CC BY
52
і— Коротко об авторах-------------------------------------------
Статива А.С. - заведующий проблемной научно-
исследовательской лабораторией ЯГУ,
Трофименко С.В. - кандидат геолого-минералогических наук, доцент, ТИ (Ф)ГОУ ВПО ЯГУ, г. Нерюнгри.
Имаев В.С. - доктор геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории сейсмологии ИЗК СО РАН.
------------------------------- © Н.Н. Гриб, С.В. Трофименко,
2006
УДК 551.24:550.34(571.56)
Н.Н. Гриб, С.В. Трофименко
РЕГИСТРАЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (ЭМИ) В ПЕРИОД ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Регистрация электромагнитного (ЕИЭМПЗ-ЭМИ) излучения осуществляется станцией МГР [1], разработанной для целей изучения естественного ЭМ поля. Измерения проводятся в двух каналах магнитной составляющей и одном канале - электрической. В соответствии с рекомендациями авторов данной разработки имеется прямая корреляция количества импульсов от геодинами-ческой обстановки. Причем авторы прямо указывают на то, что за 2-3 суток до землетрясения количество импульсов резко возрастает. Наблюдения за ЭМИ в 1989 г. показало [2], что перед событиями с магнитудой более М4 возникают всплески интенсивности в 8-10 раз превышающие фоновые изменения суточного хода.
К анализу вариаций ЭМИ 2005г. приняты материалы октября - декабря в связи произошедшим землетрясением с К=15.2 [Дж] 10.11.2005 г. Рассматриваются измене-
ния импульсов, осредненные за десять дней по каждому часу, в виде нормальных суточных вариаций и среднечасовые, двадцатиминутные и минутные вариации напряженности ЭМИ.
На рис. 1. представлены графики суточных аномалий ЭМИ на каждый час в пересчете накопленных частот на количество импульсов в час.
Качественно по поведению кривых выделяется три типа (цикла) аномалий: 1 декада ноября; 2,3 декада ноября - 1 декада ноября; 2 - декада декабря. Так от первого цикла ко второму количество импульсов в максимумах (на графике) уменьшилось в два раза. В течение 30 суток (2-й цикл)
Рис. 1. Суточные аномалии ЭМИ, представленные накопленными частотами на каждый час за 10 дней
разброс данных не превышал 20 % с качественно идентичным поведением кривых. Переход к третьему циклу произошел также «скачком», с уменьшением интенсивности ЭМИ на крыльях кривых практически в два раза.
Таким образом, форма кривых и изменение уровня интенсивности ЭМИ между выделенными циклами свидетельствуют о возможной причине их изменения тектонического происхождения. В данном случае, результаты изменений ЭМИ сопоставимы с данными, полученными на ст. Талая Иркутской обл. [1]. Если за временной центр аномалий выбрать дату землетрясения 10.11.2005 г., то начало второго цикла будет отстоять от центра на 30 суток, а окончание цикла на 20 суток. Изменение уровня ЭМИ перед землетрясением может быть связано с последней стадией (консолидацией блоков) формирования очага землетрясения.
На рис. 2 представлены графики среднечасовых значений аномалий ЭМИ за ноябрь - декабрь 2005 г. совместно с землетрясениями (афтершоками) основного события 10.11.2005. Вариации ЭМИ на графиках представлены в исходном виде, т. е. без вычетов нормальной составляющей ЭМИ в период сейсмического затишья.
Можно наблюдать следующее:
- аномальные всплески ЭМИ проявились 2, 4, 7, 9 ноября с максимумом 4-7 ноября;
- амплитуда аномалий более чем в 10 раз превышает максимальную амплитуду суточных вариаций;
о
со
к
о
е
т
и
л
о
ри ен 10 ене 10 & 2
я
мр
¡б
5
2 1 оз
0
октябрь - ноябрь
----Суточные аномалии ЭМИ
декабрь
Землетрясения
Рис. 2. Вариации электромагнитных эмиссий в период сильного ноябрьского землетрясения 2005 г. Энергетические классы представлены по каталогу Нерюнгринской сейсмостанции
- к моменту основного события амплитуда всплесков ЭМИ снизилась в 4 раза;
- максимум суточных вариаций повысился с 900 импульсов 2.11. до 14000 имп. 5.11. с выдержанностью от 1500 до 6000 имп. вплоть до момента основного события;
- землетрясение 10.11.2005 произошло на спаде суточной интенсивности ЭМИ;
- в течение четырех суток после 11.11., т. е. на спаде сейсмической активности, всплесков ЭМИ не наблюдалось;
- с 15.11. - по 01.12. на относительном максимуме сейсмической активности очага появляются аномалии ЭМИ, которые не возможно привязать к афтершокам с энергетическим классом К<12. Они возникают как до, так и во время и после землетрясений;
__I___I_______I____I____I______I_____I___I______I________
10 15 20 25 30 5 10 15 20 1989 г.
Рис. 3. Изменение напряженности ЭМИ и СДВ полей в период сильных землетрясений апреле - мае 1989 г.
Стрелками отмечены моменты главного события 20 апреля 1989г. и его сильных афтершоков 25 и 28 апреля, а также 7 и 17 мая. Фигурные скобки указывают на возмущения ЭМИ, зафиксированные перед этими событиями
- третий относительный максимум сейсмической ак-тив-ности в начале декабря сопровождается интенсивными аномалиями ЭМИ, в 4 раза превышающими амплитуды максимумов суточных вариаций в периоды сейсмического затишья;
- группа аномалий по всем каналам проявилась за 7 суток до главного афтершока с К = 13.5 {Дж} землетрясения, произошедшего 11.12.2005. Аномалия в одном канале зарегистрирована 7.12., т. е. за 4 дня.
Аномальное изменение ЭМИ в 2005г. хорошо согласуется с изменениями ЭМИ (рис. 3), полученными в период действия Южно Якутского землетрясения и его афтершоков в апреле-мае 1989г, основные результаты которых, заключаются в следующем:
- перед событиями с К > 14 наблюдается увеличение амплитуды сигнала от 40 до 100 мВ при фоновом уровне 10 - 20 мВ;
- отчетливо проявляется группирование всплесков интенсивности ЭМИ перед сейсмическими событиями;
- перед главным событием возмущения начались за 7 дней и закончились за 4 дня. Перед сильными афтершо-ками 29.04.89, 7.05.89, 17.05.89 эти аномалии прекращались за более короткий интервал времени до события -1-2 дня, причем интенсивность возмущений и их длительность в группе не зависела от магнитуды землетрясения. Следует также отметить, что в случае афтершока 24 апреля 1989 г. подобного эффекта либо не наблюдалось, либо эффект от него был перекрыт предвестниками аф-тершока 29.04.89 с К = 15.
На основании данных измерений был сделан предварительный вывод о том, что увеличение амплитуды сигналов электромагнитной природы их группирование выступает в роли краткосрочного предвестника времени землетрясения с погрешностью определения события ± 2 суток без указания на характер самого землетрясения: магнитуды, энергетического класса, интенсивности и места события. Аномалии ЭМИ весьма интенсивны, что обусловлено принадлежностью пунктов наблюдений к зоне активизированного Ханийского разлома. По изменению аномалий данных видов наблюдений можно осуществлять контроль динамики разлома, связанного с другими активизированными разломами, а значит, вести наблюдения за сейсмотектоническим режимом всего Южно Якутского региона.
С учетом модельных исследований сейсмического процесса по двум сейсмическим событиям становятся ясными и более понятными закономерности проявления аномалий ЭМИ в ноябре - декабре 2005 г:
- проявление интенсивных аномалий после длительного затишья свидетельствует о начале заключительной фазы формирования очага землетрясения;
- временной интервал от первого всплеска до сейсмического события не превосходит 5-7 дней, причем аномалии проявляются группами. В случае 2005 года зарегистрировано три аномалии. После прохождения группы аномалий возможен прогноз времени землетрясения с точностью до 1-3 суток. Если длительность ожидания более 3 суток, то следует ожидать землетрясение с энергетическим классом более К = 15 {Дж};
- всплески ЭМИ, объединенные в группы на рис.4 имеют двоякую природу: обусловлены релаксационными процессами самого землетрясения, либо его афтершока и формированием нового события. Интерпретация группирования аномалий в 1989 г. с этой точки зрения не могла быть проведена, т. к. не было данных по релаксационным процессам крупных землетрясений Олекмо-Становой сейсмической зоны. Материалы по наблюдениям ЭМИ 2005 года качественно дополняют исследования 1989г. Становится ясным, почему в группах имеются разрывы в аномалиях в 1- 2 дня. Собственно разрыв - это окончание одного процесса (релаксации) и начало другого (консолидации) вследствие сброса энергии упругих деформаций во время сильных землетрясений по экспоненциально -волновому принципу.
На канале электрической составляющей значимые изменения были зафиксированы 8.11.2005.- т. е. за 2 дня до основного события, что иллюстрирует рис. 4.
На относительных максимумах сейсмической афтер-шоковой активности аномалии ЭМИ также проявляются. Это также группы аномалий, после которых необходимо время ожидания крупного афтершока. Для события 11.12.2005 г. оно составило 4 дня.
Выявленные аномалии суточного хода напряженности ЭМИ могут служить краткосрочным предвестником землетрясения с учетом сопутствующих измерений помех.
Увеличение амплитуды сигналов электромагнитной природы их группирование выступает в роли краткосрочного предвестника землетрясения с погрешностью опре-
Изменение электрической составляющей 8.11.2205
Рис. 4. Изменение электрической составляющей ЭМИ в период формирования очага землетрясения 10.11.2005
деления времени события ± 2 суток без указания на характер самого землетрясения: магнитуды, энергетического класса, интенсивности и места события.
Следовательно, в обоих случаях, в период времени в 5-7 суток до основного события и главных афтершоков характеризуется интенсивными аномалиями ЭМИ. по характеру схожими с аномалиями 1989г., полученными в период Южно-Якутского землетрясения [2]. Аномалии ЭМИ весьма интенсивны, что обусловлено принадлежностью пунктов наблюдений к зоне активизированного Хани-Чульманского разлома либо его оперяющих. По изменению аномалий данных наблюдений возможно осуществлять контроль динамики разлома, связанного с другими активизированными разломами, а значит, вести наблюдения за сейсмотектоническим режимом всего региона.
В целом результаты наблюдений 2005 г. позволили выявить вариации ЭМИ в виде краткосрочных предвестников землетрясения и увязать их с результатами 1989 г., что, несомненно, будет способствовать дальнейшему развитию высокоточных геофизических наблюдений. Раз-
витие в целом научного направления связывается с возможностью комплексного анализа сейсмического процесса всего Олекмо-Станового пояса и разработкой прогнозных функций оперативного прогноза времени сейсмических событий.
--------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Джумабаев К.Б., Малышков С.Ю., Гордеев В.Ф., Шталин С.Г., Масальский О.К. Авторское свидетельство № 2238575 С2 70 01 У9/00
2. Козьмин Б.М., Голенецкий С.И., Статива А.С., Трофименко С.В. и др. Южно - Якутское землетрясение 20 апреля 1989 года.- Южно - Сахалинск. - ИМГиГ ДВО РАН. - 1992. - 43 с.
і— Коротко об авторах-------------------------------------------
Гоиб Н.Н. - доктор технических наук, профессор, ТИ (Ф)ГОУ ВПО ЯГУ, г. Нерюнгри,
Трофименко С.В. - кандидат геолого-минералогических наук, доцент, ТИ (Ф)ГОУ ВПО ЯГУ, г. Нерюнгри.
