vestnik Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation 1729-5459 Кубанский государственный университет RU 1047 10.31429/vestnik-20-4-25-36 Научная статья Original article Механика Mechanics Модели литосферных структур с разломами, подверженных периодическим воздействиям, и возможности использования ГИС для мониторинга сейсмической ситуации Models of lithospheric structures with faults subject to periodic impacts, and the possibility of using GIS for monitoring the seismic situation https://orcid.org/0000-0002-2415-6224 Горшкова Е.М. Горшкова Елена Михайловна Gorshkova Elena M. gem@kubsu.ru

канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник Научно-исследовательской части Кубанского государственного университета

 https://orcid.org/0000-0001-8500-2133 Телятников И.С. Телятников Илья Сергеевич Telyatnikov Ilya S. ilux_t@list.ru

канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник лаборатории математики и механики Южного научного центра РАН

 https://orcid.org/0000-0002-7729-2860 Павлова А.В. Павлова Алла Владимировна Pavlova Alla V. pavlova@math.kubsu.ru

д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры математического моделирования Кубанского государственного университета

 Кубанский государственный университет, КраснодарKuban State University, Krasnodar Федеральный исследовательский центр Южный научный центр РАН, Ростов-на-ДонуFederal Research Centre the Southern Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences, Rostov-on-Don 31 12 2023 20 4 25 36 01 12 2023 13 12 2023 31 12 2023 Copyright (c) 2024 Горшкова Е.М., Телятников И.С., Павлова А.В. 2024 Горшкова Е.М., Телятников И.С., Павлова А.В. Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Theoretical studies of the increase in seismicity within the framework of the mechanical-mathematical approach allow us to obtain a general understanding of the real geophysical processes that manifest themselves during the development of such catastrophic phenomena as earthquakes. However, by studying the parameters of model oscillatory systems, a significant amount of useful information can be obtained, which will then help to correctly interpret the results of field observations. In this paper, we present an approach to solving the integral equation of the problem for a deformable stamp of finite width on an elastic foundation, modeling the lithospheric structure. This approach made it possible to identify the presence of resonant regimes and stress concentrations capable of initiating rearrangements of rocks(in geological structures). Subsequent analysis of the modeling results in comparison with data from field observations and geophysical studies will allow us to assess the possibilities of using the obtained results to solve problems of the seismic situation assessment, in particular, the vulnerable zones identification. For this purpose, we examined the possibilities of using the digital relief model of the Krasnodar Territory developed at KubSU to solve problems of the seismic situation monitoring. Subsequent analysis of the geological structures in the region will allow us to assess the possibilities of using the results obtained to solve geophysical problems, mapping potential sources of stress concentration for the purpose of the targeted placement of means for the seismic situation monitoring, setting up experimental work, etc. Comprehensive theoretical studies for the mechanisms of development of seismic phenomena in conjunction with representation technologies and processing of geospatial data will allow for the construction of physical and geological models as well as the organization of a regional monitoring network.

Теоретические исследования нарастания сейсмичности в рамках механико-математического подхода позволяют получить общее представление о реальных геофизических процессах, проявляющихся при развитии таких катастрофических явлений как землетрясения. Однако путем изучения параметров модельных колебательных систем может быть получена значительная часть полезной информации, которая затем поможет правильно трактовать результаты полевых наблюдений. В работе представлен подход к решению интегрального уравнения задачи для деформируемого штампа конечной ширины на упругом основании, моделирующего литосферную структуру. Данный подход позволил выявить наличие резонансных режимов и концентрации напряжений, способных инициировать перестройки горных пород. Анализ результатов моделирования в сопоставлении с данными натурных наблюдений и геофизических исследований позволит оценить возможности использования полученных результатов для решения задач оценки сейсмической ситуации, в частности определения уязвимых зон. Для этого рассмотрены возможности использования разработанной в КубГУ цифровой модели рельефа Краснодарского края для решения задач мониторинга сейсмической ситуации.

 деформируемый штамп интегральное уравнение метод фиктивного поглощения сейсмический мониторинг ГИС цифровая модель рельефа deformable stamp integral equation fictitious absorption method seismic monitoring GIS digital elevation model Some fragments of the work were carried out with the financial support of the Kuban Scientific Research Institute fund within the framework of scientific project No.~MFI-20.1/6. Фрагменты работы выполнены при финансовой поддержке Кубанского научного фонда в рамках научного проекта № МФИ-20.1/6. Лаверов, Н.П. (ред.), Изменение окружающей среды и климата. Т. 1: Сейсмические процессы и катастрофы. Москва, ИФЗ РАН, 2008. Любимова, Т.В., Бондаренко, Н.А., Стогний, В.В., Погорелов, А.В., Новые методы инженерно-геологического районирования территории Краснодарского края и республики Адыгея. Научный журнал КубГАУ, 2017, № 132(08). Собисевич, Л.Е., Собисевич, А.Л., Фатьянов, А.Г., Длиннопериодные сейсмогравитационные процессы в литосфере. Москва, ИФЗ РАН, 2020. Гладской, И.Б., Павлова, А.В., Телятников, И.С., Использование ГИС-технологий и цифровой модели рельефа для исследования процессов в геологических структурах региона. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества, 2020, т. 17, № 2, с. 29–35. [Gladskoy, I.B., Pavlova, A.V., Telyatnikov, I.S., Using GIS technologies and digital elevation models to study processes in the geological structures of the region. Ekologicheskiy vestnik nauchnykh tsentrov Chernomorskogo ekonomicheskogo sotrudnichestva = Ecological Bulletin of Scientific Centers of the Black Sea Economic Cooperation, 2020, vol. 17, no. 2, pp. 29–35. (in Russian)} EDN: QTBAZP DOI: 10.31429/vestnik-17-2-29-35 Бабешко, В.А., Евдокимова, О.В., Бабешко, О.М., О контактных задачах с деформируемым штампом. Проблемы прочности и пластичности, 2022, т. 84, № 1, с. 25–34. DOI: 10.32326/1814-9146-2022-84-1-25-34 Евдокимова, О.В., Бабешко, В.А., Павлова, А.В., Евдокимов, В.С., Бабешко, О.М., Об одном новом предвестнике повышенной сейсмичности. Геология и геофизика Юга России, 2022, т. 12, № 4, с. 47–58. DOI: 10.46698/VNC.2022.80.98.004 Babeshko, V.A., Evdokimova, O.V., Babeshko, O.M., Fractal properties of block elements and a new universal modeling method. Doklady Physics, 2021, vol. 66, no. 8, pp. 218–222. DOI: 10.1134/S1028335821080012 Ворович, И.И., Бабешко, В.А., Динамические смешанные задачи теории упругости для неклассических областей. Москва, Наука, 1979. Бабешко, В.А., Обобщенный метод факторизации в пространственных динамических смешанных задачах теории упругости. Москва, Наука, 1984. Гохберг, И.Ц., Крейн, М.Г., Теория вольтерровых операторов в гильбертовом пространстве и ее приложения. Москва, Наука, 1967. Абрамовиц, М., Стиган, И. (ред.), Справочник по специальным функциям с формулами, графиками и математическими таблицами. Москва, Наука, 1979. Clarke, K.C., Brad, O.P., Crane, M.P., Geographic Information Systems and Environmental Modeling. London, Pearson, 2001. Keller, R., Baru, Ch., Geoinformatics: Cyberinfrastructure for the Solid Earth Sciences. Cambridge, University Press, 2011. Панин, А.В., Гельман, Р.Н., Опыт применения GPS-технологии для построения крупномасштабных цифровых моделей рельефа. Геодезия и картография, 1997, № 10, с. 22–27. Долгова, М.П., Методика обоснования модели рельефа для решения прикладных задач. Информация и космос, 2010, № 2, с. 39–49. Чесалов, Л.Е., Единая информационная среда для интеграции информационных ресурсов при решении задач природопользования. Геоинформатика, 2003, № 2, с. 11–14. Митракова, О.В., Создание информационно-аналитических систем для обеспечения рационального природопользования и устойчивого развития регионов. Геоинформатика, 2003, № 2, с. 15–18. Жебровский, С.И., Кузин, Д.А., Стрельцова, М.М., Обзор проблем и перспектив развития геоинформационных систем в эпоху всеобъемлющего интернета. Современные наукоемкие технологии, 2018, № 12-1, с. 237–241. Любимова, Т.В., Бондаренко, Н.А., Погорелов, А.В., Интегральная оценка сложности инженерно-геологических условий территории краснодарского края. Научный журнал КубГАУ, 2016, № 121(07).