Кальдера обрушения является следствием опустошения магматического очага в результате извержения. Поэтому, если известны площадь кальдеры S и объем изверженного материала V, то вертикальный размер (толщину) магматического очага Δh можно определить из выражения: Δh = V/S. С использованием данных о 76 кальдерообразующих извержениях вулканов планеты за последние 27 млн. лет и 29 современных извержениях Камчатки и Курильских о-вов с индексами эксплозивности W = 4–8, для которых известны величины выброшенных объемов вещества и площади образовавшихся кальдер, показано: толщины магматических очагов являются величиной постоянной Δh≈ 1 км, не зависимой от времени извержения, типа вулкана и его извержения и места расположения вулкана при диаметре D кальдеры D >> Δh. Детальные геофизические наблюдения, проведенные на курило–камчатских вулканах, показывают, что магматические очаги, как правило, располагаются в пределах коры. Эти данные позволяют сформулировать вывод: магматические очаги отражают вполне определенное состояние земной коры.

Предложена модель твердотельного магматического очага, в рамках которой вокруг него создаются упругие напряжения с энергией 1015 Дж на 1 км3 перегретой породы, близкой энергии в очагах наиболее сильных землетрясений с М = 8 и более, что, в принципе, позволяет в рамках модели блоковой геосреды объяснить и взаимодействие вулканов между собой (миграцию вулканической активности) и взаимодействие вулканизма и сейсмичности.

Полученные данные о магматическом очаге как тонком прослое перегретого твердого (пропускающего объемные волны) вещества между слоями коры распространяются на земную кору и верхнюю мантию Земли.

Оригинальная интерпретационная технологии моделирования данных гидромагнитной съемки (ГМС), выполненной на весьма нерегулярной сети наблюдений в комплексе с эхолотным промером, непрерывным сейсмоакустическим профилированием (НСП), анализом естественной остаточной намагниченности  и химического состава драгированных горных пород успешно применяется авторским коллективом для изучения подводных вулканов Курильской островной дуги (КОД).

Интерпретация выполняется с сохранением фактического пространственного расположения точек гидромагнитных измерений. При моделировании применяются разнообразные методы интерпретации, одни из которых ориентированы на 2D и 2.5D-анализ магнитного поля на отдельных галсах, а другие на 3D-анализ по всему массиву наблюдений.

Для нерегулярно сети наблюдений погрешности интерполяции при восстановлении данных ГМС в узлах регулярной сети могут на порядок превышать погрешности самой съемки, поэтому выполнение такого преобразования поля является совершенно недопустимым. Применение даже самых совершенных алгоритмов для моделирования интерполированных и тем самым заведомо искаженных данных, в силу неустойчивости решения обратных задач чревато самыми непредсказуемыми ошибками. Разработанная же интерпретационная технология принципиально избегает любых операций с интерполированными значениями поля.

Проведение в комплексе с ГМС эхолотного промера и НСП дает возможность при моделировании магнитных полей подводных вулканов использовать истинный рельеф вулканических построек с учетом погребенного под современными осадками основания. Этот аспект моделирования весьма продуктивен и используется на всех его этапах, как и результаты изучения магнитных свойств драгированных образцов и их химического состава.

Магнитное моделирование начинается с локализации на отдельных галсах особых точек функций, описывающих аномальные поля, для чего применяется интегрированная система СИНГУЛЯР, и предварительное 2.5D моделирование.

На втором этапе определяют направление вектора суммарной намагниченности вулканической постройки, для чего находят компоненты магнитного момента источников с помощью программы ИГЛА.
Далее выполняется 3D-моделирование вулканической постройки с помощью программы REIST из пакета СИГМА-3D. С ее помощью по всему массиву исходных данных проводится аппроксимация источников магнитного поля на базе модели субгоризонтального слоя с латерально изменяющейся по модулю намагниченностью. Верхняя кромка слоя задается по данным эхолотного промера и НСП, а нижняя, как правило, принимается горизонтальной и ее глубина задается исходя из анализа особых точек, предварительного 2.5D моделирования и расчетов с программой ИГЛА.

Для уточнения глубинного строения подводных вулканов на заключительном этапе используется  томографическая интерпретация и монтажный метод решения обратной задачи магнитометрии.

Моделирования магнитных полей с помощью разработанной интерпретационной технологии оказалось весьма эффективным при изучении подводных вулканов КОД.

С его помощью в пределах подводных вулканических построек выявлены вершинные кальдеры, побочные лавовые конусы, экструзивные купола и периферические магматические очаги. Выделены отдельные лавовые потоки и  определено положение подводящих каналов. Определить местоположение активных вулканических центров и  оконтурены магнитновозмущающие объекты, которые отождествляются с застывшими питающими системами вулканов.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (проекты 12-05-00156-а, 12-05-00414-а, 12-05-31138-мол_а) и программе исследований ОНЗ РАН (проект 12-Т-5-1012).

В докладе представлены прецизионные данные о вариациях уровня воды в скважине ЮЗ-5 (Камчатка), в связи с местным землетрясением 28.02.2013г. (М=6.9), произошедшем на расстоянии 290 км.
В результате этого землетрясения было зарегистрировано кратковременное повышение уровня воды, сменившееся длительным (в течение 1.5 месяца) его понижением. На основании результатов моделирования рассматриваются процессы формирования наблюденных эффектов как результат воздействия сейсмических волн на состояние системы скважина – водовмещающая порода.

В докладе рассматривается задача о построении ядер и резольвент интегральных уравнений Вольтерра 2 - го рода, которые описывают процессы последействия в неупругих средах и записываются таким образом:
          .                      (1)
        ,                         (2)
где  ядро интегрального уравнения (1), а его резольвента. Ядро интегрального уравнения (1) определяется через скорость функции ползучести  таким образом: , а резольвента  выражается через функцию скорости релаксации  с помощью такого выражения:.

Функции ползучести и функции релаксации являются по сути разложением деформации в ряд по экспонентам. Если имеем экспериментально полученные функции ползучести и функции релаксации, то их можно разложить в ряд по экспонентам, и по этим разложениям получить спектры времен последействия и релаксаций, с помощью которых можно строить реологические тела. Для лучшей аппроксимации функции ползучести и функции релаксации нужно брати ранг реологических тел, с помощью которых аппроксимируются неупругие процессы в физических средах, как можно большим.

Представлены результаты исследований физической основы эффектов модулирующего воздействия непрерывного электромагнитного излучения на интенсивность геоакустических процессов в реальной геосреде. Исследования базируются на данных многолетних скважинных геоакустических, электромагнитных, гидрогеохимических и гидрогеодинамических измерений, проводимых на территории Петропавловск – Камчатского геодинамического полигона. Рассмотрены физические причины высокой коррелированности среднеквадратических значений сигналов геоакустической эмиссии и внешнего электромагнитного излучения на интервалах фоновой сейсмичности. Исследован физический механизм эффекта деградации откликов геоакустической эмиссии на электромагнитное воздействие, наблюдаемый во временных окрестностях сильных землетрясений.

Изучение закономерностей сейсмической и вулканической активности предполагает рассмотрение землетрясений и извержений вулканов как взаимосвязанных событий с помощью специальных методов, позволяющих выявлять временные и пространственно-временные характеристики распределения этих событий.
Одним из направлений такого исследования является изучение квазипериодичности сейсмического и вулканического процесса, то есть анализ распределения чисел землетрясений и извержений по временным интервалам между ними.

Разработанная авторами методика предполагает проведение исследования в несколько этапов. Сначала из исходного каталога событий по необходимым критериям формируется исходное (экспериментальное) распределение, затем в соответствии с определенным законом распределения рассчитывается теоретическое распределение. На третьем этапе эти два распределения сравниваются друг с другом с помощью критерия Пирсона для получения уровня значимости. Повторяя эти действия при разных периодах времени и выборках с другими энергетическими диапазонами, получают итоговые таблицы, которые используются для построения фазового пространства, где каждая пара энергетических и временных показателей исследуемой совокупности событий характеризуется определенным уровнем значимости.

Для автоматизации процесса исследования была разработана информационно-вычислительная система “Kperiod”, которая позволяет задавать различные исходные данные и проводить их анализ на основании теоретических распределений Пуассона, Вейбулла и Парето.

Полученные с помощью информационно-вычислительной системы данные подтвердили  принципиальную применимость описанного метода исследования квазипериодичнсоти сейсмической и вулканической активности и позволили получить новые данные о характере временных закономерностей распределения очагов землетрясений и извержений вулканов в пределах различных регионов мира.

На основе данных интерпретации региональных сейсмических наблюдений построена пространственная модель земной коры Каспийского региона, в которой существенная роль принадлежит разуплотнениям. Установленные волноводы, дислоцирующиеся в разрезе на разных гипсометрических уровнях, характеризуются различной морфологией в пространстве, интенсивностью и взаимосвязаны как между собой, так и с выше и нижележащими горизонтами земной коры. В верхней части земной коры  пространственное положение разуплотнений соответствует положению главнейших региональных сейсмогенных разломов, разделяющих блоки земной коры, а в нижней – пространственному положению зоны субдукции континентального типа.

Таким образом, пространственная структура земной коры Каспийского региона представляется как система взаимосвязанных разуплотнений, контролирующих как сейсмичность, так и миграцию флюидов под действием внешних сил и сил внутренней конвекции.

Во время слабой стромболианской активности вершинного кратера Ключевского вулкана отмечаются два различных типа длиннопериодных вулканических сейсми-ческих сигналов: серии относительно коротких импульсов (землетрясений, событий IV типа), которые перемежаются с продолжительными (от 1 часа до первых недель) эпизодами непрерывного сигнала (вулканического дрожания, ВД). Оба вида землетрясений связаны с гидродинамическими процессами при дегазации андезибазальтовой магмы в магматической колонне, заполняющей центральный питающий канал вулкана. Изучение и мониторинг этих сигналов имеет важное научное и практическое значение.

Показано следующее: а) спектры и местоположение источников ВД и событий IV типа близки между собой; б) максимальные амплитуды событий IV типа распределены по степенному закону, относящемуся к распределениям с т.н. «тяжелыми хвостами»; в) напротив, огибающие ВД распределены по другому закону, характерному для нормальных стационарных случайных процессов;  г) эпизод ВД не формируется путем слияния часто следующих друг за другом событий IV типа; д)обратно, события IV типа не есть «куски ВД»; е) с усилением вулканической активности длительности эпизодов ВД увеличиваются, постепенно полностью замещая серии событий IV типа.

Полагается, что импульсные события IV типа образуются путем разрушения у дна вершинного кратера отдельных газовых пузырей в магме, размеры которых распределены по степенному закону. Это отражает дегазацию слабо газонасыщенной андезибазальтовой магмы в центральном питающем канале вулкана. Напротив, возникновение продолжительного эпизода ВД может быть следствием разрушения у дна вершинного кратера протяженного газорасплавного пакета с равномерным или гауссовским распределением по размерам составляющих его газовых пузырей. Что вероятно происходит при подходе к дну кратера конвективной струи сильно газонасыщенной и более легкой магмы, всплывающей под действием сил плавучести в относительно слабо газонасыщенной магме, заполняющей питающий канал вулкана.

Функция повторяемости магнитуд землетрясений обычно строится с использованием стандартного метода наименьших квадратов для соответствия между ln(k/T) и Mk, где T – период наблюдений, и k – номер магнитуды в ряде ранжированных магнитуд M1≥M2≥M3≥… Реально, стандартный метод наименьших квадратов в этой построении не является корректным и должен быть заменен весовым, причем дисперсии логарифмов частот, соответствующих наибольшим магнитудам, оказываются довольно большими, и для максимальной зарегистрированной магнитуды D(ln F(M1))= ππ/6≈1.64 независимо от периода наблюдений Т Последнее объективно делает проблемным построение закона Гутенгберга-Рихтера для больших магнитуд. Построены примеры.

В Долине Гейзеров с 2007 г. осуществляется непрерывный мониторинг гидрогеологического режима с целью выявления динамики изменений после катастрофического оползня 3.06.2007 на гейзерах Великан, Большой, Подпрудном Озере, а также дискретное опробование  одиннадцати основных режимных гейзеров и источников. По режимным гейзерам и источникам отмечаются признаки разбавления по основным компонентам глубинного теплоносителя при некотором увеличении компонент, связанных с притоком метеорных вод, обогащенных атмосферным воздухом, что наиболее вероятно связано с инжекцией в гидротермальную систему воды из Подпрудного озера.

Возможные триггеры катастрофического оползня 3 июня 2007 г. обсуждались в предыдущих работах.

Гидротермальная система Долины Гейзеров сформирована в пределах двух термовыводящих линейных зон (разломов), расположенных над предполагаемым частично расплавленным  магматическим телом и получает водное питание метеорными водами вдоль выходов риолит-дацитовых экструзий (ξQ₃⁴) . Результаты 3D моделирования показывают, что высокотемпературный флюид поступает по двум зонам на Нижне-Гейзерном  и Верхне-Гейзерном полях и подтверждают формирование двухфазного резервуара под наклонно залегающим водоупором, что имеет потенциал гидротермального взрыва. Параметры модели проверены распределением разгрузки термальных источников и гейзеров, результатами изотопного анализа термального флюида (δD, δ¹⁸O), и показаниями  геотермометров.

В данной статье приводятся и обсуждаются последние результаты мониторинга гидрогеологического режима в 2007-2012 гг. на гейзерах Великан, Большой, Подпрудном Озере и девяти основных режимных гейзерах и источниках, а также результаты анализа зависимости периода гейзера Великан от сейсмических событий.

С целью развития представлений о глубинном строении магматической системы и питающих каналов Толбачинского Дола (южной региональной зоны шлаковых конусов вулкана Плоский Толбачик) в 2010-2012 гг. в этом районе широкополосной цифровой аппаратурой выполнена площадная съемка фонового микросейсмического излучения. В работе применена новая технология пассивной сейсмики - метод низкочастотного микросейсмического зондирования, разрабатываемый в ИФЗ РАН (Горбатиков, 2005). В качестве источника информации используется фоновое микросейсмическое излучение широкого диапазона частот. В докладе представлена предварительная 3D-модель модель глубинного (до 20 км) строения средней части Дола, где сосредоточены самые крупные шлаковые конусы ареальной зоны, включая Северный прорыв БТТИ, Алаид, 1004, Высокую. Проведено сопоставление выявленных глубинных аномалий с центрами эруптивной деятельности. Показано различие глубинной структуры северной и южной части полигона микросейсмической съемки.

Представлены результаты анализа свойств волновых форм низкочастотного сейсмического шума (периоды от 2 до 500 минут) для непрерывных наблюдений по сети из 17 широкополосных станций сети Камчатского филиала ГС РАН за 2.5 года наблюдений, с начала 2011 г. по середину 2013 г.

Рассматриваются следующие статистики волновых форм сейсмического шума:

а) ширина носителя мульти-фрактального спектра сингулярности;

б) обобщенная экспонента Херста;

в) минимальная нормализованная энтропия распределения квадратов ортогональных вейвлет-коэффициентов.

Последовательности карт этих характеристик в скользящих временных окнах различной длины, рассматриваются как новый метод динамической оценки сейсмической опасности.

Устанавливается свойство взаимности решений системы обыкновенных дифференциальных уравнений для вектора движения-напряжения. Это свойство позволяет получить полуаналитическое выражение для сейсмограмм от дипольного источника посредством дифференцирования функций Грина по координатам источника.

Геодинамические процессы - это процессы в Земле, обуславливающие глубинные и поверхностные движения масс во времени и пространстве, проявлением которых являются квазипластические течения горных масс, в частности, и сейсмотектонические течения, осуществляемые за счёт макро- и микро-сдвигов, а также за счёт вращений фрагментов. В работе на основании вероятностного подхода к рассмотрению сейсмического процесса с использованием схемы случайного блуждания по состояниям на основании пространственно-временной близости сейсмических событий с учётом энергетического критерия и направления, построена статистическая модель квазипластических течений в зоне субдукции на примере Курило-Камчатской островной дуги по данным Global CMT catalog за период 1976-2005 гг.(значения магнитуд 4-7, рассматриваемая область 50-60 с.ш., 156-166в.д., объём выборки 221 событие) и определены основные характеристики выделенных течений.

Для изучения современной геодинамической обстановки в изучаемом районе в 2009г. в пункте «Нерюнгри» начаты непрерывные измерения вертикальных и горизонтальных смещений методом GPS-геодезии. За трехлетний период наблюдений выделены годичные циклы смещения блоков земной коры.

Установлено, что пункт регистрации вовлечен в различные типы движений и деформаций земной коры в соответствие с кинематикой обрамляющих активизированных разломов. Динамика годичного цикла движения блока земной коры, на котором расположены пункты GPS-измерений, находит свое отражение, как в пространственном поле сейсмического режима, так и в вариациях электромагнитного излучения (ЭМИ).

На примере центрального блока Олекмо-Становой сейсмической зоны показана корреляция векторов смещения GPS-пункта на уровне значимости 0.05 с миграцией очагов землетрясений в пределах границ активных блоков. Смещение пункта в направлениях «северо-восток – юго-запад» приводит к синфазному увеличению  диссипативных процессов в пределах зон динамического влияния активных разломов.

Показано на численных моделях, что наблюдаемый в экспериментах эффект кажущегося сверхразрешения в методе микросейсмического зондирования, заключающийся в раздельном проявлении двух глубинных вертикальных объектов в поле длинных сейсмических волн, может существовать, если коэффициент Пуассона среды в этих включениях близок к нулю. Физически это может означать наличие обширных зон микротрещинноватости, что характерно для тектонически активных районов, в том числе вулканических областей.