Дослідження механізмів та інтерпретація аномальних часових змін геомагнітного поля - Автореферат

Вивчення просторово-часової структури геомагнітного поля та його варіацій має важливе значення як при розвязуванні глобальних проблем фізики Землі, так і при вивченні геодинамічних процесів в звязку з проблемами прогнозу землетрусів, вулканічної активності, а також при використанні високоточної магніторозвідки для пошуків корисних копалин. В руслі розвязання зазначених проблем в останні десятиліття сформувався і успішно розвивається новий напрям геомагнітних досліджень - динаміка аномального магнітного поля Землі, під якою розуміють часові зміни геомагнітного поля, викликані фізико-хімічними процесами в земній корі і верхній мантії. Перехід на неперервні режимні геомагнітні спостереження дозволив значно розширити уявлення про часові зміни геомагнітного поля і механізми, що лежать в їх основі. Отже, задачі повязані з розвитком теоретичних уявлень про геодинамічні механізми аномальних змін геомагнітного поля та параметрів його варіацій, удосконалення методик отримання та інтерпретації відповідного експериментального матеріалу, сприяють вирішенню актуальних проблем геофізики. В роботі розвязувались наступні задачі: 1.Теоретичне дослідження механізмів аномальних часових змін геомагнітного поля та їх математичне моделювання.Дійсно, вважається (Сковородкин Ю.П., 1985), що вивчення сучасних геодинамічних процесів в значній мірі може спиратись на інтерпретацію часових змін геомагнітного поля, в основі якої лежить положення про наявність зворотніх змін намагніченості. Оцінки розвязків показують, що величина аномального магнітного поля пєзомагнітної природи може становити одиниці - перші десятки НТЛ, а для моделі з розривом можуть спостерігатись і достатньо великі градієнти аномального магнітного поля - 2-3 НТЛ/км. Звязок між величиною стороннього електричного струму в капілярах i градієнтом тиску, що викликає рух рідини, виражається формулою Гельмгольца-Смолуховського: де іс - густина стороннього електричного струму, e - діелектрична проникність рідини, e0 - електростатична постійна, h - динамічна вязкість рідини, P - тиск, z - електрокінетичний потенціал (z-потенціал). z-потенціал являє собою потенціал поверхні ковзання в подвійному електричному шарі (ПЕШ) відносно нейтрального розчину. Основними факторами, що впливають на величину z-потенціалу, і можуть привести до її змін в геологічному середовищі, є: 1) полярність розчинника, що характеризується його діелектричною проникністю i дипольним моментом молекули; 2) концентрація розчину; 3) вплив неіндиферентних та індиферентних електролітів; 4) вплив PH; 5) вплив температури; 6) явище капілярної надпровідності (ФРИДРИХСБЕРГД.А., 1984), яке проявляється в різкому падінні експериментальної величини z-потенціалу для капілярів радіуса меншого 50 мкм, в той час як zr>50 = const. Причому, суттєвими є наступні моменти: помітна асиметрія між розподілами додатніх і відємних величин змін магнітного поля; протилежний тип реагування розподілів додатніх і відємних величин змін магнітного поля на збільшення і зменшення Dm: при зменшенні Dm середня величина додатнього магнітного ефекту буде більша ніж середня величина відємного ефекту і навпаки.

2. КОРОТКИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Проведено систематизацію типів джерел і механізмів аномальних часових змін геомагнітного поля, в рамках якої вдалося поставити задачу про магнітний ефект для моделі квазіоднорідного середовища.

2. Побудовано стохастичну модель динаміки аномального магнітного поля для квазіоднорідного середовища. На її основі встановлено, що між статистичними параметрами аномальних часових змін магнітного поля і характером структурних змін в середовищі існують взаємно однозначні відповідності.

3. Показано наявність псевдоаномальної складової в часових різницевих змінах модуля геомагнітного поля внаслідок явного не враховування Sq-варіації і запропоновано ряд методичних прийомів, що дозволяють отримати дані вільні від такої складової.

