ISSN: 0131-6230,
eISSN: 2312-6965 , DOI: 10.21455/si,
http://elibrary.ru/title_about.asp?id=25597).
English translation: Seismic Instruments, ISSN: 0747-9239 (Print)
1934-7871 (Online),
https://link.springer.com/journal/11990
Сейсмические приборы. 2018. Т. 54, № 1, с.62-88. DOI: 10.21455/si2018.1-5
The metadata in English is presented at the end of the article!
УДК
550.341
О
некоторых устоявшихся заблуждениях
в сейсмологии
© 2018 г. В.Ю. Бурмин
Институт физики Земли им.
О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия
e-mail: burmin@ifz.ru
Аннотация. История науки знает немало примеров, когда научные заблуждения
долгое время господствовали в научном сообществе и нанесли ей немалый вред.
Новые идеи в науке всегда пробивали себе дорогу с большим трудом. Инерция
мышления, соблазн следования стереотипам часто тормозят развитие знания и приводят
к ошибочной трактовке экспериментальных данных. Часто ученому приходится
сталкиваться со скепсисом коллег и даже недоверием сообщества. Более того, если
новое знание противоречит устоявшимся, общепринятым в той или иной области
науки методологическим схемам, нападки на автора инноваций практически
неизбежны. Заблуждения тормозят, а порой уводят в сторону развитие наших знаний
в понимании процессов, происходящих в недрах Земли. Эти примеры, конечно, не
исчерпывают всех заблуждений в науках о Земле и любой исследователь, при
желании, может без труда дополнить этот список. Заблуждения в науке приводят к
тому, что учёные при проведении тех или иных исследований получают или неверные
результаты, или просто заходят в тупик. Так, при неправильном определении
координат гипоцентров возникает целая цепочка дальнейших неправильных выводов
при изучении тех или иных регионов. Помимо объективных последствий заблуждений,
немалый вред наносят субъективные последствия. Под субъективными последствиями
имеется в виду влияние отдельных ученых, находящихся в плену у заблуждений, по
причине незнания или непонимания отдельных сторон тех или иных задач, на
появление новых идей и подходов в исследуемой области. Чаще всего это
проявляется в рецензировании статей и диссертационных работ других ученых. В
предлагаемой статье автор приводит несколько примеров заблуждений, которые, по
его мнению, являются типичными для той области, в которой он работает на
протяжении многих лет. В частности, это касается заблуждений, которые относятся
к задаче определения координат гипоцентров землетрясений, задаче сейсмической
томографии, обратной динамической задаче, задаче обращения годографов
сейсмических волн и других задач. Всего рассмотрено 12 заблуждений, которые,
так или иначе, влияют на развитие альтернативных методов интерпретации
сейсмологических данных и на наши представления о строении Земли.
Ключевые слова:
годограф, сплайн, обратные задачи, гипоцентры, землетрясения.
Цитируйте эту статью как: Бурмин В.Ю. О некоторых
устоявшихся заблуждениях в сейсмологии // Сейсмические
приборы. 2018. Т. 54, № 1. C.62–88. DOI: 10.21455/si2018.1-5
Литература
Аки К., Ричардс П.
Количественная сейсмология: Теория и методы. Т. 2. М.: Мир, 1983. 360 с.
Алексеев А. С.
Некоторые обратные задачи теории распространения волн // Изв.
АН СССР. 1962. T. 11. C.1514–1531.
Алексеев
А.С., Лаврентьев М.М., Мухометов Р.Г., Романов В.Г. Численный метод решения трехмерной обратной
кинематической задачи сейсмики // Математические проблемы геофизики.
Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1969. Вып. 1. С.179–201.
Алексеев
А.С., Лаврентьев М.М., Мухометов Р.Г., Нерсесов И.Л., Романов В.Г. Численный метод определения структуры верхней мантии
// Математические проблемы геофизики. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1971. Вып. 2. С.143–165.
Алексеев
А.С., Лаврентьев М.М., Романов В.Г., Романов М.Е. Теоретические и вычислительные вопросы сейсмической
томографии // Математическое моделирование в геофизике. Новосибирск: Наука,
Сибирское отделение, 1988. С.35–50.
Аникиев Д.В., Каштан
Б.М., Благовещенский А.С., Мулдер В.А. Точный
динамический метод решения обратной задачи сейсмики на основе интегральных
уравнений Гельфанда–Левитана // Вопросы геофизики. Вып.
44. СПб., 2011. С.49–81. (Ученые записки СПбГУ;
№ 444).
Бабич В.М. Принцип взаимности для динамических уравнений теории
упругости // Вопросы динамической теории распространения сейсмических волн. Л.,
1962. Вып. VI.
С.60–74.
Белишев М.И., Благовещенский А.С. Динамические обратные задачи теории волн. СПб.:
Изд-во СПбГУ, 1999. 266 с.
Благовещенский А.С. Об обратной задаче теории распространения сейсмических волн //
Проблемы мат. физики. Л.: Изд-во ЛГУ, 1966. Вып. 1.
C.68–81.
Бурмин В.Ю.
Аппроксимация сейсмического годографа выпуклыми сплайнами // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1980. № 2. С.90–96.
Бурмин В.Ю.
Аппроксимация системы годографов рефрагированных волн
частичными сплайнами // Изв. АН СССР. Физика Земли.
1987. № 2. С.90–99.
Бурмин В.Ю. Новый
подход к определению параметров гипоцентров близких землетрясений // Вулканология
и сейсмология. 1992. № 3. C.73–82.
Бурмин В.Ю. Методы численного обращения годографов сейсмических
волн. М.: Наука, 1993. 100 с.
Бурмин В.Ю. Новый
подход к определению координат гипоцентров далеких землетрясений //
Вулканология и сейсмология. 1994. № 1. С.68–79.
Бурмин В.Ю.
Обращение разрывного годографа рефрагированной волны
// Физика Земли. 1996. № 10. C.59–64.
Бурмин В.Ю.
Скорость распространения сейсмических волн в земном ядре // Физика Земли. 2004.
№ 6. С.24–41.
Бурмин В.Ю. Численное решение обратной многомерной кинематической
задачи сейсмики по данным ГСЗ // Геофизика XXI столетия: 2006 год. Сб. трудов
Восьмых геофизические чтения им. В.В. Федынского.
Тверь: ООО “Издательство ГЕРС”, 2007. С.339–340.
Бурмин В.Ю.
Вязкость земного ядра по сейсмическим данным // Докл.
РАН. 2007. Т. 418, № 6. С.825–828.
Бурмин В.Ю.
Строение мантии и ядра Земли по данным сейсмических станций мировой сети //
Геофизические исследования. 2010. Т. 11, спецвыпуск.
С.41–71.
Бурмин В.Ю. Комментарий к статье А.А. Годзиковской
“Еще раз о глубоких землетрясениях Кавказа” // Вопросы инженерной сейсмологии.
2017. Т. 44, № 3. С.95–102. DOI: 10.21455/ VIS2017.3-6
Бурмин В.Ю., Шумлянская Л.А. Современная сейсмичность Крыма // Вопросы инженерной
сейсмологии. 2015. Т. 42, № 2. C.5–16.
Бурмин В.Ю., Шумлянская Л.А. К
вопросу о глубоких землетрясениях Крымско-Черноморского региона // Вопросы
инженерной сейсмологии. 2017а. Т. 44, № 3. С.83–94. DOI: 10.21455/
VIS2017.3-5
Бурмин В.Ю., Шумлянская Л.А.
Комментарий к статье В.Е. Кульчицкого, Б.Г. Пустовитенко и В.А. Свидловой “О глубинах очагов землетрясений
Крымско-Черноморского региона” // Вопросы инженерной сейсмологии. 2017б. Т. 44,
№ 3. С.103–112. DOI: 10.21455/VIS2017.3-7
Бурмаков Ю.А., Винник Л.П., Треусов А.В. Построение трехмерной модели среды для
горизонтально-неоднородной среды // Докл. АН СССР.
1985. Т. 269, № 2. С.320–323.
Ван дер Слуис
А., Ван дер Ворст Х.А. Численное решение больших разреженных линейных
алгебраических систем, возникающих в задачах томографии // Сейсмическая
томография. Приложение в глобальной сейсмологии и разведочной геофизики. М.:
Мир, 1990. С.61–94.
Винник Л.П.,
Косарев Г.Л. Определение параметров
коры по наблюдениям телесейсмических объёмных волн // Докл.
АН СССР. 1981. Т. 261, № 5. С.1091–1094.
Галкин И.Н. Строение и сейсмичность Луны // Геология и геофизика.
1974. № 11. С.3–21.
Гервер М.Л. Обратная задача волнового уравнения с неизвестным
источником колебаний. М.: Наука, 1974. 123 с.
Гервер М.Л., Маркушевич В.М.
Определение по годографу скорости распространения сейсмических волн // Методы и
программы для анализа сейсмических наблюдений. М.: Наука, 1967. С.3–51.
(Вычислительная сейсмология; Вып. 3).
Годзиковская А.А. Еще раз о глубоких землетрясениях Кавказа // Вопросы
инженерной сейсмологии. 2017. Т. 44, № 3. С.41–56. DOI: 10.21455/VIS2017.3-3
Кульчицкий В.Е., Сафонова Г.П., Свидлова
В.А. Годографы сейсмических волн
Крымско-Черноморских землетрясений // Сейсмологический бюллетень Западной
территориальной зоны ЕССН СССР (Крым–Карпаты) за 1983
г. Киев: Наукова Думка, 1986. С.94–103. DOI: 10.21455/VIS2017.3-4
Кульчицкий В.Е., Пустовитенко Б.Г., Свидлова В.А. О глубинах очагов землетрясений Крымско-Черноморского
региона // Вопросы инженерной сейсмологии. 2017. Т. 44, № 3. С.57–82.
Пустовитенко Б.Г., Лущик А.В., Боборыкина О.В., Кульчицкий
В.Е., Можжерина А.В., Насонкин
В.А., Панков Ф.Н., Поречнова Е.И., Пустовитенко А.А., Тихоненков
Э.П., Швырло Н.И. Мониторинг сейсмических процессов в Крымско-Черноморском регионе.
Севастополь: НПЦ “ЭКОСИ Гидрофизика”, 2014. 264 с.
Дитмар П.Г. Алгоритм томографической
обработки сейсмических данных, предполагающей гладкости искомой функции // Изв. РАН. Физика Земли. 1993. № 1. С.7–12.
Иогансон Л.И. А.Л. Вегенер и В.В.
Белоусов – попытка примирения // История наук о Земле. 2009. Т.2, № 1. С.
11–17.
Мишенькина З.Р., Шелудько И.Ф., Крылов
С.В. Использование линеаризованной постановки обратной кинематической
задачи для двумерных полей времен рефрагированных
волн // Численные методы в сейсмических исследованиях. Новосибирск: Наука,
Сибирское отделение, 1983. С.140–152.
Никашева М.М. Алгоритм решения задачи квадратичного
программирования методом сопряженных градиентов. М.: ВЦ МГУ, 1968. 11 с.
Новотны М. Применение методов линеаризации к многомерным
обратным кинематическим задачам // Численные методы в сейсмических
исследованиях. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1983. С.129–140.
Санина И.А. Оценка параметров среды при построении блоковой
модели сейсмическими методами // Изв. АН СССР. Физика
Земли. 1982. № 8. С.44–50.
Сейсмологический бюллетень западной зоны ЕССН СССР за
1970–1989 годы. Киев: Наукова думка, 1980–1992.
Сейсмологический бюллетень западной зоны системы
сейсмических наблюдений Украины и Молдовы за 1990 год. Киев: Наукова думка, 1994. 194 с.
Землетрясения Украины в 1991 г. (сейсмологический
бюллетень). Киев: Наукова думка, 1995. 93 с.
Сейсмологический бюллетень Украины за
1992–1996 гг. Севастополь: НПЦ “ЭКОСИ-Гидрофизика”,
1997. 148 с.
Сейсмологический бюллетень Украины за
1993–2006 г. [Ежегодник]. Симферополь, 1996–2008.
Сейсмологический бюллетень Украины за 2003–2011 годы.
Севастополь: НПЦ “ЭКОСИ-Гидрофизика”, 2005–2012.
Смагличенко Т.А. Методы инверсии фазовой томографии // Проблемы геотомографии. М.: Наука, 1997. С.141–160.
Тулина Ю.В., Бурмин В.Ю., Шемелева И.Б. К проблеме “неоднозначности интерпретации”
наблюденных данных глубинного сейсмического зондирования // НТР. 2011. Т. 90, № 3. C.14–39.
Фирбас П. Численное решение обратной кинематической задачи с
использованием линеаризации // Численные методы в сейсмических исследованиях. Новосибирск:
Наука, Сибирское отделение, 1983. С.122–128.
Хаин В.Е. Большие заблуждения больших ученых // История наук о
Земле. 2009. Т. 2, № 1. С.6–10.
Чибисов С.В. Обработка криволинейного годографа упругих волн при
плоскопараллельном распределении их скоростей в упругой среде // Журн. геофизики.
1934а. Т. 4, вып. 2. С.211–225.
Чибисов С.В. К теории сейсмического годографа // Бюл. Государственного геофизического института РСФСР.
1934б. № 36. С.28–35.
Яновская Т.Б. Метод решения обратной кинематической задачи сейсмики
горизонтально-неоднородной среды // Вычислительная сейсмология. М.: Наука, 1980. Вып. 13. С.96–101.
Aki K., Christoffersson A., Husebye E.S. Determination of
the three-dimensional seismic structures of the litosphere // J. Geophys. Res. Solid Earth and Planets. 1976. V. 82, N 2. P.277–296. https://doi.org/10.1029/JB082i002p00277
Backus G., Gilbert F. Numerical applications of a
formalism for geophysical inverse problems // Geophysical Journal of the Royal
Astronomical Society. 1967. V. 13. P.246–276.
Backus G., Gilbert F. Constructing P-velocity models to fit restricted sets
of traver-time data // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1969.
V. 59. P.1407–1420.
Bolt B.A. Gutenberg's early PKP observations // Nature. 1962. V. 196. P.121–124.
Bolt B.A. The velocity of seismic waves near the Earth's
center // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1964. V. 54,
N 1. P.191–208.
Burmin V.Yu.,
Miroshnikov V.V., Fatyanov A.G. On the nature of the seismic
ringing of the Moon. Analytical modeling // Planetary and Space Science.
2016. V. 126. P.72–77. https://doi.org/
10.1016/j.pss.2016.03.013
Cleary J.R., Haddon R.A.W. Sismic wave scattering near
the core-mantle boundary: a new interpretation of precursors to PKIKP // Nature. 1972. V. 240. P.549–551.
Cormier
Doornbos D.J., Vlaar N.J. Regions of seismic wave scattering
in the Earth's mantle and precursors to PKP
// Nature. 1973. V. 243. P.58.
Dziewonsky A.M., Anderson D. Preliminary
reference Earth model // Phys. Earth Planet. Inter. 1981.
V. 25. P.297–356.
Earle Paul S., Shearer Peter M. Observations of
PKKP precursors used to estimate small-scale topography on the core-mantle
boundary // Science. 1997. V. 277. No. 5326, P.667–670. DOI:
10.1126/science.277.5326.667
Flin E.A. Local earthquake location with electronic
computer // Ibid. 1960. V. 50, N 3. P.467–470.
Gutenberg B. The “boundary” of the Earth's
inner core // Trans. Amer. Geophys.
Gutenberg B. Wave velocities in the
Earth's core // Bull. Seismol. Soc.
America. 1958а. V. 48. P.301–314.
Gutenberg B. Caustics produced by waves
through the earth's core // J. Geophys. 1958b. V. 1. P.238–248.
Hedlin M.A.H.,
Shearer P.M. Probing mid-mantle heterogeneity using PKP coda waves // Physics
of the Earth and Planetary Interior. 2002. V. 130. P.195–208.
Julian B.R., Davies D., Sheppard R.M. PKJKP // Nature.
1972. V. 235. P.317–318.
Kennett B.L.N. IASPEI 1991. Seismological Tables.
Latham G., Ewing M., Press F., Sutton G., Dorman J.,
Nakamura Y., Toksoz N., Wiggins R., Derr J., Duennebier F. Apollo 11 passive
seismic experiment // Geochim. Cosmochim. Acta. 1970. V. 34. Suppl. 1. P.2309–2320.
Okal E.A., Cansi Y. Detction of PKJKP at
intermediate periods by progressive multi-channel correlation // Earth Planet.
Sci. Lett. 1998. V. 164. P.23–30.
Сведения об авторе
БУРМИН Валерий Юрьевич – доктор физико-математических наук, главный научный
сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, Москва, ул.
Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7(499) 254-68-95. E-mail:
burmin@ifz.ru
METADATA IN ENGLISH
About the journal
SEISMICHESKIE PRIBORY, ISSN: 0131-6230, eISSN: 2312-6965, DOI:
10.21455/si,
http://elibrary.ru/title_about.asp?id=25597)
English Translation: Seismic Instruments, ISSN: 0747-9239 (Print)
1934-7871 (Online),
https://link.springer.com/journal/11990
On
some conventional misconceptions in seismology
V.Yu. Burmin
Schmidt Institute of Physics
of the Earth, Russian
e-mail: burmin@ifz.ru
Abstract. The history of
science knows a lot of examples, when scientific misconception for a long time
dominated the scientific community and did significant harm to it. New ideas in
science always made their way with great difficulty. The inertia of thinking,
the temptation of following stereotypes often hamper the development of
knowledge and lead to an erroneous interpretation of experimental data. Often a
scientist has to face the skepticism of his colleagues and even the distrust of
the community. Moreover, if new knowledge contradicts the established
methodological schemes that are generally accepted in this or that field of
science, attacks on the author of innovations are almost inevitable. Delusions
inhibit, and sometimes lead to the development of our knowledge in
understanding the processes occurring in the bowels of the Earth. These
examples, of course, do not exhaust all errors in the Earth sciences and any
researcher, if desired, can easily supplement this list. Misconceptions in
science lead to the fact that scientists in the conduct of these or other
studies get either incorrect results, or simply go to a standstill. Thus, if
the coordinates of hypocenters are incorrectly defined, a whole chain of
further incorrect conclusions arises in the study of certain regions. In
addition to the “objective” consequences of misconceptions, “subjective”
consequences cause considerable harm. By “subjective” consequences, we mean the
influence of individual scientists being held captive by delusions, because of
ignorance or misunderstanding of certain aspects of certain tasks, the
emergence of new ideas and approaches in the field under investigation. Most
often this is manifested in the review of articles and dissertational works of
other scientists. In the proposed article, the author gives several examples of
misconceptions, which, in his opinion, are typical for the area in which he has
worked for many years. In particular, this concerns misconceptions that relate
to the problem of determining the coordinates of hypocenters of earthquakes,
the task of seismic tomography, the inverse dynamic problem, the task of
reversal of the travel time curves of seismic waves and other problems. A total
of 12 misconceptions have been considered, which, one way or another, affect the
development of alternative methods of interpreting seismological data and our
understanding of the structure of the Earth.
Keywords: travel-time,
splane, inverse problems,
hypocenter,
earthquakes.
About the author
BURMIN Valery Yurievich – Dr. of Ph. &
Math, chief research scientist, Schmidt Institute of Physics of the Earth,
Cite this article as: Burmin V.Yu. On some conventional
misconceptions in seismology. Seismicheskie Pribory, 2018, Vol. 54, no 1, pp. 62-88. DOI: 10.21455/si2018.1-5 (in Russ.).
English translation of the article will be published in Seismic
Instruments, ISSN: 0747-9239 (Print) 1934-7871 (Online),
https://link.springer.com/journal/11990), 2019, Volume 55, Issue 1.