Ю. В. Антонов, А. К. Рыбин, Воронежскийгосударственный университет
Приизмерении вертикального градиента силы тяжести в различных регионах бывшегоСоветского Союза (Памир, Тянь-Шань, Кавказ, Крым и т. д.) [1–4] отмеченовлияние на результаты измерений вертикального градиента динамического состоянияземной коры. Расхождения между контрольными и рядовыми измерениями нередко несоответствовали предполагаемым ошибкам измерения, исходя из кратностинаблюдений на одном пункте. При этом погрешность единичного измерения принималасьв два–три раза грубее реальной погрешности, и количество наблюдений былобольше, чем требовалось погрешностью единичного наблюдения для достижения общейошибки измерения, например, ± 10–15 этвеш. Кроме того, предыдущие исследования[1–4] показали, что неприливные вариации вертикального градиента носятпланетарный характер и связаны с собственными колебаниями Земли. Но измерениянеприливных вариаций были выполнены в ограниченном объеме, особенно этокасается синхронных наблюдений, поэтому для получения более достоверных выводовотносительно характера вариаций необходимо провести дополнительныеисследования.
Длявыяснения указанных причин и несоответствий между расчетными и измереннымиошибками наблюдения специально проведены стационарные исследования в городахВоронеж и Бишкек. Наблюдения велись вдали от городов (не менее 25 км) в закрытых помещениях для исключения влияния погодных условий (в основном, ветер), что даетвозможность более надежно оценить инструментальную погрешность измерений. Такимобразом, все помехи, кроме землетрясений, практически были устранены.
Измеренияпроводились приборами различной конструкции, что, помимо некоторых неудобств,позволило более объективно говорить о существовании неприливных вариацийвертикального градиента. В Воронеже использовался высокоточный гравиметр,созданный К. Е. Веселовым и имеющий цену © Антонов Ю. В., Рыбин А. К., 2009деления около 1 мГал /об. и чувствительность порядка 0, 003 мГал. В Бишкекеиспользовался автоматизированный гравиметр GS-5 примерно с теми же техническимихарактеристиками, может быть, уступающий немного российскому гравиметру вчувствительности. Главным недостатком российского гравиметра служит то, чтоотсчеты производятся визуально, и поэтому невозможно строго выдерживать равныепромежутки времени между замерами, что привносит дополнительную погрешность засчет смещения нуль-пункта и лунно-солнечных вариаций силы тяжести. Наблюденияосуществлялись в течение трех часов со 2 июня по 11 июня 2008 года. К сожалению,увеличить интервал наблюдения трудно из-за физического состояния оператора нароссийском гравиметре.
Методикаобработки была достаточно простой.
Наблюдениясилы тяжести на верхней и нижней площадках вышки предварительно сглаживались,чтобы уменьшить влияние случайных погрешностей. Интервал сглаживания включал всебя три точки. По сглаженным значениям силы тяжести вычисляли разностизначений силы тяжести вверху и внизу и среднее значение градиента по разностям.Затем строили кривую изменения градиента относительно среднего значения.Оказалось, что изменения носят апериодический характер с элементами случайныхпогрешностей.
Былипостроены графики изменения неприливных вариаций вертикального градиента дляВоронежа и Бишкека. Сравнение синхронных наблюдений показало, что вариации вобщем случае совпадают между собой. Естественно, вариации осложненыпогрешностями, носящими не только случайный, но и природный характер. Бишкекрасположен в активной альпийской зоне, где происходят многочисленные мелкиеземлетрясения, не ощущаемые визуально, зато четко фиксируемые гравиметрами, таккак гравиметры в принципе являются вертикальным сейсмографом Голицина.
Вкачестве примера представлены наблюдения за 8 июня 2008 года (рис. 1). Награфике изменения вертикального градиента время дано в минутах (погоризонтальной оси). Указанный пример выбран не случайно. Измерения проводилисьпосле катас- трофического Синцзянского землетрясения в Китае. В последующие днипочти постоянно проходили дополнительные толчки. Все дни контролировались напредмет землетрясений не только в Китае, но и во всем мире по даннымГеофизической службы России. 8 июня 2008 года землетрясений со значительнойамплитудой нигде не было. Характер изменения вариаций в Воронеже и Бишкекеспокойный. Но, как видно из рисунка 1, в середине обоих графиков вдруготмечается всплеск амплитуды вариаций градиента примерно в течение 20–30 минут.Вариации быстро затухают. Природа такого изменения амплитуды вариаций пока непонятна.
Такимобразом, оценивая синхронность изменений неприливных вариаций вертикальногоградиента, можно склониться к тому, что собственные колебания Земли, вызывающиевариации, являются первичными, а землетрясения лишь усиливают эти колебания.Возможно, всплеск амплитуды вариаций 8 июня 2008 года – отголосок происходящихглубинных процессов в недрах Земли. Маловероятным представляется объяснитьданное явление техногенным фактором (взрыв), хотя и этого нельзя исключать.
Чтобыв какой-то мере не допустить влияние мелких землетрясений и случайных ошибок, быливычислены амплитудно-частотные спектры (рис. 2). Спектры достаточно хорошоотражают наличие тех или иных границ в Земле: глубинные границы характеризуютсябольшими периодами. По статистике, для Воронежского региона характерны периодыоколо часа, что соответствует теоретическим расчетам для моделей Земли поБуллену и Гуттенбергу в платформенных условиях. Для Бишкека, наоборот,характерны периоды колебаний в 31 мин, в редких случаях отмечаются часовыепериоды. Видимо, в Тянь-Шаньском регионе, где идут горообразовательныепроцессы, произошла глубокая проработка земной коры, что, собственно, иопределяет различие спектров в Воронеже и Бишкеке.
Работавыполнена по грантам РФФИ № 08-05-00716-а, № 08-05-10042-к
/>
/>
Список литературы
1.Антонов Ю. В. Неприливные вариации вертикального градиента силы тяжести и ихвозможная связь с землетрясениями / Ю. В. Антонов, С. В. Слюсарев // Изв.ВУЗов. Геология и разведка. – 1992. – № 5. – С. 101–105.
2.Антонов Ю. В. Результаты синхронных наблюдений за изменением вертикальногоградиента в Якутии и на Воронежском массиве / Ю. В. Антонов, С. В. Слюсарев, В.Н. Чирков / / Вестн. ВГУ. Сер. геол. – 1996. – № 2. – С. 182–186.
3.Антонов Ю. В. Возможная природа вариаций вертикального градиента силы тяжести /Ю. В. Антонов, А. В. Манаков, С. В. Слюсарев // Изв. ВУЗов. Геология иразведка. – 1996. – № 1. – С. 144–145 .
4.Антонов Ю. В. Неприливные вариации вертикального градиента силы тяжести / Ю. В.Антонов, С. В. Слюсарев, В. Н. Чирков // Геофизика. – 1997. – № 1. – С. 40–45.
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.vestnik.vsu.ru/