Приливные параметры упругости Земли в условиях латерально-однородной и латерально-неоднородной среды

Запреева, Елена Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Приливные параметры упругости Земли в условиях латерально-однородной и латерально-неоднородной среды
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Приливные параметры упругости Земли в условиях латерально-однородной и латерально-неоднородной среды"

На правах рукописи

ЗАПРЕЕВА ЕЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА

ПРИЛИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ УПРУГОСТИ ЗЕМЛИ В УСЛОВИЯХ ЛАТЕРАЛЬНО-ОДНОРОДНОЙ И ЛАТЕРАЛЬНО-НЕОДНОРОДНОЙ СРЕДЫ

25.00.10 - геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

НОВОСИБИРСК 2004

Работа выполнена в Лаборатории естественных геофизических полей Института геофизики Сибирского отделения Российской академии наук (г. Новосибирск).

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, Тимофеев Владимир Юрьевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, Назарова Лариса Алексеевна (ИГД СО РАН, г. Новосибирск)

кандидат физико-математических наук, Копаев Александр Валерьевич

(ГАИШ МГУ, г. Москва)

Ведущая организация:

Институт физики Земли (ИФЗ РАН, г.Москва)

на заседании диссертационного совета Д 003.050.05

при Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО

РАН, в конференц-зале.

Адрес: 630090 г. Новосибирск, пр-т. Ак. Коптюга, 3 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИГГМ СО РАН

Защита состоится

Автореферат разослан

Ученый секретарь

диссерта

доктор

ВВЕДЕНИЕ

Объект исследования - особенности упругого деформирования Земли под воздействием приливных и тектонических сил на предмет количественных оценок ее упругих характеристик для разных масштабных уровней (от упругих модулей отдельного пласта до чисел Лява и Шида) в условиях латерально-однородной и латерально-неоднородной земной коры.

Актуальность_исследований. Изучение особенностей

деформирования на приливных частотах дает возможность определять приливные параметры Земли в целом, представляющие собой комбинацию чисел Лява и Шида,характеризующих ее как физическое тело.

Часто в исследовательских целях важно знать упругие параметры отдельных пластов Земли (обычно поверхностных). Поскольку они важны для моделирования,. оценки тектонических, экологических эффектов и прогноза землетрясения. В этом случае, существует возможность определения упругих параметров пласта, таких как модуль сдвига, эффективная плотность, пористость и др., по измерениям вариаций уровня воды в глубоких скважинах (in situ), полученных высокоточными, датчиками. К тому же в настоящее время широко распространен мониторинг приливных вариаций водного уровня в скважинах (на различных глубинах) с использованием высокочувствительных пьезометрических датчиков и цифровой системой сбора данных.

Автор работы воспользовался техническими возможностями аппаратуры и наличием большого объема таких данных и разработал методику получения количественных оценок упругих параметров пласта и выявления их связи с глубиной- с использованием данных вариаций водного уровня в скважинах, на основе имеющихся:

- модели пласта;

- решения Био для связи давления с напряжением;

- статической теории приливного деформирования Земли;

- предположения о бесконечной горизонтальной слоистой среде в зонах осадочных бассейнов.

Кроме того, при анализе данных измерений в подземных обсерваториях получают значительные искажения приливных параметров Земли (амплитудного фактора и фазового запаздывания основных приливных волн) в регионах с латеральными неоднородностями земной коры. Изучение причин появления этих отклонений до сих пор остается актуальной задачей.

Приливные параметры Земли являются универсальными характеристиками при описании приливного эффекта Земли. В настоящее

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.Пет«р<зрг

ОЭ

время они широко используются в моделях приливного деформирования, при обработке высокоточных данных космической геодезии и гравиметрии.

Параметры упругости Земли - числа Лява (h - параметр,

обусловленный разницей в высоте земного и расчетного приливов и А--

дополнительным потенциалом, вызванным перемещением масс Земли) и Шида (/ - параметр, обусловленный разницей в горизонтальном «смещении» точки земной поверхности и океанического прилива) являются характеристикой Земли как физического тела.

Надо сказать, что в настоящее время нет достаточного количества оценок этих параметров для региона Средняя Азия. Ранее были определены числа Лява и Шида только для станций Алма-Атинского прогностического полигона - Северный Тянь-Шань (Латынина, Кармалеева, 1978, 1992; Тихомиров, 2002) по данным гравиметрии и наклонометрии с разбросом значений до 20%. Поскольку такой разброс значений не дает возможности изучать причины возникновения отклонений величин этих параметров от расчетных, которые могут быть вызваны, например, латеральными неоднородностями земной коры, то этот вопрос до сих пор остается актуальным.

К тому же значения упругих параметров Земли используются при обработке данных космической геодезии и гравиметрии, чувствительных к латеральным неоднородностям земной коры, проявляющимся в виде: значительных искажений величин скоростей смещений пунктов GPS, ошибок в значениях ускорений силы тяжести гравиметрических пунктов.

То есть актуальность исследований определяется необходимостью разработки новых подходов и приемов использования экспериментальных высокоточных данных для количественных оценок упругих параметров пласта и уточнения упругих характеристик Земли, как физического тела, и изучения их отклонений от расчетных в условиях латерально-неоднородной среды (наличие глубинных разломов, в условиях смены сейсмического режима и сильных поверхностных движений).

Цель исследований - на основе экспериментальных данных и физико-математических моделей Молоденского, War&Dehant, Теркотта-Шуберта, Biot количественно оценить упругие параметры отдельного пласта земной коры и всей Земли в целом в условиях латерально-однородной и латерально-неоднородной среды при деформировании Земли под действием приливных сил (на примере Дальнего Востока, Камчатки, Бельгии и Средней Азии).

Научная задача исследований:

Установить связь упругих параметров отдельного пласта земной коры (модуль сдвига, эффективная плотность и др.) с глубиной его

залегания и приливных параметров Земли в целом (и соответственно чисел

Лява и Шида) со структурными и геодинамическими характеристиками

региона.

Решение залачи проводилось в несколько этапов:

1. Обработка мониторинговых геофизических данных с помощью программ Мезозавр (Кузнецов и др., 1989), MDAS и Tsoft (Beaducel, 1996; Van Camp, 2000);

2. Приливный анализ данных водного уровня, деформаций и наклонов земной поверхности по программам ETERNA 3.0-3.4 (Wenzel, 1994);

3. Анализ данных смещений по программам Gamit/GLOBK (King, 2000);

4. Выбор модели методом подстановки экспериментальных данных вариаций уровня воды в рассмотренные модели водоносного пласта: «замкнутый пласт», «незамкнутый пласт»- Теркотта-Шуберта и «ограниченная полость» - П. Мельхиора;

5. Количественные оценки упругих параметров пласта, а также сравнение полученных значений по скважинам различной глубины и с результатами лабораторных исследований других авторов;

6. Количественные оценки чисел Лява и Шида Земли и установление связи отклонений их значений от расчетных с влиянием неоднородностей земной коры по данным наклономерных и деформографических измерений на ст. Ала-Арча (Средняя Азия);

7. Количественные оценки годовых скоростей деформаций в главных осях в регионе Средняя Азия по данным наклонов и деформаций (ст. Ала-Арча, геодинамических полигонов Алма-Аты и Гарма);

8. Выделение аномалий долговременных деформаций земной коры, связанных с влиянием латеральных неоднородностей земной коры региона Средняя Азия и сейсмическими событиями.

Фактический материал, методы исследований и аппаратура

В качестве фактического» материала для решения задачи

исследования использовались следующие экспериментальные данные:

• вариаций уровня воды в скважинах №1 (Хабаровский край, Горнов П.Ю.) за 1999-2001 гг., УМЗ (Камчатка, Копылова Г.Н.) за 2003 год и Уккль (Брюссель, Бельгия, Дюкарм Б.) за 1984-1995 гг. (Тимофеев и др., 2003а);

• наклонов и деформаций за период 1985-2000 гг., станция Ала-Арча (Средний Тянь-Шань), (Институт сейсмологии Киргизской АН, Яковенко B.C., Мамыров У.И.);

• деформаций за период 1973-1998 гг., Алма-Атинский геодинамический полигон (Северный Тянь-Шань) (Тихомиров и др., 2001);

• деформаций за период 1973-1989 гг., Гармский прогностический полигон (Южный Тянь-Шань) (Латынина, Кармалеева, 1978, 1992);

• GPS данные по постоянным станциям:

- NVSK за период 2000-2002 гг. (Тимофеев и др., 20036);

- 25 мировых станций за период 2000 - 2002 гг., предоставленных мировым центром сбора и хранения GPS данных IGS [ http://igscb.jpl.nasa.gov ].

Теоретической основой решения научной задачи является статическая теория приливных деформаций, а основные методы исследований - полевой эксперимент, построенный на измерениях высокоточной аппаратурой (датчики уровня воды, барографы, наклономеры, деформографы, GPS приемники) в 10 подземных и наземных геофизических лабораториях; мониторинговые исследования долговременных вариаций водного уровня, наклонов, деформаций и смещений земной поверхности до 15 лет; приливный анализ, основанный на гармоническом анализе данных измерений вариаций уровня воды в скважинах, наклонов и деформаций методом наименьших квадратов; анализ данных GPS измерений с применением алгоритма метода наименьших квадратов для оценки орбитальных параметров спутников, фазовых неоднозначностей и ковариационных матриц положений станций, используемых далее для оценки смещений станций с помощью фильтра Кальмана; метод сравнительного анализа полученных результатов с результатами, полученными другими авторами.

Для решения научной задачи использовались: математическая модель водоносного слоя (Д. Теркотт и Дж. Шуберт, 1985); решение уравнения связи деформации и напряжения в статическом случае для расчет упругих параметров пласта (М. Biot, 1941; A. Nur и J. Byerlee, 1971); математическая модель для расчета аномалий приливных параметров, вызванных региональными и локальными аномалиями в упругих параметрах Земли (С. Молоденский, 1984); соотношение для выявления связи магнитуды землетрясения и эпицентрального расстояния для деформаций определенного порядка (И.П. Добровольский, 1984, 1991); уравнения связи главных деформаций и деформаций в азимутах подземных обсерваторий для определение годовых скоростей главных деформаций в Средней Азии (Мельхиор, 1968; В.Ю. Тимофеев и др., 1994).

Экспериментальные данные были получены следующей аппаратурой: ультразвуковой измеритель уровня воды типа «Кедр» и барограф с цифровой записью и чувствительностью до 0.1 мм и до 0.1 мбар соответственно; наклономеры ASNS типа наклономеров Островского с чувствительностью порядка 0.1 мсек дуги; штанговые кварцевые деформографы с базой до 30 метров и чувствительностью порядка 0.05 мкм; GPS приемники типа Trimble 4700 с накопителем до 10 суток,

точность определения скоростей смешений поверхности до 1 мм с постобработкой по программам Gamit/GLOBK.

Для обработки и приливного гармонического анализа данных водного уровня, деформаций и наклонов использовался следующий набор ПО-алгоритмических систем: Мезозавр (Кузнецов СЕ. и др., 1991), MDAS (Beaducel et al., 1997), Tsoft (Vauterin and Van Camp, 2000), ETERNA 3.0-3.4 (Wenzel, 1994), Gamit/GLOBK (King, 2000; Herring, 1995).

Защищаемые научные положения и научные результаты

1. Построена физико-математическая модель для количественного определения параметров пласта - коэффициента нагружения у, эффективного модуля сдвига G, эффективной плотности пород р и пористости среды п по данным вариаций водного уровня под действием приливных сил и атмосферного давления; получены значения этих параметров для скважин различной глубины (100, 310 и 1150 м);

2. Сделаны количественные оценки приливных чисел Лява (А=0.611, k=0.302) и Шида (l=0.074-0.081) для станции Ала-Арча (Центральный Тянь-Шань), заниженные на 10% значения, которых, связываются с наличием глубинных разломов по модели С.М. Молоденского и геодинамической обстановкой региона (горизонтальные сжатия);

3. Полученные количественные оценки деформаций в главных осях для станций Средней Азии подтверждают, что в условиях геодинамической обстановки региона, где субмеридиональное сжатие является доминирующим, главные оси деформаций сжатия в Центральном Тянь-Шане (ст. Ала-Арча) совпадают с меридиональным направлением, а на Северной (полигон Алма-Ата) и Южной (полигон Гарм) границах Тянь-Шаня с Казахской платформой и Памиром проявляется сдвиговая компонента, и значения скоростей деформации составляют порядка 10*

в год, а их вариации коррелируют с эпохами крупных землетрясений региона.

Научная новизна и личный вклад 1. С помощью построенной модели, впервые получены количественные оценки упругого модуля сдвига, эффективной плотности и пористости глубинного водоносного пласта, и качественно установлена их связь с глубинным давлением и глубиной скважин для Дальнего Востока, Камчатки и Бельгии: • с применением метода мультирегресии 2-го порядка в различных (по глубине) скважинах, получены коэффициенты нагружения пласта (коэффициент связи изменения порового давлрния и напряжения) для скважин Хабаровска, Камчатки и Бельгии, равные -0.578, -0.276, -0,496 соответственно, позволяющие количественно оценивать

вариации тектонического напряжения (первого инварианта тензора напряжений (П. Мельхиор, 1976));

• используя модель Теркотта-Шуберта «замкнутый пласт», решение уравнения Био связи давления и напряжения (статический случай) и метод приливного анализа данных, количественно оценены упругий модуль сдвига О глубинного пласта, эффективная плотность р и пористость я, значения, которых хорошо подтверждаются петрофизическими данными;

• с учетом воздействия земных приливов и атмосферного давления на уровень воды в скважине получено значение изменения линейного тренда остатков кривой записи на месячном периоде по станции Бычиха в 100 Па, что определяется влиянием сезонных эффектов, а на 3-летнем периоде линейный тренд отсутствует, что дает основание считать выбор модели пласта и статического решения оправданным;

2. Впервые для региона Центрального Тянь-Шаня (ст. Ала-Арча) сделаны количественные оценки чисел Лява и Шида, определен характер деформирования земной коры и установлена зависимость этих параметров от структуры и геодинамики региона в условиях латерально-неоднородной среды (по данным ст. Ала-Арча, полигонов Алма-Ата и Гарм):

• с использованием приливного анализа значений наклонов и деформаций Земли сделаны количественные оценки приливных чисел Лява и Шида и качественно установлена связь их аномального поведения с наличием глубинных разломов;

• с применением метода приливного анализа данных наклономеров и модели Мол оденс кого СМ., подтверждено влияние структуры региона (глубинного разлома), которое выражается в виде завышенных амплитуд и аномальных значений фазового запаздывания основных приливных волн;

• с использованием расчетных формул (Мельхиор, 1968; Тимофеев В.Ю. и др., 1994) получены среднегодовые скорости главных деформаций земной коры и угол поворота осей для станций Средней Азии;

• с применением соотношения И.П. Добровольского получены коэффициенты связи магнитуды землетрясений и эпицентрального расстояния для аномальных скоростей деформаций порядка 10"6, указывающие, что структуры Южного Тянь-Шаня более трещиноватые по сравнению со структурами Центрального и Северного Тянь-Шаня.

Научная значимость результатов. Количественные оценки упругих чисел Лява и Шида необходимо использовать при построениях

моделей деформирования Земли, планировании стратегий обработки данных космической геодезии и гравиметрии, а также учитывать отличие этих параметров от расчетных для высоко-сейсмичных и высоко-деформируемых регионов при построениях моделей внутриплитных смещений и деформаций земной коры. Метод получения количественных оценок упругих параметров пласта может быть использованы для оценки тектонических эффектов региона, а мониторинг параметров важен для контроля состояния среды, режима подпитки скважин и прогноза землетрясений.

Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований неоднократно докладывались на российских и международных конференциях: Международная геофизическая конференция, посвященная 300-летию горно-геологической службы России, 2000, Санкт-Петербург; Всероссийская молодежная научная конференция «Строение литосферы и геодинамика», 2001, Иркутск; Международная конференция молодых ученых, специалистов и студентов «Геофизика - 2001», 2001, Новосибирск; VI Международный симпозиум студентов, аспирантов и молодых ученых им. Акад. М.А. Усова, 2002, Томск; II Международный симпозиум "Геодинамика и геоэкологические проблемы высокогорных регионов", 2002, Бишкек; Четвертые международные геофизические чтения им. В.В. Федынского, 2002, Москва; Международный семинар "On the Use of Space Techniques for Asia-Pacific Regional Crustal Movements Studies", 2002, Иркутск; LIII Научно-техническая конференция «Современные проблемы геодезии и оптики», 2003, Новосибирск.

Результаты неоднократно обсуждались на заседаниях Лаборатории естественных геофизических полей Института геофизики СО РАН, также обсуждались в Международном приливном центре Королевской обсерватории Бельгии (группа В. Дюкарма, Брюссель, Бельгия), и докладывались на рабочих семинарах в Геодинамическом центре (группа О. Франсиса, Люксембург, Люксембург) и Международном геодинамическом полигоне МНИЦ ГП (группа GPS A.B. Зубовича, Бишкек, Кыргызстан).

По теме диссертации автором опубликовано 15 работ, в том числе 6 в реферируемых журналах (Marres Terrestres Bulletin D'Informations, Геология и геофизика, Доклады Академии наук, Геофизический вестник).

Объем н структура работы. Диссертация состоит из 3 глав, введения и заключения. Общий объем работы составляет 144 страницы, в том числе 19 таблиц, 36 рисунков и список литературы из 143 наименований.

Благодарности. Автор выражает свою искреннюю благодарность за постановку задачи, обсуждение результатов своему научному руководителю д.ф.- м.н. В.Ю. Тимофееву, признателен и благодарен за поддержку, ценные советы и консультации по оформлению научных результатов данной работы зам. директора ИГФ СО РАН заведующему лабораторией д.г.- м.н. А.Д. Дучкову

Глубоко признателен автор коллегам Д.Г. Щелочкову, А.В. Зубовичу и О.И. Мосиенко (МНИЦ ГП., Бишкек) за обсуждение научных результатов и помощь при освоении программ GAMIT/GLOBK и за сердечный прием в 2000,2002 и 2003 годах.

Автор благодарит сотрудников Бельгийской королевской обсерватории профессора Б. Дюкарма и доктора М. Ван Руимбека, за теплый прием и помощь в освоении программ обработки данных (Tsoft, mDAS) и приливного анализа (VEN66, ETERNA 3.3-3.4), организацию посещения подземных лабораторий г. Люксембурга, г. Рошфора и г. Льеж (Бельгия), а также доктора О. Франсиса за организацию доклада автора по теме диссертации в Международном геодинамическом центре в г. Люксембург.

Автор благодарен за помощь при оформлении данной работы сотрудникам Института геофизики к.г.- м.н. О.А. Кучай, к.г.-м.н. П.Г. Дядькову и к.ф.- м.н. Ю.К. Сарычевой, а также, автор благодарен В.И. Самойловой за методическую помощь при подготовке диссертации.

Автор благодарен коллективу Лаборатории естественных геофизических полей Института геофизики СО РАН за терпение и поддержку.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Построена физико-математическая модель для

количественного определения параметров пласта коэффициента нагружения пласта у, эффективного модуля сдвига G, эффективной плотности пород р и пористости среды п по данным вариаций водного уровня под действием приливных сил и атмосферного давления; получены значения этих, параметров для скважин различной глубины (100,310 и 1150 м).

Анализ данных вариаций водного уровня с использованием моделей явления позволяет оценивать упругие параметры глубинного пласта, что открывает возможности мониторинга вариаций тектонических напряжений в земной коре региона [Bredehoeft, 1967].

В связи с выше сказанным автором была построена физико-математическая модель расчета упругих параметров слоя по вариациям уровня воды в скважинах.

В работе рассматривались данные наблюдений вариаций водного уровня в скважинах:

• № 1, Хабаровск (<p=480l9'N, X=134°49'E). Район работ расположен в 300 км от океана вне зоны влияния активных современных разломов (рис.1.). Глубина скважины составляет 1150 м., диаметр 20 см. Скважина обсажена до подножия. 100 метровый пласт, расположенный в основании скважины, состоит из мелкозернистого песчаника, сверху и снизу ограничен глинистыми алевролитами.

• У35, Камчатский полуостров (<р=5301б9'1\1, Х=158041'Е), Район работ расположен вблизи зоны субдукции (рис.1). Глубина скважины составляет 1001 м., диаметр 24.5 см верхние 62 метра и 16.8 см с отметки - 62 метра по отметку - 300 м. Скважина обсажена до глубины 310 м, представлена чередованием слоев глин и песков, слой на глубине 300 метров сложен песками.

• Уккль, Брюссель, Бельгия. Скважина расположена в 150 км от Северного моря (Атлантический океан). Глубина скважины 100 м -пески (рис.1.).

Регистрация измерений водного уровня проводилась с помощью установленных в скважинах пьезометрических датчиков, чувствительность систем составляет 0.1 мм для всех скважин. Запись результатов измерений осуществлялась цифровыми записывающими устройствами.

Анализировались почасовые данные уровня воды в скважине №1 за период с 3.08.99 по 10.09.99, в скважине У35 за период с 26.05.2003 по 05.11.2003 и в скважине Уккль за период с 01.06.1984 по 16.06.1995 гг.

На первом этапе данные были обработаны с помощью программы подготовки данных Tsoft

[http://www.astro.oma.be/SElSMO/TSOFT/tsoft.html].

