Везде

ОНЗ Физика Земли Izvestiya, Physics of the Solid Earth

  • ISSN (Print) 0002-3337
  • ISSN (Online) 3034-6452

О РОЛИ МАКРОСТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ СКОЛЬЖЕНИЯ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ И РАЗВИТИИ ДИНАМИЧЕСКОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ В ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Вы можете
Код статьи
S30346452S0002333725040145-1
DOI
10.7868/S3034645225040145
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Кочарян Г. Г.
  • Аффилиация: Институт динамики геосфер имени академика М.А. Садовского РАН
Остапчук А.А.
  • Аффилиация: Институт динамики геосфер имени академика М.А. Садовского РАН
Гридин Г.А.
  • Аффилиация: Институт динамики геосфер имени академика М.А. Садовского РАН
Кишкина С.Б.
  • Аффилиация: Институт динамики геосфер имени академика М.А. Садовского РАН
Павлов Д.В.
  • Аффилиация: Институт динамики геосфер имени академика М.А. Садовского РАН
Том/ Выпуск
Том / Номер выпуска 4
Страницы
199-215
Аннотация
Гетерогенная структура поверхности будущего разрыва играет важную роль на всех стадиях развития процессов динамической неустойчивости в массивах горных пород. Наличие неоднородностей приводит к появлению областей концентрации напряжений на крупномасштабных неровностях (асперити, ) и относительно разгруженных участков поверхности раздела с радикально отличающимися фрикционными свойствами. Влияние взаимодействия таких зон может оказаться более сложным, нежели только концентрация напряжений. Судя по опубликованным данным геодезических и сейсмологических наблюдений, при определенных конфигурациях структуры разломной зоны могут наблюдаться различные моды скольжения по разлому — от событий медленного скольжения до сверхсдвиговых разрывов. В статье приводятся результаты лабораторных экспериментов по сдвигу скальных блоков метрового масштаба, контакт между которыми содержал зоны повышенной прочности, обладающие свойством скоростного разупрочнения. В целях сопоставления результатов лабораторных экспериментов с эффектами, наблюдаемыми в природе, была использована база данных, содержащая модели разрывов для более чем 150 землетрясений в разных регионах мира. Совместный анализ результатов лабораторных опытов и сейсмологических наблюдений показал, что развитие разрыва происходит по нескольким сценариям, определяемым взаимным расположением зон асперити. Сведения о расположении таких областей, для использования при численном моделировании процесса деформирования конкретной области коры, могут быть получены из результатов спутниковых и сейсмологических наблюдений. Для участков подготовки относительно небольших землетрясений, где геодезические наблюдения малоэффективны, необходимую информацию можно получить, используя наблюдения за микросейсмичностью.
Ключевые слова
очаг землетрясения разлом режимы скольжения асперити Array скоростное разупрочнение лабораторный эксперимент функция источника поверхность скольжения
Дата публикации
28.03.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
16

Библиография

  1. 1. Будков А.М., Кишкина С.Б., Кочарян Г.Г. Моделирование сверхсдвигового режима распространения разрыва по разлому с гетерогенной поверхностью // Физика Земли. 2022. № 4. С. 135–150.
  2. 2. Будков А.М., Кочарян Г.Г. Формирование зоны нарушенного материала в окрестности динамического сдвига по разлому в кристаллическом массиве горных пород // Физическая мезомеханика. 2024. № 1.
  3. 3. Гамбурцев Г.А. Избранные труды. М.: АН СССР. 1960. С. 461.
  4. 4. Гридин Г.А., Кочарян Г.Г., Морозова К.Г., Новикова Е.В., Остапчук А.А., Павлов Д.В. Развитие процесса скольжения по гетерогенному разлому. Крупномасштабный лабораторный эксперимент// Физика Земли. 2023. № 3. С. 139–147.
  5. 5. Гусев А.А. Фрактальный очаг землетрясения с зоной скольжения порождает временные функции ускорения с плоскими спектрами // Докл. РАН. 2013. Т. 448. № 4. С. 465.
  6. 6. Добровольский И.П. Теория подготовки тектонического землетрясения. М.: ИФЗ РАН. 1991. 224 с.
  7. 7. Завьялов А.Д. Среднесрочный прогноз землетрясений: основы, методика, реализация. М.: Наука. 2006. 254 с.
  8. 8. Касахара К. Механика землетрясений. М.: Мир. 1985. 264 с.
  9. 9. Киссин И.Г. Флюиды в земной коре. Геофизические и тектонические аспекты. М.: Наука. 2015. 328 с.
  10. 10. Кочарян Г.Г., Беседина А.Н., Гридин Г.А., Морозова К.Г., Остапчук А.А. Трение как фактор, определяющий излучательную эффективность подвижек по разломам и возможность их инициирования. Состояние вопроса // Физика Земли. 2023. № 3. С. 3–32. DOI: 10.31857/S0002333723030067
  11. 11. Кочарян Г.Г., Будков А.М., Кишкина С.Б. Влияние структуры зоны скольжения разлома на скорость распространения разрыва при землетрясении // Физическая мезомеханика. 2022. Т. 25. № 4. С. 84–93.
  12. 12. Кочарян Г.Г., Остапчук А.А. Мезоструктура зоны скольжения тектонического разлома // Физическая мезомеханика. 2022. Т. 25. № 5. С. 94–105.
  13. 13. Кочарян Г.Г., Шатунов И.В. Актуальные вопросы гидрогеологии сейсмогенных разломных зон // Физика Земли. 2024. № 4. С. 182–211. DOI: 10.31857/S0002333724040121
  14. 14. Кочарян Г.Г. Возникновение и развитие процессов скольжения в зонах континентальных разломов под действием природных и техногенных факторов. Обзор современного состояния вопроса // Физика Земли. 2021. № 4. С. 3–41. DOI: 10.31857/S0002333721040062
  15. 15. Кочарян Г.Г. Геомеханика разломов. М.: ГЕОС. 2016. 424 с.
  16. 16. Кочарян Г.Г., Кишкина С.Б. Физическая мезомеханика очага землетрясения // Физическая мезомеханика. 2020. Т. 23. №6. С. 9–24.
  17. 17. Попов В.Л. Механика контактного взаимодействия и физика трения. От нанотрибологии до динамики землетрясений. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2013.
  18. 18. Смирнов В.Б., Пономарёв А.В. Физика переходных режимов сейсмичности. М.: РАН. 2020. 412 с.
  19. 19. Соболев Г.А. Физические основы прогноза землетрясений. М.: Наука. 1993. 314 с.
  20. 20. Соболев Г.А. Концепция предсказуемости землетрясений на основе динамики сейсмичности при триггерном воздействии. М.: ИФЗ РАН. 2011. 56 с.
  21. 21. Соболев Г.А. Модель лавинно-неустойчивого трещинообразования (ЛНТ) // Физика Земли. 2019. № 1. С. 166–179.
  22. 22. Соболев Г.А., Пономарев А.В. Физика землетрясений и предвестники. М.: Наука. 2003. 270 с.
  23. 23. Уломов В.И. Глобальная упорядоченность сейсмогеодинамических структур и некоторые аспекты сейсмического районирования и долгосрочного прогноза землетрясений. Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии. Вып. 1. М.: ИФЗ РАН. 1993. С. 24–44.
  24. 24. Andrews D.J. Rupture velocity for plane strain shear cracks // J. Geophys. Res. 1976. V. 81. P. 5679.
  25. 25. Archard J.F. Elastic deformation and the laws of friction // Proc. R. Soc. London. Ser. A. 1957. V. 243. P. 190–205.
  26. 26. Avouac J.P. From geodetic imaging of seismic and aseismic fault slip to dynamic modeling of the seismic cycle // Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2015. V. 43. P. 233–271. DOI: 10.1146/annurevearth-060614-105302.
  27. 27. Brown S.R., Scholz C.H. Closure of random elastic surfaces in contact // J. Geophys. Res. 1985a. V. 90. P. 5531–5545.
  28. 28. Brown S.R., Scholz C.H. Broad bandwidth study of the topography of natural rock surfaces // J. Geophys. Res. 1985b. V. 90. P. 12575–12582.
  29. 29. Bürgmann R. The Geophysics, geology and mechanics of slow fault slip // Earth Planet. Sci. Lett. 2018. V. 495. P. 112–134. DOI: 10.1016/j.epsl.2018.04.062.
  30. 30. Candela T., Renard F., Klinger Y., Mair K., Schmittbuhl J., Brodsky E.E. Roughness of fault surfaces over nine decades of length scales // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. P. B08409. DOI: 10.1029/2011JB009041.
  31. 31. Chen X., Carpenter B.M., Reches Z. Asperity failure control of stick–slip along brittle faults // Pure and Applied Geophysics. 2020. V. 177. P. 3225–3242. DOI: 10.1007/s00024-020-02434-y.
  32. 32. Chen X., Madden A.S., Bickmore B.R., Reches Z. Dynamic weakening by nanoscale smoothing during high-velocity fault slip // Geology. 2013. V. 41. № 7. P. 739–742. DOI: 10.1130/G34169.1.
  33. 33. Ide S. Frequent observations of identical onsets of large and small earthquakes // Nature. 2019. V. 573. P. 112–116. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1508-5
  34. 34. Métois M., Vigny C. Socquet A. Interseismic Coupling, Megathrust Earthquakes and Seismic Swarms Along the Chilean Subduction Zone (38–18S) // Pure Appl. Geophys. 2016. V. 173. P. 1431–1449. DOI: 10.1007/s00024-016-1280-5.
  35. 35. Miachkin V. I., Brace W. F., Sobolev G. A., Dieterich J. H. Two models for earthquake forerunners // Pure appl. Geophys. 1975. V. 113. № 1/2. P. 169–181.
  36. 36. Mikhailov V.O., Timoshkina E.P., Diament M., Smirnov V.B. Enigma of the Olyutorskii earthquake resolved by SAR interferometry// Pure and Applied Geophysics. 2023. Т. 180. № 10. С. 3423–3433.
  37. 37. Mindlin R D. Compliance of elastic bodies in contact // J. Appl. Mech. 1949. V. 16. P. 259–268.
  38. 38. Mindlin R.D., Deresiewicz H. Elastic spheres in contact under varying oblique forces // J. Appl. Mech. Trans. ASME. 1953. V. 20. P. 327–344.
  39. 39. Obara K., Kato A. Connecting slow earthquakes to huge earthquakes // Science. 2016. V. 353. P. 253–257. DOI: 10.1126 /science.aaf1512.
  40. 40. Ostapchuk A., Polyatykin V., Popov M., Kocharyan G. Seismogenic patches in a tectonic fault interface// Frontiers in Earth Science. 2022. Т. 10. С. 904814.
  41. 41. Peng Z., Gomberg J. An integrated perspective of the continuum between earthquakes and slow-slip phenomena // Nature geosciences. 2010. V. 3. P. 599–607. DOI: 10.1038/ngeo940.
  42. 42. Plata-Martinez R., Ide S., Shinohara M., et al. Shallow slow earthquakes to decipher future catastrophic earthquakes in the Guerrero seismic gap // Nat Commun. 2021. V. 12. P. 3976. https://doi.org/10.1038/s41467-021-24210-9
  43. 43. Radiguet M., Perfettini H., Cotte N., Gualandi A., Valette B., Kostoglodov V., Lhomme T., Walpersdorf A., Cabral Cano E., Campillo M. Triggering of the 2014 Mw7.3 Papanoa earthquake by a slow slip event in Guerrero, Mexico // Nat. Geosci. 2016. V. 9. P. 829–833. DOI: 10.1038 /ngeo2817
  44. 44. Reid H.F. The Mechanics of the Earthquake. The California Earthquake of April 18, 1906. Report of the State Investigation Commission. V. 2. Washington D.C.: Carnegie Inst. 1910. P. 16–28.
  45. 45. Rice J.R. Fault stress states, pore pressure distributions, and the weakness of the San Andreas fault // International Geophysics. 1992. V. 51. P. 475–504. DOI: 10.1016/S0074-6142(08)62835-1.
  46. 46. Scholz C.H. The mechanics of earthquakes and faulting. Cambridge: Cambridge University Press. 2019. 512 p. DOI: 10.1017/9781316681473
  47. 47. Vallée M., Charléty J., Ferreira A.M.G., Delouis B., Vergoz J. SCARDEC: A new technique for the rapid determination of seismic moment magnitude, focal mechanism and source time functions for large earthquakes using body-wave deconvolution // Geophysical Journal International. 2011. V. 184 (1). P. 338–358. DOI: 10.1111/j.1365-246X.2010.04836.x.
  48. 48. Ye L., Kanamori H., Lay T. Global variations of large megathrust earthquake rupture characteristics // Sci. Adv. 2018. V. 21. № 4. P. eaao4915. DOI: 10.1126/sciadv
  49. 49. Ye L., Lay T., Kanamori H., Rivera L. Rupture characteristics of major and great (Mw  7.0) megathrust earthquakes from 1990 to 2015: 1. Source parameter scaling relationships // J. Geophys. Res. 2016. V. 121. P. 826–844.
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека