В структурном сочленении неопротерозойского Тувино-Монгольского массива с Сибирским кратоном пространственно совмещены между собой девонские дайки Урик-Бельского и Шагайтэ-Гол-Урикского поясов и миоценовые лавы Урикского вулканического поля. Первый дайковый пояс представлен базальтами-андезибазальтами толеитовой серии, второй – трахибазальтами-трахиандезибазальтами умереннощелочной серии с локальным распространением трахибазальтов-фонотефритов серии повышенной щелочности. Урикское вулканическое поле образуют трахибазальты-трахиандезибазальты умереннощелочной серии. Выявлено частичное сходство концентраций петрогенных оксидов, микроэлементов и изотопных отношений стронция и свинца разновозрастных магматических серий. С поправкой на возраст определен общий компонент магматических расплавов по сходящимся трендам его смешения с компонентами мантийной части литосферы и коры. Идентификация компонента послужила основой для расшифровки характера изотопно-геохимической гетерогенности разновозрастных магматических источников. Сделан вывод о том, что общий компонент характеризует либо модифицированный (обедненный) нижнемантийный резервуар, либо, что более вероятно, локальную область конвектирующей астеносферной мантии, подстилающей Тувино-Монгольский массив. В последней интерпретации допускается образование локального конвектирующего объема астеносферы в середине неопротерозоя, одновременно с заложением и развитием Окинской зоны массива, и накладываются ограничения на последующие существенные преобразования астеносферы под влиянием поднятия плюмового или погружения слэбового материала.

Представлены результаты натурных гидроакустических наблюдений слабых землетрясений в районе Южных Курильских островов. Часть землетрясений была зарегистрирована и Южно-Курильской сейсмостанцией, а часть – только гидрофонной станцией. Особенностью наблюдений являлось то, что запись сейсмических сигналов проводилась на мелководье, т.е. в условиях повышенного уровня помех. Места постановки гидрофонов: озеро Лагунное (о. Кунашир) и бухта Хромовая (о. Шикотан). Анализ гидроакустических записей с гидрофонной станции показал, что заметной предваряющей реакции региональной геосреды на слабые отдаленные события не произошло, т.е. геоакустической эмиссии не наблюдалось ни до подготовки, ни в период подготовки событий. В работе показано, что, несмотря на неблагоприятную помеховую обстановку, даже отдаленные слабые землетрясения уверенно регистрируются гидрофонными станциями, а применение соответствующей обработки сигналов дает возможность выделять моменты вступления сейсмических волн и измерения их параметров. Установлено также, что частотный спектр акустических сигналов от слабых удаленных землетрясений, воспринимаемых гидрофонными станциями, носит непрерывный шумоподобный характер в диапазоне частот до 90–100 Гц. Обнаружено, что некоторым слабым землетрясениям и микроземлетрясениям может предшествовать низкочастотный упреждающий сигнал (НУС).

В зоне перехода от Евроазиатского континента к Тихому океану в Курило-Охотском регионе в районе Средних Курил 15.11.2006 г. произошло катастрофическое Симуширское землетрясение, после которого наблюдалась серия сильных землетрясений. Установлено, что подготовка этого землетрясения произошла на участке повышенного уровня эффективного всестороннего давления на границе с областью низких напряжений. При этом очаг был расположен на границе градиентной зоны (рис. 1).

Для оценки в регионе напряженного состояния, предшествующего Симуширскому землетрясению, по каталогу GlobalCMT (Harvard) построены механизмы очагов землетрясений и определены типы подвижек, изучены тектонические напряжения, сейсмотектоническая обстановка и распределение землетрясений по типам очаговых подвижек (рис. 2, 3, табл. 1).

Выявлено пять зон разных типов подвижек, из которых три вытянуты вдоль Курильской островной дуги. В них установлено закономерное распределение типов подвижек в очагах землетрясений. Закономерность выражается в концентрации в каждой из выделенных зон преимущественного типа подвижек (сбросов или взбросов). Это свидетельствует о чередовании и смене зон сжатия и горизонтального растяжения.

Наличие зон горизонтального сжатия и растяжения может быть объяснено моделью субдукции (рис. 4) и подтверждается при детальных исследованиях напряженного состояния на Курилах (рис. 5).

Установленные особенности тектонических напряжений перед катастрофическим Симуширским землетрясением 15.11.2006 г. способствуют решению проблемы прогноза землетрясений. Закономерности распределения горизонтального сжатия, растяжения и сдвигов в земной коре и верхней мантии региона позволяют судить о напряженном состоянии среды и указывают на геодинамические условия возникновения новых землетрясений.

Крупные межплитовые субдукционные землетрясения, как правило, сопровождаются длительными и интенсивными постсейсмическими аномалиями. В настоящей работе в качестве основного механизма, ответственного за возникновение подобных постсейсмических эффектов, рассматривается процесс вязкоупругой релаксации в верхней мантии и астеносфере. Исследование переходных процессов проводится на примере постсейсмических явлений, сопровождающих первое Симуширское землетрясение 15 ноября 2006 г., а также землетрясение Мауле 27 февраля 2010 г.

Описана методология моделирования процесса вязкоупругой релаксации после крупных межплитовых субдукционных землетрясений. Уточнение априорных параметров выбранной модели, описывающей наблюдаемые постсейсмические эффекты, осуществляется за счет уменьшения невязки между моделируемыми и наблюдаемыми геодезическими методами смещениями земной поверхности при решении соответствующей обратной задачи.

В соответствии с представленной методологией получены оценки Максвелловской вязкости астеносферы в срединной части Курильской островной дуги, а также в регионе Центрального Чили. Кроме того, получены распределения постсейсмической подвижки в очаге Симуширского землетрясения, Mw=8.3 (рис. 3), а также распределения сейсмической и постсейсмической подвижек в очаге землетрясения Мауле, Mw=8.8 (рис. 6). Результат таких оценок и построений позволяет прогнозировать интенсивность затухания вязкоупругих напряжений в астеносфере. Учет соответствующих аномалий в качестве поправок необходим при анализе межсейсмических деформаций для корректного оценивания накапливающегося упругого сейсмогенного потенциала.

По единой схеме с использованием модифицированного формализма из [Dorogokupets, Oganov, 2005, 2007] построены уравнения состояния алмаза, Ag, Al, Au, Cu, Mo, Nb, Pt, Ta, W путем одновременной оптимизации ударных данных, ультразвуковых, рентгеновских, дилатометрических и термохимических измерений в диапазоне температур от ~100 К до температуры плавления и до давлений несколько Mbar в зависимости от вещества. Комнатная изотерма была задана двумя формами: уравнением В. Хольцапфеля [Holzapfel, 2001, 2010], которое является интерполяционным между низкими давлениями (x≥1) и давлением при бесконечном сжатии (x=0), соответствующим модели Томаса-Ферми, и уравнением П. Вине [Vinet et al., 1987]. Объемная зависимость параметра Грюнейзена рассчитана по соотношениям из [Zharkov, Kalinin, 1971; Burakovsky, Preston, 2004], в которых параметры t и δ являются подгоночными. Комнатная изотерма и давление на ударной адиабате определяются тремя параметрами: K', t и δ, а параметр K0 рассчитывается из ультразвуковых измерений. В результате нам удалось с разумной точностью описать все основные термодинамические функции металлов в рамках простого уравнения состояния с минимальным набором подгоночных параметров.

Рассчитанное по комнатным изотермам давление можно сопоставить со сдвигом линии R1 люминесценции рубина, одновременные измерения которого и параметров ячейки металлов проведены в гелиевой [Dewaele et al., 2004b, 2008; Takemura, Dewaele, 2008; Takemura, Singh, 2006], водородной [Chijioke et al., 2005] и аргоновой средах [Tang et al., 2010]. Показано [Takemura, 2001], что гелиевая среда в алмазных наковальнях обеспечивает квазигидростатические условия, поэтому рубиновую шкалу, откалиброванную по десяти веществам, можно считать близкой к равновесной или почти абсолютной. Она имеет вид P(GPa)=1870⋅Δλ/λ0⋅(1+6⋅Δλ/λ0). Откорректированные по полученной рубиновой шкале комнатные изотермы других веществ также можно считать близкими к равновесным или почти абсолютным, поэтому построенные нами уравнения состояния девяти металлов и алмаза можно отнести к почти абсолютным уравнениям состояния для квазигидростатических условий. Другими словами, они являются взаимосогласованными между собой, с рубиновой шкалой давлений и близки к равновесным в термодинамическом смысле. Рассчитанные по ним P–V–T соотношения могут быть использованы в качестве взаимосогласованных шкал давления в алмазных наковальнях при изучении P–V–T свойств минералов в широкой области температур и давлений. Погрешность рекомендуемых уравнений состояния веществ и рубиновой шкалы составляет порядка 2–3 %. Расчет P–V–T соотношений и термодинамики доступен по адресу http://labpet.crust.irk.ru.

Издательством «Научный мир» (г. Москва) переведена на русский язык и опубликована книга «Paleoseismology», подготовленная под редакцией известного американского ученого Дж. МакКалпина – одного из крупнейших научных авторитетов в области палеосейсмологии. Это уже второе, дополненное и переработанное, американское издание фундаментального труда, впервые увидевшего свет в 1996 г. в издательстве Academic Press [McCalpin, 1996] и до настоящего времени являющегося наиболее часто цитируемой работой по проблемам палеосейсмологии.