Закономерности эволюции земных недр, литосферы, коры и геофизических полейНИР

Regularities of evolution of the Earth's interior, the lithosphere, crust and geophysical fields

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
10 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Закономерности эволюции земных недр, литосферы, коры и геофизических полей
Результаты этапа:
11 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Закономерности эволюции земных недр, литосферных процессов и геофизических полей
Результаты этапа: Реферат На отчетном этапе выполнены исследования по следующим основным направлениям: Исследование закономерностей и механизмов переходных режимов разрушения горных пород при его инициировании электрическим током; исследование взаимосвязи параметров релаксации сейсмического режима по натурным и лабораторным данным; исследование процесса разрушения в разломных зонах по данным о механизмах очага землетрясений; исследование влияния окисления титаномагнетита базальтов на палеоинформационные свойства их естественной остаточной намагниченности; Разработка методики выделения вторичной компоненты естественной намагниченности химической природы; Развитие подходов математического моделирования процесса вытеснения нефти при нагнетании многокомпонентных вытесняющих агентов, состав которых меняется с течением времени; разработка комплекса программ для оценки технологических показателей разработки нефтяных месторождений с целью создания прототипа отечественного гидродинамического симулятора; продолжение непрерывной режимной регистрации вибраций высотного здания МГУ и микросейсмических наблюдений на территории МГУ; проведение исследований спектрально-временного состава вибраций и колебаний. Ключевые слова физика Земли, геофизические поля, землетрясение, сейсмический процесс, геомагнитное поле, палеомагнетизм, физика нефтяного пласта, кероген, высотные здания, лабораторное моделирование, математическое моделирование physics of the Earth, geophysical fields, earthquake, seismic process, geomagnetic field, paleomagnetism, physics of the oil reservoirs, kerogen, high-rise buildings, laboratory modeling, mathematical simulation Введение Целью НИР является прояснение фундаментальных вопросов физики Земли, закономерностей ее эволюции, динамики физических процессов в литосфере и их отражения в геофизических полях. Решение этих вопросов актуально для развития физических основ прикладных исследований, таких, как изучение физики процессов в нефтяном пласте, разработка новых принципов и методов геофизического мониторинга месторождений жидких, газообразных и твердых полезных ископаемых, изучение физики и разработка физически обоснованных методов предсказания и оценки последствий природных катастроф, приобретающих в условиях интенсивного развития экономики глобальный характер, и др. На отчетном этапе основное внимание было уделено исследованию переходных сейсмических процессов, вызываемых сильными землетрясениями, прояснению роли флюида в инициации процессов разрушения, выяснению роли напряженно-деформированного состояния среды в характере процесса разрушения, выяснению факторов и механизмов, определяющих палеоинформативность остаточной намагниченности горных пород, развитию математических моделей и программных средств применительно к задачам физики нефтяного пласта, развитию методов вибрационного мониторинга высотных зданий. 1 Исследование закономерностей и механизмов переходных режимов разрушения горных пород при его инициировании электрическим током Методом лабораторного моделирования проведено исследование особенностей влияния геоэлектрических полей на изменение свойств пород в верхних частях геологического разреза. Проведена серия экспериментов на образцах песчаника Береа. В условиях одноосного нагружения цилиндрических образцов сервоуправляемыми прессами при разных скоростях нагружения к торцам образцов прикладывалась разность электрических потенциалов в диапазоне от 60 В до 1500 В. Эксперименты проводились как при наличии, так и в отсутствии гальванической связи электродов с образцом. Были исследованы сухие образцы и образцы частично насыщенные водным раствором NaCl разной концентрации. В экспериментах регистрировалась акустическая эмиссия; измерялись осевая нагрузка, осевая и радиальная деформации образца; контролировались разность электрических потенциалов на электродах и ток, протекающий через образец. В результате постобработки акустических данных формировался бюллетень акустических событий, содержащий информацию о времени и энергетическом