ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ НЕФТЕГАЗОВОЙ ГЕОЛОГИИ

И ГЕОФИЗИКИ им. А.А. ТРОФИМУКА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ

РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

МАТЕРИАЛЫ СЕМИНАРА «ГЕОДИНАМИКА. ГЕОМЕХАНИКА И ГЕОФИЗИКА»

Стационар «Денисова пещера», Алтайский край 25-30 июля 2016 г.

СЕМИНАР «ГЕОДИНАМИКА. ГЕОМЕХАНИКА И ГЕОФИЗИКА» Организатор: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук. Председатели оргкомитета: академик Эпов М.И. академик Добрецов Н.Л. академик Конторович А.Э. Члены программного комитета: д.ф.-м.н. Сибиряков Б.П. д.г.-м.н. Суворов В.Д. д.ф.-м.н. Митрофанов Г.М. к.ф.-м.н. Дучков А.А. Члены организационного комитета к.г.-м.н. Мельник Е.А. к.ф.-м.н. Сибиряков Е.Б. к.г.-м.н. Киселева Л.Г.

Семинар проводится при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований

(проект 16-05-20509-г) и Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН

Представление докладов: продолжительность устных докладов 20-40 минут, включая ответы на вопросы. Для демонстрации материала предоставляется компьютер и мультимедийный проектор. Место проведения: стационар Института археологии и этнографии СО РАН «Денисова пещера». Стационар находится на берегу реки Ануй, на территории Алтайского края, в 4 км от деревни Черный Ануй и в 40 км от районного центра Солонешное. Заезд участников семинара 25 июля 2016 г. Регистрация участников будет проводиться 26 июля с 930 – 1000 в конференц-зале стационара «Денисова пещера». Питание участников семинара будет организовано на стационаре «Денисова пещера». Завтрак: 900 – 930 Обед: 1400 – 1500 Ужин: 1900 – 2000

Отъезд участников семинара 30 июля 2016 г.

1

26 ИЮЛЯ

Утреннее заседание 10:00-10:05 Заместитель председателя Сибирского отделения РАН, академик Эпов М.И. Вступительное слово. 10:05-10:45 Добрецов Н.Л. (ИНГГ СО РАН). О периодичности и разномасштабных факторах вулканических

извержений. 10:45-11:25 Леонов М.Г. (ГИН РАН). 3D деформация кристаллических пород и ее интерпретация с позиций

мезомеханики и механики гранулированных сред. 11:25-12:00 Дядьков П.Г. (ИНГГ СО РАН, НГУ). С.В. Гольдин о деформационном процессе в структурно и

реологически неоднородной литосфере и развитие его представлений.

Перерыв 12.00-12.15

12:15-12:55 Стефанов Ю.П.1,2 (1ИНГГ СО РАН, 2ИФПиМ СО РАН). Некоторые нелинейные особенности деформации

горных пород. 12:55-13:20 Назарова Л.А.1,2, Назаров Л.А.1,2, Цой П.А.1, Цибизов Л.В.2 (1ИГД РАН, 2НГУ). Связь нарушенности горных

пород и параметров поля напряжений по данным спекл-фотографии и математического моделирования. 13:20-13:40 Бакеев Р.А.1,2, Стефанов Ю.П.1,2 (1ИНГГ СО РАН, 2ИФПиМ СО РАН). Численное моделирование

карстовой деформации с учетом накопления повреждений.

Обед 14:00-15:00

Вечернее заседание

15:00-15:40 Митрофанов Г.М. (ИНГГ СО РАН). Выделение и применение частотно-зависимых эффектов в сейсморазведке.

2

15:40-16:00 Дучков А.А., Стефанов Ю.П., Логинов Г.Н., Додонова А.О. (ИНГГ СО РАН). Анализ сейсмической эмиссии, порожденной развитием трещины гидроразрыва.

16:00-16:20 Кочнев В.А.1, Вальчак В.И.2, Бархатов И.2, Гоз И.В.1, Поляков В.С.1 (1ИВМ СО РАН, 2ОАО «Енисейгеофизика»). О новых результатах исследования «сейсмогравитационной» технологии, полученных при обработке сейсмических данных, зарегистрированных в Восточной Сибири.

16:20-16:40 Нефедкина Т.В., Лыхин П.А. (ИНГГ СО РАН). Применимость линеаризованных аппроксимаций коэффициента отражения продольных волн для азимутального анализа амплитуд PP-отражений в анизотропных средах.

Перерыв

16:40-16:55

16:55-17:15 Горшкалев С.Б., Ашихмин Н.А. (ИНГГ СО РАН). Определение переменного направления трещиноватости коллектора по данным ВСП.

17:15-17:35 Хогоева Е.Е., Горшкалев С.Б. (ИНГГ СО РАН). Методика компенсации расщепления отраженных PS-волн в неоднородной азимутально-анизотропной ВЧР для систем наблюдений 3D-3C.

17:35-17:55 Кузнецов В.И., Келлер Т. (НОВАТЭК НТЦ). Анализ подтверждаемости бурением модели распределения прогнозных коллекторских свойств резервуаров, полученной по результатам синхронной сейсмической инверсии, одного из газоконденсатного месторождения ЯНАО.

17:55-19:00 Дискуссия.

27 ИЮЛЯ

Утреннее заседание 10:00-10:40 Добрецов Н.Л. (ИНГГ СО РАН). Эволюция планет. Венера как возможное будущее Земли. 10:40-11:10 Ребецкий Ю.Л. (ИФЗ). Геодинамика и тектоника малых тангенциальных массовых сил.

3

11:10-11:35 Назаров Л.А.1,2, Назарова Л.А.1,2 (1ИГД СО РАН, 2НГУ). Эволюция напряжений в деформируемом трещиновато-пористом массиве горных пород в окрестности скважины при фильтрации многофазной жидкости.

11:35-11:55 Неведрова Н.Н. (ИНГГ СО РАН). Важные аспекты электромагнитного мониторинга с контролируемыми источниками.

Перерыв

11:55-12:05

12:05-12:45 Сибиряков Б.П. (ИНГГ СО РАН). Скрытая нелинейность и дисперсия при малых колебаниях и формирование различных частот продольных и поперечных волн.

12:45-13:25 Костин В.И. (ИНГГ СО РАН). Прямой и итерационный методы решения краевых задач для трехмерного уравнения Гельмгольца.

13:25-14:00 Митрофанов Г.М. (ИНГГ СО РАН). Учет свойств спектральных преобразований в решении обратных задач сейсмики.

Обед

14:00-15:00

Вечернее заседание 15:00-15:30 Сибиряков Е.Б. (ИНГГ СО РАН). Использование метода граничных элементов для оценки

преимущественной ориентации трещин, вызванных рельефом. 15:30-15:50 Романов А.С.1,2, Стефанов Ю.П.2,3 (1ТГУ, 2ИНГГ СО РАН, 3ИФПиМ СО РАН). Исследование формы

трещины гидроразрыва в упругопластичной среде. 15:50-16:20 Яскевич С.В. (ИНГГ СО РАН). Интерферометрия при скважинных микросейсмических исследованиях. 16:20-16:45 Новиков М.А., Лисица В.В. (ИНГГ СО РАН). Проявление флиюдонасыщенной мезомасштабной структуры

пласта в сейсмоакустических волновых полях.

4

Перерыв

16:45-17:00

17:00-17:20 Неведрова Н.Н., Санчаа А.М., Шапаренко И.О., Суродина И.В. (ИНГГ СО РАН). Оценка возможности восстановления разломной зоны методом электротомографии по данным численного моделирования.

17:20-17:40 Татаурова А.А.1,3, Стефанов Ю.П.1,2 (1ИНГГ СО РАН, 2ИФПиМ СО РАН, 3НГУ). Исследование влияния реологической неоднородности на напряженно-деформированное состояние земной коры.

17:40-18:00 Бакеев Р.А.1,2, Стефанов Ю.П.1,2 (1ИНГГ СО РАН, 2ИФПиМ СО РАН). Влияние веса осадочных пород на строение сдвиговых разломных зон.

18:00-18:20 Шерман С.И. (ИЗК СО РАН). Сильные землетрясения в Центральной Азии: специфика локализации как дополнительный источник высокого энергетического потенциала.

18:20-19:00 Общая дискуссия.

28 ИЮЛЯ

Утреннее заседание 10:00-10:25 Селезнев В.С. (СЕФ ФИЦ ЕГС РАН). Сейсмические модели и их геологическая интерпретация. 10:25-10:50 Суворов В.Д.1, Мельник Е.А.1, Мишенькина З.Р.1, Сальников А.С.2 (1ИНГГ СО РАН, 2АО СНИИГГиМС).

Скоростная модель глубинного строения Чульманской впадины (Алданский щит) по данным первых вступлений.

10:50-11:15 Неведрова Н.Н., Шалагинов А.Е. (ИНГГ СО РАН). Геоэлектрическое строение и вариации электрофизичеких параметров в зоне сейсмической активизации Горного Алтая.

11:15-11:40 Мельник Е.А., Суворов В.Д., Мишенькина З.Р. (ИНГГ СО РАН). Петрофизическая интерпретация сейсмоплотностных данных (на примере Муйской впадины).

Перерыв

5

11:40-11:55

11:55-12:35 Кочнев В.А. (ИВМ СО РАН). Обоснование модели источников магнитного поля в ядре Земли. 12:35-12:55 Стажевский С.Б. (ИГД СО РАН). Результаты физического моделирования процесса образования

срединно-океанических хребтов. 12:55-13:20 Дядьков П.Г.1,2, Дучкова А.А.1, Кулешов Д.А.1, Цибизов Л.В.1 (1ИНГГ СО РАН, 2НГУ). Среднесрочные

тектономагнитные аномалии перед байкальскими землетрясениями и их возможная природа.

Обед 14:00-15:00

Вечернее заседание

14:00-16:00 Общая дискуссия.

29 ИЮЛЯ Экскурсионный день

6

О ПЕРИОДИЧНОСТИ И РАЗНОМАСШТАБНЫХ ФАКТОРАХ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ИЗВЕРЖЕНИЙ

Добрецов Н.Л. ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск

Выделяется периодичность магматизма разных масштабов с разными

причинами и следствиями. Первый уровень малого масштаба и длительностью от десятков лет (11, 22 и

45 лет) до сотен и первых тысяч лет обусловлен периодическим накоплением в приповерхностных камерах (на глубине 2 – 5 км и 10 – 15 км ниже уровня моря) и периодическим их извержением (опустошением). Периодичность извержений определяется как внутренними причинами (накопление критического объема расплава и особенно газовой «подушки»), так и триггерным влиянием внешних причин (солнечная активность, скорость вращения Земли, микрофазы сжатия-растяжения).

Второй, среднемасштабный уровень (от сотен тысяч до первых миллионов лет) обусловлен периодическими перестройками зон спрединга (перескоками, появлением «косого» спрединга) и зон субдукции (вариации направления и скорости движения плит, открытие задуговых бассейнов, столкновения с симаунтами и другие локальные механизмы).

Третий, наиболее масштабный и длительный (от 30 до 120 млн. лет) уровень периодичности обусловлен периодическими накоплениями расплава в слое D2 (на границе ядра и нижней мантии), подъемом мантийных плюмов и последующим разогревом и «раскручиванием» конвекции в астеносфере (Добрецов и др., 2015).

Вероятно, названные процессы в ядре и астеносфере, является главным регулятором и предыдущего, среднего уровня периодичности. Разогрев и ускорение конвекции в астеносфере, обусловленные периодическими импульсами мантийных струй от границы с ядром, определяет изменения ансамбля движущихся плит через периодические изменения зон спрединга и субдукции.

Описанная многоуровневая периодичность извержений (около 12 порядков событий) определяется цепочкой взаимосвязанных событий со сдвигом (дрейфом) в пространстве и времени, и начинается с масштабных геодинамических процессов в ядре и мантии. Другая, логическая цепочка обуславливает взаимосвязь разнопричинных событий и объясняет корреляцию событий, причинно не связанных, но имеющих цепочку промежуточных связей.

3D ДЕФОРМАЦИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОД И ЕЕ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ С ПОЗИЦИЙ МЕЗОМЕХАНИКИ И МЕХАНИКИ ГРАНУЛИРОВАННЫХ СРЕД

Леонов М.Г. ГИН РАН, г. Москва

e-mail: mgleonov@yandexs.ru

В структурной геологии накопилось много наблюдений и фактов, объяснение которых затруднено с позиций классических подходов, и геологи вынуждены при-влекать новые методы и парадигмы для истолкования новых данных. Одно из

7

таких направлений ̶ это механика гранулированных сред, или мезомеханика. Известно несколько механизмов 3D структурной переработки неслоистых пород: пластическая деформация, меланжирование, хрупкая макросколовая и микросколовая деформация, разноразмерный катаклаз, динамическая рекристаллизация. Эти механизмы приводят к возникновению дискретной (гранулярной) структуры деформируемых объемов, связаны, согласно Штилле, с «тектоникой разрыхления» и, вероятно, могут быть подчинены законам механики гранулированных сред.

Постмагматическая деформация гранитов. Граниты после становления их в качестве интрузий часто подвержены (3D) разномасштабной структурной переработке. Возникают системы трещиноватости и зоны катаклазитов, слайс-структуры, структуры «веера». Формируются гранитно-мраморные меланжи и гранитные протрузии. Объемная дезинтеграция сопровождается потерей связности и возникновением гранулярной структуры. Дискретно возникают особые пластические состояния, что фиксируется появлением множественных поверхностей скольжения (кливаж, сланцеватость, «слайды»). Структурный парагенез отражает неоднородное 3D тектоническое катакластическое течение пород.

Деформация метаосадочных пород. В метаосадочных метаморфизованных породах развиты деформации, внешне сходные со складками течения. Однако эти структурные формы, не являются складками (структурами изгиба), а образовались за счет дифференциального несвязного перемещения отдельных микродоменов, фиксируемого по расположению соответствующих маркеров (синкинематических выделений гематита), т.е. являются результатом катакластического («зернового», «гранулярного») объемного течения.

Гляциодислокации. В зонах гляциодислокаций, в толщах неслоистых песков, зафиксировано пластическое перераспределение материала, «псевдоскладчатые» структуры, зоны тектонического проскальзывания, деформационная полосчатость; дифференциальное движение частиц и доменов вещества, зерновые протрузии. Форма структур, взаимное расположение микро- и мезодоменов деформируемого объема и отдельные маркеры (выделения гематита) указывают на течение пород в виде несвязной гранулированной среды.

Таким образом, анализ процесса структурообразования в несцементированных сыпучих отложениях и в монолитных кристаллических породах заставляет предполагать действие структурообразующего механизма, обусловленного общим для этих сред свойством – их гранулярной структурой, и связать процесс деформации с законами мезомеханики и механики гранулированных сред [Ревуженко и др, 1997; Гольдин, 2002; Cambell, 1990; Yaeger, Nagel, 1996]. Работа выполнена при финансовой поддержке Гранта РФФИ № 16-05-00357 и Гранта РНФ № 16-17-10069/2016. Литература: 1. Ревуженко А.Ф., Бобряков А.П., Косых В.П. О течении сыпучей среды с возможным неограниченным скольжением по поверхностям локализации // Физ.-тех. пробл. разработки полезн. ископаемых. 1997. № 3. С. 37‒42. 2. Rapid granular flow // Annu. Rev. Fluid Mech. 1990. № 22. P. 57 ̶ 92. 3. Yaeger H.M., Nagel S.R. The physics of granular materials // Physics Today. 1996. April. P. 32‒38.

8

С.В. ГОЛЬДИН О ДЕФОРМАЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ В СТРУКТУРНО И РЕОЛОГИЧЕСКИ НЕОДНОРОДНОЙ ЛИТОСФЕРЕ И РАЗВИТИЕ ЕГО ПРЕДСТАВЛЕНИЙ

Дядьков П.Г. ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск; НГУ, г. Новосибирск

Из ряда последних работ С.В. Гольдина складывается достаточно полная

картина его представлений о структурных и реологических особенностях строения земной коры сейсмоактивных районов и о характере деформационного процесса, протекающего в сейсмогенной среде [1].

При рассмотрении блоковой системы он выделял два её типа: реологически-блочную и разломно-блочную, придавая первому типу большую значимость в деформационном процессе, чем второму. Тип механизмов очагов землетрясений и характер деформаций во многом определяется взаимным расположением жестких блоков и таким параметром как степень стеснения блоковой среды. При этом на примере зоны коллизионного сжатия Центральной Азии им выделялись районы латерально стесненного и нестесненного сжатия, а также зоны деформационной тени. Подчеркивалось, что предлагаемая концепция опирается на реологическую неоднородность земной коры, на её естественное разделение на жесткие и пластические блоки.

Уже после этих работ С.В. Гольдина получен ряд новых результатов, подтверждающих и развивающих основные положения этой концепции. Предложены и апробированы методы выделения жестких блоков на основе расчета параметров, характеризующих сейсмическую активность (Центральная Азия, Байкальская рифтовая система) и, в ряде случаев, на основе анализа аномального магнитного поля (юг Байкальской впадины) [2]. Показана важная роль реологических и структурных неоднородностей при делении океанической коры на сегменты на примере подготовки и реализации мегаземлетрясения Мауле, Чили, 27.02.2010 г., М=8.8. На примерах из районов с различным геодинамическим режимом показано, что сильные землетрясения приурочены, в основном, к границам жестких блоков. Предложена модель подготовки землетрясения, одним из основных элементов которой является возникновение зоны деформационной тени [3]. Исследования частично поддержаны грантом РФФИ 14-05-00688 и программой 18 Президиума РАН. Литература: 1. Гольдин С.В., Кучай О.А. Сейсмотектонические деформации Алтае-Саянской сейсмоактивной области и элементы коллизионно-блочной геодинамики // Геология и геофизика, 2007, т. 48, №7, с. 692-723. 2. Дядьков П.Г., Козлова М.П., Цибизов Л.В., Михеева А.В., Романенко Ю.М. Жесткие структурные элементы земной коры юго-запада Байкальского рифта по данным сейсмической активности // Материалы XI международного конгресса «Интерэкспо Геосибирь», «Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Геоэкология», 2015, С. 113-117. 3. Дядьков П.Г. О модели подготовки землетрясения с зоной деформационной тени // Физические основы разрушения горных пород: тезисы докладов IX Международной школы-семинара, Иркутск, 2-6 сентября 2013 г., ИЗК СО РАН, с. 35.

9

НЕКОТОРЫЕ НЕЛИНЕЙНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМАЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД Стефанов Ю.П. 1,2

1ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск; 2ИФПиМ СО РАН, г. Томск

Большинство моделей упругопластической деформации и разрушения горных пород не учитывают начальный нелинейный участок деформирования, а также предполагают линейную разгрузку. В то же время экспериментальные данные показывают, что на начальном этапе деформации практически всегда существует более пологий, чем упругий участок нелинейности. Этот участок деформирования объясняют особенностями нагружения прижимного устройства при неидеальной форме и состояния граней образца, а также наличием приоткрытых в породе трещин. После приложения начального давления большая часть этих трещин смыкается и далее порода ведет себя как сплошное тело. Однако при расчетах и интерпретации данных такие особенности не принимаются во внимание, т.к. начальная нелинейность не велика и во многих случаях не существенна при решении задач. В то же время, при определенных обстоятельствах игнорирование начальной нелинейности не позволяют учитывать и описывать достаточно важные процессы, в том числе чувствительность свойств горных пород к напряженному состоянию в случаях, когда возникает зона разрежения, например, в окрестности трещин или в области высокого порового давления.

Вторая особенность нелинейного деформирования связана с разгрузкой. Эксперименты показывают, что в ряде случаев наблюдается сложный, порой необъяснимый, вид диаграммы нагружения после снятия нагрузки в образцах, не доведенных до разрушения. Наблюдается частичное восстановление объема образца, не смотря на очевидное наличие деформации за пределом упругости и дилатансии. Таким образом, дилатансия может иметь частично обратимый характер. В случае разрушения увидеть это практически невозможно. К сожалению, экспериментов с разгрузкой образцов проводится мало, чаще всего это исследование грунтов, когда эти особенности менее выражены и менее существенны.

В работе представлен вариант модели, позволяющий описывать указанные нелинейные особенности поведения горных пород. Показано, что на этапе разгрузки нелинейность поведения связана с частичным закрытием трещин, накопившихся на этапе деформирования за пределом упругости. Величина обратимости связана с достигнутой степенью деформирования и интенсивностью касательных напряжений.

Приведен ряд примеров численного моделирования иллюстрирующих поведение образцов с учетом нелинейности на начальном участке деформирования и при разгрузке с учетом частично обратимой дилатансии. Показаны примеры расчетов, где учет данных особенностей имеет важное значение для описания процессов деформации в геологической среде и объяснения наблюдаемых явлений.

10

СВЯЗЬ НАРУШЕННОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД И ПАРАМЕТРОВ ПОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ ПО ДАННЫМ

СПЕКЛ-ФОТОГРАФИИ И МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Назарова Л.А.1,2, Назаров Л.А.1,2, Цой П.А.1, Цибизов Л.В.2

1ИГД РАН, г. Новосибирск; 2НГУ, г. Новосибирск

Кинетический критерий прочности основан на теории накопления повреждений, когда разрушение горных пород рассматривается как многостадийный процесс возникновения, роста и кластеризации микротрещин на различных масштабных уровнях. Такая концепция применяется для интерпретации как сигналов акустической эмиссии при испытании образцов [1], так и микросейсмической информации на действующих горнодобывающих предприятиях [2,3]. В [4] предложен подход, позволяющий выявить количественные связи между параметрами техногенной сейсмичности (местоположение, количество и магнитуда динамических событий - стохастические данные) и изменяющимся в процессе отработки неоднородным полем напряжений в окрестности рудника “Таштагол” (первый и второй инварианты тензора напряжений - детерминированная информация). В настоящей работе этот подход апробирован в лабораторных условиях.

Выполнена серия экспериментов по диаметральному сжатию дисковых (диаметр 30 мм, высота 15-20 мм) образцов горных пород (схема “бразильская проба”) с одновременной записью микросмещений на поверхности методом White Light Speckle Photography. На каждой стадии нагружения m: регистрировались приращения смещений, выполнялась триангуляция

исследуемой области D и вычислялись компоненты тензора микродеформаций E(m);

аналитически находилось распределение напряжений S(m) в упругой круговой области, сжимаемой жесткими плитами в диаметральном направлении. Область D разбивалась на подобласти Di , выполнялся многопараметрический

статистический анализ числа зон концентрации второго инварианта E (с которыми ассоциировались “очаги сейсмических событий”) и второго инвариантом S в каждой паре (Di , Dj). Оказалось, что имеют место значимые кросскорреляционные зависимости между нарушенностью в различных Di , а также уровнем внешней нагрузки. Это открывает принципиальную возможность: оценки уровня нарушенности различных участков исследуемого объекта,

контролируя состояние только одного из них; прогноза изменения состояния этих участков по форвардному расчету поля

напряжений (соответствующему конфигурации выработанного пространства по плану горных работ), если наличествует верифицированная геомеханическая модель рассматриваемого объекта.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 15-05-06977). Литература: 1. Shkuratnik, V.L., Filimonov, Yu.L.; Kuchurin, S.V. Acoustic-emissive memory effect in coal samples under triaxial axial-symmetric compression // Journal of Mining Science. 2006. V. 42. N 3. P. 203-209. 2. Куксенко В.С. Диагностика и прогнозирование разрушения крупномасштабных объектов // ФТТ. 2005. Т.47. № 5. C. 788-792.

11

3. Захаров В.Н. Сейсмоакустическое прогнозирование и контроль состояния и свойств горных пород при разработке угольных месторождений. М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 2002. 172 с. 4. Назаров Л.А., Назарова Л.А., Ярославцев А.Ф. и др. Эволюция геомеханических полей и техногенная сейсмичность при отработке месторождений полезных ископаемых // ФТПРПИ. 2011. № 6. С. 6-13.

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАРСТОВОЙ ДЕФОРМАЦИИ С УЧЕТОМ НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ

Бакеев Р.А.1,2, Стефанов Ю.П.1,2 1ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск; 2ИФПиМ СО РАН, г. Томск

e-mail: bakeev@ispms.ru, yu_st@mail.ru

Карстовые явления широко распространены на Земле. В основном они проявляются в медленном проседании массива горных пород со скоростью до нескольких миллиметров в год. Многие виды человеческой деятельности подвержены неблагоприятному влиянию карста, и важным является не только определение размеров и положения карстовых полостей, но и оценка несущей способности массивов карстующихся горных пород.

В работе решена задача о карстовой деформации на основе динамической упругопластической модели Друккера-Прагера-Николаевского и уравнения накопления повреждений. Заданная кинетика накопления повреждений позволяет описать медленные процессы деградации прочности среды под действием напряжений, величина которых мала для развития неупругих деформаций. Система уравнений решена численным методом в постановке плоской деформации.

В работе рассмотрена задача о влиянии глубины и формы карстовой полости, соотношения прочности изолирующего гравийного слоя и слоя карстующейся породы на процесс разрушения окружающего массива с учетом изменения прочностных свойств во времени. Изучено влияние сцепления и параметров кинетики накопления повреждений на форму карстового провала.

12

ВЫДЕЛЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ЧАСТОТНО-ЗАВИСИМЫХ ЭФФЕКТОВ В СЕЙСМОРАЗВЕДКЕ.

Митрофанов Г.М. ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск

Сложность реальных сред и их высокая пространственная неоднородность по

геологическим, физическим, петрофизическим и многим другим характеристикам определяют сложность и неоднородность получаемой геофизической информации, в частности, сейсмических данных. Естественным следствием высокой неоднородности реальной среды при изменяющемся масштабе таких неоднородностей является изменение ее отклика на сигналы с различной частотой. Кроме того, процессы распространения различных воздействий на среду могут происходить, как по линейным, так и по нелинейным законам, что еще значительнее может влиять на частотный отклик среды. Таким образом, частотно зависимые вариации в отклике реальной среды могут быть обусловлены самыми различными причинами. К ним могут быть отнесены, как хорошо известные вариации спектральных характеристик, связанные с изменением структурных характеристик среды, например, слоистость или разрывные нарушения, так и активно изучаемые в последнее время неупругие эффекты, относящиеся к вязкоупругим моделям сред. О влиянии частоты на характеристики, распространяющихся в веществе колебательных процессов, указывали еще опыты Ньютона с призмой. Хотя их теоретическое объяснение было дано гораздо позже. Эксперименты по поглощению и рассеиванию энергии сейсмических волн, распространяющих в реальных средах, и зависимость этих характеристик от частоты наблюдались также достаточно давно. Первые исследования в этом направлении проводились, начиная с конца 30-х годов двадцатого столетия.

Метод Прони фильтрации, представленный в предлагаемом докладе, позволяет посмотреть на эти вопросы с точки зрения непосредственного анализа частотно зависимых эффектов вне зависимости от модельных представлений. Данный тип фильтрации, обеспечивающий высокое разрешение по частоте и пространственновременным переменным при изучении реальных данных, дает одну интересную возможность. Учитывая сложность задачи анализа реальных наблюдений и их интерпретации в рамках различных моделей, интересным, с исследовательской точки зрения, представляется изображение отклика среды для различных частот. Оно может быть полезным в связи с несколькими моментами. Во-первых, на фиксированных частотах понижается сложность рассматриваемой задачи, т.к. происходит некоторое освобождение от большого разнообразия физических процессов, которые включаются на различных частотах. Во-вторых, рассматривая изменения отклика среды по различным частотам, можно изучать те механизмы и процессы, которые отвечают различным участкам исследуемой среды при распространении в них смещений. В-третьих, анализ вариаций отклика реальной среды, их сопоставление с известными законами распространения и скважинными данными, дающими детальную характеристику для частей среды, может способствовать развитию теоретических моделей и формированию новых подходов к интерпретации сейсмических наблюдений. Указанные моменты иллюстрируются результатами исследования модельных и реальных данных.

13

АНАЛИЗ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ, ПОРОЖДЕННОЙ РАЗВИТИЕМ ТРЕЩИНЫ ГИДРОРАЗРЫВА

Дучков А.А., Стефанов Ю.П., Логинов Г.Н., Додонова А.О. ИНГГ СО РАН, г Новосибирск

e-mail: yu_st@mail.ru, duchkovaa@ipgg.sbras.ru, dodonovaao@ipgg.sbras.ru

Работа посвящена изучению проблемы возникновения сейсмических событий в трещиноватой геологической среде при разных сценариях развития трещины гидроразрыва Данная задача имеет важное практическое значение при проведении разведочных задач, например, микросейсмический мониторинг гидроразрыва пласта или процесса разработки месторождений.

Сейсмическая эмиссия связана с двумя сценариями. Во-первых, она может быть вызвана с непосредственным ростом трещины гидроразрыва. Во-вторых, трещина гидроразрыва вызывает резкое изменение напряженного состояния в ее окрестности. Изменение напряженно-деформированного состояния при развитии трещины гидроразрыва может порождать активизацию естественных трещин из-за резкого роста касательных напряжений в окрестности трещины и превышения предела прочности горных пород на сдвиг. Сейсмологическая модель очага такого будет соответствовать трещине сдвига (скалывания). Такой модели соответствует эквивалентный точечный источник (тензор сейсмического момента) типа двойной пары сил (double-couple).

Для моделирования напряженного состояния и предсказания сейсмической эмиссии осуществлялось численное решение системы уравнений динамики упругопластической среды. Полученные поля напряжения в статической задаче близки к аналитическому решению – наблюдается заметный рост интенсивности касательных напряжений по сторонам от кончиков трещины. В этих зонах могут возникать микросейсмические события сдвигового типа, связанные со сколовыми разрушениями и активизацией естественных трещин. Рассмотрены разные сценарии влияния трещины гидроразрыва на активизацию естественных трещин разной конфигурации.

Таким образом, становится возможным исследовать связь между положением гипоцентров микросеймических событий и геомеханическими процессами развития трещины гидроразрыва. Это позволит использовать данные микросейсмического мониторинга для калибровки геомеханических реалистичных моделей гидроразрыва пласта. Работа была поддержана в рамках Соглашения со Сколтехом (№ 711-MRA).

14

О НОВЫХ РЕЗУЛЬТАТАХ ИССЛЕДОВАНИЯ «СЕЙСМОГРАВИТАЦИОННОЙ» ТЕХНОЛОГИИ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ ОБРАБОТКЕ СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ,

ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫХ В ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ Кочнев В.А.1, Вальчак В.И.2, Бархатов И.2, Гоз И.В.1, Поляков В.С.1

1ИВМ СО РАН, г. Красноярск; 2ОАО «Енисейгеофизика», г. Красноярск Теме, обозначенной в названии, посвящены многие работы авторов [1–5]. В докладе приведены новые результаты, по которым делаются следующие выводы. 1. Существенным преимуществом данной технологии является облегчение и ускорение обработки. С использованием статики СГТ удается получить разрезы в автоматическом режиме коррекции статики и кинематики, избегая субъективного вмешательства обработчика. 2. По детальным гравиметрическим наблюдениям по профилям (с шагом 25 м), после решения обратной гравиметрической задачи удается более точно определить параметры ВЧР и статические поправки и получить более правильные временные, глубинные разрезы и скоростную модель среды. Об этом свидетельствуют: Картина волнового поля. Поведение границ более плавное и отражает

региональный наклон, известный по данным бурения. Правильное поведение границ в области солевых штоков. Более плавное поведение Vrms. Технология была опробована на профилях двух площадей, в том числе с блочной моделью ВЧР, где технология первых вступлений сталкивается со значительными трудностями из-за плохой прослеживаемости первых вступлений. Опыт показывает, что сейсмогравитационную технологию необходимо применять в Восточной Сибири повсеместно. Важными условиями эффективности технологии являются качество гравитационных и сейсмических наблюдений, правильность постановки и решения обратных задач и использования этих результатов при сейсмической обработке. Литература: 1. Кочнев В.А., Гоз И.В., Поляков В.С. Технология расчета плотностной и скоростной моделей и статических поправок по гравиметрическим данным // Геофизика. 2014. № 1. С. 2–7. 2. Кочнев В.А., Поляков В.С., Гоз И.В. Сравнение двух методик обработки сейсмических данных на одной из площадей Восточной Сибири. // 41-я сессия Международного семинара им. Д.Г. Успенского «Вопросы теории и практики геологиче-ской интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей». Екатеринбург, 2014. С. 125–127. 3. Кочнев В.А., Гоз И.В., Поляков В.С. Анализ двух методик обработки сейсмических данных на примере одного из типичных профилей Чаяндинского месторождения // Материалы научно-практической конференции «НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКОВ НЕФТИ И ГАЗА». Тюмень: Газпромгеологоразведка, 2014. 4. Кочнев В.А., Гоз И.В., Поляков В.С. Проблемы сейсморазведки в условиях Восточной Сибири и опыт их решения. // Седьмые научные чтения Ю.П.Булашевича. Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле Земли, интерпретация геофизических полей. Екатеринбург, 2013. С. 165–167. 5. Кочнев В.А., Гоз И.В., Поляков В.С., Мячев С.Б., Поспеева Н.В., Нифонтов И.В. Опыт применения технологии расчета плотностной и скоростной моделей и

15

статических поправок по гравиметрическим данным при обработке сейсмических данных, полученных в Восточной Сибири. // Геомодель-2012. Геленджик: EAGE, 2012.

ПРИМЕНИМОСТЬ ЛИНЕАРИЗОВАННЫХ АППРОКСИМАЦИЙ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ПРОДОЛЬНЫХ ВОЛН ДЛЯ АЗИМУТАЛЬНОГО АНАЛИЗА АМПЛИТУД PP-

ОТРАЖЕНИЙ В АНИЗОТРОПНЫХ СРЕДАХ Нефедкина Т.В., Лыхин П.А.

ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск

В настоящее время азимутальный AVO анализ широко применяется во всем мире для обнаружения и картирования зон повышенной азимутально-ориентированной трещиноватости, к которой часто бывают приурочены месторождения нефти и газа. Система вертикальных азимутально-ориентированных трещин может быть представлена трансверсально-изотропной средой с горизонтальной осью симметрии (HTI).

В основе метода AVOА-анализа лежит аппроксимационное уравнение Рюгера [Rüger, 2001] для коэффициента отражения продольной волны на границе изотропного и анизотропного (HTI) полупространств, полученное в предположении малости изменений упругих свойств среды на границе:

(1)

(2) , (3)

где — угол падения волны на границу; — азимут линии источник — приемник, 0 - неизвестный азимут горизонтальной оси симметрии ортогональной направлению трещин. Параметры аппроксимации , , , , , , -.определяются из уравнений (1-3) методом наименьших квадратов. Параметры ,

и могут быть выражены через скачки скоростей продольных и поперечных волн и плотностей на границе, а параметры , и через коэффициенты анизотропии Томсена, зависящие от плотности трещин. Таким образом, имеется принципиальная возможность определения упругих параметров анизотропной среды и связанных с ними направления и плотности трещин.

В настоящем докладе исследуются условия, при которых аппроксимация Рюгера является правомочной, каков допустимый порядок малости скачков упругих свойств и коэффициентов анизотропии на границе. Для этого были рассчитаны точные плосковолновые коэффициенты отражения продольной волны для модели горизонтальной границы, разделяющей изотропное и анизотропное (HTI) полупространства, по программам лучевого метода в анизотропных средах (автор Лыхин П.А), а также аппроксимационные зависимости по формулам (1-3) по точным параметрам модели. Параметры модели изменялись следующим образом: скачки упругих свойств на границе принимали значения 0.1, 0.15, 0.2, -0.1, -0.15, -0.2; параметры анизотропии в нижнем слое 0.1 (значительная анизотропия) и 0.05 (слабая анизотропия).

16

Для всех моделей при углах падения волны больше 20 градусов отмечается расхождение точного и аппроксимационного решений. Погрешность аппроксимации растёт с увеличением угла падения особенно быстро при больших скачках упругих параметров (+0.2, -0.2). При отрицательном перепаде скоростей и плотностей на границе погрешности аппроксимации больше. Линейность зависимости ( ) (двухчленная аппроксимация) сохраняется на малых удалениях от источника при углах падения до 17-20 градусов. Трёхчленный полином (параболический) для отдельных вариантов модели хорошо сглаживает зависимость ( ) до 30-40 градусов, но не может быть использован для решения обратной задачи из-за большого расхождения с аппроксимацией Рюгера. Таким образом, для AVOA инверсии можно использовать амплитудные зависимости для углов падения до 20 градусов на данных без помех и до 15 градусов при помехе 10 %. АНАЛИЗ ПОДТВЕРЖДАЕМОСТИ БУРЕНИЕМ МОДЕЛИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОГНОЗНЫХ

КОЛЛЕКТОРСКИХ СВОЙСТВ РЕЗЕРВУАРОВ, ПОЛУЧЕННОЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СИНХРОННОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНВЕРСИИ, ОДНОГО ИЗ ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО

МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЯНАО Кузнецов В.И., Келлер Т.

НОВАТЭК НТЦ, г. Тюмень

Прогноз коллекторских свойств резервуаров практически всегда использует в том или ином виде результаты сейсмических инверсий. Наиболее часто результаты сейсмических инверсий привлекаются лишь как дополнительные атрибуты при поиске корреляционных связей с эффективной толщиной или ФЕС коллектора. Более современный подход основан на выделении областей с заданными допустимыми значениями упругих свойств в кубах инвертированных упругих параметров. Выполненная таким образом объемная интерпретация позволяет не только выйти на интегральные характеристики резервуара: эффективную толщину, среднюю пористость коллекторов и т.д., но и получить информацию об особенностях их пространственного распределения: латеральной изменчивости и вертикальной связанности отдельных пропластков, ведь наличие глинистой перемычки между двумя пропластками продуктивных коллекторов в целевом интервале может свидетельствовать о разобщенности двух залежей.

В данной работе рассматриваются результаты детерминистической синхронной AVO инверсии, рассчитанной с использованием алгоритма CSSI – Constrained Sparse Spike Inversion (инверсия редких импульсов с ограничениями). Существует множество методов контроля качества результатов сейсмических инверсий, но лучшим из них, безусловно, является сходимость результатов интерпретации с данными бурения новых скважин. На рассматриваемом месторождении с момента завершения работ по прогнозу коллекторских свойств был пробурен ряд эксплуатационных скважин. В работе приведен анализ подтверждаемости бурением результатов объемной интерпретации кубов упругих свойств по данным детерминистической синхронной AVO инверсии.

17

ЭВОЛЮЦИЯ ПЛАНЕТ. ВЕНЕРА КАК ВОЗМОЖНОЕ БУДУЩЕЕ ЗЕМЛИ Добрецов Н.Л.

ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск

1. Стадии эволюции планет земной группы определяются: а) одновременной и сходной аккрецией из газопылевого облака; б) тяжелой метеоритной бомбардировкой на рубеже Хадея и Архея (4,1 – 3,9 млрд. лет), возможно до 3,3 млрд. лет; в) интенсивным пульсирующим проявлением плюмового магматизма. Тектоника плит проявлена только в Земле, в наиболее развитом виде последние 1 млрд. лет, возможна на ранней стадии эволюции Марса.

2. Венера сходна с Землей по размеру, массе и составу, но находится ближе к Солнцу, поэтому остывала медленнее, и нагревание наступило раньше Земли (2 или 3 млрд. лет назад) с формированием плотной атмосферы, горячей в тропосфере толщиной 60 км (до 4500 на поверхности Венеры) и состоящей в основном из СО2, с полной потерей водорода, СН4и кислорода.

3. Земля остывала постепенно и дольше, мировой океан сформировался еще в Архее (600 – 700 млн.лет после конца аккреции), минимум температуры поверхности (0-50С) достигнут 800 млн. лет назад с развитием гигантских оледенений в интервале 750 – 550 млн. лет назад, после чего происходит медленное пульсирующее нагревание. Нагревание усилится через 500-600 млн. лет по мере превращения Солнца в красного гиганта, и на Земле возможно формирование атмосферы и поверхности, близких к Венерианским.

4. Слой тропопаузы (50-60 км, вблизи верхней границы облаков на Венере наиболее близок к земным условиям. Здесь возможно наличие (миграция) сероредуцирующих бактерий, о чем свидетельствует присутствие в облаках карбонила СО{S}. Конец эволюции биосферы, как и атмосферы на Земле может быть венерианского типа.

5. Приводятся данные о сходстве вулканизма на Венере с земным плюмовым магматизмом и сходство облаков в стратосфере Земли с Венерианскими.

ГЕОДИНАМИКА И ТЕКТОНИКА МАЛЫХ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ МАССОВЫХ СИЛ Ребецкий Ю.Л.

ИФЗ РАН, г. Москва

Исследована проблема формирования в коре дополнительных планетарных напряжений от действия тангенциальных распределенных – массовых сил. Генезис таких сил, ориентированных вдоль меридианов, может быть связан с суточным вращением Земли. Предложено амплитуды таких сил рассчитывать на основе данных о разности двух эллипсоидов вращения. Первый усредняет уровневую поверхность потенциала силы тяжести, а второй форму физической поверхности Земли отдельно в ее континентальной и океанической частях. Показано, что в первом приближении коэффициент динамического сжатия 1/305.51, полученный из спутниковых измерений, хорошо соответствует среднему полярному сжатию двух эллипсоидов вращения, приближенно описывающему форму физической поверхности Земли в континентальной и океанической ее частях.

18

Получаемые таким образом величины тангенциальных массовых сил очень малы и имеют порядок n 410 Г/см3 на широте 45о, т.е. меньше массовых сил тяжести почти в 10 000 раз. Эти силы действуют вдоль дуг меридианов, длина которых в 250 раз превышает вертикальную мощность коры, и при расчете напряжений они будут интегрально суммироваться. С другой стороны, напряжения, порождаемые силой тяжести, уменьшаются по мере приближения к поверхности, а тангенциальные массовые силы максимальны именно вблизи нее. Все это определяет необходимость учета дополнительных напряжений, порождаемых тангенциальными силами.

Установлено, что современная физическая поверхность Земли континентов при ее усреднении эллипсоидом вращения ближе к усредненной уровневой поверхности потенциала силы тяжести, чем физическая поверхность океанического дна. Таким образом, максимальные отклонения отвеса от нормали к усредненному земному эллипсоиду будут в океанической литосфере, что может говорить об ее активной роли в субмеридиональном дрейфе континентов. Предложена к обсуждению геодинамическая модель, основанная на движениях литосферных плит, вызванных действием тангенциальных массовых сил, расчет которых можно выполнять по данным об отклонениях отвесных линий от нормали к усредненной поверхности этих плит.

ЭВОЛЮЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ДЕФОРМИРУЕМОМ ТРЕЩИНОВАТО-ПОРИСТОМ МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД В ОКРЕСТНОСТИ СКВАЖИНЫ

ПРИ ФИЛЬТРАЦИИ МНОГОФАЗНОЙ ЖИДКОСТИ Назаров Л.А.1,2, Назарова Л.А.1,2

1ИГД РАН, г. Новосибирск; 2НГУ, г. Новосибирск

Моделирование массопереноса в блочных массивах горных пород, к которым, в частности, относятся и коллекторы Баженовской свиты, связано с рядом технических трудностей, обусловленных отсутствием детальных данных о структуре объекта (геометрия и размеры блоков, раскрытость трещин на удалении от скважин) [1]. Поэтому для описания притока флюидов к скважине и/или проникновения в пласт бурового раствора при бурении на репрессии используются модели сплошных сред, основанные на концепции репрезентативного эквивалентного объема [2]. Здесь разработана геомеханико-гидродинамическая модель упругого и упругопластического (критерий прочности Кулона-Мора) деформирования породного массива в окрестности эксплуатационной скважины в трещиновато-пористой среде.

Реализация модели, основанной на концепции сплошной среды с двойной пористостью и проницаемостью [3], выполнялась с использованием оригинального подхода, когда нелинейные уравнения массопереноса решаются конечно-разностным методом и матричной прогонкой, а уравнения пороупругости и поропластичности на каждом временном шаге – аналитически, в квадратурах.

Численными экспериментами установлено, что для больших глубин и/или невысоких прочностных показателей, свойственных баженитам [4], при добыче в режиме истощения залежи понижение давления в прискважинной зоне вызывает

19

повышение сжимающих напряжений, причем тангенциальная компонента растет значительно быстрее радиальной, что вызывает, превышение максимальным касательным напряжением своего предельного значения и, следовательно, возникновение зоны разрушения. Размеры последней увеличивается с ростом параметра Био и коэффициента Пуассона, изменяющегося для пород Баженовской свиты от 0.1 до 0.4 в зависимости от содержания глины [5].

Выполнена оценка падения проницаемости пласта в процессе эксплуатации залежи по пороупругой и поропластической моделям, качественно соответствующая данным натурных наблюдений [6]. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 16-05-00573).

Литература: 1. Van Golf-Racht, T. Fundamentals of Fractured Reservoir Engineering. Elsevier. 1982. 732 p. 2. Coussy, O. Mechanics and Physics of Porous Solids. John Wiley & Son Ltd. 2010. 281 p. 3. Баренблатт Г. И., Желтов Ю. П. Кочина И. Н. Об основных представлениях теории фильтрации в трещиноватых средах // ПММ. 1960. Т. 24. № 5. С. 58–73. 4. Коллекторы нефтей Баженовской свиты Западной Сибири / под ред. Дорофеевой Т.В. Л.: Недра, 1983. 131 c. 5. Стасюк М.Е., Коротенко В.А., Щеткин В.В. и др. Определение модулей деформирования по результатам плотных баженитов / Исследования залежей углеводородов в условиях научно-технического прогресса: Сб. науч. трудов ЗапСибНИГНИ. Тюмень: изд-во ЗапСибНИГНИ, 1988. С. 19-26. 6. Dong Chen , Zhejun Pan , Zhihui Ye. Dependence of gas shale fracture permeability on effective stress and reservoir pressure: Model match and insights. // Fuel. 2015. V. 139. P. 383-392.

ВАЖНЫЕ АСПЕКТЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО МОНИТОРИНГА С КОНТРОЛИРУЕМЫМИ ИСТОЧНИКАМИ

Неведрова Н.Н. ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск

Группа электромагнитных методов с контролируемым источником

достаточно широко используются для мониторинга электрофизических характеристик геологического массива горных пород, который подвержен влиянию природных или техногенных геодинамических процессов. К опасным явлениям, за которыми необходимо следить, могут быть отнесены землетрясения, обвалы оползни, горные удары, карстовые процессы на территориях жилой и промышленной инфраструктуры, в зонах разработки месторождений полезных ископаемых. Известно, что электромагнитные методы многочисленны, классифицируются по целому ряду характеристик, отличаются способами возбуждения и регистрации поля. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, разную глубинность исследования. Для успешного проведения мониторинга важным является выбор конкретного метода. Чаще всего для регулярных наблюдений привлекают модификации нестационарного

20

электромагнитного зондирования и методы сопротивлений, такие как ВЭЗ, электротомография. Учитывая имеющийся опыт проведения мониторинговых работ в районе Горного Алтая, оптимальны измерения комплексом методов. Примером может служить мониторинг в Чуйской впадине, где по данным нескольких модификаций метода становления электромагнитного поля и методов сопротивлений проводятся наблюдения за вариациями двух электромагнитных параметров – удельного электрического сопротивления и электрической анизотропии, что безусловно расширяет информативность исследования.

К одним из самых важных обстоятельств, влияющих на результат, относятся геологические и геоэлектрические характеристики участка, где мониторинг выполняется. Обычно вначале работ таких характеристик имеется недостаточно. Поэтому необходимо одновременно с мониторингом проводить структурные геолого-геофизические работы для построения детальной геоэлектрической модели. Особенности строения важны для оптимизации размещения пунктов регулярных наблюдений и далее для полноценного анализа полученных данных.

В настоящее время нет полного понимания, как происходит формирования очага сейсмического события, зоны, по которой происходит основной разрыв. Опираясь на известные концепции разрушения, например, С.Н. Журкова [1], можно считать, что это стадийный процесс трещинообразования, в завершении которого образуется магистральный разрыв. Поэтому существенно необходимы сведения об имеющихся разломных зонах, их простирании, ширине, наклоне сместителя. Для получения глубинных характеристик разломов можно использовать разработанную методику с привлечением разноглубинных метолов геоэлектрики. Мониторинг, выполненный в зоне влияния разлома дает возможность оценить его активность, выделить возможно сейсмогенерирующие разломы. В частности, по результатам мониторинга в Чуйской впадине было показано что в результате сильного Алтайского землетрясения 2003 г. был активизирован целый ряд внутривпадинных разломных структур. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 15-35-20614 мол_а_вед. Литература: 1. Журков С.Н. Концентрационный критерий объемного разрушения твердых тел / С.Н. Журков, В.С. Куксенко, В.А. Петров и др. // Физические процессы в очагах землетрясений. М.: Наука. – 1990. - С. 78-85.

СКРЫТАЯ НЕЛИНЕЙНОСТЬ И ДИСПЕРСИЯ ПРИ МАЛЫХ КОЛЕБАНИЯХ И ФОРМИРОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТОТ ПРОДОЛЬНЫХ И ПОПЕРЕЧНЫХ ВОЛН

Сибиряков Б.П. ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск

Малые колебания при линейных связях деформаций и напряжений приводят к

модели упругого тела. Уравнения стационарных колебаний имеют единственное решение в достаточно большой области, такое, что всё волновое поле, включая продольные, поперечные, поверхностные и обменные волны, содержит именно эту фиксированную частоту. Вместе с тем, реальные опыты показывают, что частоты поперечных волн гораздо ниже, чем частоты продольных волн, а обменные волны

21

занимают промежуточное положение. Это приводит к примерно одинаковым длинам волн и различным частотам волн разной природы.

Модель континуума со структурой приводит к уравнениям движения бесконечного порядка. Случай большой длины волны в сравнении с размером микроструктуры редуцирует их к уравнениям движения четвёртого порядка, которые можно дополнить малой нелинейностью. Это уравнения типа Кортевега и де-Вриза. Они описывают солитоны, если трещины содержат жидкости без газов, а также кратные гармоники весьма заметной амплитуды. Это происходит потому, что наличие дисперсии резко усиливает нелинейные эффекты. Кроме того, в области малых деформаций возникают плоские волны как с одной и той же частотой, но с разными длинами волн, так и с разными частотами, но одинаковыми длинами волн.

УЧЕТ СВОЙСТВ СПЕКТРАЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ В РЕШЕНИИ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ СЕЙСМИКИ

Митрофанов Г.М. ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск

Теоретическое решение прямой задачи сейсмики для тонкослоистой упругой

модели среды в спектральной области в полной постановке может быть построено эффективным образом с использованием формальных преобразований: Лапласа и Фурье-Бесселя. Соответствующее решение основано на переходе от исходной системы дифференциальных уравнений теории упругости, записанной в пространственно временных координатах, к ее аналогу в спектральной области. Такой подход дает возможность применения матричного метода Риккати при решении требуемых дифференциальных уравнений. Получаемое при этом решение прямой задачи обладает высокой точностью и может быть построено с высоким быстродействием. С формальной, математической точки зрения выполненное решение является завершенным.

Но при его реализации на практике, как инструмента моделирования и решения обратных задач, важным представляется вопрос о свойствах соответствующих дискретных преобразований и влиянии этих свойств на получаемое решение. Так, при практическом использовании этого решения возникает несколько серьезных моментов, требующих отдельного исследования. Например, влияние величины параметра преобразования Лапласа на свойства решения и вопросы оптимальности выбираемых значений в процессе построения синтетических сейсмограмм и нахождения параметров целевых тонкослоистых объектов. Еще один важный момент связан с использованием решений прямой задачи в оптимизационном подходе к решению обратной задачи. Он относится к общей проблеме совмещения теоретического решения с наблюденными данными. В последнем случае требуется осуществить перевод наблюденных многоканальных сейсмограмм в двумерную спектральную область на основе преобразований: Лапласа и Фурье-Бесселя. Следует отметить, что в математической литературе мало имеется публикаций по данному вопросу. При этом если относительно свойств дискретного преобразования Лапласа можно сделать некоторые выводы на

22

основе хорошо изученных свойств дискретного преобразования Фурье, с учетом их близости, то по отношению к дискретному преобразованию Фурье-Бесселя вопрос оказался фактически не изученным в приложении к рассматриваемым задачам, в частности, в отношении ограничений, вызванных конечностью апертуры реальных наблюдений.

В предлагаемом докладе представлены результаты исследования указанных вопросов на аналитически заданных функциях, что дает возможность изучить особенности преобразований с наибольшей достоверностью. Так, возможно рассмотрение некоторых свойств дискретных аналогов преобразований: Лапласа и Фурье-Бесселя в точной аналитической форме. Кроме того, удается проанализировать точность вычислений для построенных процедур по отношению к построенным аналитическим выражениям.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ГРАНИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРЕИМУЩЕСТВЕННОЙ ОРИЕНТАЦИИ ТРЕЩИН, ВЫЗВАННЫХ РЕЛЬЕФОМ

Сибиряков Е.Б. ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск

e-mail: sibiryakoveb@ipgg.sbras.ru

В данной работе метод граничных элементов был модернизирован и использован для вычисления всех компонент тензора деформаций внутри однородной среды со сложным рельефом. Также предложен алгоритм вычисления преимущественной ориентации трещин в зависимости от компонент тензора деформации среды.

Современные критерии трещинообразования заимствованы из теории пластичности. В разных задачах используются различные критерии. Поскольку трещины (а также области перехода в пластичность) в случае однородного напряжённого состояния близки к плоскостям, то Треска предложил использовать в качестве критерия разность между главными напряжениями. Это означает, что эффективный сдвиг в определённой плоскости не влияет на трещинообразование в двух остальных плоскостях. Критерий Мизеса использует второй инвариант девиатора тензора напряжений. Более сложные критерии (Друкера-Прагера, Шлейхера-Надаи) учитывают, что сжимающие и растягивающие напряжения могут как усиливать, так и ослаблять трещинообразование. В основном все упомянутые критерии используются для лабораторных исследований (силой тяжести в которых можно пренебречь). Если глубина залегания достаточно велика, то одна из компонент тензора деформаций существенно превосходит остальные, и поле деформаций существенно неоднородно по глубине. По этой причине желательно изменить критерий трещинообразования, чтобы адекватно описывать упомянутые выше особенности. В частности, объяснить наличие субвертикальных трещин. Поскольку даже на относительно небольшой глубине боковые и вертикальные напряжения соизмеримы, а деформации отличаются на порядки, имеет смысл использовать для задач геодинамики не силовые критерии трещинообразования (связанные с напряжениями), а деформационные. Представляется правильным использовать простоту подхода Треска, заменив эффективные касательные

23

напряжения на деформации. Кроме того, предлагается учесть, тот факт, что деформации сжатия препятствует трещинообразованию, а растяжения – наоборот, способствуют, аналогично тому, как это используется в критерии Шлейхера-Надаи.

В итоге в работе предложен критерий трещинообразования, учитывающий роль силы тяжести, а также то, что сжимающие нормальные деформации препятствуют образованию трещин.

Также было показано, что под действием силы тяжести и рельефа трещины почти всюду субвертикальны. Что касается ориентации в горизонтальной плоскости, то под влиянием рельефа отклонение от хаотичной ориентации в этой плоскости сравнительно невелико (±50). Это означает, что в однородной среде наведённая рельефом анизотропия невелика (по некоторым оценкам, коэффициент анизотропии, обусловленной подобным изменением преимущественной ориентации составит 5%).

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМЫ ТРЕЩИНЫ ГИДРОРАЗРЫВА В УПРУГОПЛАСТИЧНОЙ СРЕДЕ

Романов А.С.1,2, Стефанов Ю.П.2,3 1ТГУ, г. Томск; 2ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск; 3ИФПиМ СО РАН, г. Томск

e-mail: alesandro_pato22@mail.ru, yu_st@mail.ru

Основным способом повышения продуктивности разработки низкопроницаемых коллекторов является гидроразрыв пласта. Считается, что эксплуатация месторождений баженовской свиты технологически невозможна без применения гидроразрыва пласта. Существенной проблемой является крайне малая изученность механических свойств данных месторождений. В связи с этим возникает необходимость исследования деформации породы, закономерностей роста трещины, а также ее формы с учетом пластических деформаций.

В работе выполнено исследование зависимости формы и раскрытия трещины от упругих констант среды и от неупругого поведения горной породы вокруг трещины. Получено, что на величину раскрытия в значительной мере влияет особенность начального напряженного состояния среды, а также распределение давления жидкости.

Рассмотрена ситуация, когда рост трещины приводит к падению величины забойного давления. Это происходит из-за утечки жидкости разрыва в пространство новой трещины. Падение давления приводит к уменьшению величины раскрытия трещины. Данные зависимости были получены при условии отсутствия фильтрации нагнетаемой жидкости в горную породу.

Моделирование деформационного поведения горной породы осуществлялось путем численного решения стандартной системы уравнений механики сплошных сред. Замыкают систему уравнений определяющие соотношения, которые описывают упруго-хрупкопластическую модель среды (модифицированная модель Друкера-Прагера-Николаевского). Задача решалась в двумерной постановке для условий плоской деформации. Для решения уравнений использовался явный конечно-разностный метод. Работа выполнена при поддержке Сколтеха (Соглашение № 711-MRA).

24

ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ ПРИ СКВАЖИННЫХ МИКРОСЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ Яскевич С.В.

ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск

В проектах по скважинному микросейсмическому мониторингу особое место уделяется качеству получаемой записи, которая кроме прочих параметров определяется качеством установки сейсмических датчиков. В работе с помощью интерферометрии проанализировано несколько наборов реальных данных скважинного микросейсмического мониторинга. Целью было оценка прижатия приборов к станкам скважины и исключение влияния этого фактора на качество данных как основного. Данные характеризовались низким соотношением сигнал/шум. Результаты интерферометрии говорят о хорошем прижатии. Следует отметить, что для одного набора данных, предположительно с очевидной проблемой прижатия на одном из приемников, проблема прижатия с помощью исследуемого метода выявлена не была. Также в рамках исследования показано, что интерферометрия может быть использована в качестве теста для анализа достаточности снижения уровня жидкости в наблюдательной скважине.

ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАЗЛОМНОЙ ЗОНЫ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОТОМОГРАФИИ ПО ДАННЫМ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Неведрова Н.Н., Санчаа А.М., Шапаренко И.О., Суродина И.В. ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск

В последнее десятилетие из малоглубинных методов наиболее активно

развиваются многоэлектродные наблюдения (электротомография). Эта технология, объединяющая принципы зондирования и профилирования, позволяет получить наиболее плотную сеть площадных наблюдений и соответственно значительно увеличить детальность исследования приповерхностных отложений мощностью до десятков метров в зависимости от использованной установки и характеристик разреза. По измерениям этим методом можно получить такие важные характеристики разломных зон как положение и наклон сместителя, характерные интервалы удельного сопротивления. Фактически результаты электротомографии подтверждают наличие разломов, верифицируя модели, полученные по данным более глубинных методов ЗС и ВЭЗ, а в ряде случаев позволяют эти разломы обнаружить. Обычно результаты нескольких методов хорошо согласуются в диапазоне глубин электротомографии, а комплексная интерпретация повышает достоверность построений. Метод кроме высокой детальности имеет развитые средства обработки и интерпретации полевых данных. Полученные геоэлектрические разрезы наглядно отражают распределение удельного сопротивления по профилю и площади, по которому можно оценить размеры и УЭС неоднородностей при наличии блокового строения, и далее использовать результаты при построении начальной модели двух-трехмерного численного моделирования.

При работах в Горном Алтае методом электротомографии получены разные модели разломных зон. Анализ показывает, что, например, внутривпадинные

25

нарушения относятся большей частью к межблоковым структурам, имеют относительно небольшую ширину и в целом их можно классифицировать как вертикальные (субвертикальные), либо наклонные проводящие зоны. Результаты моделирования отражают, каким образом эти разновидности разломов проявляются в разрезах электротомографии. Моделирование проводилось с использованием нескольких имеющихся программ. Расчеты выполнены для установки Шлюмберже с шагом между электродами 5 метров с одной расстановкой. Вначале были выбраны модели с вертикальной и наклонной границами между двумя средами с контрастным сопротивлением, ширина разломной зоны не учитывалась. На втором этапе моделирование выполнено для вертикальной и наклонной поводящей вставки, помещенной в более высокоомную среду. Результат моделирования получен фактически одинаковый, как и для первых моделей, так и для вторых. Разрезы для моделей с вертикальной и наклонной границами отличаются незначительно, угол определить невозможно особенно в сторону наклона вставки. Можно сделать вывод, что при моделировании вертикальные границы восстанавливаются достоверно. Однако при появлении заметного наклона количественные определения по данным моделирования затруднительны, получена недостаточная достоверность выделения наклонной границы.

Моделирование для одной и той же модели с двумя установками – Шлюмберже и трехэлектродной (обладающей большей глубинностью) показало, что результат существенно зависит от характеристик перекрывающей толщи и глубинности установки. По данным трехэлектродной установки проводящая вставка и ее размеры определяются гораздо лучше. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 15-35-20614 мол_а_вед. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ НА НАПРЯЖЕННО-

ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ Татаурова А.А.1,2, Стефанов Ю.П.2,3

1ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск; 2ИФПиМ СО РАН, г. Томск; 3НГУ г. Новосибирск

e-mail: anttat2@gmail.com, yu_st@mail.ru

В работе было выполнено исследование о влиянии реологических неоднородностей на напряженно-деформированное состояние модельного фрагмента земной коры. Изучено развитие деформации и образование прогиба в результате пластического поведения среды в ослабленном блоке под действием силы тяжести. Рассмотрено влияние последовательности приложения нагрузки, размеров исследуемой области и закона распределения прочности с глубиной, в том числе его изменения при образовании ослабленного участка.

Моделирование процессов деформации выполнено в двумерной постановке для условий плоской деформации. Для этого решались уравнения механики в динамической постановке для упругопластической среды. Деформация за пределом упругости описывались моделью Друккера-Прагера-Николаевского с неассоциированным законом течения. Расчеты проводились с использованием явной конечно-разностной схемы.

26

Результаты расчетов показали, что пластическая деформация в ослабленном блоке приводит к перераспределению напряжений, в результате, который возникают дополнительные деформации в окружающей среде. Это может привести к появлению пластичности в изначально упругих зонах, в первую очередь в вышележащих слоях среды. Такие изменения приводят к формированию положительных и отрицательных форм рельефа. Величина прогиба заметно увеличивается при учете осадконакопления. Оси главных напряжений изменяют свои направления в зоне перехода от упругого вещества к пластическому.

Проведенные расчеты показали влияние ограниченности размера расчетной области на величину деформации пластичного блока и, как следствие, в окружающей среде. Поэтому при моделировании деформационных процессов большое значение имеет формулировка граничных условий, которые должны имитировать реальные геологические условия.

ВЛИЯНИЕ ВЕСА ОСАДОЧНЫХ ПОРОД НА СТРОЕНИЕ СДВИГОВЫХ РАЗЛОМНЫХ ЗОН Бакеев Р.А.1,2, Стефанов Ю.П.1,2

1ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск; 2ИФПиМ СО РАН, г. Томск e-mail: bakeev@ispms.ru, yu_st@mail.ru

Трещины и разрывы, обусловленные сдвиговой деформацией – наиболее

характерный для земной коры тип нарушений. В настоящее время проведено огромное количество природных и лабораторных наблюдений, в которых особое внимание уделяется изучению структур горизонтального сдвига (цветковых структур), формирование которых обусловлено разрывным горизонтальным сдвигом блоков фундамента. Тем не менее, открытыми остаются вопросы о связи глубины и строения этих структур.

В работе выполнено трехмерное численное моделирование формирования и развития нарушений в слое геосреды при разрывном сдвиге основания в условиях, когда происходит постепенное увеличение толщины деформируемого слоя, имитирующее накопление осадков. Использована упругопластическая модель Друккера-Прагера-Николаевского в динамической постановке. Граничные условия в напряжениях на нижней грани задают сдвиг упругого основания с разрезом. Рост давления вышележащих пород на верхней грани определяет накопление осадков.

В результате расчетов показано, что форма и ориентация нарушений зависят от напряженного состояния, определяемого суммарной толщиной слоя, а также упругих и прочностных свойств. При высокой прочности породы увеличение толщины слоя приводит к более позднему развитию эшелонированной системы кулисообразных поверхностей скольжения. Соответственно инициация и развитие нарушений происходит при большей величине сдвига и большем повороте главных осей напряжений. В результате увеличивается угол наклона поверхностей нарушений к оси сдвига. В то же время, при низкой прочности слоя возможен переход в неупругое состояние за счет веса вышележащей породы. В этом случае развитие нарушений будет протекать при существенно меньшем сдвиге в основании, и нарушения будут иметь иную по сравнению с первым случаем ориентацию и строение. Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ, грант № 16-05-00357.

27

СИЛЬНЫЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ: СПЕЦИФИКА ЛОКАЛИЗАЦИИ КАК ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ИСТОЧНИК ВЫСОКОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА

Шерман С.И. ИЗК СО РАН, г. Иркутск

e-mail: ssherman@crust.irk.ru

В последние десятилетия своей жизни С.В. Гольдин уделял особое внимание изучению сейсмического процесса, естественно совмещая его с основным научным кредо – волновыми процессами в литосфере. Приступая к исследованию нового для себя, Сергей Васильевич, как это он делал всегда, садился за глубокое изучение современного состояния проблемы [Гольдин, 2002]. По концептуальным основам сейсмичности он написал: «Существует избыточное число концепций, в которых только один из перечисленных факторов считается универсальной причиной большинства землетрясений, но нет ни одной концепции, в которой исследовалось бы, какие конкретные особенности процесса подготовки и осуществления землетрясения отвечают доминированию любого из перечисленных факторов» [Гольдин, 2004, с.44]. Эти мысли применимы ко многим актуальным и в то время дискуссионным проблемам генерации и прогноза сильных землетрясений в континентальной литосфере [Шерман, 2014].

На примере континентальной литосферы Центральной Азии детально рассмотрены геодинамические факторы, определяющие границу, оконтуривающую регион фиксирования сильных землетрясений (М≥8) в течение последнего столетия, и их реализацию. Они характеризуется: (1) наличием крупной длительно развивающейся субмеридиональной трансрегиональной пограничной структуры по ~105° в.д., отделяющей современную геодинамику западной части Центральной Азии от восточной; (2) коллизией крупнейших континентальных плит – Евроазиатской и Индостанской - определяющих энергетический потенциал и физические условия накопления и реализации максимальных землетрясений в западной части Центральной Азии; (3) приуроченностью максимальных (М≥8) землетрясений последнего столетия к зонам крупных разломов только в западной части от пограничной структуры; (4) пространственным сближением и сочетанием четырех различных по геодинамическим режимам зон, способствующих накоплению напряжений в окружаемой геодинамической зоне с максимальными сильными землетрясениями последнего столетия [Шерман, 2015]; (5) спецификой строения земной коры в геодинамической зоне с максимальными сильными землетрясениями; (6) волновыми триггерными механизмами, стимулирующими реализацию сильных землетрясений [Sherman, 2013].

Конкретизация постановки задачи и акцента на пространственно-временные критерии локализации сильных землетрясений показательного региона Центральной Азии позволили детализировать геодинамические факторы формирования области пространственного группирования очагов сильных сейсмических событий, специфику накопления и реализации их энергетического потенциала.

Исследование поддержано РФФИ (Российско-Китайские совместные исследования, грант 15-55-53023), соответствует научно-исследовательским планам работы лаборатории тектонофизики ИЗК СО РАН.

28

Литература: 1. Гольдин С.В. Дилатансия, переупаковка и землетрясения //Физика Земли, 2004, № 10. – с.37-54. 2. Гольдин С.В. Деструкция литосферы и физическая мезомеханика //Физическая мезомеханика, 2002, т.5, № 5. – с. 5-22. 3. Шерман С.И. Сейсмический процесс и прогноз землетрясений: тектонофизическая концепция. Новосибирск: Академическое издательство «Гео», 2014. – 359 с. 4. Шерман С.И. Локализация современных сильных землетрясений в Центральной Азии: редкое сочетание геодинамических и триггерных факторов //Триггерные эффекты в геосистемах. Материалы третьего Всероссийского семинара-совещания. ИДГ РАН. Москва: ГЕОС. 2015. с.138-146. 5. Sherman S.I. Deformation waves as a trigger mechanism of seismic activity in seismic zones of the continental lithosphere. //Geodynamics & Tectonophysics, 2013, 4 (2), р.83–117.

СКОРОСТНАЯ МОДЕЛЬ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ ЧУЛЬМАНСКОЙ ВПАДИНЫ (АЛДАНСКИЙ ЩИТ) ПО ДАННЫМ ПЕРВЫХ ВСТУПЛЕНИЙ

Суворов В.Д.1, Мельник Е.А.1, Мишенькина З.Р.1, Сальников А.С.2 1ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск; 2АО СНИИГГиМС, г. Новосибирск.

e-mail: suvorovvd@ipgg.sbras.ru, melnikea@ipgg.sbras.ru, mishenkinazr@ipgg.sbras.ru, seispv@sniiggims.ru

В зоне сочленения Станового и Алданского литосферных блоков изучено

глубинное строение мезозойской Чульманской впадины, наложенной на архейское основание. Проведено сравнение результатов применения методов прямого лучевого трассирования и томографии. Показано, что в условиях высокого градиента непрерывного нарастания скорости с глубиной томографическая модель не удовлетворяет временам пробега волн, регистрирующихся в первых вступлениях.

Кроме юрско-меловых осадочных пород, характеризующихся скоростью 3.4-4.4 км/с и мощностью 0.3˗1.2 км, ниже обнаружен неоднородный линзообразный промежуточный слой пород (вероятно палеозойского возраста) со скоростью 5.0-5.8 км/с и мощностью 0-4.0 км. Он подстилается границей, на которой скорость увеличена до 5.9-6.3 км/с, что характерно для кристаллических пород земной коры

ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ВАРИАЦИИ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕКИХ ПАРАМЕТРОВ В ЗОНЕ СЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВИЗАЦИИ ГОРНОГО АЛТАЯ

Неведрова Н.Н., Шалагинов А.Е. ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск

Участок наблюдений расположен в районе пос. Мухор-Тархата в северо-

западной части Чуйской впадины Горного Алтая в зоне сейсмических проявлений Чуйского землетрясения 2003 г. В результате многолетних исследований строения

29

Чуйской впадины методами геоэлектрики построена её основная геоэлектрическая модель и получены электрофизические параметры горных пород. На карте рельефа фундамента Чуйской впадины и на геоэлектрических разрезах отчетливо прослеживается ее блоковое строение с присутствием многочисленных разломных структур. Участок Мухор-Тархата размещается над блоком, приподнятом по разломам

Вариации геоэлектрических параметров существенно зависят не только от сейсмического воздействия, но и от строения участка исследования, размещения разломных структур относительно пунктов электромагнитных измерений, поэтому важны наиболее полные сведения о структурных геоэлектрических особенностях, и особенно данные о разломных нарушениях. В результате интерпретации полевых данных ЗС разными установками за 2007-2015 гг. получено детальное представление о геоэлектрическом строении участка Мухор-Тархата. По этим данным в центральной части участка выделяется область прогиба, соответствующая руслу реки и расположению предполагаемого разломного нарушения, проходящего по правому берегу р. Мухор. Площадные измерения методом электротомографии подтвердили существование проводящей зоны в верхней части разреза.

Регулярные наблюдения за двумя электрофизическими параметрами – удельным электрическим сопротивлением (УЭС) и коэффициентом электрической анизотропии (λ) – на участке Мухор-Тархата начаты в 2007 г. комплексом методов ЗС. Параметр анизотропии получен по данным нестационарного электромагнитного зондирования с гальванической установкой АВ-MN. По полевым данным электромагнитного мониторинга за 2007-2014 гг. на основе решения обратной задачи получены УЭС и λ для каждого слоя геоэлектрической модели. В результате анализа выявлено, что вариации коэффициента анизотропии в афтершоковый период Чуйского землетрясения существенно превышают величины вариаций УЭС. Вариации λ для верхнего и опорного горизонтов разреза достигают 100 % и более, а значительные вариации УЭС получены только для среднего наиболее низкоомного слоя имеющегося трехслойного разреза и составляют ~ 30 %, т. е. максимальные вариации двух параметров наблюдаются для разных слоев, разнесены пространственно. Установлено также, что максимальные вариации коэффициента электрической анизотропии наблюдаются по данным ЗС 5 и 6, что свидетельствует о присутствии активного участка разломной зоны. Следовательно, мониторинг электрофизических параметров в зоне влияния разлома с использованием коэффициента электрической анизотропии позволяет следить за степенью его активности. Таким образом. интенсивность вариаций электрофизических параметров является одним из критериев активности трещиноватых разломных структур. Сопоставление современных значений электрофизических параметров со значениями, полученными до разрушительного Чуйского землетрясения 2003 г., дает возможность оценить степень воздействия на геологическую среду сильного сейсмического события. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 15-35-20614 мол_а_вед.

30

ПЕТРОФИЗИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ СЕЙСМОПЛОТНОСТНЫХ ДАННЫХ (НА ПРИМЕРЕ МУЙСКОЙ ВПАДИНЫ)

Мельник Е.А., Суворов В.Д., Мишенькина З.Р. ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск

Коэффициент химической (петрофизической в применении к земной коре)

неоднородности (η) по [2] использован для разделения изменений с глубиной трещиноватости и вещественного состава горных пород. По измерениям на образцах горных пород [1] определен общий тренд уменьшения коэффициента петрофизической неоднородности с давлением. Сравнение с результатами теоретического моделирования состава сухих магматических пород [5] показывает, что он обусловлен закрытием трещин, а отклонения от него связаны с изменениями вещественного состава.

В изученном районе Муйской впадины [4] значения петрофизической неоднородности в целом уменьшаются с глубиной от 20-30 до 2-3, стабилизируясь в интервале глубин 10-20 км. Вместе с тем, на фоне общего уменьшения наблюдаются значительные локальные положительные и отрицательные аномалии. При удалении трендовой компоненты трещиноватости пород, распределение петрофизических аномалий заметно упрощается и оставшиеся наиболее контрастные положительные аномалии η могут указывать на возможность выделения зон, выраженных вещественными неоднородностями.

Использование параметра петрофизической неоднородности свидетельствует о возможности разделения эффектов влияния на сейсмическую скорость и плотность связанных как с трещиноватостью, уменьшающейся под действием давления (до 500МПа), так и с изменениями вещественного состава. Сейсмоплотностные данные указывают на возможность картирования на глубину до 15-20 км зон разломов, представленных вещественными неоднородностями [3]. Это представляет интерес при выделении в земной коре структур, контролирующих размещение месторождений полезных ископаемых. Литература: 1. Баюк Е.И., Лебедев Т.С. Упругие свойства минералов и горных пород / Физические свойства минералов и горных пород при высоких термодинамических параметрах: Справочник / Ред. М.П.Воларович, М.: Недра, 1988. С. 5-69. 2. Bullen, K.E., An Earth model based on a compressibility-pressure hypothesis, Mon. Not. R. Astr. Soc., Geophys. Supple, 6, 50 (1950). 3. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000, Серия Алдано-Забайкальская. О-50 Бодайбо. ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург, 2010. 4. Мишенькина З.Р., Мишенькин Б.П. Изучение зоны перехода от земной коры к мантии на северо-востоке Байкальской рифтовой зоны по данным рефрагированных и отраженных волн // Физика Земли. 2004. № 5. C 47-57.

31

ОБОСНОВАНИЕ МОДЕЛИ ИСТОЧНИКОВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЯДРЕ ЗЕМЛИ Кочнев В.А.

ИВМ СО РАН, г. Красноярск

«Еще неизвестно, например, каков источник энергии движений в ядре, реализующих земное динамо» Г. Моффат [3].

Данная работа имеет следующие особенности: 1. По глобальному МП Земли решена обратная задача для оценки

интенсивности источников МП в ядре Земли; 2. Для решения обратной задачи рассчитана и использована Z-компонента

глобального магнитного поля IGRF-2005 в геоцентрической системе координат; 3. Использована модель ядра Земли, включающая 2 слоя, соответствующие

северному и южному полушарию ядра. Слои аппроксимируются совокупностью вертикальных призм, имеющие разную эффективную намагниченность (ЭН);

4. Для решения глобальной задачи создан и использован пакет ADM-3D-earth; 5. В процессе решения обратной задачи уточнялись ЭН всех призм ядра; 6. На основе экспериментов показано, что в данной задаче и при данной

постановке, когда число уравнений значительно превышает число неизвестных (примерно в 7 раз), задача, решаемая адаптивным методом, дает результаты, практически не зависящие от начальных приближений – параметров априорной модели.

В работе получены следующие научные результаты: 1. Обоснование и постановка глобальной обратной задачи; 2. Модель эффективной намагниченности ядра; 3. Модель магнитного поля на поверхности ядра; 4. Детальная модель магнитных моментов ядра в северном и южном

полушарии. Суммарный момент близок к оценкам, полученным ранее; 5. Рассчитана и построена модель объемных токов ядра, которые генерируют

МПЗ и его основные глобальные аномалии: Канадскую, Азиатско-Сибирскую, Австралийскую и Южно-Атлантическую.

Из анализа результатов сделаны следующие предположения: 1. Током является движение положительно слабо заряженной жидкости ядра.

Приведен расчет, показывающий реалистичность данного предположения; 2. Движение жидкости в экваториальной области ядра по часовой стрелке

обусловлено вращением планеты (против часовой стрелки) и влиянием тормозящих гравитационных сил Луны и Солнца.

В работах Кочнева [1, 2] приведены формулы расчета приливных сил и в результате установлена линейная связь приливных сил и магнитного поля на экваторе планет Солнечной системы. Коэффициент корреляции между МП планет на экваторах и максимумов приливных сил на экваторах равен 0.997, что и свидетельствует о тесной линейной взаимосвязи этих параметров и косвенно подтверждает справедливость предположений, указанных в пунктах 1 и 2. Литература: 1. Кочнев В. А. Кинематико-гравитационная модель геодинамо. // Геология и геофизика. 2013. №4. С. 3-14. 2. Кочнев В.А. Кинематико-гравитационная модель генерации магнитного поля Земли и планет. // Международная конференция MSS-14 «Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность». Москва: 2014.

32

3. Моффат Г. Возбуждение магнитного поля в проводящей среде. М.: Мир, 1980. 335 с. 4. Мюррей К.Д., МакДермотт С. Динамика Солнечной системы. Cambridge [u.a.]; Москва: Cambridge Univ. Press Физматлит, 2009.

РЕЗУЛЬТАТЫ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ СРЕДИННО–ОКЕАНИЧЕСКИХ ХРЕБТОВ

Стажевский С.Б. ИГД СО РАН, г. Новосибирск

Выдвинута и экспериментально обоснована новая версия генезиса срединно-

океанических хребтов (СОХ). Для проведения опытов использован оригинальный лабораторный стенд. Его конструкция позволила, обеспечивая трансформацию литосферы в виде слоя из модельного материала, воспроизводить условия ее нагружения в областях образования реальных срединно-океанических поднятий. Исследовано деформированное состояние (ДС) слоев, сформированных из материалов со структурой и слабым сцеплением и обладающих различными мощностью и плотностью. Полученные экспериментальные результаты объясняют происхождение известных особенностей СОХ, а также зон их пересечения с трансформными разломами ложа океанов. Адекватность предлагаемой гипотезы подтверждается подобием деформационных картин на поверхности модельных литослоев картинам ДС литосферы, осложняющим дно Атлантики и Пацифики.

СРЕДНЕСРОЧНЫЕ ТЕКТОНОМАГНИТНЫЕ АНОМАЛИИ ПЕРЕД БАЙКАЛЬСКИМИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯМИ И ИХ ВОЗМОЖНАЯ ПРИРОДА

Дядьков П.Г.1,2, Дучкова А.А.1, Кулешов Д.А.1, Цибизов Л.В.1 1ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск; 2НГУ, г. Новосибирск

Рассмотрены аномалии в магнитном поле продолжительностью ~ 15 – 40 дней

перед рядом умеренных и сильных землетрясений на Байкале (М ~ 4 – 6.3). К ним относятся сейсмические события в средней и южной частях байкальской впадины: 28.07.19 82 г., М=4.8; 10.03.1985, М=4.8; 28.08.2008 г., М=6.3; 3.02.2016 г., М=5. Все эти землетрясения имели механизм очага со сбросовой компонентой подвижки. Эпицентры всех рассматриваемых событий располагались на расстояниях от 20 до 40 км от пунктов, на которых велась регулярная либо непрерывная регистрация модуля вектора магнитной индукции с помощью магнитовариационных станций, работающих на принципе ядерной прецессии и обеспечивающих точность наблюдений ~ 0.1 нТл. Все станции располагались над или вблизи массивов горных пород с аномальными магнитными свойствами. Именно в этих местах обеспечивается наибольшая чувствительность к изменению напряженного состояния в земной коре за счет магнитоупругих эффектов. Во всех случаях за 15-40 дней до рассматриваемых землетрясений наблюдалось

33

бухтообразное понижение в магнитном поле амплитудой от ~ 0.5 до 2 нТл, во время выхода из которого или через несколько дней после него происходило сейсмическое событие. Подобные бухтообразные изменения в других сейсмоактивных районах ранее наблюдались для параметра Vp/Vs и связывались с дилатансионными процессами. Рассматриваемые нами изменения в магнитном поле также могут иметь дилатансионную природу. Важным доводом в пользу этого является отсутствие даже слабой сейсмичности М ~ 1.5 в эпицентральной области или вблизи неё во время бухтообразной аномалии, что может объясняться стадией упрочнения среды при развитии дилатансионного процесса. Важным, и пока до конца не исследованным, является вопрос о том, почему во всех рассмотренных случаях мы наблюдаем именно понижение в магнитном поле. Результаты выполненного нами моделирования дилатирующего включения в земной коре с использованием магнитоупругой модели дают положительную магнитную аномалию над включением и гораздо более обширную, но меньшей амплитуды, отрицательную аномалию на периферии. Поскольку станции располагались не в эпицентральной области, а на её периферии, то, согласно модельным расчетам, в принципе можно ожидать появления отрицательных бухтообразных изменений в магнитном поле. Исследования частично поддержаны и программой 18 Президиума РАН и проектом ОНЗ-7.1.