Сведения о результатах фундаментальных научных исследований в 2017 году

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Научная станция Российской академии наук в г. Бишкеке (НС РАН)

Сведения о результатах фундаментальных научных исследований в 2017 году по направлениям исследований в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013 – 2020 годы

 

Номер и наименование направления фундаментальных исследований

Полученные результаты

(в привязке к ожидаемым результатам по Программе)

IX Науки о Земле

 128. Физические поля, внутреннее строение Земли и глубинные геодинамические процессы  

Тема: «Изучение глубинного строения Тянь-Шаня и окружающих областей по комплексу геофизических методов для выяснения взаимосвязи переноса вещества-энергии в земной коре и верхней мантии с пространственно-временным распределением сейсмичности» (0155-2014-0001)

  • С целью построения комплексной геолого-геофизической модели Тянь-Шаня, были рассмотрены геоэлектрические разрезы по профилям Кентор Центральный и Кентор Восточный, расположенным на территории Бишкекского геодинамического полигона (миниполигон Кентор). В результате двумерной инверсии магнитотеллурических (МТ) данных построены геоэлектрические модели по этим двум профилям и выявлена проводящая структура в интервале глубин 0-6 км, пространственно приуроченная к Шамси-Тюндукскому разлому. По результатам геоэлектрических построений детализированы физические характеристики земной коры миниполигона Кентор, включая выявленные активизированные сегменты разломных структур и зоны трещиноватости фундамента, как главного разлома этого района (Шамси-Тюндукский), так и второстепенных, более низкого ранга. Таким образом, выявлены активизированные участки разломных зон, предполагаемые под чехлом современных отложений, так называемые скрытые разломы. Проведена верификация построенных профильных геоэлектрических моделей посредством сопоставления результатов двумерной инверсии по трем МТ профилям, включая соседний профиль Кентор Западный, выполненный в Байтикской впадине ранее.
  • Проведена углубленная обработка полевых МТ данных, полученных на миниполигоне Кентор, по методике remote reference (с удаленной базой) для подавления влияния некоррелируемых между полевой и базовой точками помех. В качестве удаленной базы использовались магнитотеллурические стационарные пункты Чон-Курчак и Ак-Суу. Однако, обработка по данной методике не привнесла радикальных изменений в качество получаемых кривых модуля кажущегося сопротивления и фаз импеданса. Возможно, это связано с тем, что уровень помех на полевом пункте зондирования значительно ниже, чем на базовом.
  • Создан интерактивный программный инструмент, обеспечивающий эффективное хранение и углубленную обработку наблюденных данных магнитотеллурического мониторинга, представленных в международном формате-EDI. В рамках углубленного анализа электромагнитных данных реализованы процедуры расчета компонент тензора импеданса и фазового тензора в зависимости от угла поворота системы координат относительно исходной ориентации компонент электромагнитного поля на разных периодах и построения полярных диаграмм тензора импеданса и фазового тензора. Разработанное программное обеспечение способствует оптимизации и развитию методики азимутального мониторинга.
   
  • Выполнены оценки характеристик напряженно-деформированного состояния земной коры для территории Бишкекского геодинамического полигона на основе анализа динамики электромагнитных параметров, полученных по методу зондирования становлением поля в дальней зоне с использованием мощной электроимпульсной системы. Как показали результаты этих электромагнитных наблюдений в 2017 г., вариации кажущегося сопротивления отражают изменения напряженно-деформированного состояния геосреды не только перед значимыми сейсмическими событиями. На временных рядах кажущегося сопротивления наблюдаются аномальные эффекты по своей величине соизмеримые с теми, которые отмечались в период подготовки сейсмических событий более высокого энергетического класса.
  • Проведено пополнение базы данных временных рядов вариаций электромагнитных параметров новой информацией по результатам обработки материалов магнитотеллурических наблюдений 2017 года. В базу данных были введены как новые результаты мониторинговых магнитотеллурических наблюдений, полученные на стационарных МТ пунктах Аксуу и Чон-Курчак, так и результаты повторных зондирований, выполненные в широком частотном диапазоне на миниполигоне Кентор.
  • Подготовлен отчет о НИР
  • Подготовлены публикации:
  1. Баталева Е.А., Баталев В.Ю. Анализ результатов Камбаратинского эксперимента с привлечением методики синхронных измерений // Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета. 2017. Т.17. № 1. c. 181-184.
  2. .Баталева Е.А., Забинякова О.Б., Баталев В.Ю. Разработка программного обеспечения для мониторинга электромагнитных параметров Бишкекского геодинамического прогностического полигона // Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета. 2017. Т.17. №. 8. c.144-149.
  3. Баталева Е.А., Забинякова О.Б., Баталев В.Ю. Разработка программного обеспечения для профильного магнитотеллурического мониторинга миниполигона Кентор // Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета. 2017. Т.17. № 8. c. 150-153.
  4. Добрецов Н.Л., Буслов М.М., Рубанова Е.С., Василевский А.Н., Куликова А.В., Баталева Е.А. Среднепозднепалеозойские геодинамические комплексы и структура Горного Алтая, их отражение в гравитационном поле // Геология и геофизика. 2017. Т. 58, № 11. c. 1617—1632.
   

Тема: «Изучение современных движений земной коры Центральной Азии c использованием средств космической геодезии» (0155-2014-0002) 

  • На территории Бишкекского геодинамического полигона (Северный Тянь-Шань) зафиксирована пространственная и временная связь между проявлением местного землетрясения и вариациями деформационной обстановки земной коры. Результаты линейно-угловых и GPS наблюдений в сопоставлении с сейсмичностью и механизмами очагов, позволили оценить геодинамическую обстановку в период местного землетрясения 10 класса 12.02.2013г.При анализе длин базовых линий (БЛ) по данным непрерывных GPS наблюдений геодезической площадки Алмалы предложен численный параметр и статистический подход для выделения упругих деформационных событий по времени проявления и уровню. В результате этого, кроме анизотропных проявлений, обозначены изотропные (равно-знаковые к сторонам света) упругие деформационные события. Которые при временном
  • масштабировании осреднения данных объединяются в деформационные циклы с периодичностью ~1 год и мегациклы с периодичностью ~2.3 года.
  • На основе применения модели однократного рассеяния к кода-волнам (>5000 землетрясений за 1999-2014гг.) получены сейсмическая добротность Q для глубин 65, 70, 80, 90, 100 и 109 км; и частотный параметр n для областей радиусом 100 км вокруг станций KNET. Впервые получены функции зависимости добротности от частоты для территории БГП, которые применяются для более корректных расчетов динамических параметров землетрясений.0
  • Выявлена качественная связь направления развития трещин в породном массиве с положением главных осей горизонтальных деформаций в районе Боординского золоторудного узла (Центральный Тянь-Шань)
  • На 3-х геодезических площадках Бишкекского геодинамического полигона продолжены режимные линейно-угловые и GPS наблюдения за сегментами активных разломов. Дополнены ряды длин и угловых величин для базовых линий площадок, построены временные ряды длин базовых линий всех площадок. Выявлены аномальные деформационные события, которые имеют пространственные ограничения и связаны с движениями по Шамсинскому активному разлому.
  • В зоне сочленения Чуйской впадины и Киргизского хребта установлено 4 новых GPS пункта для детализации Бишкекской локальной сети и 6 новых региональных пунктов для детального изучения северной части деформационной аномалии гор Джумгал-Тоо.
  • На территории Киргизии проведены повторные измерения 118 региональных GPS пунктов, проведено 4 цикла опроса 36 пунктов локальной Бишкекской GPS сети и 10 фундаментальных пунктов геодезических площадок. Собрана информация с 12 станций международной перманентной GPS сети и с 4-х перманентных станций геодезической площадки Алмалы. База данных GPS наблюдений дополнена поступившей информацией и находится в актуальном состоянии.
  • На основе программы GAMIT/GLOBK проведен очередной цикл обработки данных GPS измерений за 1994-2016 гг. по территории Центральной Азии. Получены верифицированные временные ряды координат GPS пунктов и набор из 508 валидных векторов скорости с оценками ошибок <2 мм/год в системе отсчета EURA 2008. Построены карты векторов скорости для Центрально-Азиатской GPS сети, для Киргизии и Бишкекской локальной сети.
  • Подготовлен отчет о НИР
  1. Подготовлены публикации:1.Qiao X., Yu P., Nie Z., Li J., Wang X., Kuzikov S.I., Wang Q., Yang S. The Crustal Deformation Revealed by GPS and InSAR in the Northwest Corner of the Tarim Basin, Northwestern China // Pure and Applied Geophysics. – 2017. – Vol.174. – Iss.3 – Pp.1405–1423. DOI:10.1007/s00024-017-1473-6.
  2. Соболев Г.А., Кузиков С.И., Брагин В.Д., Сычева Н.А. Изменение деформаций на территории геодинамического полигона на Тянь-Шане и местное землетрясение 12.02.2013 г. // Геофизические исследования. – 2017. – Т.18. – №3. – c.45-59. DOI: 10.21455/gr2017.3-4.
  3. Сычева Н.А., Сычев И.В. Исследование добротности среды Бишкекскгого геодинамического полигона на основе кода-волн локальных землетрясений // Геосистемы переходных зон. – 2017. – №3(3). c.21–39.Кожогулов К.Ч., Никольская О.В., Рыбин А.К., Кузиков С.И. О напряженном состоянии массива горных пород при открытой разработке месторождений в зоне влияния тектонических нарушений (на примере Окторкойского разлома, Северный Тянь-Шань) // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. –2017. –Т.4. – №2. – c.58-62
 

Тема: «Постколлизионные тектонические ансамбли сдвигового течения внутриконтинентальных орогенов: структура, глубинное строение, геодинамика (на примере Памиро-Тяньшанского сегмента Евразийского внутриконтинентального орогена)» (0155-2015-0002) 

  • Выделено два типа шовных зон - зон концентрированной деформации (ЗКД) в пределах Гиссаро-Алайского складчатого пояса на основе результатов проведенного анализа структурно-тектонических характеристик этой области. ЗКД первого типа (Каракуль-Зиддинская, Риватская, Зеравшанская) сложены карбонатами и кремнистыми отложениями девона-карбона, сменяющимися вверх по разрезу верхнепалеозойским флишем с телами тектоно-гравитационных микститов и образуют сложно построенные синклинали, с одного или с двух бортов задавленные по надвигам отложениями соседних структурно-формационных зон. ЗКД второго типа (Нуратау-Курганакская, Кульгеджелинская) выполнены терригенными и терригенно-карбонатыми отложениями (ордовик-девон), которые надстраиваются карбонатными рифовыми отложениями карбона и молассоидными глыбово-конгломератовыми отложениями верхнего палеозоя.
  • Установлено, что сложность структуры внутриплитных ЗКД и более напряженный стиль их деформаций по сравнению с соседними геологическими объемами свидетельствуют о том, что ЗКД являются значимыми концентраторами внутриплитных деформаций и основными зонами релаксации внутриплитного поля напряжений. Особенности инфраструктуры этих зон указывают на их формирование в условиях сдвигового поля напряжений, связанного с транспрессионным механизмом деформации.
  • Проведен расчет регионального двумерного поля современных деформаций земной коры для территории Центрального Тянь-Шаня по данным GPS наблюдений и анализ корреляции построенного поля деформации с параметрами профильной геоэлектрической модели литосферы региона. Получены высокие значения коэффициента корреляции между интенсивностью деформации на поверхности и интегральной проводимостью литосферы в интервале глубин 10-60 км в центральной части профиля (зона Нарынской впадины, к югу от Линии Николаева), что может свидетельствовать о значимом влиянии глубинной структуры на       деформацию, наблюдаемую на дневной поверхности.
  • Подготовлен отчет о НИР
  • Подготовлены публикации:
  1. Лаврушина Е.В., Пржиялговский Е.С. Структуры и кинематика кайнозойских деформаций в районе Алайского хребта (Южный Тянь-Шань) // Проблемы геодинамики и геоэкологии внутриконтинентальных орогенов: Тез. докл. VII Междунар. симпозиума, г. Бишкек, 19 – 24 июня 2017 г. - Бишкек: НС РАН, 2017. c.31-32.
  2. Леонов М.Г. Атоллы Туркестанского палеоокеана (Южный Тянь-Шань): современная морфоструктура, строение, механизм формирования, место в тектонической эволюции // Тектоника современны и древних океанов и их окраин. Материалы XLIX Тектонического совещания. М.: ГЕОС, 2017. c. 237–242.
  3. Мансуров А.Н. Непрерывная модель распределения современных деформаций Памиро-Тяньшаньского региона по данным GPS-наблюдений // Геология и геофизика. 2017. Т. 58. № 7. c. 986-1005.
 136. Катастрофические эндогенные и экзогенные процессы, включая экстремальные изменения космической погоды: проблемы прогноза и снижения уровня негативных последствий

Тема: «Изучение геодинамических, сейсмических и геофизических процессов как основы прогноза землетрясений (включая моделирование неупругих процессов в сейсмогенерирующих зонах)» (0155-2014-0003)

  • На территории Бишкекского геодинамического полигона были продолжены регулярные сейсмические, электромагнитные и геомагнитные наблюдения.
  • Наблюдается устойчивый рост сейсмической активности в восточной части полигона. По данным KNET здесь зарегистрировано свыше 100 сейсмических событий – форшоков и афтершоков двух событий, с энергетическим классом K>11. Локализация гипоцентров землетрясений наблюдается преимущественно в интервале глубин от 11 до 15 км. Очаги сейсмических событий сконцентрированы в опущенном крыле Шамсинско-Тюндюкского регионального разлома, в зоне сочленения Киргизского хребта и Чуйской впадины. По всей видимости, возросшая сейсмичность является следствием активизации тектонических процессов на одном из фрагментов вышеуказанного разлома и, в условиях субмеридионального сжатия, связана с подвижками по нему и разрядкой накопившихся в земной коре напряжений.
  • В аномальных вариациях электромагнитного и геомагнитного поля отражаются изменения напряженно-деформированного состояния среды, вызванные сменой геодинамической обстановки, в том числе и в связи с подготовкой землетрясений.
  • Фазы вариаций кажущегося удельного сопротивления определяются геометрией установок зондирования (азимутом приемных диполей) по отношению к направлению действующей на этой территории силы и, соответственно, направлениям трещиноватости пород в пункте наблюдения
  • По результатам геомагнитных наблюдений наибольшие вариации магнитного поля зафиксированы в восточной части полигона, где в течение отчетного периода отмечался устойчивый рост сейсмической активности.
  • Продолжены исследования деформации образцов мрамора месторождения Ак-Таш, гранита месторождения Каинды, Киргизия и габбро. Проведены сопоставления значений диэлектрических параметров с повреждаемостью (акустической эмиссией) и деформациями образца.
  • Для относительно сухих образцов горных пород электрическое сопротивление увеличивается за счет раскрытия микротрещин, что подтверждается корреляцией вариаций электрического сопротивления с деформациями, накоплением дефектов в образце и активностью акустической эмиссии. Отчетливый минимум электросопротивления демонстрирует момент перехода материала от стадии упрочнения к процессу разрушения. Контроль электрических параметров может использоваться для экономичного мониторинга повреждаемости сооружений.
  • Рассмотрен каталог землетрясений с позиций неравновесной термодинамики с использованием статистики Тсаллиса. Рассчитанный параметр Тсаллиса показывает, что поток землетрясений характеризует рассматриваемую систему, как неаддитивную с памятью и дальними корреляциями.
  • Представлены результаты исследования записей сейсмического и сейсмоакустического шума с применением метода структурных функций, предложенного Колмогоровым А.Н. для изучения статистических свойств турбулентности в инерционном и диссипативном интервале. Получены оценки масштабов корреляций по записям землетрясений и по данным геоакустических шумов. Рассчитанные значения показывают, что режимные зондирования с использованием установки ЭРГУ600-2 вызывают изменение на структурах порядка первых десятков метров.
  • Подготовлен отчет о НИР
  • Подготовлены публикации:
    1. 1.Мухамадеева В.А., Сычева Н.А. О предварительных результатах анализа каталогов землетрясений для территории Бишкекского геодинамического полигона // Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета. 2017. Т. 17. № 8. c. 170-177.
    2. 2.Сычев В.Н., Имашев С.А.c.50-61.
    3. 3.Сычев В.Н., Богомолов Л.М., Имашев С.А., МубассароваВ.А. Вариации электрических характеристик в процессе разрушения образцов горных пород // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2017. Т 4 №2. c. 163-168.
    4. 4.Богомолов Л.М., Закупин А.С. Мубассарова В.А. Особенности влияния электромагнитных полей на скорость деформации образцов мрамора в условиях сложного напряженно-деформированного состояния // Деформация и разрушение материалов. 2017. № 7. c. 20-27.

138. Научные основы разработки методов, технологий и средств

Исследования поверхности и недр

Земли, атмосферы, включая ионосферу и магнитосферу Земли, гидросферы и криосферы; численное моделирование и геоинформатика (инфраструктура

Пространственных данных и ГИС-

технологии)

Тема: «Разработка аппаратно–программных средств и основ технологии электромагнитного мониторинга геодинамических процессов в сейсмоактивных зонах и оценки их опасностей» (0155-2014-0004)

  • Разработан и изготовлен новый макетный образец электроразведочного измерительного комплекса с шумоподобными сигналами (ЭРК ШПС), отличающийся от ранее изготовленного значительно улучшенными техническими характеристиками и параметрами. На 22 дБ (в 12,6 раза) повысилось соотношение сигнал-помеха, получаемое на выходе нового макетного образца измерительного комплекса по сравнению с ранее изготовленным.
  • Разработаны программы-методики проведения лабораторных и полевых проверок нового макетного образцом ЭРК ШПС, в соответствии с которыми были измерены его технические параметры, показавшие хорошее соответствие их заданным значениям. По результатам проведения проверок макета в лабораторных и полевых условиях составлены соответствующие протоколы. Сделан вывод о возможности использования измерительного комплекса ЭРК ШПС в качестве эффективного дополнительного измерительного оборудования в действующей на Бишкекском геодинамическом полигоне системе электромагнитного мониторинга напряженно-деформированного состояния земной коры.
  • Проведена корректировка и доработка программного обеспечения для ЭРК ШПС. Внесенные изменения и доработки в программный пакет позволили получить новые важные результаты.
  1. С помощью разработанной программы для математического моделирования нелинейностей передаточных характеристик земной коры и измерительной аппаратуры, применительно к измерительному комплексу ЭРК ШПС, была выявлена линейная зависимость между амплитудой так называемой «структурной помехи», появляющейся на выходе измерительного комплекса после корреляционной обработки зарегистрированных сигналов, и коэффициентом нелинейных искажений сигналов в измерительной системе, включающей модель земной коры и измерительную аппаратуру.
  2. На математических моделях доказана принципиальная возможность измерения очень малых вариаций коэффициента нелинейных искажений (в пределах от 0,001% до 1%) электрических сигналов в земной коре с помощью измерительного комплекса ЭРК ШПС при условии достаточной малости (в пределах 1%) и стабильности коэффициента нелинейных искажений сигналов самой измерительной аппаратуры. Это позволит в процессе электромагнитного мониторинга напряженно-деформированного состояния земной коры контролировать еще один, очень важный с точки зрения протекающих в ней динамических процессов параметр.
  3. В теоретическом плане рассмотрены возможности применения современных методов фрактального анализа с использованием параметра Херста для выделения регулярных составляющих в регистрируемых геофизических сигналах на фоне больших шумов. Определено, что изменение значения параметра Херста свидетельствует о переходе от шумовой части в регистрируемых сигнальных последовательностях к мультифрактальной структуре, отражающей регулярные свойства сигнала. Метод с использованием параметра Херста подтвердил свои хорошие идентификационные возможности в практике анализа сейсмических сигналов. Для практического применения мультифрактального подхода в электроразведочных системах с шумоподобными сигналами необходимо продолжить данные исследования.
  • Подготовлен отчет о НИР
  • Подготовлены публикации:
    1. Лашин О.А. Разработка блока управления и регистрации сигналов для геоэлектроразведочного измерительного комплекса с шумоподобными сигналами // Современные техника и технологии в научных исследованиях: Сборник материалов IX Международной конференции молодых ученых и студентов.–Бишкек: НС РАН, 2017. с. 84-92.
    2. Лисимов М.О. Автоматизация процесса химического травления печатных плат при единичном производстве // Современные техника и технологии в научных исследованиях: Сборник материалов IX Международной конференции молодых ученых и студентов. – Бишкек: НС РАН, 2017. с. 360-367.
    3. .Имашев С.А., Сычев В.Н. Оценка возможностей применения методов фрактального анализа для исследования геофизических данных. Часть 1. Обзор методов оценки параметра Херста. шума // Вестник Кыргызско-Российского славянского университета. 2017. Т 17. №5. c.72-77.
    4. Имашев С.А., Сычев В.Н. Оценка возможностей применения методов фрактального анализа для исследования геофизических данных. Часть 2. Фрактальный анализ сейсмосигнала // Вестник Кыргызско-Российского славянского университета. 2017. Т 17. №5. c. 78-82.
    5. (РИД) Ильичёв П.В., Лашин О.А. Широкополосный термостабильный измеритель индукции магнитного поля / Патент Российской Федерации на полезную модель № 168302, заявка от 26.08.2016 г., зарегистрирован 30.01.2017 г.

     

 

 

Тема: «Развитие распределенной системы приложений для хранения, обработки и анализа данных комплексного геодинамического мониторинга Тяньшанского региона» (0155-2015-0001)

Разработан интерактивный программный инструмент, обеспечивающий эффективное хранение, углубленную обработку и подготовку материалов полевых магнитотеллурических наблюдений, представленных в международном формате-EDI, к выполнению качественной и количественной интерпретации этих данных. Разработанный инструмент позволяет производить расчет кажущихся сопротивлений и фаз компонент тензора импеданса; выполнять процедуры расчета компонент тензора импеданса в зависимости от угла поворота системы координат относительно исходной ориентации компонент электромагнитного поля на разных периодах, осуществлять оперативное построение полярных

  • диаграмм и удобную графическую визуализацию расчетных табличных данных. В дополнение к программе, обеспечивающей удобный информационный интерфейс для проведения качественной и количественной интерпретации магнитотеллурических данных, разработаны средства графического отображения полевых материалов зондирований и результатов их инверсии, выполненной с помощью программы Rodi-Mackie.
  • Подготовлен отчет о НИР
  • Подготовлены публикации:
    1. Забинякова О.Б., Мансуров А.Н., Матюков В.Е. Сервисный программный комплекс для подготовки и проведения количественной интерпретации магнитотеллурических данных // Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета. 2017. T.17. №12. (публикация ожидается)
    2. Матюков В.Е. Глубинные геофизические исследования Иссык-Кульской межгорной впадины // Современные техника и технологии в научных исследованиях: Сборник материалов IX Международной конференции молодых ученых и студентов. – Бишкек: НС РАН, 2017. c.108-113


 

Фотогалерея

Географическое положение