4. Методологічно обгрунтовано алгоритм інтерпретації динаміки аномального геомагнітного поля, в основу якого покладено принцип узгодження всіх ланок магнітної моделі. Цей алгоритм реалізовано у вигляді системи компютерних програм.

5. Проведено інтерпретацію результатів геомагнітних зйомок на Північному Кавказі, в ДДЗ, Закарпатті та Львівському палеозойському прогині. Встановлено джерела аномалій та механізми часових змін геомагнітного поля.

6. Запропоновано оригінальний фізичний механізм для пояснення часових аномальних змін напряму векторів Візе, що полягає в динамічній квазілінеаризації окремих локалізованих зон аномальної електропровідності, та знайдено основні математичні вирази для операцій з векторами Візе в рамках моделі прямолінійних провідників.

7. Проведено інтерпретацію часових змін векторів Візе, отриманих на РГС «Нижнє Селище», в результаті чого виявлено зону динамічної лінеаризації, яка локалізується в околі Тереблянського розлому. Виявлено наявність двох типів аномальних векторів Візе в Закарпатському сейсмоактивному прогині і кореляцію в часі аномальних лише за модулем векторів з особливостями сейсмічного режиму в околі Закарпатського глибинного розлому.

ОСНОВНІ МАТЕРІАЛИ ДИСЕРТАЦІЇ ПУБЛІКУВАЛИСЬ В НАСТУПНИХ РОБОТАХ

1. Максимчук В. Ю., Городиський Ю. М., Кузнєцова В. Г., Орлюк М. І., Пашкевич І.К. Дослідження динаміки геомагнітного поля в крайовій частині південного заходу Східно-Європейської платформи//Доповіді АН УРСР. - 1991.- № 7.- с. 95 - 99.

2. Максимчук В.Е., Кузнецова В.Г., Городыский Ю.М. Региональная аномалия вековой вариации геомагнитного поля в Европе и возможные причины ее возникновения//Геофиз. журнал.- 1993.- № 4.- с. 47 - 64.

3. Максимчук В. Е., Орлюк М. И., Городыский Ю. М., Кузнецова В. Г., Чоботок И.А. Короткопериодные вариации геомагнитного поля DT в центральной части Днепровско-Донецкой впадины//Геофиз. журнал.- 1996.-№ 3.- с. 52 - 56.

4. Харин Е.П., Кузнецова В.Г., Городыский Ю.М., Максимчук В.Е. Особенности временных изменений передаточных функций геомагнитного поля в Закарпатье//Геофиз. журнал.- 1996.-№ 3.- с. 76 - 83.

5. Кузнєцова В. Г., Максимчук В. Ю., Городиський Ю. М., Сєдова Ф.І. Комплекс наземних спостережень для вивчення аномальних електромагнітних явищ, повязаних із землетрусами//Косм. наука і техн.- 1997.-т.3,№ 1-2.-с.34-42.

6. Городиський Ю. М., Максимчук В. Ю. Деякі аспекти геомагнітних вимірювань, повязані з Sq-варіацією. //Геофиз. журнал.- 1997.-№ 5.- с. 74-78.

7. Максимчук В.Е., Городыский Ю.М., Кузнецова В.Г., Орлюк М.И., Пашкевич И.К. Тектономагнитные исследования на юго-западной окраине Восточно-Европейской платформы//Геодинамические исследования в Украине.-Киев: Наукова думка.- 1995.- с. 18 - 24.

8. Кузнєцова В.Г., Максимчук В.Ю., Городиський Ю.М. Застосування тектономагнітних досліджень для вивчення сучасної тектонічної активності літосфери//Геолого-геофізичні проблеми сейсмічного районування Західних областей України.- Львів: 1993.- с.59 - 63 (Препр./ НАН України. ІППММ; 17-93).

9. Городыский Ю.М. К интерпретации временных изменений геомагнитного поля в Терско-Каспийском прогибе.//Материалы 13 конференции молодых ученых ИППММ АН УССР- Деп. ВИНИТИ 06.12.1989, № 7242 - В 89.- ст.37-41.

10. Городыский Ю.М. Электрокинетические токи как источники временных изменений геомагнитного поля//IV Всесоюзный съезд по Геомагнетизму. Тезисы докладов.Ч.II.- Владимир-Суздаль, 1991.- с. 5 - 6.

11. Кузнецова В.Г., Доценко И.Ф., Лебедович В.И., Городыский Ю.М. Тектономагнитные исследования в Закарпатском сейсмоактивном регионе//IV Всесоюзный съезд по Геомагнетизму. Тезисы докладов.Ч.II.- Владимир-Суздаль, 1991.- с. 12 - 13.

12. Kuznetsova V.G., Maksimchuk V.E., Gorodisky Yu.M. Possibilities of tectonomagnetic method for study of the modern geodynamics and lithosphere structure//7th Meet. the Europian Union of Geosciences. The Abstracts.-Strasbourg, 1993.-p. 110.

13. Городиський Ю.М. Основні геодинамічні механізми часових змін геомагнітного поля//Перша Українська наукова конференція: Комплексні дослідження сучасної геодинаміки Земної кори. Тези доповідей.- Львів, 1993.- с.21.

14. Kharin E.P., Kuznetsova V.G., Gorodisky Yu.M. Time changes of transfer functions at Transcarpathian Mts related to geodynamic regiment //IUGG, XXI General Assembly. The Abstracts.- Boulder,Colorado, 1995 .- p. B 165 - 166.

15. Gorodisky Yu.M. Possible method for geomagnetic declination sirching//IUGG, XXI General Assembly. The Abstracts.- Boulder,Colorado, 1995 .- p. A 86.

16. Maksimchuk V.E., Kuznetsova V.G., Gorodisky Yu.M. Regional anomaly of the Secular variations of the Geomagnetic field in Europe and possible reasons of its initiation//IUGG, XXI General Assembly. The Abstracts.- Boulder,Colorado, 1995 .- p. A 132.

17. Gorodisky Yu.M., Kuznetsova V.G., Maksimchuk V.E. Principles of tectonomagnetic anomalies interpretation //IUGG, XXI General Assembly. The Abstracts.- Boulder,Colorado, 1995 .- p. B 165.

18. Максимчук В. Ю., Орлюк М. І., Кузнєцова В. Г., Городиський Ю. М., Чоботок І.О. Можливості динамічної магнітометрії для пошуків родовищ нафти та газу// Матеріали науково-практ. конф. «Нафта і газ України-96».- Том 2.- Харків.- 1996.- с. 26 - 27.

19. Максимчук В. Ю., Орлюк М. І., Кузнєцова В. Г., Городиський Ю. М., Чоботок І.О. Високоточна магніторозвідка для прогнозування покладів вуглеводнів // Матеріали науково-практ. конф. «Нафта і газ України-96».- Том 2.- Харків.- 1996.- с. 44 - 45.

20. Kuznetsova V., Maksimchuk V., Gorodisky Yu., Dotsenko I., Chobonok I. Geomagnetic monitoring for studying geodynamic and seismotectonic processes in the Ukrainian Carpathians// Proc. International Workshop on Seismo Electromagnetics.- Tokyo, 1997 .- p. 120 - 121.

21. Gorodisky Yu., Kuznetsova V., Maksimchuk V., Kharin E.P. About possible studying geodynamic processes and Earthquakes precursors basing on temporal variations of Wiese vector//Proc. International Workshop on Seismo Electromagnetics.- Tokyo, 1997 .- p. 122 - 123.

22. Gorodisky J. The stochastic model of electrokinetic-magnetic effect for quasihomogenous medium// EGS symposia «Solid Earth Geophysics and Geodesy» - Annales Geophysicae Suppl. I to Vol 16. - 1998.- p. C 278.

23.Кузнєцова В.Г., Максимчук В.Ю., Городиський Ю.М., Чоботок І.О. Тектономагнітні дослідження на території сейсмоактивного Закарпатського прогину//Результати і перспективи геофізичних досліджень у західному регіоні України. Тези доповідей.- Львів.- 1998.- с. 79 - 81.

Размещено на .ru