Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2024.Т. 49. №4. C. 171-184. ISSN 2079-6641

ФИЗИКА
https://doi.org/10.26117/2079-6641-2024-49-4-171-184
Научная статья
Полный текст на русском языке
УДК 004.942, 51-73:550.3, 550.394

Содержание выпуска

Read English Version

Моделирование направления осей главных напряжений горных пород при подготовке землетрясений

М. И. Гапеев^{\ast}, А. А. Солодчук

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

Аннотация. Основная гипотеза возникновения предсейсмических аномалий направленности геоакустической эмиссии состоит в том, что на заключительной стадии подготовки землетрясения формируются постоянные направления осей главных напряжений пород в точке наблюдений. Направления этих осей в свою очередь определяют преимущественную ориентацию акустических источников. Для подтверждения этой гипотезы произведено моделирование ориентации осей главных напряжений, обусловленных процессом подготовки землетрясений. Расчеты основаны на модели, построенной в рамках линейной теории упругости: земная кора рассматривается в виде однородного изотропного упругого полупространства, силовое воздействие в очаге готовящегося землетрясения — в виде комбинации двойных пар сил. Учтена потенциальная энергия упругих деформаций, накопленная в процессе подготовки землетрясения. В работе использован каталог механики очагов землетрясений «The Global Centroid-Moment-Tensor Catalog». Из него были выбраны параметры сейсмических событий, произошедших вблизи полуострова Камчатка с 1976 по 2020 годы. Так как ориентация акустического излучения зависит от азимутального направления на эпицентры землетрясений, то все рассматриваемые сейсмические события были разделены на три группы методом K-средних по пространственному расположению их эпицентров. Результаты моделирования сопоставлены с экспериментальными оценками направления осей главных напряжений в пункте наблюдений «Микижа» (52,99° с. ш., 158,22° в. д.). Оценки были получены ранее по аномалиям направленности геоакустической эмиссии. Показано, что гистограммы распределения направлений осей главных напряжений согласуются с результатами экспериментальных оценок для двух групп землетрясений. Модальные интервалы и локальные максимумы гистограмм распределения попадают в диапазоны оценок ориентации осей главных напряжений от 290° до 320° и от 20° до 50° соответственно.

Ключевые слова: геоакустическая эмиссия, предсейсмические аномалии, математическое моделирование, оси главных напряжений.

Получение: 18.10.2024; Исправление: 11.11.2024; Принятие: 25.11.2024; Публикация онлайн: 28.11.2024

Для цитирования. Гапеев М. И., Солодчук А. А. Моделирование направления осей главных напряжений горных пород при подготовке землетрясений // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2024. Т. 49. № 4. C. 171-184. EDN: RHEQMO. https://doi.org/10.26117/2079-6641-2024-49-4-171-184.

Финансирование. Исследование выполнено за счет Гос. задания ИКИР ДВО РАН (рег. № темы 124012300245-2)

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. Marapulets Y., Solodchuk A., Lukovenkova O., Mishchenko M., Shcherbina A. Sound Range AE as a Tool for Diagnostics of Large Technical and Natural Objects // Sensors, 2023. vol. 23, no. 3:1269, pp. 1–14.
  2. Лавров А. В., Шкуратник В. Л. Акустическая эмиссия при деформировании и разрушении горных пород (обзор) //Акустический журнал, 2005. Т. 51, С. 6–18.
  3. Гик Л. Д. Нелинейность гранулированных и трещиноватых горных пород в условиях малых деформаций // Физическая мезомеханика, 2005. Т. 8, №1, С. 81–89.
  4. Моргунов В. А., Любошевский М. Н., Фабрициус В. З., Фабрициус З. Э. Геоакустический предвестник Спитакского землетрясения // Вулканология и сейсмология, 1991. №4, С. 104–106.
  5. 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.
  6. 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.
  7. Марапулец Ю.В., Щербина А. О. Оценка ориентации оси наибольшего сжатия пород с использованием точечной приемной системы на основе комбинированного приемника //Акустический журнал, 2018. Т. 64, №6, С. 718–726.
  8. Марапулец Ю. В. Высокочастотный акустоэмиссионный эффект при деформировании приповерхностных осадочных пород в сейсмоактивном регионе, дисс. . . . докт. физ.-мат. наук. Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Институт космофизических исследований ДВО РАН, 2015. 210 с.
  9. Виноградов С. Д. Условия на разрыве и спектры излучаемых им волн // Известия АН СССР. Физика Земли, 1976. Т. 7, С. 20–26.
  10. Шамина О. Г. Понятовская В. И. Модельные исследования неоднородных и трещиноватых сред. М.: ИФЗ РАН, 1993. 179 с.
  11. Аки К., Ричардс П. Количественная сейсмология. Теория и методы. Т. 1. М.: Мир, 1983. 519 с.
  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. The Global Centroid-Moment-Tensor Catalog https://www.globalcmt.org/.
  15. Добровольский И. П. Математическая теория прогноза и подготовки тектонического землетрясения. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. 240 с.
  16. 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.

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