CC BY
32
УДК 531.355, 551.242
Ледовый покров озера Байкал как представительная блочная среда для физического моделирования геодинамических процессов в литосфере
В.В. Ружич1, С.Г. Псахье2,3, E.H. Черных1, Е.В. Шилько2,3, Е.А. Левина1, A.B. Димаки2,3
1 Институт земной коры СО РАН, Иркутск, 664033, Россия 2 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, 634055, Россия 3 Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, 634050, Россия
Анализируются результаты многолетних комплексных экспедиционных исследований динамических явлений в ледовом покрове озера Байкал, обладающем многоуровневой блочной структурой, а также общностью структурных, реологических и динамических (сейсмотектонических) характеристик с литосферой. Средствами физического моделирования исследованы параметры деформационного и сейсмического режима, а также контактного взаимодействия в блочной геологической среде. Установлены и оценены метеорологические факторы, воздействующие на ледовую обстановку и формирующие отклик в виде динамического разрушения ледовых пластин и мощных ледовых ударов, сопровождающихся излучением сейсмических колебаний, сходных с землетрясениями. Анализируется сходство закономерностей сейсмических проявлений в блочной ледовой среде, в том числе на границах раздела ее блоков, и в субдукционных, коллизионных и сдвиговых зонах контактирования тектонических плит. В соответствии с известным законом динамических аналогий и благодаря выявленному сходству процессов деструкции в ледовой и геологической средах полученные результаты могут быть использованы для решения научных и прикладных задач, в частности для совершенствования методов прогноза землетрясений, установления закономерностей контактного взаимодействия между литосферными плитами в зонах разломов.
Ключевые слова: ледовый покров, физическое моделирование, блочная среда, ледовые плиты, магистральные трещины, деформации, разрушение, сейсмичность, динамика, контактное взаимодействие, границы раздела, прогноз землетрясений, диагностика напряженного состояния
Lake Baikal ice cover as a representative block medium for physical modeling
of the lithosphere geodynamics
V.V. Ruzhich1, S.G. Psakhie23, E.N. Chernykh1, E.V. Shilko23, E.A. Levina1, and A.V. Dimaki23
1 Institute of the Earth's Crust SB RAS, Irkutsk, 664033, Russia 2 Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS, Tomsk, 634055, Russia 3 National Research Tomsk State University, Tomsk, 634050, Russia
The paper analyzes the long-term field research results on the behavior of the Lake Baikal ice cover that has a multilevel block structure and whose structural, rheological and dynamic (seismotectonic) features are in common with those of the lithosphere. The research is aimed to find out the laws of deformation, seismicity and contact interaction in a block geomedium by physical modeling. The meteorological factors have been defined and evaluated which affect the ice cover behavior and govern its response such as dynamic fracture of ice plates and their strong collisions accompanied by seismic wave emission like in earthquakes. The similarity of seismicity features in the block ice medium and in tectonic subduction, collision and shear zones is analyzed. According to the law of dynamic analogies and owing to the similarity of destruction processes in ice and geological medium, the obtained results can be used to solve research and applied problems, particularly, to improve earthquake prediction and to detect contact interaction conditions between litho-spheric plates in fault zones.
Keywords: ice cover, physical modeling, block medium, ice plates, main cracks, deformation, fracture, seismicity, dynamics, contact interaction, interfaces, earthquake forecast, stress state diagnostics
1. Введение
зацией деформаций на активных границах раздела бло-
Изучение закономерностей физико-механических ков и плит различного ранга, а также с фрагментацией процессов в литосфере, в том числе связанных с локали- среды, является перспективным направлением в совре-
© Ружич В.В., Псахье С.Г., Черных E.H., Шилько Е.В., Левина Е.А., Димаки A.B., 2016
менной геотектонике. С точки зрения концепции структурных уровней деформации и разрушения твердых тел [1], различные механизмы релаксации имеют разный пороговый уровень активизации и их совокупность образует иерархию. При нагружении тела возрастание приложенных напряжений сопровождается последовательным вовлечением в процесс деформации релаксационных механизмов все более высоких уровней, вплоть до разрушения. Изучение условий вовлечения и параметров деформационных механизмов различного ранга, а также их взаимосвязи является принципиально важным для понимания «структурной» эволюции блочных сред различной природы, в том числе геологической.
Несмотря на достигнутые успехи в изучении закономерностей процессов деформирования блочной геологической среды, ряд их важнейших проявлений остается не до конца понятым. Это относится в первую очередь к выявлению условий возникновения мощных землетрясений с очагами, приуроченными к зонам субдук-ции или связанными с разломными зонами во внутри-континентальных областях. В частности, последние катастрофические землетрясения, произошедшие вблизи островов Суматра (М = 9.2, 2004 г.) и Хонсю (М = 9.0, 2011 г.), а также в Чили (М = 8.8, 2010 г.), показали, что существующее представление о закономерностях подготовки землетрясений и их прогнозирования является неполным [2-4]. Это касается как оценки сейсмического потенциала разломных зон, так и применения современных прогностических методов для определения места и времени крупных землетрясений. Ограниченность современных подходов к прогнозированию сейсмических явлений на границах разделов геоструктурных блоков различного ранга связана в первую очередь с относительно малыми размерами очагов землетрясений в сравнении с размерами областей их подготовки, испытывающих значительные деформации, а также со сложным характером напряженно-деформированного состояния среды и нелинейностью отклика межблочных и межплитных интерфейсных зон. Важнейшим фактором, лимитирующим возможности современных прогностических моделей, является весьма ограниченная статистика сильных землетрясений (систематический инструментальный мониторинг сейсмической и деформационной активности в сейсмоактивных районах осуществляется менее века, в то время как период повторяемости наиболее крупных и разрушительных землетрясений может составлять от сотен до тысяч лет).
Сказанное определяет актуальность использования многоуровневых модельных блочных систем для изучения особенностей деформирования и сейсмических явлений в блочной геологической среде при различных видах и режимах внешних воздействий. Подобные модельные системы (среды) должны удовлетворять требо-
ваниям их аналогов в земной коре не только с точки зрения блочного строения и реологии материалов блоков и границ раздела, но и характеризоваться наличием сложных граничных условий, реализующих сжимающие, растягивающие и сдвиговые деформации. Важным параметром соответствия реальной геологической и модельной сред является сходство закономерностей сейсмических проявлений деформационных процессов.
Результаты исследований [5-14] свидетельствуют, что перспективной модельной средой для изучения взаимосвязи деформационных и сейсмических процессов в литосфере являются блочные ледовые покровы крупных водоемов. Перспективность использования блочного ледового покрова как физической модели значительных фрагментов литосферы или земной коры подтверждается качественным сходством ряда важнейших особенностей их структуры, деформационных механизмов, сейсмических проявлений деформационных процессов, характера изменения температурного поля и механических свойств с глубиной, наличием «подложки» с отличающимися реологическими характеристиками и т.д. Более того, поскольку лед принято считать разновидностью горных пород, особенности развития в нем процессов деформации и разрушения привлекают внимание многих ученых из-за сходства с подобными явлениями в «классических» геоматериалах [5, 15-18].
