Главная » Учебные материалы » Геология » Диссертации » МГУ им. Ломоносова » Аспирантура и докторантура » Докторские диссертации » Самоподобие структур и процессов в литосфере по результатам фрактального и динамического анализа
Для студентов МГУ им. Ломоносова по предмету ГеологияСамоподобие структур и процессов в литосфере по результатам фрактального и динамического анализаСамоподобие структур и процессов в литосфере по результатам фрактального и динамического анализа
2019-03-13СтудИзба

Диссертация: Самоподобие структур и процессов в литосфере по результатам фрактального и динамического анализа

Описание

Актуальность темы
Согласно современным представлениям, литосфера – структурированная,
иерархическая (многоуровневая), самоподобная, грубо дискретная среда
[Садовский, Писаренко, 1991]. Это проявляется как в геолого-
геоморфологических характеристиках, так и в различных геофизических полях,
а также в вещественно-структурных характеристиках среды.
Со структурой неоднородной геологической среды самым тесным
образом соотносится сейсмический процесс. Самоподобные свойства
сейсмического процесса и среды, в которой он протекает, выражаются в
степенно́м характере законов распределения вида:
N = xa, (1)
где x – характеристика объекта (размер, сила, энергия и т. п.), N – количество
объектов, a – показатель, характеризующий степень самоподобия.
Закон такого вида справедлив для распределений блоков и разломов по
размерам, пространственного распределения очагов землетрясений,
распределения землетрясений по магнитудам (закон Гутенберга-Рихтера),
распределения количества афтершоков сильных землетрясений во времени
(закон Омори). Самоподобные свойства сейсмотектонического процесса
проявляются также в динамических характеристиках порождаемых им
временны́х рядов.
В настоящее время в науки о Земле активно внедряются подходы теории
динамических систем, фракталов, катастроф, самоорганизации, синергетики,
радикально изменившие представления о соотношениях упорядоченности и
хаотичности, предсказуемости и непредсказуемости, стационарности и
катастрофичности [Горяинов, Иванюк, 2001; Лукк и др., 1996; Нелинейная
геодинамика, 1994; Писаренко, Родкин, 2007; Fractals and Dynamic…, 1994;
Turcotte, 1997; многие другие].
Опубликовано большое количество работ, посвященных фрактальному и
динамическому анализу в сейсмотектонике, геодинамике, геофизике,
геоморфологии и т. д. В значительной степени в них просто фиксируются
свойства самоподобия для разных объектов и процессов. В то же время на
основании результатов такого анализа можно делать важные заключения о типе
рассмотренных систем, в частности, сейсмотектонических, с точки зрения
регулярности и прогнозируемости их динамики.
Диссертация направлена на решение важной научной проблемы –
определения принципиальных возможностей и ограничений прогноза
состояния и динамики геологических систем.
Цель работы: выявление самоподобных свойств структур литосферы и
процессов, происходящих в ней (сейсмичность, современные движения), на
основании фрактального и динамического анализа и связи их количественных
характеристик с геодинамикой, тектоникой и особенностями сейсмического
режима, а также предложение их возможных механизмов и моделей.
Задачи исследования предполагают рассмотрение и анализ
разномасштабных структур и процессов в литосфере и включают:
 Изучение проявлений самоподобия структур литосферы в широком
диапазоне масштабов на основании анализа законов распределения по
размерам и фрактальных характеристик размерности плит, континентов,
блоков, террейнов.
 Изучение блочности земной коры и литосферы в целом на разных
масштабных уровнях по данным GPS, выявление блоков и их
относительного движения в областях новейшей тектоники на основании
разработанных методов, рассмотрение их согласованности с
сейсмотектоникой, геофизическими данными и предложенными моделями
блоковой динамики.
 Анализ самоподобных характеристик сейсмотектонического процесса,
выражающихся в параметрах степенны́х законов (закона Гутенберга–
Рихтера, закона Омори, фрактальных распределений очагов землетрясений
и разломов) и динамических характеристиках временных рядов
(фрактальная размерность D, показатель Херста H, скейлинговый
спектральный параметр ) сейсмичности, их согласованности и возможных
интерпретаций.
 Изучение особенностей и возможных механизмов генерации
субвертикальных кластеров очагов землетрясений (сейсмических «гвоздей»)
на основании анализа их пространственно-временных характеристик.
 Изучение мелкомасштабных современных движений земной коры на
основании анализа временны́х рядов смещений GPS, определение
динамических свойств этих рядов и их связи с сейсмотектоническими
особенностями районов расположения пунктов наблюдений и
предлагаемыми моделями блоковой динамики.
 Построение новых блоковых моделей сейсмотектонических систем с
типичным законом трения, изучение свойств этих моделей, их применение
для описания разломно-блоковой структуры и взаимодействий в литосфере
с учетом ее реологической и тектонической расслоенности.
Фактический материал: геологические карты и карты террейнов
северного обрамления Тихого океана; карты активных разломов различных
регионов (Евразия, Япония, США); сейсмические каталоги: Национального
центра информации о землетрясениях Геологической службы США (NEIC
PDE); Японского метеорологического агентства (JMA); Южно-
Калифорнийского (SCEDC) и Северо-Калифорнийского (NCEDC) центров
данных по землетрясениям, каталог Камчатского филиала Геофизической
службы РАН; данные по скоростям пунктов GPS в Эгейско-Анатолийском
регионе и Южной Калифорнии, данные по смещениям пунктов GPS в Японии;
по временны́м рядам смещений пунктов GPS. Использованы также база данных
Глобальной программы вулканизма (GVP), данные по магнитным и
гравитационным аномалиям различных регионов.
Методы исследований. Анализ и научное обобщение результатов
теоретических исследований взаимосвязи разломно-блоковой структуры среды,
современных тектонических движений и сейсмического процесса; фрактальный
анализ геолого-геофизических данных; исследование параметров степенны́х
законов распределений объектов по размерам, времени, энергии; анализ
временны́х рядов методами, разработанными в теории динамических систем
(динамический анализ); построение дискретных кинематических моделей по
данным GPS; построение блоковых моделей сейсмотектонических систем;
сопоставление полученных при анализе количественных характеристик с
геолого-геофизической информацией.
Научная новизна
 Впервые установлено самоподобие форм и размеров континентальных
структур от суперконтинентов до террейнов, что согласуется с иерархией
литосферы от крупных литосферных плит до мелких блоков земной коры.
Небольшая величина вариации фрактальной размерности террейнов говорит
об их малой деформируемости (жесткости) и о единстве механизмов
объединения и распада.
 Разработаны оригинальные методики построения дискретных
кинематических моделей и выделения жестких блоков земной коры по
данным GPS; они применены, с учетом геолого-геофизической
информации, к анализу отдельных регионов в областях молодой тектоники.
На основании этого впервые выявлено сложное блоковое строение
исследуемых регионов на более мелком масштабном уровне.
 Установлено на новом материале с применением усовершенствованных
методик, что разломно-блоковая структура литосферы и пространственная
структура распределения эпицентров землетрясений подчиняются
одинаковым соотношениям самоподобия. Соотношение параметров
распределения землетрясений по магнитудам и фрактальной размерности
сетей активных разломов количественно подтверждает согласованные
самоподобные свойства сейсмотектонического процесса.
 Выявлено длительное (до года после главного события) пониженное
значение параметра в законе Гутенберга-Рихтера в зонах эпицентров
сильных землетрясений с последующим его повышением, что является
проявлением перераспределения разрушения в афтершоковых процессах от
больших масштабов к меньшим.
 Показана роль флюидов как наиболее вероятного механизма генерации
сейсмических «гвоздей», не связанного явно с сильными землетрясениями,
вулканами и тектоническими структурами.
 Впервые показана закономерная связь динамических характеристик
временны́х рядов GPS с геотектоническими и геодинамическими
особенностями регионов (сейсмичность и жесткость блоков).
 Впервые установлено, что временны́е ряды выделения сейсмической
энергии и ряды GPS относятся к классу фликкер-шума (шума
перемежаемости), что указывает на возможность резких непредсказуемых
изменений режима и возникновения быстрых катастрофических событий.
 Показана обоснованность применения теоретических соотношений между
динамическими характеристиками временных рядов (, D и H) при оценке
фрактальных характеристик природных геофизических временных рядов
(ряды GPS, ряды выделения сейсмической энергии).
 Предложены новые варианты моделей блоковой динамики, базирующиеся
на типичных законах трения, которые порождают детерминированный хаос,
катастрофы и степенны́е распределения характеристик в
сейсмотектонических системах. Показано, что разломно-блоковая структура
литосферы с учетом ее реологической расслоенности должна
рассматриваться как динамическая характеристика.

Характеристики диссертации

Предмет
Учебное заведение
Просмотров
152
Покупок
0
Размер
9,14 Mb

Список файлов

    Картинка-подпись
    Хочешь зарабатывать на СтудИзбе больше 10к рублей в месяц? Научу бесплатно!
    Начать зарабатывать

    Комментарии

    Поделитесь ссылкой:
    Цена: 550 руб.
    Расширенная гарантия +3 недели гарантии, +10% цены
    Рейтинг-
    0
    0
    0
    0
    0
    Поделитесь ссылкой:
    Сопутствующие материалы
    Свежие статьи
    Популярно сейчас
    Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
    Ответы на популярные вопросы
    Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
    Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
    Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
    Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
    Отзывы студентов
    Ставлю 10/10
    Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
    Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
    Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
    Студизба ван лав ❤
    Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
    Отличный сайт
    Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
    Маленький отзыв о большом помощнике!
    Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
    Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
    Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
    Спасательный островок
    Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
    Всё и так отлично
    Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
    Отзыв о системе "Студизба"
    Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
    Отличный помощник
    Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
    Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
    Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
    Спасибо за шикарный сайт
    Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
    Популярные преподаватели
    Нашёл ошибку?
    Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
    Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
    Предложить исправление
    Добавляйте материалы
    и зарабатывайте!
    Продажи идут автоматически
    5076
    Авторов
    на СтудИзбе
    455
    Средний доход
    с одного платного файла
    Обучение Подробнее