классе событий; оценивалась его представительность. Обнаружен эффект активизации процесса разрушения флюидонасыщенных нагруженных образцов при прохождении через них электрического тока. Зафиксировано значительное (до 30 раз) увеличение акустической активности в периоды действия тока и уменьшение активности после прекращения его действия. Радиальная деформация увеличивается в периоды действия тока, указывая на увеличение объема образца. На сухих образцах и на флюидонасыщенных образцах в отсутствии гальванической связи электродов с образцом такой эффект не наблюдался. Величина обнаруженного эффекта активизации разрушения увеличивается при увеличении тепла, выделяемого электрическим током, проходящим через образец. Это позволяет полагать, что физика обнаруженного эффекта связана с тепловым расширением флюида в порах и трещинах образца, инициирующим процесс разрушения. 2 Исследование взаимосвязи параметров релаксации сейсмического режима по натурным и лабораторным данным Произведена оценка статистических параметров афтершоковой релаксации по натурным и лабораторным данным – параметров модифицированного закона Омори и Гутенберга-Рихтера (наклона графика повторяемости). Оценки параметров афтершоковой релаксации в натурных условиях были проведены для афтершоковых последовательностей, содержащих достаточное для надежной статистической оценки количество событий, в нескольких регионах: Камчатка, Курильские острова и Сахалин, Памир, Гималаи и примыкающие к ним районы. Лабораторное моделирование было выполнено на образах песчаника, что позволило получить данные в условиях обводнения образцов. Эксперименты осуществлялись при всестороннем давлении по сценарию ступенчатой инициации афтершоковых процессов при различных уровнях действующих напряжений, различных величинах всестороннего давления и постоянном поровом давлении. На основе данных экспериментов исследован характер афтершоковой релаксации в водонасыщенных образцах до формирования макроразрыва и в условиях уже сформированного обводненного макроразрыва. Параметр Омори статистически значимо изменяется в зависимости от уровня осевых напряжений и давления всестороннего сжатия. Характер изменения параметра Омори оказался существенно различным для целого (ненарушенного) образца и для образца с существующим разломом (естественным или пророщенным). Для целого образца параметр Омори слабо зависит от уровня осевых напряжений. Для образца с разломом параметр Омори статистически значимо увеличивается с ростом осевых напряжений. Наклон графика повторяемости в случае образцов с разломом уменьшается с ростом осевых напряжений, а для целого образца не демонстрирует значимых изменений. Зависимость от давления всестороннего сжатия как параметра Омори, так и наклона графика повторяемости проявляется в том, что с увеличением давления те же значения параметров достигаются при более высоких уровнях осевых напряжений. В случае обводненных образцов с разломом обнаружена антикорреляция параметров Омори и Гутенберга-Рихтера. Сопоставление параметров Омори и Гутенберга-Рихтера в натурных условиях показало наличие слабой антикорреляции для двух районов (Курилы и Памир). Оценка и сопоставление указанных параметров афтершоковых последовательностей для выбранных районов произведены, по-видимому, впервые. Вопрос о надежности замеченной в двух районах антикорреляции и ее отсутствии или наличии в других районах требует специального исследования устойчивости оценок параметров афтершоковых последовательностей, которое будет проведено на следующем этапе работ. Вопрос о возможной природе корреляции параметров Омори и Гутенберга-Рихтера поднимается в литературе, но остается в настоящее время открытым. Лабораторные исследования показали наличие статистической связи этих параметров, что делает актуальным проведение более глубокого экспериментального и теоретического исследования вопроса. Повышение детальности и точности ежемесячных моделей гравитационного поля Земли, которые строятся по данным спутников Грейс, а также накопление более чем десятилетней серии таких моделей позволило обнаружить ряд новых эффектов. Гигантские землетрясения, такие как Суматра-2004, Чили-2010, Тохоку-2011, сопровождались косейсмическим скачком гравитационного поля, за которым следовали длительные постсейсмические изменения, достигавшие почти такой же амплитуды. Скачки поля в результате событий меньшей магнитуды практически незаметны, но обнаруженный нами длительный рост положительной гравитационной аномалии после ряда сейсмических события с магнитудой 8.0-8.5 