Український антарктичний журнал

№ 8 (2009): Український антарктичний журнал
Articles

Електродинаміка тектонічних процесів та електромагнітне профілювання земної кори в Антарктичному регіоні

PDF (English)
  • В. М. Павлович,
  • Ю. А. Богданов,
  • В. М. Шуман,
  • В. М. Ващенко
В. М. Павлович
Інститут ядерних досліджень НАНУ, Київ, Національний антарктичний науковий центр МОН України, Київ
Ю. А. Богданов
ТОВ "Юг-нефтегазгеологія", Одеса
В. М. Шуман
Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, Київ
В. М. Ващенко
Національний антарктичний науковий центр МОН України, Київ
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.8.2009.446
Опубліковано December 16, 2009
Як цитувати
Павлович, В. М., Богданов, Ю. А., Шуман, В. М., & Ващенко, В. М. (2009). Електродинаміка тектонічних процесів та електромагнітне профілювання земної кори в Антарктичному регіоні. Український антарктичний журнал, (8), 171-185. https://doi.org/10.33275/1727-7485.8.2009.446

Анотація

У статті обговорюються питання виникнення природного імпульсного випромінення Землі та його використання для дослідження надр. Основну увагу приділяють радіовипроміненню в діапазоні 1 кГц - 1 МГц, джерела якого розташовані в літосфері. Обговорюються нелійні аспекти механо-електромагнітних трансформацій та розповсюдження електромагнітних хвиль. Розглянуті різні моделі генерації та розповсюдження цих хвиль. Нами запропонована модель генерації випромінення, заснована на збудженні оптичних коливань складних кристалічних ґраток, а отже й пов'язаних із ними електромагнітних коливань, при утворенні й русі точкових, лінійних (дислокації) та об'ємних (мікротріщини, пори) дефектів кристалів. У фізиці твердого тіла електромагнітне випромінення, пов'язане із власними (оптичними) коливаннями ґратки, називають поляритонним випромінюванням. Оскільки інтенсивність зародження дефектів пропорційна деформації кристала, то інтенсивність генерованого сигнала буде максимальна в місцях максимальної деформації кори. Цей факт дозволяє застосовувати спонтанне випромінення до вивчення структури земної кори. По відношенню до випроміненню поляритонів напружені гірські породи є активним середовищем, тобто існування випромінення сприяє зародженню й знищенню дефектів, що призводить до посилення випромінення. Цей механізм нелінійного підсилення електромагнітних хвиль сукупно з існуванням "вікон прозорості" може пояснити надслабке затухання електромагнітних хвиль у земній корі. В роботі наведені приклади використання геополяритонного випромінення для вивчення структури льодовиків у Антарктиці.

PDF (English)

Посилання

  1. Bogdanov, Yu.A., Voronin, V.I., Uvarov, V.N., & Cherniakov, A.M. (2003). E`lektromagnitnoe proyavlenie struktury` nedr [Electromagnetic manifestation of deep structures]. Geofizicheskij zhurnal, 25(4), 117-124.
  2. Bogdanov Yu.A., Kobolev, V.P., Rusakov, O.M., & Zakharov, I.G. (2007). Geopolyaritonnoe zondirovanie gazonosny`x struktur severo-zapadnogo shel`fa Chernogo morya [Geopolariton sounding of gas-bearing structures of the NW shelf of the Black Sea]. Geologiya i polezny`e iskopaemy`e Mirovogo okeana, 22(4), 37-61.
  3. Bogdanov, Yu.A. (2008). K problematike rasprostraneniya vozmushhenij v geologicheskix sredax: kratkij obzor aktual`ny`x istochnikov i konstruktivny`e soobrazheniya [To the problem of spreading perturbations in the geologic media: a brief review of current sources and some constructive discussion]. Geofizicheskij zhurnal, 30(1), 96-110.
  4. Bogdanov, Yu.A., & Pavlovych, V.M. (2008). Neravnovesnoe izluchenie zemnoj kory` - indikator geodinamicheskix processov [Non-equilibrium radiation of the Earth’s crust indicates geodynamic processes]. Geofizicheskij zhurnal, 30(4), 12-24.
  5. Vaveliuk, Yu.P., & Yanovskaya, T.B. (2000). Modelirovanie procesov podgotovki zemletryasenij v sisteme litosferny`x blokov [Modelling processes of earthquake preparation in the lithosphere blocks system]. Fizika Zemli, 6, 4-13.
  6. Vasiliev, V.A., Romanovskiy, Yu.M., & Yakhno, V.G. (1987). Avtovolnovy`e processy` [Autowave processes]. Moscow, Nauka.
  7. Glensdorf, P., & Prigozhin, I. (1973). Termodinamicheskaya teoriya struktury`, ustojchivosti i fluktuacij [Thermodynamic theory of structure, stability and fluctuation]. Moscow, Mir.
  8. Ginsburg, V.L., & Tsytovich, V.N. (1984). Perexodnoe izluchenie i perexodnoe rasseyanie [The transitional irradiation and transitional dispersion]. Moscow, Nauka.
  9. Gohberg, M.B., Gufeld, I.L., Gershenson, N.I., & Pylypenko, V.A. (1985). E`lektromagnitny`e e`ffekty` pri razrushenii zemnoj kory` [Electromagnetic effects during the destruction of Earth’s crust]. Izvestiya AN SSSR. Fizika Zemli, 1, 72-87.
  10. Gulielmi, A.V. (1995). Uravnenie generacii sejsmomagnitny`x signalov [The equation of seismomagnetic signals generation]. Doklady` RAN, 342(3), 390-392.
  11. Gulielmi, A.V. (2006). Problemy` fiziki geoe`lektromagnitny`x voln (obzor) [Problems of geoelectroele]. Fizika Zemli, 3, 3-16.
  12. Gulielmi, A.V. (2007). Ul`tranizkochastotny`e volny` v kore i v magnitosfere Zemli [Ultra-low frequency waves in the crust and magnetosphere of the Earth]. Uspexi fizicheskix nauk, 177(12), 1257-1276.
  13. Gulielmi, A.V. (2008a). Inercionny`e e`ffekty` v kore i v magnitosfere Zemli [Inertial effects in the crust and magnitosphere of the Earth]. Fizika Zemli, 1, 50-56.
  14. Gulielmi, A.V. (2008b). Nelinejnost` e`lektromagnitny`x voln [Non-linearity of the electromagnetic waves]. Geofizicheskie issledovaniya, 9(3), 16-24.
  15. Gufeld, I.L., & Sobisevich, A.L. (2006). Impul`snaya regional`naya degazaciya Zemli, stimuliruyushhaya obrazovanie ochagov sil`ny`x zemletryasenij [Impulse regional degassing of Earth stimulating the appearance of powerful earthquake centers]. Degazaciya Zemli: geoflyuidy`, neft`, gaz i ix paragenezisy`. Materialy` Vserossijskoj konferencii (Moskva, 22-25 aprelya 2008 g.). Moscow, GEOS. 146-148.
  16. Davydov, Z.A., Zykov, V.S., & Mikhailov, A.S. (1994). Kinematika avtovolnovy`x struktur v vozbudimy`x sredax [Kinematics of autowave structures in excitable media]. Uspexi fizicheskix nauk, 161(8), 45-86.
  17. Danilenko, V.A. (1992). K teorii dvizheniya blochno-ierarxicheskix sred [To the theory of motion of block-hierarchical media]. Doklady` AN Ukrainy`, 2, 87-90.
  18. Dmitrievskiy, A.N. (2008). Avtovolnovy`e processy` formirovaniya flyuidonasy`shhenny`x zon Zemli [Autosoliton processes generating fluid-bearing areas in the Earth]. Degazaciya Zemli: geodinamika, geoflyuidy`, neft`, gaz i ix paragenezisy`. Materialy` Vserossijskoj konferencii (Moskva, 22-25 aprelya 2008). Moscow, GEOS. pp. 6-8.
  19. Dmitrievskiy, A.N., & Volodin, I.A. (2006). Formirovanie i dinamika e`nergoaktivny`x zon v geologicheskoj srede [Emergence and dynamics of energoactive areas in the geological medium]. Doklady` RAN, 411(3), 395-399.
  20. Dmitrievskiy, A.N., & Volodin, I.A. (2008). Avtosolitonny`e mexanizmy` degazacii Zemli. Degazaciya Zemli: geodinamika, geoflyuidy`, neft`, gaz i ix paragenezisy` [Autosoliton mechanisms of Earth’s degassing: geodynamics, geofluids, petroleum, gas and their paragenesis]. Materialy` Vserossijskoj konferencii (Moskva, 22-25 aprelya 2008). Moscow, GEOS. pp. 152-154.
  21. Dmitrievskiy, A.N., & Gridin, V.I. (2008). Innovacionny`e texnologii sistemno-geodinamicheskogo modelirovaniya gazonosny`x territorij. Degazaciya Zemli: geodinamika, geoflyuidy`, neft`, gaz i ix paragenezisy`. [Innovation technologies in system-geodynamic modelling of the gas-bearing areas] Metarialy` Vserossijskoj konferencii (Moscow, 22-25 April 2008). Moscow, GEOS. pp. 154-157.
  22. Dodd, P., Eiblek, G., & Norris, H. (1988). Solitony` i nelinejny`e volnovy`e uravneniya [Solitons and non-linear wave equations]. Moscow, Mir.
  23. Dubrovskiy, V.A., & Sergeev, V.N. (2006). Kratko- i srednesrochny`e predvestniki zemletryasenij kak proyavlenie nestabil`nosti skol`zheniya vdol` razlomov [Short- and medium-term predictors of earthquakes as manifestations od the instability of slipping along the breaks]. Fizika Zemli, 10, 11-18.
  24. Kerner, B.S., & Osipov, V.V. (1991). Avtosolitony` [Autosolitons]. Moscow, Nauka.
  25. Levshenko, V.T. (1995). Sverxnizkochastotny`e e`lektromagnitny`e signaly` litosfernogo proisxozhdeniya: Avtoref. diss. ...d-ra fiz.-mat. nauk ONFZ RAN [Super low-frequency electromagnetic signals of the lithospheric origin]. Moscow.
  26. Mandelbrot, B. (2002). Fractal geometry of Nature. Per. s angl. Moscow: Institut komp`yuterny`x issledovanij.
  27. Menshikov, L.I. (1999). Sverxizluchenie i nekotory`e rodstvenny`e yavleniya [Superradiation and some related phenomena]. Uspexi fizicheskix nauk, 169(2), 113-154.
  28. Nenovsky, P.I., & Boichev, B.V. (2004). Mexanizmy` vozniknoveniya sejsmoe`lektricheskix signalov v zemnoj kore [Mechanisms of seismoelectrical signals origin in the Earth’s crust]. Geomagnetizm i ae`ronomiya, 4, 545-553.
  29. Sadovskiy, M.A., Denshchikov, V.A., Kondratiev, V.N., Romanov, A.N., & Chubarov, V.M. (1982). O modeli verxnix sloev zemnoj kory` [On the model of the upper layers of the Earth’s crust]. Fizika Zemli, 9, 3-9.
  30. Sadovskiy, M.A., & Pisarenko, V.F. (1991). Sejsmicheskij process v blokovoj srede [Seismic process in block system]. Moscow, Nauka.
  31. Solitons. (1983). Ed. by R. Bullafa, F. Kodri. Moscow, Mir.
  32. Starostenko, V.I., Danilenko, V.A., Vengrovich, D.B., Kutas, R.I., Stifenson, R.A., & Stovba, S.N. (2001). Modelirovanie e`volyucii osadochny`x bassejnov s uchetom struktury` prirodnoj sredy` i processov samoorganizacii [Modelling evolution of sediment pools taking into account the structure of the natural environment and self-organisation processes]. Fizika Zemli, 12, 40-51.
  33. Stakhovsliy, I.R. (2007). Samopodobnaya sejsmogeneriruyushhaya struktura zemnoj kory`: obzor problemy` i matematicheskaya model` [Self-similar seismogenerating structure of the Earth’s crust: a review of the problem and a mathematical model]. Fizika Zemli, 12, 35-47.
  34. Surkov, V.V. (2000). E`lektromagnitny`e e`ffekty` pri zemletryaseniyax i vzry`vax [Electromagnetic effects during earthquakes and explosions]. Moscow, Izd. Mosk. inzh.-fiz. in.-ta. 235 s.
  35. Fractals in Physics. (1988). Pod red. L. P`etronero, E`. Tozati. Per. s angl. Moskva, Mir.
  36. Shuman, V.M., & Prychepiy, T.I. (2004). Optimal`ny`e rezhimy` e`lektromagnitny`x zondiruyushhix sistem s kontroliruemy`m vozbuzhdeniem polya v izotropny`x sredax s dispersiej [Optimal regimes of electromagnetic sounding systems with controlled field induction in isotropic media with dispersion]. Geofizicheskij zhurnal, 26(4), 55-62.
  37. Shuman, V.M. (2007). E`lektromagnitny`e signaly` litosfernogo proisxozhdeniya v sovremenny`x nazemny`x i distancionny`x zondiruyushhix sistemax [Electromagnetic signals of the lithospheric origin in current terrestrial and remote sounding systems]. Geofizicheskij zhurnal, 29(2), 3-16.
  38. Shuman, V.M. (2008). Uravnenie generacii spontanny`x e`lektromagnitny`x signalov v sisteme litosferny`x blokov [The equation of spontaneous electromagnetic signals generation in the system of lithosphere blocks]. Geofizicheskij zhurnal, 30(1), 42-48.
  39. Shuman, V.M., & Bogdanov, Yu. A. (2008a). Impul`snoe e`lektromagnitnoe izluchenie litosfery`: sporny`e voprosy` teorii i polevoj e`ksperiment [Impulse electromagnetic radiation of the lithosphere: arguable positions of theory and the field experiment]. Geofizicheskij zhurnal, 30(2), 32-41.
  40. Shuman, V.M., & Bogdanov, Yu.A. (2008b). E`lektromagnitnaya e`missiya litosfery`: prostranstvennaya struktura i vozmozhny`e mexanizmy` generacii [Electromagnetic emission of the lithosphere: spatial structure and possible mechanisms of generation]. Geofizicheskij zhurnal, 30(6), 39-50.
  41. Bak, P., & Tang, C. (1989). Earthquakes as self-organized criticality. J. Geophys. Res., 94(15), 635-637.
  42. Gershenzon, N., & Bambakidis, G. (2001). Modeling of seismo-electromagnetic phenomena. Russian J. Earth Sci., 3(4), 247-275.
  43. Li, Y.-G., Leary, P.C., Aki, K., & Malin, P.E. (1990). Seismic Trapped Modes in Orovill and San Andreas Zones. Science, 249, 763-766.