Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2024.Т. 49. №4. C. 9 — 23. ISSN 2079-6641

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
https://doi.org/10.26117/2079-6641-2024-49-4-9-23
Научная статья
Полный текст на русском языке
УДК 004.942, 51-73:550.3, 550.394

Содержание выпуска

Read English Version

Моделирование влияния неоднородных включений в среде на формирование зон геоакустической эмиссии

М. И. Гапеев^{\ast}, А. А. Солодчук

Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, 684034, c. Паратунка, ул. Мирная, д. 7, Россия

Аннотация. Геоакустическая эмиссия — это процесс генерации упругих волн горными породами в результате динамической перестройки их структуры. Результаты наблюдений показывают, что на динамику геоакустической эмиссии влияют механические процессы, протекающие в очаге готовящегося землетрясения. Ранее с целью обоснования связи между вариациями геоакустической эмиссии и процессом подготовки землетрясений было проведено моделирование зон геоакустической эмиссии — областей поверхности земной коры с деформациями порядка 10^{-8} – 10^{-5}. Результаты проведенного ранее моделирования показывают, что уровень расчетных деформаций в пунктах наблюдений превышает приливные, но на порядок отличается от зарегистрированных. Это может быть связано с тем, что земная кора рассматривалась в виде однородной среды. В действительности земная кора состоит из слоев горных пород, часть из которых находятся в закритическом состоянии и проявляют пластические и квазипластические свойства. Настоящая статья посвящена моделированию влияния неоднородностей земной коры на пространственное распределение зон геоакустической эмиссии. Неоднородности описываются системой простых сил, распределенной по поверхности сферического включения. Интенсивность действия сил полагается постоянной. Получены решения краевой задачи линейной теории упругости в виде свертки функций Грина для однородного изотропного упругого полупространства. Проведены вычислительные эксперименты, и построены линии уровней компонентов поля вектора смещений поверхности земной коры. Показано, что сферические включения оказывают влияние на поле вектора смещений поверхности земной коры. Характер влияния зависит от количества неоднородных включений и их расположения относительно очага готовящегося землетрясения.

Ключевые слова: зоны геоакустической эмиссии, неоднородное включение, предсейсмические деформации, математическое моделирование.

Получение: 01.11.2024; Исправление: 20.11.2024; Принятие: 25.11.2024; Публикация онлайн: 27.11.2024

Для цитирования. Гапеев М. И., Солодчук А. А. Моделирование влияния неоднородных включений в среде на формирование зон геоакустической эмиссии // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2024. Т. 49. № 4. C. 9-23. EDN: UULYOS. https://doi.org/10.26117/2079-6641-2024-49-4-9-23.

Финансирование. Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект 22-11-0064 «Моделирование динамических процессов в геосферах с учетом наследственности» https://rscf.ru/project/22-11-00064/).

Конкурирующие интересы. Конфликтов интересов в отношении авторства и публикации нет.

Авторский вклад и ответственность. Авторы участвовали в написании статьи и полностью несут
ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать.

^{\ast}Корреспонденция: E-mail: gapeev.sci@yandex.ru

Контент публикуется на условиях Creative Commons Attribution 4.0 International License

© Гапеев М. И., Солодчук А. А., 2024

© ИКИР ДВО РАН, 2024 (оригинал-макет, дизайн, составление)

Список литературы

  1. Соболев Г. А., Любушин А. А.Микросейсмические импульсы как предвестники землетрясений, Физика Земли, 2006. №9, С. 5–17.
  2. Марапулец Ю.В., Шевцов Б. М., Ларионов И. А., Мищенко М. А., Щербина А. О., Солодчук А. А. Отклик геоакустической эмиссии на активизацию деформационных процессов при подготовке землетрясений // Тихоокеанская геология, 2012. Т. 31, №6, С. 59–67.
  3. Lukovenkova O., Marapulets Yu., Solodchuk A.Adaptive approach to time-frequency analysis of AE signals of rocks // Sensors, 2022. vol. 22, no. 24:9798, pp. 1–13.
  4. Gregori G.P., Poscolieri, M., Paparo G., De Simone S., Rafanelli C., Ventrice G. “Storms of crustal stress” and AE earthquake precursors // Natural Hazards and Earth System Sciences, 2010. vol. 10, no. 2, pp. 319–337.
  5. Моргунов В. А., Любошевский М. Н., Фабрициус В. З., Фабрициус З. Э. Геоакустический предвестник Спитакского землетрясения // Вулканология и сейсмология, 1991. №4, С. 104–106.
  6. Gapeev M., Marapulets Y.Modeling locations with enhanced Earth’s crust deformation during earthquake preparation near the Kamchatka peninsula // Applied Sciences, 2022. vol. 13, no. 1:290, pp. 1–14.
  7. Пережогин А. С., Шевцов Б. М. Модели напряженно-деформированного состояния горных пород при подготовке землетрясений и их связь с геоакустическими наблюдениями // Вычислительные технологии, 2009. Т. 14, №3, С. 48–57.
  8. Ребецкий Ю. Л., Лермонтова А. С. Учет закритического состояния геосреды и проблема дальнодействующего влияния очагов землетрясений // Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле, 2016. №4, С. 115–123.
  9. Ребецкий Ю. Л., Лермонтова А. С.О проблеме дальнодействующего влияния очагов землетрясений // Вулканология и сейсмология, 2018. №5, С. 53–66.
  10. Аки К., Ричардс П. Количественная сейсмология. Теория и методы. Т. 1. М.: Мир, 1983. 519 с.
  11. Sholz C. The Mechanics of Earthquakes and Faulting. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2019. 512 pp.
  12. Лурье А. И. Теория упругости. М.: Наука, 1970. 940 с.
  13. Segall P. Earthquake and volcano deformation. Princeton: Princeton University Press, 2010. 456 pp.
  14. Добровольский И. П. Математическая теория прогноза и подготовки тектонического землетрясения. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. 240 с.
  15. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984. 835 с.

Информация об авторах

Гапеев Максим Игоревич – младший научный сотрудник лаборатории акустических исследований, Институт космофизических исследований и распространения радиоволн, Паратунка, Россия, ORCID 0000-0001-5798-7166.

Солодчук Александра Андреевна – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории акустических исследований, ученый секретарь, Институт космофизических исследований и распространения радиоволн, Паратунка, Россия, ORCID 0000-0002-6761-8978.

Читать статьюСкачать статью