указывает на интенсивные постсейсмические деформации в областях, значительно превосходящих по размерам очаговую зону землетрясений. Следовательно, временные ряды гравитационных моделей спутников Грейс являются источником новых данных о положении и эволюции запертых участков зон субдукции и их сейсмическом потенциале. В 2016 г был выполнен анализ развития афтершокового процесса в области Симуширского землетрясения 15/11/2006 с Mw=8.3 и его корреляция с временными вариациями гравитационного поля по данным спутников Грейс. В отличие от областей мегаземлетрсяений, в первые месяцы после Симуширского события афтершоки имели небольшую глубину, но начиная с апреля-мая 2007 г резко сместились на глубины до 100 км. Одновременно начался рост положительной гравитационной аномалии над океаническим желобом. Проведенные нами численные расчеты показали, что оба процесса могут быть вызваны постсейсмическим крипом на продолжении в глубину поверхности косейсмического разрыва. Выполнены численные расчеты гравитационного эффекта и оценено положение области крипа и амплитуда смещений. 3 Исследование процесса разрушения в разломных зонах по данным о механизмах очага землетрясений Рассматривались характеристики поля снимаемых напряжений и скорости сейсмотектонической деформации за период с 2006 года по 2016 год в трёх сейсмически активных регионах тихоокеанского пояса: курильской и японской островных дуг, и побережья Чили. По параметрам скорости деформации были выделены области сейсмического затишья, в которых впоследствии произошли сильные землетрясения. По анализу коэффициентов Лоде-Надаи, характеризующих вид напряжённого состояния среды в этих областях, определяется какая из них может быть наиболее опасной в ближайшие годы. Анализ проиллюстрирован предсказанием области сильнейшего землетрясения в Чили в сентябре 2014 года. Исследовалась природа трёх глубокофокусных землетрясений Охотского моря в 2008-2013 гг. Землетрясения произошли на глубине 410-620 км в верхней мантии Земли. Механизмы очага типа сбросов с аномально высокими значениями скоростей вспарывания (до 8 км/с) и величин снимаемых напряжений (15Мпа). Максимальная подвижка по нескольким площадкам разрывов составляет 9 метров. Эффективность излучения (η=0,6±0,2) указывает на большую роль диссипативных процессов в области разрушения. На глубинах, соответствующих гипоцентрам землетрясений, близких к границам фазовых переходов в мантии, под влиянием высоких давлений происходит резкое изменение кристаллической структуры горных пород, прочность среды уменьшается и это приводит к смещениям, определяющим сдвиговый механизм очага землетрясений. Нельзя исключить и влияние механизма сдвигового плавления, при котором резко возрастает скорость вспарывания. Физическая модель приближается к хрупкому разрушению в условиях активной дегидратации флюидов. 4 Исследование влияния окисления титаномагнетита базальтов на палеоинформационные свойства их естественной остаточной намагниченности. Путем лабораторного моделирования исследовано влияния окисления титаномагнетита океанических базальтов на палеоинформационные свойства их естественной остаточной намагниченности. Установлено, что выдержка образцов базальтов при температурах 280-350 0С приводит к фазовым и структурным изменениям титаномагнетита. Установлен механизм химических реакций при отжиге: однофазное окисление и окислительный распад. Показано, что при окислительном распаде рост химической намагниченности характеризуется спектром времен релаксации и обусловлен ростом новой магнитной фазы с точкой Кюри выше температуры отжига. 5 Разработка методики выделения вторичной компоненты естественной намагниченности химической природы Проведены исследования по разработке методики распознавания вторичной компоненты естественной намагниченности химической природы на фоне теромоостаточной. Показано, что парциальная термоостаточная намагниченность, образованная на той же ферримагнитной фазе, что и химическая, в 1.2 раза больше. Выявлено небольшое отличие в спектре блокирующих температур химической и термоостаточной намагниченностей. Полученные результаты пока не позволяют уверенно установить признаки, позволяющие различить в термохимической намагниченности компоненту намагниченности химической природы и термоостаточной природы, образованной на той же фазе. Проведены предварительные исследования палеоинформативности естественной остаточной намагниченности 16 образцов базальтов Красного моря и одного образца базальта с вулкана Авачинский (Камчатка) Установлено, что естественная остаточная