УДК 550.34
https://doi.org/10.26516/2541-9641.2025.4.172
EDN: QCIPKI
От льдотрясения к землетрясению
С.А. Борняков1, А.А. Добрынина1, Ю. Го2, Л. Яо2, А.Н. Шагун1, Ю. Чжо2, В.А. Саньков1, Д.В. Салко1, А.И. Мирошниченко1, А.А. Каримова1,3
1Институт земной коры, Иркутск, Россия
2Институт геологии Китая Администрация по землетрясениям, Пекин, Китай
3Иркутский государственный университет, Иркутск, Россия
Аннотация. Проведен инструментальный деформационный и сейсмический мониторинг ледяного покрова озера Байкал. Обнаружен автоволновой характер деформаций льда перед ледовыми ударами. Автоволновая динамика деформаций в ледовом покрове является следствием деформационной самоорганизации ледового покрова как структурно неоднородной среды, находящейся в критическом состоянии. Наличие самоорганизации подтверждается результатами обработки временных рядов данных методом анализа кривизн структурных функции (МАКСФ) и методом спектрального анализа на основе периодограммы Ломба-Скаргла. Анализ данных сейсмического мониторинга ледяного покрова показал, что автоволновые процессы характеризуются постоянной частотой 0.1 Гц.
Выявленные особенности возникновения деформаций и микросейсмических колебаний льда перед ударами льда сравниваются с выявленными ранее особенностями возникновения деформаций горных пород перед последними сильными землетрясениями в Южном Прибайкалье – Култукским, Быстринским и Кударским. Показано, что землетрясениям, как и ледотрясениям, предшествовала самоорганизация деформационного процесса. Самоорганизацию деформационного процесса и низкочастотные автоволновые колебания ниже и выше 0.1 Гц, которые возникают перед ледовыми ударами и перед землетрясениями, можно рассматривать как их неизбежные предвестники.
Ключевые слова: льдотрясение, землетрясение, самоорганизация, предвестник
* Статья получена: 18.12.2025; исправлена: 20.12.2025; принята: 26.12.2025.
ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Борняков С.А., Добрынина А.А., Го Ю., Яо Л., Шагун А.Н., Чжо Ю., Саньков В.А., Салко Д.В., Мирошниченко А.И., Каримова А.А. От ледяного землетрясения к землетрясению // Геология и окружающая среда. 2025. Т. 5, № 4. С. 172–192. DOI 10.26516/2541-9641.2025.4.172. EDN: QCIPKI
Литература
Bak P, Tang C (1989) Earthquakes as a self-organized critical phenomenon. Journal of Geophysical Research 94 (B11):15635–15637
Bornyakov SА et al. (2017) Diagnostics of meta-instable state of seismically active fault. Geodynamics & Tectonophysics 8 (4):989–998. doi:10.5800/GT-2017-8-4-0328.
Bornyakov SA et al. (2022) New approach to strong earthquake prediction in the south Baikal region on the basis of rock deformation monitoring data: methodology and results. Geodynamics & Tectonophysics 13 (2), 0588. doi:10.5800/GT-2022-13-2-0588
Bornyakov SA, Salko DV (2016) Instrumental deformation monitoring system and its trial in open-pit diamond mine. J of Mining Science 52(2):388-393.
Борняков С.А., Салко Д.В. Новая инструментальная система для мониторинга деформаций горных пород и опыт её использования для оценки динамического состояния борта кимберлитового карьера // ФТПРПИ, 2016. №2. С. 172-178.
Brace WF, Byerlee JD (1966) Stick-slip as a mechanism for earthquake. Science 153: 990–992.
Budd WF, Jacka TH (1989) A review of ice rheology for ice sheet modelling. Cold Regions Science and Technology 16:107–144.
