CC BY
17
УДК 528.202:551.24:521.282
В.Ф. Канушин, И.Г. Ганагина, Д.Н. Голдобин
СГГА, Новосибирск
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВЯЗИ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ И ФИЗИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ С НАПРЯЖЕННЫМ СОСТОЯНИЕМ ЗЕМНЫХ НЕДР
V.F. Kanushin, I.G. Ganagina, D.N. Goldobin SSGA, Novosibirsk
DETERMINATION OF CORRELATION BETWEEN THE EARTH'S GRAVITY FIELD AND SURFACE AND ITS INTERIOR STRESS
The paper presents the research on establishing a link between the Earth's gravity field and the source of stress in its interior. It may be used for assessment of various geodynamic effects and prediction of natural ecological phenomena in some regions, which may result from large terrestrial masses displacements as well as from physical and chemical processes in the Earth interior and on its surface.
Многочисленными наблюдениями и экспериментами установлено, что абсолютно однородных, монолитных, сплошных, недеформируемых структур в земной коре, как впрочем, очевидно и во всей Земле, не существует. Любая тектоническая структура представляет собой мозаику из блоков, разделенных менее прочными ослабленными зонами, трещинами и разломами. Все это можно объединить понятием дефектов земной коры [1]. Блоки земной коры и разделяющие их зоны организованы иерархично. Они имеют размеры от сантиметров до сотен и тысяч километров [2]. Все дефекты, на любых уровнях, увеличивают плотность энергии в своих окрестностях, достаточно легко мигрируют при внешних воздействиях, объединяются, еще более концентрируя избыток энергии вокруг себя.
Исследования последних лет показали, что с тектоническими нарушениями связан целый ряд серьезных экологических факторов, возникающих как под действием антропогенной нагрузки, так и имеющих чисто природное происхождение.
Наименее изученными являются «энергетические» свойства тектонических нарушений, являющихся областями разрядки напряжений на больших глубинах в земной коре.
Индикаторами разломов в геофизических полях являются, как известно, изменения (иногда значительные) электромагнитного поля и поля силы тяжести. Обычно тектонические подвижки платформенных территорий характеризуются пульсирующим режимом с изменениями направления и амплитуды перемещения, сопровождающимися вариациями электромагнитного поля вдоль дислокации.
Иначе обстоит дело с узлами пересечения тектонических дислокаций, которые являются только внешними признаками тех тектонических структур, индикаторами которых они являются. Узлы представляют собой сложные
построенные как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях объемные тела, простирающиеся на значительные глубины. С увеличением числа пересекающихся тектонических зон (как выраженных в верхних частях земной коры, так и скрытых систем нарушений) степень раздробленности, проницаемости и глубинности тектонического узла возрастает. В этом случае возникает вертикальная высокопроницаемая область, которая обеспечивает коро-мантийное взаимодействие и постоянный приток флюидов и глубинных газов, т.е. возникает постоянный глубинный стволовый канал повышенного тепломассообмена за счет взаимодействия диномопар глубинных дислокаций, который нередко сопровождается повышенной сейсмичностью.
Напряженное состояние земной коры в общем случае определяется отсутствием в земной коре двух независимых силовых полей. Одно из них гравитационное в соответствии с законом всемирного тяготения Ньютона, другое - тектоническое поле - обусловленное неравномерным распределением в пространстве скоростей тектонических движений и скоростей деформаций земной коры, т.е. наличием градиента тектонических движений, характеризующий скорость деформаций.
Геомеханики и тектонофизики, изучающие характер напряженно-деформируемого состояния земной коры под воздействием тектонических и техногенных нагрузок, пришли к выводу, что сложная блоковая делимость верхней части литосферы - результат распределения диссипированной механической энергии, т.е. с энергетических позиций все эти геодинамические зоны являются проводниками энергии из земных недр и поступления ее из космоса.
Тектонические изменения Земли отражаются в ее сейсмичности. Характер распределения сейсмичности представляет собой суперпозицию проявлений через землетрясения вызванных одновременным действием различных по природе факторов.
Связь между сейсмической активностью и гравитацией можно определить на основе приливных вариаций силы тяжести [3].
Правда, при такой точке зрения непонятно, какой магнитуды землетрясения могут провоцироваться приливными напряжениями и почему они вообще бывают разных магнитуд. Хотя следует признать, что в определенной мере сейсмичность связана с движением и изменением взаимного расположения Земли, Луны и Солнца, т. е. с внешним силовым воздействием [4].
Приливные вариации силы тяжести могут обеспечить накопление сейсмической энергии в виде напряжений кручения и изгиба отдельных блоков, входящих в сейсмоактивную систему.
Действительно, за счет гравитационных "приливов" поверхность Земли деформируется -40 см/сут, а соответствующая вертикальная составляющая вариации силы тяжести ^ составляет ~ 100 мкГал или 8g/g ~10"6.
На рис. 1 приведены изменения восстановленного в результате гармонического синтеза (до п= 8) поля силы тяжести, обусловленного сейсмической активностью Земли с января по сентябрь 2003 г.
На рис. 2 изображена картосхема восстановленного поля силы тяжести ГАО-95 с помощью гармонического анализа при степени п = 8.
50 100 150 200 250 300 350
Рис. 1. Картосхема изменения восстановленного в результате гармонического синтеза (до п= 8) поля силы тяжести обусловленного сейсмической активностью Земли с января по сентябрь 2003 г.
50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00
Рис. 2. Картосхема изменений восстановленного поля силы тяжести ГАО-95
при степени разложения n = 8
Сравнивая рис. 1 и 2, можно заметить некоторую корреляцию между долготами X« 150° и Х«200°, и Х«350°.
В ходе исследования установлено следующее - аномалии силы тяжести в целом совпадают с конвергентными границами литосферных плит,
характеризующихся высокой сейсмичностью. Это позволяет сделать вывод, что связь между гравитационным полем, физической поверхностью Земли и напряженным состоянием земных недр существует.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Садовский, М.А. Деформирование геофизической среды и сейсмический процесс [Текст] / М.А. Садовский, Л.Г. Болховитинов, В.Ф. Писаренко. - М.: Наука, 1987. - 196 с.
2. Жарков, В.И. Внутреннее строение Земли и планет [Текст] / В.И. Жарков. - М.: Наука, 1978. - 92с.
3. Авсюк, Ю.Н. Исследование приливной вариации силы тяжести абсоюлютным гравиметром ГАБЛ-М [Текст] / Ю.Н. Авсюк//Физика Земли. - 1997. - №9 - С. 57-59.
4. Петрова, Л.П. Возможные природа и механизм образования сейсмогравитационных колебаний Земли [Текст] / Л.П. Петрова//Вопросы геофизики -1997. - №34. - С. 14-32.
© В.Ф. Канушин, И.Г. Ганагина, Д.Н. Голдобин, 2009
