CC BY
19УДК 550.34 Югай Н.А., Тилек кызы Г.
Институт сейсмологии НАН КР, г.Бишкек, Кыргызстан
МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ПОИСКАХ ПРЕДВЕСТНИКА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Аннотация: В статье обсуждаются вопросы о становлении геомагнитного направления, о геомагнитных эффектах, составляющих магнитного поля Земли.
Ключевые слова: геомагнитные наблюдения, магнитное поле, магнитометрические данные, вариация.
жер ТИТИРеелердуН белгисин кеРсеткучтеРДУ Издеедегу магнитометрикалык изилДеелеР
Кыскача мазмуну: Макалада Жердин магниттик талаасын тузуучу геомагниттик багыттардын калыптануусу тууралуу, геомагниттик натыйжалар женунде маселелер талкууланат.
Туйундуу сездер: геомагниттик байкоолор, магниттик талаа, магнитометрикалык маалыматтар, вариация.
MAGNETOMETRIC INVESTIGATIONS FOR THE EARTHQUAKE
PRECURSOR SEARCH
Abstract: Problems of the geomagnetic monitoring, geomagnetic effects, components of magnetic field of the Earth are discussed in the paper.
Keywords: geomagnetic observations, magnetic field, magnetometric data, variation.
На территории Кыргызстана геомагнитные наблюдения ведутся с 1979 года, проводится статистический анализ информативности каждой станции. На сегодня функционируют 3 станции МВС типа «Измиран-4» и 2 станции типа «МВ-01».
Для замера магнитного поля Земли существуют приборы - магнитометры, которые измеряют напряжённость магнитного поля Земли. В ИС НАН КР установлены протонные приборы типа «Измиран-4» и «МВ-01», они находятся в автоматическом режиме, их категория точности высокая.
Все измерения элементов земного магнетизма могут быть как абсолютными, так и относительными. В области геомагнитных измерений абсолютные измерения применяются для полной силы магнитного поля, склонения и горизонтальной составляющей (Z). Определения вертикальной составляющей (Н) напряжённости проводятся в настоящее время путём относительных измерений. При относительных измерениях наблюдаемая величина А вычисляется по формуле:
А= 8'П,
где n - число делений шкалы по прибору; 8 - постоянный множитель (цена деления), зависящий от устройства и настройки прибора.
Для равномерной шкалы 8 = А/n ,
где 8 - цена деления. Эта величина используется в наших измерениях для контроля приборов.
Для замера элементов земного магнетизма используется вектор напряженности геомагнитного поля Земли (Т), который может быть разложен на составляющии. Применяется прямоугольная система координат с центром в точке измерения (рисунок 1).
Мшгиттт
Налрпшлиуость геомичшгного на™ к. ее ортогфиллщые коилонеп- ]
та I, у I г д «сипи я, в н [ . К центру ЗемлМ
Рисунок 1. Элементы земного магнетизма.
Плоскость ХОУ принимается горизонтальной, ось Х направлена на географический север, У - на восток, Ъ по вертикали вниз.
Любой элемент земного магнетизма не остаётся постоянным во времени, а непрерывно изменяется. Это вариации элементов земного магнетизма (геомагнитные вариации).
Изучение характера магнитных вариаций показало, что их можно разделить на быстрые (с периодом до одного года), периодические и не периодические, медленные более 1 года и магнитные бури.
Методика обработки магнитометрических данных предусматривает метод разностной обработки информаций, суть которого заключается в следующем: измеряют модуль или компоненты полного вектора магнитного поля на ряде станций и затем находят разность значений между каждым из пунктов и базовым. Этим достигается подавление помехи. Применение такого метода возможно при условии идентичности протекания короткопериодных геомагнитных вариаций в пунктах наблюдений. Для оценки выполнения этих условий проводились исследования характера протекания вариаций на геомагнитных станциях Кыргызстана с вариациями базовой станции «Таш-Мойнок». Базовая станция «Таш-Мойнок» расположена в юго-восточной части Чуйской впадины и находится в зоне сочленения депрессии и северных предгорий Киргизского хребта (рисунок 2).
Изучение магнитного поля Земли служит одним из способов познания тех процессов, которые вызывают колебания земной поверхности и которые иногда приводят к катастрофическим землетрясениям. Одна из особенностей векового хода на земной поверхности показывает, что особенно сильные и быстрые изменения геомагнитного поля происходят в местах, где земная кора наиболее неустойчива, имеются разломы и складки. Эти зоны являются сейсмически активными и сопровождаются частыми землетрясениями.Используя технологию ГИС, нами составлена таблица 1, где указаны расстояния в км между станциями и эпицентрами землетрясений с К > 12 на территории Кыргызстана с 2006 г. по 2015 г.
Рисунок 2. Схема расположения магнитометрических станций ИС НАН Кыргызской Республики: NOV - «Новостройка», TMM - «Таш-Мойнок», BOM - «Боом», ANV - «Ананьево», ARL - «Арал». ГМС Республики Казахстан: MER - «Мерке», MTB- «Майтобе», ТЯО-«Тургень», SAT- «Саты», KRT-«Курты».
В таблице 1 указаны координаты эпицентров произошедших землетрясений и расстояния в км от эпицентра до магнитовариационных станций.
Изучая суточные, месячные, годовые вариации магнитного поля Земли, а также вертикальные (Z), горизонтальные (H) составляющие, Т модуль поля, была собрана информация об изменениях состояния магнитного поля Земли. Методика выделения аномалии магнитного поля Земли базируется на оценке относительного стандартного отклонения вариаций.
Имеются немало сведений о магнитных эффектах на различных полигонах в радиусе от 10 км до 500 км. Аномальные вариации D и H поля отмечались в Армении, США, Китае, Японии. По данным геомагнитным станциям Восточной Азии выделены аномальные изменения геомагнитного склонения D, горизонтальной Н, вертикальной компоненты Z (Северный Китай).
На Бишкекском полигоне выявлены аномалии в поведении северной и восточной составляющих МПЗ за несколько месяцев до сильных близких землетрясений [1]. Также выявлены локальные изменения ДТ поля в районе хребта Терскей Алатоо [2]. Аномальное поведение геомагнитного поля было замечено перед ощутимыми сильными землетрясениями в Северо-Тяньшанской зоне. Это Таш-Башатское землетрясение до 12 нТл (05.03.89 г., М=4.5), Оттукское до 8 нТл (02.02.90 г., М=4.3), Байсорунское до 8 нТл (12.11.90 г.), Суусамырское до 30 нТл (19.08.92 г., M=7.3, K=17).
В становлении и развитии исследований геомагнитного направления Института сейсмологии НАН КР большой вклад внесли учёные - геофизики Шакиров Э.Ш., Погребной В.Н., Ким Л.Е., Бакиров К.и др. Они не только участвовали в научно-исследовательских работах, но также помогали строить немагнитные павильоны на базе станции «Таш-Мойнок».
Таблица 1 .
На рисунках 3,4 показаны временные ходы среднемесячных значений ДZ - поля (разностные значения относительно МВС «Таш-Мойнок») за период 2006 -2015 гг. по данным «Измиран-4» МВС «Ананьево», МВС «Таш-Мойнок».
На рисунках 5,6,7 показаны временные ходы Т модуля поля Земли по данным «Измиран-4», МВС «Таш-Мойнок», МВС «Ананьево», «Новостройка». На рисунке 8 изображён временной ход Т модуля Земли по станции «Новостройка» за период 2006-2015 гг.по данным МВ-01.
нТл
Zanv-tmm
650,0 600,0 550,0 500,0 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0
(DNOOOTO'i-CNO'^in ООООт-т-т-т-т-т-ОООООООООО C\IC\IC\IC\IC\IC\IC\IC\IC\IC\|
т-т-т-т-т-т-т-т-т-т-
оооооооооо
т-т-т-т-т-т-т-т-т-т-
ОООООООООО
—Zanv-tmm
годы
Рисунок 3. График разностных значений AZ МВС «Ананьево» за период 2006-2015 гг.
нТл
500,0 k.jfr
у.
'ikw.
годы
Рисунок 4. График разностных значений AZ МВС «Новостройка» за 2006-2015 гг.
Znov-tmm
600,0
400,0
300,0
Znov-tmm
200,0
100,0
0,0
нТл
"Лтт 88ту01
54400,0 54350,0 54300,0 54250,0 54200,0 54150,0 54100,0 54050,0 54000,0 53950,0 53900,0
"Птт 88ту01
годы
Рисунок 5. Временной ход Т модуля Земли по станции «Таш-Мойнок» за период 2006-2015 гг.
Трасч.Ананьево
время, годы
Рисунок 6. Временной ход Т модуля Земли по станции «Ананьево» за период 2006-2015 гг.
На графиках (рисунки 5,6,7) видно, как растёт геомагнитное поле в сторону увеличения приблизительно на 30 нТл в год. Предположительно, что причина изменения Т, Н и Z составляющих геомагнитного поля происходят из-за перемещения Монгольской мировой аномалии в сторону Кыргызстана [1].
54650,0
54600,0
54550,0
54500,0
54450,0
54400,0
54350,0
54300,0
Тнов
54600,0 54500,0 54400,0 54300,0 54200,0 54100,0 54000,0
СО СО СП о т— сч со ю
о о о о ^— —
о о о о о о о о о о
сч сч сч сч сч сч сч сч сч сч
о о о о о о о о о о
о о о о о о о о о о
Тнов
Рисунок 7. Временной ход расчётного Т модуля Земли по станции «Новостройка» за период 2006-2015 гг.
нТл
Тпоу_ББту01
с
|11ь|| „к!..
- Тпоу_Б8ту01
годы
Рисунок 8. Временной ход Т модуля Земли по станции Новостройка за период 2006-2015 гг.по данным МВ-01.
Характер изменения геомагнитного поля МВС «Новостройка», начиная с 2012 года, резко изменился, но и в предыдущие годы были замечены бухтообразные изменения как по данным, полученным с прибора «Измиран-4», так и по данным с «МВ-01». Раннее был сделан вывод нашими исследователями, что локальные изменения геомагнитного поля вблизи водохранилищ находятся в цикле «нагрузка-разгрузка» или «сжатия-растяжения» земной коры [4]. Станция «Новостройка» находится на берегу водохранилища «ГЭС-5», может быть это связано с этим условием и мы наблюдаем возмущённые геомагнитные вариации.
54650,0
54600,0
54550,0
54500,0
54450,0
54400,0
54350,0
54300,0
54250,0
54200,0
Для всех станций присущи как бухтообразные изменения, так и резкие падения (или повышения) геомагнитного поля в большом диапазоне в вариации разностных полей. Такое проявление геомагнитных вариаций может быть объяснено различными природными явлениями, возникающими при напряжённо - деформированном состоянии среды, особенностью геологического строения регионов и различными механизмами формирования источников аномалии в процессе подготовки землетрясения.
Изучая возникающие геомагнитные эффекты, мы ещё не научились прогнозировать землетрясения, так как проблема эта намного сложнее. Но, в последние годы мы далеко продвинулись вперёд в понимании явления и убеждены, что прогноз разрушительных землетрясений возможен [5]. Для этого в местах расположения стратегически важных объектов нужно создавать специальные системы наблюдения (сейсмические, наклономерные, магнитометрические, гидрогеохимические и др.). Наблюдения должны быть комплексными, построенные на базе новых высокоточных приборов и тогда будет достаточно высокая вероятность прогноза.
Рецензент: д.ф.-мат. наук А.М.Муралиев Литература
1. Шакиров Э.Ш., Погребной В.Н., Ким Л.Е. Геомагнитные исследования в Киргизии с целю прогноза землетрясений. //Прогноз землетрясений. Душанбе, 1986 г., №7, стр. 116122.
2. Шакиров Э.Ш., Погребной В.Н., Ким Л.Е. Геомагнитные исследования в Киргизии с целю прогноза землетрясений. //Прогноз землетрясений. Душанбе, Дониш. 1986 г., №7, стр.91-97.
3. Погребной В.Н., Магнитометрические исследование в ОМСЭ ИС НАН КР. Бишкек, 2005 г., Кыргызстан.
4. Погребной В.Н. и др. //Материалы Международной конференции «Проблемы предотвращения последствий разрушительных землетрясений». Алматы, 2003 г.
5. Грин Т.П. Прогноз землетрясений. 2006 г. Бишкек, Кыргызстан.
