Физика земли
В журнале публикуются оригинальные теоретические и экспериментальные работы и обзоры по глобальной и прикладной геофизике, включая вопросы происхождения и эволюции Земли, ее внутреннего строения, геодинамике, физическим полям Земли, сейсмологии, палеомагнетизму и магнитным свойствам горных пород, компьютерным технологиям и интерпретация геофизических данных.
Журнал публикует статьи, написанные исследователями Российской Академии Наук и научных учреждений Российской Федерации. Статьи зарубежных авторов также принимаются к публикации.
Журнал является рецензируемым, включен в Перечень ВАК для опубликования работ соискателей ученых степеней. Входит в систему РИНЦ.
Журнал основан в 1965 году.
Главный редактор
Морозов Юрий Алексеевич, чл.-корр. РАН, Институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН
Свидетельство о регистрации СМИ: № 0110188 от 04.02.1993
Текущий выпуск
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
№ 3 (2025)
Статьи
ВАРИАЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В МОДЕЛЯХ ГЕОДИНАМО
Аннотация
Увеличение интенсивности тепловых источников в ядре Земли приводит к уменьшению напряженности дипольного магнитного поля. Пространственный спектр магнитного поля становится мультипольным. Интенсивность вариаций магнитного диполя и его отклонений от оси вращения возрастает. Зависимость длительности магнитоэон постоянной полярности зависит по степенному закону от амплитуды магнитного диполя. Показатель степенной функции может меняться в зависимости от амплитуды диполя в два раза. Суперхроны магнитного поля соответствуют высокой напряженности магнитного диполя.
Физика земли. 2025;(3):3-8
3-8
О МЕТОДИКЕ ПСЕВДО-ТЕЛЬЕ ДЛЯ ОДНОДОМЕННЫХ НЕВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ЧАСТИЦ. ТЕОРИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТ
Аннотация
На основе строгого решения кинетических уравнений для одноосных хаотически ориентированных в пространстве невзаимодействующих однодоменных частиц численно промоделирована методика псевдо-Телье. Выполнены лабораторные эксперименты по определению относительной палеонапряженности Bдр с термоостаточной намагниченностью (TRM), созданной на образцах изверженных пород в случайных полях Bсл, доменная структура зерен этих образцов варьирует от одно- до многодоменной. Как теоретические, так и экспериментальные диаграммы псевдо-Араи можно разбить на два квазипрямолинейных участка, один из которых расположен в относительно низкокоэрцитивной области Bc < 40–50 мТл, а второй — при более высоких амплитудах переменного поля (AF). Определения относительной палеонапряженности Bдр на изверженных породах, несущих TRM, выполненные на низкокоэрцитивных сегментах диаграмм псевдо-Араи, дают вполне удовлетворительные результаты с коэффициентом линейной корреляции R = 0.8 между истинным полем Bсл и Bдр, определенным по методике псевдо-Телье. Показано, что при учете термофлуктуаций для относительно магнитно-мягких и мелких частиц (что соответствует невысоким блокирующим температурам) существует значительное различие между коэрцитивной силой частицы Bp и фактическим полем ее намагничивания (размагничивания). Основной вывод работы заключается в том, что применение методики псевдо-Телье к изверженным породам является перспективным направлением, и его развитие как в методическом, так и в практическом аспектах может принести интересные результаты, особенно при применении к образцам, неустойчивым к магнитоминералогическим изменениям в процессе применения классического метода Телье.