Детальное исследование ледового покрова озера Байкал как модельной среды осуществлялось для изучения взаимосвязи деформационных и сейсмических процессов в литосфере в рамках интеграционных проектов СО РАН. Уникальность байкальского ледового покрова как объекта для физического моделирования геодинамических процессов состоит в том, что он ежегодно формируется на 4-5 месяцев в одном из самых протяженных (630 км) и глубоких (1337 м) водоемов, окруженном горными хребтами (рис. 1). Рельеф, возникший при рифтогенном режиме развития Байкальской впадины, препятствует свободному тепловому расширению ледяного покрова. Наличие стесненных граничных условий в горизонтальной плоскости обеспечивает формирование в различных его областях сложных систем нагружения различного типа, приводящих к возникновению и развитию специфических деформационных структур, аналогичных наблюдаемым в литосфере (зоны коллизии, спрединга, пул-апарт и т.д.) [9, 11, 19]. Все сказанное с учетом значительных размеров ледового покрова озера Байкал обусловливает его уникальность для изучения закономерностей поведения квазидвумерных блочных сред, в частности массивов горных пород и фрагментов литосферы.
Среди геофизических и тектонофизических проблем, эффективным инструментом решения которых является физическое моделирование динамического поведения ледового покрова, особый интерес представляет
Рис. 1. Спутниковые снимки ледового покрова озера Байкал: блочная структура ледового покрова в южной и центральной части Байкала (а); детализированная блочная структура ледового покрова в центральном секторе Байкала (б). На рисунке (б) можно видеть, что ледовый покров состоит из блоков (ледовых плит), разделяемых магистральными трещинами сжатия (границами раздела коллизионного типа) и прибрежными продольными трещинами сдвига
изучение особенностей процессов подготовки крупномасштабных сейсмогенных динамических явлений на конвергентных границах раздела основных структурных блоков ледового покрова (ледовых плит), а также во внутриплитных трещинах различного масштаба. Это связано с тем что сейсмогенные динамические явления в ледовом покрове («льдотрясения» [12]) являются аналогами землетрясений или горных ударов в земной коре. Детальный анализ динамики напряженно-деформированного состояния элементов блочной ледовой среды вблизи порога активизации динамических смещений по границам раздела блоков позволяет выявить прекурсоры этих явлений с целью установления более общих закономерностей перехода от крипа к динамическому режиму движения по границам раздела в блочных средах по мере роста локальных напряжений.
В настоящей работе проведено сравнительное исследование процессов деструкции в ледовой и геологической средах с использованием крупномасштабного физического моделирования и метода динамической аналогии, в рамках которого рассматриваются сходные процессы в различных средах и физических условиях. Целью данного исследования являлось выявление условий подготовки очагов сейсмогенного излучения при контактном взаимодействии структурных блоков геологической среды (ледовых плит).
2. Методы исследований
Для решения поставленной задачи проводились систематические измерения относительных перемещений ледовых плит по границам раздела, внутриплитных горизонтальных деформаций и сейсмической активности различных участков ледового покрова совместно с измерениями температуры воздуха и льда на разных глубинах. Для проведения измерений использовался комплекс аппаратно-программных средств, включающий в
том числе специально изготовленные оригинальные аппаратно-программные комплексы «Сдвиг», «Сдвиг-4М», «Пчелка» [20-22]. Регистрация и передача данных мониторинга осуществлялись с использованием каналов сотовой связи, что позволило организовать круглосуточные наблюдения в удаленном режиме. Исследовались особенности формирования и роста ледяного покрова, проводилось систематическое определение прочностных и деформационных параметров льда в частично выпиленных нишах (in situ) или вынутых кернах льда. Измерения и испытания осуществлялись совместно с сотрудниками Геологического института СО РАН и Лимнологического института СО РАН.
3. Общие закономерности деформирования и разрушения ледового покрова оз. Байкал
Пресноводный байкальский лед, являющийся разновидностью горных пород, обладает прозрачностью и сильной зависимостью механических свойств от температуры [23]. Это привлекает внимание многих специалистов в области механики разрушения, поскольку позволяет исследовать (в том числе визуально) различные механизмы трещинообразования в хрупких материалах [5, 17]. Для получения адекватных оценок значений физико-механических свойств байкальского льда измерения данных свойств необходимо проводить в естественных условиях (in situ), поскольку такие условия крайне сложно воспроизвести в лаборатории. Для этих целей была изготовлена специальная портативная аппаратура. При механических испытаниях in situ при отрицательных температурах воздуха использовались два способа нагружения образцов льда: сжатие выпиленных образцов, а также срез непосредственно в ледовом покрове в выпиленных ледовых нишах.
На рис. 2 представлена типичная деформационная кривая ледового блока при его сдвиговом отделении от
s, мм
Рис. 2. Деформационное поведение образца льда размером 0.64x0.70x0.22 м3 при срезе в выпиленной нише с применением домкратов. Предельная прочность образца льда на срез составила 8.9 кг/см2 при температуре воздуха -7 °С
ледового покрова, позволяющая судить об упругоплас-тическом поведении льда в условиях сдвига. Финальный сегмент графика указывает на типичные три стадии реологического упруго-вязкопластического поведения ледовых блоков, предваряющих динамическое разрушение: ускоренное скольжение, затишье и момент динамического среза, сопровождаемого всплеском генерации упругих колебаний. Фаза «взрывного» разрушения происходит уже на спаде сдвигового сопротивления, что дает возможность прогнозировать хрупкое динамическое разрушение.
Прочностные параметры льда обнаруживают существенную зависимость не только от температуры, но и от его структурных особенностей, в свою очередь связанных с условиями и режимом охлаждения и кристаллизации воды, а также от предшествующих этапов деформирования ледового покрова. Важно, что лед при значительном промерзании, начиная от -7...-10 °С и ниже, приобретает ярко выраженные упругохрупкие свойства и способность накапливать при деформировании упругую энергию до высокого порогового уровня, при достижении которого может происходить динамическое хрупкое разрушение с превращением части материала в ледяную пыль. Таким образом, ледовый материал в определенном физическом состоянии и при определенном способе приложения нагрузки способен проявлять признаки хрупкого разрушения, что сближает его с удароопасными породными массивами в глубоких горных выработках. Динамика разрушения льда обнаруживает качественное подобие с поведением горных пород в очаговой области землетрясений, что позволяет рассматривать ледовый покров как адекватную модельную среду для изучения процессов подготовки актов динамического разрушения в земной коре.
Ввиду сильной зависимости механических (в том числе реологических) свойств льда от температуры, характер отклика различных горизонтальных слоев ледового покрова на механические воздействия существенно различается. При этом в вертикальном сечении ледовой плиты можно выделить два участка (слоя).
Верхний слой является наиболее хрупким и обладает наиболее высокой прочностью (до 8 МПа) и несущей способностью. Нижний слой, соприкасающийся с водой, имеет температуру, близкую к нулю, и поэтому характеризуется низкой прочностью и высокой «пластичностью». Его толщина составляет порядка 5-10 % от общей толщины ледовой плиты и, как правило, не превышает 10-12 см. Указанные особенности свидетельствуют о качественном подобии двухслойной структуры ледовых плит структуре континентальных литосферных плит. Необходимо отметить также и сходство соотношений реологических параметров различных слоев.
Наибольшую несущую нагрузку при горизонтальных деформациях ледовый покров воспринимает через верхний хрупко-упругий слой льда, тогда как тонкий нижний слой обладает гораздо меньшей прочностью. Установлено, что при горизонтальном деформировании разрушение ледового покрова начинается с наименее прочного нижнего слоя [13].
Наибольшую толщину (до 0.7-1.2 м), изгибную жесткость и сходство с континентальными плитами блочный ледовый покров озера приобретает в феврале-начале марта при низких температурах воздуха (до -30...-40 °С). Вязкопластические свойства ледяного покрова проявляются в конце марта-апреле на фоне положительных среднесуточных температур. В конце февраля или в начале марта по мере возрастания инсоляции начинается наиболее активная деформационно-деструктивная деятельность в пределах стесненного берегами ледового покрова. Таким образом, в различные временные интервалы ледовый покров Байкала способен изменять реологические свойства в широком диапазоне значений, что дает возможность исследовать различные режимы внутриплитных и межплитных деформаций.
4. Причины и факторы деформирования и фрагментации ледового покрова
При определении режимов деформирования земной коры, а также изучении процессов подготовки землетрясений к числу первостепенных по значимости относятся вопросы, связанные с природой факторов, контролирующих периодичность сейсмических и деформационных явлений длительностью месяцы, годы и десятки-сотни лет. Знание таких факторов необходимо для прогнозирования природных катастроф и совершенствования моделей очагов землетрясений. Поэтому при проведении исследований ледового покрова большое внимание было уделено изучению периодичности проявления природных факторов, влияние которых обусловливает разнообразные режимы деформирования и динамического разрушения льда [12, 24, 25]. Выявлены пять наиболее значимых и регулярно действующих факторов: температурные изменения в сочетании с солнечной радиацией, толщина снежного покрова, ветровая на-
грузка, подледные течения и барометрические вариации атмосферного давления. Были предприняты попытки оценить значимость каждого фактора, что важно для целей разработки методического подхода к прогнозу динамических сейсмогенерирующих явлений на межплитных границах (аналогов землетрясений). Подобные исследования авторами проводились ранее [12], и в данном разделе результаты таких оценок представлены в сокращенном виде.
Температурный фактор. Лед имеет высокий коэффициент температурного расширения, сопоставимый с таковым для полимеров и в 2-20 раз превышающий значения для большинства металлов и минералов. В сравнении с обширными морскими льдами, ледовый покров Байкала имеет важные отличия: он обладает более высокими прочностными характеристиками и тонкой пленкой располагается на водной «линзе». Границы озера почти везде обрамлены береговыми поднятиями, препятствующими свободному расширению ледяных полей. Поэтому экзогенный термический фактор, включающий в себя теплообмен с нижним слоем атмосферы и приток прямой солнечной радиации, оказывает определяющее влияние на величину и распределение горизонтальных «тектонических» напряжений в ледовом покрове и тем самым контролирует интенсивность деформационных процессов. При этом направление тренда деформационных процессов связано в первую очередь с направлением температурного тренда в ледовом покрове. Значительное повышение среднесуточных температур (положительный тренд) приводит к фрагментации консолидированных ансамблей ледовых блоков путем формирования новых или активизации «залеченных» конвергентных границ раздела, на которых происходят сжатие ледовых плит и пододвигание участков одной из ледовых плит под другую [11]. Отметим, что такие границы раздела плит выполняют роль своеобразных полос локализации деформаций, обеспечивая эффективное «удаление» материала из плоскости деформирования.
Снежный покров. Осадки в виде снежного покрова на поверхности льда играют роль эффективного тепло-изолятора и тем самым значительно замедляют процессы деформирования и деструкции льда. Дополнительное изолирующее действие снежного покрова обеспечивается его высокой отражательной способностью, резко снижающей эффективность действия инсоляции. При мониторинге внутриплитных деформаций и относительных перемещений ледовых плит по границам раздела выявляется существенное (иногда на порядок величины) снижение скоростей деформаций и перемещений, а также энергии и частоты сейсмических проявлений. Последствия снежного блокирования активности процессов ледовой деструкции проявляются в течение нескольких дней или даже недель.
Ветровая нагрузка. Сложный рельеф Байкальской впадины и ее горного обрамления является причиной разнообразия в розе ветров, скорость которых достигает в штормовые периоды 25-30 м/с и выше. Наиболее сильное воздействие на деформации ледового покрова оказывают продольные ветры. Мощные порывы вызывают колебания водных масс, а также изгибные деформации, стимулирующие эпизодические растрескивания ледовых плит и возвратно-поступательные смещения по трещинам. Особенно ощутимо действие ветров при небольшой толщине ледовых пластин, а также в весеннее время, когда вследствие повышения среднесуточных температур существенно снижается прочность льда и возрастает его пластичность. Отметим, что деструктивное влияние ветровой нагрузки наиболее выражено при совпадении направлений ветров и подледных течений.
Подледные течения. Согласно данным гидрологических исследований [25-27], горизонтальные течения в Байкале вызываются ветрами, притоками и оттоками речных вод, приливами и отливами, перепадами атмосферного давления, а также отклоняющей силой Корио-лиса из-за вращения планеты. В общем плане водные потоки в зимнее время движутся вдоль западного берега с севера на юг, а вдоль восточного — с юга на север. Общая циркуляция водных масс направлена против часовой стрелки, и три подводные котловины Байкальской впадины сохраняют подобные циркуляционные ячейки. Существуют также локальные циркуляционные течения, зависящие от метеопроявлений, рельефа дна и побережий. Выявлена геострофическая цикличность длительностью 6-7 суток в процессах изменения их скорости и направления. Характерные значения скоростей подледных течений в зимне-весенний период составляют 1-6 см/с [25]. При штормах и сильных вариациях атмосферного давления происходит усиление скорости течений до 10-11 см/с. Наряду с этим важно отметить роль вертикальных турбулентных течений, связанных с притоком разогретых подземных вод из зон активных разломов и газовых выбросов, что приводит к вертикальному турбулентному перемешиванию с холодными массами воды [28]. Наличие таких течений может приводить к уменьшению толщины ледового покрова на соответствующих участках и, следовательно, к локализации на этих участках деформационной активности при уменьшении деформационной активности в окружающих областях.
Барометрический фактор связан в значительной степени со сложными перемещениями воздушных масс в пределах Байкальской впадины и оказывает заметное влияние на деформирование ледяного покрова. Соответственно этому возникают бароградиентные колебания, которые оказывают ощутимое влияние и на интенсивность деформационных процессов на границе раз-
Параметры Уравнение регрессии Коэффициент корреляции Я Окно сглаживания, ч
Температура У = 1837.7Х2 + 172Х + 6.4 0.73 ± 0.09 12
Давление У = 1 011 047 847.2Х3 - 4 205 846.5Х2 + 5831.2Х - 2.7 0.76 ± 0.10 6
Скорость ветра У = 2132.8Х3 - 974.8Х2 + 279.0Х - 21.8 0.30 ± 0.10 12
Таблица 1
Взаимосвязь метеофакторов с сейсмической активностью ледового покрова
Параметры
Уравнение регрессии
Коэффициент корреляции Я
Окно сглаживания, ч
Температура
У = 1837.7Х2 + 172Х + 6.4
0.73 ± 0.09
12
Давление
У = 1 011 047 847.2Х3 - 4 205 846.5Х2 + 5831.2Х - 2.7
0.76 ± 0.10
Скорость ветра
У = 2132.8Х3 - 974.8Х2 + 279.0Х - 21.8
0.30 ± 0.10
12
дела ледовых плит. В частности, в работе [25] выявлена периодичность сейсмической активности одной из таких границ длительностью 6-7 суток, связанная со сменой знака градиентов атмосферного давления. В целом отмечено, что ветровые и бароградиентные факторы проявляются в совокупности и оказывают ощутимое воздействие на деформации ледового покрова.
Сложные изменения экзогенных факторов и их неоднозначное влияние на динамику ледовых процессов затрудняют долгосрочное прогнозирование крупномасштабных сейсмогенных явлений на межплитных границах, делая его вероятностным. Критические напряжения, вызывающие формирование новых границ раздела или активизацию смещений по существующим границам в ледовом покрове, достигаются в результате совокупного действия температурного расширения и направленного смещения ледовых плит, обусловленного штормовыми ветрами и подледными течениями. В большинстве случаев именно в периоды резкого потепления, когда приповерхностная температура льда повышается до минимальных отрицательных значений -2...0 °С, происходят акты динамической конвергенции (пододвигания) плит или их относительного сдвигового перемещения по границам раздела. Это позволяет прогнозировать ледовые удары в интервале 1-2 недель на основании комплекса метеоданных и с учетом вероятности выпадения снега, способного затормозить и даже нейтрализовать эффекты термического воздействия. Используемая система сбора информации представляет на выходе результаты инструментальных измерений в виде временных рядов. Для численного описания связи изменения метеопараметров и характеристик деформа-
ции льда эти временные ряды сглаживаются с помощью временных окон и затем подвергаются регрессионному анализу.
В табл. 1 приведены результаты построения регрессионных зависимостей между метеорологическими параметрами (Х) и сейсмичностью ледового покрова (У). Их взаимосвязь хорошо описывается многочленами второй (температура) и третьей (давление, скорость ветра) степени с высокой корреляцией. Наилучшим окном сглаживания является 12 ч (температура и скорость ветра) и 6 ч (давление). Полученные значения коэффициентов корреляции Я = 0.73 для температуры и Я = 0.76 для давления говорят о наличии явной взаимосвязи между этими параметрами и деформациями льда. В частности, проведенный анализ связи сейсмической активности одной из межплитных границ с погодными условиями в феврале-марте 2013 г. показал, что наиболее благоприятными сочетаниями экзогенных факторов для проявления сейсмической активности является быстрое потепление на фоне умеренных атмосферного давления и ветра при отсутствии снежного покрова.
При обработке временных рядов по изменениям температуры воздуха и сейсмической активности на участках ледовых плит, прилегающих к границе раздела, были установлены близкие значения их характерных периодов. Для типичных мартовских метеоусловий они составляют: 1.0, 5.1 и 8.5 суток для температуры и 1.0, 4.5 и 9.8 суток для сейсмической активности (рис. 3). Повышение температуры верхнего хрупкого слоя льда до уровня -2...0 °С можно принять за критическое состояние при подготовке ледовых ударов в феврале-мар-
Рис. 3. Периодограммы изменений температуры воздуха и сейсмической активности в районе п. Листвянка за период зимних наблюдений в 2013 г.
те. Действительно, при устойчивом весеннем потеплении лед теряет способность к динамическому разрушению и генерации ощутимых сейсмических колебаний.
Представленные периодограммы сейсмического режима и метеоусловий подчеркивают наличие однозначной причинно-следственной связи метеофакторов (в первую очередь температуры воздуха и, следовательно, температуры ледового покрова) с сейсмической активностью границ раздела структурных блоков ледового покрова [24].
5. Сейсмодинамические процессы при контактных взаимодействиях на границах раздела структурных блоков ледового покрова
Наиболее значительные по величине относительные перемещения ледовых плит происходят на границах раздела наиболее высокого ранга протяженностью в десятки километров (так называемых становых трещинах). Понимание закономерностей контактного взаимодействия плит на таких границах (рис. 4) является необходимым при решении задач тектоники литосферных плит, в частности при изучении локализации смещений в зонах растяжения, субдукции, коллизии и сдвиговых перемещений литосферных плит. Ниже описываются особенности межплитных границ различного типа и проводятся аналогии с границами раздела литосферных плит.
Границы раздела (трещины) раздвигового типа возникают вследствие сокращения линейных размеров ледовых плит в горизонтальной плоскости при значительных понижениях температуры, а также при направленных перемещениях ледовых плит, обусловленных воздействием штормовых ветров (рис. 5, а). При раскрытии трещин в ледовом покрове со скоростью до 110 см/сутки в возникшей полынье охлажденная вода замерзает с образованием ледяной корки. В дальнейшем такая корка может увеличиваться по толщине, а также разрушаться при сжатии или растяжении ледяного поля. Эти механизмы регулируют нормальное и сдвиговое сопротивление границ раздела плит и их сейсмоакусти-ческую активность [29, 30]. Стадийность формирования трещин растяжения позволяет провести аналогию со спрединговой (рифтогенной) деструкцией океанических плит при растяжении под воздействием восходящих и растекающихся конвективных течений в мантии в сре-динно-океанических хребтах. При подобном механизме восстановления сплошности создается своеобразная структурная история движений льда в межплитных зонах, что позволяет изучать направленность и величину относительных перемещений плит. Важно отметить, что формирование блочной (плитной) структуры ледового покрова, как правило, начинается с формирования границ раздела раздвигового типа [11].
/М?| _ ■ - |5| I
Рис. 4. Обобщенная схема деформирования ледового покрова Байкала с различными вариациями контактного взаимодействия ледовых плит при сжатии, растяжении и сдвигании их кромок: 1 — берега озера, 2 — надвиго-сдвиговые коллизии ледовых плит в прибрежной зоне, 3 — субдукция ледовых плит с пододвиганием одной из плит под другую, 4 — расхождение (спрединг) плит с промерзанием прослойки открытой воды при поэтапном раскрытии трещин, 5 — преимущественно сдвиговые смещения в сочетании с надвиганием
Границы раздела коллизионного типа (трещины сжатия) возникают в условиях температурного расширения ледового покрова в периоды возрастания температуры и интенсивности солнечного излучения, а также при участии ветров и течений сходной направленности. Под действием метеофакторов в зонах растущих надви-говых трещин происходит чередование суточных актов сжатия/растяжения. Трещины растяжения нередко закрываются, превращаясь в надвиговые в результате торцового столкновения кромок льдин, разделенных тонкой коркой замерзшей воды. Последняя при сближении плит ломается и облегчает проявление условий надвигания или поддвигания льда в процессе контактного взаимодействия на протяжении всей становой трещины. Характерно, что надвигание верхней ледяной пластины происходит на фоне снижения трения из-за наличия водной пленки, а также влияния нижнего пластичного слоя льдины с пониженной вязкостью. Под действием тяжести надвинутой ледяной плиты кромка нижней субдукти-рующей плиты изгибается вглубь, отламывается и заливается водой, что также снижает трение при надвигании верхней плиты (рис. 5, б, в). Возникает структура типа субдукции, однако из-за плавучести льда поддвигаемая нижняя плита разрушается на сегменты, но не погружается, а всплывает, приподнимая верхнюю плиту. Формируется зона поддвига, представляющая собой механический аналог тектонических «слэбов», возникающих при погружении океанической плиты под континентальную. В отличие от субдуктирующих тектонических плит «слэбов», ледовые плиты, ввиду меньшей плотности льда в сравнении с водой, имеют значительную плавучесть и не погружаются вглубь водной толщи, а остаются непосредственно под ледяным покровом,
Рис. 5. Наиболее распространенные типы границ раздела между ледяными плитами в ледовом покрове Байкала: трещина растяжения (а); субдукционная граница тонких плит на ранней стадии, когда одна из них (справа) отламывается, погружается под воду и пододвигается под другую (б); «субдукция» утолщенных ледовых плит, когда в верхней кромке плиты при надвигании возникают валы льда, нижняя плита разламывается и ее фрагменты пододвигаются под верхнюю (в); участок зоны коллизии ледовых плит, в соседних сегментах которой происходит пододвигание и надвигание плит друг на друга (г). На участках, аналогичных приведенному на рисунке (г), коллизия ледовых плит сопровождается генерацией наиболее мощных сейсмических импульсов
контактируя с ним с трением, особенно возрастающим при смерзании пластин. Измеренные амплитуды таких зон поддвига нередко достигают 12-20 м, при этом пододвинутые плиты изгибаются под весом надвинутых сегментов льда и разламываются на фрагменты. На фоне сжатия ледяных плит нередко проявляется чередование надвигов и подсовов (рис. 5, г). В этих условиях процессы динамического разрушения проявляются наиболее активно.
В связи со сказанным необходимо заметить, что энергетические и деформационные параметры при деструкции ледового покрова Байкала, особенно при сжатии по субдукционному механизму, зависят от толщины льда, его реологических свойств и т.д. При фронтальном коллизионном столкновении ледовых плит большой толщины инструментальными наблюдениями фиксируются высокие скорости деформирования и высокая энергетика сейсмического излучения. При касательном контакте льдин в процессе формирования ледовых зон поддвига роль трения снижается, также как и энергия
сейсмических импульсов. Динамика разрушения ледового покрова при растяжении — наименьшая по энергетике сейсмического излучения. Однако необходимо также учитывать, что нередко происходит возрастание эффективной жесткости и прочности границ раздела вследствие смерзания берегов трещин на протяжении морозных периодов.
Нередко для отдельных сегментов протяженных магистральных трещин выявляются все рассмотренные виды межблочных взаимодействий: раскрытие, сжатие и сдвигание. Частичному восстановлению прочности на контактных участках льдин способствует формирование снежного покрова, блокирующего динамическую активность в виде деформаций и деструкции ледяных пластин.
Трещины сдвигового типа смещения. Среди крупномасштабных деформационных структур ледового покрова интерес представляют области интенсивных сдвиговых деформаций, в которых происходит образование систем крылообразных трещин в узкой протя-
женной зоне ледового покрова. Данные системы трещин нередко эволюционируют в магистральную трещину с выраженными горизонтальными смещениями берегов. Наиболее часто сдвиги возникают в периферийных прибрежных участках ледяного покрова при его продольном дрейфе в условиях, когда с одной стороны лед прочно прикреплен к неровностям дна, а удаленная от берега область ледяного покрова медленно дрейфует. Измерения деформаций в одной из прибрежных сдвиговых трещин с косым растяжением вблизи п. Листвянка позволили установить: за 1.5-месячный период наблюдений средняя скорость правосторонних сдвиговых смещений составила V = 1.6 см/сутки. Скорость возрастала при ветровой инициализации деформаций в моменты порывов V = 0.6-0.8 мм/мин. Примечательно, что сдвиговые смещения нередко происходят с частичными возвратными смещениями. По всей вероятности, это является проявлением упругой отдачи материала при деформациях изгибания ледовой пластины при неравномерном внешнем воздействии, например при порывах ветра. Контактное трение в сдвиговых трещинах с боковым сжатием или растяжением происходит на их коленообразных изгибах по простиранию. В сопоставлении с геотектоническими структурными объектами рассмотренные сдвиговые элементы в ледяном покрове наиболее близки к транспрессивным или трансте-зионным контактным зонам при межплитных взаимодействиях в геодинамике. Поскольку для байкальского ледового покрова в большинстве случаев характерны горизонтальные пространственные перемещения, то наличие трещин сдвигового типа и проявление сдвиговой компоненты в межблочных магистральных трещинах вполне объяснимы.
За 4-5-месячный зимний сезон в каждой становой трещине, разделяющей крупные ледяные плиты, проявлялись 3-5 и более ощутимых активизаций динамических перемещений со средними амплитудами смещений порядка 0.1-1.0 м в виде зон поддвига, надвигов и сдвигов. Средняя периодичность сейсмических активизаций в зонах межплитных магистральных трещин составляет Т ~ 7 ± 2 сут, что соответствует указанной выше периодичности в режимах метеорологических явлений.
6. Обсуждение результатов и выводы
Выявлено качественное подобие наблюдаемых в блочной структуре ледового покрова Байкала деструктивных, деформационных и сейсмических явлений соответствующим геодинамическим процессам и явлениям в литосфере. Ниже для подтверждения этого тезиса рассматриваются несколько примеров.
В табл. 2 представлена выборка сейсмических событий и приведены характеристики серии наиболее крупных актов динамического относительного перемещения бортов ледовых плит в магистральных трещинах за
Таблица 2
Амплитуды и частоты сейсмических колебаний по трем каналам при смещениях в ледовых трещинах
Дата ajjz, см/с2 Vxyz, см/с dxyz> см ./шах, ГЦ
16.03.2005 2.2 0.03 0.0008 7.70
04.03.2006 2.7 0.22 0.0410 1.60
22.03.2007 264.7 11.09 1.5951 1.70
25.03.2008 1.5 0.02 0.0073 170
14.01.2009 89.3 4.69 1.4498 0.50
24.03.2010 35.6 0.07 0.0015 13.10
07.03.2011 3.4 0.03 0.0002 12.20
15.03.2012 21.0 1.23 0.6444 0.35
05.03.2013 5.4 0.58 0.3630 0.60
19.02.2014 28.5 2.46 0.9077 0.56
Здесь Ахух — векторная амплитуда виброускорения, VXYZ — виброскорости, DXYZ — вибросмещения,^шах — частота максимальной амплитуды.
9-летний цикл сейсмического мониторинга на льду Байкала.
Обнаруживается большое сходство рассмотренных параметров с таковыми для многих землетрясений. Но есть и отличия, состоящие в том, что амплитуды вертикальных колебаний ледового покрова (канал Z) при ледовых ударах, как правило, имеют наибольшие значения, особенно при сжатии, поскольку ледовый покров испытывает волновые колебания на водной линзе по типу мембраны.
Высокая степень аналогии обнаруживается между амплитудно-частотными характеристиками сейсмических колебаний, регистрируемых при «льдотрясениях» на Байкале, и сейсмическими записями тектонических землетрясений. Для сравнения ниже (рис. 6) приведены записи колебаний землетрясения 27.08.2008 г. с магни-тудой 6.2, зарегистрированные сейсмостанцией ««Талая» (п. Слюдянка).
Анализ уровня сдвиговых напряжений во фрагментах активных границ раздела структурных элементов блочных сред с применением численного моделирования показал возможность прогнозирования актов приближения к предельному состоянию границы раздела в виде возникновения неустойчивой подвижки [31]. Расчеты проводились с применением метода клеточных автоматов и с использованием данных, полученных при наблюдениях за смещениями с высокой скоростью по магистральным трещинам перед ледовыми ударами (рис. 7).
Прямыми измерениями скоростей смещений в трещинах и сейсмического режима в пределах ледового покрова оз. Байкал было показано, что процессы динамического разрушения в магистральных трещинах льда имеют динамическую аналогию с процессами подготов-
А, см/с
ПЛ, см/(с-Гц)
50 Н 0
-50 -100
О 1 2 3 4 5 6 7 t, с см/с2
10 О -10
-20
01234567 U с
0.02 1
0.01
0.00
0.1
v(fl см/(с- Гц) 0.004
0.002
0.000
Рис. 6. Формы сейсмических колебаний и спектры: а — сейсмостанция Талая, землетрясение 27.08.2008 г., запись по компоненте N-S и ее спектр; б — подвижка льда 22.03.2007 г. и спектр колебаний по компоненте N-8
ки землетрясений. На рис. 8 приведена сейсмическая запись, характерная при подготовке подобных ледовых ударов. Важно отметить, что рассмотренный режим подготовки динамических актов в ледовой среде имеет типичный сценарий: нарастающий шум, ускорение смещений берегов трещины и затем быстрая подвижка со скоростью 1.5-2.0 м/с с излучением пакета мощных сейсмических импульсов (рис. 8).
В части, касающейся физического моделирования сейсмопрогностических ситуаций на ледяном покрове, необходимо отметить достаточно благоприятные возможности прогнозирования ледовых ударов на Байкале, по сравнению с опытом менее успешного прогнозирования землетрясений в Байкальской рифтовой зоне [1618]. В 2013 году авторам в течение зимнего сезона уда-
Рис. 7. Последствия произошедшей сдвиго-взбросовой подвижки типа субдукции в зоне магистральной трещины при ледовом ударе 20.03.2007 г., когда возникло косое надвигание льдины справа, амплитуда — 1.85 м
лось спрогнозировать 5 актов сейсмической активизации в виде ледовых ударов. Несмотря на улучшение контроля основных параметров подготовки ледовых ударов, их прогнозирование может быть признано как относительно успешное и только на вероятностном уровне. Это обусловлено сложностью учета многочисленных сочетаний метеофакторов, а также разнообразием физико-механических и структурных особенностей в сегментах становых трещин и ограниченной точностью метеосводок, используемых при прогнозе. Полученный положительный опыт ледового прогнозирования основан на знании нескольких составляющих: значений температуры воздуха, характерного режима деформаций в трещинах и сейсмической активности, а также выявленной периодичности их проявлений. Предпринятый подход позволил осуществлять «долгосрочный прогноз», т.е. за 1-2 недели до прогнозируемого события, а также далее «среднесрочный прогноз» за 1-2 дня и за несколько часов по мере его приближения. В ожидаемый день на специально оборудованном полигоне в пределах выбранной магистральной трещины в период с 10 до 16 ч устанавливалось оборудование для регистрации деформаций и записей сейсмостанции и видеокамеры. В подобных ситуациях, т.е. при наличии условий для проведения наблюдений, очередное сейс-модинамическое событие в наблюдаемых сегментах магистральной ледовой трещины может быть спрогнозировано за минуты и десятки секунд до его наступления. Как свидетельствуют результаты измерений, предвестниками таких событий являются ускорение смещений берегов трещин и быстрое нарастание сейсмической активности с появлением серии высокоамплитудных сейсмических импульсов (рис. 8, а). Подобных знаний явно не достаточно для решения вопросов, касающихся
0
Рис. 8. Режим возрастания скорости сейсмических колебаний перед значительным сейсмическим событием в виде ледового удара (а); примеры волновых форм записи по трем каналам (б)
средне- и долгосрочного прогноза землетрясений в наблюдаемых сегментах тектонических разломов. Отсюда следует вывод о том, что прогноз наступления опасных событий даже для детально изученного участка разлома в самом благоприятном случае базируется в основном лишь на анализе текущего режима сейсмических событий, иногда с привлечением дополнительных неоднозначных предвестников типа деформометрических, гидрологических и других данных. В глубинных сегментах очагов готовящихся землетрясений до сих пор остаются неизвестными закономерности контактного взаимодействия, определяющие контактное сопротивление в плоскости готовящегося участка разлома перед возникновением акта динамического перемещения и излучением упругих волновых колебаний.
Использование метода аналогии при рассмотрении процессов подготовки динамических разрушений в ледовой обстановке открывает возможность для определения причин неудач в прогнозе сейсмических событий в геологической обстановке и выбора путей к более осмысленному решению вопросов прогнозирования и оценки реальных возможностей их решений.
Следовательно, в настоящее время среднесрочный и долгосрочный виды прогноза землетрясений не имеют необходимых сведений о моделях подготовки их очагов. При отсутствии возможностей мониторинга за течением глубинных геомеханических процессов в очаговой области нет также и надежной основы для принятия важных практических решений в области прогноза опасных подземных толчков и снижения сейсмического риска. Решение данной проблемы может быть достигнуто при разработке более совершенных моделей очагов землетрясений, адекватных существующим природным условиям. Недостаток сведений можно компенсировать путем организации детальных наблюдений
средствами мониторинга в потенциально опасных сегментах зон разломов. Эти условия должны быть дополнены оперативной интерпретацией поступающих сведений и наличием рабочих моделей подготовки очагов землетрясений для локальных условий. Практика показала, что совершенствование методов прогноза наступления опасных природных явлений может достигаться также с применением методов физического и численного моделирования режимов подготовки. Приемлемые результаты такого моделирования в дальнейшем могут быть подтверждены натурными наблюдениями при разработке методов прогнозирования ледовых ударов [3134]. Очевидно, что предложенный подход к прогнозу землетрясений сопряжен с немалыми материальными затратами. Поэтому для продвижения в этом направлении целесообразно привлечение усилий многих научных коллективов и больших материальных средств, что может быть реализовано в рамках международного сотрудничества заинтересованных научных сообществ.
7. Заключение
Исходя из результатов проведенных исследований можно констатировать, что ледовый покров озера Байкал обнаруживает подобие процессов реологического поведения, многоуровневой блочной делимости с проявлениями деформационных и деструктивных процессов в литосфере Земли. Данное обстоятельство позволяет рассматривать ледовый покров Байкала как уникальный по своим свойствам динамически активный структурный объект, пригодный для масштабного физического моделирования изучаемых сейсмических и геодинамических природных явлений. Необычная специфика ледового покрова Байкала состоит еще и в том, что он располагается на огромной пресноводной линзе в пределах сейсмически активной рифтовой впадины с
высокой сейсмической активностью, повышенным эндогенным тепловым потоком, усиленным глубинными флюидами, поступающими через сейсмоактивные разломы на дне озера. Их наличие, в свою очередь, приводит к тепловым конвективным возмущениям водных масс, проявляющимся в виде восходящих течений, влияющих на температурный баланс ледяного покрова и его реологическое поведение.
С позиций методов физической мезомеханики, а также метода динамических аналогий можно констатировать, что выявленное сходство ледовых и тектонических процессов позволяет использовать результаты изучения процессов деформирования и динамического разрушения ледового покрова оз. Байкал и методик прогнозирования данных процессов для расширения и развития научных представлений о малоизученных механизмах и закономерностях сейсмических и деформационных процессов в геосреде.
Ограниченный объем данной статьи не позволил рассмотреть результаты многих других важных наблюдений авторов. Некоторые из них касаются изучения вариантов контактного взаимодействия на границах литосферных плит, другие — результатов проведенных натурных экспериментов с успешным применением силовых и взрывных воздействий на высоконапряженные сегменты магистральных трещин с целью разработки методов управления процессами инициации или мягкой разгрузки избыточных напряжений в зонах опасных разломов. При проведении экспедиционных работ 11 марта 2011 г. на льду Байкала деформографами и сейсмостан-циями были зафиксированы отклики от сейсмических колебаний катастрофического землетрясения в японской провинции Тохоку с М = 9.0 [35, 36]. Отклик на это событие на ледовом покрове представлял собой медленные волновые колебания с амплитудами до 8 см по вертикали и периодами 18 мин. Также с большой задержкой в необычное вечернее время возникали наведенные ледовые удары, многочасовые колебания водного уровня и смещения в трещинах. Таким образом, в ледяном покрове Байкала отчетливо проявилась трансформация высокочастотных сейсмических колебаний удаленного сейсмического события в амплитудные медленные волны, что открывает новые и неожиданные возможности детектирования волновых деформаций различной природы.
Работа выполнена в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 гг.
Литература
1. Структурные уровни пластической деформации и разрушения / Под ред. В.Е. Панина. - Новосибирск: Наука, 1990. - 252 с.
2. Kerr R.A. New work reinforces megaquake's harsh lessons in geo-science // Science. - 2011. - V. 332. - P. 911.
3. Kerr R.A. Seismic crystal ball proving mostly cloudy around the world // Science. - 2011. - V. 332. - P. 912-913.
4. Ozawa S., Nishimura T., Suito H., Kobayashi T., Tobita M., Imakiire T. Coseismic and postseismic slip of the 2011 magnitude-9 Tohoku-Oki earthquake // Nature. - 2011. - V. 475. - P. 373-376.
5. Гаккель Я.Я. Природное «моделирование» тектонических деформа-
ций на ледяной коре // Изв. Всесоюзного географического общества. - 1959. - № 1. - С. 27-41.
6. Hamaguchi H., Suzuki Z., Koyama J. et al. A study on ice faulting and
icequake activity in the Lake Suwa, (1) Preliminary field observation // Sci. Rep. Tohoku University. - 1977. - Ser. 5. - No. 24(1/2). -P. 43-54.
7. Hamaguchi H., Goto K. A study on ice faulting and icequake activity in the Lake Suwa, (2) Temporal variation of m-value // Sci. Rep. Tohoku University. - 1978. - Ser. 5. - No. 25(1). - P. 25-38.
8. Bindschadler R.A., King M.A., Alley R.B., Anandakrishnan S., Pad-man L. Tidally controlled stick-slip discharge of a West Antarctic ice stream // Science. - 2003. - V. 301. - P. 1087-1089.
9. Добрецов Н.Л., Псахье С.Г., Ружич В.В., Попов В.Л., Шилько Е.В.,
Гранин Н.Г., ТимофеевВ.Ю., Астафуров С.В., Димаки А.В., Стар-чевич Я. Ледовый покров озера Байкал как модельная среда для изучения тектонических процессов в земной коре // ДАН. - 2007. -Т. 412. - № 5. - С. 656-660.
10. Kattenhorn S.A., Marshall S.T. Fault-induced perturbed stress fields and associated tensile and compressive deformation at fault tips in the ice shell of Europa: implications for fault mechanics // J. Struct. Geol. - 2006. - V. 28. - P. 2204-2221.
11. Psakhie S.G., Dobretsov N.L., Shilko E.V., Astafurov S.V., DimakiA. V., Ruzhich V.V. Model study of the formation of deformation-induced structures of subduction type in block-structured media. Ice cover of Lake Baikal as a model medium // Tectonophysics. - 2009. - V. 465. -P. 204-211.