Cicerone RD, Ebel JT, James Britton J (2009) A systematic compilation of earthquake precursors. Tectonophysics 476:371–396
Ciliberto S, Laroche C (1994) Experimental evidence of self-organization in the stick-slip dynamics of two rough elastic surface. J. Phys. I France 4:223-235. https://doi.org/10.1051/jp1:1994134
Crampin S, Gao Y (2013) The new geophysics. Terra Nova 25 (3):173–180. doi: 10.1111/ter.12030
Dobretsov NL et al. (2007) Ice cover of lake Baikal as a model for studying tectonic processes in the Earth's crust. Doklady Earth Science 413 (2):155–159.
Добрецов Н.Л., Псахье С.Г., Ружич В.В., Попов В.Л., Шилько Е.В., Гранин Н.Г., Тимофеев В.Ю., Астафуров С.В., Димаки А.В., Старчевич Я. Ледовый покров озера Байкал как модельная среда для изучения тектонических процессов в земной коре // Доклады РАН. 2007. Т. 412, № 5. С. 656–660.
Dobretsov NL et al. (2013) Advance in earthquake prediction by physical simulation on Baikal ice cover. Physical Mezomechanics 16 (1):52–61.
Durham WB et al. (2010) Rheological and thermal properties of icy materials. Space Science Reviews 153:273–298.
Feder JS, Feder J (1991) Self-organized criticality in stick-slip process. Physical Review Letters 66 (20):2669–2672.
Geller RG et al. (1997) Earthquake cannot be predicted. Science 275:1616–1617.
Haken Н (1978) Synergetics. An introduction. Nonequilibrium phase transitions in physics, chemistry and biology, Berlin; New York: Springer-Verlag, 355 p. urn:lcp:synergeticsintro0000hake:epub:ae913d9b-8018-4229-af98-327e116d163c
Helmstetter A (2022) Repeating low-frecuence isquakes in Mount-Blanc massif triggered by snowfalls. Journal of Geophysical Research: Earth Surface 127, e2022JF006837. https://doi.org/10.1029/22JF006837
Kondepudi D, Prigogine I (1998) Modern thermodynamics: from heat engines to dissipative structures. Modern thermodynamics: from heat engines to dissipative structures. John Wiley: Chichester, UK. 486 p.
Lomb NR (1976) Least-squares frequency analysis of unequally spaced data. Astrophysics and Space Science 39:447-462. https://doi.org/10.1007/BF00648343.
Ma J, Guo Y, Sherman SI (2014) Accelerated synergism along a fault: a possible indicator for an impending major earthquake. Geodynamics and Tectonophysics 2:87–99.
Ma J, Sherman SI, Guo YS (2012) Identification of meta-instable stress state based on experimental study of evolution of the temperature field during stick-slip instability on a bending fault. Science China Earth Sciences 55:869–881.
Myachkin VN (1978) Earthquake Preparation Processes. Moscow: Nauka, 232 p.
Мячкин В.И. Процессы подготовки землетрясений. М.: Наука. 1978. 232 с.
Olami Z, Feder HJS, Christensen K (1992) Self-organized criticality in a continuous, nonconservative cellular automaton modeling earthquakes. Physical Review Letters 68(8):1244–1247.
Petrovic JJ (2003) Review mechanical properties of ice and snow. Journal of Materials Science 38(1):1-6. doi: 10.1023/a:1021134128038
Podolskiy EA, Walter F (2016) Cryoseismology. Reviews of Geophysics 54:708-758. https://doi.org/10.1002/2016RG000526
Pralong A (2006) Oscilations in critical shearing: applications to fractures in glaciers. Nonlin. Processes Geophys 13:681-683
Ruzhich VV et al. (2009) Deformations and seismic phenomena in the ice cover of Lake Baikal. Russian Geology and Geophysics 50(3):207–214.
Ружич В.В., Псахье С.Г., Черных Е.Н., Борняков С.А., Гранин Н.Г. Деформации и сейсмические явления в ледяном покрове озера Байкал // Геология и геофизика. 2009. Т. 50, № 3. С. 289–299.
Savransky D. (2023). Lomb (Lomb-Scargle) Periodogram (https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/20004-lomb-lomb-scargle-periodogram), MATLAB Central File Exchange. Retrieved November 3, 2023.
Scargle JD (1982) Studies in astronomical time series analysis. 2. Statistical aspects of spectral analysis of unevenly spaced dat. The Astrophysical Journal 263:835–853.
Scargle JD (1989) Studies in astronomical time series analysis. 3. Fourier transforms. Autocorrelation function and cross-correlation functions of unevenly spaced data. The Astrophysical Journal 343:874–887. https://doi.org/10.1086/167757.
Sobolev GA, Ponomarev AV (2003) Physics of earthquakes and precursors. Moscow: Nauka, 270 pp.
Vstovsky GV (2006) Factual revelation of correlation lengths hierarchy in micro- and nanostructures by scanning probe microscopy data. Mater. Sci. 12 (3):262–270.
Vstovsky GV, Bornyakov SA (2010) First experiences of seismodeformation monitoring of Baikal rift zone (by the example of South-Baikal earthquake of August 27, 2008). Natural hazards and Earth System Sciences 10:667–672.
Борняков Сергей Александрович,
кандидат геолого-минералогических наук,
664033, Иркутск, ул. Лермонтова, д. 128,
Институт земной коры СО РАН,
ведущий научный сотрудник,
тел.: (3952)42-63-81,
еmail: bornyak@crust.irk.ru
Добрынина Анна Александровна
кандидат геолого-минералогических наук,
664033, Иркутск, ул. Лермонтова, д. 128,
Институт земной коры СО РАН,
ведущий научный сотрудник,
тел.: (3952)42-69-00,
email: dobrynina@crust.irk.ru
Чжуо Яньцунь,
Ph. Doctor,
КНР, 100029, Пекин, Чаоянг р-н,
ул. Хуан Ян Ли, 1,
Институт геологии Администрации,
по землетрясениям Китая,
младший научный сотрудник,
тел.: +86(10)62009112,
Яо Лю,
профессор,
КНР, 100029, Пекин, Чаоянг р-н,
ул. Хуан Ян Ли, 1,
Институт геологии Администрации,
по землетрясениям Китая,
научный сотрудник,
тел.: +86(10)62009112,
email: guoysh@ies.ac.cn
Шагун Артем Николаевич,
664033, Иркутск, ул. Лермонтова, д. 128,
Институт земной коры СО РАН,
ведущий инженер,
тел.: (3952)42-58-23,
email: shagun@crust.irk.ru
Чжуо Яньцунь,
Ph. Doctor,
КНР, 100029, Пекин, Чаоянг р-н,
ул. Хуан Ян Ли, 1,
Институт геологии Администрации,
по землетрясениям Китая,
младший научный сотрудник,
тел.: +86(10)62009112,
email: zhuoyq@ies.ac.cn
Саньков Владимир Анатольевич,
кандидат геолого-минералогических наук,
664033, Иркутск, ул. Лермонтова, д. 128,
Институт земной коры СО РАН,
Зав. лабораторией современной геодинамики,
tel.: (3952)42-79-03,
email: sankov@crust.irk.ru
Салко Денис Владимирович,
664033, Иркутск, ул. Лермонтова, д. 128,
Институт земной коры СО РАН,
ведущий инженер,
тел.: (3952)42-58-23,
еmail: denis@salko.net
Мирошниченко Андрей Иванович,
кандидат геолого-минералогических наук,
664033, Иркутск, ул. Лермонтова, д. 128,
Институт земной коры СО РАН,
старший научный сотрудник,
тел.: (3952)36-95-62,
еmail: mai@crust.irk.ru
Каримова Анастасия Алексеевна,
кандидат геолого-минералогических наук,
664033, Иркутск, ул. Лермонтова, д. 128,
Институт земной коры СО РАН,
младший научный сотрудник,
664003, Иркутск, ул. Карла Маркса, 1,
Иркутский государственный университет,
доцент,
тел.: (3952)42-63-81,
еmail: geowomen_nasty@mail.ru
|
|
