Особенности динамики ГГД-поля в периоды подготовки сильных землетрясений

Актуальность проблемы.

Многолетние исследования особенностей функционирования подземной гидросферы привели к обнаружению новой разновидности геофизического поля ГидроГеоДеформационного (ГГД) поля Земли. Результаты исследований напряженно-деформированного состояния геологических массивов для прогноза сильных землетрясений, выполнявшихся в течение последних 20-ти лет, дали возможность создать практическую технологию ГГД-мониторинга и исследовать эволюции ГГД-поля в сейсмически спокойные и сейсмически активные периоды времени. Накопленный уникальный фактический материал свидетельствует о сложности механизмов эволюции ГГД-поля.

На данный момент времени среди множества разработок, предлагаемых для решения проблемы прогноза землетрясений, все еще нет универсальных комплексов предсказания.

Метод изучения эволюций ГГД-поля представляется одним из перспективных в решении проблемы прогнозирования сейсмособытий, поскольку ГГД-поле является высокочувствительным индикатором быстрых изменений напряженно-деформированного состояния обширных геологических толщ. Отсюда следует важность дальнейшего исследования динамики ГГД-поля.

Современный уровень компьютерных технологий позволяет создать мощный инструментальный базис для системы ГГД-мониторинга, что требует разработки специализированных алгоритмов и программно-математических решений. Такой комплекс программного обеспечения позволяет автоматизировать рутинные операции обработки, быстро и наглядно представлять данные в виде графиков, карт, слайд-фильмовпокадрового показа карт ГГД-поля.

Только на основе новых программ обработки и визуализации данных ГГД-мониторинга возможен детальный анализ и выявление специфических черт изменения ГГД-поля для практического прогноза землетрясений.

Цель работы.

1. Изучение особенностей динамики ГГД-поля на основе подробного исследования карт и графиков параметров ГГД-поля от одного крупного землетрясения до последующего в течение нескольких лет.

2. Усовершенствование методики обработки данных — программная и методическая оптимизация существующих способов обработки данных ГГД-мониторинга. 4.

Фактический материал.

В работе были использованы: данные по уровням подземных вод (УПВ) Кавказского региона (за период 1988 -1991гг., 1999 г.), Геологической службы США за 1989 г. (полигон Паркфилд, Калифорния) и другие материалы, накопленные во ВСЕГИНГЕО. Для обработки фактического материала применялось разработанное автором специализированное программное обеспечение.

Научная новизна работы.

Проведен анализ динамики ГГД-поля в периоды подготовки сильных землетрясений и выявлены ее особенности, позволяющие уверенно прогнозировать наступление сейсмически опасных периодов времени. В работе рассмотрены новые возможности повышения эффективности интерпретации и представления данных ГГД-мониторинга на базе использования современных компьютерных технологий.

Практическая значимость работы.

Показаны новые возможности интерпретации данных ГГД-поля для прогноза землетрясений на базе параметра Ие, характеризующего степень преобладания относительной деформации растяжения либо сжатия для блока горных пород некоторого участка земной коры в его различные периоды геодинамической жизни — подготовки и реализации сильных землетрясений. Полученные на ретроспективном материале результаты использования параметра йв говорят о высокой эффективности этого параметра для среднесрочного прогноза сильных землетрясений.

Разработанное программное обеспечение, принципы и способы обработки и представления данных могут служить основой для создания элемента автоматизированной системы обработки и интерпретации данных ГГД-поля, что позволит оптимизировать процесс прогноза сильных землетрясений по гидрогеодеформационым данным.

Апробация работы.

Результаты исследований и разработанное программное обеспечение внедрялись при проведении работ по ГГД-мониторингу сейсмоактивных регионов России. Результаты исследований отражены в 6 опубликованных работах, в том числе, и в «Методических указаниях по ведению гидрогеодеформационного мониторинга для целей сейсмопрогноза (система К-БТЕРБ)». Основные положения диссертации и ее отдельные положения докладывались на научно-практической конференции «Опыт комплексного изучения геофизических полей для целей сейсмопрогноза» (пос. Зеленый, 13−15 мая 1998 г.), на международном симпозиуме «Влияние сейсмической опасности на трубопроводные системы в Закавказском и Каспийском регионах» (Москва, 30−31 мая 2000 г.).

Защищаемые положения.

Особенности динамики ГГД-поля в периоды подготовки сильных землетрясений заключаются в следующем:

1. Подготовка сильного землетрясения на картах Т>е отражается нарастанием аномалий деформаций относительного сжатия, рост которых ослабевает и интенсивность начинает уменьшаться перед землетрясением. Реализация сильного сейсмособытия приводит к замещению зон деформаций относительного сжатия зонами деформаций относительного растяжения.

2. Временные ряды параметра Эе имеют характерную аномальную вариацию до сильного землетрясения за период от нескольких десятков дней до нескольких месяцев. Резкое уменьшение значений параметра Бе и приближение его значений к минимальным величинам (близким к нулю) служат показателями начала сейсмически опасного периода для данного региона и приближения времени сильного землетрясения (с магнитудой свыше 5−6).

3. Аномальные изменения ГГД-поля параметра Ие могут происходить на расстояниях в несколько сотен километров от зоны эпицентра будущего сильного землетрясения, что позволяет наблюдательной сетью ГГД-мониторинга регистрировать подготовку удаленных сильных сейсмособытий.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из 6 глав, введения и заключения и содержит 73 машинописных страниц текста, 21 рис., список использованной литературы включает 47 наименований.

Работа выполнялась в Центре региональной эндогеодинамики ВСЕГИНГЕО под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора, академика РАЕН Г. С. Вартаняна, которому автор выражает искреннюю благодарность за ценные советы, консультации и постоянную помощь в работе.

За содействие, консультации и советы автор выражает глубокую признательность: Г. Д. Васильеву, Р. В. Васильевой, канд.геол.-мин. наук А. М. Лыгину, канд.геол.-мин. наук В. П. Кривошееву, канд.техн. наук В. С. Гончарову, канд.техн. наук Э. П. Потемка, О. Е. Круподеровой, А. А. Салаховой, Е. Б. Сорокиной, Е. А. Адмакиной, С. В. Коновалову, В. И. Кузнецовой.

Основные результаты диссертационной работы.

1. На примерах сильных землетрясений показана связь параметра Ое ГГД-поля с началом, подготовкой и реализацией землетрясений.

2. Полученные (на ретроспективном материале) результаты использования параметра Бе ГГД-поля, говорят о высокой информативности данного параметра.

Параметр Т) е позволяет:

• отслеживать реакцию геодинамического состояния горных пород отдельных участков ареала наблюдений на подготовку и реализацию сильного сейсмособытия;

• определять время зарождения процесса подготовки сильного сейсмособытия;

• контролировать развитие процесса подготовки сильного сейсмособытия. Предвестники параметра Бе проявляются до события таким образом, чтобы по предыдущему ходу временного ряда можно уверенно судить о предстоящем событии и оперативно контролировать его развитие.

3. Выявленные особенности динамики ГГД-поля в периоды подготовки сильных землетрясений на базе параметра 2) е заключаются в следующем:

• подготовка сильного землетрясения на картах Ие отражается нарастанием аномалий деформаций относительного сжатия, рост которых ослабевает и интенсивность начинает уменьшаться перед землетрясением. Реализация сильного сейсмособытия приводит к замещению зон деформаций относительного сжатия зонами деформаций относительного растяжения;

• временные ряды параметра Ое имеют характерную аномальную вариацию до сильного землетрясения за период от нескольких десятков дней до нескольких месяцев. Резкое уменьшение значений параметра Ие и приближение его значений к минимальным величинам (близким к нулю) служат показателями начала сейсмически опасного периода для данного региона и приближения времени сильного землетрясения (с магнитудой свыше 5−6);

• аномальные изменения ГГД-поля параметра Т) е могут происходить на расстояниях в несколько сотен километров от зоны эпицентра будущего сильного землетрясения, что позволяет наблюдательной сетью ГГД-мониторинга регистрировать подготовку удаленных сильных сейсмособытий.

4. Изучение особенностей динамики ГГД-поля, автоматизация системы обработки, графического представления данных ГГД-мониторинга на базе современных компьютерных технологий позволяют повысить эффективность отслеживания процесса подготовки землетрясения.

Заключение

.