Направление науки: 1.5. Науки о Земле
Направление фундаментальных и поисковых исследований 1.5.1. «Геофизика», раздел фундаментальных и поисковых исследований 1.5.1.2. «Геофизические поля; модели строения и эволюции Земли и планет» Программы фундаментальных и поисковых научных исследований на 2021–2030 годы.
Тема Программы ФНИ
Сведения о результатах по направлениям исследований в соответствии с Программы фундаментальных и поисковых научных исследований на 2021–2030 годы в 2021 году:
1. Построение интегрального уравнения для определения восходящей составляющей регионального теплового потока от термической глубинной границы «кора-мантия». Разработка способа восстановления теплового потока на глубинной границе с уровня земной поверхности через слоистую среду.
1.1. Получено явное аналитическое решение прямой задачи стационарной теплопроводности для трехмерной модели слоисто-неоднородного пласта со скачкообразным изменением коэффициента теплопроводности и интегрируемой функцией распределения тепловых источников. При небольших контрастах теплопроводности слоев (для литологических разностей горных пород относительная теплопроводность не более (1.1 – 1.5) ед.) модельные тепловые поля, как и гравитационные, удовлетворяют общему принципу суперпозиции. Это позволяет из общего решения задачи для температур и тепловых потоков выделить эндогенные аномалии от тепловых источников в земной коре и рефрагированные аномалии глубинного (мантийного) теплового потока.
1.2. Глубинный тепловой поток на нижней граничной плоскости не является априори известной функцией. Но «след» этой функции однозначно прослежен в решении для верхней границы пласта – плоскости, на которой заданы редуцированные значения «наблюденного» теплового потока. Разность между «наблюденным» и модельным тепловым потоком от источников теплогенерации в земной коре приравнена к целевой функции подбора обратной задачи аналитического продолжения гармонических функций. Поверхностная и мантийная составляющая потока связаны интегральным оператором типа свертки. Инверсия интегрального оператора дает решение обратной задачи численного аналитического продолжения мантийной составляющей теплового потока через слоисто-неоднородную среду с уровня земной поверхности на глубину в направлении границы «кора-мантия».
1.3. Ядром оператора свертки служит специальная «контактная» функция Грина тепловой задачи Дирихле-Неймана, учитывающая рефракцию теплового потока на всех внутренних границах слоистого пласта. Получен явный вид функции Грина для многослойных сред с криволинейными границами раздела. В общем случае «интеграл-свертка» трансформируется в произведение двух бесконечных функциональных рядов. Выделены и проанализированы частные случаи функции Грина в зависимости от глубины локализации источников поля. В частности, получена замкнутая аналитическая формула для источников теплогенерации в земной коре (верхняя часть геотермического разреза) и сходящийся знакопеременный ряд для глубинного мантийного потока (нижняя часть разреза). Последний ряд обобщает формулу Пуассона численного аналитического продолжения гармонических функций в нижнее полупространство. Выполнено численное моделирование на ряде тестовых примеров.
Исполнители: Мартышко П.С., д.ф.-м.н., чл.-корр. РАН; Ладовский И.В., к.ф.-м.н., в.н.с.; Бызов Д.Д., к.ф.-м.н., с.н.с.; Цидаев А.Г., н.с.; Гемайдинов Д.В., н.с.
Публикации:
- Мартышко П.С. Об интерпретации геофизических полей: от определения параметров особых точек до построения трехмерных геофизических моделей // Уральский геофизический вестник. 2021. № 1 (43). С.49–60. DOI:10.25698/UGV.2021.1.6.49
- Мартышко П.С., Бызов Д.Д. Construction of density models of layered media using algorithms for separating the sources of the gravitational field by depth (Построение плотностных моделей слоистых сред с использованием алгоритмов разделения источников гравитационного поля по глубине). Conference Proceedings. Article number 89. 23th Conference on Oil and Gas Geological Exploration and Development, Geomodel 2021Gelendzhik 6 September 2021 through 10 September 2021Code. DOI 10.3997/2214-4609.202157089 ISBN 978-946282383-9 1.
- Tsidaev А., Ladovskiy I., Kolmogorova V. Velocity and density cuts of Northern Urals upper lithosphere//EAGE: Anniversary XX International Conference “Geoinformatics: Theoretical and Applied Aspects”, May 2021, Volume 2021, p.1 – 6. DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.20215521035
2. Определение границ магнитоактивного слоя Среднего Урала по комплексу геофизических полей.
2.1. Результаты регионального геотермического моделирования показывают, что температура в нижнем слое коры Среднего Урала вплоть до границы с мантией не превышает 600-700 градусов С, и, следовательно, такие минералы, как магнетит и гематит, могут сохраняют ферромагнитную намагниченность. В результате изучения структурных особенностей аномального магнитного поля и определения параметров источников получено, что нижняя граница магнитоактивного слоя может совпадать с границей Мохо, а мощность магнитоактивного слоя составляет 35-40 км на западном склоне Урала, где уралиды расположены на континентальной коре древней Восточно–Европейской платформы. К востоку от Главного Уральского разлома граница магнитоактивного слоя расположена значительно выше подошвы земной коры, на глубине 20-25 км. Породы в нижнем слое земной коры восточного Урала и прилегающей части Западной Сибири имеют низкие магнитные свойства по сравнению с докембрийскими породами Восточно-Европейской платформы.
2.2. Проинтерпретированы результаты наблюдений вековых вариаций геомагнитного поля Т на территории Башкирии с целью определения влияния на них подземных ядерных взрывов. Показано, что процессы, связанные с подземными ядерными взрывами, уверенно фиксируются в долговременных вариациях геомагнитного поля Т.
Исполнители: Мартышко П.С., д.ф.-м.н., чл.-корр. РАН; Фёдорова Н.В., д.ф.-м.н., в.н.с.; Ладовский И.В., к.ф.-м.н., в.н.с.; Рублев А.Л., к.ф.-м.н., с.н.с.; Черноскутов А.И., н.с., Пьянков В.А., к.ф.-м.н., н.с.
Публикации:
- Федорова Н.В., Рублев А.Л. Граница магнитоактивного слоя Среднего Урала по результатам исследования аномального магнитного поля и геотермического моделирования // Уральский геофизический вестник. 2021. № 3(45). С. 4–10. DOI:10.25698/UGV.2021.3.1.04
- Рублев А.Л. О выборе параметра регуляризации при решении обратной задачи магнитометрии // Уральский геофизический вестник. 2021. № 3(45). С. 19–25. DOI:10.25698/UGV.2021.3.3.19
- Мартышко П.С., Фёдорова Н.В., Рублев А.Л. Моделирование источников магнитных аномалий литосферы северного сектора Уральского региона // В кн: Проблемы геодинамики и геоэкологии внутриконтинентальных орогенов: Докл. VIII Международного симпозиума. Бишкек: НС РАН, 2021. С. 38–41. ISBN 978-9967-12-656-4. Пьянков В.А., Рублев А.Л. Моделирование процесса дилатансии in situ (ядерные взрывы) и его отражение в динамике геомагнитного поля // Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле земли, интерпретация геофизических полей. Одиннадцатые научные чтения памяти Ю.П. Булашевича. Материалы конференции. Екатеринбург: ИГФ УрО РАН, 2021. С. 196–199.
- Muravyev L.A., Fedorova N.V. Multilevel magnetic anomaly approximation by magnetized rods on the territory of Polar Urals // 20th International Conference Geoinformatics: Theoretical and Applied Aspectst, 2021. DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.20215521078
- Пьянков В.А., Рублев А.Л. Моделирование процесса дилатансии in situ (ядерные взрывы) и его отражение в динамике геомагнитного поля // Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле земли, интерпретация геофизических полей. Одиннадцатые научные чтения памяти Ю.П. Булашевича. Материалы конференции. Екатеринбург: ИГФ УрО РАН, 2021. С. 196–199.