Физика земли. 2025;(3):9–22
9–22
ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ МИОЦЕНОВЫХ МАГМАТИЧЕСКИХ ОБРАЗОВАНИЙ ЮЖНОЙ КАМЧАТКИ
Аннотация
Реконструкция тектонической эволюции Камчатки крайне важна для расшифровки механизмов формирования складчатых поясов и развития субдукционных систем. В связи с этим необходимо получение надежной палеомагнитной информации по таким малоизученным сегментам Корякско-Камчатской складчатой области, как южная Камчатка. В настоящей работе представлены первые палеомагнитные данные по миоценовым магматическим телам прибрежного комплекса, широко распространенного на Тихоокеанском побережье южной Камчатки. По 33 сайтам рассчитан палеомагнитный полюс для миоцена южной Камчатки, который статистически значимо отличается от всех опубликованных кайнозойских полюсов по близлежащим регионам. Новые данные указывают на формирование миоценовых вулканитов на палеошироте, близкой к современному положению (52.3°), и свидетельствуют в пользу заложения миоценового надсубдукционного вулканического пояса на более древнем основании Олюторско-Камчатской складчатой системы, а не в пределах отдельного экзотического блока. Показано, что большая часть опробованных вулканитов сформировалась до основной фазы тектонических деформаций, однако по крайней мере часть изученных тел прямой полярности содержат постскладчатую намагниченность и, возможно, представляют собой продукты более молодых эпизодов магматизма.
Физика земли. 2025;(3):23–40
23–40
АРХЕОМАГНИТНЫЙ ВОЗРАСТ ФРАГМЕНТОВ КЕРАМИКИ АРХЕОЛОГИЧЕСКОГО МНОГОСЛОЙНОГО ПАМЯТНИКА ИВАНОВСКОЕ III
Аннотация
На основе археомагнитного исследования четырех фрагментов керамики из двух культурных слоев многослойного археологического памятника Ивановское III предложен возраст керамики по корреляции со сводной кривой VADM для центральной части Русской равнины. Для двух фрагментов керамики из первого культурного слоя возраст эпоха поздней бронзы, определенный типологически и радиоуглеродным методом, согласуется с возрастом, определенным на основании корреляции со сводными археомагнитными данными VADM. Радиоуглеродные даты по неразложившейся древесине, найденной в слое торфа, расположенном под вторым культурным слоем, имеют широкий диапазон значений. Сравнение с графиком зависимости VADM от возраста для центральной части Русской равнины позволяет утверждать, что один из фрагментов керамики, найденный во втором культурном слое, имеет неолитический возраст. Для второго фрагмента керамики из второго культурного слоя получены низкие значения VADM, не характерные ни для эпохи поздней бронзы, ни для развитого неолита. Отличительной особенностью образцов с низкими определениями VADM является то, что в них содержится термически нестабильный матемит. Возможно, возраст второго фрагмента керамики соответствует раннему неолиту в результате перемешивания слоев из-за хозяйственной деятельности людей, неоднократно заселявших данную площадку.
Физика земли. 2025;(3):41–53
41–53
ЛОКАЛЬНО-РЕГИОНАЛЬНОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ТЕЛЛУРИЧЕСКОГО ТЕНЗОРА
Аннотация
Статья посвящена рассмотрению возможностей применения в магнитотеллурике теллурического тензора, определяемого из линейных соотношений электрического поля в рядовой и базовой точках. Особое внимание уделено локально-региональному разложению теллурического тензора, позволяющему разделить влияние приповерхностных неоднородностей и изучаемых глубинных структур. Подходы, широко применяемые при анализе тензора импеданса, адаптированы нами для анализа теллурического тензора и опробованы на синтетических данных, рассчитанных для трехмерной модели с глубинной проводящей структурой и неоднородным приповерхностными слоем. Рассмотрен определяемый по теллурическому тензору фазовый тензор, свободный от приповерхностных эффектов. Показано, что карты инвариантных параметров и полярные диаграммы позволяют оценить размерность среды, локализовать глубинные структуры и оценить их простирание.