намагниченность исследованных образцов Красного моря потенциально может иметь высокую палеоинформативность, так как отношение ее к индуктивной намагниченности - параметр Кенигсбергера имеет очень большие величины Qn=100-700. Размагничиванием образцов базальтов переменным магнитным полем оценена стабильность естественной намагниченности и ее компонентный состав. Выявлено, что одна из компонент, вклад которой составлял (5-10) % , может иметь вязкую природу, она размагничивалась в достаточно слабом поле h <2,5 мТл. Более стабильная компонента со спектром остаточно коэрцитивных сил h=(10-144) мТл более вероятно имеет термоостаточную природу. Установлено, что естественная намагниченность базальта с вулкана Авачинский может иметь высокую степень палеоинформативности. Об этом свидетельствует высокая величина параметра Кенигсбергера (Qn=130), псевдооднодоменная структура магнитных зерен и температура Кюри близкая к Тс магнетита. 6 Развитие подходов математического моделирования процесса вытеснения нефти при нагнетании многокомпонентных вытесняющих агентов, состав которых меняется с течением времени Проведен анализ начально-краевой задачи, описывающей неизотермическую многокомпонентную многофазную фильтрацию, в том числе изучен практически важный частный случай – модель, предусматривающая частичное преобразование твердой фазы (породы) при одновременном фильтрационном течении в порах твердой фазы трех подвижных фаз (нефти, газа и воды). Предполагалось, что скорость преобразования твердой фазы определяется значениями термобарических параметров. Такая модель может рассматриваться в качестве математической модели, описывающей процесс фильтрационного течения нефти и газа в нефтекерогеносодержащей породе при термодеструкции керогена. Моделирование подобных процессов имеет большое прикладное значение, поскольку позволяет в рамках этапа математического моделирования априори оценивать эффективность таких перспективных методов воздействия на нефтекерогеносодержащие породы (нефтяные сланцы; баженовская свита – в случае РФ), как термогазовое воздействие, гидротермальное воздействие и др. способы термического преобразования керогена in situ. Также изучались другие задачи, связанные с математическим моделированием физических процессов, происходящих в залежах углеводородного сырья при реализации методов увеличения нефтеотдачи (тепловых и газовых): моделирование процессов вытеснения нефти газовыми смесями различных составов (моделирование процесса вытеснения нефти при нагнетании многокомпонентных вытесняющих агентов, состав которых меняется с течением времени); анализ результатов лабораторных экспериментов по окислению нефтей, проводимых для оценки эффективности процесса внутрипластового горения. 7 Разработка комплекса программ для оценки технологических показателей разработки нефтяных месторождений с целью создания прототипа отечественного гидродинамического симулятора Завершена работа по созданию прототипа термогидродинамического симулятора – программного комплекса, позволяющего в вычислительном эксперименте проводить оценку технологических показателей разработки нефтяных месторождений. Продвинутыми аналогами разработки являются промышленные пакеты Eclipse компании Schlumberger, STARS компании CMG и др. Созданный прототип может рассматриваться как технологический задел для создания полноценного отечественного гидродинамического симулятора, а также как основа для реализации в виде программного продукта новых подходов к математическому моделированию внутрипластовых процессов (что представляется важным для изучения современных методов увеличения нефтеотдачи). 8 Продолжение непрерывной режимной регистрации вибраций высотного здания МГУ и микросейсмических наблюдений на территории МГУ; проведение исследований спектрально-временного состава вибраций и колебаний Продолжается непрерывная регистрация вибраций высотного здания МГУ (4 широкополосных станции на декабрь 2016г.) и регистрация микросейсмических колебаний на территории МГУ (три широкополосных станции на декабрь 2016г.). Ведётся и пополняется архив записей означенных станций на вычислительном комплексе МГУ IBM Blue Gene/P. Обработана доступная информация по колебаниям ГЗ МГУ от 1954г., 1978г. и 2005г. Установлено наличие медленного изменения частоты первой моды собственных колебаний здания в сторону уменьшения. Установлено наличие сезонного знакопеременного изменения указанной частоты и изменение частоты первой моды собственных колебаний шпиля здания в зависимости от снего-ледовой нагрузки. Выявлено распространение деформаций на частоте первой моды собственных колебаний ГЗ МГУ через грунт по территории МГУ на расстояние до 1 км при скорости ветра от 12м/сек. По территории МГУ выявлены устойчивые колебания на частотах в диапазоне 0.9-1.2Гц, связанные, скорее всего, с технологическими процессами на площадке. Исследуются колебания на частотах в диапазоне 3-20 Гц по ГЗ МГУ и зданию фундаментальной библиотеки, также связанные с работой инженерного оборудования, находящегося в зданиях. Предпринимаются попытки на фоне отмеченных антропогенных колебаний выделить вторые и более высокие моды колебаний ГЗ МГУ и шпиля с качеством, достаточным для изучения динамических параметров здания. Продолжается наблюдение и анализ генезиса колебаний на частотах ~0.03Гц, что существенно ниже частоты первой изгибной моды колебаний высотного здания, но сами эти колебания явно приурочены по времени к увеличению ветровых нагрузок. В отсутствии целевого финансирования, по мере возможности на наблюдательной сети проводятся регламентные и ремонтные работы, поддерживающие её в рабочем состоянии. Заключение На отчетном этапе выполнены лабораторные и теоретические исследования, получены новые научные результаты с участием студентов и аспирантов кафедры, продолжены систематические виброметрические наблюдения в Главном здании МГУ и сейсмометрические наблюдения на прилегающей территории. По натурным и лабораторным данным выявлены закономерности переходных сейсмических режимов, из связь с напряженным состоянием среды и особенностями инициации процесса разрушения, обнаружены новые закономерности афтершоковых и деформационных режимов в очаговых зонах сильных землетрясений. На основе анализ развития афтершокового процесса в области Симуширского землетрясения и его корреляция с ростом положительной гравитационной аномалии над океаническим желобом по данным спутников Грейс, показано, что оба процесса могут быть вызваны постсейсмическим крипом на продолжении в глубину поверхности косейсмического разрыва. На основе лабораторного моделирования афтершоковых процессов на модельном природном материале обнаружена связь параметров афтершоковых режимов с характером и величиной напряжений. Результат актуален для интерпретации закономерностей, обнаруженных в натурных условиях. Проведён анализ скорости сейсмотектонических деформаций и вида напряжённого состояния среды перед сильнейшими землетрясениями в период 2006-2016 гг. Пространственное распределение скорости сейсмотектонической деформации позволяет выделить локальные зоны затишья. Выделение зон затишья, в совокупности с распределением коэффициента Лоде-Надаи, позволяют получить индикаторы процесса возможного разрушения среды, имеющие прогностическое значение. Выявлены закономерности и уточнены механизмы, существенные для оценки палеоинформативности остаточной намагниченности горных пород. Получены оценки влияния процессов окисления титаномагнетита базальтов на палеоинформативности их остаточной намагниченности. На примере коллекций образцов базальтов Красного моря и одного образца базальта с вулкана Авачинский (Камчатка) произведена сравнительная оценка палеоинформативности. Проведен анализ начально-краевой задачи, описывающей неизотермическую многокомпонентную многофазную фильтрацию, в том числе изучен практически важный частный случай – модель, предусматривающая частичное преобразование твердой фазы (породы) при одновременном фильтрационном течении в порах твердой фазы трех подвижных фаз (нефти, газа и воды). Эта модель может рассматриваться в качестве математической модели, описывающей процесс фильтрационного течения нефти и газа в нефтекерогеносодержащей породе при термодеструкции керогена. Завершена работа по созданию прототипа термогидродинамического симулятора – программного комплекса, позволяющего в вычислительном эксперименте проводить оценку технологических показателей разработки нефтяных месторождений. Созданный прототип может рассматриваться как технологический задел для создания полноценного отечественного гидродинамического симулятора. Продолжается непрерывная режимная регистрация вибраций высотного здания МГУ и регистрация микросейсмических колебаний на территории МГУ. Обработана доступная информация по колебаниям ГЗ МГУ от 1954г., 1978г. и 2005г. Установлено наличие медленного изменения частоты первой моды собственных колебаний здания в сторону уменьшения. Установлено наличие сезонного знакопеременного изменения указанной частоты и изменение частоты первой моды собственных колебаний шпиля здания в зависимости от снего-ледовой нагрузки.
12 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Закономерности эволюции земных недр, литосферных процессов и геофизических полей
Результаты этапа:
13 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Закономерности эволюции земных недр, литосферных процессов и геофизических полей
Результаты этапа:
14 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Закономерности эволюции земных недр, литосферных процессов и геофизических полей
Результаты этапа: Выполнены работы по следующим направлениям: исследование термодинамического состояние среды и параметров излучения сейсмических волн в различных областях зон субдукции, связанных с сильнейшими глубокофокусными землетрясениями; определение режима нагружения среды и особенности динамического вспарывания в очаговых зонах землетрясений на основе разложения тензора сейсмического момента на изотропную и сдвиговую составляющие; исследование закономерностей возбуждения и релаксации наведенной сейсмичности; исследование закономерностей афтершоковых последовательностей землетрясений и прояснение особенностей взаимосвязи параметров афтершоковой релаксации; статистический анализ каталогов тектонических землетрясений с целью получения оценок физических параметров сейсмического процесса и выявления региональных особенностей цикла разрушения на Камчатке; сравнение моделей поверхности сейсмического разрыва, построенных с использованием гравитационных моделей различных центров, при различном числе элементов поверхностей разрыва, различной глубине нижней кромки и различных углах падения поверхностей разрыва; продолжение непрерывной режимной регистрации вибраций высотного здания МГУ и микросейсмических наблюдений на территории МГУ; исследование спектрально-временного состава вибраций и колебаний; продолжение исследований магнитных свойств и формирования химической остаточной намагниченности природного титаномагнетита при его лабораторном окислении в термодинамических условиях максимально приближенных к естественным; изучение влияния длительности воздействия температур ниже точки Кюри на термоостаточную намагниченность базальтов; изучение влияния одноосного сжатия на формирование термоостаточной намагниченности океанических базальтов и ее свойства; изучение применимости метода Телье-Кое определения величины магнитного поля по остаточной намагниченности, сформированной в условиях повышенных напряжений сжатия; исследование связи магнитных свойств с кристаллической и доменной структурой зерен природных титаномагнетитов с использованием методов рентгеноструктурного анализа и магнитосиловой микроскопии; анализ точности математического моделирования парожидкостного равновесия многокомпонентных углеводородных смесей с использованием различных кубических уравнений состояния смеси; исследование влияния способа интерполяции относительных фазовых проницаемостей на результаты численного моделирования трехфазных течений в породе-коллекторе углеводородного сырья. Получены оценки тепловой энергии и сейсмической эффективности в очаговых зонах глубокофокусных землетрясений, определены физические типы сейсмических источников и поворот площадки разрыва в процессе динамического вспарывания, получены оценки параметров сейсмического режима в сезонной сейсмичности, выявлены типы режимов возбуждения и релаксации, получены оценки параметров режима афтершоковой релаксации и выявлены типы их взаимосвязи, получены оценки параметров цикла разрушения в литосфере на примере Камчатского региона, разработаны модели поверхностей сейсмического разрыва по данным различных центров, оценены их общность и различия, пополнена база данных вибраций высотного здания МГУ и микросейсмических колебаний на территории МГУ, расширен перечень параметров колебаний высотного здания и шпиля МГУ, уточнены величины этих параметров, выявлены закономерности изменений магнитных свойств и естественной остаточной намагниченности океанических базальтов, обусловленных процессами окисления титаномагнетита в природных условиях, выявлены закономерности влияния одноосного сжатия на величину и направление формируемой термоостаточной намагниченности в океанических базальтах, определены магнитные и структурные параметры титаномагнетита на различных стадиях его окисления, получены результаты численного моделирования парожидкостного равновесия многокомпонентных углеводородных смесей (с расчетом констант фазового равновесия) с использованием различных кубических уравнений состояния смеси, результаты численного исследования решений начально-краевой задачи, описывающей трехфазное фильтрационное течение в породе-коллекторе углеводородного сырья.
15 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Закономерности эволюции земных недр, литосферных процессов и геофизических полей
Результаты этапа: На отчетном этапе выполнены лабораторные и теоретические исследования, получены новые научные результаты с участием студентов и аспирантов кафедры, продолжены систематические виброметрические наблюдения в Главном здании МГУ и сейсмометрические наблюдения на прилегающей территории. Проведено исследование вопроса о связи показателей самоподобия – параметров Гутенберга-Рихтера b и Омори p – в афтершоковых последовательностях. Обобщена высказанная К. Шольцем идея объяснения закона Омори суперпозицией процессов релаксации с различными временами. Согласно этой обобщенной модели, различный знак корреляции показателей самоподобия афтершоковых процессов соответствует различным механизмам релаксации, с различными типами зависимости времени релаксации от «размера» релаксатора. Вопрос о реализации тех или иных механизмов в афтершоковых процессах остается в настоящее время открытым. Обнаруженная в проведенных лабораторных и натурных исследованиях связь параметров Омори и Гутенберга-Рихтера (корреляция, антикорреляция и отсутствие корреляции), возможно, свидетельствуют о реализации разных механизмов релаксации в тех или иных условиях. Полученные оценки параметров цикла разрушения литосферы на региональном уровне свидетельствуют, что в фоновом режиме длительность цикла разрушения литосферы не зависит от размера области разрушения – параметр q близок к нулю. Это означает, что в фоновом режиме процесс разрушения на разных пространственных масштабах развивается примерно с одинаковой интенсивностью, то есть вероятность разрушения элементов среды равномерно распределена по их размерам. Такая ситуация имеет место, когда поле напряжений определенным образом согласовано с «полем» прочности. В этом случае распределение землетрясений по энергиям (закон повторяемости Гутенберга-Рихтера) определяется только геометрией структуры системы неоднородностей литосферы (в предположении фрактальности этой геометрии). Вариации величины q в пространстве могут объясняться неравномерностью распределения напряжений или скоростей их нарастания по неоднородностям литосферы различных размеров. Средняя для региона длительность цикла разрушения литосферы определяется, в основном, скоростью тектонических деформаций. При этом значительный диапазон изменения длительности цикла разрушения внутри относительно небольших регионов указывает на значительную неоднородность распределения скоростей деформации и прочности в пределах региона, что согласуется с современными представлениями об иерархичном строении геологической среды и мозаичном характере поля напряжений. Результаты лабораторных исследований флюидной инициации разрушения в пористо-трещиноватых образцах горных пород при их первичном насыщении флюидом, инжектируемым в породу под давлением, и при последующем повышении давления флюида в насыщенных породах, свидетельствуют, что характер и величина флюидной инициации разрушения значительно различаются при первом внедрении жидкости в пористо-трещиноватые образцы и последующих увеличениях порового давления в насыщенных образцах. Задержка отклика относительно момента флюидной инициации и его величина оказалась больше в случае обводнения сухих образцов по сравнению с повышением порового давления в насыщенных образцах. Также обнаружен отклик акустической эмиссии на уменьшение порового давления. Теоретический анализ движения жидкости в поровом пространстве образца, заполненном воздухом, на основе модели, разработанной в предположении поршневого характера вытеснения воздуха, показал, что при обводнении сухого образца распространение фронта давления жидкости происходит медленнее, чем в случае насыщенного образца. Получены оценка роли процессов вязкоупругой релаксации и постсейсмического крипа и оценена вязкости астеносферного слоя в районе землетрясений 2012 г. в бассейне Вартон (Индийский океан). Сопоставление результатов моделирования вязкоупругой релаксации в области очага землетрясения в приближении сферической радиально расслоенной Земли