ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ В ОЧАГАХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ СЕВЕРНОГО ТЯНЬ-ШАНЯ И ПРИЛЕГАЮЩИХ ТЕРРИТОРИЙ

УДК 550.343

Введение. На современном этапе активизации сейсмичности в регионе Северного Тянь-Шаня и прилегающих территорий, стало актуальным исследование термодинамических условий в очагах землетрясений. В этом направлении достигнуты определенные успехи в решении подобных задач. Так ранее в [3,6] рассматривались методы исследования физических условий в очагах землетрясений. В продолжение этой темы, автором предлагается применить формулы расчета из [6] для получения термодинамических параметров в очагах землетрясений региона исследования.
Исходные данные. Для исследования применялся каталог землетрясений (СОМЭ, NEIC) за 1960-2022 г.г. с М>2.0. региона исследования 70-85°N, 39-46°E [2,5]. На рисунках 1-2  показаны пространственно-временные распределения землетрясений с М>2.0 и сильных землетрясений за период 1960-2022 г.г [2]; на рисунках 3-4  - 2-D и 3-D модели пространственно-временного распределения  землетрясений в регионе исследования.
Цель исследования. Рассчитать характеристики для землетрясений с магнитудой больше 6.0 и выше: энергия сейсмических волн (Е); температура среды очага (Т°(С); температурные напряжения, деформация объема (V) и формы очага; плотность энергии деформирования; потенциальная энергия (U) деформирования очага; предел прочности среды в объеме разрушения; определение соотношения величины потенциальной энергии деформирования; энергии разрушения, вязкость (η) и др. На рисунках 5-6 показаны взаимосвязь параметров между собой.

Рисунок 1 - Пространственно-временное распределение землетрясений с М>2.0, за период 1960-2022 г.г [2]	Рисунок 3 – 3-D проекция гипоцентров землетрясений региона исследования за 1960-2022 г.г. по каталогам (СОМЭ) [2]
Рисунок 2 – Пространственно-временное распределение сильных землетрясений региона исследования за 1960-2022 г.г. по каталогам (СОМЭ) [2]	Рисунок 4 – 3-D модели проекции гипоцентров сильных   землетрясений региона исследования в зависимости от магнитуды за 1960-2022 г.г.[2]

Актуальность расчета и анализа каждого из параметров в очагах сильных землетрясений неоспорима [1,6, 7,9,10-25]. Многие авторы исследовали физические условия в очагах землетрясений. 
Новизна проводимого исследования заключается в том, что по вычислительной методике расчета термодинамических параметров в каждом очаге сильных землетрясений региона Северного Тянь-Шаня и прилегающих территорий, получены    результаты (см.. Таблицу), которые дают представление о состоянии среды в этих очагах. Природа явления исследуется автором во многих аспектах [10-25]. Так, логарифм критических размеров объема очага (lgV) находится в квадратичной зависимости от магнитуды (М). В диапазоне магнитуд   от 6≤M≤7.3 расчетные значения V меняются в пределах 3.16E+18≤V≤1.58E+20. Наличие параметров E и V дало возможность для расчета плотности потенциальной энергии сейсмических волн в единице объема U (в эрг/см³) [1,3-15]. Причем, lgU=lgE-lgV. Так, в диапазоне магнитуд от 6≤M≤7.3 значения U изменяются в пределах от 1949.845≤U≤2630.268. Отметим, что логарифм удельной (объемной) плотности энергии сейсмических волн (lgU) в отличие от (lgV) находится в прямолинейной зависимости от магнитуды (см. рисунок 5) [3,4,6-15]. Величина потенциальной энергии сейсмических волн зависит от величины объема очага и практически не зависит от удельной плотности энергии U. Это следует из различий в изменениях V  и U для диапазона магнитуд от 6.0 до 7.3 для сильных землетрясений.
Результаты. В результате проведенных исследований, получены численные значения термодинамических параметров в каждом из очагов сильных землетрясений.  На рисунке 5 представлена взаимосвязь термодинамических параметров от магнитуды, температуры в очагах землетрясений, на рисунке 6 представлены 3-D и 2-D проекции гипоцентров землетрясений региона исследования и физико-механических параметров (в цвете - на примере логарифма вязкости  (Lgη) в земной коре.

lgE – логарифм энергии сейсмических волн, lgη – логарифм вязкости, G – объемный модуль упругости, τkr – эффективные касательные напряжения, αV – коэффициент теплового объемного расширения, ε – деформация объема, σ – эффективные нормальные напряжения от T(0C) температуры Рисунок 5 – Диаграмма соотношений реологических  и термодинамических  параметров в очаговых зонах землетрясений  (M>4.5)  от температуры Т(0 С) и магнитуды по [2,5]

Рисунок 6 – 3-D и 2-D модели проекции гипоцентров землетрясений и термодинамических  параметров в очагах землетрясений региона исследования (в цвете) (на примере логарифма вязкости (Lgη) – шкала значений справа)

При анализе Таблицы 1 термодинамических параметров в очагах сильных землетрясений (M≥6) на территории Казахстана за 1970-2022 г.г.[2, 5], можно видеть, что в очагах сильных землетрясений с магнитудой больше 6.0:  энергия  Е (Эрг) имеет порядок в диапазоне от 21 до 23, при этом объем V имеет порядок от 18 до 20. Температуры в очагах Т°(С) с магнитудой 7.3 равняется 485°С , при  измении магнитуд до М=6, температуда Т= 835.5°С. Дальнейшее поведение термодинамических параметров можно видеть на диаграмме из рисунка 5, где показаны  соотношения реологических  и термодинамических  параметров в очаговых зонах землетрясений    от температуры Т(⁰ С) и магнитуды соответственно.

Заключение. На основе полученных новых термодинамических характеристик установлены закономерности изменения магнитуд землетрясений в литосфере Северного Тянь-Шаня и прилегающих территорий. Впервые получены численные значения термодинамических параметров в очагах сильных землетрясений (Таблица 1).