Официальные оппоненты:
доктор физико-математических наук,
чл.-корр. РАН А.О.Глико
доктор физико-математических наук, профессор
В Л.Быков
доктор технических наук, '*
профессор ) ^ В і Н гі А Я
БИБЛИОТЕКА
О.Л.Кузнецов
о 1586-00
Ведущая организация: Физический факультет Московского Государственного Университета им.М.В.Ломоносова
Защита состоится « ^[_ » ______ 1998 г. в « /О» часов на заседании
Специализированного Совета Д.002.08.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук при Объединенном институте физики Земли РАН по адресу:
123810, Москва, ул.Б.Грузинс1сая,10 , Объединенный институт физики Земли РАН.
С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Института физики Земли РАН.
Диссертация в виде научного доклада разослана « 1998г
Ученый секретарь Специализированного Совета кандидат физико-математических наук
А.М. Артамонов
Р0- 1■/ ЗЗГ-^
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Сейсмология по своей сути не только раздел геофизики, но и часть волновой физики, для которой нелинейность во многом определяет направление современного поиска и развития. До недавнего времени исследования с сейсмической нелинейностью традиционно ограничивались очаговой областью землетрясения, горной механикой и региональным сейсмическим просвечиванием. Появление наблюдательных фактов, связанных как с изучением упомянутых процессов, так и шумовых полей, успехи волновой динамики, развитие вибросейсмической техники привели к необходимости расширения области исследований, обусловленных сейсмической нелинейностью.
Методы и процессы линейной сейсмики, играющие фактически ключевую роль при решении многих фундаментальных и прикладных задач нау-кЦ о Земле, не всегда удовлетворяют возросшим требованиям по информативности и точности, существуют проблемы интерпретации; возникновение внеземной сейсмологии - особый вопрос. Логика внутреннего развития сейсмологии также начинает ориентировать на согласованное движение в направлении совместного структурного формирования последней с разделами нелинейной физики.
В соответствии с характеристиками геологической среды и ее напряженного состояния, параметров волнового поля или волновых объектов, их источников, методов анализа данных, а в некоторых случаях и геохимических процессов в среде эффекты, обусловленные сейсмической нелинейностью, дополнят и/или дадут качественно новую информацию.
Исследования по данной проблеме в фундаментальном плане послужат целям формирования представлений и структуры нелинейной или физической сейсмологии,^приведут к развитию новых методов сейсморазвед-* *■ * ки, прогнозирования сейсмической и инженерно-геологической опасности, техногенных землетрясений, расширят экспериментальную общефизическую базу.
Цель и основные задачи исследований. Цель данной работы состояла в кардинальном расширении экспериментальной и понятийной базы физической сейсмологии, обнаружении, постановке и развитии исследований, определяемых сейсмической нелинейностью, и новых эффектов по возможности на основе данных долговременных наблюдений и/или многократных измерений в различных по геологическому строению и уровню сейсмиче-
^ л„„ ыггтте.ттований заключались в
0 .
1 I
О §
О §
КНИГА ИМЕЕТ
В переплет ПОН ед.. сое ЛИИ. номера вып.
/
ить новые высо-методы и аппа-с вести длитель-роцессов с воз-гки данных; [о-методической гакже регистри-
ВВЕДЕНИЕ
Постановка настоящих исследований - развитие концепций о значительной роли нелинейности в сейсмологии.
Первоначальный этап развития наук о Земле уже содержал представления о сложной самоорганизующейся системе и анализ некоторых объектов и процессов, которые в настоящее время следует отнести к нелинейным. (Нелинейность в рассматриваемых проблемах целесообразно определить как нарушение аддитивности в причинно-следственных связях). Общеизвестные труды Ляйэлля, Скотта-Рассела, Д.Дарвина, Хоббса за рубежом, Мушкетова, Морозова, Голицына, Фридмана и Вернадского в России - далеко не полный список работ, где затронуты или развивались указанные проблемы. Дальнейшие исследования Лазарева, Гамбурцева, Обухова, Ризниченко и Садовского сопряжены с современным этапом, во многом определяемом результатами работ академиков Шемякина, Федотова, Алексеева, Кейлис-Борока, Косыгина. Из зарубежных достижений, помимо всеобъемлющих принципов Пригожина, особенно примечательны работы Лоренца.
Современный этап поиска и исследований нелинейных сейсмических процессов и объектов (волн и волновых пакетов, ансамбля источников и их волнового поля; волновых или деформационных полей и среды) во многом связанЦ с изучением сейсмических шумов, вибро-сейсмических полей и сигналов с последующим анализом классических объектов сейсмологии; одновременно выясняется взаимосвязь со свойствами среды. Нередко последующий этап требовал новой интерпретации предшествующих результатов и постановки целенаправленных экспериментов по проверке такой интерпретации, ориентированной на существование обобщающей геофизической системы, энергетически открытой, нелинейной, диссипативной.
То есть, с учетом современных достижений нелинейной волновой физики необходимо предпринимать более глубокое прочтение устоявшихся представлений сейсмологии.
В экспериментальном плане многие исследования оггалкивались от двух традиционных схем изучения нелинейных сейсмических процессов: статистического анализа слабых землетрясений и сейсмического просвечивания земной коры. Физические модели каждой из схем имеют много общего. Среда аргіогі нелинейна, в первую очередь, относительно воздействия деформирующего (например, тектонического) поля сил, т.е., либо откликается импульсами сейсмических волн (сейсмически активная нелинейность или среда), либо изменением упругих констант и скоростей воші (пассивная нелинейность среды). Применялись сходные системы рЖшпуа^4 тщи, в одной из схем - достаточно детерминированный источник, взрыв, а также землетрясение. В исследованиях учитывались все нелинейные свойства среды, но в одном случае осуществлялся поиск и изучение нелинейности сейсмически активной, проявляющейся через вариации статистических характеристик региональных сейсмических шумов, например, модуляцию уровня шумов длиннопериодными деформирующими земную кору процес-
РОССИЙСКАЯ 9 ГОСУДАРСТВЕН*
БИБЛИОТЕКА
сами. В другом - пассивная нелинейность среды не представляла основную цель исследования, главным был поиск и изучение нелинейных свойств и общих закономерностей сейс? ических волновых объектов. В соответствующих разделах дан конкретный обзор предшествующих исследований.
Соответственно, представленная работа состоит из трех частей, в первой из которых обобщены исследования микросейсмических, сейсмических и сейсмоакустических шумов и процессов, включая аппаратурно-методические основы их регистрации и методы анализа; детально доказывается эффект модуляции сейсмических шумов, анализируются формы его проявления и механизмы генерации региональных шумов;в том числе и с привлечением модели сейсмически активной среды и автогенератора сухого трения.
Вторая часть работы обобщает результаты исследований сейсмической нелинейности и волновых пакетов, полей и процессов, при этом целостность анализа и представления данных обеспечена последовательным изложением от наблюдений псевдо- или геометролучевой нелинейности волнового поля к солитонным свойствам лновых пакетов и волн и поэлементному рассмотрению взаимодействия волн - распадная неустойчивость, синхронизация и радиационные силы. Логически завершающими являются результаты по хаосу и самоорганизации сейсмических процессов и среды - от колебаний в ограниченном объеме и локальном полупространстве до деформационных полей лунно-солнечных’приливов.
Третья часть работы содержит результаты по разработке фундаментальных и прикладных аспектов сейсмической нелинейности от аппаратурно-методического обеспечения изучения Луны и планет земной группы до проблемы регистрации гравитационно-волнового отклика Земли, от использования сейсмоэмиссионного шума в оперативном прогнозе землетрясений и сейсморайонировании до сейсмохимии и флюидодинамики вибросейсмического поля и дешифровки земных структур из космоса. Основные выводы по результатам представленных исследований сформулированы в заключении.
ю
- Киев+380960830922