ГЛОБАЛЬНАЯ ЭНДОДРЕНАЖНАЯ СИСТЕМА: НЕКОТОРЫЕ ФЛЮИДОФИЗИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

В статье рассматриваются основные результаты более чем сорокалетних исследований гидрогеодеформационного поля, которые позволили установить некоторые новые свойства литосферных толщ, особенно четко проявленные в периоды скоротечной геодинамической активизации. Эти процессы контрастно прослеживаются в пределах планетарной мегаструктуры – глобальной эндодренажной системы (ГЭДС) Земли. Предлагаются к обсуждению представления об условиях формирования, специфических особенностях функционирования и роли астеносферы как важнейшего элемента ГЭДС.Показана доминантная роль флюидных процессов, которые в пределах ГЭДС обеспечивают условия «созревания» геодинамических катастроф. Рассматриваются особенности формирования деформационных возмущений и господствующие направления планетарной миграции деформационных импульсов от мест будущей сейсмической катастрофы вдоль ГЭДС. Излагаются результаты регионального гидрогеодеформационного (ГГД) мониторинга, свидетельствующие о тесной связи литосферных массивов в удаленных друг от друга регионах Земли: сигналы-реплики вдоль протяженности ГЭДС повторяют первоначальный импульс, зародившийся в регионе будущего сейсмического события. Рассматриваются триггерные эффекты, вызывающие срыв сейсмической энергии на большом удалении и в некоторых случаях способные вызвать каскад землетрясений. Предлагается создание системы ГГД-мониторинга крупных сейсмоопасных регионов Земли.

1. Авдалович В.С. Канандинская вулкано-тектоническая структура в юго-восточной части Тунгусской синеклизы // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 1972. № 5. С. 95–99.

2. Авдалович В.С. Канандинская группа вулканических аппаратов в бассейне среднего течения реки Нижняя Тунгуска // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 1973. № 2. С. 106–109.

3. Авсюк Ю.Н. Приливные силы и природные процессы. М.: Научный мир, 1996. 188 с.

4. Авсюк Ю.Н., Собисевич Л.Е., Собисевич А.Л. Модель приливной эволюции системы Земля – Луна и тектоническая активность Земли // Катастрофические процессы. М., 2002. С. 13–11.

5. Bell J.S., Babcock E.A., 1986. The stress regime of the Western Canadian Basin and implications for hydrocarbon production. Bulletin of Canadian Petroleum Geology 34 (3), 364–378.

6. Bell J.S., McCallum R.E., 1990. In situ stress in the Peace River Arch area, western Canada. Bulletin of Canadian Petroleum Geology 38 (1), 270–281.

7. Borell B., 2009. Deep structure images under Hawaii. Naturenews December 2009.

8. Bredehoeft J.D., 1967. Response of well-aquifer systems to earth tides. Journal of Geophysical Research 72 (12), 3075–3087. https://doi.org/10.1029/JZ072i012p03075.

9. Русский перевод: Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной. М.: Мир, 1991. 447 с.

10. Christensen O.W., 1994. Hydrogeological measurement of regional volume strain down to 3 kilometres depth. In: 9th International seminar on earthquake prognostics. San Jose, Costa Rica, p. 1–15.

11. Cox J.W., 1983. Long axis orientation in elongated boreholes and correlation with rock stress data. In: SPWLA Twenty fourth annual logging symposium transactions (June 27–30, 1983). Vol. 1. Calgary, Alberta, Canada, p. 1–17.

12. Открытия и изобретения. Публикация об открытиях, зарегистрированных в Государственном реестре открытий СССР // Официальный бюллетень Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. 1983. № 46. C. 3.

13. Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г. Глубинная геодинамика. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1994. 299 с.

14. Fyfe W.S., Price N.J., Thompson A.B. (Eds.), 1978. Fluids in the Earth's Crust: Their Significance in Metamorphic, Tectonic and Chemical Transport Processes. Developments in Geochemistry, vol. 1. Elsevier, Amsterdam, 383 p.

15. Gough D.I., Bell J.S., 1981. Stress orientations from oil-well fractures in Alberta and Texas. Canadian Journal of Earth Sciences 18 (3), 638–645. https://doi.org/10.1139/e81-056.

16. Гуфельд И.Л. Сейсмический процесс. Физико-химические аспекты. М.: ЦНИИМаш, 2007. 160 с.

17. Hofmann A.W., 1997. Mantle geochemistry: the message from oceanic volcanism. Nature 385 (6613), 219–229. https://doi.org/10.1038/385219a0.

18. Hsieh P.A., Bredehoeft J.D., Rojstaczer S.A., 1988. Response of well aquifer systems to earth tides: Problem revisited. Water Resources Research 24 (3), 468–472. https://doi.org/10.1029/WR024i003p00468.

19. Калинин В.А., Родкин М.В., Томашевская И.С. Геодинамические эффекты физико-химических превращений в твердой среде. М.: Наука, 1989. 157 с.

20. Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики. М.: КДУ, 2005. 560 с.

21. Kirdyashkin A.A., Dobretsov N.L., Kirdyashkin A.G., Gladkov I.N., Surkov N.V., 2005. Hydrodynamic processes associated with plume rise and conditions for eruption conduit formation. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 46 (9), 869–885.

22. Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Мантийные флюиды и сильные коровые землетрясения // Напряженно-деформированное состояние и сейсмичность литосферы: Материалы совещания. Новосибирск: Гео, 2003. С. 63–67.

23. Красный Л.И. Восходящие глубинные и близповерхностные структуры и связанная с ними минерагения // Отечественная геология. 2000. № 6. С. 23–28.

24. Lambeck K., Johnson P., 1998. The viscosity of the mantle: evidence from analyses of glacial-rebound phenomena. In: I. Jackson (Ed.), The Earth’s mantle: composition, structure and evolution. Cambridge University Press, New York, p. 461–502.

25. Летников Ф.А. Дегазация Земли как глобальный процесс самоорганизации // Дегазация Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть и газ: Материалы Международной конференции памяти академика П.Н. Кропоткина. М.: ГЕОС, 2002. С. 6–7.

26. Letnikov F.A., Dorogokupets P.I., 2001. The role of superdeep fluid systems of the earth's core in endogenic geological processes. Doklady Earth Sciences 378 (4), 500–502.

27. Lithgow-Bertelloni C., Silver P.G., 1998. Dynamic topography, plate driving forces and the African superswell. Nature 395 (6699), 269–272. https://doi.org/10.1038/26212.

28. Liu B., Liang Y., 2017. The prevalence of kilometer-scale heterogeneity in the source region of MORB upper mantle. Science Advances 3 (11), e1701872. https://doi.org/10.1126/sciadv.1701872.

29. Магницкий В.А. Современные вертикальные движения земной коры: «парадокс» больших скоростей // Земля и Вселенная. 1985. № 4. С. 10–14.

30. Маракушев А.А. Геологические следствия дегазации земного ядра // Дегазация Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть и газ: Материалы Международной конференции памяти академика П.Н. Кропоткина. М.: ГЕОС, 2002. С. 8–10.

31. Мархинин Е.К. Роль вулканизма в формировании земной коры (на примере Курильской островной дуги). М.: Наука, 1967. 256 с.

32. Мельхиор П. Земные приливы. М.: Мир, 1968. 482 с.

33. Милановский Е.Е. Новейшая тектоника Кавказа. М.: Недра, 1968. 483 с.

34. Милановский Е.Е. Некоторые закономерности тектонического развития и вулканизма Земли в фанерозое (проблемы пульсации и расширения Земли) // Геотектоника. 1978. № 6. С. 3–16.

35. Милановский Е.Е. Пульсации Земли // Геотектоника. 1995. № 5. С. 3–24.

36. Молоденский М.С. Упругие приливы, свободная нутация и некоторые вопросы строения Земли // Труды Геофизического института. 1953. № 19 (146). С. 1–146.

37. Николаев А.В., Верещагина Г.М. Об инициировании землетрясений землетрясениями // Доклады АН СССР. 1991. Т. 318. № 2. С. 320–324.

38. Парийский Н.Н. Земные приливы и внутреннее строение Земли // Вестник АН СССР. 1960. № 6. С. 61–69.

39. Павленкова Н.И. Структура земной коры и верхней мантии и глобальная геотектоника // Тектоника неогея: общие и региональные аспекты: Материалы ХХХIV тектонического совещания. М.: ГЕОС, 2001. Т. 2. С. 94–97

40. Павленкова Н.И. Результаты сейсмических исследований верхней мантии на территории России // Сейсмические исследования земной коры. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. С. 237–243.

41. Полубаринова-Кочина П.Я. Теория движения грунтовых вод. М.: Гостехиздат, 1952. 674 с.

42. Prouteau G., Scaillet B., Pichavant M., Maury R., 2001. Evidence for mantle metasomatism by hydrous silicic melts derived from subducted oceanic crust. Nature 410 (6825), 197–200. https://doi.org/10.1038/35065583.

43. Rice J.R., 1992. Fault stress states, pore pressure distributions, and the weakness of the San Andreas fault. Chapter 20. In: B. Evans, T.-F. Wong (Eds.), Fault mechanics and transport properties of rocks. International Geophysics Series, vol. 51. Academic Press, New York, p. 475–503.

44. Rice J.R., Cleary M.P., 1976. Some basic stress diffusion solutions for fluid-saturated elastic porous media with compressible constituents. Reviews of Geophysics 14 (2), 227–241. https://doi.org/10.1029/RG014i002p00227.

45. Rice J.R., Rudnicki J.W., 1979. Earthquake precursory effects due to pore fluid stabilization of a weakening fault zone. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 84 (B5), 2177–2193. https://doi.org/10.1029/JB084iB05p02177.

46. Щелкачев В.Н. Основные уравнения движения упругой жидкости в упругой пористой среде // Доклады АН СССР. 1946. Т. 52. № 2. С. 103–105.

47. Шебалин Н.В. Сильные землетрясения. М.: Изд-во Академии горных наук, 1997. 541 с.

48. Stacey F.D., Davis P.V., 2008. Physics of the Earth. Cambridge University Press, New York, 513 p.

49. Van der Hilst R.D., Widiyantoro S., Engdahl E.R., 1997. Evidence for deep mantle circulation from global tomography. Nature 386 (6625), 578–584. https://doi.org/10.1038/386578a0.

50. Вартанян Г.С. Роль процессов регионального метаморфизма в формировании некоторых типов минеральных вод и их провинций // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел геологический. 1968. Т. 18. № 3. С. 99–105.

51. Вартанян Г.С. Месторождения углекислых вод горно-складчатых регионов. М.: Недра, 1977. 284 с.

52. Вартанян Г.С. Способ изучения напряженного состояния массива. Российский патент № 776278. 1979.

53. Вартанян Г.С. Способ прогнозирования землетрясений. Российский патент № 791021. 1979.

54. Вартанян Г.С. Роль гидрогеодеформационного поля в эволюции подземной гидросферы // Отечественная геология. 1993. № 1. С. 91–95.

55. Вартанян Г.С. Гидрогеодеформационное поле в исследованиях механизмов геодинамики // Отечественная геология. 1995. № 4. С. 29–37.

56. Вартанян Г.С. Региональная система геодинамического мониторинга и проблема устойчивого развития государств сейсмоопасных провинций мира // Отечественная геология. 1999. № 2. С. 37–45.

57. Вартанян Г.С. Флюидосфера и эндодренажные системы Земли как ведущие факторы геологической эволюции // Отечественная геология. 2000. № 6. С. 14–22.

58. Vartanyan G.S., 2001. Regional system of geodynamic monitoring: sustainable development of seismic-prone regions. In: UN Forum on Urban Geology in Asia and the Pacific (Bangkok, 2001). Bangkok, p. 355–373.

59. Вартанян Г.С. Геодинамические процессы во флюидосфере и некоторые их следствия // Отечественная геология. 2003. № 2. С. 44–50.

60. Вартанян Г.С. Флюидосфера Земли // Планета Земля: энциклопедический справочник. Т. 1. Тектоника и геодинамика / Ред. Л.И. Красный, О.В. Петров, Б.А. Блюман. СПб.: ВСЕГЕИ, 2004. С. 144–149

61. Вартанян Г.С. Эндодренажная система Земли и сейсмичность: перспективы мониторинга // Отечественная геология. 2006. № 1. С. 41–52.

62. Вартанян Г.С. Гидравлический форшок – сверхкраткосрочный сейсмический предвестник // Отечественная геология. 2007. № 4. С. 59–66.

63. Вартанян Г.С. Некоторые деформационные механизмы функционирования эндодренажной системы Земли и сейсмичность // Отечественная геология. 2008. № 2. С. 18–27.

64. Вартанян Г.С. Деформационные образы некоторых землетрясений и краткосрочный сейсмический прогноз // Отечественная геология. 2008. № 4. С. 68–74.

65. Vartanyan G.S., 2010. Regional geodynamic monitoring system for ensuring safety in geological and exploratory production of oil and gas. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics 46 (8), 952–964. https://doi.org/10.1134/S0001433810080049.

66. Vartanyan G.S., 2013. The global endo-drainage system: Prospects of seismic prediction. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics 49 (7), 745–759. https://doi.org/10.1134/S0001433813070074.

67. Vartanyan G.S., 2014. Fast deformation cycles in the lithosphere and catastrophic earthquakes: Was it possible to prevent the Fukushima tragedy? Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics 50 (8), 805–823. https://doi.org/10.1134/S0001433814080088.

68. Вартанян Г.С. Геодинамические катастрофы и их прогноз (эндодренаж Земли, деформации, сейсмичность). М.: Геоинформмарк, 2015. 258 с.

69. Вартанян Г.С. Стрейн-анатомия двух сейсмических катастроф: геофизическое оружие или природные явления? // Наука и технологические разработки. 2016. Т. 95. № 2. С. 3–28.

70. Вартанян Г.С., Бредехоефт Дж., Роэлоффс Э. Гидрогеологические методы исследований тектонических напряжений // Советская геология. 1991. № 9. С. 3–12.

71. Вартанян Г.С., Кристенсен О.В., Госк Э., Цукуда Э. Региональный метод краткосрочного прогноза сильных землетрясений // Отечественная геология. 2002. № 1. С. 3–15.

72. Вартанян Г.С., Куликов Г.В. Гидрогеодеформационное поле Земли // Доклады АН СССР. 1982. Т. 262. № 2. С. 310–314.

73. Vartanyan G.S., Kurennoy V.V., Ostrovsky L.A., Sheko A.I., Shpak A.A., 1997. The problems of study and assessment of the geoenvironmental state in Russia. In: Z. Zhang, E.F.J. de Mulder, T. Liu, L. Zhou (Eds.), Proceedings of the 30th lnternational Geological Congress (4–14 August, 1996), vols. 2 and 3. Utrecht, p. 83–93.

74. Вартанян Г.С., Попов Е.А., Волейшо В.О. и др. Методические указания по организации и проведению гидрогеологических наблюдений на специализированной региональной сети в целях прогноза сильных землетрясений. М.: ВСЕГИНГЕО, 1985. 41 с.

75. Вартанян Г.С., СтажилоАлексеев С.К., Зальцберг Э.А. Гидрогеодеформационный мониторинг: перспективы сейсмического прогноза // Отечественная геология. 2013. № 6. С. 61–70.

76. Wolfe C.J., Bjarnason I.T., Van Decar J.C., Solomon S.C., 1997. Seismic structure of the Iceland mantle plume. Nature 385 (6613), 245–247. https://doi.org/10.1038/385245a0.

77. Wolfe C.J., Solomon S.C., Laske G., Collins J.A., Detrick R.S., Orcutt J.A., Bercovici D., Hauri E.H., 2009. Mantle shear-wave velocity structure beneath the Hawaiian hot spot. Science 326 (5958), 1388–1390. https://doi.org/10.1126/ science.1180165.

78. Yassir N.A., Bell J.S., 1994. Relationships between pore pressure, stresses, and present-day geodynamics in the Scotian Shelf, offshore Eastern Canada. AAPG Bulletin 78 (12), 1863–1880.

79. Zhao D., Kanamori H., Negishi H., Wiens D., 1996. Tomography of the source area of the 1995 Kobe earthquake: evidence for fluids at the hypocenter? Science 274 (5294), 1891–1894. https://doi.org/10.1126/science.274. 5294.1891.

80. Zoback M.L., Zoback M., 1980. State of stress in the conterminous United States. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 85 (B11), 6113–6156. https://doi.org/10.1029/JB085iB11p06113.