Проблемы геофизического регионального мониторинга для ближнего прогноза землетрясений

Основная задача прогнозной сейсмологии — это обнаружение предвестников землетрясений, которые характеризуют состояние очага землетрясения. По нашему мнению практически все геофизические методы пригодны для осуществления прогноза землетрясений с высокой надежностью. Эффективность системы прогнозирования определяется правильным (адекватным ситуации) выбором технологии, места для исследований, способов обработки и интерпретации.

Рассмотрим поступление информации об очаговой системе в наиболее трудных для прогноза районах — акваториях. Основное внимание будем уделять электромагнитным предвестникам. Распространение акустических и др. полей на акваториях изучено более надежно и здесь обсуждаться не будет.

В настоящее время задача оценки физических факторов, реализующих передачу электромагнитной энергии от очага через водную поверхность в атмосферу и в ионосферу, практически не решена. Имеется множество предположений о механизмах распространения ЭМИ, касающихся морской среды, поверхности Земли, атмосферы и даже ионосферы [7]. Однако основательное удовлетворительное объяснение этих явлений на акваториях, когда ЭМИ должно проходить через соленую воду, отсутствует. Подобные процессы частично рассмотрены и описаны в работе [10]. По нашему мнению, объяснение причины экспериментально подтвержденного прохождения ЭМИ сквозь соленую воду следует искать в особых условиях и способах распространения ЭМИ в морской среде и волноводных эффектах распространения, свойственных некоторым из этих способов.

В океане один из таких способов реализуется следующим образом. Образованные, к примеру, в зоне разлома в придонной части моря ЭМИ и акустические волны (АВ) распространяются по осадочным породам боковой волной вверх к поверхности моря. При благоприятных условиях они могут выйти на поверхность, а затем вверх в направлении понижения плотности атмосферы. Если при этом.

АВ пересекают приповерхностный акустический волноводный слой в морской среде, то они могут распространяться на сколь угодно большие расстояния, ограниченные лишь границами рингов, где наблюдается нарушение волноводного слоя. Распространясь в морской среде АВ генерируют (быстрые) магнитоакустические волны (МАВ), которые со скоростями и частотами породивших их АВ распространяются в морской среде по законам близким к законам распространения АВ, и осуществляют перенос электромагнитной энергии от источника АВ на достаточно большие расстояния в морской толще. Выходя на морскую поверхность МАВ частично уходят в атмосферу в виде раздельно независимых ЭМИ и АВ.

Подвижки морского дна могут вызвать образование водяных вихрей, которые, как правило, приобретают кольцевую форму [13]. Над сейсмоактивным разломом возникают вихри и акустические волны, которые в проводящей соленой воде генерируют МАВ сложного состава и характера, зависящего от формы, размеров и динамики вихрей, характера АВ, состояния морской среды, магнитного поля Земли, ионосферы и пр., а также от множеств различных эффектов «раскрытия» источника вдоль разлома.

Спектр электромагнитных излучений, который создается таким образом, можно оценить частотами от 70−100 Гц и выше до кГц. Для теоретических расчетов это составляет: 1 — 1000 кГц. Исходя из этого, как модельные, так и натурные эксперименты выделяют несколько видов волн и характерных частот, возникающих над разломом. К примеру, это частота свободного потока, частота косых падающих волн и комбинационная частота, которые отличаются между собой в несколько раз. Появляется возможность классификации и распознавания ЭМИ по спектрам. Кроме того, замечено, что чем глубже океан (дальше от источника), тем более низкие частоты регистрируются над разломом.

Разломы земной коры и другие объекты повышенной сейсмоакустической, геохимической, электромагнитной активности, порождая (микро-, макро-) вихревую динамику в прилегающих областях морской толщи, превращают их в аномально насыщенные различными неоднородностями области водной среды. Такие неоднородности имеют клиновидную форму, созданную выходом расширяющихся вихрей на поверхность моря. При этом в таком объекте — клине могут изменяться также соленость и химический состав солей, ориентация взвешенных частиц, газонасыщенность воды и состав растворенного газа, температура, седиментационные и другие процессы, которые приводят к образованию аномального объекта с особыми условиями распространения АВ и МАВ. Подобные объекты (квазиволноводы), по-видимому, характеризуются также своими резонансными частотами, и могут избирательно влиять на распространение волновых и температурных полей естественного и искусственного происхождения. Такой квазиволновод на поверхности океана характеризуется слабыми аномалиями температуры, солености, седиментационного потенциала, эмиссионного (с водного зеркала в атмосферу) ЭМИ и т. п., и со стороны атмосферного наблюдателя проявляется в виде «следа», который может быть обнаружен методами аэрофотосъемки, радиолокации, лазерного зондирования, тепловидения и пр. Состояние описанного волновода и его проявления на поверхности океана зависит также и, можно предположить на основе наблюдений, весьма существенно, от электромагнитного состояния атмосферы Земли в целом и в прилегающем районе, в частности.