Геофизические поля как источник информации о строении и вещественном составе недр Центральной Азии

За 2024 г., в соответствии с годовыми заданиями, в результате комплексных геолого-геофизических исследований получены новые данные о поверхностном и глубинном строении, вещественном составе земной коры и верхней мантии Азиатского континента. Сведения о строении и состоянии недр до глубин 300 км получены путем инверсии локальных дисперсионных кривых групповых скоростей волн Рэлея и Лява в коре и мантии юго-восточной части Азиатского континента. Выявлены анизотропные свойства вещества верхней мантии на различных глубинах и характер их корреляции с крупными геоструктурами юго-восточной Азии (окраинные моря, платформы, горные сооружения и плато,). Установлены наиболее яркие особенности глубинного строения под структурами Монголо-Охотского складчатого пояса и Сибирской платформой. С целью изучения причин исключительно высокой сейсмичности, наблюдаемой в редких случаях в мантии под континентами, построена сейсмическая скоростная модель наиболее интересной в этом отношении области (Колумбия) с использованием томографии локальных землетрясений. Для проверки физической правдоподобности предложенной модели области повышенной сейсмичности разработана численная гидромеханическая модель, имитирующая глубинные процессы взаимодействия континентальной литосферы с жесткой субдуцирующей плитой, которые могут значительно усилить сейсмические процессы. Методом продольной приемной функции (P-to-S) по телесейсмическим записям далеких сильных землетрясений и методом томографии окружающего шума построен скоростной разрез коры и подкоровой мантии под восточной частью Азии (Восточно-Камчатский вулканический пояс) и выявлены особенности ее структуры до глубины 80 км. В этой же части Азии изучена связь активной деятельности вулканов с глубинными процессами на основе изучения изменения сейсмических скоростей и механических свойств в окружающей среде во время их эксплозивных извержений. Установлено, что под вулканами существуют почти вертикальные столбчатые скоростные аномалии по всему разрезу коры, которые, по-видимому, связаны с магмоподводящими каналами и зоной высокого температурного градиента. Выполнен сейсмический мониторинг территории Прибайкалья и Забайкалья, рассмотрен характер регионального сейсмического процесса этой площади, наблюдаемый в 2020 г., проведена оценка сейсмической опасности наиболее активного в тектоническом и сейсмическом отношениях северо-восточного фланга Байкальской рифтовой зоны и выявлены районы ее наибольшей сейсмической активности, проведены детальные исследования редких сейсмических событий Байкальского региона. Разработаны новые методики геофизических исследований, в частности, для дифференциальной оценки параметров очага землетрясения, свойств среды распространения сейсмических волн и локальных эффектов станции-приемника и для мониторинга микросейсмичности на поверхности при изучении гидравлического разрыва пласта и поведения резервуара. На основе измеренной in situ теплопроводности донных осадков озера Байкал предложен механизм, защищающий газовые гидраты метана, обнаруженные на дне этого озера, от растворения в придонной воде. Выполнены лабораторные исследования состава стабильных изотопов δD и δ18O с целью выявления различных групп льдов в разбуренных буграх пучения. Освоена и внедрена методика изотопного определения δ17O с получением расчетного параметра 17O-excess, которые сильно реагируют на изменения влажности воздуха. Оценена толщина интервала многолетнемерзлых пород в пределах п-ова Ямал, закартированы талики различных типов, а также разломные зоны. Разработан, формализован и научно обоснован подход к изучению генезиса бугров пучения на основе материалов геофизических исследований и изотопных, геохимических исследований льда из керна скважины с возможностью дифференциации бугров пучения по типу происхождения: экзо- и эндогенного. Выполнено научное обоснование представлений о существовании субвертикальных и наклонных вертикальных геоэлектрических и сейсмических неоднородностей в интервале криолитозоны территорий Арктической зоны Ямало-Ненецкого АО, которые могут служить каналами глубинной флюидомиграции. Обобщены результаты изучения мигрирующей и квазилинейной сейсмичности БРЗ, выполнены оценки связи энергетических характеристик и очаговых параметров землетрясений и построена прогнозная карта-схема изменения основных параметров сейсмических воздействий при деградации мерзлоты на примере Чарской впадины (БСЗ). В итоге установлено что формирование цепочек возможных «миграций» сейсмических событий происходит на различных иерархических уровнях литосферы БРС. Геофизическая природа цепочек «миграций» землетрясений, происходящих на разных иерархических уровнях литосферы, может быть различной. Направления цепочек в большинстве случаев совпадают с направлениями главных разломов в районах. Это означает, что цепочки землетрясений соответствует пространственно-временному и энергетическому распределению землетрясений в этих областях и могут маркировать происходящие в литосфере геолого-геофизические процессы, являясь их следствием. На основе предложенных подходов к построению прогнозных моделей и заданию исходных сигналов показана необходимость учета, при районировании сейсмической опасности территорий приповерхностных и глубинных скоростных неоднородностей рыхлых отложений и коренных пород, в особенности в различных мерзлотных условиях исследуемой территории. На этой основе сформированы сейсмо-грунтовые модели и получены новые расчетные данные, результатом которых является построение прогнозной карты-схемы изменения основных параметров сейсмических воздействий при возможной деградации мерзлоты для конкретной территории БСЗ (Чарской впадины). Результаты исследований, связанные с обеспечением сейсмобезопасности, направлены на возможность получить научно-обоснованные показатели сейсмического риска для урбанизированных строительных объектов Байкальского региона. Все эти новые данные позволяют приблизиться к пониманию причинно-следственных связей между геодинамическим режимом, геологическим строением и сейсмичностью исследуемых регионов. Основные количественные показатели за 2024 г.: опубликованных статей в рецензируемых зарубежных журналах – 8 (из них, 4 – Web of science, 4 – Scopus); в рецензируемых отечественных журналах – 21 (из них 4 – Web of science, 9 – Scopus); в отечественных и зарубежных сборниках и совещаниях – 27; принятые и отправленные в печать статьи – 2, РИД - 1. Результаты интеллектуальной деятельности (РИД): 1. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024619527 Российская Федерация. MTSynth : № 2024617944 : заявл. 12.04.2024 : опубл. 24.04.2024 / А. А. Черных, И. В. Буддо, И. А. Шелохов ; заявитель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земной коры Сибирского отделения Российской академии наук.