12. РужичВ.В., Псахье С.Г., ЧерныхЕ.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.
13. Псахье С.Г., Шилько Е.В., Астафуров С.В., Димаки А.В., Гранин Н.Г., Ружич В.В., Гнатовский Р.Ю. Роль внутренних напряжений в плитных средах как фактора, определяющего деформационную активность на границах раздела. Оценка величины избыточных тектонических напряжений // Физ. мезомех. - 2010. - Т. 13. -№ 3. - С. 5-14.
14. Weiss J. Drift, Deformation, and Fracture of Sea Ice. - Berlin: Springer, 2013. - 83 p.
15. Sinha N.K. Constant strain- and stress-rate compressive strength of columnar-grained ice // J. Mater. Sci. - 1982. - V. 17. - P. 785-802.
16. Zaretskii Yu.K., Fish A.M. Effect of temperature on the strength and viscosity of ice // Soil Mech. Found. Eng. - 1996. - V. 33. - No. 2. -P. 46-52.
17. Епифанов В.П. Хрупкое разрушение пресного льда // Материалы гляциологических исследований. - 2005. - Вып. 100. - С. 110-122.
18. Епифанов В.П., Юрьев Р.В. Вязкость разрушения пресного льда // Докл. РАН. - 2006. - Т. 406. - № 2. - С. 1-5.
19. Псахье С.Г., Шилько Е.В., Астафуров С.В., Димаки А.В., Ружич В.В., Панченко А.Ю. Модельные исследования процессов возникновения и развития деформационных структур субдук-ционного типа в ледовом покрове озера Байкал // Физ. мезомех. -2008. - Т. 11. - № 1. - C. 55-65.
20. Ружич В.В. Высокоточный измерительный комплекс «Сдвиг» // Научный и промышленный потенциал Сибири. Инвестиционные проекты, новые технологии разработки. Международный каталог. - Новосибирск: ЗАО «Новосибирский биографический центр», 2004. - С. 90-91.
21. Димаки А.В., Псахье С.Г. Распределенная измерительная система для мониторинга смещений по границам раздела блочных сред на базе комплекса «СДВИГ-4МР» // ФТПРПИ. - 2009. - № 2. -С. 110-117.
22. Салко Д.В., Борняков С.А., Ружич В.В. Инструментальная система для мониторинга геофизических параметров на геодинамических полигонах // Физические основы прогнозирования разрушения горных пород: Тезисы докл. IX Межд. школы-семинара, Иркутск, 2-6 сентября 2013 г. - Иркутск: ИЗК СО РАН, 2013. - С. 77.
23. ШавловА.В. Лед при структурных превращениях. - Новосибирск: Наука, 1996. - 188 с.
24. Тимофеев В.Ю., Ардюков Д.Г., Гранин Н.Г., Жданов А.А., Кучер K.M., Бойко Е.В., Тимофеев А.В. Деформации ледового покрова, приливные и собственные колебания уровня озера Байкал // Физ. мезомех. - 2010. - Т. 13. - Спец. вып. - С. 58-71.
25. Жданов А.А., Гранин Н.Г., Шимарев M.H. Подледные течения Байкала (на основе новых экспериментальных данных) // География и природные ресурсы. - 2002. - № 1. - С. 79-83.
26. Соколъников В.М. Вертикальные и горизонтальные смещения и деформации сплошного ледяного покрова Байкала // Исследования гидрологического режима Байкала: Труды Байкальской лимнологической станции. Т. 18. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1960.
27. Соколъников В.М. Течения и водообмен в Байкале // Элементы гидрометеорологического режима озера Байкал. - М.-Л.: Наука, 1964. - С. 127.
28. Гранин Н.Г., Гранина Л.З. Газовые гидраты и выходы газов на Байкале // Геология и геофизика. - 2002. - Т. 43. - № 7. - С. 629637.
29. Голъдштейн Р.В., Осипенко Н.М. Некоторые вопросы механики прочности морского льда // Физ. мезомех. - 2014. - Т. 17. - №2 6. -С. 59-69.
30. Ружич В.В., Черных E.H., Левина Е.А. Вариации сейсмического режима магистральных ледовых трещин Байкала // Триггерные эффекты в геосистемах: Тезисы докл. II Всерос. семинара-совеща-
ния, Москва, 18-21 июня 2013 г. - М.: ИДГ РАН, 2013. - С. 8385.
31. Шилько Е.В., Астафуров С.В., Ружич В.В., Псахье С.Г. О возможности оценки уровня сдвиговых напряжений на границах раздела в блочных средах // Физ. мезомех. - 2009. - Т. 12. - № 3. - С. 15-22.
32. Псахье С.Г., Ружич В.В., Черных Е.Н., Шилько Е.В., Левина Е.А., Пономарева Е.И. Прогнозирование ледовых ударов на Байкале как физическое моделирование прогноза землетрясений // Physics and Forecasting of Rock Destruction: Abstr. IX Int. Workshop, Irkutsk, 2-6 September, 2013. - Irkutsk: IEC SB RAS, 2013. - P. 68.
33. Ружич В.В. Сейсмотектоническая деструкция в земной коре Байкальской рифтовой зоны. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1997. -144 с.
34. Пономарева Е.И., Ружич В.В., Левина Е.А. Оперативный среднесрочный прогноз землетрясений в Прибайкалье и его возможности // Изв. Иркутского гос. университета. Науки о земле. - 2014. -Т. 8. - C. 67-78.
35. Черных Е.Н., Ключевский А.В., Ружич В.В. Сравнительное исследование записей катастрофического восточно-японского землетрясения на скальном грунте и ледовом покрове озера Байкал // Вопросы инженерной сейсмологии. - 2011. - Т. 38. - №2 4. - С. 29-38.
36. Chernykh E.N., Klyuchevskii A.V., Ruzhich V.V. Comparison of nearby earthquake records made on hard rock ground and on ice cover of Lake Baikal // Seismic Instruments. - 2013. - V. 49. - No. 3. - P. 265274.
Поступила в редакцию 18.05.2016 г.
Сведения об авторах
Ружич Валерий Васильевич, д.г.-м.н., гнс ИЗК СО РАН, [email protected]
Псахье Сергей Григорьевич, д.ф.-м.н., чл.-корр. РАН, дир. ИФПМ СО РАН, проф. ТГУ, [email protected]
Черных Евгений Николаевич, к.ф.-м.н., снс ИЗК СО РАН, [email protected]
Шилько Евгений Викторович, д.ф.-м.н., внс ИФПМ СО РАН, проф. ТГУ, [email protected]
Левина Елена Алексеевна, к.г.-м.н., нс ИЗК СО РАН, [email protected]
Димаки Андрей Викторович, к.т.н., нс ИФПМ СО РАН, [email protected]