и подвижки на прямоугольной площадке с данными спутников GRACE о вариациях гравитационного поля позволили получить ограничение снизу на величину максвелловской вязкости. Ограниченная постсейсмическая активность указывает на небольшие постсейсмические сдвиги в области землетрясения 2012 года в бассейне Вартон в противоположность тому, что часто наблюдается после крупных субдукционных событий. Анализ особенностей тензоров сейсмического момента и распространения сейсмических волн в областях сильных землетрясений регионов Средиземного моря позволили выделить локальные зоны анизотропии, параметры которой важны для более точного определения структуры и динамики литосферы Земли. Такой анализ исследуемого региона был проведен впервые. Пополнена база данных вибраций высотного здания МГУ и микросейсмических колебаний на территории МГУ. Получены данные по ширине полосы резонансных колебаний ГЗ МГУ при динамических нагрузках. Выявлены временные рамки и степень изменения частоты СК шпиля МГУ при обледенении в ноябре 2020г. Верифицирован ряд нейросетевых алгоритмов выделения этих сигналов на фоне шумов с вероятностью определения 92 процента и более. Исследованиями образцов базальтов рифтовой зоны Красного моря показано, что при приближении к зоне контакта с водой растет температура Кюри и степень однофазного окисления носителя остаточной намагниченности – титаномагнетита. Установлено, что на магнитные свойства базальта значительное влияние оказывают внутренние напряжения, величина которых также растет при приближении к зоне контакта. Сделан вывод, что для решения палеомагнитных задач можно использовать только части подушечной лавы, расположенные не ближе 4-5 см от зоны контакта с водой. Подтверждено, что в условиях повышенного давления по оси одноосного сжатия формируется термоостаточная намагниченность меньшей величины, чем при нормальном давлении. На современных лавах вулкана Толбачик показана надежность методики определения палеонапряженности геомагнитного поля по остаточной намагниченности эффузивных изверженных пород. Получены новые палеомагнитные данные по четвертичным лавовым потокам вулкана Авачинский. По величине и направления виртуального дипольного магнитного момента, определенного по этим данным, уточнен возраст трех лавовых потоков. Проведено экспериментальное лабораторное моделирование влияния окисления титаномагнетита на изменения термоостаточной и образование химической намагниченностей. Установлено, что при отжиге в среде воздуха при Т=260С в титаномагнетите океанического базальта, протекает процесс однофазного окисления. Выявлены закономерности разрушения первичной термоостаточной намагниченности и образование вторичной химической намагниченности. Установлены условия и свойства, позволяющие диагностировать химическую намагниченность на фоне термоостаточной. Создан программный комплекс для расчета равновесного распределения в залежи углеводородного сырья давлений фаз (нефти, газа и пластовой воды) и насыщенностей фазами. Программный комплекс: 1) поддерживает считывание исходных данных о залежи и пластовых флюидах в формате ECLIPSE 100 / ECLIPSE 300; 2) поддерживает расчет параметров парожидкостного равновесия газовой и жидкой углеводородных фаз в залежи как на основе таблиц констант фазового равновесия (KVTABLE), так и на основе уравнений состояния (Пенга—Робинсона, Редлиха—Квонга, Соаве—Редлиха—Квонга); 3) рассчитывает равновесное распределение давлений фаз и насыщенностей фазами в заданном интервале глубин; 4) визуализирует результаты расчетов. В серии вычислительных экспериментов была показана работоспособность созданного программного комплекса.
16 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Закономерности эволюции земных недр, литосферных процессов и геофизических полей
Результаты этапа:
17 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Закономерности эволюции земных недр, литосферных процессов и геофизических полей
Результаты этапа:
18 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Закономерности эволюции земных недр, литосферы, коры и геофизических полей
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".