Волновые процессы второго глубинного уровня охватывают верхнюю хрупкую часть литосферы и весьма ощутимо влияют на сейсмический процесс и отражаются в нем, потому что среда более хрупкая, ее прочностные свойства как относительно стабильного континуального слоя весьма ослаблены из-за разломно-блоковой структуры, видоизменяющей его в метастабильное состояние. Разломно-блоковая, часто интенсивно раздробленная структура верхнего упругого слоя литосферы трансформирует его в чувствительную среду для волнового воздействия и последующие реакции, одной из которых является сейсмичность. Именно этот, подвижный из-за разломно-блоковой структуры слой литосферы и связанные с ним сейсмические и другие процессы М.А. Садовский и коллеги [Sadovsky et al., 1982? Sadovsky, Pisarenko, 1991] предложили называть геофизической средой. В ней воздействующие на сейсмичность волновые процессы находят многостороннюю реализацию. В частности, сейсмический процесс, объединяющий события с М?2.2 в континентальной литосфере, возбуждается в зонах разломов деформационными волнами, характеризующимися соизмеримыми параметрами длин, фазовых скоростей и периодов. Вариации параметров деформационных волн определяются протяженностью разрывов, прочностными свойствами деформируемой среды в полостях разрывов и областях их динамического влияния, и многими другими факторами. Выявляются тенденции устойчивой векторной направленности деформационных волн как для обширных по площади геодинамически идентичных регионов, так и для незначительных узких областей динамического влияния активных разломов. Четко выявляется распространение волн, главным образом, в пределах литосферных плит и крупных внутриконтинентальных блоков. Деформационные волны являются триггерным механизмом для преобладающего большинства сейсмических событий самых различных магнитуд, происходящих в верхней, хрупкой части литосферы.
Волновые процессы третьего, самого верхнего из глубинных уровней генерируются многообразными причинами, в том числе и, безусловно, подвижками блоков различных иерархических рангов. Они генерируются и наведенной сейсмичностью от «сейсмичности», генерируют слабые землетрясения в разломных зонах, интенсифицируют общую нестабильность самой верхней части хрупкой части литосферы - земной коры. По этой причине волновые процессы третьего уровня в весьма метастабильной разломно-блоковой и зонно-блоковой структуре среды усиливают эффект кажущихся хаотически протекающих геолого-геофизических и инженерно-геологических процессов, закономерности которых в «общем хаосе» взаимосвязанных и не взаимосвязанных явлений в земной коре установить сложно.
Заключение
Фактический материал и его детальный анализ дают основание для следующих выводов.
1. Волновой процесс широко распространен в континентальной литосфере Земли и представлен преимущественно деформационными волнами трех глубинных уровней, соответственно охватывающих всю литосферу, её верхнюю хрупкую часть и собственно земную кору. По скорости распространения деформационные волны классифицируются на «медленные волны», распространяющимися по всему разрезу литосферы со скоростью около 1м/млн лет, и одиночные, или движущиеся, деформационные волны, распространяющиеся в верхней, хрупкой части континентальной литосферы со скоростью от километров до десятков километров в год.
2. Наличие в Центральной Азии трансконтинентальной границы векторной направленности деформационных волн и сравнимых показателей их параметров в территориально сближенных и во многом идентичных сейсмических зонах литосферы позволяет считать деформационные волны значимым триггерным механизмом, определяющим сейсмические режимы континентальных сейсмических зон.
3. Деформационные волны характеризуются различными параметрами и степенью воздействия на сейсмический процесс в сейсмических зонах континентальной литосферы.
4. Параметры деформационных волн определяют селективную короткопериодную активизацию разломов и закономерности пространственно-временной локализации в областях их динамического влияния сейсмических событий с М?4.0.
5. Локализация землетрясений в областях динамического влияния разломов является результатом, прежде всего, триггерного воздействия деформационных волн на метастабильное состояние разломно-блоковой среды литосферы, параметры которых определяют время и место возникновения событий в пределах допустимых вариаций расчетов.
6. Ведущим фактором последовательного, закономерного в пространстве и времени накопления очагов землетрясений в сейсмической зоне являются воздействующие на геофизическую среду деформационные волны.
Такое понимание базовой основы сейсмического процесса требует его более глубокого обоснования на фоне известных современных представлений, его обновленной феноменологической концепции и построения модели сейсмической зоны как самостоятельной геолого-геофизической структуры литосферы с отчетливо выраженными свойствами, позволяющими её тестирование на предмет возможностей прогноза землетрясений.
Благодарности
Автор чтит память академика С.В. Гольдина, поддержавшего методические разработки автора о фиксировании деформационных волн в областях динамического влияния разломов и их воздействии на сейсмический процесс. Автор благодарит профессоров В.Г. Быкова, А.В. Викулина, А.Д. Завьялова, Г.Г. Кочаряна, Ю.О. Кузьмина, Е.А. Рогожина за неоднократные продуктивные творческие встречи и дискуссии по затронутым в статье проблемам и выражает искреннюю признательность ближайшим коллегам по работе: С.А. Борнякову, В.С. Имаеву, К.Г. Леви, В.В. Ружичу, В.А. Санькову, К.Ж. Семинскому, Р.М. Семенову за неизменное многолетнее творческое содружество.
Исследования поддержаны грантом РФФИ 12-05-91161-ГФЕН_а, программой ОНЗ РАН 7.7, проектом президиума РАН №4.1.
Литература
1. Adushkin V.V., Spivak A.A., 2012. Near-Surface geophysics: complex investigations of the lithosphere-atmosphere interactions. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 48 (3), 181-198. http://dx.doi.org/10.1134/S1069351312020012.
2. Allen C.R., 1969. Active faulting in northern Turkey. California Institute of Technology, California, p. 32-34.
3. Bornyakov S.A., 2010. Experimental study of the mechanisms of seismic activation of faults in destructive zones of the lithosphere. Physical Mesomechanics 13 (4), 103-108.
4. Bornyakov S.A., Tarasov A.A., Miroshnichenko A.I., Chernykh E.N., 2012. Wave dynamics in fault zones from experimental data. In: Recent geodynamics of central asia and hazardous natural processes: quantitative research results. Proceedings of the All-Russia Conference and Youth School on Recent Geodynamics (Irkutsk, 23-29 September 2012). IEC SB RAS, Irkutsk, V. 1, p. 20-23 (in Russian) [Борняков С.А., Тарасова А.А., Мирошниченко А.И., Черных Е.Н. Волновая динамика в зонах разломов по экспериментальным данным // Современная геодинамика Центральной Азии и опасные природные процессы: результаты исследований на количественной основе: Материалы Всероссийского совещания и молодежной школы по современной геодинамике (г. Иркутск, 23-29 сентября 2012 г.). Иркутск: ИЗК СО РАН, 2012. Т. 1. C. 20-23].
5. Bykov V.G., 1999. Seismic Waves in Saturated Porous Rocks. Dal'nauka, Vladivostok, 108 p. (in Russian) [Быков В.Г. Сейсмические волны в пористых насыщенных породах. Владивосток: Дальнаука, 1999. 108 с.].
6. Bykov V.G., 2000. Nonlinear Wave Processes in Geological Media. Dal'nauka, Vladivostok, 190 p. (in Russian) [Быков В.Г. Нелинейные волновые процессы в геологических средах. Владивосток: Дальнаука, 2000. 190 с.].
7. Bykov V.G., 2001. A Model of unsteadystate slip motion on a fault in a rock sample. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 37 (6), 484-488.
8. Bykov V.G., 2005. Strain waves in the Earth: theory, field data, and models. Russian Geology and Geophysics 46 (11), 1176?1190.
9. Bykov V.G., 2008. Sticksleep and strain waves in the physics of earthquake rupture: experiments and models. Acta Geophysica 56 (2), 270-285. http://dx.doi.org/10.2478/s1160000800025.
10. Chester F.M., 1995. A rheologic model for wet crust applied to strikeslip faults. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 100 (B7), 13033-13044. http://dx.doi.org/10.1029/95JB00313.
11. Dobrovol'sky I.P., 1991. The Theory of Tectonic Earthquake Preparation. Institute of the Earth's Physics, Moscow, 224 p. (in Russian) [Добровольский И.П. Теория подготовки тектонического землетрясения. М.: Институт физики Земли, 1991. 224 с.].
12. Dobrovol'sky I.P., 2009. The mathematical theory of preparation and prediction of tectonic earthquake. FIZMATLIT, Moscow, 240 p. (in Russian) [Добровольский И.П. Математическая теория подготовки и прогноза тектонического землетрясения. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. 240 с.].
13. Dobrynina V.A., Sankov V.A., 2008. A direction of rupturing in earthquake foci as an indicator of propagation of destruction (as exemplified by the Baikal rift system). In: Geodynamic evolution of the lithosphere of the central asian mobile belt (from ocean to continent). Proceedings of the Meeting, IEC SB RAS, V. 1, p. 110-112 (in Russian) [Добрынина А.А., Саньков В.А. Направление вспарывания в очагах землетрясений как показатель распространения деструктивного процесса (на примере Байкальской рифтовой системы) // Геодинамическая эволюция литосферы ЦентральноАзиатского подвижного пояса (от океана к континенту): Материалы совещания. Иркутск: ИЗК СО РАН, 2008. Т. 1. С. 110-112].
14. Dubrovsky V.A., 1985. Tectonic waves. Izvestiya AN SSSR: Fizika Zemli 1, 29-33 (in Russian) [Дубровский В.А. Тектонические волны // Известия АН СССР: Физика Земли. 1985. № 1. С. 29-33].
15. Elsasser W., 1969. Convection and stress propagation in the upper mantle. In: The application of modern physics to the Earth and planetary, NewYork: Wiley, p. 223-246.
16. Gamburtsev A.G., 1992. Seismic Monitoring of the Lithosphere. Nauka, Moscow, 200 p. (in Russian) [Гамбурцев А.Г. Сейсмический мониторинг литосферы. М.: Наука, 1992. 200 с.].
17. Gatinsky Y., Rundquist D., Vladova G., Prokhorova T., 2011a. Uptodate geodynamics and seismicity of Central Asia. International Journal of Geosciences 2 (01), 1-12. http://dx.doi.org/10.4236/ijg.2011.21001.
18. Gatinsky Yu.G., Vladova G.L., Prokhorov T.V., Rundkvist D.V., 2011b. Geodynamics of Central Asia and forecasting of catastrophic earthquake. Prostranstvo i vremya 3 (5), 124-134 (in Russian) [Гатинский Ю.Г., Владова Г.Л., Прохорова Т.В., Рундквист Д.В. Геодинамика Центральной Азии и прогноз катастрофических землетрясений // Пространство и время. 2011. Т. 3. № 5. С. 124-134].
19. Gershenzon N.I., Bykov V.G., Bambakidis G., 2009. Strain waves, earthquakes, slow earthquakes, and afterslip in the framework of the Frenkel-Kontorova model. Physical Review E79 (5), 056601. http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevE.79.056601.
20. Goldin S.V., 2002. Lithosphere destruction and physical mesomechanics. Physical Mesomechanics Journal 5 (5-6), 5-20.
21. Goldin S.V., 2004. Dilatancy, Repacking, and Earthquakes. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 40 (10), 817-832.
22. Gorbunova E.A., Sherman S.I., 2012. Slow deformation waves in the lithosphere: registration, parameters, and geodynamic analysis (Central Asia). Russian Journal of Pacific Geology 6 (1), 13-20. http://dx.doi.org/10.1134/S181971401201006X.
23. Gorbunova E.A., Sherman S.I., 2013. Geoinformation system for recording the deformation waves in seismically active zones of the lithosphere. Software State Registration Certificate No. 2013612772 dated 13 March 2013 (in Russian) [Горбунова Е.А., Шерман С.И. Геоинформационная система фиксирования деформационных волн в сейсмоактивных зонах литосферы. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013612772 от 13 марта 2013 г.].
24. Guberman Sh.A., 1979. D-waves and earthquakes. Theory and analysis of seismological observations. Vychislitel'naya seismologiya 12, 158-188 (in Russian) [Губерман Ш.А. D-волны и землетрясения. Теория и анализ сейсмологических наблюдений // Вычислительная сейсмология. 1979. Вып. 12. C. 158-188].
25. Guglielmi A.V., Zotov O.D., 2013. On the nearhourly hidden periodicity of earthquakes. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 49 (1), 1-8. http://dx.doi.org/10.1134/S1069351313010047.
26. Hainzl S., Zцller G., Main I., 2006. Dynamics of seismicity patterns and earthquake triggering. Elsevier, Amsterdam, 244 p.
27. Harris R., 1998. Introduction to special section: Stress triggers, stress shadows, and implications for seismic hazard. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 103 (B10), 24347-24358. http://dx.doi.org/10.1029/98JB01576.
28. Kasahara K., 1979. Migration of crustal deformation. Tectonophysics 52 (1-4), 329-341. http://dx.doi.org/10.1016/00401951(79)902403.
29. Kasahara K., 1981. Earthquake mechanics. Cambridge University Press, 284 p.
30. Kasahara K., 1985. Mechanics of an earthquake. Mir, Moscow, 264 p. (in Russian) [Касахара К. Механика землетрясений. М.: Мир, 1985. 264 с.].
31. Kato N., Ymamoto K., Hirasawa T., 1992. Strainrate effect on frictional strength and the slip nucleation process. Tectonophysics 211 (1-4), 269-282. http://dx.doi.org/10.1016/00401951(92)90064D.
32. Katterfeld G.N., 1962. Face of the Earth and Its Origin. State Publishing House of Geographic Literature, Moscow, 152 p. (in Russian) [Каттерфельд Г.Н. Лик Земли и его происхождение. М.: Государственное изд-во географической литературы, 1962. 152 с.].
33. Khain V.E., Khalilov E.N., 2008. Spatial and Temporal Regularities of Seismic and Volcanic Activity. SWB, Burgas, 304 p. (in Russian) [Хаин В.Е., Халилов Э.Н. Пространственновременные закономерности сейсмической и вулканической активности. Бургас, SWB, 2008. 304 c.].
34. Kocharyan G.G., 2012. Triggering of natural disasters and technogeneous emergencies by low amplitude seismic waves.
35. Geoekologiya 6, 483-496 (in Russian) [Кочарян Г.Г. Инициирование природных катастроф и техногенных аварий сейсмическими колебаниями малой амплитуды // Геоэкология. 2012. № 6. С. 483-496].
36. Komarov Yu.V., Belichenko V.G., Misharina L.A., Petrov P.A., 1978. The Verkhoyansk-Burmese junction zone of the Central and East Asian structures (VEBIRS Zone). In: VEBIRS Trans-Continental Zone. ESB of the USSR Acad. Science, Irkutsk, 52 p. (in Russian) [Комаров Ю.В., Беличенко В.Г., Мишарина Л.А., Петров П.А. Верхояно-Бирманская зона сочленения Центрально- и Восточноазиатских структур (Зона ВЕБИРС) // Трансазиатская континентальная зона ВЕБИРС (оперативная информация). Иркутск: ВСФ СО АН СССР, 1978. 52 с.].
37. Kossobokov V.G., 2005. Earthquake prediction and geodynamic processes. Earthquake prediction: Fundamentals, implementation, prospects. Vychislitel'naya seismologiya 36 (1), 172 (in Russian) [Кособоков В.Г. Прогноз землетрясений и геодинамические процессы. Прогноз землетряений: основы, реализация, перспективы // Вычислительная сейсмология. 2005. Вып. 36. Ч. 1. С. 172].
38. Kossobokov V.G., 2011. Are mega earthquakes predictable? Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics 47 (8), 951-961. http://dx.doi.org/10.1134/S0001433811080032.
39. Kossobokov V.G., Nekrasova A.K., 2012. Global Seismic Hazard Assessment Program maps are erroneous. Seismic Instruments 48 (2), 162-170. http://dx.doi.org/10.3103/S0747923912020065.
40. Kuz'min Yu.O., 2002. Recent anomalous geodynamics of aseismic fault zones. Vestnik otdeleniya nauk o Zemle RAN 20 (1), 27 (in Russian) [Кузьмин Ю.О. Современная аномальная геодинамика асейсмичных разломных зон // Вестник отделения наук о Земле РАН. 2002. Т. 20. № 1. С. 27].
41. Kuz'min Yu.O., 2004. Recent geodynamics of fault zones. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 40 (10), 868-883.
42. Kuz'min Yu.O., 2010. Autowave deformation in fault zones. In: Problems of seismicity and recent geodynamics of the Far East and East Siberia. ITiG, FEB of RAS, Khabarovsk, p. 88-91 (in Russian) [Кузьмин Ю.О. Автоволновые деформации в разломных зонах // Проблемы сейсмичности и современной геодинамики Дальнего Востока и Восточной Сибири. Хабаровск: ИТиГ ДВО РАН, 2010. C. 88-91].
43. Kuz'min Yu.O., 2012. Deformation Autowaves in Fault Zones. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 48 (1), 1-16. http://dx.doi.org/10.1134/S1069351312010089.
44. Kuz'min Yu.O., Zhukov V.S., 2004. Recent Geodynamics and Variations of Physical Properties of Rocks. Publishing House of Moscow State Mining University, Moscow, 262 p. (in Russian) [Кузьмин Ю.О., Жуков В.С. Современная геодинамика и вариации физических свойств горных пород. М.: Изд-во Московского государственного горного университета, 2004. 262 с.].
45. Langer J.S., Tang C., 1991. Rupture propagation in a model of an earthquake fault. Physical Review Letters 67 (8), 1043-1046. http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.67.1043.
46. Levi K.G., 1991. Neotectonic Movements in Seismically Active Zones of the Lithosphere. Siberian Branch, Nauka, Novosibirsk, 164 p. (in Russian) [Леви К.Г. Неотектонические движения в сейсмоактивных зонах литосферы. Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1991. 164 с.].