. 7–24.
  8. Щербаков В.П., Хохлов А.В., Сычева Н.К. О функции распределения величины геомагнитного поля по модели Большого Гауссового Процесса и эмпирическим данным // Физика Земли. 2015. № 5. С. 179–192. doi: 10.7868/S0002333715050117
  9. Bouligand C., Gillet N., Jault D., Schaeffer N., Fournier A. et al. Frequency spectrum of the geomagnetic field harmonic co¬efficients from dynamo simulations // Geophysical Journal International. Oxford University Press (OUP). 2016. V. 207. P. 1142–1157.
  10. Constable C.G., Johnson, C.L. Anisotropic paleosecular variation models: implications for geomagnetic field observables // Earth Planet. Sci. Lett. 1999. V. 115. P. 35–51.
  11. Constable C.G., Parker R.L. Statistics of the Geomagnetic Secular Variation for the Past 5 m.y. // J. Geophys. Res. 1988. V. 93. № B10. P. 11569–11581.
  12. Draeger U., Prevot M., Poidras T., Riisager J. Single-domain chemical, thermochemical and thermal remanences in a basaltic rock // Geophys. J. Int. 2006. V. 166. P. 12–32.
  13. Fisher R. Dispersion on a sphere // Proc. R. Soc. Lond. 1953. A 217. P. 295–305.
  14. Guyodo Y., Valet J.P. Global changes in intensity of the Earth’s magnetic field during the past 800 kyr // Nature. 1999. V. 399. P. 249–252.
  15. Hospers J. Reversals of the main geomagnetic field, I, II. Proc. Kon. Neder. Akad. Welensch. 1953. B56. P. 467–491.
  16. Hospers J. Reversals of the main geomagnetic field, III, IV. Proc. Kon. Neder. Akad. Welensch. 1954. B57. P. 112–121.
  17. Hulot G., Le Mouel J-L. A statistical approach to the Earth’s main magnetic field // Phys. Earth Planet. Int. 1994. V. 82. P. 167–183.
  18. Johnson C., Constable C. Paleosecular variation recorded by lava flows over the last 5 Myr // Phil. Trans. R. Soc. Lond. 1996. V. 354. P. 89–141.
  19. Khokhlov A., Hulot G. Probability uniformization and application to statistical palaeomagnetic field models and directional data // Geophys. J. Int. 2013. V. 193. № 1. P. 110–121. doi: 10.1093/gji/ggs118
  20. Khokhlov A., Hulot G., Bouligand C. Testing statistical palaeomagnetic field models against directional data affected by measurement errors // Geophys. J. Int. 2006. V. 167. № 2. P. 635–648. doi: 10.1111/j.1365–246X.2006.03133.x
  21. Khokhlov A., Shcherbakov V., Palaeointensity and Brunhes palaeomagnetic field models // Geophys. J. Int. 2015. V. 202. № 2. P. 1419–1428. doi: 10.1093/gji/ggv236.
  22. Lawrence K P., Tauxe L., Staudigel H., Constable CG., Koppers A., McIntosh W., Johnson C.L. Paleomagnetic field properties at high southern latitude // Geochem. Geophys. Geosyst. 2009. V. 10. P. 1–27.
  23. McElhinny M.W., McFadden P.L., Merrill R.T. The time-averaged paleomagnetic field 0–5 Ma // J. Geophys. Res. 1996. V. 101. P. 25007–25027.
  24. McElhinny M.W. Paleomagnetism and Plate Tectonics. Cambridge Univ. Press. Cambridge. U. K. 1973. 357 p.
  25. Merrill R.T., McElhinny M.W. Anomalies in the time-averaged palcomagnetic feld and their implications for the lower mantle // Rev. Geophys. 1977. V. 15. P. 309–323.
  26. Merrill R.T., McElhinny M.W. The Earth’s Magnetic Field: Its History, Origin and Planetary Perspective. Academic. San Diego. 1983. 401 p.
  27. Merrill Ronald T. The magnetic field of the Earth: paleo¬magnetism, the core, and the deep mantle / By Ronald T. Merrill, Michael W. McElhinny, Phillip L. McFadden. Academic Press. International Geophysics Series. 1996. V. 63. 531 p.
  28. Muxworthy Adrian R. Considerations for Latitudinal Time-Averaged-Field Palaeointensity Analysis of the Last Five Million Years // Frontiers in Earth Science. 2017. V. 5. Article 79. doi: 10.3389/feart.2017.00079
  29. Perrin M., Shcherbakov V.P. Paleointensity of the Earth’s Magnetic Field for the Past 400 Ma: Evidence for a Dipole Structure during the Mesozoic Low // J. Geomag. Geoelectr. 1997. V. 49. P. 601–614.
  30. QuidellerX., Courtillot V. On low-degree spherical harmonic models of paleosecular variation // Phys. Earth Planet. Int. 1996. V.95. P. 55–77.
  31. Quidelleur X., Valet J.P., Courtillot V., Hulot G. Long¬term geometry of the geomagnetic field for the last five million years: an updated secular variation database // Geophys. Res. Lett. 1994. V. 15. P. 1639–1642. doi: 10.1029/94GL01105
  32. Smirnov A.V., Tarduno J.A. Thermochemical remanent magnetization in Precambria rocks Are we sure the geomagnetic field was weak? // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. B06103. doi: 10.1029/2004JB003445
  33. Tauxe L., Kent D.V. A simplified statistical model for the geomagnetic field and the detection of shallow bias in paleomagnetic inclinations: was the ancient magnetic field dipolar? In Timescales of the Paleomagnetic field. 2004. V. 145. P. 101–115.
  34. Wang H., Kent D.V., Rochette P. Weaker axially dipolar time averaged paleomagnetic field based on multidomain-corrected paleointensities from Galapagos lavas // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2015. V. 112. P. 15036–15041. doi: 10.1073/pnas.1505450112
  35. Wilson R.L. Dipole offset-the time-averaged paleomagnetic field over the past 25 million years // Geophys. J.R. Astr. Soc. 1971. V. 22. P. 491–504.
  36. Wilson R.L. Permanent aspects of the Earth’s non-dipole magnetic field over upper Tertiary times // Geophys. J.R. Astr. Soc. 1970. V. 19. P. 417–437.
  37. Wilson R.L., Ade-Hall J.M., Paleomagnetic indications of a permanent aspect of the non-dipole field. In: Paleo¬geophysics / Ed.: Runcorn S.K. Academic Press. San Diego. 1970. P. 307–312.
  38. Wilson R.L., McElhinny M.W. Investigation of the large scale palaeomagnetic field over the past 25 million years; eastward shift of the Icelandic spreading ridge // Geophys. JR. Astron. Soc. 1974. V. 39. P. 570–586.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2019

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах