циклические внешние источники деформаций земной коры и

Попов А.М., Шпынев Е.Б., Мордвинов А.В. и др. и для лучшей проработки водопроницаемых путей и, наконец, волнообразным
(сжатие-растяжение)
характером распределения
напряжений по
глубине.
ЦИКЛИЧЕСКИЕ
ВНЕШНИЕ
ИСТОЧНИКИ Проникновение воды в земную кору происходит постепенно определенными порциями
ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ И СЕЙСМИЧНОСТЬ / за цикл.
При наличии в том или ином регионе подобных ситуаций, в них может
А.М.Попов, Е.Б.Шпынев, А.В.Мордвинов, Н.Н.Климов, реализоваться
действие описанного механизма. Причем переменные нагрузки могут
Н.А.Тельпуховский
//
Геологическая
среда
и создаваться не только водными массами, но и любыми другими внешними факторами,
сейсмический процесс: Материалы Всероссийской обеспечивающими "живую" трещиноватость. Периодические вертикальные и
горизонтальные движения земной коры следует ожидать там, где наблюдаются
межрегиональной конференции. Иркутск, 2-5 сентября динамические изменения поверхности морей и океанов (волны цунами), в районах
развития регулярных крупномасштабных циклонов-антициклонов, обильных выпадений
1997 г. - Иркутск, 1997. - С. 196-198.
ЦИКЛИЧЕСКИЕ ВНЕШНИЕ ИСТОЧНИКИ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ
КОРЫ И СЕЙСМИЧНОСТЬ
'А.М.Попов, 2Е.Б.Шпынев, 2А.В.Мордвинов, 3Н.Н.Климов, 4Н.А.Тельпуховский
'ИЗКСОРАН, 2ИCЗФ СО РАН, 3ИТУМчиВУЗ, 4ВСНИИФТРИ,. г.Иркутск
Авторами выполнен анализ экспериментальных данных электрометрического
мониторинга земной коры на Южно-Байкальском геофизическом полигоне.
Проанализированы закономерности изменений хода значений электродвижущей силы
(э.д.с.) становления поля на временах задержки от 0,01 до 0,5 с в сравнении с
поведением уровня воды в оз. Байкал за период 1986-1993 гг.. Анализ этих графиков
(осредненных полиномом 9ой степени) позволяет отметить годичную цикличность
данного параметра на всех временах подобную цикличности колебаний уровня воды в
оз. Байкал. Согласно результатам интерпретации кривых ГЗС, электромагнитные
волны на поздних временах задержки характеризуют электрический разрез на
глубинах 12-15 км. Синхронность поведения графика э.д.с. и вариаций уровня воды в
озере, вероятно, обусловлено проникновением байкальской воды на соответствующие
глубины земной коры. Колебательный характер процессов сжатия-расширения земной
коры, имеющий место в регионе со времени образования озера, по-видимому,
является наиболее эффективным механизмом для создания переменной
проницаемости, способствующей продвижению воды на большие глубины.
Предполагается, что при этом образуются водопроницаемые трещины, способные
засасывать воду вглубь недр. Вероятность возникновения трещин в земной коре
показана на основе математического моделирования при совместном решении
уравнений равновесного состояния и обобщенного закона Гука в изотропном
полупространстве. Согласно расчетам, горизонтальная составляющая смещений пород
на поверхности достигает 5-6 мм, а на глубине 40 км - 1-1.2 мм. Вертикальная
составляющая на уровне границы Мохо достигает нескольких сантиметров. Таким
образом, эффективное проникновение поверхностной воды на большие глубины
обеспечивается, с одной стороны, циклическими подвижками земной коры,
образующими в ней "живую" трещиноватость, с другой - продолжительностью
действия таких смещений в коре, что необходимо для сброса возможного
избыточного давления глубинного флюида в трещинах
196
осадков на большой территории и других региональных климатических проявлений.
Наиболее систематические колебательные движения земной коры вызываются
лунно-солнечными приливными процессами.
Исследования современных вертикальных движений земной коры побережья морей
Азиатской части России показали различные во времени и в пространстве величины
колебаний их уровня (Победоносцев, 1980). Проведенные автором за период 1950-1975
г.г. исследования показали, что рассматриваемые движения развиты повсеместно и
захватывают огромные пространства Азиатской части России. Для большей части
побережий характерны колебательные движения, которые происходят на фоне линейных
изменений. Длиннопериодные колебательные движеия коры изменяются примерно через
равные промежутки времени - 11-12 лет. Подобные же периоды отмечены в отдельных
районах побережья Балтийского моря (Победоносцев, 1973). В различных регионах,
например на островах Сахалин и Шикотан, отмечаются также и горизонтальные
движения земной коры (Василенко и др., 1980). В общем, можно заключить, что
подобные движения земной коры имеют повсеместное распространение и что "живая"
трещиноватость существует и существовала всегда. Если учесть, что моря и океаны в
ранние геологические эпохи имели большее распространение, то и, следовательно,
амплитуды вертикальных и горизонтальных движений имели больший размах и большую
распространенность по площади. Следовательно, в древние эпохи циркуляция
поверхностной воды по крайней мepe в пределах земной коры могла идти более
интенсивно.
Для оценки характера воздействия на земную кору таких природных явлений как
циклонов-антициклонов решалась указанная выше система уравнений в трхмерном
варианте. Моделирование проводилось из расчета реальных размеров этих явлений и
возможных перепадов давлений. Расчеты показывают, что под действием подобных
явлений возникают напряжения, способные вызывать видимые смещения горных пород и
таким образом повышать проницаемость среды.
Предполагается, что проникновение поверхностных вод далее распространяется в
недрах земной коры и вглубь, и по латерали, создавая на определенных интервалах
глубин аномальные по физическим свойствам слои. Распространение воды в разрезе
литосферы возможно в условиях ее соответствующей проницаемости. Представления о
поведении проницае197
мости земной коры с глубиной в последнее время претерпели переоценку в связи с
появлением данных по Кольской сверхглубокой скважине и глубинных
сейсмических зондировании (ГСЗ).
С появлением данных по сверхглубокому бурению стало ясно, что
сейсмические скорости в коре зависят не только от химического состава но и от
внутренней текстуры и физического состояния пород. В настоящее время
большинство исследователей склоняются к мнению, что определяющими
факторами для появления сейсмической неоднородности являются степень
трещиноватости
пород
и
их
флюидонасыщенность.
Имеющиеся
геолого-геофизические данные позволяют предположить, что отражательные
свойства земной коры на глубинах, превышающих -10 км определяются
преимущественно тектоническими факторами, что обеспечивает проникновение
поверхностных вод на значительные глубины, оказывая влияние на флюидный и
геодинамический режим, а также на характер деформаций и физические свойства
пород. Все это в конечном итоге сказывается на сейсмическом режиме регионов.
Доказательством тому являются корреляционные связи временных рядов
сейсмической активности, с вариациями уровня оз. Байкал, климатическими
явлениями, числами Вольфа (солнечная активность) и другими внешними
факторами. В настоящее время в регионе проводится многомерный анализ данных
мониторинга физического состояния среды электромагнитными методами,
сейсмической активности, деформаций земной поверхности, обусловленных
циклическими внешними проявлениями.