Institute of Volcanology and Seismology FEB RAS Repository
IVS FEB RAS
Поиск
Browse
IVS FEB RAS Items
Statistics
Instruction
Links

Трансформация аномалий силы тяжести в пределах больших территорий (на примере Курильской островной дуги)

Долгаль А.С., Новикова П.Н., Пугин А.В., Рашидов В.А. (2022) Трансформация аномалий силы тяжести в пределах больших территорий (на примере Курильской островной дуги) // Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле. Вып. 54. № 2. С. 20-31. doi: 10.31431/1816-5524-2022-2-54-20-31.

[img]
Preview
Text
Dolgal_et_al.pdf
Creative Commons License

Download (5MB) | Preview

Official URL: http://www.kscnet.ru/journal/kraesc/article/view/7...

Abstract

Представлены алгоритм и программа трансформации аномалий силы тяжести для больших территорий, учитывающие сферообразную форму Земли и использующие геодезические координаты точек измерений. При вычислениях применяется «квазиэллипсоидальная» модель В.В. Каврайского, позволяющая осуществлять переход от геодезической к сферической системе координат с повышенной точностью. В основе алгоритма лежит истокообразная аппроксимация значений поля, расположенных в узлах регулярной сети, с глубинами размещения эквивалентных источников, зависящими от широты. Для определения масс источников выполняется решение системы линейных алгебраических уравнений методом наискорейшего градиентного спуска с ускоренным вычислением шага. Представлены результаты трансформации гравитационного поля в редукции Буге для Курильской островной дуги, сопредельных акваторий и частей суши, расположенных в пределах 40°–54° с.ш., 142°–162° в.д. общей площадью около 2.4 млн км2. Экспериментально установлено незначительное отличие результатов пересчета аномалий силы тяжести в верхнее полупространство с использованием «сферической» и «квазиэллипсоидальной» моделей Земли.

Abstract (translation)

An algorithm and a program for transformation of gravity anomalies for large territories are presented. The spherical shape of Earth is taken into account and the geodetic coordinates of measuring points are used. The calculations use the «quasi-ellipsoidal» model of V.V. Kavraisky, which allows the transition from geodesic to spherical coordinate system with increased accuracy. The algorithm is based on a source-like approximation of the field values,  located in the nodes of a regular network, with the depths of the equivalent sources, depending on the latitude. To determine the source masses, the system of linear algebraic equations is solved by the fastest gradient descent method with an accelerated step calculation. The results of transformation of the gravity field in the Bouguer reduction for the Kuril island arc, the adjacent water areas and parts of land, located within 40°–54° N, 142°–162° E are presented with a total area of about 2.4 million km2. A slight difference between the recalculation results of gravity anomalies into the upper half-space using the «spherical» and «quasi-ellipsoidal» models of the Earth was experimentally established.
Item Type: Article
Title: Трансформация аномалий силы тяжести в пределах больших территорий (на примере Курильской островной дуги)
Title (translation): Transformation of gravity anomalies within large territories (by the example of the Kuril island arc)
Language: Russian
Journal or Publication Title: Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле
ISSN Print: 1816-5524
ISSN Online: 1816-5532
Uncontrolled Keywords: сила тяжести, трансформация, сфера Каврайского, Курильская островная дуга, gravity, transformation, Kavraisky sphere, Kuril island arc
References: Аронов В.И. Методы построения карт геолого-геофизических признаков и геометризация залежей нефти и газа на ЭВМ. Недра, Москва, 1990. 301 c. [Aronov V.I. Metody postroyeniya kart geologo-geofizicheskikh priznakov i geometrizatsiya zalezhey nefti i gaza na EVM. Nedra, Moskva, 1990. 301 p. (in Russian)].
Атлас Курильских островов / Отв. ред. Е.А. Федорова. Институт географии РАН; Тихоокеанский инсттит географии ДВО РАН. М.; Владивосток: ИПЦ «ДИК», 2009. 516 с. [Atlas Kuril’skikh ostrovov / Otv. red. Ye.A. Fedorova. Institutt geografii RAN; Tikhookean. institut geografii DVO RAN. M.; Vladivostok: IPTS «DIK», 2009. 516 p. (in Russian)].
Балк П.И., Долгаль А.С., Пугин А.В. и др. Эффективные алгоритмы истокообразной аппроксимации геопотенциальных полей https://doi.org/10.7868/S0002333716050021 // Физика Земли. 2016. № 6. С. 112–128 [Balk P.I., Dolgal A.S., Pugin A.V. et al. Effective algorithms for sourcewise approximation of geopotential fields // Izvestiya. Physics of the Solid Earth. 2016. Т. 52. №  6. P. 896–911. https://doi.org/10.1134/S1069351316050025 ]
Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. М.: Наука, 2000. 622 с. [Bakhvalov N.S., Zhidkov N.P., Kobelkov G.M. Chislennyye metody. M.: Nauka, 2000. 622 p. (in Russian)].
Белкин А.М., Миронов Н.Ф., Рублев Ю.И. и др. Воздушная навигация: справочник. М.: Транспорт, 1988. 303 c. [Belkin A.M.отанное, Mironov N.F., Rublev Yu.I. et al. Vozdushnaya navigatsiya: spravochnik. M.: Transport, 1988. 303 p. (in Russian)].
Вычислительная математика и техника в разведочной геофизике: справочник геофизика / Под ред. В.М. Дмитриева. 2-е издание, переработанное и дополненное М.: Недра, 1990. 498 с. [Vychislitel’naya matematika i tekhnika v razvedochnoy geofizike: spravochnik geofizika / Pod red. V.M. Dmitriyeva. 2-ye izdanie, pererabotannoe i dopolnennoe. M.: Nedra, 1990. 498 p. (in Russian)].
Глазнев В.Н. Комплексные геофизические модели литосферы Фенноскандии. Апатиты: КаэМ, 2003. 250 с. [Glaznev V.N. Kompleksnyye geofizicheskiye modeli litosfery Fennoskandii. Apatity, KaeM, 2003. 250 p. (in Russian)].
Глазнев В.Н., Якуба И.А. Мощность земной коры территории Республики Нигер по данным стохастической интерпретации гравитационного поля // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология. 2020. № 4. С. 46–58. https://doi.org/10.17308/geology.2 020.4/3126 [Glaznev V.N., Yakuba I.A. Determining the thickness of the Earth’s crust in the territory of the Republic of the Niger based on the stochastic interpretation of the gravitational field // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Geologiya. 2020. № 4. P. 46–58 (in Russian)].
Гравиразведка: Справочник геофизика / Под ред. Е.А. Мудрецовой, К.Е. Веселова. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Недра, 1990. 607 с. [Gravirazvedka: Spravochnik geofizika / Pod red. E.A. Mudretsovoy, K.E. Veselova. 2-ye izd. pererab. i dop. M.: Nedra, 1990. 607 p. (in Russian)].
Долгаль А.С. Оценка влияния формы поверхности измерений в методе истокообразной аппроксимации геопотенциальных полей // Горное эхо. 2020а. № 2 (79). С. 49–57 [Dolgal A.S. Otsenka vliyaniya formy poverkhnosti izmereniy v metode istokoobraznoy approksimatsii geopotentsial’nykh poley // Gornoye ekho. 2020a. № 2 (79). P. 49–57(in Russian)].
Долгаль А.С. Оценка точности трансформации аномалий силы тяжести для плоской и сферической моделей Земли // Теория и практика разведочной и промысловой геофизики: сборник научных трудов / Гл. ред. В.И. Костицын; Пермский государственный национальный исследовательский университет. Пермь. 2020б. С. 48–52 [Dolgal’ A.S. Otsenka tochnosti transformatsii anomaliy sily tyazhesti dlya ploskoy i sfericheskoy modeley Zemli // Teoriya i praktika razvedochnoy i promyslovoy geofiziki: sbornik nauchnykh trudov / Gl. red. V.I. Kostitsyn; Permskiy gosudarstvennyy natsional’nyy issledovatel’skiy universitet. Perm’. 2020b. P. 48–52 (in Russian)].
Долгаль А.С., Бычков С.Г., Костицын В.И. и др. Моделирование гравитационных эффектов, обусловленных влиянием сферичности Земли. // Геофизика. 2018. № 5. С. 50–57 [Dolgal A.S., Bychkov S.G., Kostitsyn V.I. et al. Modelirovaniye gravitatsionnykh effektov, obuslovlennykh vliyaniyem sferichnosti Zemli // Geofizika. 2018. № 5. P. 50–57 (in Russian)].
Долгаль А.С., Бычков С.Г., Костицын В.И. и др. Приближенная 3D оценка гравитационных аномалий, обусловленных шароообразной формой Земли // Геофизика. 2019. № 5. С. 56–62 [Dolgal A.S., Bychkov S.G., Kostitsyn V.I. et al. Priblizhennaya 3D otsenka gravitatsionnykh anomaliy, obuslovlennykh sharooobraznoy formoy Zemli // Geofizika. 2019. № 5. P. 56–62 (in Russian)].
Долгаль А.С., Бычков С.Г., Симанов А.А. и др. Основные элементы технологии учета гравитационного влияния топографических масс для шарообразной Земли // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2015. № 4. Вып. 28. С. 40–46 [Dolgal A.S., Bychkov S.G., Simanov A.A. et al. // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2015. № 4 (28). P. 40–46 (in Russian)].
Долгаль А.С., Костицын В.И., Новикова П.Н. и др. Аппроксимация аномалий силы тяжести при региональных исследованиях с учетом шарообразной формы Земли // Геофизика. 2021а. № 5. С. 36–43 [Dolgal A.S., Kostitsyn V.I., Novikova P.N. et al. Approksimatsiya anomaliy sily tyazhesti pri regional’nykh issledovaniyakh s uchetom sharoobraznoy formy Zemli // Geofizika. 2021a. № 5. P. 36–43 (in Russian)].
Долгаль А.С., Новикова П.Н., Осипова Е.Н. и др. «Томографическое преобразование» аномального магнитного поля с использованием сеточного распределения эквивалентных источников // Вестник Камчатской региональной организации Учебно-научный центр. Серия: Науки о Земле. 2021б. № 1. Вып. 49. С. 10–23. https://doi.org.10.31431/1816-5524-2021-1-49-10-23 [Dolgal A.S., Novikova P.N., Osipova Ye.N. et al. «Tomographic transformation» of anomalous magnetic field using grid distribution of equivalent sources // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2021b. № 1(49). P. 10–23 (in Russian)].
Долгаль А.С., Пугин А.В., Новикова П.Н. История метода истокообразных аппроксимаций геопотенциальных полей // Физика Земли. 2022. Т. 2. № 2. С. 3–26. https://doi.org/10.31857/S0002333722020028 [Dolgal A.S., Pugin A.V., Novikova P.N. History of the Method for Sourcewise Approximations of Geopotential Fields // Izvestiya. Physics of the Solid Earth. 2022. V. 2. № 2. P. 3–26. https://doi.org/10.1134/S1069351322020021]
Каврайский В.В. Математическая картография. М.: Редбаза Госкартотреста, 1934. 276 с. [Kavraysky V.V. Matematicheskaya kartografiya. M.: Redbaza Goskartotresta, 1934. 276 p. (in Russian)].
Конешов В.Н., Непоклонов В.Б., Соловьев В.Н. Сравнение глобальных моделей аномалий гравитационного поля Земли с аэрогравиметрическими измерениями при трансконтинентальном перелете // Гироскопия и навигация. СПб. 2014. № 2 (85). С. 86–94 [Koneshov V.N., Nepoklonov V.B., Solovyev V.N. Comparison of the global models for the terrestrial gravitational field anomaly with the aerogravimetric measurements during the transcontinental flight // Gyroscopy and Navigation. SPb. 2014. № 2 (85). P. 86–94 (in Russian)].
Конешов В.Н., Непоклонов В.Б., Соловьев В.Н. и др. Сравнение современных глобальных ультровысокостепенных моделей гравитационного поля Земли https://doi.org/10.21455/gr2019.1-2 // Геофизические исследования. 2019. Т. 20. № 1. С. 13–26. [Koneshov V.N., Nepoklonov V.B., Solovyev V.N. et al. Sravneniye sovremennykh global’nykh ul’trovysokostepennykh modeley gravitatsionnogo polya Zemli // Geofizicheskiye issledovaniya. 2019. T. 20. № 1. P. 13–26 (in Russian)].
Лебедев Л.П. Картография: Учебное пособие для вузов. М.: Академический проект; Трикста, 2017. 153 с. [Lebedev L.P. Kartografiya: Uchebnoye posobiye dlya vuzov. M.: Akademicheskiy proyekt; Triksta, 2017 (in Russian)].
Мартышко П.С., Ладовский И.В., Бызов Д.Д., Чернскутовов А.И. О решении прямой задачи гравиметрии в криволинейных и декартовых координатах: эллипсоид Красовского и «плоская» модель. https://doi.org/10.1134/S0002333718040075 // Физика Земли. 2018. № 4. С. 31–39 [Martyshko P.S., Ladovsky I.V., Byzov D.D., Chernoskutov A.I. On solving the forward problem of gravimetry in curvilinear and Cartesian coordinates: Krasovskii’s ellipsoid and plan modeling // Izvestiya. Physics of the Solid Earth. 2018. Т. 54. № 4. P. 565–573. https://doi.org/10.1134/S1069351318040079]
Муравьев Л.А. Общеземные базы данных гравитационного поля земли на территорию приарктической части Уральского региона // Уральский геофизический вестник. 2019. № 2(36). С. 46–53 [Muravyev L.A. Obshchezemnyye bazy dannykh gravitatsionnogo polya zemli na territoriyu priarkticheskoy chasti Ural’skogo regiona // Uralskiy geofizicheskiy vestnik. 2019. № 2(36). P. 46–53 (in Russian)].
Петрищевский А.М. Земная кора и верхняя мантия в области сочленения Центрально-Азиатского и Тихоокеанского складчатых поясов // Тихоокеанская геология. 2021. Т. 40. № 5. С. 16–32. https://doi.org/10.30911/0207-4028-2021-40-5-16-32 [Petrishchevskiy A.M. Crust and upper mantle in the zone of junction between the Central Asian and Pacific fold belts // Russian Journal of Pacific Geology. 2021. T. 40. № 5. P. 401–416. https://doi.org/10.1134/S1819714021050080]
Петров А.В., Трусов А.А. Компьютерная технология статистического и спектрально-корреляционного анализа трехмерной геоинформации — КОСКАД 3D // Геофизика. 2000. № 4. С. 29–33 [Petrov A.V., Trusov A.A. Komp’yuternaya tekhnologiya statisticheskogo i spektral’no-korrelyatsionnogo analiza trekhmernoy geoinformatsii — KOSKAD 3D // Geofizika. 2000. № 4. P. 29–33 (in Russian)].
Пугин А.В. Истокообразные аппроксимации геопотенциальных полей. От теории к практике. https://doi.org/10.21455/gr2018.4-2 // Геофизические исследования. 2018. Т. 19. № 4. С. 16–30 [Pugin A.V. Sourcewise approximation of geopotential fields. From theory to practice // Geofizicheskiye issledovaniya. 2018. T. 19. № 4. P. 16–30 (in Russian)].
Раевский Д.Н., Степанова И.Э. Модифицированный метод S-аппроксимаций. Региональный вариант // Физика Земли. 2015. № 2. C. 44–54. https://doi.org/10.7868/S0002333715020106 [Rayevsky D.N., Stepanova I.E. The modified method of S-approximations: Regional version // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2015. № 2. P. 197–206. https://doi.org/10.1134/S1069351315020093]
Сеначин В.Н., Веселов О.В., Семакин В.П. и др. Цифровая модель земной коры Охотоморского региона // Геоинформатика. 2013. № 4. С. 33–44 [Senachin V.N., Veselov O.V., Semakin V.P. et al. Digital model of the earth’s crust of the Okhotsk sea region // Geoinformatics. 2013. № 4. P. 33–44 (in Russian)].
Серапинас Б.Б. Математическая картография: Учебник для вузов. М.: Издательский центр «Академкнига», 2005. 336 с. [Serapinas B.B. Mathematical Cartography: Textbook for High Schools. M.: Publishing center «Akademkniga», 2005. 336 p. (in Russian)].
Степанова И.Э., Раевский Д.Н., Щепитилов А.В. Об интерпретации больших объемов данных гравимагниторазведки с помощью модифицированного метода S-аппроксимаций // Физика Земли. 2017. № 1. С. 123–137. https://doi.org/10.7868/S0002333716060119 [Stepanova I.E., Raevsky D.N., Shchepetilov A.V. On the interpretation of large gravimagnetic data by the modified method of S-approximations // Izvestiya. Physics of the Solid Earth. 2017. V. 53. № 1. P. 11–129. https://doi.org/10.1134/S1069351316060112]
Страхов В.Н. Главнейшая задача в развитии теории и практики интерпретации потенциальных полей в начале XXI века — разрушение господствующего стереотипа мышления // Геофизика. 2001. № 1. С. 3–18 [Strakhov V.N. Glavneyshaya zadacha v razvitii teorii i praktiki interpretatsii potentsial’nykh poley v nachale XXI veka — razrusheniye gospodstvuyushchego stereotipa myshleniya // Geofizika. 2001. № 1. P. 3–18 (in Russian)].
Страхов В.Н. Степанова И.Э. Метод S-аппроксимаций и его использование при решении задач гравиметрии (региональный вариант) // Физика Земли. 2002. № 7. С. 3–12 [Strakhov V.N. , Stepanova I.E. Solution of Gravity Problems by the S-Approximation Method (Regional Version) // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2002. V. 38, № 7. P. 535–544].
Amante C., Eakins B.W. ETOPO1 1 Arc-Minute Global Relief Model: Procedures, Data Sources and Analysis. NOAA Technical Memorandum NESDIS NGDC-24, 2009.
Balmino G., Vales N., Bonvalot S. et al. Spherical harmonic modelling to ultra-high degree of Bouguer and isostatic anomalies // Journal of Geodesy. 2012. V. 86. P. 499–520. https://doi.org/10.1007/s00190-011-0533-4
Bonvalot S., Balmino G., Briais A. et al. Commission for the Geological Map of the World. Eds. BGI-CGMW-CNES-IRD. Paris, 2012.
Jonson L.R., Litehiser J.A. A method for computing the gravitational attraction of three-dimensional bodies in a spherical or ellipsoidal Earth // Journal of Geophysical Research. 1972. V. 77. Iss. 35. Р. 6999–7009.
Depositing User: И.М. Романова
Date Deposited: 07 Oct 2022 00:45
Last Modified: 07 Oct 2022 00:45
URI: http://repo.kscnet.ru/id/eprint/4387

Actions (login required)

View Item View Item