Способ контроля напряженного состояния земной коры для прогноза сильных землетрясений

Камчатский филиал Геофизической службы Российской академии наук

В области подготовки возможных сильных землетрясений проводятся непрерывные наблюдения за высокочастотным сейсмическим шумом (ВСШ). В зарегистрированном шумовом сигнале выделяют компоненты, связанные с земными приливами. По изменению фазы выделенных компонент судят о состоянии земной коры и подготовке землетрясения, его силе, и прогнозируют вероятность его реализации. Метод не имеет аналогов в России и за рубежом.

Авторы:
Вадим Александрович Салтыков Кандидат физ.-мат. наук, заведующий лабораторией сейсмомониторинга
Виктор Николаевич Чебров Кандидат технических наук, директор КФ ГС РАН
Валерий Игоревич Синицын Заведующий лабораторией экспериментальных наблюдений

Проект имеет прикладной характер: среднесрочный прогноз (определение времени, места и силы) разрушительных землетрясений для снижения риска, уменьшения экономического ущерба и числа жертв. Разработка относится к приоритетным направлениям научных исследований в сфере обеспечения безопасности жизнедеятельности человека и базируется на научном открытии эффекта модуляции сейсмических шумов геодеформационными процессами (Рыкунов, Хаврошкин, Цыплаков, 1984г.) и результатах многолетних научных исследований, показавших высокую эффективность методики выявления предвестников наиболее сильных камчатских землетрясений 1996-2004 гг. в режиме реального времени.
Оригинальным является использование земных приливов, обусловленных лунносолнечным гравитационным воздействием, в качестве калибровочного (эталонного) сигнала с известными характеристиками при изучении закономерностей излучения шума. Высокая чувствительность регистрации обеспечивается использованием резонансного узкополосного пьезоэлектрического сейсмометра. Результаты применения инновационной разработки могут представлять интерес для организаций, занимающихся проблемами снижения риска, уменьшения экономического ущерба и числа жертв сильных землетрясений и цунами: органов МЧС, территориальных администраций сейсмоопасных и цунамиопасных районов России и мира, российских и зарубежных компаний, организаций и институтов, заинтересованных в информации о возможных сильных землетрясениях и работающих над проблемой прогноза, строительных организаций, страховых компаний. Методика внедрена в научно-производственную деятельность организации и используется в режиме реального времени для комплексной оценки сейсмической опасности для Камчатки. Заключения и прогнозы, основанные на этом методе, еженедельно представляются в Камчатское отделение Федерального центра прогноза землетрясений и Общий совет по прогнозу Института вулканологии и сейсмологии и Камчатского филиала ГС РАН. Практическое применение методики дает устойчивые положительные результаты: отмечена высокая эффективность выявления предвестников землетрясений.

Наиболее сильные камчатские землетрясения

1996-2004 гг., для которых в режиме реального времени наблюдался предвестник по данной методик:

За этот период предвестник не был зафиксирован лишь для единственного события c магнитудой больше 6: 1999-03-08, Mw=7.

Карта эпицентров землетрясений 1992-2004 гг. с магнитудой больше 6, для которых был выявлен предвестник по данной методике.
1 - выявление предвестника в реальном времени (1996-1996 гг.)
2 - результаты ретроспективного анализа (1992-1995 гг.)
3 - предвестник не наблюдался.

На разных этапах работа была поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (РФФИ) (гранты №№ 93-05-14104, 95-05-15113, 98-05-65443, 01-05-65325, 03-05-79030, 04-05-65210)

Имеется существенный научно-методический задел, публикации в ведущих научных журналах, патент на изобретение

• В рамках научно-технического сотрудничества с Хоккайдским университетом (Япония, г.Саппоро) метод внедрен и ведутся наблюдения и исследования на о.Хоккайдо. Регистрация ведется в геофизической обсерватории “Мыс Эримо”. Обработка осуществляется на Камчатке авторами прогностического метода.
• Дополнительный пункт наблюдений создан на Камчатке в составе комплексной геофизической обсерватории “Карымшина” в 2001 году в соответствии с проектом Международного научно технического центра (МНТЦ) № 1121 для решения проблем комплексного прогноза землетрясений. Участники проекта: Институт физики Земли РАН (Москва), Институт физических и химических исследований (RIKEN, Япония), Токайский университет (Япония), Университет электрокоммуникаций (Chofu, Япония). Результаты используются для комплексной оценки сейсмической опасности для Камчатки.
• Организован пункт наблюдений на о.Шикотан (Курильские о-ва), авторами методики ведется его опытная эксплуатация и адаптация метода к новым условиям регистрации.
• Ведутся работы по созданию пункта наблюдений для прогностических исследований по данному методу на о.Ольхон (оз.Байкал) в сотрудничестве с Байкальской опытно-методической сейсмологической экспедицией ГС СО РАН и Иркутским государственным техническим университетом.

Пункты регистрации высокочастотных сейсмических шумов:
“Начики” – организован в 1987 г., с 1992 г. ведется непрерывная регистрация (1987-1995 – аналоговая, с 1996 г. – цифровая запись) “Мыс Эримо” – цифровая регистрация ведется с 1995 г. в штольне геофизической обсерватории “Эримо” университета Хоккайдо. “Карымшина” - цифровая регистрация с 2001 г. в скважине на глубине 30 м. “Шикотан” - станция в опытной эксплуатации с 2004 г., аппаратура установлена в 30-метровой штольне сейсмостанции “Шикотан”.

Основные публикации:

• Гордеев Е.И., В.А.Салтыков, В.И.Синицын, В.Н.Чебров // Доклады РАН, 1995, т.340, №3.
• Салтыков В.А. // Доклады РАН, 1996, т.341, №3.
• Рыкунов Л.Н., В.А.Салтыков, В.И.Синицын, В.Н.Чебров // Доклады РАН, 1998, т.361, №3
• Салтыков В.А. // Вулканология и сейсмология. 1995. №3.
• Салтыков В.А., В.И.Синицын, В.Н.Чебров // Вулканология и сейсмология. 1997. №4.
• Салтыков В.А., В.И.Синицын, В.Н.Чебров // Известия РАН. Физика Земли. 1997. №3.
• Салтыков В.А., Касахара М., Гордеев Е.И. и др. // Физика Земли. 2002. №2.
• Gordeev E.I., V.A.Saltykov, V.I.Sinitsin and V.N.Chebrov // Physics of the Earth and Planetary Interiors, 71 (1992)

• Салтыков В.А., В.И.Синицын, В.Н.Чебров // сб. Кроноцкое землетрясение на Камчатке 5 декабря 1997 года: предвестники, особенности, последствия. Петропавловск-Камчатский, 1998.
• Салтыков В.А., В.И.Синицын, В.Н.Чебров // cб. Атлас временных вариаций природных, антропогенных и социальных процессов. Том 2. Москва. 1998.
• Салтыков В.А. // сб. Проблемы сейсмичности Дальнего Востока. Петропавловск-Камчатский, 2000.
• Салтыков В.А., Чебров В.Н., Синицын В.И. и др. // Комплексные сейсмологические и геофизические исследования Камчатки. 2004.

• XXV General Assembly of ESC. Reykjavik, Iceland. 1996
• IASPEI Regional Assembly in Asia. Tangshan, China. 1996.
• Seismological Society of Japan, 1996.
• 29-th General Assembly of the IASPEI. Thessaloniki, Greece. 1997.
• XXVI General Assembly of ESC. Israel, 1998
• IV General Assembly of ASC. 2002. Kathmandu. Nepal.
• Всероссийская научная конференция "Геология, геохимия и геофизика на рубеже XX и XXI веков", к 10-летию РФФИ. М.: 2002.
• XXIII General Assembly of IUGG. Sapporo, Japan. 2003.
• Международная конференция “Проблемы сейсмологии III тысячелетия”. Новосибирск. 2003
• 15th International Symposium on Earth Tides, "Probing the Earth at Subseismic Frequencies". Ottawa, Canada, 2004.
• XXIX General Assembly of ESC, Potsdam, Germany, 2004.