Физика земли. 2025;(3):54–69
54–69
ОБ УТОЧНЕНИИ ФОРМЫ И ТЕНЗОРА УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ЛОКАЛЬНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ
Аннотация
На основе решения обратных коэффициентных задач геоэлектрики постоянного тока в линейной постановке излагается способ уточнения формы и алгоритм нахождения компонент тензора удельной электропроводности локального включения, находящегося в кусочно-постоянной среде. Приведено решение обратной задачи постоянного электрического тока для локального трехмерного объекта, характеризующегося тензором удельной электропроводности. Проведено исследование по уточнению формы аномалиеобразующего объекта сложной геометрии. Предложен алгоритм уточнения формы локального анизотропного включения. Проведен анализ вопросов, связанных с применением этой процедуры. Обсуждаются результаты вычислительных экспериментов.
Физика земли. 2025;(3):70–87
70–87
ВЛИЯНИЕ УСТУПООБРАЗНОГО ГОРНОГО РЕЛЬЕФА НА РЕЗУЛЬТАТЫ МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКИХ ЗОНДИРОВАНИЙ
Аннотация
Задачей проведенных исследований являлась оценка влияния рельефа, заданного в виде системы крутых уступов, на кривые кажущегося сопротивления и определяемые по ним параметры геоэлектрических разрезов при магнитотеллурических наблюдениях. Она решалась с помощью трехмерного математического моделирования магнитотеллурических полей конечно-разностным методом программой Maxwellf. Анализировались зависимости кривых и результаты их одномерной инверсии от параметров блоков, составляющих двумерные и трехмерные модели. Оценивались искажения, смещающие инвариантные кривые кажущегося сопротивления, рассчитанные на ступенях лестницы, от кривых MT3, замеренных на плоской границе земля–воздух. При этом геоэлектрические параметры блоков, расположенных под плоской границей раздела, равны задаваемым под моделью с рельефом. Решить проблему построения геоэлектрических моделей в условиях ступенчатого изменения рельефа местности можно с помощью трехмерного математического моделирования кривых кажущегося сопротивления, скорректированных нормализующими коэффициентами, учитывающими переход к 3D-модели с плоской границей земля–воздух. Однако они зависят от периода вариаций. В силу этого целесообразнее оценить использование программ трехмерной инверсии, включающие топографию местности в стартовые трехмерные модели. Перед проведением этой процедуры необходимо знать, какие могут быть смещения кривых кажущегося сопротивления при недоучете влияния на них рельефа и отклонений, получаемых при их инверсии, геоэлектрических параметров разрезов от тестовых моделей.
Физика земли. 2025;(3):88–100
88–100
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ КОНФИГУРАЦИОННОЙ МЕХАНИКИ К ЗАДАЧЕ О ФОРМИРОВАНИИ СТИМУЛИРОВАННОГО ОБЪЕМА
Аннотация
Зона активированных естественных трещин (стимулированный объем) в процессе гидроразрыва пласта в континуальном приближении рассматривается как растущее насыщенное флюидом пористое тело. Варьируя в отсчетной и актуальных конфигурациях состояние тела, содержащего поверхность сильного разрыва, и записывая закон сохранения энергии в виде принципа возможных перемещений, получены условия для скачков физических величин на фронте разрушения. Рассмотрена модельная задача в одномерной постановке, сделана оценка критического давления нагнетания, инициирующего процесс формирования стимулированного объема.
Физика земли. 2025;(3):101–114
101–114
СОВРЕМЕННЫЕ ДВИЖЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ ЗЕМНОЙ КОРЫ В ОКРЕСТНОСТИ АВАЧИНСКОГО ВУЛКАНА (П-ОВ КАМЧАТКА) С 2015 ПО 2023 гг.
Аннотация
Представлены результаты исследований современных движений и деформаций по данным ГНСС-наблюдений в районе Авачинского вулкана в 2015–2023 гг. Исследования Авачинского вулкана особенно важны, поскольку он является активным вулканом, ближайшим к административному центру Камчатского края. Выявлены интересные особенности локальной геодинамики района, связанные с процессом субдукции тектонических плит, состоянием Авачинского вулкана и сильным землетрясением в окрестности наблюдательной сети. Проанализированы горизонтальные и вертикальные смещения, деформации дилатации и полного сдвига, а также характеристики дефицита “внутренних” смещений. В южной части сети происходит накопление деформации сжатия из-за давления со стороны зоны субдукции. Вблизи кратера вулкана накапливается деформация растяжения при отсутствии значимого поднятия. По характеристикам дефицита внутренних смещений показана реакция сети ГНСС на землетрясение М6.5 (03.04.2023 г.) Все изменения характеристик движений и деформаций земной коры продемонстрировали примерно двухлетнюю цикличность. В дальнейших наблюдениях можно будет оценить устойчивость этого явления. Также отмечается необходимость расширения сети ГНСС-наблюдений на северный склон и подошву Авачинского вулкана для более детального геодезического мониторинга его состояния.
Физика земли. 2025;(3):115–128
115–128
НОВЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ХАРАКТЕРА НЕСТАЦИОНАРНОСТИ СЕЙСМИЧЕСКОГО РЕЖИМА
Аннотация
Тремя новыми в геофизике методами анализа нестационарности рядов данных анализируются каталоги землетрясений регионов Курило-Камчатки и Срединно-Атлантического хребта. Обсуждается возможность выделения нестационарной компоненты сейсмического режима и характер нестационарности. Применение новых методов подтвердило ряд известных (ожидаемых) закономерностей и указало на ряд нетривиальных моментов. Среди таковых были выявлены: 1) тенденция роста нестационарности с увеличением характерного времени, что может отвечать соответствию спектра сейсмической активности фликкер-шуму; 2) различие характера распределения по магнитудам, возможно отвечающее уменьшению величин b-value, для кластеризующихся основных событий; 3) обнаружение в режиме сейсмичности по времени двух тенденций — кластеризации на меньших относительных расстояниях и отталкивания на больших; эти тенденции могут соответствовать эпохам роста сейсмической активности и последующего затухания в ходе накопления тектонических напряжений. Результаты указывают на перспективность применения этих новых в сейсмологии методов анализа, обеспечивающих уточнение характера нестационарности сейсмического процесса.
Физика земли. 2025;(3):129–142
129–142
РАДИАЛЬНАЯ АНИЗОТРОПИЯ ВЕРХНЕЙ МАНТИИ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ АЗИИ
Аннотация
Радиальная анизотропия S-волн проявляется в различии скоростей волн SV и SH, поляризованных в вертикальной и горизонтальной плоскостях и получаемых путем инверсии дисперсионных кривых волн Рэлея и Лява соответственно. В отличие от изотропных моделей, существующие в настоящее время распределения скоростей S-волн, учитывающие радиальную анизотропию, существенно противоречат друг другу. Одна из причин таких расхождений заключается в том, что для расчета коэффициента радиальной анизотропии, как правило, используются различные наборы данных (трасс) для волн Рэлея и Лява. Это приводит к тому, что восстанавливаемые скоростные разрезы волн SV и SH оказываются сглаженными по областям разной формы и размера. Для исключения этого эффекта мы предлагаем методику, в которой исходные данные содержат только дисперсионные кривые волн Рэлея и Лява вдоль одних и тех же трасс и на одних и тех же периодах, а затем выполняются стандартные процедуры поверхностно-волновой томографии и инверсии локальных скоростей поверхностных волн в скоростные разрезы S-волн. С помощью такого подхода было получено распределение коэффициента радиальной анизотропии (α = (VSH − VSV) / Vср, где Vср = (VSH + VSV) / 2) в верхней мантии Юго-Восточной Азии до глубины 300 км в пределах 70−145° E и 20−40° N. Показано, что на глубинах 50−70 км максимумы коэффициента α приурочены к областям с пониженными скоростями волн SV. Кроме того, на 50 км максимумы значений α тяготеют к областям с максимальными скоростями горизонтальных смещений по GPS-данным (относительно стабильной Евразии). Выявлено, что области с надежно установленной отрицательной анизотропией (α менее −1%), т.е. в которых VSV > VSH приурочены к границам литосферных плит.
Физика земли. 2025;(3):143-158
143-158
РЕГИОНАЛЬНЫЕ СЕЙСМОГРАВИТАЦИОННЫЕ НЕОДНОРОДНОСТИ ВЕРХНЕЙ МАНТИИ ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ ПЛИТЫ (ПРОФИЛЬ КВАРЦ)
Аннотация
По данным ядерных взрывов вдоль профиля Кварц, пересекающего в юго-восточном направлении Предуральский прогиб с Уралом, Западно-Сибирскую плиту и входящего в Алтае-Саянскую складчатую область, изучена структура литосферной мантии и астеносферы. В непосредственно сферическом приближении формы Земли методом лучевого трассирования распространения преломленно-рефрагированных и отраженных продольных волн построена двумерная сейсмическая модель верхней мантии. Обнаружены региональные структурно-скоростные неоднородности двухслойной мантийной литосферы с уменьшающейся мощностью в сторону складчатой области при соответственно увеличивающейся мощности астеносферы. Особое внимание вызывает локализация мантийной неоднородности, соответствующей расположению Колтогорско-Уренгойского грабен рифта. Распределение остаточных мантийных гравитационных аномалий Буге (пересчитанных на подошву земной коры) показывает отчетливое районирование, соответствующее сейсмическим неоднородностям при слабой зависимости от глубины залегания Мохо.
Физика земли. 2025;(3):159-170
159-170
СТОХАСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И УРАВНЕНИЕ ПРОГНОЗА ПИКОВЫХ УСКОРЕНИЙ, СКОРОСТЕЙ И СПЕКТРОВ РЕАКЦИИ В УРАЛЬСКОМ РЕГИОНЕ
Аннотация
На основе стохастического моделирования записей местных землетрясений уточнены характеристики излучения и распространения сейсмических волн в Уральском регионе; они соответствуют переходным от областей стабильной континентальной сейсмичности к сейсмически активным регионам с коровой сейсмичностью. Построено уравнение прогноза движений грунта (УПДГ) для Уральского региона, описывающее зависимость пиковых ускорений (PGA), пиковых скоростей (PGV) и амплитуд спектра реакции (SA) на скальном грунте от магнитуды и расстояния. УПДГ применимо в широком диапазоне магнитуд (Mw ~ 4–6.5) и расстояний (1–250 км) и может использоваться для оценки сейсмической опасности при проектировании и строительстве сейсмостойких сооружений в Уральском регионе. Для учета эпистемической неопределенности оценок сейсмических воздействий в вероятностном анализе сейсмической опасности и построения логического дерева подобраны пять альтернативных современных УПДГ из других регионов: глобальная модель для коровой сейсмичности, две модели, разработанные для горных областей Швейцарских и Французских Альп, две модели для регионов стабильной континентальной сейсмичности — восточной части Северной Америки и территории Великобритании. Модели протестированы на массиве синтетических параметров колебаний поверхности; наиболее близким к разработанному УПДГ для Урала оказалось уравнение для Швейцарских Альп.
Физика земли. 2025;(3):171–191
171–191
НОВЫЕ ШИРОКОПОЛОСНЫЕ СЕЙСМИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЫ
Аннотация
В работе представлены сведения о развитии сети широкополосных сейсмических станций в центральной части Восточно-Европейской платформы. Установлено три новые сейсмические станции — "Удомля" (UDO), "Борок" (BROK) и "Владимир" (VLD). Проанализированы их регистрационные возможности. Показано, что использование данных новых станций позволяет проводить успешную регистрацию и локацию как телесейсмических, так и локальных сейсмических событий различного генезиса. Расположение и качество данных новых пунктов регистрации в дальнейшем позволит охарактеризовать строение земной коры и верхней мантии метаблоков Фенноскандия и Волго-Уралия вблизи зоны их коллизии.
Физика земли. 2025;(3):192–206
192–206