Корреляция атмосферного давления и водного уровня на всем периоде наблюдения также вычислялась с помощью программы Tsoft, расчетами коэффициентов нагружения у (табл. I).

На втором этапе рядв1 данных были подвергнуты автором гармоническому

приливному анализу с помощью программы ETERNA 3.4 [Wenzel, 1994], во входных файлах которой, были

представлены почасовые данные вариаций уровня воды в скважинах и атмосферного давления. В результате приливного анализа данных были получены значения амплитудных факторов и фазовых запаздываний для основных волн (Таблица 1).

В данном случае использовался нестандартный анализ данных, поскольку измерялось давления в слое и деформация считалась объемной, что потребовало усовершенствования метода анализа данных, разработки модели расчет упругих параметров Земли и рассмотрения моделей системы Земля-пласт.

В результате анализа реальных значений уровня воды скважины №1 (Хабаровск) была выбрана модель «замкнутый водоносный пласт», где изменение гидростатического напора в пласте толщиной dh, вызванное объемным расширением, записывается как [Теркотт, Шуберт, 1985]:

Рё РЗ

где - дилатация, - пористость.

Таблица 1.

Волна Ампл. нстр. Ам.ф.Л м/нстр. Ошиб А.ф. Разн. фаз Ошибка разн. фаз У

Скважина №1 19990803..199909Ю 1 блок Дней: 38

01 16.612 1.473 0.012 -1.45 0.71 0.577

М2 19.816 1.590 0.009 -6.47 0.55

Б2К2 9.113 1.572 0.020 5.49 1.14

Скважина У35 20030526..2003П05 1 блок Дней: 163.4

01 10.968 1.188. 0.015 -16.82 0.76 0.27

М2 10.177 1 0.888^ | 0.007 -1.22 0.47

Б2К2 4.735 1.107 | 0.015 17.04 0.81

Скважина Уккль 19840601.199506 6 109 блоков Дней: 324.8

01 11.159 0.666 0.006 -23.98 0.54 0.496

М2 11.285 0.450 0.003 -36.48 0.45

Б2К2 | 5.250 0.651 0.007 -49.81 | 0.65

Грубый расчет амплитуды для скважины №1 при значениях:

К„=22.5 ГПа, п=0.05, Д=3'10"8, р=103 кг/ м\ g - ускорение силы тяжести дает значение dh = 13.4 см. Результат оценки хорошо совпадает с реальными значениями.

Далее использовалось базовое уравнение связи напряжения с поровым давлением, которое было выведено М. Био ^ю^ 1941] для малых деформаций линейных и изотропных упругих сред при изотермических

условиях, имеющего при учете эффекта сжимаемости гранул [Nur, Byerlee, 1971] вид:

1 ' Г

где а, = -(от,, +сг22 + а}3)-среднее напряжение, а = |_ Л

3 К.

(3)

и остальные символы: б,;, о у

тензор напряжений и деформаций, v -коэффициент Пуассона, 8ц - символы Кронекера, К - объемный модуль упругости пласта, К, - объемный модуль упругости твердой фракции, включая эффект несвязанных пор.

Рассматривались два вида нагрузки - атмосферное давление и земные приливы.

Изменение атмосферного давления приводит к вариациям давления в слое. При этом изменение атмосферного давления может происходить одновременно по всему слою равномерно, не вызывая

= 0 . В этом случае

латеральных вариаций о слое, поэтому вертикальное напряжение равно О"^ = (7^, где Сь - это есть компонента

атмосферного давления. Горизонтальный поток, вызванный изменением давления, в этом случае отсутствует и отсюда можно записать:

еи - е21

Изменение вертикального напряжения приводит к изменению давления:

Параметр у есть коэффициент нагружения [Van Der Kamp, Gale, 1983]. Значение у изменяется от 0 до 1. Параметр ß представляет из себя коэффициент связи между изменением порового давления и изменением

напряжения {а,), когда вертикальная компонента напряжения равна 0.

Эффект воздействии приливов около поверхности Земли состоит в появлении очень малых горизонтальных деформаций [Мельхиор, 1968].

Для определения воздействия приливов предполагаем, что выражение для горизонтальной площадной деформации, вызванной

земными приливами, равно: E-t- — £ц + а вертикальное напряжение

Выражение для давления примет вид: Р — (б)

Для вертикальной £33 и объемной Е деформаций можно записать

p = y(2Gel), (g)

Комбинация (6) - (7) дает: где G - модуль сдвига пласта.

Уравнения (5) и (8) применимы в случае отсутствия потоков поровой жидкости. Отсутствие горизонтальных потоков можно предположить при больших горизонтальных размерах.

В результате приливного анализа с использованием программы ETERNA

3.0-3.4 были получены значения амплитудных факторов dH/ds,. - для сильных приливных волн 01, М2, S2 (табл.2).

Модули сдвига G для трех волн были рассчитаны при плотности воды р= 103 кг/м3. Задав коэффициент Пуассона для пород, слагающих слои в районе работ, V = 0.2 (песчаники), можно получить значения для модулей Юнга (Е) для трех волн и далее значение объемного модуля слоя (К) с учетом (7), а пористость среды можно получить из выражения для коэффициента нагружения (5):

2G(l+v)

К =

3(1-2»/)

Результаты расчета параметров представлены в таблице 2.

(9); -LJ1-i

ЪуЩ-v)

(10)

пласта с учетом выражений (1-10)

Таблица 2.

Скважина №1, Хабаровск У35, Камчатка Уккль, Бельгия

Волны Ol М2 S2 Ol М 2 S2 Ol М2 S2

dH/ der (мм/10-9) 1.47 1.59 1.57 1.19 0.89 1.11 0.67 0.45 0.65

V 0.58 0.58 0.58 0.27 0.27 0.27 0.49 0.49 0.49

G(rria) 12.6 13.7 13.5 21.1 15.7 19.7 6.6 4.4 6.4

V 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

Е(ГПа) 30.2 32.9 32.4 50.7 37.9 47.2 15.7 10.6 15.4

п (%) 5.1 4.7 4.8 10.5 14 11.2 13 19 13

Р (МПа) 16.98 11.01 1.98

Дополнительно были ...чены значения эффективного

давления в слое для каждой скважины. На рис 2 приведены графики значений пористости и давления в слое для каждого региона.

Из анализа данных видно, что чем больше глубина скважины, тем большие амплитуды мы наблюдаем. Эффект вызван изменением пористости пород слоя [Bredehoeft, 1967; Delcourt - Honorez, 1989].

Исследования вариаций уровня воды, вызванных периодическими воздействиями сейсмических, поверхностных и долгопериодических волн показало, что для приливных периодов (т я часов) фазовое запаздывание системы не превышает одного градуса и может не учитываться.

2. Сделаны количественные оценки- приливных чисел Лява (h=0.611,A=0.302) и Шида (1=0.074-0.081) для станции Ала-Арча (Центральный Тянь-Шань), заниженные на 10% значения и вариации, которых, связываются с наличием глубинных разломов по модели С.М. Молоденского и геодинамической обстановкой региона ( горизонтальные сжатия).

Приливный анализ данных мониторинговых наблюдений позволяет количественно оценить упругие параметры Земли при ее статическом деформировании на сверхнизких частотах (приливных частотах) через расчет чисел Лява и Шида.

Кроме того, приливные наклоны и деформации, согласно теории [Dehant, 1987; Harrison, 1976] отражают такие локальные особенности земной коры, как глубинные разломы, которые моделируются как вертикальные включения аномальные по упругим модулям или по скоростям продольных и поперечных волн.

Приливная деформация проявляется на разных частотах, а оценка чисел Лява производится по результатам гармонического анализа, для конкретных волн - гармонических составляющих прилива.

Из наклономерных наблюдений на станции Ала-Арча (широта ф=42,63, Центральный Тянь-Шань) можно получить значения числа Лява А и А по соотношению для амплитудного фактора:

Используя значение А=0.306 (модель Ware&Dehant), получим следующие значения чисел Лява А (таблица 3).

Из деформографических наблю-дений на станции Ала-Арча было определено число Таблица 3.

Для приливных деформаций в суточном и полусуточном диапазонах в двух азимутах получены соотношения отношений амплитудных факторов суточных и полусуточных волн:

Откуда получаем соотношения для отношений ¡/к:

для С-Ю ¿<71 = 0.133; для В-3 = 0.121

Согласно теории приливных деформаций Земли соотношения для суточных волн для полусуточных волн т.е.

отклонение состаивли от 1% до 10%.

Воспользуемся значением 5-фактора для станции Талгар из работы [Копаев, 2000], полученное по гравиметрическим данным, в которых учтено влияние океана 5 (М2)=1.158.

Полагая, что модельное получим численные значения

для всех трех нагрузочных чисел Лява и Шида:

С-Ю 7=0.081, А=0.611, £=0.302; В-3 1 =0.074, А=0.611,

Для модели Wahr-Dehant значения числа Лява к = 0.615, а число Шида / = 0.082. Сравнивая значения упругих параметров, полученных по станции Ала-Арча (Средний Тянь-Шань) с теоретическими значениями, можно показать, что отличие (занижение по деформографическим и

Период Напр. У (М2) А

1994-1996 В-3 0.570 0.736

1994-1996 С-Ю 0.645 0.661

завышение по наклономерным данным) в упругих параметрах, полученных по данным наклонов и деформаций составляет порядка 1% для компоненты С-Ю и 10% по компоненте В-3, что определяет региональные особенности строения и геодинамику региона.

Кроме того, сильное отличие по компоненте восток-запад, может быть объяснено наличием локальной неоднородности вблизи пункта наблюдений - субширотного тектонического разлома, что было исследовано дополнительно.

Аномальное поведение разности фазы .............. согласно теории

связано с ориентацией и физическими свойствами разлома [Harrison, 1976; Молоденский, 1984]. Так из анализа, аномального поведения значений амплитудных факторов и разности фаз получены характеристики разломной зоны [Молоденский, 1984; Timofeev et al., 2000]: б<рс.ю — 0, Sy,.,

которые указывают на то, что существенные аномалии в амплитудах и фазах вызваны присутствием вблизи станции субширотного разлома. Наибольшие возмущения испытывают компоненты и при величине отношения

=2,5-2,0 угол а (угол наклона разлома к направлению восток-запад) равен 20°-25°, что соответствует простиранию Чонкурчакского разлома вблизи станции измерений.

3. Полученные количественные оценки деформации в главных осях для станций Средней с Азии подтверждают, что в условиях геодинамической обстановки региона, где субмеридиональное сжатие является доминирующим, главные оси деформаций сжатия' в Центральном Тянь-Шане (ст. Ала-Арча) совпадают с меридиональным направлением, а на Северной (полигон Алма-Ата) и Южной (полигон Гарм) границах Тянь-Шаня с Казахской платформой и Памиром проявляется сдвиговая компонента, и значения годовых скоростей деформаций составляют порядка 10'8-КГ6, а их вариации коррелируют с эпохами крупных землетрясений региона.

Непрерывные наблюдения на специальных геофизических

станциях позволяют получить информацию о ходе процесса во времени, в периоды до и после сильных сейсмических событий. Результаты измерений, в конечном итоге, служат основой при создании моделей деформирования земной коры и позволяют подходить к оценкам сейсмической опасности региона.

Геофизические измерения наклономерами и деформографами были выполнены в периоды с 1973 г по 1997 г на разных станциях региона:

• геодинамическая обсерватория Апа-Арча (Средний Тянь-Шань), с 1985 по 2000 гг. (координаты 42°38'13" N, 74°29'43" Е, Н=1700 м) [Тимофеев и др., 2001];

• Алма-Атинский прогностический полигон представлен станциями Тургень, Курты и Медео (Северный Тянь-Шань), за 1973-1976 гг., 19871988 гг. [Тихомиров, 2000,2002];

• Гармский прогностический полигон представлен станциями Гарм, Чусал, Чиль-Дора, Руноу (Южный Тянь-Шань) [Латынина, Кармалеева, 1978; Кармалеева, Латынина, 1992].

Станция Ала-Арча. Станция расположена в 20 км от Международного геодинамического центра (г. Бишкек), силами которого с 1992 года проводятся GPS измерения смещений и деформаций поверхности Земли. По деформографическим данным при наличии измерений в трех азимутах существует возможность определения: положения главных осей деформации <р и скорости главных деформаций Vx и Vy на плоскости [Тимофеев и др., 1994].

Ход деформаций, зарегистрированный в подземной обсерватории Ала-Арча приведен на рис.3. Здесь выделяется смена хода деформации в меридиональном направлении в начале 90-х годов, что также отмечено и по данным наклономерных измерений. Положение осей деформаций принято в соответствии с данными GPS измерений строго в азимутах С-Ю и З-В.

По данным деформографических наблюдений среднегодовые скорости деформаций в эпоху 1990-1997 гг. составили: Ух =0.77-10" '(сжатие) И 1^=1.0МО"6 (растяжение) [Тимофеев и др., 2001]. Скорость в приразломной зоне на порядок выше, чем по данным космической геодезии.

Используя информацию о 2-х землетрясениях, Суусамырском (М=7.2 и R=I 10 км) и Таш-Башатском (М=4.6 и R =20 км), а также

аномальные годовые скорости деформации был получен коэффициент связи эпицентрального расстояния и деформации порядка 10"6: А=3.5 [Запреева, 2002] через использование соотношения М=А'Ь§Я [Добровольский, 1984,1991].

Алма-Атинский полигон. Сеть станций расположена в Заилийском Ала-Тау (Талгар, Тургень, Медео) и на Казахской платформе (Курты). Измерения в различных азимутах на станциях проводятся с начала 70-х годов прошлого столетия. По данным наклономерных станций на границе Тянь-Шаня и Казахской платформы выполнено определение положения осей главных деформаций для 3-х эпох (1973-1976, 1987-1989, 1990-1998).

Эпохи отличаются сменой знака деформаций (сжатие-растяжение) и изменением ориентации главных осей. Смена положения осей также отмечена в начале 90-х годов. Значение скоростей для станции Курты на порядок меньше. В таблице 4 представлены значения среднегодовых скоростей деформаций для Алма-Атинского прогностического полигона.

В период наблюдений с 1990 по 1998 г.г. на территории Алма-Атинского полигона произошло сильное Байсорунское землетрясение (М=6.3, R=80 км). Авторами работы [Тихомиров и др., 2000] была выделена аномалия деформации перед событием и показано, что за несколько часов до землетрясения сменился характер деформирования, а величина аномалии деформации не превышает 4.10"8.

Таблица 4. На основе этих данных

автором были выявлены линейные зависимости для деформаций порядка 10-6 и был получен коэффициент связи

магнитуды и

эпицентрального расстояния А=3.4 для Алма-Атинского полигона.

Гармский полигон. Измерения по сети станций (Гарм, Чусал, Кондора, Чиль-Дора, Руноу, Сары-Пуль, Нурек) проводилось с 1971 по 1989 гг.

Станции Гарм, Чусал, Кондора и Сари-Пуль находятся в краевых частях горных массивов, сопредельных с основным активным тектоническим разломом (Гиссаро-Кокшальский, Сурхобский), Руноу в пределах хребта Петра 1, Чиль-Дора и Нурек в области Таджикской депрессии Памира.

Автором были выполнены расчеты деформаций в главных осях по деформографическим наблюдениям на станциях Гарм и Чусал. Наблюдения на этих двух станциях, находящихся на одном блоке

проводились в направлениях: Гарм (азимут 0°), Чусал (азимут 17° и 111°). В результате были получены значения среднегодовых скоростей главных деформаций (таблица 5.).

Для выделения прогностических аномалий, связанных с землетрясениями использовались события 16.04.79 г. (М=4.3 11=24 км и М=5.0 11=27 км) и 6.05.1982 г. (М=5.9 Я=150 км). Автором был получен коэффициент связи магнитуды и эпицентрального расстояния для Гармского прогностического полигона А=3.1.

На рисунке 4 представлена итоговая карта-схема региона исследований с нанесенными среднегодовыми скоростями главных деформаций с 1984 по 1997 года по всем трем полигонам. Значения скоростей деформаций и положение осей хорошо подтверждаются геологическими и геодезическими данными.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основным результатом работы является определение особенностей упругого деформирования Земли под действием приливных сил Луны и Солнца, дающих новые знания об упругих характеристиках Земли в ослабленных сейсмически-активных и высоко-деформируемых регионах, о процессах деформирования земной коры и их связи с

землетрясениями, а также об упругих характеристиках отдельного бесконечного пласта земной коры, с выходом на мониторинг объемной деформации и первого инварианта тензора напряжений (с применением статического подхода).

Предложенные подходы выгодно отличаются от используемых ранее. Во-первых, применение математических моделей и соотношений дает возможность интерпретировать данные, полученных высокоточной аппаратурой, а применение современных программ для обработки и анализа данных, максимально автоматизирует процесс.

Применение метода приливного анализа данных измерений в скважинах и использование решения уравнения для связи давления с напряжением Био' позволило автору впервые получить новые количественные оценки упругих параметров бесконечно пласта Земли по данным вариаций водного уровня для скважин Хабаровска, Камчатки и Бельгии через построение физико-математической модели, и доказать связь этих параметров с глубинным давлением и глубиной скважины в условиях латерально-однородной среды;

Преимущество использования математических расчетов (П. Мельхиор, 1968; В.Ю.Тимофеев и др., 1994) для получения скоростей главных деформаций Средней Азии выгодно в том плане, что характеристики деформаций определены непосредственно из данных измерений, без привлечения дополнительных методов, и доказано, что в условиях геодинамической обстановки Средней Азии, где субмеридиональное сжатие является доминирующим, главная ось деформации сжатия в Центральном Тянь-Шане совпадает с меридиональным направлением, а на границах Тянь-Шаня с Казахской платформой и Памиром проявляется сдвиговая компонента. Кроме того установлена связь аномальных скоростей деформаций порядка 10-6 в год с сейсмичностью региона. Выдвинута гипотеза о том, что структуры Южного Тянь-Шаня имеют более трещиноватые структуры по отношению Северному и Центральному Тянь-Шаню.

Во-вторых, использование высокоточной аппаратуры и мониторинга данных на станциях Средней Азии является доказательством качества и точности данных измерений и впервые оцененных чисел Лява (А 11 А) И Шида (/) для Центрального Тянь-Шаня, заниженные значения которых на 10% по сравнению с расчетными связываются с влиянием локальных неоднородностей земной коры - глубинных разломов.

Основные результаты опубликованы в работах:

1. Timofeev V.Y., Ducarme В., Yakovenko V.S., Duchkov A.D., Saricheva Y.K, Kuchai O.A., Vandercoilden L., Zapreeva E. Long-term and Tidal variation observed by tiltmeters and extensometers at the Ala-Archa Observatory (Tian Shan)\\ Marres Terrestres Bulletin D'Informations-2000.-№6, P. 10427-10447;

2. Тимофеев В.Ю., Яковенко B.C., Дучков А.Д., Ревтова- Е.А., Дюкарм Б. Долговременные и приливные деформации по наблюдениям деформографами и наклономерами (Тянь-Шань - ст. Ала-Арча)// Геология и геофизика. -2001. -№ 10, С. 1650-1658;

3. Тимофеев В.Ю., Дюкарм Б., Ван Руимбек М., Сарычева Ю.К., Грибанова Е.И., Запреева Е.А., Ардюков Д.Г. Экспериментальные приливные модели (для юга Сибири)// Доклады Академии Наук.-2002.- Т. 382.-№2, С. 250-255;

4. Запреева Е.А. Долговременные деформации и землетрясения в зоне Памир - Тянь-Шань (по наблюдениям на геофизических станциях)// Геофизический Вестник.- М: ЕАГО.-2002.-№1,С. 13-16;

5. Тимофеев В.Ю., Горнов П.Ю., Корчагин Ф.Г., Запреева Е.А. Мониторинг упругих параметров водонасыщенного пласта по наблюдениям уровня воды в скважине// Геология и геофизика.- 2003.-т.44.-№8,С.840-850;

6. Тимофеев В.Ю, Ардюков Д.Г., Дучков А.Д., Запреева Е.А., Кале Э. Космогеодезические исследования современной геодинамики западной части Алтае-Саянской области // Геология и геофизика.-2003.- Т. 44.- №11.-С.1208-1215.

Технический редактор О.М Вараксина

Подписано к печати 26.08.2004 Формат 60x84/16. Бумага офсет №1. Гарнитура «Таймс». Печать офсетная. Печ. л. 1.2 Тираж 120. Зак. № 190 Издательство СО РАН. 630090, Новосибирск, Морской пр.2 Филиал «Гео». 630090, Новосибирск, пр.-т Ак. Коптюга, 3

* 1694 7

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Запреева, Елена Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 существующие модели деформирования земли и современных движений земной коры (в условиях латерально-неоднородной среды и сейсмичности).

1.1 Модели приливного деформирования Земли.

1.2 Моделирование приливной силы через числа Лява и Шида.

1.3 Обзор результатов расчетов чисел Лява и Шида Земли по гравиметрическим, наклономерным, деформографическим и космогеодезическим данным.

1.4 Выводы.

Глава 2 параметры пласта земли в условиях латерально-однородной среды

§ (исследования в глубоких скважинах).

2.1 Использование данных вариаций водного уровня в скважинах для параметров пласта земной коры.

2.2 Выбор модели водоносной системы подстановкой количественных значений вариаций водного уровня.

2.3 Решение Био для определения давления в слое через напряжение (статический случай).

2.4 Количественная оценка параметров пласта земной коры и их связь с глубиной.

-22 .5 Изменение уровня воды при периодическом воздействии сейсмических, поверхностных и долгопериодических волн.

2.6 Выводы.

Глава 3 УПРУГИЕ ПАРАМЕТРЫ ЗЕМЛИ И СКОРОСТИ

СОВРЕМЕННОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ, ИХ СВЯЗЬ С НЕОДНОРОДНОСТЯМИ ЗЕМНОЙ КОРЫ И СЕЙСМИЧНОСТЬЮ.

3.1 Характеристика района исследований, особенности деформирования Средней Азии по геологическим, сейсмологическим и геодезическим данным.

3.2 Упругие константы и приливные параметры Земли по данным наклонов и деформаций в условиях латерально-неоднородной среды ст. Ала-Арча, Тянь-Шань.

3.3. Особенности скоростей долговременных деформаций и их связь с сейсмичностью и неоднородностями земной коры (по данным измерений на приливных станциях Средней Азии).

3.4. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Приливные параметры упругости Земли в условиях латерально-однородной и латерально-неоднородной среды"

Актуальностьисследований. Изучение особенностей деформирования на приливных частотах дает возможность определять приливные параметры Земли в целом, представляющие собой комбинацию чисел Лява и Шида, характеризующих ее как физическое тело.

Часто в исследовательских целях важно знать упругие параметры отдельных пластов Земли (обычно поверхностных). Поскольку они важны для моделирования, оценки тектонических, экологических эффектов и прогноза землетрясения. В этом случае, существует возможность определения упругих параметров пласта, таких как модуль сдвига, эффективная плотность, пористость и др., по измерениям вариаций уровня воды в глубоких скважинах (in situ), полученных высокоточными датчиками. К тому же в настоящее время широко распространен мониторинг приливных вариаций водного уровня в скважинах (на различных глубинах) с использованием высокочувствительных пьезометрических датчиков и цифровой системой сбора данных.

Автор работы воспользовался техническими возможностями - аппаратуры и наличием большого объема таких данных и разработал методику получения количественных оценок упругих параметров пласта и выявления их связи с глубиной с использованием данных вариаций водного уровня в скважинах, на основе имеющихся:

-4- модели пласта;

- решения Био для связи давления с напряжением;

- статической теории приливного деформирования Земли;

- предположения о бесконечной горизонтальной слоистой среде в зонах осадочных бассейнов.

Приливные параметры Земли являются универсальными характеристиками при описании приливного эффекта Земли. В настоящее время они широко используются в моделях приливного деформирования, при обработке высокоточных данных космической геодезии и гравиметрии.

Параметры упругости Земли - числа Лява (Л - параметр, обусловленный разницей в высоте земного и расчетного приливов и к -дополнительным потенциалом, вызванным перемещением масс Земли) и Шида (/ - параметр, обусловленный разницей в горизонтальном «смещении» точки земной поверхности и океанического прилива) являются характеристикой Земли как физического тела.

То-есть актуальность исследований определяется необходимостью разработки новых подходов и приемов использования экспериментальных высокоточных данных для количественных оценок упругих параметров пласта и уточнения упругих характеристик Земли, как физического тела, и изучения их отклонений от расчетных в условиях латерально-неоднородной среды (наличие глубинных разломов, в условиях смены сейсмического режима и сильных поверхностных движений).

Научная задача исследований:

Установить связь упругих параметров отдельного пласта земной коры (модуль сдвига, эффективная плотность и др.) с глубиной его залегания и приливных параметров Земли в целом (и соответственно чисел Лява и Шида) со структурными и геодинамическими характеристиками региона.

Решение задачи проводилось в несколько этапов:

3. Анализ данных смещений по программам Gamit/GLOBK (King, 2000);

4. Выбор модели методом подстановки экспериментальных данных вариаций уровня воды в рассмотренные модели водоносного пласта: ф «замкнутый пласт», «незамкнутый пласт»- Теркотта-Шуберта и ограниченная полость» - П. Мельхиора;

Фактический материал, методы исследований и аппаратура

В качестве фактического материала для решения задачи исследования использовались следующие экспериментальные данные: вариаций уровня воды в скважинах №1 (Хабаровский край, Горнов П.Ю.) за 1999-2001 гг., УМЗ (Камчатка, Копылова Г.Н.) за 2003 год и Уккль (Брюссель, Бельгия, Дюкарм Б.) за 1984-1995 гг. (Тимофеев и др., 2003а); наклонов и деформаций за период 1985-2000 гг., станция Ала-Арча (Средний Тянь-Шань), (Институт сейсмологии Киргизской АН, Яковенко B.C., Мамыров У.И.); деформаций за период 1973-1998 гг., Алма-Атинский геодинамический полигон (Северный Тянь-Шань) (Тихомиров и др., 2001); деформаций за период 1973-1989 гг., Гармский прогностический полигон (Южный Тянь-Шань) (Латынина, Кармалеева, 1978,1992);

GPS данные по постоянным станциям:

- NVSK за период 2000-2002 гг. (Тимофеев и др., 20036);

Теоретической основой решения научной задачи является статическая теория приливных деформаций, а основные методы исследований - полевой эксперимент, построенный на измерениях высокоточной аппаратурой (датчики уровня воды, барографы, наклономеры, деформографы, GPS - приемники) в 10 подземных и наземных геофизических лабораториях; мониторинговые исследования долговременных вариаций водного уровня, наклонов, деформаций и смещений земной поверхности до 15 лет; приливный анализ, основанный на гармоническом анализе данных измерений вариаций уровня воды в скважинах, наклонов и деформаций методом наименьших квадратов; анализ данных GPS-измерений с применением алгоритма метода наименьших квадратов для оценки орбитальных параметров спутников, фазовых неоднозначностей и ковариационных матриц положений станций, используемых далее для оценки смещений станций с помощью фильтра Кальмана; метод сравнительного анализа полученных результатов с результатами, полученными другими авторами.

Экспериментальные данные были получены следующей аппаратурой: ультразвуковой измеритель уровня воды типа «Кедр» и барограф с цифровой записью и чувствительностью до 0.1 мм и до 0.1 мбар соответственно; наклономеры ASNS типа наклономеров Островского с чувствительностью порядка 0.1 мсек дуги; штанговые кварцевые деформографы с базой до 30 метров и чувствительностью порядка 0.05 мкм; GPS-приемники типа Trimble 4700 с накопителем до 10 суток, точность определения скоростей смещений поверхности до 1 мм с постобработкой по программам Gamit/GLOBK.

Для обработки и приливного гармонического анализа данных водного уровня, деформаций и наклонов использовался следующий набор программных средств: Мезозавр (Кузнецов С.Е. и др., 1991), MDAS (Beaducel et al., 1997), Tsoft (Vauterin and Van Camp, 2000), ETERNA 3.03.4 (Wenzel, 1994), Gamit/GLOBK (King, 2000; Herring, 1995).

Ф Защищаемые научные положения и научные результаты

1. Построена физико-математическая модель для количественного определения параметров пласта - коэффициента нагружения у, эффективного модуля сдвига О, эффективной плотности пород р и пористости среды п по данным вариаций водного уровня под действием приливных сил и атмосферного давления; получены значения этих параметров для скважин различной глубины (100, 310 и 1150 м);

2. Сделаны количественные оценки приливных чисел Лява (Л=0.611, # /г=0.302) и Шида (/=0.074-0.081) для станции Ала-Арча (Центральный

Тянь-Шань), заниженные на 10% значения, которых, связываются с наличием глубинных разломов по модели С.М. Молоденского и геодинамической обстановкой региона (горизонтальные сжатия);

Центральном Тянь-Шане (ст. Ала-Арча) совпадают с меридиональным направлением, а на Северной (полигон Алма-Ата) и Южной (полигон Гарм) границах Тянь-Шаня с Казахской платформой и Памиром проявляется сдвиговая компонента, и значения скоростей деформаций составляют порядка Ю^-Ю"6 в год, а их вариации коррелируют с эпохами крупных землетрясений региона.

Научная новизна и личный вклад ф 1. С помощью построенной" модели, впервые получены количественные оценки упругого модуля сдвига, эффективной плотности и пористости глубинного водоносного пласта, и качественно установлена их связь с глубинным давлением и глубиной скважин для Дальнего Востока, Камчатки и Бельгии: с применением метода мультирегресии 2-го порядка в различных (по глубине) скважинах, получены коэффициенты нагружения пласта у (коэффициент связи изменения порового давления и напряжения) для скважин Хабаровска, Камчатки и Бельгии, равные -0.578, -0.276, -0,496 соответственно, позволяющие количественно оценивать вариации тектонического напряжения (первого инварианта тензора напряжений (П. Мельхиор, 1976)); и 0 ^ 'г'' (- - -'''

А) х С' используя модель Теркотта-Шуберта «замкнутый пласт», решение уравнения Био связи давления и напряжения (статический случай) и метод приливного анализа данных, количественно оценены упругий модуль сдвига О глубинного пласта, эффективная плотность р и пористость п, значения, которых хорошо подтверждаются петрофизическими данными; с учетом воздействия земных приливов и атмосферного давления на уровень воды в скважине получено значение изменения линейного тренда остатков кривой записи на месячном периоде по станции Бычиха в 100 Па, что определяется влиянием сезонных эффектов, а на 3-летнем периоде линейный тренд отсутствует, что дает основание считать выбор модели пласта и статического решения оправданным;

Лява и Шида и качественно установлена связь их аномального поведения с наличием глубинных разломов; с применением метода приливного анализа данных наклономеров и модели Молоденского С.М., подтверждено влияние структуры региона (глубинного разлома), которое выражается в виде завышенных амплитуд и аномальных значений фазового запаздывания основных приливных волн; с использованием расчетных формул (Мельхиор, 1968; Тимофеев В.Ю. и др., 1994) получены среднегодовые скорости главных деформаций земной коры и угол поворота осей для станций Средней Азии; с применением соотношения И.П. Добровольского получены коэффициенты связи магнитуды землетрясений и эпицентрального расстояния для аномальных скоростей деформаций порядка 1СГ6, указывающие, что структуры Южного Тянь-Шаня более трещиноватые по сравнению со структурами Центрального и Северного Тянь-Шаня.

Научная значимость результатов. Количественные оценки упругих чисел Лява и Шида необходимо использовать при построениях моделей деформирования Земли, планировании стратегий обработки данных космической геодезии и гравиметрии, а также учитывать отличие этих параметров от расчетных для высоко-сейсмичных и высоко-деформируемых регионов при построениях моделей внутриплитных смещений и деформаций земной коры. Метод получения количественных оценок упругих параметров пласта может быть использованы для оценки тектонических эффектов региона, а мониторинг параметров важен для контроля состояния среды, режима подпитки скважин и прогноза землетрясений.

Апробация работы и публикации. Основные результаты ^ исследований неоднократно докладывались на российских и международных конференциях: Международная геофизическая конференция, посвященная 300-летию горно-геологической службы России, 2000, Санкт-Петербург; Всероссийская молодежная научная конференция «Строение литосферы и геодинамика», 2001, Иркутск; Международная конференция молодых ученых, специалистов и студентов «Геофизика - 2001», 2001, Новосибирск; VI Международный симпозиум студентов, аспирантов и молодых ученых им. Акад. М.А. Усова, 2002, Томск; II Международный симпозиум "Геодинамика и геоэкологические ¡ф проблемы высокогорных регионов", 2002, Бишкек; Четвертые международные геофизические чтения им. В.В. Федынского, 2002, Москва; Международный семинар "On the Use of Space Techniques for Asia-Pacific Regional Crustal Movements Studies", 2002, Иркутск; LIII Научно-техническая конференция «Современные проблемы геодезии и оптики», 2003, Новосибирск.

Результаты неоднократно обсуждались на заседаниях Лаборатории естественных геофизических полей Института геофизики СО РАН, также 0 обсуждались в Международном приливном центре Королевской обсерватории Бельгии (группа В. Дюкарма, Брюссель, Бельгия), и докладывались на рабочих семинарах в Геодинамическом центре (группа О. Франсиса, Люксембург, Люксембург) и Международном геодинамическом полигоне МНИЦ ГП (группа GPS A.B. Зубовича, Бишкек, Кыргызстан).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из 3 глав, введения и заключения. Общий объем работы составляет 143 страницы, в том числе 19 таблиц, 36 рисунков и список литературы из 149 наименований.

Благода рности. Автор выражает свою искреннюю благодарность за постановку задачи, обсуждение результатов своему научному руководителю д.ф.- м.н. В.Ю. Тимофееву, признателен и благодарен за поддержку, ценные советы и консультации по оформлению научных результатов данной работы зам. директора ИГФ СО РАН заведующему лабораторией д.г - м.н. А.Д. Дучкову

Глубоко признателен автор коллегам Д.Г. Щелочкову, A.B. Зубовичу и О. И. Мосиенко (МНИЦ ГП., Бишкек) за обсуждение научных результатов и помощь при освоении программ GAMIT/GLOBK и за сердечный прием в 2000, 2002 и 2003 годах.

Автор благодарен за помощь при подготовке данной работы ведущим специалистам Института геофизики к.г - м.н. O.A. Кучай, к.г.-м.н. П.Г. Дядькову и к.ф.- м.н. Ю.К. Сарычевой, а также, автор благодарен В.И. Самойловой за методическую помощь при оформлении диссертации.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Запреева, Елена Александровна

3.4. Выводы

По результатам деформографических и наклономерных измерений на станции Ала-Арча были выполнены количественные оценки нагрузочных чисел Лява и Шида (/г=0.611, /=0.074-0.081, £=0.302) и исследованы зависимости аномального поведения кривых наклонов и деформаций от структуры региона. Сравнивая значения упругих параметров, полученных по станции Ала-Арча (Средний Тянь-Шань) с теоретическими значениями (модель 1\¥а11г&Ве11ап1:), можно показать, что отличие (занижение) в упругих параметрах, полученных по данным наклонов и деформаций составляет порядка 1% для компоненты С-Ю и 10% по компоненте 3-В, что может быть вызвано наличием локальной латеральной неоднородности вблизи пункта наблюдений тектонического разлома и высокой сейсмичностью региона.

В связи с этим были проведены дополнительные расчеты отношений приливных параметров для основных волн М2 и 01 в соответствии с математической моделью Молоденского о влиянии локальных неоднородностей упругих модулей на приливные наклоны и деформации земной коры и . получены характеристики разлома (субширотный разлом с углом падения «20-25°), хорошо подтверждающиеся геологическими данными.

По данным измерений на станции Ала-Арча и на станциях геодинамических полигонов Алма-Аты и Гарма, а также с использованием решений для очагов сильных землетрясений автором сделаны расчеты скоростей деформаций в главных осях (порядка 10"6) и установлена связь аномальных деформаций с сейсмичностью через соотношение магнитуды и эпицентрального расстояния для деформаций порядка 10~б.

Рис. 3.19. Карта-схема региона исследований с нанесенными деформациями в главных осях с 1984 по 1997 года м I

-126-ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы является определение особенностей упругого деформирования Земли под действием приливных сил Луны и Солнца, дающих новые знания об упругих характеристиках Земли в ослабленных сейсмически-активных и высоко-деформируемых регионах, о процессах деформирования земной коры и их связи с землетрясениями, а также об упругих характеристиках отдельного бесконечного пласта земной коры, с выходом на мониторинг объемной деформации и первого инварианта тензора напряжений (с применением статического подхода).

Применение метода приливного анализа данных измерений в скважинах и использование решения уравнения для связи давления с напряжением Био позволило автору впервые получить новые количественные оценки упругих параметров бесконечно пласта Земли по данным вариаций водного уровня для скважин Хабаровска, Камчатки и Бельгии через построение физико-математической модели, и доказать связь этих параметров с глубинным давлением и глубиной скважины в условиях латерально-однородной среды;

Шаня с Казахской платформой и Памиром проявляется сдвиговая компонента. Кроме того установлена связь аномальных скоростей деформаций порядка 10"6 в год с сейсмичностью региона. Выдвинута гипотеза о том, что структуры Южного Тянь-Шаня имеют более трещиноватые структуры по отношению Северному и Центральному Тянь-Шаню.

Во-вторых, использование высокоточной аппаратуры и мониторинга данных на станциях Средней Азии является доказательством качества и точности данных измерений и впервые оцененных чисел Лява (Л и Л) и Шида (I) для Центрального Тянь-Шаня, заниженные значения которых на 10% по сравнению с расчетными связываются с влиянием локальных неоднородностей земной коры - глубинных разломов.

Мониторинг значений упругих параметров Земли в регионах с латеральными неоднородностями земной коры позволит уточнить модели деформирования Земли и усовершенствовать методику обработки высокоточных измерений, а также получить более полную картину изменения параметров во времени.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Запреева, Елена Александровна, Новосибирск

1. Белокопытов В. А., Гусева Т.В., Лукк A.A. и др. Геодинамика района соприкосновения Памира и Тянь-Шаня// Изв. АН СССР, сер. геол. -1990. (1). - С.127-134;

2. Буланже Ю.Д., Гриднев Д.Г., Давыдов В.И., Тененбаум С.Г., Власов Б.В. Кварцевый наклономер НК-1// Сборник «Приливные деформации земли».- М., Наука, 1975, стр. 149-158;

3. Гриднев Д.Г., Тимофеев В.Ю., Сарычева Ю.К., Анисимова JI.B., Масальский Щ.К., Глевский Г.Н., Панин С.Ф. Наклоны земной поверхности на юге Байкала (Талая)// Геология и геофизика, 1990, №5, с. 95-104;

4. Гусева Т.В. Современные движения земной коры в зоне перехода от Памира к Тянь-Шаню. М., ИФЗ РАН, 1986, 170 е.;

5. Гусева Т.В., Пак Т.А., Старков Б.И., Старкова Э.Я. Исследование деформационных процессов в тектонически активной зоне центрального Таджикистана// Прогноз землетрясений, №11, Геодезические методы исследований. Душанбе Москва: Дониш, 1989, С.-62-80;

6. Гусева Т.В. Геодезические методы// Гармский геофизический полигон. Отв. ред. Сидорин А.Я. М. - Гарм: ИФЗ АН СССР, 1990. -С.105-115;

7. Дельво Д., Абдрахматов К.Е., Лемзин И.Н., Стром А.Л. Оползни и разрывы Кеминского землетрясения 1911 года с Ms=8,2 в Киргизии// Геология и геофизика, 2001, т.42, № 10, с.1667-1677;

8. Дженчураева Р.Д. Трансрегиональные глубинные структуры Тянь-Шаня и их роль при формировании крупных месторождений// Геология и геофизика, 2001, т.42, № 10, с. 1476-1483;

9. Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г. Глубинная геодинамика, Новосибирск, НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1994, 300 стр.;

10. Добровольский И.П. Механика подготовки тектонического землетрясения, М.: ИФЗ РАН, 1984, 189 е.;

11. Добровольский И.П. Теория подготовки тектонического землетрясения, М.: ИФЗ РАН, 1991, 219 е.;

12. Дучков А.Д., Шварцман Ю.Г., Соколова Л.С. Глубинные тепловой поток Тянь-Шаня: достижения и проблемы// Геология и геофизика, 2001, т.42, № 10, с.1516-1531;

13. Запреева Е.А. Долговременные деформации и землетрясения в зоне Памир Тянь-Шань (по наблюдениям на геофизических станциях)// Геофизический Вестник. - 2002.- №1. -С. 13-16;

14. Зубович A.B. Изучение поля скоростей современных движений земной коры центрального Тянь-Шаня методами космической геодезии//Автореферат к диссертации на степень кандидата ф.м- наук, М.-20016, 25 стр.;

15. Кармалеева P.M., Латынина Л.А. Тектонические движения земной коры по данным деформографических наблюдений// Сборник докладов, М.: ИФЗ, 1992, с.146-151;

16. Копаев A.B. Аномалии гравиметрических приливов// Докл. АН, 2000, т. 372, №1, с. 104-107;

17. Копылова Г.Н., Любушин A.A., Малугин В.А., Смирнов A.A., Таранова Л.Н. Гидродинамические наблюдения на Петропавловском полигоне, Камчатка// Вулканология и сейсмология, 2000, №4, с. 6979;

18. Копылова Г.Н. Изменение уровня воды в скважине Елизовская-1, Камчатка, вызванное сильными землетрясениями (по данным наблюдений в 1987-1998 гг.)// Вулканология и сейсмология, 2001, №2, с. 39-52;

19. Кузнецов С.Е. МЕЗОЗАВР 1.2 система статистического анализа временных рядов и прогнозирования. - М.: ЦЭМИ - СТАТДИАЛОГ, 1991,30 с.;

20. Курскеев А.К., Латынина Л.А., Тихомиров А. В. О деформационных процессах на Алма-Атинском полигоне// Физика Земли, 2000, №7, с. 89-96;

21. Кучай В.К. Зонный орогенез и сейсмичность. М.: Наука, 1981, 164 С.;

22. Кучай В.К., Кучай O.A. Определение векторов горизонтальных движений блоков земной коры в современном поле тектонических напряжений// Докл. АН Тадж. ССР, 1976, т. 19, №11, с. 34-38;

23. Кучай O.A., Муралиев A.M., Абдрахматов К.Е., Дельво Д., Дучков А.Д. Суусамырское землетрясение 1992 года и поле деформаций афтершоковой последовательности// Геология и геофизика, 2002, т. 43, № 11, с. 1038-1048;

24. Латынина Л.А., Кармалеева P.M. Деформографические измерения. М-Наука, 1978,153 е.;

25. Лукк A.A., Нерсесов И.Л., Певнев А.К., Юнга С.Л. Современные движения западной части хребта Петра Первого по геодезическим и сейсмологическим данным// Изв. АН СССР Физика Земли, 1980, №5, с. 32-41;

26. Лукк A.A., Юнга С.Л., Шкляр Г.П. Сейсмотектоническая деформация Средней Азии и Казахстана// Землетрясения Средней Азии и Казахстана. Душамбе.: Дониш, 1981,с.67-206;

27. Макаров В.И., Трапезников А.Ю. Изучение современных деформаций земной коры методами космической геодезии// Геоэкология, 1996, №3, с. 70-85;

28. Максумова P.A., Дженчураева A.B., Березанский A.B. Структура и эволюция покровно-складчатого сооружения Киргизского Тянь-Шаня// Геология и геофизика, 2001, т.42, № 10, с. 1444-1452;

29. Мельхиор П. Земные приливы, М.-1968., 482 е.;

30. Мельхиор П. Физика и динамика планет ч.П, М.- Мир, 1976, 484 е.;

31. Миди Б. Дж., Хагер Б.Х. Современное распределение деформаций в западном Тянь-Шане по блоковым моделям, основанным на геодезических данных// Геология и геофизика, 2001, т.42, №10, с. 1622-1633;

32. Миколайчук A.B. Новейшие разломы Кыргызского хребта// Наука и новые технологии, Бишкек, 1999, №2, с. 42-47;

33. Молоденский М.С. Упругие приливы, свободная нутация и некоторые вопросы строения Земли// Труды геофизического института АН СССР, 1953, №19 (146), С. 3-52;

34. Молоденский М.С., Крамер М.В.Земные приливы и нутация Земли, М.- АН СССР, 1961, №19 (146), С. 3-52;

35. Молоденский С.М. Приливы, нутация и внутреннее строение Земли. М.ИФЗ АН СССР,-1984, 213 с.;

36. Молоденский М.С. Избранные труды. М.-ОИФЗ РАН, 1999, 522 С.;

37. Молоденский М.С. Избранные труды. Гравитационное поле. Фигура и внутреннее строение Земли. М.- Наука, 2001, 570 С.;

38. Моссаковский A.A., Руженцев С.В., Самыгин С.Г., Хераскова Т.Н. Центрально-Азиатский складчатый пояс: геодинамическая эволюция и история формирования/ЛГеотектоника, 1993, №6, с. 3-33;

39. Островский А.Е., Деформации земной коры по наблюдениям наклонов. М. :Наука, -1978. 184 е.;

40. Парийский H.H., Перцев Б.П. Об определении числа Лява по приливным изменения вращения сжимаемой Земли//Изв. АН СССР. Физика земли, 1972, № 3 , С. 11-14;

41. Парийский H.H., Перцев Б.П. Определение числа Лява к по приливным вариациям скорости вращения сжимаемой Земли// Изучение приливных деформаций Земли, М., 1973,С. 19-33;

42. Погребной В.Н., Сабитова Т.М. Отражение структуры тибетского плюма и сейсмичности высокой Азии в региональных геофизических полях// Геология и геофизика, 2001, т.42, № 10, с.1532-1542;

43. Ржевский В.В., Новик Г.Я., Основы физики горных пород. М., Недра, 1978, 248 е.;

44. Ружич В.В., Мазукабзов A.M., Васильев В.П. О роли Индо-Азиатской коллизии в становлении современной структуры Центральной Азии// Инженерная геодинамика и геологическая среда.- Новосибирск, Наука, Издательство СО РАН, 1989, с.96-103;

45. Сабитова Т.М., Лесик О.М., Маматканова P.O. и др. Сейсмотомографические исследования земной коры Северного Тянь-Шаня и связи с сейсмичностью// Физика земли, 1998, №2, с.3-19;

46. Сабитова Т.М., Адамова A.A. Сейсмотомографические исследования земной коры Тянь-Шаня// Геология и геофизика, 2001, т.42, № 10, с.1543-1553;

47. Теркотт Д., Шуберт Дж. Геодинамика. Геологические приложения физики сплошных сред. М.:Мир,1985.- 637 е.;

48. Тимофеев В.Ю., Панин С.Ф., Сарычева Ю.К., Анисимова JI.B., Гриднев Д.Г., Масальский O.K. Исследование наклонов и деформаций земной поверхности в Байкальской рифтовой зоне (ст. Талая) // Геология и геофизика, 1994, 35, No 3, с.119-129;

49. Тимофеев В.Ю., Яковенко B.C., Дучков А.Д., Дюкарм Б., Ревтова Е.А. Долговременные и приливные деформации по наблюдениям деформографами и наклономерами (Тянь-Шань ст. Ала-Арча)// Геология и геофизика, 2001, № 10, с. 1650-1658;

50. Тимофеев В.Ю., Дюкарм Б., Ван Руимбек М., Сарычева Ю.К., Грибанова Е.И., Запреева Е.А., Ардюков Д.Г. Экспериментальные приливные модели (для юга Сибири)// Доклады Академии Наук.-2002.- Т. 382- №2, С. 250-255;

51. Тимофеев В.Ю., Горнов П.Ю., Корчагин Ф.Г., Запреева Е.А. Мониторинг упругих параметров водонасыщенного пласта по наблюдениям уровня воды в скважине// Геология и геофизика. -2003а.-т.44.- № 8. С.840-850;

52. Тимофеев В.Ю, Ардюков Д.Г., Дучков А.Д., Запреева Е.А., *Кале Э. Космогеодезические исследования современной геодинамики западной части Алтае-Саянской области// Геология и геофизика.-20036.- Т. 44.- №11.-С.1208-1215;

53. Тихомиров A.B., Смирнов А.Л., Пилыук И.Д., Бакулина М.П. Мониторинг деформационных процессов на территории Алма-Атинского прогностического полигона// Геология и геофизика, 2001, Том 42, No 10 , С. 1659-1666;

54. Тихомиров A.B. Современные деформационные процессы и сейсмичность земной коры Северного Тянь-Шаня: Автореф. дис. к-та геол. мин. наук.- Алма-Аты, 2002.-15с.;

55. Чедиа O.K. Морфо-структуры и современная тектоника Тянь-Шань//"Илим", Фрунзе, 1986. -250 е.;

56. Allen C.R., Luo Z., Qian H., Wen X., Zhou H., Huang W. Field study of a highly active fault zone: The Xianshuihe fault of southwestern China// Geol. Soc. Am. Bull., 1991, No 103, pp. 1178-1199;

57. Alterman Z., Jarosch H., Pekeris C.// Proc. R. Soc. London Ser. A, 1959, Vol. 252, No 1268, pp. 80-95;

58. Argus D.F., R.G. Gordon (1991): No-net-rotation model of current plate velocities incorporating plate motion model NUVEL-1// Geophys. Res. Lett., 1991, Vol. 18, pp. 2039-2042;

59. Armijo R., Tapponier P., Mercier J.L., Han T.L. Quaternary extension in southern Tibet: Field observation and tectonic implications// J. Geophys. Res., 1986, No 91, pp.l3803-13872;

60. Armijo R., Tapponier P., Han T.L. Late Cenozoic right-lateral strike-slip faulting in southern Tibet// J. Geophys. Res., 1989, No 94, pp.2787-2838;

61. Avoas J.P., Tapponnier P. Kinematic model of deformation in central Asia// Geophys. Res. Lett., 1993, v.20 (10), pp. 895-898;

62. Beauducel A., Van Ruymbeke M., F. Somerhausen. The Environmental Data Acquisition System (EDAS) developed at the Royal Observatory of Belgium, Cahiers du Centre Europien de Geodynamique et de Seismologie, Luxembourg, 1997, No 14, pp.163-174;

63. Biancale R. Love's number adjustment from DORIS and SLR// Marees Terrestres Bulletin D'Information, 2001d, №134, pp.10567-10568;

64. Biot M.A. General theory of three-dimensional consolidation// J. Appl. Phys., 1941, Nol2, pp.155-164;

65. Boucher C., Altamimi Z., Sillard P. Central Bureau Terrestrial Reference Frames Section annual report//1996 IERS annual report, 1997, pp. 1-46;

66. Boucher C., Altamimi Z., Sillard P. 1998, Results and Analysis of the ITRF96// IERS TECHNICAL NOTE No 24, 1998, 100 p.;

67. Bredehoeft J. D. Response of well-aquifer systems to Earth Tides // J. Geophysical Res., 1967, V.72,No 12, pp. 3076-3087;

68. Bullen K.// Mon. Not. (Geophys. Suppl), 1950, No 6, 50 p.;

69. Calais E., Amaijargal S. New constraints on current deformation in Asia from continuous GPS measurements at Ulan Baatar, Mongolia // Geophysical Research Letters, 2000, v. 27, No. 10, pp. 1527-1530;

70. Cooper H. H., Bredehoeft J. D., Papadopulos I. S., Bennett R.R. The response of well-aquifer systems to seismic waves// J. Geophysical Res., 1965, V. 71, pp.3915-3926;

71. Dehant V. Tidal parameters for an inelastic Earth// Physics of the Earth and Planetary Interior, 1987, vol. 49, pp. 97-116;

72. Dehant V., Defraigne P. and Wahr J.M. Tides for a convective Earth// J. Geophys. Res., 1999, Vol. 104, No Bl, pp. 1035-1058;

73. Delcourt-Honorez M. Determination of the in situ parameters from the observed tidal oscillations in the well-aquifer systems at the Roal Observatory of Belgium// Marees Terrestres Bulletin D'Information, 1989j, №103, pp.7228-7255;

74. Delcourt-Honorez M. Relating Earth's tides to hydrogeology at several sites in Belgium// Proceedings of the Thirteenth International Symposium on Earth Tides, Brussels, 1998, pp.245-152;

75. DeMets C., Gordon R.G., Argus D.F. and Stein S. Current plate motions// Geophys. J. Int., 1990, Vol. 101, pp. 425-478;

76. DeMets C., R. G. Gordon, D. F. Argus and Stein S. Effect of recent revisions to the geomagnetic reversal time scale on estimates of current plate motions// Geophys. Res. Lett., 1994, Vol. 21 No. 20, pp. 21912194;

77. Dewey J.F. Extensional collapse of orogenes// Tectonics, 1988, V. 7, pp. 1123-1139;

78. Dobretsov, N. L., Buslov, M.M., Delvaux, D. et al. Meso-Cenozoic tectonics of the Central Asian orogenic belt: collision of lithospheric plates and mantle plume// International Geology Review, 1996, No 38, pp. 430466;

79. Dong D., Herring T.A., King R.W.K. Estimating regional deformation from a combination of space and terrestrial geodetic data//Journal Geodesy, 1998 , No 72, pp. 200-214;

80. Ducarme B. Introduction to modern tidal analysis methods. In press, 15 p.;

81. Drewes, H.: Combination of VLBI, SLR and GPS determined station velocities for actual plate kinematic and crustaL deformation models// In: M. Feissel (Ed.): Geodynamics, IAG Symposia, Springer 1998;

82. Dziewonski A.M. and Anderson D.L. Preliminary Reference Earth Model// Phys. Earth planet. Inter., 1981, No 25, pp. 297-356;

83. Eanes R.J. and Bettadpur S.V. The CSR3.0 global ocean tide model: Diurnal and semidiurnal ocean tides from TOPEX/Poseidon altimetry// Technical Memorandum CSR-TM-96-05, Univ. of Texas, Cent, for Space Res., Austin, Texas, 1996,50 p.;

84. Gilbert F. and Dziewonski A.M. An application of normal mode theory to the retrieval of structural parameters and source mechanisms from seismic spectra//Phil. Trans. R. Soc. Lond., 1975, A278, pp. 187-269;

85. Haas R., Schuh H. Determination of frequency dependent Love and Shida numbers from VLBI data// Geophys. Res. Lett., 1996, Vol. 23, No 12, pp. 1509-1512;

86. Haas R., Andersen P.H., Dehant V., Mathews P.M., Schuh H., Titov O. Report of the IAG/ETC/WG6/1 (VLBI)// Marees Terrestres Bulletin D'Information, 2001, №134, pp.10541-10548; http://www.astro.oma.be/ICET/bim/text/WG6VLBI.ps

87. Hamburger Michael W., Shen-Tu Bingming, Ghose Sujoy. Rate and style of crustal deformation in the Tian Shan based on GPS and seismotectonic observations// Geodynamics of the Tian-Shan, Abstract & Papers, 2000, Bishkek, pp.31-38;

88. Harrison, J.C. Cavity and topographic effects in tilt and strain measurements// Journal of Geophysical Research, 1976, vol. 81, pp. 319328;

89. Herring T. A. GL OBK: Global K alman filter VL BI a nd G PS a nalysis program Version 3.2 //Internal Memorandum, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, 1995, 94 p.;

90. Herring T. A., Yamin D.D. and Zubovich A.V. Contemporary rates of deformation in the Tien Shan. // Geodynamics of the Tien-Shan, International Workshop, Abstracts, Bishkek, Kyrgyzstan, 2000, pp. 3840;

91. Hsieh P., Bredehoeft J.D., Farr J. Determination of Aquifertt Transmissivity From Earth Tide Analysis// Water resources Research,1987, No 23, p. 1824-1832;

92. Jeffreys H., Vicente R. The theory of nutation and the variation of latitude// Mon. Not. R. Astr. Soc., 1957, Vol. 117, No 2, pp. 142-161;

93. King R.W. Documentation for the GAMIT GPS Analysis Software,

94. Release 10.0// Scripps Institution of Oceanography, 2000, 400 p.;

95. Kumpel H.-J., Gupta H.K., Radharkrishna I., Chadha R.K., Grecksch G.

96. Well tides in an area of high reservoir induced seismicity// Proceedingsof the T hirteenth I nternational S ymposium o n E arth T ides, Brussels, 1998, p.125-132;

97. Le Provost C., Genco M., Lyard F., Incent P., Canceil P. Spectroscopy of the world ocean tides from a finite element hydrological model//Journal Geophysical Research, 1994, Vol. 99, p. 24777-24798;

98. Liu Q., Anouac J.P., Tapponier P., Zhang Q. Field evidence for Holocene and active faulting in western Qangtang// Terra Nova Abstr.,1991, No3, p.265;

99. Liu Q., Anouac J.P., Tapponier P., Zhang Q. Holocene movement along the southern part of the Karakorum fault// Abstracts of International

100. Symposium on the Karakorum and Kunlun mountains, CNRS-INSU, Kashgar, China, 1992, pp. 91-98;

101. Mathews P.M., Buffett B.A., Shapiro I.I. Love numbers for a rotating spheroidal E arth: new d efinitions a nd num erical v alues// Ge ophys. R es. Lett., 1995, Vol. 22, P. 579-582;

102. Mathews P.M. Tidal models// Proceedings of the Thirteenth International Symposium on Earth Tides, Brussels, 1998, p.253-260;

103. McCarthy D.D. IERS Standards// IERS Technical Report Note 13, 1992, pp. 1-70;

104. McCarthy D.D.IERS Conventions//IERS Technical Report Note 21,1996, pp. i-3 ii-87;

105. McCarthy D.D. and Petit G. IERS Conventions and combinations//IERS Technical Report Note 49, 2003, pp.63-65;

106. Melchior P. Die gezeiten in unterirdischen flussigkerten, Erdoel Kohle, 1960, Vol. 13, p. 312-317;

107. Molnar P., Tapponier P. Cenozoic tectonics of Asia: Effects of a continental collision//Science, 1975, V.189, No 4201, p. 419- 425;

108. Molnar P., Lyon-Caen. Fault plane solutions of earthquakes and active tectonics of the Tibetian plateau and its margin// Geophys. J. Int., 1989, No 99, p. 123-153;

109. Molnar P., Gipson J.M. A bound on the rheology of continental lithosphere using very long baseline interferometry: The velocity of south China with respect to Eurasia// J. Geophys. Res., 1996, Vol. 101, p. 545-553;

110. Nur A., Byerlee J.D. An exact effective stress law for elastic deformation of rock with fluids// J. Geophys. Res., 1971, Vol. 76, p. 6414-6419;

111. Peltzer G., Saucier F. Present-day kinematics of Asia derived from geologic fault rates// O. Geophys. Res., 1996, Vol. 101, No. B12, p. 27943-27956;

112. Peltzer G., Tapponier P., Armijo R. Magnitude of late Quaternary left -lateral displacements along the north edge of Tibet// Science, 1989, No 246, p. 1285-1289;

113. Petrov L. Determination of Love numbers H and L for long-period tides using VLBI/ Proceedings of First IVS General meeting, NASA Goddard Space Flight Center, 2000, p. 56-67;

114. Petrov L. Determination of Love numbers H and L for long-period tides using VLBI//Proceedings of XlVth Symp. On Earth Tides, Misuzawa, 2000, p.

115. Ray R.D., Bettadpur S., Eanes R.J. and Schrama E.J.O. Geometrical determination of the Love number h2 at four tidal frequencies//Geophys. Res. Lett., 1995, Vol. 22, No 16, p. 2175-2178;

116. Ray R.D. Updated model of short-period tidal variations in earth rotation// IERS Technical Note 28, 2000, p. 1-4;

117. Rice J.R., Cleary M. P. Some basic stress diffusion solutions for fluid-saturated porous media with compressible constituents// Rev. Geophys. Space Phys., 1976, Vol. 14, p. 227-241;

118. Roecker S.W., Sabitova T.M., Vinnik L.P. YA Burmakov, MI Golvanov, R. Mamatkanova, L. Munirova. Three-dimensional elastic wave structure of the western and central Tien-Shan// J. Geophysical Res., 1993, v. 98, p. 15779-15795;

119. Scherneck H.G. Site displacement due to ocean loading// IERS Technical Note 21,1996, p.52-56;

120. Schulze Katja C., Kumpel Hans-Joachim, Huenges Ernst. Tides in the KTB Boreholes: Pore Pressure Signals from Great Depth //Proceedingsof theThirteenthInternational SymposiumotiEarthTides, Brussels, 1998, p.133-140;

121. Schwiderski E.W. On Charting Global Ocean Tides// Rev. Geophys. Space Phys., 1980, Vol.18, No 1, p. 243-268;

122. Schwiderski E. Atlas of Ocean Tidal Charts and Maps// Marine Geodesy, 1983, Vol. 6, pp. 219-256.

123. Takeuchi H. On the Earth tide of the compressible Earth of variable density and elasticity// Trans. Amer. Geophys. Union, 1950, V.31 , No 5, p. 651-689;

124. Van Der Kamp G., Gale L. E. Theory of Earth Tide and Barometric Porous Formations With Compressible Grains// Water Resources Res., 1983, Vol. 19, p. 538-544;

125. Vauterin P., Van Camp M. TSoft Manual, version 2.0.2. Release date 30.07.01, Royal Observatory of Belgium, 2000, 15 p. www.astro.oma.be/seismo/tsofl;

126. Vetter M., Wenzel H.-G. PREGRED an interactive graphical editor for digitally recorded data// Bulletin d'lnformations Marees Terrestres, 1995, vol. 121,9102-9107;

127. Wahr J.M. Body tides on an elliptical, rotating, elastic and oceanless Earth// Geophys. J. R. astr. Soc., 1981, No 64, p. 677-703;

128. Wahr J.M. and Bergen Z. The effects of mantle anelasticity on nutations, earth tides and tidal variations in rotation rate// Geophys. J. R. Astr. Soc.,1986, Vol. 87, p. 633-668;

129. Weber R., Bruyninx C., Scherneck H.G., Rothacher M. GPS/GLONASS and Tidal Effects// Marees Terrestres Bulletin D'Information, 200Id, No 134, p.10559-10566;

130. Wenzel H. G. Earth tide analysis package ETERNA 3.0.// Marees Terrestres Bulletin D'Information, ORB, Brussele, 1994, No. 118, p. 8719-8721;

131. Wenzel Hans-Georg. Tidal data processing on a PC// Twelfth International Symposium on Earth Tides.- Proceedings.- Beijing, New-York.- 1995, p.235-244;

132. Zaske Joerg, Zrn Walter, Wilhelm Helmut. NDFW Analysis of Borehole W ater L evel D ata f rom t he H ot-Dry-Rock test s ite Soultz-sous-Forets / / M arees T errestres B ulletin D 'Informations, 20 00, Vo 1. 132, p. 10241-10269;

133. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L. The Finite element method, 4th Ed., Vol. 1: Basic formulation and linear problems, 1989, 807 p.;

134. Zoback M. L. First- and second- order patterns of stress in the lithosphere: the World Stress Map project // Journal Geophysical Research, 1992, v. 97, p. 11703-11728;

Информация о работе

Запреева, Елена Александровна
кандидата физико-математических наук
Новосибирск, 2004
ВАК 25.00.10

Диссертация

Приливные параметры упругости Земли в условиях латерально-однородной и латерально-неоднородной среды - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы