Представлены результаты исследования данных мониторинга тепловых нейтронов вблизи разлома земной коры на высокогорной станции космических лучей (3340 м над уровнем моря, 43.02 N, 76.56 E) в горах Северного Тянь-Шаня. Показано, что в отсутствие сейсмической активности, вариации тепловых нейтронов имеют ту же природу, что и высокоэнергичные, регистрируемые стандартным нейтронным супермонитором.
Подтвержден вывод о возможности регистрации тепловых нейтронов литосферного происхождения. Зарегистрированы события увеличения потока тепловых нейтронов на 5-8% от среднего уровня на Тянь-Шаньских детекторах во время повышения сейсмической активности. Предложен способ выделения потока тепловых нейтронов литосферного происхождения от вариаций атмосферного и межпланетного происхождения с использованием одновременной регистрации высокоэнергичных нейтронов.

Анализ данных скважинных геоакустических измерений, проводимых с 2001 г. на Петропавловск – Камчатском геодинамическом полигоне, показывает, что измерения геоакустической эмиссии в диапазоне частот 500 – 1000 Гц могут существенно расширить возможности систем комплексного геофизического мониторинга и прогноза землетрясений. Такой вывод делается на основании результатов, полученных во временных окрестностях ряда сильных сейсмических событий, имевших место на Камчатке и прилегающей территории в 2001 -2013 гг.

В эпицентральной зоне Газлийского землетрясения 17.05.1976 года выделяются поля низкой концентрации гелия или вовсе отсутствуют. Это объясняется тем, что длительные сильные колебания, вызвали сейсмогравитационный характер остаточных деформаций и просадку в грунтах, а по ботам каналов и в понижениях рельефа образование таких процессов, как оплывание грунтов, просадочные воронки и трещинообразование. В следствии вышеизложенного, до времени проведения гелиевой съемки в районе газового месторождения Газли, активизированные разломы проявившиеся трещинами в палеогеновых глинах, залечивались поверхностными рассыпными грунтами (песками, супесью и суглинками) верхних неоген-четвертичных отложений. Палеогеновые отложения явились природной ловушкой - ухудшающие миграционные свойства гелиевого поля по разломам.

Рассмотрим наиболее известные предвестники землетрясений [1 – 5].
Установлено, что перед землетрясением наблюдается спад абсолютных значений силы тяжести при высокоточных гравиметрических измерениях. Такие изменения наблюдались в период Мицусирских землетрясений в Японии, когда было отмечено уменьшение абсолютных значений силы тяжести на 100 мкГал, а затем возвращение их на прежний уровень.
Для Сахалина отмечено, что за несколько дней до подземного толчка в радиусе нескольких километров уровень воды в скважинах начинает падать, далее примерно за сутки стабилизируется, затем начинает вновь подниматься, свидетельствуя о приближении сейсмической волны. Для Краснодарского края наблюдается аналогичная картина за 2 суток.
Такие же изменения наблюдаются с удельным электрическим сопротивлением, электропроводностью и температурой воды. Противоположные изменения претерпевает газ, выделяющийся из скважин. Накануне землетрясения выход газов, особенно родона и гелия, увеличивается в несколько раз, а подземный толчок совпадает по времени со спадом выхода газа.
На способ выявления предвестников землетрясений на основании высокоточных гравиметрических измерений нами получен патент на изобретение [5]. Сущность способа заключается в том, что в гравиметрическом пункте проводят серию замеров абсолютных значений силы тяжести, по которым определяют среднее значение, являющееся постоянной величиной для конкретного гравиметрического пункта. Далее определяют теоретический вид зависимости периодических изменений абсолютных значений силы тяжести за счет притяжения Луны и Солнца и пределы флуктуации ускорения силы тяжести. Затем ведут регулярные замеры абсолютных значений силы тяжести и сравнивают их с теоретическими значениями. Момент изменения фактических значений силы тяжести относительно теоретических данных на величину, превышающую максимальное отклонение значений силы тяжести, будет являться предвестником землетрясения.

В работе анализируется влияние изменения в 2010 г. методики формирования камчатского регионального каталога на количественную оценку сейсмичности региона, в частности, обнаружение аномалий фонового сейсмического режима (сейсмических затиший по параметрам Z и RTL) в объемах среды, прилегающих к развивающемуся очагу сильного землетрясения. Показано, что отсутствие аномалий сейсмического затишья перед сильными землетрясениями 2013 г. обусловлено нарушением однородности каталога.

По литературным данным сводки предвестниковых аномалий и результатов двадцатилетней работы сети пунктов радонового мониторинга сделан анализ зависимости их параметров от магнитуды (время упреждения, длительность предвестника, эпицентральное расстояние, относительная амплитуда). Выделены на основании анализа зависимости времени упреждения предвестника от магнитуды и его длительности различные группы предвестников. Для каждой группы предвестников, из многообразия предложенных ранее механизмов формирования, выбраны наиболее удовлетворяющие для выделенных групп.

В докладе рассматривается разработанная автором методика оценки прогнозируемости сейсмического потока. Основу прогноза любого процесса составляет выявление существующих тенденций в его развитии и экстраполяция их в будущее. Оценка прогнозируемости выполняется в виде ретроспективных аппроксимационно-экстраполяционных прогнозов с использованием в качестве математической модели нелинейного дифференциального уравнения второго порядка. Ключевое значение для устойчивости и качества аппроксимационно-экстраполяционного прогнозирования имеет критерий оптимизации параметров уравнения на аппроксимационной стадии. В докладе рассматриваются алгоритмы обработки сейсмических каталогов, критерии количественной оценки прогнозируемости, а также приводятся некоторые примеры подобных оценок в ретроспективных прогнозах сейсмического потока.

Целью исследования являлось получение ответа на фундаментальный вопрос о случайности или неслучайности, и, как следствие, прогнозируемости или непрогнозируемости в принципе, времени и места очередного разрушительного землетрясения. Сопоставление и анализ сейсмических событий, в разрезах дат\времен\эпицентров\магнитуд или энергетических классов по Федотову, проводились при помощи логарифмической модификации бинормализованного параметра стохастичности Арнольда. Результаты верифицировались параметрами Колмогорова и, в исключительных случаях, Смирнова. На данном этапе исследований сделан предварительный вывод, что опережающей идентификации может поддаться эпицентр ближайшего события с М>8.5. Точная дата и местное время наступления такого события, в силу подтвердившейся по всем каталогам и их параметрическим разрезам гипотезы о равномерном распределении указанных величин, реальному и надежному прогнозированию известными на настоящий момент методами не подлежат.
Однако, определенный оптимизм в вопросе средне- или даже краткосрочного прогнозирования может вызывать применение упомянутого подхода Арнольда к локальным последовательностям расстояний между эпицентрами. Так, в частности, получен качественный опережающий (на 3.5 суток) сигнал в случае Охотоморского события 24.05.13, а также опережающий (на 3.5 часа) сигнал в случае Кроноцкого землетрясения 05.12.97. В совокупности с ожидаемым нами продвижением по географическому прогнозированию, о чем говорилось выше, данная комбинация подходов выглядит перспективной для решения триединой задачи прогнозирования разрушительных событий. Скользящее окно такого параметра стохастичности в каждом конкретном регионе может быть настроено оптимальным образом на разные частоты исследуемых процессов и давать, в совокупности, скажем, с К-индексами Бартелса (со станций PET, KHV, MGD, CPS), дополнительную информацию для принятия оперативных решений по совокупности опережающих сигналов.

Представлены результаты работы Камчатского филиала Российского экспертного совета по оценке сейсмической опасности и риска (КФ РЭС) в 2014-2015 гг. Показаны методики, по которым были выявлены предвестники и/или давались прогнозы перед наиболее значительными сейсмическими событиями. Приводятся данные о реализованных прогнозах и предвестниках сильных (М > 6.0) землетрясений Камчатки за период 2014-2015 гг.

Рассматриваются результаты пространственного распределения параметра TAU, аналога VpVs, за длительный период времени для двух сейсмотектонически отличных регионов: Камчатской фокальной зоны землетрясений и Альпийской системы горных сооружений Большого Кавказа в сочленении с Куринской депрессией и Каспийским морем. Наблюдения показали приуроченность и группируемость параметра delta TAU одного знака в определенных, с точки зрения сейсмотектоники, областях. Как в области погружения фокальной зоны Камчатки под материк, так и в зоне Альпийской складчатости южного склона Большого Кавказа при его погружении под Куринскую депрессию с одной стороны так и в Каспийское море. Как правило, глубинные разломы характеризуются градиентными зонами смены знака аномалий. В гравиметрии они называются линиями наибыстрейшего спуска. Можно утверждать, что к этим зонам сочленения могут быть приурочены сильные землетрясения. На примерах нескольких землетрясений на Кавказе и Камчатке показано подтверждение этого предположения. Изменения параметра TAU косвенно показывают изменения поля напряжений. Осуществлена попытка качественного пересчета параметра в численные характеристики поля напряжений и сравнение их с азимутальным положением осей сжатия, полученным из расчетов механизмов очагов землетрясений соответствующих регионов.

File

В докладе представлены электромагнитные предвестники двух сильных землетрясений, произошедших на Камчатке: 20апреля 2006 г. Олюторское с магнитудой ~7.4 и 24 мая 2013 г. Охотоморское с магнитудой Mw=8.3. Для анализа электромагнитных предвестников использовались записи 3-х компонентного индукционного магнитометра, установленного на КГО «Карымшина». Регистрировались следующие характеристики магнитного поля:
1) Часовая максимальная, суточная максимальная и среднесуточная депрессия поля в полосе 0.01-0.05 Гц,
2) Комбинированная характеристика излучения, зависящая от положения источника и дисперсии эллиптичности наблюдаемого поля в полосе 2-30(20) Гц, характеризующая наличие детерминированного сигнала (DS)
3) Азимут импульсной компоненты источника излучения в полосе 2-6 Гц
Для Олюторского землетрясения на месячном интервале обработки обнаружены надёжные предвестники в депрессии с 17 по 19 апреля и в параметре DS 7-8 и 19 апреля. Из-за большого расстояния до эпицентра основного события сигнал-предвестник был частично замаскирован излучениями от других более слабых сейсмических событий в районе Камчатского п-ова и Командорских островов. Для его точной локации был необходим дополнительный пункт приема на 300-500 км севернее КГО «Карымшина».
Охотоморское землетрясение имело предвестники в низкочастотном поле. 21-го мая наблюдался очень высокий уровень депрессии, следом за ним 22 мая существенно превысил пороговые значение параметр DS. Направления на эпицентр землетрясения в азимутальном распределении источников излучения не обнаружено.
Сегодняшнее представление о физике рассмотренных в докладе предвестников состоит в том, что выходящие газы возмущают атмосферу и ионосферу, вызывая акустико-гравитационные волны. Последние изменяют параметры среды и условия распространения волн. Извергающийся радон может ионизировать атмосферу, вызывая разряды, как типа обычных молний, так и разряды облако-ионосфера (спрайты). Импульсные сигналы этих разрядов дают информацию о положении их источников, которые для неглубоких землетрясений обычно находятся вблизи их эпицентров.

В докладе рассмотрены два вида электромагнитных предвестников землетрясений: УНЧ депрессия (ослабление) вариаций магнитного поля и УНЧ-КНЧ излучение. Оба эффекта обнаруживаются за несколько дней до резкого начала сейсмической активности. Первый из них проявляется в уменьшении уровня геомагнитных пульсаций в диапазоне сотых долей герца, обычно в ночные часы. Другой связан с появлением излучения на единицах-десятках Герц. Многолетние наблюдения на Камчатке и в Японии выявили их стационарность и локальность. Эффект депрессии помимо этого интересен ещё и тем, что его величина пропорциональна энергии грядущего сейсмического события. Второй эффект позволяет определить направление на источник излучения, который, как правило, находится в районе будущего эпицентра. Статистический анализ показал их надёжность и целесообразность применения в качестве краткосрочных предвестников землетрясений. Их эффективность проиллюстрирована на примерах землетрясений на Камчатке, в Японии, Китае, Чили. В докладе обсуждается возможная природа этих явлений. Предполагается, что они вызываются испусканием газов из разломов в периоды подготовки землетрясений.

В докладе рассматриваются результаты эксперимента 2015 года по оперативному краткосрочному прогнозу землетрясений, основанного на анализе низкочастотных электромагнитных полей и локальной сейсмичности. Этот эксперимент стал возможен благодаря модернизации системы сбора, результатам которой стала её высокая надёжность и возможность доступа к данным в реальном времени. На основе геомагнитных данных, регистрируемых индукционным магнитометром на КГО «Карымшина» (40 км к югу от г. Петропавловска-Камчатского), возможно в периоды появления предвестников провести анализ и дать прогноз сейсмической опасности в Камчатском сейсмоактивном регионе. Как правило, от появления предвестника до землетрясения проходило 5-10 дней. В качестве предвестников использовалась величина депрессии, азимутальное распределение излучения и его поляризационные свойства.
В работе оценены характеристики прогноза – вероятности обнаружения, пропуска, ложной тревоги, а по ним рассчитана величина Probability Gain (на основе работы Console, R., 2001), оценивающая достоверность и качество прогноза.
Наилучшие результаты получились для оценки времени событий. Прогноз величины и места грядущего землетрясения дал несколько худшие результаты. Это вызвано, как слабой статистикой, так и отсутствие сети станций регистрирующих вариации магнитного поля. Работы по прогнозу сейсмических событий на основе геомагнитных данных продолжаются.

Данная работа направлена на решение актуальных вопросов проблемы прогнозирования землетрясений – оценке роли геолого-тектонических особенностей земной коры в формировании и проявлении гидрогеосейсмологических предвестников землетрясений. Анализированы результаты многолетних инструментальных наблюдений. Выявлены некоторые особенности проявления сейсмообусловленных аномальных изменений в зонах разломов и межразломных участках и на больших расстояниях от очага землетрясений.

В результате обобщения и анализа, ранее выполненных работ по определению водорода на поверхности получена картина распределения концентрации водорода в зоне аэрации. Интенсивные линейные аномалии приурочены к Бухара-Гиссарскому региональному разлому, с которым связаны сейсмические события, эпицентры которых расположены в поселке Газли.