На основе обобщения результатов экспериментов на моделях из влажной глины установлены главные закономерности эволюции сдвиговых и сбросовых зон, структура которых формируется неравномерно во времени и пространстве. Отражением пространственной неравномерности является регулярность в строении разломной зоны, связанная с чередованием в продольном направлении двух типов участков. В пределах участков 1-го типа сравнительно быстро формируется магистральный сместитель. Участки 2-го типа характеризуются длительной эволюцией структуры, существенной шириной, высокой плотностью разрывов и на заключительных этапах развития представлены релей-структурами. Отражением временной неравномерности является наличие стадий и подстадий развития разрывной сети, которые тесно взаимосвязаны. Каждой из трех главных стадий соответствуют строго определенные деформационное поведение субстрата и тип разрывной сети, что представлено в тектонофизической модели формирования разломной зоны, которая описана в конце статьи и проиллюстрирована примерами природных сбросов и сдвигов.

В работе представлен метод построения приближенного аналитического решения задачи теории упругости для множества взаимодействующих произвольно расположенных трещин скола. Точное аналитическое решение подобной задачи до сих пор известно лишь для простейших частных случаев (одиночная трещина, две коллинеарные трещины), а для нахождения численного решения в произвольном случае количества и расположения трещин требуется выполнить большой объем вычислений. Между тем данная задача имеет практически важные приложения, такие как оценка напряженного состояния сейсмически активных районов, прогноз возникновения вторичных разрушений вблизи систем крупных разрывов, исследование коллекторских свойств массивов в областях формирования нефтегазоносных залежей.

Приближенность созданного аналитического решения достигается рядом упрощающих предположений, первое из которых определяет задание вида функций смещения бортов трещин, аналогичного виду функции смещения для одиночной трещины, второе – задание краевых условий на трещинах в интегральной форме, в виде средних значений по длине трещины. Эти упрощения приводят к тому, что решение задачи сводится к системе линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных значений сброшенных на трещинах касательных напряжений (stress drop). При этом точность полученного приближенного решения согласуется с точностью данных о реальных трещинах, известных на практике.

Приведенные в качестве примеров результаты расчетов показывают зависимость конечного поля напряжений от числа, размеров и расположения трещин, а также от очередности возникновения смещений их бортов.

В статье представлен краткий обзор истории проведения тектонофизических совещаний в бывшем СССР и России. Эта информация публикуется в преддверии Третьей тектонофизической конференции, организуемой в Институте физики Земли РАН в октябре 2012 г.

Согласно историческим данным, тектонический пояс Шаньси выделяется как зона с многочисленными землетрясениями. В большинстве случаев распределение эпицентров землетрясений контролируется локальными меридиональными структурами, входящими в состав данного тектонического пояса. Изучение современного напряженного состояния тектонического пояса Шаньси вносит вклад в понимание взаимоотношений между проявлением сильных землетрясений и их структурным распределением, а также содействует оценке региональной сейсмической опасности и выделению регионов, где в будущем возможны сильные землетрясения. С применением метода катакластического анализа (Cataclastic Analysis Method, CAM) проведена реконструкция напряженного состояния на базе данных о механизмах очагов землетрясений, зарегистрированных в тектоническом поясе Шаньси с 1967 г. по 2010 г. Результаты исследования показали, что ориентации осей максимальных главных напряжений сжатия в тектоническом поясе Шаньси, возможно, подвергались изменениям как до, так и после сильного Куньлунского землетрясения (MS=8.1), произошедшего в 2001 г., при этом в разные временные периоды выделены два разных тренда – северо-западной и северо-восточной ориентации. При ориентации оси максимального главного напряжения сжатия в северо-восточном направлении на схеме пространственного распределения сейсмических событий в тектоническом поясе Шаньси видна тенденция концентрации землетрясений в тектонических сегментах, ориентированных в меридиональном направлении. При этом зарегистрированное напряженное состояние характеризуется горизонтальным сдвигом и горизонтальным растяжением локальных сегментов, ориентированных в меридиональном и северо-восточном направлении. При ориентации оси максимального главного напряжения сжатия в северо-западном направлении напряженное состояние на тектонических сегментах, ориентированных в меридиональном и северо-восточном направлении, в основном определяется как горизонтальный сдвиг. Оценка углов погружения осей напряжений показывает, что сейсмичность тектонического пояса Шаньси коррелирует главным образом с активностью пологих разломов, при этом участки разломов с большими углами наклонов осей напряжений располагаются в северо-восточных тектонических сегментах пояса, подверженных растяжению. Результаты исследований показывают, что современное напряженное состояние тектонического пояса Шаньси изменяется в связи с вариациями регионального поля напряжений.

В работе рассматриваются локальные нарушения и смещения в скальных породах, возникающие при сильных сейсмических воздействиях. Натурный материал представлен примерами такого рода нарушений при известных сильных землетрясениях XX века, а также древними нарушениями и смещениями на ключевых участках юго-восточной части Фенноскандинавского кристаллического щита (по наблюдениям авторов). Конечная цель состояла в параметризации (в терминах интенсивности, I, и магнитуды, M) палеоземлетрясений по оставленным ими специфическим сейсмонарушениям. Это осуществлялось двумя независимыми путями, а именно, c использованием аналогий других инструментальных наблюдений, а также существующих шкал (1) и путем выведения физических характеристик нарушений определенного типа, габитуса и фиксированных величин смещений скальных блоков (2). Систематизация многочисленных локальных нарушений скальных массивов со значительными смещениями блоков породы представлена в виде ряда типовых моделей. Оценены значения массовых скоростей импульсных воздействий, необходимых для инициирования наблюденных смещений. Во многих случаях они превысили 1 м/с, т.е. оказались существенно больше обычно принимаемых для грунтовых условий. Для объяснения привлечены данные по сильным движениям и по взрывам и показано согласие всего этого комплекса данных. Делается вывод о том, что случаи массовых скоростей >1 м/с соответствуют эпицентральным областям землетрясений с магнитудой M>6 (в основном в период дегляциации). Предложена номограмма для оценки магнитуды и гипоцентрального расстояния инициирующего землетрясения при значениях максимальных массовых скоростей в диапазоне от 0.01 до 5.00 м/с. На основании номограммы оценены параметры землетрясений, которые могли вызвать наблюденные перемещения скальных блоков на ключевых участках региона.

Анализ данных постоянных станций GPS-наблюдений в тектонически активных регионах позволяет осуществлять прямое наблюдение процессов деформирования земной поверхности как вследствие упругого взаимодействия литосферных плит, так и вследствие высвобождения накопленного напряжения в результате сейсмических событий и постсейсмических процессов.

Представлена методология использования регрессионного анализа временных рядов станций GPS для выделения отдельных компонент смещения станций, вызванных действием различных деформационных процессов. Возможность создания модели смещения станций, обусловленного только деформированием пограничной зоны взаимодействия литосферных плит, позволяет исследовать вариации стационарного процесса деформирования этой зоны.

В соответствии с представленной методологией получены вариации поля накопленных поверхностных смещений, а также вариации поля скоростей поверхностных смещений и поля скорости максимальной деформации сдвига по данным станций GPS-наблюдений перед Паркфилдским землетрясением 28.09.2004 г., Mw=6.0.

Совместный анализ вариаций этих полей показал, что перед сейсмическим событием 28.09.2004 г. происходили заметные аномалии процесса упругого деформирования краевой области трансформного разлома, локализация которых совпадает пространственно и по времени с очаговой областью будущего сейсмического события.

В холодных областях Земли широко распространен криовулканизм – извержение вещества при промерзании замкнутых или открытых водоносных систем, сопровождающееся формированием эффузивных форм рельефа типа пинго. Патомский конус – характерная форма криовулканизма, проявившегося в раздробленных коренных горных породах протерозойского возраста. Формирование конуса произошло в результате многолетнего, возможно многократного промерзания гидрогеологической структуры, претерпевшей длительный и сложный этап крио- и спелеогенеза. Слагающая конус льдонасыщенная брекчия известняков, песчаников и сланцев медленно расползалась благодаря своим пластическим свойствам, при этом на вершине бугра сформировалась воронка проседания с кольцевыми валами и горкой в середине, а продольный профиль принял асимметричную форму. Отсутствие почвенного и растительного покрова на поверхности конуса, относительно слабая степень выветривания крупнообломочных отложений не являются признаками молодости геологического объекта. Вопрос о возрасте конуса остается открытым.