Отзыв ведущей организации (Приливные эффекты в высокочастотных сейсмических шумах в сейсмоактивном регионе)

«А10» РАН РАН ордеев 2017 г ОТЗЫВ ВЕДУЩЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения Российской академии наук на диссертацию Салтыкова Вадима Александровича «Приливные эффекты в высокочастотных сейсмических шумах в сейсмоактивном регионе», представленную на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 25.00.10- геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых Представленная диссертация имеет 303 страницы текста, включая ! ОО рисунков, 12 таблиц, при ней имеется список цитированной литературы объемом 289 наименований.

Диссертация включает Введение, Главы 1-б, Заключение, список литературы и пять приложений. Введение поясняет постановку задачи, ее актуальность, разъясняет новизну результатов и защищаемые положения, освещает вопросы применения результатов. Глава 1 содержит обзор состояния вопроса. Глава 2 содержит характеристики датчиков, описывает наблюдательные пункты, аппаратуру и алгоритмы сбора и накопления данных.

Г1риволится описание экзогенных шумов, играющих роль помех. Глава 3 содержит важнейшие результаты, полученные в работе. Описаны долговременные исследования приливной модуляции высокочастотного эндогенного сейсмического шума (ВСШ). Освещены вопросы выделения приливного сигнала из огибающей ВСШ, вопросы вариаций во времени параметров связи ВСШ и земного прилива, отмечено наличие периодов стабилизации и колебаний фазового сдвига между совпадающей гармоникой прилива и ВСШ.

Описан выявленный предвестник сильного землетрясения в виде стабилизации этого фазового сдвига. Для предвестника изучена связь дальность до очага - магнитуда. Отмечена связь фазового сдвига и положения эпицентра будущего землетрясения. Показана статистически реальность предвестника при ретроспективном анализе. Выявлены случаи согласованного появления предвестниковых аномалий между двумя камчатскими станциями. Показано наличие предвестниковых аномалий для наблюдений на Южных Курилах и на Хоккайдо, выявлена качественная однотипность этих аномалий с камчатскими.

Предложена качественная интерпретация формирования аномалий на основе идеи протяженных зон предвестниковой дилатансии. Проверено наличие однотипных аномалий в расширенной полосе частот. Глава 4 посвящена возможной интерпретации наблюдаемых аномалий с помощью идеи модуляции параметров поглощения ВСШ приливным упругим напряжением за счет «мягких дефектов» в земной среде. Эта идея выглядит неожиданной, но ее применение достаточно убедительно.

Соискатель берет за основу результаты В.Ю.Зайцева и других авторов касательно микроструктурно-обусловленной акустической нелинейности. Привлекается идея малых трещин в среде, борта которых контактируют по вытянутым, квазилинейным контактным зонам-«полоскам». Такая людель не только позволяет полуколичественно объяснить факт связи прилива и амплитуды ВСШ, но к тому же дает теоретическую основу для нередко наблюдаемого загадочного переброса фазы этой связи на !80' в момент землетрясения. Что же касается многодневной стабилизации фазы как предвестника, этот факт надежного объяснения не получил, но считать это дефектом диссертации не следует, поскольку уже полученные результаты являются важным шагом вперед в этой трудной области.

Надо отметить, что с точки зрения известных фактов о геометрии поверхностей трещин, сама идея контактов в форме узких полосок не является вполне убедительной, и ее следует считать полезным„интересным, но промежуточным шагом в развитии теории обсуждаемых процессов. В главе .5 описаны лабораторные эксперименты, проведенные для моделирования модуляции сигнала акустической эмиссии путем периодического наложения дополнительных упругих напряжений. Эти напряжения добавлялись к нарастающей во времени нагрузке, приводившей в конце эксперимента к разрушению образца. Выявлены стадии нагружения, в которых сигнал акустической эмиссии действительно модулируется периодической дополнительной нагрузкой.

В главе б описано исследование влияния приливных эффектов на сейсмичность, то есть на поток слабых землетрясений. Такое влияние обнаружено. Разработана оригинальная методика анализа данных, применение которой позволило обнаружить пространственно- временные кластеры аномалий с близкими сдвигами фазы относительно определенной приливной гармоники. Результаты снабжены оценками значимости и проверены путем сравнения со случайным каталогом.

Пытаясь понять причины наблюдаемых связей, автор далее приходит к важному выводу, что модуляция сейсмичности приливной волной - это кажущийся эффект, глубинная причина которого - систематические искажения оценок магнитуды за счет влияния прилива на потери энергии 3-волн при их распространении в среде. В Заключении диссертации подводятся итоги работы и формулируются основные выводы. По существу представленных материалов следует отметить актуальность, значимость и новизну полученных результатов. В частности, отметим следующее.

Актуальность и значимость исследования. Работа и по предмету исследования, и по уровню важности и значимости полученных результатов относится к точкам роста современной геофизики в таких ее разделах как сейсмология и поиск предвестников землетрясений. В частности, достигнуто заметное продвижение в малоисследованном, но важном для развития геофизики направлении изучения свойств эндогенного шума в Земле, а также его вариаций во времени.

Весьма актуальна задача создания средств мониторинга состояния земной среды, что интересно для фундаментальной науки, а также представляет прикладной интерес в аспектах слежения за эксплуатируемыми нефтегазовыми месторождениями и зонами гидроразрыва пластов. Не теряют актуальности исследования связи свойств эндогенных шумов с подготовкой сильных землетрясений. Новизна исследования. Полученные в работе резулгпаты обладают новизной на мировом уровне, что в частности видно из организации под руководством автора аналогичных исследований в Японии.

Конкретные принципиально новые результаты включают: выявление переменного во времени фазового сдвига между земным приливом и ВСШ, обнаружение явления стабилизации такого фазового сдвига; обнаружение его свойства предварять сильные землетрясения, выдвижение и детальное обоснование механизма формирования вариаций свойств ВСШ за счет влияния земного прилива на поглощение в земной среде. По тексту диссертации следует сделать несколько замечаний. Основные замечания (1). Автор пишет в разделе «Защищаемые положения» (стр. 10, 187): «На защиту выносятся:...

3. механизм приливной модуляции эндогенных сейсмических шумов за счет модуляции размера области их сбора, обусловленной негистерезисным амплитудно-зависимым поглощением в земных породах, позволивший дать объяснение ряду экспериментально обнаруженных особенностей ВСШ». Здесь речь идет о «модуляции размера области их (шумов) сбора». «Область сбора шумов» - это необщепринятый термин, что делает данный тезис не вполне понятным без детальных разъяснений. Это понятие прямо участвует в формулировке защищаемого положения диссертации.

Однако формальная (концептуальная) дефиниция «области сбора шумов», в сущности, не дана в работе. На стр 184 имеется фраза: «вариации интенсивности принимаемых шумов пропорциональны вариациям размера области их сбора (т.е. вариациям декремента, см. выражение (4,13))». Однако в уравнение 4.13 нет параметров, прямо связанных с размером «области сбора», и вся эта фраза не имеет вполне четкого смысла. Нс говоря о том, что интенсивность (в ваттах) должна бы быть пропорциональна квадрату или кубу размера, а не самому размеру.

По существу сформулированного тезиса следует отметить следующее. В гл.4 автор рассматривает две альтернативные модели порождения эффекта приливной модуляции ВСШ: (1) переменное упругое напряжение земного прилива модифицирует (модулирует) процесс генерации эндогенного шума/сейсмоэмиссии, или (2) переменное напряжение земного прилива модифицирует (модулирует) поглощающие свойства среды, что модулирует уровень шумового сигнала только в приемнике, но не влияет на его генерацию. Автор склоняется в пользу второго механизма, и приводит довольно убедительные аргументы в поддержку такого взгляда.

В каждом из двух данных случаяев «область сбора шумов» играет важную роль. Непонятно, совпадает ли «область сбора шумов» в случаях справедливости первой или второй модели. Ссылка на статью Лутикова недостаточна. Следовало дать авторские оценки размеров данной области (пусть даже только по порядку величины) хотя бы для второго случая, который автор считает предпочтительным, и пояснить для этого случая собственно механизм модуляции. В главе 5 описаны лабораторные эксперименты, которые скорее поддерживают первый вариант объяснения.

Было необходимо пояснить, возможна ли интерпретация результатов лабораторных экспериментов с помощью второй модели (поглощения). (2), Отмечается (стр 78-79): «В качестве информационного параметра был выбран фазовый сдвиг Лу между приливной волной О~ в гравитационном потенциале и периодической компонентой в огибающей ВСШ, имеющей период этой волны — 25.82 час.