Модель литосферы Восточной Арктики по данным о сейсмичности, геомагнитном поле, вещественном составе и термическом режиме

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 21-77-10070

НазваниеМодель литосферы Восточной Арктики по данным о сейсмичности, геомагнитном поле, вещественном составе и термическом режиме

Руководитель Филиппова Алена Игоревна, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики Российской академии наук (ИТПЗ РАН) , г Москва

Конкурс №61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-401 - Сейсмология, сейсмические волны

Ключевые слова литосфера; землетрясение; тензор сейсмического момента; поверхностные волны; сейсмотектонические деформации; аномальное геомагнитное поле; магнитоактивный слой; уравнения состояния; температура точки Кюри; тепловой поток; Восточная Арктика

Код ГРНТИ37.00.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Основной задачей проекта является построение актуальной комплексной геофизической модели литосферы Восточной Арктики (60–90° N, 90–190° E), наиболее адекватно описывающей характер сейсмического процесса и особенности глубинного строения, отраженные в магнитных свойствах, вещественном составе и термическом режиме литосферы. Актуальность исследования обусловлена тем, что существующие на данный момент немногочисленные модели литосферы рассматриваемой территории зачастую существенно различаются между собой и характеризуются низким пространственным разрешением, недостаточным для решения многих спорных вопросов современной геодинамики. В частности, остаются дискуссионными вопросы о положении границы Северо-Американской и Евразийской литосферных плит к югу от хребта Гаккеля, о природе растяжения на шельфе моря Лаптевых и др. Для решения поставленной задачи с помощью современных методов и подходов, в том числе разработанных авторами проекта и ранее в регионе не применявшихся, нами будут получены новые сейсмологические и геофизические данные. 1. Новые решения тензора сейсмического момента (ТСМ) землетрясений средних магнитуд (Mw>4.0) будут получены путем инверсии амплитудных спектров поверхностных волн. Таким образом, в регионе будет существенно улучшено качество оценки очаговых параметров и расширен магнитудный диапазон рассматриваемых сейсмических событий. На основании этих результатов методом С.Л. Юнги будут проведена детальная реконструкция сейсмотектонических деформаций литосферы. 2. Для сильных землетрясений (Mw>6.0) по амплитудным спектрам поверхностных волн также будут проведены оценки интегральных параметров очага, характеризующих геометрию разрыва и его развитие во времени. Используемый нами метод будет применен в регионе впервые, что позволит получить новую информацию о процессах в очагах сильных сейсмических событий, которые ранее рассматривались только в приближении мгновенного точечного источника. 3. Впервые будут выполнены оценки вещественного состава земной коры и верхней мантии и по ним температуры точки Кюри для отдельных структур области исследования. Для ряда коровых и мантийных минералов будут рассчитаны их скоростные и плотностные характеристики в широкой области температур и давлений на основе их уравнений состояния. Полученные результаты будут сопоставлены с известными плотностными и сейсмотомографическими моделями, в том числе разработанными авторами проекта. Такой подход к оценке вещественного состава ранее успешно применялся нами для изучения мантии Азиатского континента. 4. Для картирования мощности земной коры и литосферы будут использованы полученные по сейсмологическим данным модели глубинного строения разного масштабного уровня, в том числе модель, разработанная руководителем проекта. При составлении карт будут учитываться отличия в разрешающей способности этих моделей, исходных данных и методах, определении границы литосфера-астеносфера. 5. Для определения глубин залегания магнитных источников будет проведен 2-D спектральный анализ аномалий геомагнитного поля, построенного по наиболее актуальной на текущий момент модели EMAG2v3. Аппроксимация полученных азимутально-усредненных спектров будет проводиться методами центроида и модифицированным методом центроида. 6. Результаты определения глубины залегания нижней границы магнитных источников и оценки температуры точки Кюри станут основой для расчетов теплового потока в рамках модели одномерного кондуктивного теплопереноса. Такой подход к оценке теплового потока по геомагнитным данным, учитывающий вариации в температуре точки Кюри, будет применен впервые и позволит получить более обоснованные значения рассматриваемой величины. Для отдельных регионов с достаточным количеством непосредственных измерений теплового потока будет выполнена верификация полученных результатов и будут обсуждены причины возможных расхождений геомагнитных и геотермических данных. В результате выполнения проекта будет построена и представлена в виде карт модель литосферы Восточной Арктики, превосходящая мировые аналоги своей комплексностью и пространственной детальностью. Модель будет включать в себя следующие параметры: фокальные механизмы и распределение глубин очагов землетрясений, размер и время действия их источников; режимы сейсмотектонических деформаций литосферы; мощности земной коры и литосферы; глубины залегания магнитных источников; оценки вещественного состава и распределение температуры точки Кюри для различных тектонических провинций; тепловой поток. Для рассматриваемой территории впервые будут установлены взаимосвязи между вышеперечисленными параметрами. Следует отметить, что большая часть полученной информации (сейсмологические данные и глубины залегания литосферных магнитных источников) будет рассчитана непосредственно по результатам наблюдений за соответствующими геофизическими полями (по сейсмограммам и аномалиям геомагнитного поля), в то время как оценки вещественного состава литосферы и распределения теплового потока будут выполнены в значительной мере опосредованно (на основе сравнительного анализа результатов термодинамического моделирования с сейсмотомографическими моделями и с результатами определения глубин залегания магнитных источников). Однако ценность последних будет обусловлена тем, что проводить непосредственные измерения рассматриваемых параметров на исследуемой территории с учетом её специфики практически невозможно. Анализ результатов проекта и соответствующие выводы будут сделаны с учетом разрешающей способности полученных геофизических данных. Построенная в результате выполнения проекта комплексная геофизическая модель литосферы Восточной Арктики помимо фундаментальной значимости, будет представлять существенный интерес для решения различных практических задач, таких как оценка сейсмической опасности рассматриваемой территории. Также полученные результаты будут полезны для уточнения границ континентального шельфа РФ, выявления потенциально алмазоносных районов, обнаружения областей, пригодных для использования возобновляемых термальных источников энергии.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Филиппова А.И. Механизмы очагов землетрясений Восточной Арктики по данным поверхностных волн Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле. Двадцать вторая международная конференция. Москва, 27 – 29 сентября, Борок, 1 октября 2021 г. Материалы конференции. М.: ИГЕМ РАН, 2021., С. 274-277 (год публикации - 2021)

2. Филиппова А.И., Филиппов С.В. Глубины залегания магнитоактивного слоя литосферы под Восточно-Сибирским морем Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле. Двадцать вторая международная конференция. Москва, 27–29 сентября, Борок, 1 октября 2021 г. Материалы конференции. М.: ИГЕМ РАН, 2021., С. 278-281 (год публикации - 2021)

3. Фомочкина А., Букчин Б., Филиппова А. The study of spatio-temporal source parameters for regional earthquakes The seventh international conference "Quasilinear Equations, Inverse Problems and their Applications", Educational Сenter "Sirius", Sochi (Russia), August 23 to 29, 2021., P. 26 (год публикации - 2021)

4. Соколова Т.С., Филиппова А.И., Дорогокупец П.И. Термодинамические и термоупругие свойства фаз MgSiO3 в приложении к геофизическим данным Тезисы докладов Всероссийского ежегодного семинара по эксперементальной минералогии, петрологии и геохимии (ВЕСЭМПГ - 2022), С. 111 (год публикации - 2022)

5. Дорогокупец П.И., Соколова Т.С. Вклад Ландау в уравнениях состояния на основе свободной энергии Гельмгольца Тезисы докладов Всероссийского ежегодного семинара по эксперементальной минералогии, петрологии и геохимии (ВЕСЭМПГ - 2022), С. 33 (год публикации - 2022)

6. Филиппова А.И., Филиппов С.В. Глубины залегания литосферных магнитных источников и тепловой режим литосферы под Восточно-Сибирским морем Физика Земли, № 4 (год публикации - 2022)
10.31857/S0002333722040032

7. Соколова Т.С., Дорогокупец П.И., Филиппова А.И. Equations of state of ortho- and clinoenstatite and phase relations in the MgSiO3 system at pressures up to 12 GPa and high temperatures Physics and Chemistry of Minerals, Volume 49, paper id 37 (год публикации - 2022)
10.1007/s00269-022-01212-7

8. Фомочкина А.С., Филиппова А.И. Построение модели очага Олюторского землетрясения 2006 г. по записям поверхностных волн Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных: Тезисы XVI Международной сейсмологической школы (г. Минск, респ. Беларусь, 12–16 сент. 2022 г.). Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН., С. 96 (год публикации - 2022)

9. Филиппова А.И., Филиппов С.В. Глубины залегания литосферных магнитных источников под морем Лаптевых Актуальные проблемы геологии докембрия, геофизики и геоэкологии: материалы XXXIII молодежной научной школы-конференции. Издательство ФИЦ КНЦ РАН, С. 231-234 (год публикации - 2022)

10. Фомочкина А.С., Букчин Б.Г. The program for calculating the integral parameters of the earthquake source The eighth international conference "Quasilinear Equations, Inverse Problems and their Applications" (Sochi, August 22–26, 2022). Abstracts, Session «Inverse problems and computations» (год публикации - 2022)

11. Филиппова А.И., Филиппов С.В. Thermal regime of the lithosphere under the Laptev Sea XIV International Conference and School «Problems of Geocosmos — 2022» (Saint-Petersburg, October 3–7, 2022): Abstracts., GC2022-SG024 (год публикации - 2022)

12. Филиппова А.И., Филиппов С.В. Параметры магнитоактивного слоя литосферы под полуостровом Таймыр Двадцать четвертая уральская молодежная научная школа по геофизике: Сборник науч. материалов. Пермь: ГИ УрО РАН., С. 261-265 (год публикации - 2023)

13. Соколова Т.С., Филиппова А.И., Дорогокупец П.И. Моделирование состава пиролита и расчет его скоростных характеристик на основе уравнений состояния оливина, ортопироксена, клинопироксена и граната Тезисы докладов ВЕСЭМПГ–2023 (г. Москва, 11–12 апреля 2023 г.), С. 127 (год публикации - 2023)

14. Соколова Т.С., Дорогокупец П.И. Уравнение состояния диопсида (CaMgSi2O6) на основе свободной энергии Гельмгольца Тезисы докладов ВЕСЭМПГ–2023 (г. Москва, 11–12 апреля 2023 г.), С. 128 (год публикации - 2023)

15. Фомочкина А.С., Филиппова А.И. Очаговые параметры Улахан-Чистайского землетрясения 20 января 2013 г. (Якутия) по данным поверхностных волн Вопросы инженерной сейсмологии (год публикации - 2023)

16. Филиппова А.И., Филиппов С.В. Тепловой режим литосферы под полуостровом Таймыр по геомагнитным данным Геомагнетизм и Аэрономия, T. 63. № 3. С. 391–402 (год публикации - 2023)
10.31857/S0016794022600600

17. Филиппова А.И., Мельникова В.И. Crustal stresses in the East Arctic region from new data on earthquake focal mechanisms Tectonics, V. 42. Issue 9. e2022TC007338 (год публикации - 2023)
10.1029/2022TC007338

18. Фомочкина А.С., Филиппова А.И. Построение модели очага Илин-Тасского землетрясения 2013 г. по записям поверхностных волн Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных. Тезисы XVII Международной сейсмологической школы, С. 118 (год публикации - 2023)

19. Фомочкина А.С., Филиппова А.И. Построение модели очага Улахан-Чистайского землетрясения 20 января 2013 г. по записям поверхностных волн Строение литосферы и геодинамика: Материалы ХХX Всероссийской молодежной конференции (г. Иркутск, 16–21 мая 2023 г.). – Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 2023., С. 291–292 (год публикации - 2023)

20. Бурлаков И.С., Фомочкина А.С., Филиппова А.И. Исследование зависимости пространственно-временной модели очага землетрясения от используемого набора записей Современные методы оценки сейсмической опасности и прогноза землетрясений: материалы III Всероссийской конференции с международным участием, посвященной памяти чл.-корр. РАН, д.ф.-м.н. Александра Анатольевича Соловьева., С. 38-40 (год публикации - 2023)

21. Филиппова А.И., Филиппов С.В., Радзиминович Я.Б. Thermal state of the lithosphere beneath the Laptev Sea: Geodynamic implications from geomagnetic data Journal of Asian Earth Sciences, V.261,105970 (год публикации - 2024)
10.1016/j.jseaes.2023.105970

22. Филиппова А.И., Бурлаков И.С., Фомочкина А.С. Focal mechanisms of earthquakes occurred in 1927–2022 in the East Arctic region XV International Conference and School «Problems of Geocosmos – 2024» (Saint-Petersburg, April 22–26, 2024): Abstracts., GC2024-SG006 (год публикации - 2024)

23. Филиппов С.В., Филиппова А.И., Соколова Т.С., Панкратов О.В. Lithospheric magnetic sources in the East Arctic region XV International Conference and School «Problems of Geocosmos – 2024» (Saint-Petersburg, April 22–26, 2024): Abstracts., GC2024-SG017 (год публикации - 2024)

24. Фомочкина А.С., Филиппова А.И. Source parameters of earthquakes in the Laptev Sea (1996, 1997 and 2023) from surface wave records XV International Conference and School «Problems of Geocosmos – 2024» (Saint-Petersburg, April 22–26, 2024): Abstracts., GC2024-SG029 (год публикации - 2024)

25. Филиппова А.И., Фомочкина А.С. Сейсмотектоническая позиция очага землетрясения 13 июля 2023 г. в восточной части шельфа моря Лаптевых по данным поверхностных волн Физика Земли (год публикации - 2024)

26. Бурлаков И., Фомочкина А., Филиппова А. The analysis of the dependence of the space-time source parameters of the September 6, 2021 Mw 5.4 Tofalaria earthquake on the data set XIV International Conference and School «Problems of Geocosmos — 2022» (Saint-Petersburg, October 3–7, 2022): Abstracts., GC2022-SG025 (год публикации - 2022)

Публикации