Пространственно-временное исследование сейсмичности Земли

Булатова, Наталья Петровна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Пространственно-временное исследование сейсмичности Земли
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Пространственно-временное исследование сейсмичности Земли"

На правах рукописи

БУЛАТОВА Наталья Петровна

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЙСМИЧНОСТИ ЗЕМЛИ

Специальность 25 00 10 - геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Москва. 2004

Работа выполнена в Объединенном Институте физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук

Официальные оппоненты:

А.В. Николаев - член-корр. РАН, доктор физ.-мат. наук (ИГЭ РАН), Л.А. Латынина -доктор физ.-мат. наук (ИФЗ РАН)

Ведущая организация:

Институт динамики геосфер РАН

Защита диссертации состоится г. в . часов на за-

седании диссертационного Совета К 002.001.01 при Институте физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН по адресу: 123995, г. Москва, Д-242, ул. Б. Грузинская, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФЗ им. О.Ю. Шмидта РАН.

Автореферат разослан года.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные печатью учреждения, прошу направлять Ученому секретарю диссертационного Совета.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук I

А.Д.Завьялов

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы; Впервые проведенное в этой работе сопоставление данных сейсмичности, геологии и астрономии на основе пространственно-временной технологии (ПВТ) имеют фундаментальное значение. 1). Получены новые знания о процессах, влияющих на развитие сейсмичности, ее связи с параметрами движения Луны и Солнца; 2) Выявлены новые закономерности широтного распределения сейсмичности, в частности, ее возможной связи со строением оболочек планеты; 3) Использование полученных результатов для прогноза изменений сейсмической опасности.

Цель и задачи исследования. Цель исследований — анализ сейсмических данных с целью детального выявления особенностей: 1) временных воздействий Солнца и Луны на Землю и 2) связи сейсмичности с особенностями внутреннего строения Земли.

Цель исследования определила необходимость решения следующих задач:

• изучение пространственно-временного распределения глобальной сейсмичности за 1982-2002 гг. в общем виде и с последующей детализацией, по широтному распределению, по глубине и величине магнитуд землетрясений;

• выявление особенностей воздействия приливообразующих источников -Солнца и Луны на сейсмичность отдельных широтных поясов Земли. Анализ зависимости сейсмичности от параметров их движения (величины и скорости изменения их видимого склонения 8);

• исследование изменений широтных распределений сейсмичности по сериям данных, полученных выборкой из сейсмических каталогов для некоторых характерных значений видимого склонения Луны и Солнца;

• сравнение выделенных характерных полос широтных распределений сейсмичности Земли за 1982-2002 гг., с географическим распределением сейсмоактивных зон и параметрами внутреннего строения Земли.

Фактический материал и методика исследований. В основу диссертации положен анализ информации каталогов глобальной сейсмичности и сопоставление их с данными об изменении небесных координат Солнца и Луны и данными о внутреннем строении Земли из референтной модели Земли.

При изучении пространственно-временного распределения сейсмичности использовали данные каталогов сейсмичности с 1963 по 2002 гг. и с 1900 по 2000 гг. Их • сравнивали с данными о периодическом изменении параметров Солнца и Луны на протяжении 20 лет, включающих период движения узлов орбиты Луны в системе Земля-Солнце-Луна (18,6 лет) - метоное цикл.

Путем выборок из каталогов количеств землетрясений по временному крите-

рию, получены серии

видимого

склонения (одинаковыми для Солнца и Луны). Семь серий по сейсмичности Земли в связи с «нахождением» Луны относительно Земли на широтах: ф=±28.5°, +23.5°, ±18.5° и 0° (с величиной видимого склонения: 5=±28.5°, ±23.5°, ±18.5° и 0°) и пять серий данных для Солнца: ср=±23.5°, ±18.5° и 0° (при 5=±23.5°, ±18.5° и 0°). Количество серий для Луны больше, чем для Солнца, из-за разницы в интервалах изменения видимых склонений 5.

Проведено сопоставление сейсмичности со скоростью изменения видимого склонения (скоростью пересечения отдельных широт Земли Солнцем и Луной). Для этого количества землетрясений N полученные выборкой для моментов времени нахождения источников на траекториях с постоянным видимым склонением 5 (значениями, характерными для орбит Луны и Солнца), сравнивали с относительным изменением скорости изменения видимого склонения. Объем выборок N в интервале наблюдения, расширенном до двадцати лет, составил десятки тысяч событий.

Научная новизна работы. Впервые пространственно-временное распределение сейсмичности сравнивается с закономерностями изменения небесных координат источников и параметрами внутреннего строения Земли.

Анализ временного распределения сейсмичности проведен с применением предложенной автором динамической системы изменения небесных координат внешних источников (ПВТ). Широтные распределения сейсмичности сопоставляются со значениями видимого склонения 5 Солнца и Луны и скоростью его изменения. На основании этого исследования объяснено относительное повышение общей сейсмичности Земли при величине с15/с1Т=0 ^ изменяется в интервале от 0.5 до нескольких суток). Периоды увеличения сейсмичности при d5/dT=0 объяснены замедлением пересечения широт Земли источниками с периодичностью (0,5 месяца, 0,5 года, 6-7 лет, 18,6 лет). Активность связанная с с!б/сГГкО особенно выражена в интервалах изменения видимого склонения: 6=18,5°№-28,3°М и 6=18,5°5 -*■ 28,7С,3 для Луны и при и для Солнца.

При исследовании широтных распределений для М=3 0-3.9 и М=4 0-4.9, обнаружены аномально высокие значения сейсмичности в четырех узких полосах широт (квадруплете), совпадающих по своему положению границам внешнего и внутреннего ядра, спроектированными на поверхность Земли по направлениям, перпендикулярным оси вращения Земли. Для сравнения использована имитационная модель Земли (ИМЗ) полученная на фактических данных из референтной модели Земли.

Практическая ценность работы. Полученные результаты применения ПВТ для анализа широтных распределений сейсмичности, могут быть использованы при изучении глобальной и региональной сейсмичности Земли, т.к. установлено, что свойственная многим явлениям на Земле, широтная зональность, проявляется для М=3 и М=4 и в глобальной сейсмичности.

Развитие методики дискретного анализа для сопоставления широтных распределений сейсмичности с параметрами внутреннего строения Земли и небесными координатами движения Солнца и Луны, не только по десяти-, но и одноградусным широтным зонам, характеризующим тонкую структуру сейсмичности, позволило объяснить некоторые давно известные научные факты, например, периодичность в сейсмической активности Земли (13.6 дней, 0.5 года, 6-7 лет, 18.6 лет) и отражение этих закономерностей в широтном распределении сейсмичности на поверхности Земли.

В процессе работы установлена закономерность - усиление сейсмической активности при замедлении движения внешних источников при пересечении отдельных широт Земли. Впервые этот факт выявлен при анализе динамики изменения ви-димого-склонения Солнца и Луны (рис.2, 3), это открытие позволяет прогнозировать повышение сейсмической активности. Например, повышение сейсмичности в регионах с широтой в периоды, когда видимое склонение Луны с достигает значений 6>|18,5|0. Эта закономерность подтверждена независимым статистическим исследованием распределений модельных серий сейсмических данных для Солнца и Луны.

Детальный анализ тонкой структуры широтного распределения сейсмичности .модельных серий с М=4.0-4.9 (рис. 8) выявил инициирующее влияние Луны на усиление сейсмичности на широтах, соответствующих минимальной скорости изменения ее видимого склонения и широтах, соответствующих сумме <р=5+фп, где <рп— широты, выявленного квадруплета широт, возможно связанного с внутренним строением Земли.

Для землетрясений с М=3.0-3.9 и 4.0-4.9 обнаружено совпадение узких полос максимумов (менее 10°) с проекциями границ внешнего ядра Земли (объем выборок десятки тысяч). Этот факт дает основу для новой трактовки расположения сейсмоактивных зон Земли - по широтным поясам, соответствующим проекциям границ внутреннего и внешнего ядра Земли, проведенным попарно симметрично плоскости экватора по перпендикуляру к оси Земли.

Кроме обычных приложений представленной работы к геодинамическим и тектоническим процессам, более подробные исследования в этом направлении позволят пролить свет и на природу влияния внутреннего строения Земли на сейсмичность, проявляющуюся в ее верхних оболочках.

Личный вклад автора. Работа выполнена самостоятельно. Впервые предложена система сравнения данных по сейсмичности, небесным координатам Солнца и Луны и внутреннему строению Земли. Для связи между ними использована пространственно-временная система (ПВТ), предложенная автором в 1996 г. Впервые выдвинута идея интерпретации расположения сейсмоактивных поясов, возможно совпадающих с внутренним строением Земли, имеющая фундаментальное значе-

ние Получены новые сведения о характере движения Солнца и Луны относительно Земли

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на конференциях (1998 - 2001 гг)

XXIII th General Assembly Society Symposium (EGS), Solid Earth Geophysic & Geodesy (1998) XXIV th General Assembly Society Symposium (EGS), Solid Earth Geophysic & Geodesy (1999) Всероссийская конференция "Внутреннее ядро Земли Геофизическая информация о процессах в ядре" Москва (2000 г) V межд конференции 'Новые идеи в науках о Земле" Москва (2001) семинаре по геодинамике (ИФЗ, 2000г), на объединенном семинаре отделов (ИФЗ, 2003 г)

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, заключения, 3 приложений и списка литературы Включает 100 стр текста (без оглавления и списка литературы), 24 рисунка, 2 таблицы Список литературы содержит 103 наименования работ Общий объем диссертации составляет^25 стр

Благодарности. Автор благодарен за консультации д ф -м н , профессору В Л Пантелееву (ГАИШ), д ф -м н ИВ Ананьину, к ф -м н В В Цыплакову, д ф -м н К" '^имову (ГАИШ) Результаты работ обсуждались с кф -м н ТА Смагличенко, к ф -м н АН Грушинским, к г -м н АЛ Стромом, А А Годзиковской и А Л Рыкуно-вым Содействие завершению работы и постоянное внимание оказывал д г -м н Е А Рогожин, к ф -м н Е А Старшинова Техническую помощь оказывали В Е Перми-тин, И Э Дрибинская, к ф -м н ЛИ Макеева Всем им автор выражает искреннюю благодарность и признательность

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ

Приводятся сведения о работе и ее краткая характеристика

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ГЛОБАЛЬНОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ ЗЕМЛИ

Глава посвящена анализу литературных данных по проблеме пространственно-временного исследования глобальной сейсмичности Земли Современный подход к анализу факторов, способствующих возникновению сейсмических событий, делит их на три группы 1 - состоянии внешних оболочек Земли, 2 - влияние воздействий внешних источников на Землю, 3 - влияние внутреннего строения Земли Информация о них систематизирована в соответствии с основными параметрами, связанными с сейсмичностью Земли

1 Представлена обширная литература общего характера по зональности распределения сейсмичности в верхних оболочках Земли в связи с состоянием земной коры в зависимости от географической широты Наиболее полная информация по

этому вопросу и характеристиках сил, действующих на нее в широтных зонах, представлена в сборнике Наливкина (1963) Там отмечены «особые» широты, положение которых может служить причиной активной сейсмической деятельности, как, например, особое напряженно-деформированное состояние на широтах экватора, 45° и 35°Ы град В области так называемой "критической параллели" 35°Ы, сейсмичность связывают и с действием сил, возникающих при изменении скорости вращения Земли

По Стовасу, широтная зональность в распределении максимальных напряжений отвечает широтному положению сейсмически активных зон Если это справедливо, то взятая за основу физическая модель Земли в виде толстостенной оболочки и жидкого ядра применима для описания лишь быстротекущих в ней процессов По Долицкому, физически картина недостаточно ясна, поскольку при изменении эллиптичности толстостенной оболочки следует ожидать возникновения в ней максимальных изгибов и, следовательно, максимальных напряжений вблизи полюсов и экватора, а не на параллелях ±35°

Долицким и Кийко задача решается путем проверки применимости различных геотектонических гипотез для описания всей системы существующих подвижных зон Экваториальная симметрия проявляется и в распределении плотности горячих точек на Земле, и по Глуховскому с сотрудниками распределении площадей низкоскоростных аномалий в мантии Модули скоростей движения литосферных плит достигают максимальных значений (15-18 см/год) вблизи экватора и закономерно уменьшаются в высоких широтах обоих полушарий

2 Из информации о внешних источниках, с точки зрения сейсмичности Земли можно выделить а) особенности изменения астрономических параметров, б) особенности воздействия на Землю их физических полей гравитационного - в виде приливов, электромагнитного - как уровня солнечной активности, и полей межпланетного пространства

а) По Бакулину склонение Солнца имеет устойчивый годовой ход (от 23,5° до -23,5°), а склонение Луны каждый месяц каждого года имеет различные значения (диапазон меняется от ±18° до ±28°) с периодичностью в половину периода регрессии узлов (метонов цикл) Так как Луна и Солнце периодически изменяют свое взаимное расположение, то в их приливном воздействии проявляются эффекты интерференции Временные изменения сейсмичности связаны с периодичностью в возникновении деформаций в земной коре, накоплении энергии землетрясений и перемещением центра масс Земли в системе Солнце-Земля-Луна

б) Влияние приливообразующих источников (Солнца и Луны) на состояние земной поверхности замечено давно Наблюдения за сейсмичностью Земли традиционно связывали с их движением Известно, что величина прилива зависит от взаимного положения Солнца и Луны и их расстояния до Земли В основной массе на-

блюдения, связаны с их взаимным положением в моменты сизигий (новолуния и полнолуния), квадратур (первой и последней четверти Луны) и т.д., зависимости сейсмичности от их взаимного расположения. Но вероятность возникновения землетрясений в эти моменты равна 50% . Вопросы «наведенной сейсмичности» рассмотрены в работах Николаева.

• В свое время Надаи остановился на изучении приливов, как источника силового воздействия. Предложенная им "мембранная модель" не дает объяснения процессу накопления напряжений (по постановке) и, как особенность, выделяет только моменты сизигий и квадратур. На основании этой модели Надаи связь приливной силы с сейсмичностью рассматривалась с точки зрения "триггера".

3). По Авсюку одной из причин связи сейсмичности с внутренним строением Земли является наличие движения внутреннего ядра, отмеченное также, Song с ' сотр., Jeanlos с сотр. Согласно Авсюку и Левину перемещение внутреннего твердого ядра Земли внутри жидкого внешнего ядра под влиянием сил притяжения Солнца и Луны совершается в плоскости эклиптики.

Организации информации о данных по сейсмичности, геологии и астрономии носят систематический характер и удобны для использования специалистами данной науки - каталоги сейсмических событий, ежегодники небесных координат источников по каждому источнику. Их представление, удобное для междисциплинарных исследований, носит характер отдельных эпизодов. Можно выделить несколько видов организации данных, пригодных для сопоставления: 1) широтное распределение событий (для сейсмичности); 2) современная референтная модель Земли; 3) временные и географические координаты событий.

1). Вопрос о связи сейсмической активности с широтой имеет богатую историю, но до 1963 г. база наблюдательных данных была недостаточна. Статистические закономерности распространения некоторых широтных волновых возмущений -«D - волны» с экваториальной симметрией установлены Губерманом методом распознавания образов для землетрясений с магнитудой >6.5. Некоторые интересные особенности широтного распределения сейсмичности содержатся в работах Левина. Выявлены четкие локальные максимумы количеств землетрясений особых широт с повышенной сейсмической активностью при 30-39°N и O-9°S. Анализ гистограмм общего количества и энергии землетрясений как функции широты от 90°N - 90°S,

• показал, что широтное распределение числа событий сходно с кривой зависимости квадрата радиуса по широте R2(cp). Миграция зон сейсмической активности рассмотрена в работе [Hattory. 1977]: изучая Тихоокеанский пояс, автор пришел к выводу, что для различных зон характерное время цикла составляет примерно 35 лет.

2) Сведения о внутреннем строении Земли объединены в современную референтную модель Земли, согласно которой каждая сферически—симметричная оболочка Земли, характеризуется своим набором параметров;

3) Временные и географические координаты.

Выводы по главе 1.

• Природу глобальной сейсмичности Земли на качественном уровне связывают с откликом в виде приливов напряженно-деформированного состояния земной коры на внешние воздействия Солнца и Луны и с перемещениями внутреннего ядра в результате изменения скорости вращения Земли. Отмеченные процессы в той или иной мере оказывают свое возмущающее воздействие на состояние Земли и напряженное состояние литосферы, что должно проявляться в определенной периодичности активизации геофизических процессов, например, в виде сейсмического отклика в определенных широтных зонах (0°, 35°, 45°).

• Существует констатация различных периодов в активизации сейсмической деятельности, но не приведено аргументированного объяснения их связи с изменениями в движении внешних источников.

• Отсутствие единой системы для представления данных по сейсмичности, астрономии и науках о строении Земли затрудняет их сопоставление при установлении пространственно-временных связей сейсмичности и причин ее вызвавших.

Обобщая, можно сделать следующие выводы:

• На глобальную сейсмичность влияет большое количество факторов. Достоверное выделение компонент этой связи может быть произведено на основе пространственно-временных исследований сейсмичности с помощью ПВТ, статистическая значимость которых должна обеспечиваться:

- путём анализа характера изменения параметров эволюции динамической системы, связанной с сейсмичностью;

- достаточной длительностью наблюдений;

- многократным воспроизведением пространственно-временных экспериментов с закономерно изменяющимся одним из параметров (модельными сериями наблюдений).

• Количество рассматриваемых факторов, влияющих на сейсмичность, может быть уменьшено путем введения соответствующей организации данных, например, рассмотрения широтного распределения сейсмичности и усреднения при вращении Земли. Взаимосвязь оставшихся факторов, влияющих на сейсмичность, становится при этом более прозрачной и начинает носить выраженный статистический характер.

ГЛАВА 2. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЙСМИЧНОСТИ ЗЕМЛИ В СВЯЗИ С ДВИЖЕНИЕМ СОЛНЦА И ЛУНЫ

В главе проведен анализ общей сейсмичности Земли в рамках существования двух фаз периодического движения Луны и Солнца, выделенных на основе получен-

ных закономерностей в изменении скорости видимого склонения от времени. На основании этих результатов проведен анализ:

1) общего количества землетрясений N064 ~ 120000 Мк4 как распределение сейсмичности М(<р,Т) в рассматриваемом временном интервале 1982-2002 гг. в интервале широт ±90° с осреднением по десятиградусным широтным зонам. 2) анализ серий модельных данных по сейсмичности (7 серий для Луны и 5 серий для Солнца), выбранных для фиксированных значений видимого склонения б источника (Солнца, Луны) для десятиградусных и одноградусных широтных зон.

1. Широтное распределение сейсмичности за 1982-2002 гг.

В это распределение Ы(ф, Т) включены все землетрясения каталога, независимо от вызвавших их причин, например, без учета связи сейсмичности с особенностями геологического строения литосферы (существованием зон субдукции, границами литосферных плит и т. д.), с самим сейсмическим процессом (афтершоки и др ) и др. На рис.1, представлено широтное распределение М(ф,Т) По оси 07 отложена сейсмичность 1М(ф,Т), по оси 0Х - широты ф в интервале ±90°, а по оси 0У - временная шкала Т от 1982 до 2002 гг.

Поверхность Ы( ф, Т) имеет характерную вытянутость рельефа по оси времени (ось 0У), с постоянными значениями характерных широт по оси 0Х, которым соответствуют четыре гряды из наблюдаемых максимумов в области + 40°. Сейсмоактивные области, расположенные на широтах, соответствующих грядам дают основной вклад в сейсмичность Земли.

Рис. 1. Графическое изображение поверхности широтного распределения сейсмичности от времени Т (1982-2002 гг.) и широты (±90°).

2. Проявление сейсмичности, связанной с действием внешних источников (Солнца и Луны) в широтном распределении

Сравнение формы поверхности на рис. 1 показывает, что поверхность Ы(ф,Т) возможно отражает временную зависимости Ы(ф,Т) от Т. Анализ изменение видимого склонения Луны от времени, показал, что область относительно низкой сейсмиче-

ской активности по времени совпадает с фазой А временной зависимости видимого •склонения за этот период.

2.1.Экспериментальные данные и методика анализа. В качестве исход-

база данных из каталога

Рис. 2. График зависимости видимого склонения от времени для Солнца 6i=fi(T) - квазисинусодаль-ная кривая (черного цвета) и для Луны 62=f2(T) - кривая периодических колебаний (серое поле) за период 1982 - 2002 гг., модулированная частотой метоно-

землетрясений Геологической службы США Global Hypocentres Date Base, NEIC/ USGS за период 1982 - 2002 г.

Периодические временные колебания видимого склонения Солнца 5i = fi(T) (с периодом 1 год) располагаются между двумя постоянными значениями 5i=±23.5°, в то время как для Луны колебания 62=f2(T) (с периодом 1 месяц) заключены модулирующей частотой в 18.6 год в интервалах 52=(±18.5°) - (±28.5°), определяющих 2 фазы (области А и В) цикла изменения величины 5. На графике они определены точкой пересечения огибающих: кривых LN и LS колебаний (с модулирующей частотой 18.6 лет) - Луны и прямых NT и NS - Солнца (в северном и южном полушариях). Огибающие функции 5=f(T) (рис 2) проведены по дискретным точкам с d5/dT=0. (Другие обозначения 5 соответствуют величинам: NA и SA - |28.5|° в северном и южном полушарии; NT и ST - |23.5°|; NB и SB - |18.5°|,0 -0°).

3. О скорости изменения видимого склонения 5

- Для сравнения глобальной сейсмичности с величиной видимого склонения Луны исследованы изменения . Для исследования взяли два отрезка времени

А (4.11.1986-12.01.1987) и В (25.04.1997-3.08.1997), соответствующих 5=f2(T) в области максимума (А) и минимума (В) изменения огибающих LN и LS, совмещенных по фазе.

• ных данных для исследования сейсмичности была взята

шг 1Ю4 «ее 1»8 «90 1892 1994 199в 1юа гдоо геог

Т, год

вого цикла Луны (18.6 лет).

Рис. 3. Графики

зависимости видимого склонения Луны 62= f2(T) от времени Т (вверху) и скорости изменения видимого склонения от времени с15/с1Т от Т (внизу) Кривая А обозначена как -О, кривая В - ■.

Анализ изменения функции бг^гСО Луны по ее производным. с15/сПГ и ¡с1б2/сГГ2, на этих временных отрезках показывает подобный характер изменения кривых А и В, принадлежащих двум фазам метонового цикла (области А и В). В точке 6=0" наблюдаемые скорости изменения функций с15/с1Т - близки к максимальным, а с152/с1Т2 -близки к нулю. Амплитуда изменения с15/с1Т для кривой А на 1/3 больше, чем для кривой В, а ей2/«!"!'2 для этих двух кривых - близки к нулю. При максимальных отклонениях значений 5 для обоих кривых функции скорость , а ее

изменение <352/сЛ"2для кривой А в два раза меньше, чем для кривой В.

Проведенное исследование позволяет утверждать, что скорости пересечения Луной широт Земли (ф=6) в отдельные периоды времени в области А в полтора раза больше, чем в области В. Особенно велико это отклонение в интервале приблизительно ±10 дней от момента пересечения Луной экватора. На широтах, максимально удаленных от линии экватора интервал времени, когда скорость - с!8/с!Т=0 для кривой В, больше, чем для А. Из анализа следует, что между значениями с15/с)Т=0 в области В наблюдается замедление в пересечении Луной широт (колебания величины видимого склонения между широтами 18,5°), по сравнению с областью А (колебания между 28.5°) и, как следствие, повышенная сейсмическая активность в период, соответствующий области В.

Аналогичный анализ для изменения видимого склонения Солнца показывает, что с16/сГГ близком к 0 для Солнца наблюдается в течении нескольких суток в полгода (время летнего и зимнего солнцестояния). Дискретные значения максимумов и минимумов для видимого склонения Солнца, соединены прямыми: ЫТ и ЭТ.

Сравнение распределений М((р,Т) по оси 0У на рис.1, с ходом огибающей Луны показывает очевидное согласие по времени увеличения сейсмичности в области В для временного распределения с

4. Связь сейсмичности с видимым склонением Солнца и Луны

Для исследования зависимости глобальной сейсмичности от величины 8 были получены серии модельные данных сейсмичности N(9,1)« для постоянных значений 8т: 7 серий для «Луны» (5т=±28.5°, ±23.5°, ±18.5°, 0°) и 5 серий для Солнца: (5т= ±23.5°, ±18.5°, 0°). Для получения этих серий использован принцип единства времени (Т= Тбш= Ти) двух событий: времени Та*, когда выбранная величина видимого склонения 5т источника постоянна с точностью Д8 (5=6т±Д8), где т-индекс, обозначающий выбранное видимое склонение; Д81 - Солнца равно 1,0°, Дбг - Луны -1,5°, и Тм - времени, когда произошли землетрясения Ы(ф,Т)5ш- При постоянной величине Д5, время Тм определяется с точностью ДТ, зависящей от положения 6т на 8=^Т) Солнца и Луны, и скорости изменения 5т/ДТ в этой точке.

Для полученных сейсмичностей Ы(ф,Т)5т (объем выборок тысячи событий, Таблица) были проведены широтные распределения по десятиградусным широтным зонам. Результаты для М=3.0-3.9 и М=4.0-4.9 оформлены в виде кумулятивных гистограмм (рис.4а,б) для Ы(ф,Т)5 и Таблицы.

Таблица. Количество сейсмических событий, полученных при выборках для разных магнитуд при постоянных значениях небесных координат М(б=28.5°Ы),ГЩ5=23.5°М), ЫВ(5=18.5°Ы), 0(5=0.0°),ЗВ(5=18.50Б), 5Т(б=23.5°8)

Магнитуда М Кол-во событий, (Ыщ)

Луна иа Ж N0 0 ЭВ ЭТ

4.0-9.0 6985 3815 12789 8101 11254 5130

30 1859 6432 6831 4401 6240 2782

3.0-9.0 8844 10247 19620 12502 17494 7912

Солнце ИТ ИВ 0 ЭВ ЭТ

4.0-9.0 8682 6462 5294 5807 10715

30 5015 3526 2682 3214 6254

3.0-9.0 13697 9988 7976 9021 16969

4.1. Анализ широтных распределения сейсмичности N(<p)sm, полученных для Солнца и Луны (с осреднением 10е). В работе проведен анализ кумулятивных гистограмм N(9)5 М=3 и М>4 для Солнца и Луны, выбранных для разных 5т, по изложенному выше пространственно-временному критерию во всем временном интервале (1982-2002 гг.). Количества событий (массивы Ыт), выбранные для 5т обоих ис-. точников: Солнца и Луны, помещены в таблицу.

Рис 4 Гистограммы широтного распределения сейсмичности за 1982-2002 гг для Солнца и Луны для модельных серий данных для М=4 0—4 9 (а) и М=3 0-3 9 (Ь) (с видимым склонением источника 0 = 0°, N1=23 5°Ы, БТ = 23 5°в, N13 = 18 5°Ы, БВ = 18 5°в, NA = 28 5°^ вД = 28 5°в)

Гистограммы сейсмической активности серий с М=3 0 «для Луны» и «для Солнца» мало отличаются между собой На всех гистограммах выделяются и два небольших пика при 10-19°N и 0-10° Эти одиночные пики в совокупности с пиком 30-39°N из группы образуют устойчивую группу из четырех максимумов (квадруплет) Отметим постоянство его местоположения при всех положениях обоих источников Особенностью этих серий является изменение максимумов в распределениях землетрясений северного полушария в сторону увеличения (почти в полтора раза) при б=±18 5°дпя Луны, и 5=+23 5" для Солнца Повышение максимума «для Солнца» в южном полушарии, по-видимому, связано с увеличением инсоляции при уменьшении расстояния до Солнца в этот период

Все гистограммы широтного распределения с М>А (рис 4а) характеризуются некоторыми устойчивыми признаками куполообразное распределение, спад гисто-

граммы к высоким широтам, 70-79°Ы и 40-49°Э; отчетливо выраженный минимум вблизи экватора, ±10-19°; несколько максимумов, некоторые из них хорошо выделяются по амплитуде в полосе широт 10 - 49°Ы и 10 - 39°Э. Другие особенности носят индивидуальный характер, из которых отметим наиболее существенные.

Гистограммы сейсмической активности «для Луны» (Луна в северном полушарии): яркие максимумы для графика 0 и ЫА в полосе 0 -19°5 и 30 -49°Ы (с=0° и 6=28.5°.). «Для Солнца» (Солнце в северном полушарии): максимумы в полосах широт 0 - 19°Э и 30 - 49°Ы выражены слабо, но видны вполне отчетливо при ЭВ 8 = -18.5° и ЭТ 5=-23.5° в том случае, когда Солнце в южном полушарии.

• Попарно графики обеих серий «для Луны и Солнца» (рис. 4а-б), соответствующие одинаковым склонениям при положении светил в северном или южном полушарии обладают большим сходством — это касается и их уровня, и положения максимумов. В целом, «лунные» гистограммы более выразительны, чем «солнечные». Таким образом, исследования широтного распределения сейсмичности с

• и с М=3 в 10 градусных интервалах показало, что существуют некоторые устойчивые глобальные закономерности, проявляющиеся при всех обстоятельствах и различных склонениях Луны и Солнца (область ±40-49°).

4.2. Проверка статистической значимости широтных распределений Ы(ф)», Ясно, что каждое отдельное значение гистограммы - случайная величина, характеризующаяся своим доверительным интервалом. Оценки, сделанные для графиков рис. 4а показывают, что при N>500 (а это центральная часть всех графиков) в пол'осе 30°Э-50°Ы с > 4000 и интервале осреднения - А(р =10°, вероятность попасть в интервал равна 0.125. (Мы взяли 8 интервалов, т.е. р = 0.125, ц =1 -р = 0.875 - это вероятность попасть в другие интервалы, предполагая биномиальное распределение числа землетрясений в каждом интервале широт). Среднеквадратичная ошибка величины N для значений гистограммы в выбранном интервале широт ЗСТв-БСТЫ грубо оценивается величиной:

^Щр = л/4000 -0.125 • 0.875 =20.3.

• Это значительно меньше амплитудных различий большинства соседних значений, которые являются, т.о. статистически значимыми. На самом деле биномиальный закон предполагает независимость событий. В случае изучения сейсмичности это не совсем так, между землетрясениями существует связь, проявляющаяся во временной активизации отдельных зон. Поэтому полученная оценка доверительного интервала несколько занижена.

5. Связь сейсмичности со скоростью изменения видимого склонения

Солнца и Луны

В области А с152/с1Т2 наблюдается максимальный размах изменения модуляций 5 до ±28.5° в интервале 1983-1991 гг., а в В - минимальный размах модуляций ±18.5° - 1994-2000 гг. Область АВ - 1992-1993 гг., 2001-2002 гг.

Как показано в п.З, Гл.2, при пересечении Луной широтных зон в период А

скорость ее движения выше, чем в период В. Замедление движения источника способствует «тщательности» проработки источником неоднородностей Земли и увеличению глобальной сейсмичности. Это предположение подтверждаются данными таблицы. Исходя из этого, можно утверждать, что сообщения о периодических изменениях глобальной сейсмичности в 13,7 суток, имеют отношение к скорости изменения видимого склонения Луны, равным нулю, а 0,5 года - Солнца. Периодичность в 6-7 лет связана с сейсмичностью на границе областей АВ и 18,6 лет связана с существованием фазы А цикла (18.6 лет).

6. Анализ сейсмичности для ^т , полученных для Солнца и Луны,

Проведен анализ количеств землетрясений для выборок Солнца и Луны в зависимости от 5т и

Рис. 5а,Ь,сД Распределения в зависимости от 5т, ^^ - для М= М=3, 4, 5, £6). (а-для Солнца и Луны, Ь-для Солнца и Луны для периодов АВ1 и АВ2, c.d-для Луны и Солнца для периодов А и В и е-для Луны и ^для Солнца).

М для областей А (1983-1991 гг.), В (1994-2000 гг.), АВ, (1992-1993 гг.) и АВ2 (2001 -2002 гг.) На рис.5а-е представлен анализ Ыбт для 5 серий данных Ыбт, выбранных для Солнца, и 7 серий, выбранных для Луны, за 1985-2002 гг. для разных временных периодов и магнитуд землетрясений.

Из рисунка видно, что «для Луны» массивы данных в зависимости от распределяются как «М»-образные кривые с характерным провалом при =0.0° и максимумами при 6т=18 5° (на рис. 5а, в, д).

в зависимости от бт и М.

В то же время кривые NSm от бт «для Солнца» располагаются «корытообразно» (рис. 5 а,г,е) с максимумами при 8т=23.5°, причем Ns™ на рис. 5a,d(B)e при 6m=23.5°S в 1.5-2.0 раза больше Nsm при öm=23.5°N. Такое увеличение связано с большей инсоляцией южного полушария Солнцем, чем северного из-за сравнительной близости Солнца в этот период.

Из этих данных можно сделать вывод, что максимальная сейсмичность, наблюдаемая при значениях 5т, близком к 23.5° (с точностью Д6=1°) зимой в южном, летом в северном полушарии, для «Солнца» связана с замедлением его движения при пересечении широт Земли. «Для Луны» максимальная сейсмичность наблюдается в моменты, когда величина бт близка к значениям, определенными огибающими Ln и Ls в данный момент времени, и изменяющихся от 18.5° до 28.5° в каждом полушарии (при Д5/ДТ«0°±.Д5с, где, а Д5с2=1-5°). Относительный вклад времени пребывания на широте 18.5° для Луны, оказывается достаточным, чтобы давать эффект аномально большого влияния на глобальную сейсмичность Земли при этих 6т.

Выводы по главе 2

• 1. Широтные распределения сейсмичности, полученные для модельных серий данных, показывают, что сейсмичность Земли зависит от величины видимого склонения Солнца и Луны (6) и скорости их изменения (d5/dT) в исследуемый период времени.

2. При исследовании связи сейсмической активности Земли N с периодическим изменением видимого склонения источника выявлено ее увеличение при уменьшении скорости изменения видимого склонения d6/dT (замедлении движения источника при пересечении широт Земли). Относительное уменьшение d5/dT Луны отмечено при бг от 18.5°N до 18.5°S (в области В) и с этим связано относительное увеличение сейсмической активности в эти периоды, по сравнению с изменением 5г от 28.5°N до 28.5°S (в области А). Усиление сейсмичности, связанное с относительным уменьшение dS/dT Солнца происходит в периоды с 5i = 23.5°N и 23.5°S.

• 3. Установлены и объяснены следующие временные закономерности изменения сейсмической активности Земли, а) для d5/dT близком к нулю Луны и Солнца (13,6 суток и 0.5 года) и б) для величин 5 Луны при d8/dT=0 (6-7 лет и 18,6 лет), а) связано с влиянием на глобальную сейсмичность скорости изменения величины видимого склонения (dS/dT) с периодичностью в Vi колебания (происходит при замедлении движения источников при пересечении широт Земли с dS/dT^O: для Луны -дважды в месяц в интервале широт |18.5" - 28.5°| и «для Солнца» - раз в полгода на широтах 23.5°.; б) Увеличение сейсмичности с периодичностью б) происходит раз в 6-7 лет при смене фаз модулирующей частоты метанового цикла Луны (в окрестности пересечения огибающих экстремумов Солнца и Луны, смена фазы метонового цикла, в областях - AB 1, АВ2 и т.д.). Увеличение сейсмичности при замедлении движения Луны при dS/dT®0 на широте 28,5" происходит через «18,6 лет.

Глава 3. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ШИРОТНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ СЕЙСМИЧНОСТИ ЗЕМЛИ И СРАВНЕНИЕ ИХ С ВНУТРЕННИМ СТРОЕНИЕМ ЗЕМЛИ.

В главе 3 произведен анализ особенностей пространственно-временного распределения сейсмичности Земли Ы(ф,Т) по широте за 1982-2002 гг.: а) общего количества Ы( ф,Т) (рис. 1) и б) четырех 1^(<р,Т)м, полученных разделением по величине магнитуд: М=3.0-3.9, М=4.0-4.9, М=5.0-5.9, М>6.0. (далее в тексте будут обозначены, как М=3, М=4, М=5, М>6) по десятиградусным широтным зонам.

Анализ рис.1 показал, что во всем временном интервале от 1982 по 2002 гг. на широтах: 30-39, 10-19, 0-9 и 30-39 наблюдаются гряды максимумов сейсмической активности М(ф,Т) (М=3-8.5).

Рис. 6. Пространственно-временное распределение сейсмичности Земли Ы( ф,Т) для М=3.0-3.9 за 19822002 гг. (по оси 0У) по десятиградусной широтной зональности (по оси 0Х).

1. Широтное распределение глобальной сейсмичности Земли для землетрясений с магнитудами М = 3, 4, 5, ¿6.

Разделение (\1(ф,Т)м по магнитудам позволило получить четыре распределения с объемами выборок Ым для М=3 (N=77000), М=4 (N=117700), М=5 (N=29000); М>6(Ы=2960).

Особенностью широтного распределения N ^>,7) (по оси 07) для М=3 (рис. 6) являются четыре ярко выраженных хребта, симметрично расположенные относительно экватора при ф=30-39° 10-19°N и 0-9°Э. Широтное распределение N(9»,7)4 с М=4 в общих чертах повторяет рис.1. Выделенные из массивов Щ<р,Т)з и N(^,7)4 данные были распределены по долготе и в результате обнаружены пояса сейсмичности, располагающиеся параллельно линии экватора по всей окружности Земли на • обозначенных выше широтах. Этот результат, позволил выдвинуть предположение о влиянии на расположение сейсмоактивных зон внутреннего и внешнего ядра Земли. Для проверки была предложена имитационная модель Земли, (ИМЗ), включающая в себя фактическую информацию о внутреннем строении Земли.

2. Применение ИМЗ для интерпретации пространственно-временного распределения сейсмичности за 1982-2002 гг. для М=3,4, 5 и ¿6.

Для сравнения широтных распределений М(р,7)мдля М=3,4,5>6 по широте с особенностями внутреннего строения Земли была предложена имитационная модель Земли, отражающая распределение плотностей внутренних оболочек Земли, как проекций границ внешнего и внутреннего ядра Земли по широте Для них характерно существование резких скачков плотности, определенные сейсмическим методом [Dzevon-ski, 1981]

Рис. 7. Сравнение кривой имитационной модели Земли (ИМЗ) AF/Дф q от ф (вверху) с широтными распределениями сейсмичности Земли от (с одноградусной зональностью) за 1982-2002 гг

а) для сейсмичности с М=4 0-8 5,

б) для сейсмичности с М=3 0-3 9,

в) для сейсмичности Луны с М=3 0-8 5 при 6М=0°

Кривая ДР/Дф я (рис 7) демонстрирует скорость изменения массы по радиусу Г/ от широты при движении по меридиану с шагом Дф = 1° в плоскости I), проведенной через источник и ось вращения Земли Скорость изменение параметра Р - с широтой ф;, где АР = |/>) - Р, = Ер/ДЯ,, где Я/,- «масса» по радиусу й,, Я, - радиус Земли на широте /, определенный в плоскости II, отрезком прямой, перпендикулярной оси вращения Земли

Я/ где АЯ; - отрезки Я,, пересекающих у оболочки Земли с плотностями

рI, Р/~ рассчитаны при равномерной дискретизации по широте ф, с шагом Дф = 1° по алгоритму, изложенному в работе, 05 гсм/град

Положения экстремумов на широтах ф„ (п= 1, 2, -2, -1) показывают места резкого изменения этой функции в фигуре второго порядка, которые трактуются как возможные зоны сейсмической активности под действием потенциальных источников (ИП) Построенная на основе фактических сведений о внутреннем строении

Земли, кривая ИМЗ демонстрирует 4 четких экстремума, попарно симметричных экватору с

Для уточнения положения максимумов узких широтных полос произвели распределение по одноградусным широтным зонам в широтных распределениях и за 1982-2002 гг. Определены значения фп= 37°М, 10°Ы, 6°3 и 33°в этих распределений Их величина с точностью ±5° совпадает со значениями фп модели ИМЗ Обращает внимание совпадение сумм значений широт попарно как и , как для - широтных распределений глобальной сейсмичности, так и для фп модели ИМЗ Этому удивительному совпадению объяснения не найдено

Рис.8. Широтное распределение сейсмичности от (М=4 04 9), полученное для модельных серий данных

(ЫА, ЗА), 6т= ±23 5° (N1, БТ), 8т= ±18 5° (N6, БВ) и 5т=0 0°

3. Сравнение кривой имитационной модели Земли (ИМЗ) с широтными распределениями сейсмичности ^ф)вт, связанными с движением Солнца и Луны.

При положении источника вблизи линии экватора, зоны ИП располагаются симметрично ему на широтах фп= 33° и 10° местного меридиана Модель ИМЗ имитирует изменение положения зон ИП в зависимости от видимого склонения источников, они мифируют одновременно с ним, отклоняясь на величину 5 от плоскости экватора (рис 8) Таким образом, можно интерпретировать пики Ы(ф)ят на широте 50° и выше Примером такого поведения могут служить распределения N{97)50 одногра-• дусными широтными зонами, полученные из 7 серий модельных данных для Луны,

представленных в Гл.2, п.4.1, где по оси 07 располагаются N(0)5, а по оси ОХ широты ±90°.

В тонкой структуре распределений, напоминающей спектры высокого разрешения для возможно проследить движение по широте максимумов сейсмичности, вызванных, по-видимому, лунными приливами. Одновременно с миграцией этого максимума, происходит постепенное перемещение и •квадруплета (определенного в модели ИМЗ), что хорошо видно на спектрах NA В подтверждение этого предположения могут служить и активные зоны на широте ф>50 0°, хорошо различимые на рис.1 за период 1986-1988 гг. На фоне общего относительно низкого уровня сейсмичности, происходит ее активизация в области замедления движения Луны на широте ф=28.5°+33°=61,8°. Очевидно отражение этого процесса требует дополнительных исследований, проверки усиления сейсмической активности в области высоких широт в период 2005-2006 гг. Если это подтвердится, то вероятность того, что на сейсмическую активность Земли влияет ее внутреннее строение увеличится. В дополнение к этому, проследив характер изменения сейсмичности с М>6 5° за 100 лет (с 1900-2001 гг.) рис 9.

Рис. 9. Широтное распределение сейсмичности для за период с

1900 по 2001 гг. (при осреднении по времени 5 лет, по широте -10°).

На рис. 9 ясно видны резкие «обрывы» в области 50-69°N и 50-69°в, что также может свидетельствовать в пользу влияния внутрен-. него строения Земли на широтное распределение сейсмичности.

Выводы по главе 3

1. Широтное распределение общего числа сейсмических событий М(ф,Т) по десятиградусным широтным зонам ф с 1982 по 2002 гг. для М=3-8.5, содержит аномально высокие значения сейсмичности Земли в узких полосах широт (4 полосы) в интервалах широт: Дф = ±130°-;-39° I и Аф = ±|5°-И4°|, симметрично расположенных относительно экватора. Развертка данных о сейсмичности этих широтных полос по дол'готе для М=3.0-3.9 и М=4.0-4.9 показывает наличие сейсмоактивных поясов Земли, состоящих из регионов, расположенных на этих географических широтах по всей окружности Земли.

2. Анализ широтных распределений для сейсмических событий с М=3, 4, 5, >6,

соответственно, показал, что разложения с М=3 имеют одну особенность - присутствие на всех графиках и гистограммах на фоне малозначительных неоднородно-стей квадруплета узких широтных полос с максимумами на широтах: 37°, 10°, 6°, 33°. Показано, что положение этих 4 полос не зависит от положения Солнца и Луны.

• 3. Положение аномально высоких значений сейсмичности Земли в узких полосах широт с максимумами 37°, 10°, 6°, 33° соответствует положению границ внешнего и внутреннего ядра (33°, 10°), спроектированным на поверхность Земли по направлениям, перпендикулярным оси вращения Земли. Суммы параметров, полученных из широтного распределения, попарно составляют величину 43°, совпадающую по величине с суммой параметров внутреннего строения, полученных из современной референсной модели Земли. Объяснения этому удивительному совпадению пока не найдено.

4. Предложена модель Земли (ИМЗ) имитирующая положение сейсмоактивных зон. С ее помощью установлено совпадение их с обозначенными горизонтальными проекциями границ внутренних оболочек Земли: внешнего и внутреннего ядра Земли на ее поверхность. Положение максимумов на кривой, представляющей эту модель, совпадает с точностью (5°) с положением установленных широтных поясов активных зон в п.п. 1 и 2.

5. При движении источника (при изменении его видимого склонения на величину А5) в тонкой структуре спектра глобальной сейсмичности проявляется миграция в том же направлении, на ту же величину А8 квадруплета максимумов сейсмичности из модели ИМЗ. С этим явлением могут быть связаны периодические изменения сейсмичности на широтах >50°. Это явление может свидетельствовать о влиянии внутреннего строения Земли на сейсмичность Земли.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате работы сделаны следующие основные выводы и предположения, подтвердить или опровергнуть которые можно только последующими детальными исследованиями. Это касается вероятного влияния на сейсмичность проекций границ ядер Земли, связи сейсмичности на широтах (50-65°) при нахождении источников на траекториях с

Пространственно-временные корреляционные характеристики выявили существенную обусловленность глобальной сейсмичности действием источников внеш. него происхождения (Солнца и Луны). Нарушаемая при этом симметрия в распределении сейсмичности северного и южного полушария, может свидетельствовать о существовании неоднородностей.

Предложенная методическая разработка позволяет сравнивать широтные распределения сейсмичности с данными по астрономии (видимым склонением) и параметрами внутреннего строения Земли (модель ИМЗ), получая новую информацию о строении Земли и характере движения источников относительно Земли.

. Выявленные в данной работе закономерности широтного распределения сейсмичности - это одна из немногих статистических характеристик естественного

процесса - ее взаимосвязи как с воздействием внешних источников, так и откликом внутренних оболочек на их воздействие. Предложенная в работе пространственно-временная технология позволила, исследуя сейсмичность Земли, методом накопления непосредственно установить выше перечисленные закономерности. На основе феноменологических соотношений выведены условия, при которых наблюдается увеличение сейсмической активности при снижении скорости изменения видимого склонения на определенных широтах, что связано с замедлением движения источников.

Основные защищаемые положения

1. Широтное распределение общего числа сейсмических событий М(ф,Т) (с объемом выборки для М=3 и 4 N=190 000) по десятиградусным широтным зонам ср содержит аномально высокие значения сейсмичности Земли в полосах широт (4 полосы) с интервалами: Дф = ±|30°т39о| и Дф = ±|5°-И4°|, симметрично расположенными относительно экватора. Географически эти зоны расположены в виде проявляющихся на суше широтных поясов, параллельных экватору,

. 2. Анализ широтных распределений (для сейсмических событий с М=3, 4, 5, >6, соответственно) показал их непохожесть. Особенностью широтного разложения сейсмичности с М=3 (объем выборки N=77000) является присутствие на всех графиках и гистограммах квадруплета узких широтных полос с максимумами на широтах: 37°, 10°, -6°, -33° на фоне малозначительных неоднородностей. Показано, что положение этих 4 полос не зависит от положения Солнца и Луны.

3. Положение аномально высоких значений сейсмичности Земли в узких полосах широт с максимумами 37°, 10°, -6°, -33° с точностью ±4° совпадает с положением границ внешнего и внутреннего ядра (33°, 10°), спроектированными на поверхность Земли по направлениям, перпендикулярным оси вращения Земли. Суммы широт, полученных из широтного распределения попарно составляют величину 43°, совпадающую по величине с суммой аналогичных широт, отражающих внутреннее строения Земли модели ИМЗ, полученных из современной референтной модели Земли.

4. Установлено совпадение экстремумов на кривой, характеризующей распределение плотности с глубиной внутренних оболочек Земли, как проекции границ: внешнего и внутреннего ядра Земли на ее поверхность перпендикулярной оси вращения Земли. Положение максимумов на кривой, представляющей эту модель, совпадает с точностью (5°) с положением установленных широтных поясов активных зон в п.п. 1 и 2.

5. Выявлено относительное увеличение глобальной сейсмичности в связи с периодическими изменениями величины 8 и скорости с15/с1Т изменения видимого склонения Солнца и Луны. Установлены и объяснены временные закономерности увеличения сейсмической активности Земли при с1б/сГТ близком к нулю (периоды:

13,6 суток, 0.5 года) и в зависимости от фазы метонового цикла (периоды 6-7 лет и 18,6 лет) для Луны и Солнца.

6. При изменении видимого склонения источника на величину Д5 происходит изменение положения максимума в тонкой структуре спектра глобальной сейсмичности, #том же направлении и на ту же величину, проявляется миграция квадруплета максимумов сейсмичности по широте .

ПРИЛОЖЕНИЯ: Трехмерная модель Земли и технология ПВТ. Определение скорости изменения видимого склонения. Имитационная модель Земли (ИМЗ)

Публикации по теме диссертации:

Тезисы

Н.П. Булатова. Новый подход к построению трехмерных моделей динамичной Земли/ Тезисы докладов конференции. "Внутреннее ядро Земли. Геофизическая информация о процессах в ядре". Москва. ОИФЗ им. О.Ю. Шмидта РАН. 27-29 ноября 2000 г. С.89

Н П. Булатова Трехмерная модель относительного движения нескольких источников полей и анализ их воздействия на Землю/ Тезисы докладов конференции. "Внутреннее ядро Земли. Геофизическая информация о процессах в ядре". Всероссийская конференция. Москва. ОИФЗ им. О.Ю. Шмидта РАН. 27-29 ноября 2000г.С. 25

N P. Bulatova. The 3D-modelling of the dynamics of the Earth's interior. Geophysical. Research Abstracts (EGS) 24 th General Assembly Society Symposium, Solid Earth Geo-physic & Geodesy. 1999, V.1, N1. P. 121.

Н.П. Булатова. Метод движущегося источника" и новый подход к построению трехмерных моделей динамичной земли. Тезисы V межд. конференции "Новые идеи в науках о Земле". Москва. 2001. С. 14.

Статьи по теме диссертации.

Н.П. Булатова. О векторном потоке сквозь сферу// Геоинформатика. 1998, №4. С 21-23.

Н П. Булатова Метод движущегося источника и его применение к исследованию Земли// Вестник ОГГГГН РАН. 2000, №2(12). С. 110-125; http://www. scgis ru/russian/cp1251 /dgggms/2-2000/*.htm

. H П. Булатова. Широтное распределение сейсмичности Земли в зависимости от положения Солнца и Луны// Вулканология и сейсмология. 2004 г. №6.

Н П. Булатова. Влияние внутреннего строения Земли на широтное распределение сейсмичности Земли // Физика Земли, 2004 г. № х.

Принято к исполнению 13/09/2004 Исполнено 14/09/2004

Заказ № 313 Тираж: 100 экз.

ООО «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 Москва, Балаклавский пр-т, 20-2-93 (095)747-64-70 (095)318-40-68 www.autoreferat.ru

¿17 58$

РНБ Русский фонд

2005^4 14302

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Булатова, Наталья Петровна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ПРОБЛЕМА ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СЕЙСМИЧНОСТИ ЗЕМЛИ.

1.1. Связь сейсмичности Земли с состоянием земной коры.

1.1.1. Связь сейсмичности с состоянием земной коры в зависимости от географической широты.

1.2. Воздействие внешних источников (Солнца и Луны) на сейсмичность Земли.

1.3. Влияние внутреннего строения на сейсмичность Земли.

1.4. Связь сейсмичности с вращением Земли.

1.5. Об использовании данных по астрономии, сейсмичности и внутреннему строению Земли.

1.5.1. Пространственно-временные системы.

1.5.2. Широтные распределения сейсмичности.

1.5.3. Современная референсная модель Земли.

1.6. Графические методы анализа данных.

1.7. Обсуждение состояния вопроса о пространственно-временном исследовании сейсмичности Земли.

Выводы к главе 1.

Глава 2. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЙСМИЧНОСТИ ЗЕМЛИ В СВЯЗИ С ДВИЖЕНИЕМ СОЛНЦА И ЛУНЫ.

2.1. Широтное распределение глобальной сейсмичности. за период 1982-2002 гг.

2.2. Проявление сейсмичности, связанной с действием внешних источников (Солнца и Луны).

2.2.1.Экспериментальные данные и методика анализа.

2.3. О скорости изменения видимого склонения 8.

2.4. Зависимость сейсмичности Земли ^(ф) в зависимости. от лунных и солнечных циклов.

2.5. Связь широтных распределений сейсмичности с величиной видимого склонения Солнца и Луны (при 10°осреднении).

2.5.1. Анализ широтных распределения сейсмичности Из^ср), полученных для Солнца и Луны (с 10° осреднением).

2.5.2. Проверка статистической значимости широтных. распределений N5m((p).

2.6. Связь сейсмичности со скоростью изменения видимого склонения Солнца и Луны.

2.7. Анализ сейсмичности для Nsm, полученных для Солнца и Луны, в зависимости от 8т и М.

2.8. Сравнение временных распределений сейсмичности N для М=3, М=4, М=5 и М>6 с особенностями изменения видимого склонения для

Луны и Солнца.

Выводы по главе 2.

Глава 3. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ШИРОТНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ СЕЙСМИЧНОСТИ ЗЕМЛИ И ЕЕ СВЯЗИ С ВНУТРЕННИМ СТРОЕНИЕМ ЗЕМЛИ.

3.2. Применение имитационной модели Земли (ИМЗ) для интерпретации пространственно-временных распределений сейсмичности.

3.2.1. Имитационная модель Земли (ИМЗ).

3.2.3. Сравнение кривой ИМЗ с широтными распределениями сейсмичности (по одноградусными широтным зонам).

3.2.4.Географическое распределение зон ИП сейсмической активности, полученных из распределений N((p) с 1° осреднением.

3.3. Сравнение широтных распределений сейсмичности Nsm(cp), полученных для Солнца и Луны, с кривой имитационной модели Земли (ИМЗ).

3.3.1. Источник находится в плоскости экватора (8=0).

3.3.2. Источник не находится в плоскости экватора (8*0°).

3.4. О широтных распределениях сейсмичности по глубине.

3.5. Основные результаты и обсуждение.

3.6. О применении в исследовании сейсмичности выборок с М=3, М=4107 Выводы по главе 3.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Пространственно-временное исследование сейсмичности Земли"

Актуальность работы: Влияние внешних воздействий, главным образом гравитационных играет значительную роль в тектонической эволюции Земли. Тектонические изменения Земли отражаются в ее сейсмичности. Картина распределения сейсмичности представляет собой суперпозицию проявлений частот землетрясений, вызванных одновременным воздействием различных по природе источников, экзо- и эндогенного характера воздействия, на территории, с различной степенью подготовленности к сейсмической разрядке. Сейсмоактивные зоны чутко реагируют на изменения напряженного состояния Земли, на изменение атмосферного давления и др. Известно, что глобальная сейсмичность Земли, как явление, объединяет в себя все землетрясения, независимо от природы источника. Такие системы исследуют статистическими методами, структурируя сейсмические данные стандартным образом по времени, широте и другим параметрам.

Впервые проведенное в этой работе сопоставление данных сейсмических каталогов с астрометрическими данными и данными по строению Земли, на основе новой пространственно-временной технологии (ПВТ), включающей в себя трехмерную модель Земли и метод (МДИ), описывающий относительное движение источников (Приложение I и III), позволило получить подтверждение существования связи внутриземных процессов с космическим влиянием. Известно, что глобальная сейсмичность Земли, как явление, объединяет в себя все землетрясения, независимо от природы источника. Такие системы исследуют статистическими методами, структурируя сейсмические данные стандартным образом по времени, широте и другим параметрам. Для групп сейсмических данных исследования с широтой полос 10° проводились и ранее, но при таком разложении значительная часть информации остается скрытой для исследователей. Для выявления связи распределений частот землетрясений с периодическими и циклическими изменениями параметров Солнца и Луны и параметрами, отражающими внутреннее строение

Земли, актуально проведение сравнения групп сейсмических данных в узких широтных полосах (1°) с структурированными данными других областей знаний.

Исследование характеристик тонкой структуры сейсмичности: детальная структура потока землетрясений в сравнительно тонких (1°) широтных полосах, проявление инициирующего характера орбитальных движений Луны и Солнца, выраженные в периодических изменениях их склонения, окажет существенную помощь в решении фундаментальных проблем геодинамики. До настоящего времени эта характеристика связи широтного распределения сейсмичности и движения планет остается не исследованной. Вместе с тем выявление таких фундаментальных связей дает существенно новую информацию, включая влияние строения Земли на широтное распределение сейсмичности, выявление связи движения Луны и Солнца, вращения Земли, как постоянно действующих факторов, влияющих на тектоническую эволюцию нашей планеты.

Знание характера временных вариаций широтного распределения сейсмичности позволяет предвидеть повышение и понижение сейсмической активности в зависимости от положения светил относительно Земли и даст вклад в прогноз изменений сейсмической опасности.

Этими фундаментальными и практическими проблемами определена актуальность настоящей работы.

Цель и задачи исследования. Проведение анализа сейсмических данных с целью установления причинно-следственных связей сейсмичности с экзогенными и эндогенными воздействиями источников; исследование характера проявлений «наведенной» сейсмичности (А/р„) от внешних (Солнца, Луны) и внутренних источников, (ядер) Земли. Эта цель определила решение следующих задач:

• изучение в общем виде пространственно-временного распределения глобальной сейсмичности (А/) за 1982-2002 гг. путем структурирования содержания сейсмических банков данных по времени N(T), широтному распределению Щф), глубине эпицентров (N/,), магнитудам землетрясений (NM), с последующим проведением статистических исследований между и внутри категорий;

• выявление особенностей воздействия Солнца и Луны, на широтное распределение сейсмичности Земли (N) во всем диапазоне широт (ф=90°.-90°) по одно- и десятиградусным широтным зонам. Анализ зависимости частоты землетрясений N(T) от величины 5 и скорости приращения А8/АТ периодического и циклического изменения видимого склонения Солнца и Луны в выбранные интервалы времени;

• изучения широтных распределений групп землетрясений Nsm((p), выделенных из сейсмических каталогов по критерию сохранения источником постоянного выбранного значения (8т);

• сравнение выделенных из широтных распределений характерных полос сейсмичности Земли N(<p) за 1982-2002 гг., с географическим распределением сейсмоактивных зон и параметрами, отражающими внутреннее строение Земли;

• связь проявления «наведенной» ядром Земли сейсмичности с положением (8) Солнца и Луны.

Фактический материал и методика исследований. Для изучения пространственно-временного распределения сейсмичности использовали каталоги - NEIC/USGS, Denver, CO., 1973 - Present (с 1963 по 2002 гг.) и IASPEI. 2001 (XX век: 1900-2000 гг.). Данные о склонении Луны и Солнца взяты из астрономических справочников. Данные о внутреннем строении Земли - из современной глобальной референсной модели А. Дзевонского с сотрудниками. (1981 г.).

Для выявления пространственно-временных закономерностей в вариациях сейсмичности, определенной ядром Земли и «наведенной» Солнцем и Луной, применен наиболее простой и сильный из современных аналитических методов исследования - структурирование данных и установление связей между ними статистическими методами. Для проверки гипотезы о экзо- и эндогенном влиянии источников на сейсмичность Земли (количество землетрясений N) данные разделены: a) N((p) по широтным зонам с осреднением Дф=10° и Аф=1°, б) N(T) по интервалам времени ДТ=20 лет, ДТ=1 год и др.; в) по группам землетрясений NM, где М - магнитуда (ДМ=1 и др.)1; г) по Nh, h - глубина и по связи с астрометрическими данными - N(8) и Nan. Астромет-рические данные структурированы по времени с дискретизацией опроса видимого склонения S(TJ - 1/2, 1,0 сутки и др. (Приложение I и II) Данные о внутреннем строении Земли по изменению параметра AF(cp), связанного с внутренним строением Земли, по Д(р=1°, 10° (Приложение III). В Приложения I, II и III даны математические модели, ранее предложенные автором и используемые в данной работе для анализа сейсмичности.

Для описания различий между группами наблюдений N(T), N((p), N(S), Nm, Nh и для многомерного аналитического исследования использовали возможности графических методов, представляя их распределения в функции времени и широты в трехмерном виде. Полученные категоризованные графики дали особые преимущества общего обзора исследуемого явления и позволили выявить эмпирические закономерности, которые трудно поддаются описанию методами аналитической математики, т.к. сложные взаимосвязи, исключения и аномалии не обнаруживаются с помощью вычислительных процедур. Использование широтных распределений частот землетрясений позволило оптимизировать решение задачи.

Данные представлены в виде двух- и трехмерных гистограмм. Трехмерное распределение количеств землетрясений N((p,T) по переменным: широте ф и времени Т, представлены в виде аппроксимированной поверхности

1 В работе рассмотрены землетрясения Ы(ф, Т) М=3.0-3.9, М=4.0-4.9, М=5.0-5.9 и М>6 с ДМ=1.0, которые далее в тексте обозначены какА/=3,4, 5,6.

ЛГ(ф,Т), полученной процедурой сглаживания гистограмм N(T) от Г и N(q>) от Ф, которая визуализировала зоны сравнительной сейсмической активности и затишья по широте и во времени. Изменение угла зрения с помощью компьютерных программ послужило эффективным средством для выявления из них в двухмерном виде областей N(T) от Т или N(q>) от ф, существенного изменения сейсмичности для последующего статистического анализа причин активности. При таком способе представления информации хорошо видны закономерности в изменении параметров, что дало возможность установить с достаточным уровнем достоверности в виде коэффициентов корреляции причинные связи между частотами событий и параметрами источников.

Методика выделения групп землетрясений включила в себя особую процедуру выявления землетрясений, возможно произошедших в результате триггерного эффекта воздействия источника, при постоянном значении видимого склонения 8т. Для Луны выделены семь групп N&;. с ¿>„,=±28.5°, ±23.5°, ±18.5° и 0°; для Солнца - пять групп данных N&,,: с 8т =±23.5°, ±18.5° и 0°. Объем выборок количеств землетрясений при каждом 8т составил за двадцать лет десятки тысяч событий.

В результате проведено сопоставление частоты землетрясений N(T) с величиной видимого склонения S(T), скоростью его изменения - AS/AT, при АТ=\ сутки, относительным изменением скорости видимого склонения а также с изменением параметров внутреннего строения Земли: плотности pj((p) и границ оболочек (Rj), представленными в виде градиента AF/Дф изменения массы по широте.

Основные защищаемые положения 1. Существование факта периодического изменения сейсмичности Земли: увеличения, связанного с уменьшением до ноля величины скорости изменения видимого склонения - AS/AT, выявленного при анализе изменения видимого склонения Солнца и Луны, позволяет прогнозировать увеличение сейсмичности по времени и широте.

2. Существование корреляционной связи частот землетрясений Мап(Т) с величиной 5(Т) и скоростью изменения А8/АТ видимого склонения Солнца и Луны. Наибольшая частота землетрясений Агзп{Т) наблюдается при видимом склонении Солнца ¿>=|23,5°| (1 раз в 0,5 года) и циклических колебаниях видимого склонения Луны £=|18,5°-28,5°| при А8/АТ«0 (с периодом 13.6 суток). Эти закономерности объяснены особенностями проявления временного фактора в движении Солнца и Луны, сохранением постоянного значения видимого склонения на протяжении нескольких суток: 2-г5 - для Луны и 5-4-10 суток- для Солнца.

3. Существование корреляционной связи частоты сильных землетрясений Ы(Т) магнитудой М> 7 с циклическими колебаниями видимого долгопе-риодического склонения узлов лунной орбиты 8(Т) с периодом 18,613 года и 11-летним циклом солнечной активности.

4. Существование четырех сравнительно узких статистически значимых полосы в одноградусных широтных интервалах, расположенных попарно и симметрично относительно экватора. Географически положение максимумов этих полос с точностью ±4° соответствуют параллельным плоскости земного экватора проекциям границ внешнего и внутреннего ядра Земли (ф=33° и 10°) на ее поверхность. Одно из возможных объяснений проявления таких полос - сейсмичность, «наведенная» перемещениями центров масс внутреннего и внешнего ядра Земли в системе Солнце-Луна-Земля и в результате ее вращения вокруг своей оси, но не исключены и другие объяснения.

5. Изменения в тонкой структуре широтных распределений землетрясений, выраженных в миграции зон (ИП), связанных с внутренним строением Земли (скачками плотности на границе мантии с внешним ядром и внешнего ядра с внутренним), под влиянием Солнца и Луны. При видимом склонении, равном нулю, положение этих зон соответствуют проекциям границ внешнего и внутреннего ядер Земли, проведенным на поверхность перпендикулярно оси вращения Земли. При изменении видимого склонения, зоны синхронно перемещаются в том же направлении. С этим явлением могут быть связаны и периодические изменения структуры максимумов частот сейсмичности для землетрясений М>6, хорошо наблюдаемые на широтах >50° и в районе экватора при видимом склонении 5=|18,5°-28,5°| Луны и 8=|23,5°| Солнца при А8/АТ«0. Это, в свою очередь, может свидетельствовать о влиянии внутреннего строения на геодинамические, в том числе сейсмические процессы на нашей планете.

Научная новизна работы. Впервые проведено непосредственное сравнение пространственно-временного распределения сейсмичности с закономерностями изменения видимого склонения Солнца и Луны и широтным распределением параметров внутреннего строения Земли (положением ядра Земли).

Обнаружены неизвестные ранее закономерности:

- для частот землетрясений Яи(Т) магнитудой М>7 и М=6 выявлена корреляционная связь с циклическими колебаниями видимого долгоперио-дического склонения узлов лунной орбиты б(Т) с периодом 18,6 года и 11-летним циклом солнечной активности;

- выявлены корреляции циклического изменения видимого склонения Луны с изменением частот землетрясений за 1982-2002 гг. для всех групп Им(Т) магнитудами М=3,4,5,6,7. Для распределений частот землетрясений N^(8) Солнца и Луны повторяется форма семейств кривых (И-образных для Солнца, М-образных для Луны), независимо от значения М (М=3,4,5,6,7);

- при уменьшении скорости Лд/ЛТ до ноля (а, следовательно, и Л(р/ЛТ-скорости пересечения широт векторами Земля - Солнце и Земля - Луна), происходит замедление «движения» Солнца и Луны вкрест широт, происходит более тщательная «проработка» неоднородностей Земли, на протяжении 0.5 - 5.0 суток для Луны (раз в 13,5 дней) и 5-10 суток для Солнца (раз в 0.5 года). Уменьшение величины Л8/ЛТ, а соответственно и А(р/АТ, выявленное при анализе динамики изменения видимого склонения Солнца и Луны, позволяет прогнозировать увеличение количества землетрясений по широтам и во времени, когда видимое склонение Луны достигает значений |18,5°|> 8 >|28,0°|, а А8/АТ-0 (с точностью 0,1°).

- активность, связанная с А8/АТ&0, особенно четко выражена в интервалах изменения видимого склонения: £=18,5°-28,3° и 8= -18,5°.-28,7° для Луны и при ¿«23,5° и -23,5° для Солнца;

- в широтных распределениях землетрясений Щ(р) М=3.0-4.9 обнаружены аномально высокие значения сейсмичности на четырех статистически значимых узких полосах широт (квадруплете) (р1=34°, ф2=10°, ф,-2—6° и ф2— 33°, с точностью ±4° совпадающих по своему положению с границами внешнего и внутреннего ядра: ф1,1=±33°, ф2,.2=±10°, спроектированными на поверхность Земли по направлениям, перпендикулярным оси вращения Земли.

Развертка по долготе этих четырех полос дает повод утверждать, что наряду с известными сравнительно узкими поясами сейсмической активности: Тихоокеанским, Средиземноморским, Срединно-Атлантическим и Восточноаф-риканским, совпадающими с зонами глубинных разломов Земли, существуют пояса «наведенной» сейсмичности М=3,0-4,9, совпадающие с проекциями границ внутреннего и внешнего ядра Земли, попарно симметричными плоскости экватора, проявляющиеся в результате вращения Земли;

- инициирующее влияние источников на изменение сейсмичности в соответствии с динамикой изменения видимого склонения на определенных широтах: 1) ф=8 и 2) фД=фп+8. где фА - широты, показывающие миграцию выявленного в этой работе квадруплета: фп (п=1, 2, -2, -1), ф1,.1=±33°, ф2,-2= ±10°, связанного с внутренним строением Земли. Для сейсмичности М=6.5, выявленное анализом данных за 1900-1999 гг. является ограничение сейсмической активности широтами ф=|50°-60°|.

Практическая ценность работы. Полученные результаты позволили установить новые закономерности в пространственно-временном распределении сейсмичности Земли, которые ориентируют дальнейшие исследования геодинамики литосферы на основе детализации кольцевых зон по сейсмоактивным областям.

Впервые применена методика анализа распределений сейсмичности по одноградусным широтным и долготным зонам, позволяющая прослеживать динамику изменения сейсмической активности Земли в зависимости от различных факторов (инициирующее влияние Солнца, Луны, ядер Земли и т.д.).

Личный вклад автора. Предложена новая система сравнения данных «наведенной» сейсмичности с изменением небесных координат Солнца и Луны и параметрами внутреннего строения Земли. Для установления причинно-следственной связи между ними использована предложенная автором в 1996 г. пространственно-временная система. Выдвинута идея интерпретации полос максимальных частот землетрясений, выделенных в широтных распределениях, и возможно, совпадающих с внутренним строением Земли, как сейсмичности, «наведенной» ее ядром.

Выявленные при анализе динамики изменения видимого склонения Солнца и Луны закономерности, позволяют прогнозировать увеличение количеств землетрясений как по широте, так и по времени.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на конференциях (1998 - 2004 гг.) и семинарах (2000-2003):

XXIII th General Assembly Society Symposium (EGS), Solid Earth Geo-physic & Geodesy. France, Nice (1998). XXIV th General Assembly Society Symposium (EGS), Solid Earth Geophysic & Geodesy. France, Nice (1999). Всероссийская конференция "Внутреннее ядро Земли. Геофизическая информация о процессах в ядре". Москва. (2000 г.). V межд. конф. "Новые идеи в науках о Земле". Москва. (2001). XXVI th General Assembly Society Symposium

EGS), Solid Earth Geophysic & Geodesy. France, Nice (2001). «Сагитовские чтения-2005». Москва. ГАИТИ МГУ (2005); семинар по геодинамике. Москва. ИФЗ (2000), на объединенном семинаре отделов ИФЗ. Москва. (2003).

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, заключения, 3 приложений и списка литературы. Включает 31 рисунок, 5 таблиц. Список литературы содержит 147 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Булатова, Наталья Петровна

Выводы по главе 3

1. Пространственно-временное распределение частот сейсмических событий ]\[(ф,Т) для М=3-8.5 по десятиградусным широтным зонам ф за 1982— 2002 гг., содержит аномально высокие значения сейсмичности Земли в узких полосах широт (4 полосы): Дф1,.1 = ± 130°-т-39° | и Аф2,-2 = ± I 5°-7-14° |, симметрично расположенных относительно экватора. Развертка данных о сейсмичности этих широтных полос по долготе для М=3.0-3.9 и М=4.0-4.9 показывает наличие сейсмоактивных поясов Земли, состоящих из регионов, расположенных на этих географических широтах по всей окружности Земли.

2. Положение аномально высоких значений сейсмичности Земли в узких полосах широт с максимумами 34°, 10°, 6°, 33° с точностью ±4° соответствует положению границ внешнего и внутреннего ядра (33°, 10°), спроектированным на поверхность Земли по направлениям, перпендикулярным оси вращения Земли. Объяснения этому удивительному совпадению пока не найдено.

3. В тонкой структуре широтных распределений глобальной сейсмичности, построенных из выборок сейсмических данных в связи с траекториями движения источников с постоянной величиной видимого склонения 8) проявляется миграция в том же направлении, на ту же величину 8 квадруплета максимумов сейсмичности из модели ИМЗ. С этим явлением могут быть связаны периодические изменения сейсмичности на широтах >50°. Это явление может свидетельствовать о влиянии внутреннего строения Земли на сейсмичность Земли.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Пространственно-временные корреляционные характеристики выявили существенную обусловленность глобальной сейсмичности действием источников внешнего происхождения (Солнца и Луны). Нарушаемая при этом симметрия в распределении сейсмичности северного и южного полушария, может свидетельствовать о существовании неоднородностей.

Выявленные в данной работе закономерности широтного распределения сейсмичности - это одна из немногих статистических характеристик естественного процесса - ее взаимосвязи как с воздействием внешних источников, так и откликом внутренних оболочек на их воздействие. Предложенная в работе пространственно-временная технология позволила, исследуя сейсмичность Земли, методом накопления непосредственно установить выше перечисленные закономерности. На основе феноменологических соотношений выведены условия, при которых наблюдается увеличение сейсмической активности при снижении скорости изменения видимого склонения на определенных широтах, что связано с замедлением движения источников.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Булатова, Наталья Петровна, Москва

1. Абалакин В. А., Аксенов В. П., Гребенников Е.А. и др. Справочное руководство по небесной механике и астродинамике. М.: Наука, 1976.-862 с.

2. Авсюк Ю.Н. О движении внутреннего ядра // Докл. АН СССР. 1973. - Т. 212. №5. С. 1103-1105.

3. Авсюк Ю.Н. Приливные силы и природные процессы. М.ЮИФЗ РАН. -1996.- 188 с.

4. Авсюк Ю.Н. Эволюция системы Земля-Луна и ее место среди проблем нелинейной геодинамики// Геотектоника №1 -1993 С.13-22.

5. Авсюк Ю.Н., Левин Б.В. К вопросу М.В. Ломоносова о перемещениях центра Земли // Вестник РФФИ. -1999. №2(16). С. 4-11.

6. Аки К., Ричарде П. Количественная сейсмология. Т. 1. М.: Мир, 1983 -520 с.

7. Алешкевич В.А., Деденко Л.Г., Караваев В.А. Колебания и волны. Лекции. Изд-во Физического ф-та МГУ, 2001 г.

8. Альтгаузен Н.М. О корреляции геомагнитных возмущений и сейсмической активности Земли.-Геомагнетизм и аэрономия, 1974, Т.XIV, №4.

9. Ананьин И.В., Фадеев А.О. О возможных причинах изменений сейсмического режима на платформах. Проблемы сейсмичности Восточноевропейской платформы. М.: ОИФЗ, 2000 - . С. 36.

10. Анищенко B.C. Сложные колебания в простых системах. М.: Наука, 1990.

11. Арнольд В. И. Математические методы классической механики. М.: Наука, 1989.472с.

12. Астрономические таблицы ежегодных наблюдений. 1981-2003, С.Петербург: ИПА РАН, Т. 1982-2003.

13. Атлас временных вариаций природных, антропогенных и социальных процессов. Т.2, М.: Научный мир, 1998. 432 с.

14. Афанасьева В.И. Геоактивность и ее возможные причины. Геомагнетизм и аэрономия, 1963, т. III.

15. Бакулин П.И., Кононович Э.В., Мороз В.И. Курс общей астрономии. М.:

16. Наука, -1974.- 560 с. 1 б.Баркин Ю.В. Объяснение эндогенной активности планет и спутников и ее цикличности/Известия, секция наук о Земле РАЕН, 2002. вып. 9. С. 45-97. 17.Белецкий В.В. Очерки о движении космических тел. М.: Наука, 1977. 430с.

17. Белоусов В. В. Общая геотектоника/Госгеолиздат, 1948. \9.Бенъоф Г. Сейсмические данные о строении коры и тектонической деятельности. Сб. «Земная кора», Изд. иностр. лит., -1957.

18. Болт Б. В глубинах Земли. М.: Мир, 1984. - 187с.

19. Боровиков В.П. Популярное введение в программу «STATISTICA». М.: Компьютер Пресс. 1998

20. Булатова Н.П. К вопросу о томографии Земли// Вестник ОГГГГН РАН.1998. -№3(5). С. 94-105. (http://www.scgis.ru/ russian/cpl251 /hdgggms/3-98/bulatova.htm)

21. Булатова Н.П. К вопросу о нейтринной томографии Земли. О геометрии сканирования Земли пучками солнечных нейтрино// Физика Земли.1999. №2. С.70-80.

22. Булатова Н.П. Метод движущегося источника и его применение к исследованию Земли»// Вестник ОГГГГН РАН. М.ЮИФЗ РАН, Т.1. №2(12). -2000а. С. 110-125. (http://www.scgis.ru/russian/cpl251/hdgggms/2-2000/bulatova. htm;)

23. Бужен К.Е. Плотность Земли. М.: Мир, 1978. - 367с.

24. Валяев В.И., Копытенко Ю.А., Почтарёв В.И., Погребенников М.М., Серова И. О. связи сильнейших землетрясений с приливными деформациями земной коры. // ИЗМИРАН АН СССР, Препринт. 1986 -. № 12/626.

25. Ъ2.Горъкавый H.H., Минин В.А., Майдакова Т.А., Фридман A.M. Существуют ли астрономические причины сильнейших землетрясений // Астр. Циркуляр. 1989 -. № 1540. Р. 35-36.

26. ЪЪ.Горъкавый H.H., Трапезников Ю.А., Фридман A.M. О глобальной составляющей сейсмического процесса и ее связи с наблюдаемыми особенностями вращения Земли// Докл. РАН. 1994а. Т. 338. № 4. С. 525-527.

27. Горъкавый H.H., Левицкий Л.С., Тайдакова Т.Н., Трапезников Ю.А., Фридман A.M. О зависимости корреляции между региональной сейсмичностью Земли и неравномерностью ее вращения от глубины очагов землетрясений // Физика Земли. 1999 - . № 10. С. 52-66.

28. Губерман Ш.А. Д-волны и дискретность распределения сильных землетрясений по широте. Вычислительная сейсмология. Вып. 16. - М.: Наука, 1984.-С. 51-58.

29. Губерман Ш.А. Д-волны и землетрясения. /Теория и анализ сейсмологических наблюдений. Вычислительная сейсмология. Вып. 12. - М.: Наука, 1979.-С. 158-188.

30. Гутенберг Б. Физика земных недр. М.: Изд-во иностр. лит., 1963, стр. 240.

31. Дарвин Дж. Г. Приливы и родственные им явления в солнечной системе. -М.: Наука, 1965.-251 с.40.,Джекобе Дж., Рассел Р., Уилсон Дж. Физика и геология. М.: Изд-во иностр. лит., 1964.

32. Долицкий А. В., Кийко И. А. О причинах деформации земной коры/ Проблемы планетарной геологии. Под ред. Наливкина Д.В., Тупицына Н.В., М.: Госгеолтехиздат, 1963. С. 291-312

33. М.Елькин А.И. О закономерности рождения землетрясений высокого энергетического класса временными ассоциациями М., 1979. 25с. (Деп. в ВИНИТИ.) N1171.

34. Закржевская Н. А., Соболев Г.А. Влияние магнитных бурь с внезапным началом на сейсмичность в различных регионах// Вулканология и сейсмология, 2004, № 3, с. 65-75

35. АА.Калшин Ю. JI. Сейсмическая активность и межпланетное магнитное поле. Препринт. Красноярск, 1973.

36. Карпинский А. П. О правильности в очертаниях, распределении и строении материков (1888). Собр. соч., т. 2. Изд. АН СССР, 1939.

37. Косыгин Ю.А. Тектоника, М., Недра, 1969

38. Кропоткин П. Д., Трапезников Ю. А. Вариации угловой скорости вращения Земли, колебаний полюса и скорости дрейфа геомагнитного поля, и ихвозможная связь с геотектоническими процессами // Изв. АН СССР. Сер. геологическая. 1963 -. №11. С.32-50.

39. Кропоткин П.Н. Соотношение поверхностной и глубинной структур и общая характеристика движений земной коры. В кн. «Строение и развитие земной коры», Изд-во «Наука». 1964.

40. Кропоткин U.M. Возможная роль космических факторов в геотектонике//- Геотектоника, 1970, № 2.

41. Левин Б.В., Павлов В.П. Влияние астрономических факторов на вариации плотности энергии в твердой оболочке Земли// Физика Земли. 2003 - . № 7. С. 71-76.

42. Левин Б.В., Чирков Е.Б. Особенности широтного распределения сейсмичности и вращение Земли // Вулканология и сейсмология. 1999 -. № 6. С. 65—69.

43. Личков Б.Д. Природные воды Земли и литосфера. M.-JL: Изд-во АН СССР,- 1960-.163с.58 .Любушин АЛ (мл.), Писаренко В.Ф., Рулсич В. В., Буддо В.Ю. Выделение периодичностей в сейсмическом режиме// Вулканология и сейсмология. -1998 -. № 1. С.62-75.

44. Магницкий В.А. О возможном характере деформации в глубоких слоях Земли в подкорковом слое. Бюлл. МОИП, № 2, 1948.

45. Магницкий В.А., Внутреннее строение и физика Земли. М.: Недра, 1965. 379 с.

46. Математическая статистика. Под. ред. A.M. Длина. М.: Высшая школа , 1975.398 с.

47. Маркус Бат. Спектральный анализ в геофизике. Пер. с англ. М.: Недра, 1980. 535 с. Пер. изд.: Нидерланды, 1974.

48. Мельхиор 77. Земные приливы. М.: Мир, 1968. 482 с.

49. Мельхиор П. Физика и динамика планет. М.: Мир, 1975. 484 с.

50. Молоденский М.С. В кн.: Земные приливы и нутация Земли. М.: Изд-во АН СССР, 1961, с. 3-25.

51. Мопии A.C. Вращение Земли и климат. JL: Гидрометиздат, 1972. 112с.

52. Наведенная сейсмичность. М.: Наука, 1994, 219 с.

53. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. М.: Мир, 1969. Т.2. 863с.

54. Нестеренко П.П., Стовас М.В. Изменение гравитационного поля как одна из причин сейсмичности Земли. В кн.: Геофизика и астрономия. Киев, "Наукова думка", 1963, с. 85-92.

55. Николаев А. В. Проблемы наведенной сейсмичности/ сб. Наведенная сейсмичность. М.: Наука, 1994. С. 5-15.

56. Х.Николаев В.А. Исследование напряженного состояния литосферы на основе анализа связи земных приливов и сейсмичности. М.: Анахарсис, 2003. 236 с.

57. Николаев В.А. Пространственно-временные особенности связи сильных землетрясений с приливными фазами. В кн.: Наведённая сейсмичность. М.: Наука, 1994.С.103-114.

58. ПЪ.Обручев В. А. Пульсационная гипотеза геотектоники. Изв. АН СССР. Сер. геол, № 1,1940.

59. А.Пантелеев B.JI. Физика Земли и планет. Физ. фак-т МГУ. 2001.

60. Парийский Н. Н. Неравномерность вращения Земли. Тр. геофиз. ин-та АН СССР, № 26 (153), Изд-во АН СССР, 1955.

61. Пейве A.B. Тектоника и магматизм// Изв. АН СССР. Серия геол., 1961, № 3. стр. 41-47.

62. Подобед В.В., Нестеров В.В. Общая астрометрия. М.: Наука. 1975. 552 с.1%.Пригожин И., Стенгерс И. Время, хаос, квант. К решению парадокса времени. Пер. с англ. Ю.А. Данилова. 3-е изд. М.:Эдиториал УРСС. 2001. 240с.

63. Пригожин И. От существующего к возникающему. Время и сложность в физических науках. Пер. с англ. Ю.А. Данилова. М. :Эдиториал УРСС. 2002. 288 с.

64. Проблемы планетарной геологии. Под ред. Д.В. Наливкина, Н.В. Тупицы-на, М.: Госгеолтехиздат, 1963. 342 с.8\.Ризниченко Ю.В. Проблемы сейсмологии. Избранные труды. Москва.: Наука. 1985. 405 с.

65. Ризниченко Ю.А. Размеры очага корового землетрясения и сейсмический момент/ В сб. Исследования по физике землетрясений. М.:Наука, 1976. С. 9-27.

66. Рыкунов Л.Н., Хаврошкин О.Б., Цыплаков В.В. Лунно-солнечная приливная периодичность в линиях спектров временных вариаций высокочастотных микросейсм //Докл. АН СССР. 1980. Т. 252. № 3. С. 577-580.

67. Садовский М.А. Автомодельность геофизических процессов // Вестник АН СССР. 1986. №8. С. 3-11.

68. Садовский М.А. Писаренко В.Ф., Родионов В.Н. От сейсмологии к геомеханике. О модели геологической среды //Вестник АН СССР. 1983. № 1. С. 82-88.

69. Садовский М.А., Болховитинов Л.Р., Писаренко В.Ф. Деформирование геофизической среды и сейсмический процесс. 1987. М.: Наука. 100 с.

70. Сейсмичность Земли. /Советский энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1980. 1600 с.

71. Сейсмичность/ Сб. Статей «Катастрофические процессы и их влияние на природную среду». Т.2. М.: ОИФЗ РАН, 2002. с.506.

72. Сидоренков Н.С. Физика нестабильностей вращения Земли. М.: Наука, 2002

73. Соболев Р.А., Шестопалов И.Л., Харин Е.П. Геоэффективные солнечные вспышки и сейсмическая активность Земли //Физика Земли. 1998. №7. С.85-90.

74. Собственные колебания Земли. Сборн. статей. Пер. с англ. / Под ред. В.Н. Жаркова. М.: Мир, 1964.

75. Стейси Ф. Физика Земли. М.: Мир, 1972, 340 с.

76. Стовас М.В. О напряженном состоянии корового слоя в зоне между 30—40°// Проблемы планетарной геологии. М.: Науч.-тех. изд-во, 1963а. С.275-285

77. Стовас М.В. Некоторые вопросы тектогенеза // Проблемы планетарной геологии. М.: Науч.-тех. изд-во, 19636. С.222-274.

78. Стовас М.В. К вопросу об образовании планетарных глубинных разломов в земной коре. Докл. АН СССР, т. 135, № 1, 1960.

79. Тамразян Г.П. Промежуточные и глубокофокусные землетрясения в связи с космическими условиями Земли// Изв. АН СССР, сер. геофиз. 1959. №4. С.598-603.

80. Тамразян Г.П. Некоторые особенности высвобождения сейсмической энергии недр Земли в связи с изменениями приливообразующих и других сил. В кн.: Пятое Совещание по проблемам планетологии. JL, 1965.

81. Усов М. А. Структурная геология/М.-Л.:Госгеолиздат, 1940.

82. Федоров В.М. Гравитационные факторы и астрономическая хронология геосферных процессов. М.: Изд-во МГУ. 2000. 367 с.

83. Фридман A.M., Татевян С.К., Трапезников Ю.А., Клименко A.B. Об особенностях вариаций глобальной и зеркальной компонент сейсмической активности Земли // Геология и геофизика. 2001. Т. 42. № 10. С. 1504 -1515.

84. Фридман А. М., Клименко А. В. О связи сейсмической активности Земли с широтой в зависимости от глубины гипоцентров// Физика Земли, 2002, № 12, с. 50-55.

85. Хаин В. Е. Общая геотектоника/ М.: Недра, 1964.

86. Хаин В.Е. Тектоника континентов и океанов. М.: Научный мир.2001. 604с.

87. ХудсонД. Статистика для физиков. М.: Мир, 1967. с. 242.

88. Шварц Л. Математические методы для математических наук. М.: Мир, 1965, 397 с.

89. Широков В.А. Влияние космических факторов на геодинамическую обстановку и ее долгосрочный прогноз для северо-западного участка Тихоокеанской тектонической зоны. В сборнике Вулканизм и геодинамика. М.: Наука. 1977. С. 103-115.

90. Шулъц С.С. Об изучении планетарной трещиноватости. Тезисы докладов IV совещания по астрогеологии. Изд. Географ, об-ва СССР, 1962.

91. Щеглов В.И. Сейсмогенная среда как открытая нелинейная динамическая система. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1998. С.305-307.

92. Alien М. W. Bull, seismol. soc. of America. v. 26. - 1936 - N 2.

93. Avsjuk U.N., Levin В. V. Natural hazards and variations of the Earth rotation. Proc. 7th Confer. HAZARDS-98. Univ. Crete, Greece, p.34,1998.

94. Boyarsky E.A., Ducarme В., Latynina L.A., Vandercoilden L. An attempt to observe the Earth liquid Core Resonance with extensometers at Protvino observatory. Marr. Terr. Bull, d'Informations, 2003, 138, P.10987- 11009

95. Bullen K.E. An introduction to the theory of seismology. Cambridge University Press, 1963.

96. Chandler, C. On the variation of the latitude// Astron. J. V.ll. №12. -1892.- P. 97-107.

97. Chao B.F., Gross R.S. Changes in the Earth's rotational energy induced by earthquakes// Geophys. J. Int. 1995. № 122. - P.776-783.

98. Chao B.F., Gross R.S., Dong D.N. Changes in global gravitational energy induced by earthquakes// Geophys. J. Int. № 122. - 1995.-P. 784-789.

99. Cleveland, W. S. Graphs in scientific publications// The American Statistician, 1984. 38, 270-280.

100. Cleveland, W. S. /Visualizing data. 1993. Murray Hill, NJ: AT&T.

101. Dziewonski A., Don L. Anderson. Preliminary reference Earth model (PREM)// Phys. Earth Planet. Inter. V. 25. - 1981. - P.297-356.

102. Catalog of earthquake hypocentral parameters to celebrate the 100th anniversary of IASPEI. 2001/ CD and http://www.whklee.org/iaspei.html. Editorship of Paul Jennings, Hiroo Kanamori and Willie Lee.

103. Flinn Ed. A. etd all. International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology. IASPEI Commit. Education. Hiroo Kanamori, Willie Lee to celebrate the 100th anniversary of IASPEI. 2001.

104. Geller R.J., Jackson D.D., Kagan Y.Y., Mulargia F. Eathquakes cannot be predicted// Science. 1997. V. 275. P.1616-1617.

105. Global Hypocenters Data Base, NEIC/USGS, Denver, CO., 1973 -Present.

106. Gutenberg B., Richter C.F. Seismicity of the Earth and Associated Phenomena. The Peculiarities of the Seismicity Latitude Distribution and the Earth Rotation. Princeton University Press. - 1954.

107. Gutenberg B. Richter C. Magnitude end energy of earthquakes. Ann. di Geofisica 1956, 9, N 1

108. Doodson A. T. The harmonic development of the tidegenerating potential. -Proc. Roy. Soc. London, 1921, A 100, N 704.

109. Hamilton W.L. Tidal cycles of volcanic eruptions: fortnightly to 19 yearly periods//J. Geophys. Res. 1973. Vol.78. P.3363-3375.

110. Hattory S. Migration and periodicity of seismic activity in the world // Bull. Inter. Instit. of Seism. Tokio. Vol.15. - 1977.- P.33-47.

111. Jacobs J.A. The Earth's inner core and the geodynamo: determining their roles in the Earth's history// EOS 1995. - V. 25. 76.

112. Jeanlos R, Romanowicz B. Geophysical «Dynamics at the Center of the Earth»// Physics today. August 1997.- P.22-27.

113. Levin, B.W. Nonlinear oscillating structures in the earthquake and seaquake dynamics //CHAOS. V. 6. № 3.- 1996 - P. 405-413.

114. Longmann I.M., Formulas for Computing the Tidal Accelerations Due to the Moon and the Sun// J.Geoph.Res. 64. N 12.- 1959 - P. 2351-2355.

115. Morgan W., Stoner J., Dicke R. Periodicity of earthquakes and the invariance of the gravitational constant. Journ. Geophys. Res., 1961, vol. 66, No. 11.

116. Perrey A. Comptes Rendus. Des seances de l'Academie des sciences,. v; XXXVI, N. 12.- 1853.

117. Pines D., Shaham I. Seismic activity, polar tides and the Chandler wobble // Nature. 1973. Vol.245, N 5420. P.77-81.

118. Poupinet G.R. Possible heterogeneity of the Earth's core deduced from PKIKP travel times//Nature. Vol.305.- 1983. - P.204.

119. Rodes L. Gerlands Beitrage zur Geophysik, B. 41, - 1934.

120. Shudde R.H. An analysis of earthquake frequence data // Bull. Seism. Soc. Amer. Vol.67, N 5. - 1977.- P.1379-1387.

121. Simpson J. F. Earthtides as a triggering mechanism for earthquakes. Earth, and Planetary scl Letters, 1967, v. 2.

122. Simpson J.F. Solar activity as a triggering mechanism for earthquakes. Earth and Planetary Sci Letters, 1968, v. 3, N 5.

123. Song X., Richards P.G. Seismological evidence for differential rotation of the Earth's inner core/ Nature, v.382, 18 JULY - 1996.- p.221-224.

124. Veronne A. Rotation de l'ellipsoide heterogane et figure exacte de la Terre// J. de mathématique pures et appliquées, 6 meter., t.8, Paris, 1912.

125. Wahr J.M. Deformation induced by polar motion// J. Geophys. Res. V.90. № Bll. - 1985.- P. 9363-9368.

Информация о работе

Булатова, Наталья Петровна
кандидата физико-математических наук
Москва, 2004
ВАК 25.00.10

Диссертация

Пространственно-временное исследование сейсмичности Земли - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы