CC BY
31
УДК 528.[551. 2/3+550.38+55]
К.М. Антонович, А.И. Каленицкий, Э.Л. Ким, В.Г. Колмогоров, В.А. Середович, Ю.В. Сурнин СГГА, Новосибирск
О НЕОБХОДИМОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ И ПРОВЕДЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО МОНИТОРИНГА ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ВЫЯВЛЕНИЯ ИНФОРМАТИВНЫХ ПРИЗНАКОВ-ПРЕДВЕСТНИКОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Обосновывается необходимость организации на базе сейсмологических станций комплексного мониторинга геодинамических процессов с целью выявления информативных признаков-предвестников землетрясений, других катаклизмов, своевременного принятия решений по снижению их негативных последствий.
K.M. Antonovich, A.I. Kalenitsky, E.L. Kim, V.G. Kolmogorov, V.A. Seredovich, Yu.V Surnin
SSGA, Novosibirsk
THE NECESSITY OF ORGANIZING AND CONDUCTING COMPLEX GEODYNAMIC PROCESSES MONITORING AND REVEALING INFORMATIVE FORESHOCK EVIDENCES
The necessity of organizing complex geodynamical processes monitoring on the basis of seismological stations is substantiated. It is to reveal informative evidences of foreshocks and other cataclysms, allowing for the timely decision-making as concerns their deleterious effects reduction.
Человеческое сообщество весьма обеспокоено происходящими на Земле природными катаклизмами: землетрясениями, извержением вулканов, цунами, ураганами, наводнениями, засухой и другими, которые наносят огромный материальный урон, приводят к гибели людей, разрушениям поселений, различных сооружений и коммуникаций. При этом в ряде случаев ситуацию осложняют антропогенные факторы.
Изучением механизма образования и проявления сейсмо-тектонических процессов на поверхности Земли, в ее коре и подкоровом пространстве призвана заниматься г е о д и н а м и к а .
Геодинамика сформировалась к настоящему времени как междисциплинарная отрасль наук. Вместе с тем до сих пор в ней сохраняется ведомственный принцип проведения исследований. Геология и геофизика, геодезия, геомеханика, геоморфология, геоэкология и другие науки о Земле проводят научные исследования и интерпретируют их результаты со своих
позиций с «вялым» привлечением результатов и выводов смежников. Это в определенной степени сказывается на снижении качества прогнозных оценок как ожидаемых пагубных геодинамических процессов, так и их последствий.
Все очевиднее становится необходимость интеграции наук в изучении генезиса, выявлении информативных признаков-предвестников землетрясений и других негативных геодинамических процессов, повышении уровня прогноза их проявления. Ориентирование на один метод как, например, сейсмометрию, показывает, что проблема кардинально не решается. И это при том, что государства предусматривают выделение значительных материальных средств на создание и содержание как национальных, так и всемирной сетей сейсмологических станций. Да, сейсмостанции с высокой надежностью фиксируют координаты и глубину очагов землетрясений практически любой магнитуды. Но они не обеспечивают заблаговременного прогноза возможности этого негативного события.
Геодезия до последнего времени изучала как вертикальные (по данным повторного высокоточного нивелирования), так и горизонтальные (на основе повторных координатных определений) смещения земной поверхности, а вернее - пунктов-реперов глубокого заложения на ней. Однако результаты этих работ в какой-то степени отражали только общий тренд, глобально-региональную тенденцию относительного изменения положения земной поверхности в течение достаточного продолжительного периода времени (десятков лет). Это было обусловлено значительным перерывом (от одного до пяти лет) между повторными измерениями. Сейчас очевидно, что на основе таких данных не представляется возможным выявление признаков-предвестников землетрясений, даже в комплексе с другими методами исследований. Это же относится и к гравиметрии - методу, являющимся одним из ведущих, как в геодезии, так и в геофизике.
В настоящее время геодезия, геофизика и другие отрасли, изучающие особенности строения и изменения структуры, физических особенностей атмосферы, стратосферы, ионосферы и водной оболочек Земли, земной коры (литосферы, астеносферы), мантии и земного ядра, переоснащаются измерительной аппаратурой, вычислительно-программными,
телекоммуникационными комплексами, позволяющими вести непрерывный мониторинг состояния степени устойчивости, изменения самых разных показателей пространственно-временного состояния внешней и внутренней оболочек нашей планеты.
Вместе с тем за последние 20 лет получен обширный объем новых данных как об особенностях строения земной коры, проявления геодинамических процессов, так и о факторах, с которыми они могут быть связаны. Приведем только некоторые из них.
1. Блоковое строений земной коры в различной иерархии, начиная от разделения территорий материковой и океанической земной коры на литосферные плиты, которые в свою очередь, на суше представляют сеть ромбовидных блоков («доменов»), разделяемых разломами северо-западного и северо-восточного направлений (по океаническим литосферным плитам
обобщенных данных еще нет), и заканчивая более мелкими блоками, в том числе в толще осадочных бассейнов, генетически, но не местом расположения, связанных с тектоническими нарушениями в нижнем палеозойском фундаменте. Направления дизьюнктивов и разломов, разделяющих их, как правило, то же.
2. Подвижки блоков характеризуются разновременными интервалами смещения относительно друг друга - от длиннопериодных (от нескольких месяцев до года) до короткопериодных (месяц, неделя, сутки и короче). При этом уже достаточно убедительно показано, что интервалы времени между подвижками кратны периоду вращения Луны вокруг Земли и его фазам. Зависимость от солнечных приливов пока четко не выявлена.
3. Выявляется связь подвижек блоков с замедлением и ускорением вращения Земли и, как следствие, - с процессами прецессии и нутации ее оси. Вместе с тем выявляется связь тектонических процессов с разной скоростью перемещения поверхности Земли в зависимости от широты расположения ее частей, вызывающей образование циклонов и антициклонов в атмосфере и течений в океанической оболочке.
4. Экспериментально показано, что сейсмическая активность имеет космическое происхождение, связанное с сезонной периодичностью поступающей солнечной радиации в северную и южную часть Земли. При этом предполагается, что передатчиком годовой периодичности к литосферным плитам выступает атмосфера.
5. Высокоточные стационарные измерения силы тяжести и превышений на нивелирных базовых линиях, а также непрерывная запись движения Полярной звезды в течение суток, когда в середине этого периода наблюдается створное противостояние Земли, Луны и Солнца (новолуние, в том числе затмение Солнца) показали (см. рис. 1), что реальные изменения силы тяжести и уклонения отвеса отличаются от теоретических, имеющих субсинусоидальный вид. Это свидетельствует о том, что приливные волны в земной коре и мантии, встречая препятствия на границе их раздела, образуют зоны повышенных напряжений (зоны подпорных приливов), которые могут быть причиной горизонтальных и вертикальных движений блоков земной коры.
Отмеченное явление еще требует дополнительного изучения и осмысления.
Приведенные примеры наводят на мысль об особо принципиальном изучении причинно-следственных связей описываемых явлений, отражаемых в измеряемых физических параметрах.
Настало время всестороннего изучения причин землетрясений, механизма накопления напряжений как в земной коре (литосфере и астеносфере), так и в подкоровой субстанции (мантии) и их разрядки с учетом и внешних космических воздействий.
Требуется выработка концептуального подхода к выявлению информативных признаков-предвестников землетрясений на основе комплексного многофакторного анализа при накоплении и обработке самой различной измерительной информации. При этом особого внимания
заслуживает выявление особенностей изменения измеряемых параметров, прямо или косвенно связанных с зонами нарушения изостатического нарушения равновесия в литосфере и астеносфере и особенностями воздействия на них приливных явлений, которые в экстремальных случаях могут приводить к «отрыву» глубоко погруженных корневых частей земной коры как в геосинклинальных системах континентальных плит (в том числе вдоль рифтов), так и в зонах подворачивания материковых плит под воздействием подвигаемой
под них океанической коры - в зонах субдукции._____________________
Новолуние 24 мая 2009 года А = 273
Полнолуние 07 июня 2009 года А = 349
Новолуние 22 июня 2009 года А = 8
Полнолуние 06 августа 2009 года А = 77
Новолуние 20 августа 2009 года А = 238
Полнолуние 04 сентября 2009 года А = 43
Новолуние 18 сентября 2009 года А = 283
Полнолуние 04 октября 2009 года А = 262
Новолуние 18 октября 2009 года А = 81
Рис. 1. Графики УОЛ (по оси У- значения УОЛ в секундах, по оси Х- время в
минутах)
Вышеуказанный геодинамический процесс объясняет и автершоковые явления. При этом повторные землетрясения могут быть связаны, с одной стороны, стремлением блока земной коры с «оторванным корнем» занять положение равновесия (опуститься!) - это «приповерхностные» землетрясения, а с другой, - смещением «оторванного корня» под другой блок, который вынужден будет подниматься (что отражается более глубокими землетрясениями).
Очевидно, что такие процессы могут и должны прямо или косвенно отражаться в изменении физических параметров атмосферы (в т.ч. ионосферы), геофизических полей, пространственных координат объектов на земной поверхности. Самое главное при этом состоит в том, что предварительная концентрация напряжений в указанных зонах также должна находить отражение в измеряемых физических параметрах. А это и может, и должно способствовать выявлению информативных признаков- предвестников землетрясений.
Исходя из вышеизложенного Сибирская государственная геодезическая академия (СГГА) совместно с Новосибирским государственным университетом, ФГУП «Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья» (СНИИГГиМС), Институтами: нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука, лазерной физики и горного дела СО РАН отрабатывают Программу комплексного мониторинга геодинамических процессов с целью выработки критериев оценки уровня сейсмической опасности в регионах России, выявления признаков-предвестников землетрясений, реализуемую в соответствие с Программой Президиума РАН «Физические поля Земли: природа, взаимодействие, интерпретация» и
Проектом СО РАН «Динамика деформационных процессов в сейсмоактивных регионах Центральной Азии и в очаговых зонах крупных землетрясений».
Предлагается на базе сейсмологических станций (их число не должно быть менее пяти), расположенных в районах с различным уровнем сейсмической активности (например, под Новосибирском («Ключи»), близ Алма-Аты («Талгар»), в Кузнецком Алатау, в Горном Алтае, в Прибайкалье и Забайкалье), организовать и начать систематический непрерывный комплексный мониторинг состояния сейсмической активности территорий, динамических процессов в земной коре и в подкоровой субстанции, изменения гравитационного и магнитного полей Земли, уклонения отвеса, вариаций параметров ионосферного пояса, изменения напряженного состояния земной коры, возмущения траекторий движения навигационных спутников, изменения координат опорных геодинамических пунктов как в общей системе отсчета, так и в относительной (между станциями), возмущения перемещения Полярной звезды на небесной сфере.
Измерения (наблюдения) на всех станциях должны быть, с одной стороны, увязаны во времени, а с другой - в ориентировке базовых линий, соединяющих в пространстве их точки отсчета с целью обеспечения однозначного определения (засечки) местоположения источников аномальных геодинамических процессов и явлений.
Результаты всех измерений (наблюдений) должны через единую телекоммуникационную сеть интегрироваться в единую автоматизированную информационную систему (АИС), которая должна обеспечивать как дифференцированную (по подсистемам: территориально-ориентированным и предметно ориентированным), так и комплексную обработку информации, ее качественную и количественную интерпретацию.
Как основной результат комплексных режимных измерений и наблюдений ожидается выявление информативных признаков-предвестников землетрясений и других негативных природных явлений (цунами, наводнения, экстремальные климатические изменения и т.д.) на основе оценки степени надежности прогнозов по мере накопления, обобщения данных и оптимизации функции совпадения событий различной природы.
В соответствие с иерархической степенью сходимости результатов обобщения данных предполагается выработка официальных оперативных рекомендаций для принятия решений на различных уровнях власти.
© К.М. Антонович, А.И. Каленицкий, Э.Л. Ким, В.Г. Колмогоров,
В.А. Середович, Ю.В. Сурнин, 2011
