Важнейшие результаты НС РАН за 2017г.
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научная станция Российской академии наук в г. Бишкеке (НС РАН)
Важнейшие результаты 2017г (pdf)
.jpg)
ЭКСПЕРТНОЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По результатам рассмотрения отчета за 2016 год
Федерального государственного бюджетного учреждения науки
Научная станция РАН в г. Бишкеке
Экспертное заключение(pdf)
Результаты НИР НС РАН за 2016 год
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научная станция Российской академии наук в г. Бишкеке (НС РАН)
Сведения о результатах НИР, полученных в 2016 году по направлениям исследований в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013 – 2020гг.
________________________________________________
Раздел 9 «Науки о Земле»
______________________________________________________________
результ работы(docx)
результ работы(pdf)
Основные результаты 2015
В ходе очередного заседания Ученого совета ФГБУН Научной станции Российской академии наук в г. Бишкеке (НС РАН), состоявшегося 17 декабря 2015г., были обсуждены результаты исполнения исследований, выполненных по 4 темам:
Тема 70.1 - «Изучение глубинного строения Тянь-Шаня и окружающих областей по комплексу геофизических методов для выяснения взаимосвязи переноса вещества-энергии в земной коре и верхней мантии с пространственно-временным распределением сейсмичности» представила Баталева Е.А. (научный руководитель д.ф.-м.н. Рыбин А.К.)
Тема 70.2 - «Изучение распределения скорости современных движений земной коры на основе измерений GPS сети Центральной Азии c использованием средств космической геодезии» (научный руководитель чл.-корр. РАН Соболев Г.А.) была представлена Кузиковым С.И.
Тема 78.1. - "Изучение геодинамических, сейсмических и геофизических процессов как основы прогноза землетрясений (включая моделирование неупругих процессов в сейсмогенерирующих зонах)" была представлена Брагиным В.Д. и Сычевым В.Н.
Тема 80.1 - "Разработка аппаратно – программных средств и основ технологий электромагнитного мониторинга геодинамических процессов в сейсмоактивных зонах и оценки их опасностей" была представлена Ильичовым П.В.
В ходе обсуждения поступило предложение представить в ОНЗ РАН 3 Важнейших результата научных исследований, полученных в 2015 г. при выполнении основных направлений фундаментальных исследований (Приложение к Протоколу 11 от 17.12. 2015 г.). Первый результат был признан самым значимым.
- Разработан малогабаритный, термостабильный индукционный датчик, предназначенный для измерения потока магнитной индукции, обладающий высокой чувствительностью в диапазоне частот от 0,1 Гц до 80 кГц (рисунок 1). Технический результат разработки заключается в значительном повышении постоянной интегрирования при сохранении высокой температурной стабильности коэффициента преобразования датчика. Изготовлен макетный образец датчика. Разработанный датчик может быть применен в любой геоэлектроразведочной аппаратуре, основанной на измерении искусственных и естественных электромагнитных полей.
- С помощью корреляционного анализа частотно-временных рядов электромагнитных параметров выявлены индикаторные тензочувствительные элементы геосреды, которые отвечают зонам динамического влияния активных разломов Северного Тянь-Шаня. Тензочувствительность массивов горных пород оценивается уровнем корреляции между гравитационными приливными воздействиями и вариациями электромагнитных параметров. Ориентация кластеров устойчивой корреляции на корреляционных полярных диаграммах соответствует простиранию разломных нарушений (рисунок 2), что свидетельствует о тензочувствительной природе зон динамического влияния активных разломов Северного Тянь-Шаня.
- При общей согласованности в распределении скорости суммарной горизонтальной деформации по GPS и сейсмологическим данным сети KNET на территории Центрального Тянь-Шаня выделен блок земной коры с повышенными и потенциально опасными градиентами скорости деформации. Для значительной части исследуемой территории отмечается высокая степень положительной корреляции в распределении скорости суммарной горизонтальной деформации (дилатансии) для приповерхностной части земной коры (глубины до 5 км, космогеодезические данные) и сейсмоактивного слоя земной коры (глубины 5-20 км, сейсмологические данные) за период наблюдений 1998-2014 гг. Исключение составляет центральная область исследуемой территории (горы Джумгал-Тоо), где фиксируются пониженные значения скорости приповерхностной дилатансии и повышенные скорости деформации в сейсмоактивном слое земной коры. Выявленная дисгармония в распределении приповерхностной и глубинной деформации указывает на энергонасыщенный и потенциально опасный объем земной коры, с точки зрения проявления сейсмических событий и активности разрывных нарушений.
Основные результаты 2014г.
Важнейшие-результаты-исследований-2014.pdf (210 kb)
1.На основе данных линейно-угловых наблюдений за сегментами активных разломов (Северный Тянь-Шань) выявлена неоднородность распределения суммарной деформации и оценен ее уровень по направлениям в плане.
Впервые для территории Бишкекского геодинамического полигона получены суммарные проекции деформаций укорочения и удлинения на основные географические направления. Соответствующие деформации укорочения и удлинения по каждой из осей близки по величине и образуют практически симметричный многоугольник. Максимальные значения деформации приходятся на сектор с азимутами 90-135°. Отношение минимального уровня суммарных деформаций к максимальному уровню ~ 7 : 10. Максимальные единичные деформации по базовым линиям длиной 217 ÷ 1183 м составили до ~ 6×10-5.
Рисунок. Геодезическая площадка POLIGON. Ромбовидные реперы соединяются отрезками базовых линий для линейно-угловых измерений на фоне теневого рельефа, территории НС РАН и активных разломов. Расстояния от центра круга к углам восьмиугольника пропорциональны величинам суммарных деформаций удлинения (северное и восточные направления) и укорочения (южное и западные направления). Окружность соответствует максимальной величине интегральной деформации (за период 27 мес.) равной 1.2×10-4.
(Руководитель работ – д.ф.-м.н. Рыбин А.К., НС РАН, тел. 996-312 - 613140)
2.В лабораторных экспериментах на образцах горных пород под воздействием одноосного сжатия и электрических импульсов установлено, что воздействие электромагнитного поля приводит к перераспределению и кластеризации дефектов в области будущего макроразрыва.
До электромагнитного воздействия (ЭВ) дефекты - источники сигналов акустической эмиссии (АЭ) диффузно рассеяны по всему объему образца. При подаче электрических импульсов ЭВ число событий АЭ возрастает, и большая их доля концентрируется в некоторой области (“кластер”), которая является зоной зарождения магистральной трещины, и где, в дальнейшем, формируется одна из плоскостей разрыва.
Рисунок. (а) Схема расположения датчиков АЭ и электродов ЭВ. (в) Пространственное распределение источников сигналов АЭ при постоянном уровне сжимающего усилия 0.94 от разрушения и при воздействии электромагнитным полем. Черными точками обозначены источники сигналов, произошедших во время пригрузки и до начала воздействия, красными точками – произошедших во время воздействия и синими – после воздействия.
(Руководитель работ – д.ф.-м.н. Рыбин А.К., НС РАН, тел. 996-312 - 613140)
Основные результаты 2013г.
Важнейшие-результаты-исследований-2013.pdf (539 kb)
1.1. С помощью двумерной инверсии магнитотеллурических данных построена глубинная геоэлектрическая модель литосферы зоны сочленения Памира и Тянь-Шаня по субмеридиональному региональному профилю «TIPAGE-ALAI» (рис.1).
Выявлена область пониженного сопротивления под Заалайским хребтом, пространственно приуроченная к зоне Главного Памирского надвига. Высокую проводимость этой зоны определяет присутствие и высокая концентрация графитовых пленок.
Рис.1. Карта-схема расположения пунктов магнитотеллурических наблюдений (слева) и геоэлектрический разрез по региональному профилю «TIPAGE-ALAI» (справа). Синими кружками показаны пункты зондирований профиля, звездочки – ближайшие населенные пункты, красные линии – основные разломы (ГПН – Главный Памирский надвиг (Заалайский разлом)), темным контуром выделена проводящая структура, соответствующая ГПН.
(Руководитель работ – д.ф.-м.н. Рыбин А.К., НС РАН, тел. 996-312 - 613140)
1.2. Выявлен эффект генерации микроземлетрясений после мощного электромагнитного воздействия на земную кору
Проведение глубинных электромагнитных зондирований с использованием мощных источников электромагнитных полей приводит к генерации микросейсмических событий после старта сеанса электрозондирований (a). Использование технологии оптимальной согласованной фильтрации, позволило установить, что микроземлетрясения являются следствием возникших в течении сеанса электрозондирований синхронных вынужденных сейсмических колебаний (вибраций) в геосреде (b).
(Руководитель работ – д.ф.-м.н. Рыбин А.К., НС РАН, тел. 996-312 - 613140)
1.3. Создан экспериментальный макет аппаратно-программного измерительного комплекса для проведения активной геоэлектроразведки (ЭРК ШПС, рис. 1) с применением шумоподобных сигналов (ШПС).
Применение ШПС позволило получить значительный выигрыш (порядка 100 раз) в выходном соотношении сигнал-шум по сравнению с традиционными электроразведочными системами за счет использования корреляционной обработки специальных шумоподобных сигналов (периодически повторяемые бинарные М-последовательности импульсов), что обеспечило измерение электрических параметров земной коры на значительно больших глубинах при снижении мощности генераторной установки и сохранении высокой точности.
Рис. 1. Внешний вид ЭРК ШПС
(Руководитель работ – к.ф.-м.н. Брагин В.Д., НС РАН, тел. 996-312-613140)
Основные результаты 2012г.
Важнейшие-результаты-исследований-2012.pdf (612 kb)
1.1. Для территории Центрального Тянь-Шаня осуществлено районирование корового проводящего слоя по величине электропроводности и представлена его мозаичная структура на основе построенных псевдорельефов магнитотеллурических параметров.
Псевдорельефы инвариантов тензора импеданса и фазового тензора, впервые построенные на основе экспериментальных магнитотеллурических данных для территории Центрального Тянь-Шаня по методу Бердичевского-Кузнецова, указывают на мозаичное строение нижнекорового проводящего слоя.
Рис. 1. Сопоставление псевдорельефов фаз импеданса Бердичевского Fibrd и фазового тензора Fik для периодов 10 и 100 с по территории Центрадьного Тянь-Шаня. 1 – изолинии фаз Fibrd,
2 – фазы Fik>45°, определенные по фазовому тензору, 3 – разломы, 4 – граница Киргизстана,
красными треугольниками показаны пункты МТЗ.
(Руководитель работ – д.ф.-м.н. Рыбин А.К., НС РАН, тел. 996-312 - 613140)
1.2. Для территории центральной части Бишкекской локальной GPS сети (Северный Тянь-Шань) установлено, что современные движения земной коры за период наблюдений 1997–2011 гг. зависят от сложившейся тектонической структуры района.
По результатам GPS измерений Бишкекской локальной сети в среднем наблюдается закономерное уменьшение трех компонент скорости (в мм/год): северной (от 2.23 до 0.67), восточной (от -0.79 до -1.00) и вертикальной (от 1.01 до 0.05); пространственно коррелирующее с последовательностью тектонических блоков: от поля развития палеозойских пород (северный склон Киргизского хребта), через кайнозойский блок предгорий и до четвертичных образований Чуйской впадины. Верхние и нижние пределы вариаций для каждой компоненты скорости устойчиво убывают от блока к блоку, с юга на север.
Рис. 1. Распределение наблюденных (зеленых) и усредненных (синих, для заштрихованных участков) векторов скорости Бишкекской локальной GPS сети (EURA-08, 1997–2011гг.) относительно тектонических блоков района и преимущественным развитием пород: PZ – палеозойского, KZ – кайнозойского и Q – четвертичного. Ve, Vn, Vh – соответственно, восточная, северная и вертикальная компоненты скорости; минимальное, максимальное, среднее значение, средняя ошибка для каждой компоненты.
(Руководитель работ – чл.-корр., д.ф.-м.н. Соболев Г.А., НС РАН, тел. 996-312-613140)
1.3. Модернизация действующей в НС РАН системы геомагнитного мониторинга земной коры, повышающая точность, надежность и качество измерений вариаций геомагнитного поля.
Разработан комплект эскизной технической и программной документации и изготовлены четыре блока регистрации геомагнитных данных (БР ГМД) для новых магнитометров POS-1 повышенной точности (разработка Уральского государственного технического университета, г. Екатеринбург). Магнитометры POS-1 совместно с БР ГМД подготовлены для установки на измерительных пунктах системы геомагнитного мониторинга земной коры (рис. 1) взамен устаревших измерительных станций МВ-07. Разработано новое программное обеспечение системы геомагнитного мониторинга земной коры позволяющее работать как с данными, получаемыми от новых магнитометров POS-1 так и с данными от измерительных станций МВ-07. Создана новая база данных для хранения результатов мониторинга, включающая данные предыдущих наблюдений, полученных на измерительных станциях МВ-07.
Рис. 1. Структурная схема модернизированной системы геомагнитного мониторинга земной коры:
БД “DataMAG” – база данных геомагнитных наблюдений; ПО “MAGnito” – программное обеспечение для обработки геомагнитных данных; “POS-1” – новый датчик магнитного поля (магнитометр); БРГ МД – блок регистрации геомагнитных данных для “POS-1”; ДМП - устаревший датчик магнитного поля; “МВ-07” – устаревшая измерительная станция.
(Руководитель работ – к.ф.-м.н. Брагин В.Д., НС РАН, тел. 996-312-613140)
Основные результаты 2011г.
1. Определена структура современных движений земной коры на территории Памира и его ближнего северо-западного окружения по данным GPS наблюдений.
По данным GPS наблюдений впервые показано, что горный массив Памира не является цельным блоком, между его крайними GPS пунктами фиксируются различия горизонтальных векторов скорости в 3-10 мм/год. При этом восточная граница Памирских гор с Таримской впадиной кинематически выражена слабо с незначительным отставанием до 2-4 мм/год Тарима от Памира, при общем их движении на север и отодвигании северной области Тарима от Памира на восток. Максимальные сокращения земной коры в этом регионе приходятся на дугообразную зону северо-западного обрамления Памира шириной 35-60 км, при этом Памирский массив движется на СЗ (~ 320°) со скоростью 11-14 мм/год относительно территории Таджикской депрессии и Западного Тянь-Шаня.
|
|
|
Горизонтальные векторы скорости для 13 новых пунктов Таджикистана за 2007-2011 гг. GPS измерений и пунктов прилегающих территорий, в системе отсчета EURA 2005. Красные линии – основные активные разломы. Сиреневый пунктир – зона максимальных деформаций. Сиреневая стрелка – направление и скорость современных движений Памирского массива относительно Тянь-Шаня и Таджикской депрессии.
|
(Руководитель работ – д.т.н. Зейгарник В. А., НС РАН, тел. 996-312-613140)
2. Получен устойчивый отклик вариаций кажущегося сопротивления в интервале эффективных глубин от 1.5 км до 5 км на изменение напряженно-деформационного состояния среды, инициированное крупным промышленным взрывом. Для объяснения зарегистрированных вариаций предложена гипотеза о перераспределения флюида в системе связанных трещин при деформировании массива горных пород.
|
|
|
Временные ряды вариаций кажущегося сопротивления,
представленные в виде псевдоразрезов по направлениям ху и ух (0º и 90º)
|
По данным сейсмических наблюдений, Камбаратинский промышленный взрыв инициировал два мелких землетрясения на удалении ~15 км, которые изменили напряженно-деформационное состояние среды, что нашло отражение в изменении электрических свойств среды. По результатам обработки данных магнитотеллурического мониторинга в районе взрыва выявлены значимые вариации кажущегося сопротивления противоположного знака по ортогональным азимутам наблюдения. Такое поведение вариаций подтверждает гипотезу о перераспределения флюида в системе связанных трещин при деформировании массива.
(Руководитель работ – к.ф.-м.н. Рыбин А.К., НС РАН, тел. 996-312 - 613140)
3. Обнаружен эффект генерации микросейсмов при проведении сеансов электрозондирований с использованием мощной электроимпульсной системы ЭРГУ 600-2
Установлено, что при проведении сеансов электрозондирований земной коры мощными импульсами тока (600 А) на значительной площади вокруг электрического диполя (30×30 км) возникает серия микросейсмов, приводящая к разгрузке напряженного состояния земной коры. Генерация микросейсмов происходит как в течение сеанса зондирования, так и после него.
Причиной генерации микросейсмов являются вынужденные сейсмические колебания в среде, возникающие в период проведения электрозондирований. Оптимальная согласованная фильтрация сейсмического сигнала позволила выделить отклик в сейсмическом поле от импульсной токовой последовательности, генерируемой ЭРГУ600-2 в электрическом диполе.
(Руководитель работ – к.ф.-м.н. Брагин В.Д., НС РАН, тел. 996-312-613140)
Основные результаты 2010г.
1. По данным магнитотеллурических зондирований и лабораторных исследований физических свойств нижнекоровых и верхнемантийных ксенолитов Южного Тянь-Шаня реконструировано положение поверхности Мохо на начало палеогена.
По результатам интерпретации магнитотеллурических зондирований, лабораторным измерениям электропроводности при высоких температурах и давлениях, скоростей упругих волн и термобарометрии нижнекоровых и верхнемантийных ксенолитов установлено, что глубина залегания границы Мохо в южной части Центрального Тянь-Шаня за 70 млн. лет возросла с 35 до 55 км. При этом значение теплового потока на поверхности за тот же период времени уменьшилось с 80 мВт/м2 до 60 мВт/м2, что свидетельствует об охлаждении литосферы региона в течение данного периода времени.
2. Получены взрывные годографы, построенные по первым вступлениям волн P и S на расстоянии до 230 км от мощного промышленного взрыва (2.8 кТ) в районе Токтогульского водохранилища, выполненного 22.12.2009 г.
Результатом сейсмических исследований явились взрывные годографы, построенные по первым вступлениям волн P и S на расстоянии до 230 км, которые являются большим дефицитом в мире. Для территории Тянь-Шаня в феврале 1975 г. на базе Токтогульского взрыва были получены годографы. Однако в тот период регистрация выполнялась старыми аналоговыми станциями, синхронизация станций определялась точностью сигналов точного времени радиовещательных станций и реакцией операторов. В результате полученные в тот период годографы отличаются низкой точностью. Годографы, полученные с использованием цифровых сейсмических станций отличаются несравненно более высокой точностью. Они позволят более точно вычислять параметры сейсмических событий и могут быть использованы для исследований глубинной структуры земной коры.
3. В результате однополярных электромагнитных воздействий за 2000-2005 гг. по сейсмотектоническим деформациям выявлена смена направлений осей сжатия и сдвигового режима на транспрессию для западной части Бишкекского полигона.
Для исследования влияния однополярных энерговоздействий (ЭВ) на режим сейсмотектонических деформаций (СТД) использован каталог фокальных механизмов, который содержит параметры очагов землетрясений с К ≥ 6 внутри территории сети KNET. Были сформированы 2 выборки сейсмических событий: произошедшие за 17 суток до и после дней ЭВ. Для событий, предшествующих дню ЭВ для западной части исследуемой территории выявлен сдвиговый характер СТД, а для восточной – режим транспресии. А для выборки событий после дня ЭВ сдвиговый режим меняется на режим транспрессии в западной части полигона. При этом отмечаются изменения в распределении азимутов осей сжатия. Подобные изменения в состоянии геосреды могут быть обусловлены ЭВ.
4. Установлено изменение интенсивности геоакустической эмиссии (ГАЭ) в периоды работы электроразведочной генераторной установки (ЭРГУ) по скважинным наблюдениям районе Бишкекского геодинамического полигона.
В ходе измерений в августе – сентябре 2010 г. на всех измерительных каналах геоакустической аппаратуры в период работы ЭРГУ регистрировалось увеличение интенсивности ГАЭ (скважина №1156, Горная Маевка). Спектральный анализ показал, что в некоторых случаях с начала сеанса ЭРГУ в спектре сразу же появляются ранее незаметные доминирующие частоты при сохранении старых частот (среди новых частот преобладают выше 200 Гц). Наблюдаются и отклики, которые проявляются в широком спектре частот, но при явном доминировании частот выше 200 Гц. Некоторые отличия между спектрами для разных компонент датчика есть (выраженность новых частот и время их появления от начала сеанса ЭРГУ), однако, частотные максимумы те же.
.jpg)
