Некоторые математические вопросы субдукционных процессов

Авторы

  • Бабешко О.М. Кубанский государственный университет, Краснодар, Российская Федерация
  • Евдокимова О.В. Южный научный центр РАН, Ростов-на-Дону, Российская Федерация
  • Плужник А.В. Южный научный центр РАН, Ростов-на-Дону, Российская Федерация
  • Горшкова Е.М. Кубанский государственный университет, Краснодар, Российская Федерация
  • Коваленко М.М. Южный научный центр РАН, Ростов-на-Дону, Российская Федерация
  • Бушуева О.А. Кубанский государственный университет, Краснодар, Российская Федерация
  • Уафа Г.Н. Южный научный центр РАН, Ростов-на-Дону, Российская Федерация

УДК

539.3

DOI:

https://doi.org/10.31429/vestnik-18-3-23-32

Аннотация

Рассматривается проблема о возникновении стартовых землетрясений в зонах субдукции. Субдукция — явление движения океанической литосферной плиты под континентальную. В условиях субдукции литосферные плиты испытывают определенные физические изменения. Например, океаническая литосферная плита на определенной глубине оплавляется снизу и может скользит. В работе рассмотрено возникновение стартовых землетрясений в предположении, что литосферные плиты имеют разные контактные условия, находясь на жестком основании в зоне субдукции. Оплавленная литосферная плита не имеет касательных контактных напряжений, а океаническая — жестко соединена с основанием. Известно, что не все землетрясения, случающиеся в океане, вызывают волны цунами. Например, имели место случаи, когда очень сильное землетрясение в океане не порождало волны цунами. В то же время, достаточно слабое может вызвать цунами. В процессе субдукции проиходят изменения реологических свойств самих литосферных плит или отколовшихся фрагментов плит в зоне Беньофа. Методом блочного элемента исследуется возникновение стартового землетрясения и особенности его последствий. В настоящее время разработаны новые методы моделирования поведения решений граничных задач для сред сложных реологий, которые применимы и в настоящих задачах. Примеры применения этих возможностей обсуждаются в работе.

Ключевые слова:

субдукция, цунами, литосферные плиты, метод блочного элемента, стартовое землетрясение, новые методы моделирования

Информация о финансировании

Отдельные фрагменты работы выполнены в рамках реализации Госзадания на 2021 г. Минобрнауки (проект FZEN-2020-0020), ЮНЦ РАН (проект 00-20-13) № госрег. 01201354241, и при поддержке грантов РФФИ (19-41-230003, 19-41-230004, 19-48-230014).

Информация об авторах

  • Ольга Мефодиевна Бабешко

    д-р физ.-мат. наук, главный научный сотрудник научно-исследовательского центра прогнозирования и предупреждения геоэкологических и техногенных катастроф Кубанского государственного университета

  • Ольга Владимировна Евдокимова

    д-р физ.-мат. наук, главный научный сотрудник Южного научного центра РАН

  • Андрей Валерьевич Плужник

    Плужник Андрей Валерьевич, младший научный сотрудник Южного научного центра РАН

  • Елена Михайловна Горшкова

    канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник Научно-исследовательского центра прогнозирования и предупреждения геоэкологических и техногенных катастроф Кубанского государственного университета

  • Мария Михайловна Коваленко

    младший научный сотрудник Южного научного центра РАН

  • Ольга Алексеевна Бушуева

    студентка магистратуры факультета компьютерных технологий и математики Кубанского государственного университета

  • Галина Николаевна Уафа

    инженер-исследователь Южного научного центра РАН

Библиографические ссылки

  1. Beck S.L., Ruff L.J. Great earthquakes and subduction along the Peru Trench // Phys. Earth Planet. Interiors. 1989. Vol. 57. P. 199–224.
  2. Лобковский Л.И., Гарагаш И.А. Математический анализ устойчивости Кавказкого склона Черного моря и развитие оползневых процессов при землетрясениях. В кн.: Комплексные исследования северо-восточной части Черного моря. М.: Научный мир, 2002. С. 843–847. [Lobkovskij L.I., Garagash I.A. Matematicheskiy analiz ustoychivosti Kavkazkogo sklona Chernogo morya i razvitie opolznevykh protsessov pri zemletryaseniyakh [Mathematical analysis of the stability of the Caucasian slope of the Black Sea and the development of landslide processes during earthquakes]. In: Kompleksnye issledovaniya severo-vostochnoy chasti Chernogo morya [Comprehensive studies of the north-eastern part of the Black Sea]. Nauchnyj mir, Moscow, 2002, pp. 843–847. (In Russian)]
  3. Марчук А.Г., Чубаров Л.Б., Шокин Ю.И. Численное моделирование волн цунами. Новосибирск: Наука, 1983. 174 с. [Marchuk, A.G., Chubarov, L.B., Shokin, Ju.I. Chislennoe modelirovanie voln tsunami [Numerical simulation of tsunami waves]. Nauka, Novosibirsk, 1983. (In Russian)]
  4. Соловьев С.Л. Повторяемость землетрясений и цунами в Тихом океане. В сб.: Волны цунами. Труды СахКНИИ. Вып. 29. Южно-Сахалинск, 1972. С. 7–47. [Solov'ev, S.L. Povtoryaemost' zemletryaseniy i tsunami v Tikhom okeane [The frequency of earthquakes and tsunamis in the Pacific Ocean]. In: Volny tsunami. Trudy SakhKNII. Vyp. 29 [Tsunami waves. Proc. of the Sakhknii. Iss. 29]. Yuzhno-Sakhalinsk, 1972, pp. 7–47. (In Russian)]
  5. Соловьев С.Л., Куликов Е.А. О восстановлении параметров очага цунами из спектральных характеристик волн у берега // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1987. Т. 23. № 1. С. 91–98. [Solov'ev, S.L., Kulikov, E.A. O vosstanovlenii parametrov ochaga tsunami iz spektral'nykh kharakteristik voln u berega [On the restoration of the parameters of the tsunami source from the spectral characteristics of waves near the shore]. Izvestiya AN SSSR. Fizika atmosfery i okeana [Izvestia of the USSR Academy of Sciences. Atmospheric and Ocean physics], 1987, vol. 23, no. 1, pp. 91–98. (In Russian)]
  6. Иващенко А.И. О повторяемости сильных цунами в северо-западной части Тихого океана за последние 50 лет. В сб.: Волны цунами. Труды СахКНИИ. Вып. 29. Южно-Сахалинск, 1972. С. 208–216. [Ivashchenko, A.I. O povtoryaemosti sil'nykh tsunami v severo-zapadnoy chasti Tikhogo okeana za poslednie 50 let [On the recurrence of strong tsunamis in the Northwestern Pacific Ocean over the past 50 years]. In: Volny tsunami. Trudy SakhKNII. Vyp. 29 [Tsunami waves. Proc. of the Sakhknii. Iss. 29]. Yuzhno-Sakhalinsk, 1972, pp. 208–216. (In Russian)]
  7. Berninghausen W.H. Tsunamis reported from the west coast of South America 1562-1960 // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1962. Vol. 52. Iss. 4. P. 915–921.
  8. Hatori T. Colombia-Peru tsunamis observed along the coast of Japan: Tsunami magnitude and source areas. In: Iida K., Iwasaki T. (eds) Tsunamis Their Science and Engineering. Terra Sci Publ., Tokyo, 1983. P. 173–183.
  9. Imamura F., Hashi K., Imteaz Md.M.A. Modeling for tsunamis genarated by landsliding and debris flow. In: Hebenstreit, G.T. (ed.) Tsunami Research at the End of Critical Decade. Kluwer Acad. Publ., Dordrecht, 2001. P. 209–228.
  10. Jansen E., Befring S., Bugge T., Eidvin T., Holtedahl H., Sejrup H.-P. Large submarine slides on the Norwegian continental margin: Sediments, transport, and timing // Marine Geology. 1987. Vol. 78. P. 77–107.
  11. Karlsrud K., Edgers L. Some aspects of submarine slope stability. In: Marine Slides and Other Mass Movements. Plenum, New York, 1980. P. 61–81.
  12. Mei C.C., Liu K.F. A Bingham-plastic model for a muddy seabed under long waves // J. Geophys. Res. 1987. Vol. 92. P. 14581–14594.
  13. Munk W.H. Long ocean waves. In: The Sea. Ideas and observations on progress in the study of the sea. J. Wiley, New York, 1962. P. 647–663.
  14. Okada Y. Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-space // Bull. Seism. Soc. America. 1985. Vol. 75. P. 1135–1154.
  15. Ren P., Bomhold B.D., Prior D.B. Seafloor morphology and sedimentary processes, Knight Inlet, British Columbia // Sedimentary Geology. 1996. Vol. 103. P. 201–228.
  16. Rogers G.C. A documentation of soil failure during the British Columbia earthquake of 23 June, 1946 // Can. Geotech. J. 1980. Vol. 17. P. 122–127.
  17. Silgado E. Recurrence of tsunamis in the western coast of South America // Marine Geodesy. 1978. Vol. 1. Iss. 4. P. 347–354.
  18. Smith R. Asymptotic solutions for high-frequency trapped wave propagation // Philos. Trans. Roy. Soc. London. 1970. Vol. A268. Iss. 189. P. 289–324.
  19. Snodgrass F.E., Munk W.H., Miller G.R. Long period waves over California's continental borderland. Pt. I. Background spectra // J. Mar. Res. 1962. Vol. 20. Iss. 1. P. 3–30.
  20. Weichert D., Horner R.B., Evans S.G. Seismic signatures of landslides: The 1990 Brenda Mine collapse and the 1965 Hope rockslides // Bull. Seism. Soc. America. 1994. Vol. 84. P. 1523–1532.
  21. Babeshko V.A., Evdokimova O.V., Babeshko O.M. About earthquakes in subduction zones with the potential to cause a tsunami// Journai of Appllied and Computational Mechanics. 2021. Vol. 7(SI). P. 1232–1241. DOI: 10.22055/JACM.2020.32385.2007
  22. Бабешко В.А., Бабешко О.М, Евдокимова О.В., Евдокимов В.С., Уафа С.Б. О ресурсах подшипников и о механике субдукционных процессов // Известия РАН. Механика твердого тела. 2020. №3. С. 12–19. DOI: 10.3103/S0025654420030036 [Babeshko, V.A., Babeshko, O.M, Evdokimova, O.V., Evdokimov, V.S., Uafa, S.B. O resursakh podshipnikov i o mekhanike subduktsionnykh protsessov [On bearing resources and on the mechanics of subduction processes]. Izvestiya RAN. Mekhanika tverdogo tela [Izvestiya RAS. Solid State Mechanics], 2020, no. 3, pp. 12–19. DOI: 10.3103/S0025654420030036 (In Russian)]
  23. Бабешко В.А., Евдокимова О.В., Бабешко О.М. Об одном методе решения граничных задач динамической теории упругости в четвертьплоскости // ПММ. 2021. Т. 85. № 3. С. 275–282. DOI: 10.31857/S0032823521030024 [Babeshko, V.A., Evdokimova, O.V., Babeshko, O.M. Ob odnom metode resheniya granichnykh zadach dinamicheskoy teorii uprugosti v chetvert'ploskosti [On a method for solving boundary value problems of the dynamic theory of elasticity in a quarter plane]. Prikladnaya matematika i mekhanika [Applied Mathematics and Mechanics], 2021, vol. 85, no. 3, pp. 275–282. DOI: 10.31857/S0032823521030024 (In Russian)]
  24. Бабешко В.А., Евдокимова О.В., Бабешко О.М. Блочные элементы в граничных задачах для систем дифференциальных уравнений механики и физики в неклассических областях // ДАН. 2021. Т. 498. С. 33–39. DOI: 10.31857/S2686740021030032 [Babeshko, V.A., Evdokimova, O.V., Babeshko, O.M. Blochnye elementy v granichnykh zadachakh dlya sistem differentsial'nykh uravneniy mekhaniki i fiziki v neklassicheskikh oblastyakh [Block elements in boundary value problems for systems of differential equations of mechanics and physics in non-classical fields] Doklady Akademii nauk [Rep. of the Academy of Sciences], 2021, vol. 498, pp. 33–39. DOI: 10.31857/S2686740021030032 (In Russian)]
  25. Бабешко В.А., Евдокимова О.В., Бабешко О.М. Фрактальные свойства блочных элементов и новый универсальный метод моделирования // ДАН. 2021. Т. 499. С. 30–35. DOI: 10.31857/S2686740021040039 [Babeshko, V.A., Evdokimova, O.V., Babeshko, O.M. Fraktal'nye svoystva blochnykh elementov i novyy universal'nyy metod modelirovaniya [Fractal properties of block elements and a new universal modeling method]. Doklady Akademii nauk [Rep. of the Academy of Sciences], 2021, vol. 499, pp. 30–35. DOI: 10.31857/S2686740021040039 (In Russian)]
  26. Бабешко В.А., Евдокимова О.В., Бабешко О.М. Метод блочного элемента в разложении решений сложных граничных задач механики // ДАН. 2020. Т. 495. С. 34–38. DOI: 10.31857/S2686740020060048 [Babeshko, V.A., Evdokimova, O.V., Babeshko, O.M. Metod blochnogo elementa v razlozhenii resheniy slozhnykh granichnykh zadach mekhaniki [The block element method in the decomposition of solutions to complex boundary value problems of mechanics]. Doklady Akademii nauk [Rep. of the Academy of Sciences], 2020, vol. 495, pp. 34–38. DOI: 10.31857/S2686740020060048 (In Russian)]

Скачивания

Загрузки

Выпуск

Том 18 (2021) № 3

Страницы

23-32

Раздел

Механика

Даты

Поступила в редакцию

19 сентября 2021

Принята к публикации

22 сентября 2021

Публикация

30 сентября 2021

Как цитировать

[1]
Бабешко, О.М., Евдокимова, О.В., Плужник, А.В., Горшкова, Е.М., Коваленко, М.М., Бушуева, О.А., Уафа, Г.Н., Некоторые математические вопросы субдукционных процессов. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества, 2021, т. 18, № 3, pp. 23–32. DOI: 10.31429/vestnik-18-3-23-32

Лицензия

Copyright (c) 2021 Бабешко О.М., Евдокимова О.В., Плужник А.В., Горшкова Е.М., Коваленко М.М., Бушуева О.А., Уафа Г.Н.

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Похожие статьи

1-10 из 507

Вы также можете начать расширенный поиск похожих статей для этой статьи.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >>