Разработка ПО для исследования геодинамики байкальской рифтовой зоны
Аннотация. В период 2012 – 2018 годов в результате совместных трудов Иркутского государственно-го университета путей сообщения и Института земной коры СО РАН над исследованиями в Байкальском ре-гионе на предмет нахождения способов прогнозирования землетрясений, была представлена модель подготов-ки и реализации очага землетрясения. Данные исследования были сфокусированы на изменении уровня гелия и радона в составе подземных вод, как на предвестнике сейсмической активности. На основании предложенной модели была создана и запатентована (Патент на изобретение RU № 2601403C2) гидрогеохимическая мето-дика среднесрочного прогнозирования сейсмической активности. Данная методика строится на использовании математического аппарата индикаторных функций, функционирующего за счет ежедневных измерений уровня растворенного гелия в образцах подземных вод удаленных скважин. И так как описываемое исследова-ние получило дальнейшее развитие, исходом этого стало изучение Байкальского плюма, в частности поиск действительных доказательств его существования, чего не было найдено до настоящего момента. В резуль-тате было обнаружено, что парные индикаторные функции могут быть использованы не только для прогно-зирования землетрясений, но и для исследования геодинамики, если применить к ним спектральный анализ. При применении этого подхода на практике в районе Южного Прибайкалья были обнаружены колебания давления земной коры, что может означать доказательство существования Байкальского плюма.
Сложность представленного алгоритма такова, что ручная обработка большого объема данных за го-ды измерений будет проблематичной. Поэтому в дополнение было реализовано программное обеспечение для автоматизации обработки статистических данных по концентрации гелия в подземных водах, обладающее дружественным интерфейсом и всеми нужными инструментами для продуктивного и удобного анализа и про-гнозирования землетрясений. Как следствие, в дополнение к методу сейсмографии данное программное обес-печение также способно реализовывать спектральный метод.
Ключевые слова: Байкальская рифтовая зона, спектральный анализ, прогноз землетрясений, геодина-мика, плюмы, системный подход.
Содержание не найдено
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Божко Н.А. Суперконтинентальная цикличность в истории Земли // Вестник Моск. Ун-та. Сер. 4. Гео-логия, 2009, №2, с. 13-27.
2. Горная энциклопедия. http://www.mining-enc.ru/p/prochnost.
3. Джеффрис Г. Земля, её происхождение, история и строение (пер. с англ.). М., 1960, 485 с.
4. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И. Внутриплитовый вулканизм и его значение для понимания процессов в мантии Земли // Геотектоника, 1983, № 1, с. 28—45.
5. Кашковский В.В., Семёнов Р.М., Лопатин М.Н. Применение системного подхода для разработки мето-дов прогноза землетрясений // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, 2017, вып. № 2(54), с. 95-103.
6. Копылова Г.Н., Стеблов Г.М., Болдина С.В., Сдельникова И.А. О возможности оценок косейсмической деформации по данным уровнемерных наблюдений в скважине // Физика Земли, 2010, № 1, с. 51-61.
7. Кузьмин М.И., Ярмолюк В.В. Глубинная геодинамика, или как работает мантия Земли // Наука из пер-вых рук, 2011, № 6(42), с. 19—35.
8. Кузьмин М.И., Ярмолюк В.В. Мантийные плюмы Северо-Восточной Азии и их роль в формировании эндогенных месторождений // Геология и геофизика, 2014, т. 55, № 2, с. 153—184.
9. Кузьмин М.И., Ярмолюк В.В. Тектоника плит и мантийные плюмы — основа эндогенной тектониче-ской активности земли последние 2 млрд. лет // Геология и геофизика, 2016, т. 57, № 1, с. 11—30.
10. Логачев Н.А. История и геодинамика Байкальского рифта // Геология и геофизика, 2003, т. 44, № 5, с. 391-406.
11. Пучков В.И. «Великая дискуссия» о плюмах: так кто же всё-таки прав? // Геотектоника, № 1, 2009, с. 3-22.
12. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород: Учебник для вузов, 4-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1984, 369 с.
13. Саньков В.А., Леви К.Г., Кале Э., Девершер Ж., Лесне О., Лухнев А.В., Мирошниченко А.И., Буддо В.Ю., Залуцкий В.Т., Башкуев Ю.Б. Современные и голоценовые горизонтальные движения на Байкальском геодинамическом полигоне // Геология и геофизика, 1999, т. 40, № 3, с. 422-430.
14. Семенов Р.М., Кашковский В.В., Лопатин М.Н. Способ гидрогеохимического определения времени возникновения землетрясений в Южном Прибайкалье. Патент на изобретение RU № 2601403C2. Федеральная служба по интеллектуальной собственности. Опубликовано 10.11.2016. Бюл. № 31.
15. Семенов Р.М., Кашковский В.В., Лопатин М.Н. Гидрогеохимический предвестник землетрясений в Южном Прибайкалье // Геология и геофизика, 2017, № 5, с. 18-28.
16. Семенов Р.М., Кашковский В.В., Лопатин М.Н. Модель подготовки и реализации тектонического землетрясения и его предвестников в условиях растяжения земной коры // Геодинамика и тектонофизика, 2018, т. 9, № 1, с. 165–175.
17. Соб
Но проблема заключается в том, что на данный процесс влияют посторонние факторы, что маскирует предвестники и препятствует достоверному прогнозированию [14, 16]. Но так как описанный процесс охватывает большие расстояния, то при получении статистических данных на удаленных пунктах измерения, случайные факторы, оказывающие влияние на гелий, будут отличаться. Поэтому, если коррелировать данные о выходе гелия в различных точках, то внешнее влияние будет исключено.
Далее на основе модели был разработан математический аппарат индикаторных функций. И так как именно он будет лежать в основе алгоритма работы разрабатываемого ПО, следует сделать на нем акцент. Он базируется на ежедневных измерениях уровня гелия в образцах подземных вод удаленных скважин. В Иркутском регионе имеются три скважины для забора образцов. Первая точка – это г. Иркутск, скважина К-ГИС, вторая точка – это Зеленый Мыс, а третья – это