Отзыв оф. оппонента Соболева Г.А. (Приливные эффекты в высокочастотных сейсмических шумах в сейсмоактивном регионе)

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА на диссертацию работу САЛТЫКОВА Вадима Александровича «ПРИЛИВНЫЕ ЭФФЕКТЫ В ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ШУМАХ В СЕЙСМИЧЕСКОМ РЕГИОНЕ» представленную на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 25.00.10- «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых» Диссертация В.А. Салтыкова «Приливные эффекты в высокочастотных сейсмических шумах в сейсмоактивном регионе» посвящена изучению обнаруженного им эффекта синхронизации и стабилизации высокочастотного сейсмического шума и земных приливов. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения.

Каждая из глав предваряется кратким представлением содержания главы. Главы разбиты на разделы и заканчиваются обобщающими заключениями. В конце глав автор поместил ссылки на основные публикации по тематике каждой главы. Во введении автор приводит все формально требуемые характеристики представленной диссертационной работы. Объектом исследования является высокочастотный сейсмический шум (ВСШ) — микросейсмические колебания, имеющие частоту в первые десятки Гц и занимающие промежуточный диапазон между сейсмическими волнами от землетрясений и геоакустическими процессами. Для обозначения эндогенной компоненты ВСШ автор применяет термин "сейсмическая эмиссия". В этой вводной части диссертации сформулированы цель работы и главные решаемые задачи, обоснованы актуальность исследования и достоверность результатов, представлен личный вклад автора.

На защиту вынесены три защищаемых положения. Основные результаты диссертации опубликованы в 28 статьях в рецензируемых журналах, входящих в список ВАК, а также многократно докладывались на российских и международных научных мероприятиях. Актуальность работы имеет как теоретический, так и практический аспекты. Первый связан с тем, что диссертантом внесен существенный вклад в развитие явлений синхронизации колебаний в условиях переходных процессов в Земле, где изменяется тензочувствительность среды к внешним воздействиям. Практическая актуальность работы подтверждена оправдавшимися реальными прогнозами землетрясений Камчатки. В Главе 1 приведен обзор работ, в которых отражены результаты разносторонних исследований воздействия земных приливов на сейсмичность различного энергетического уровня.

Автор концентрируется на истории формирования представлений о приливной модуляции сейсмического процесса и демонстрирует спектр современных взглядов на изучаемую проблему. Обсуждаются источники ВСШ и информативность его эндогенной составляющей — сейсмической эмиссии. Рассмотрены работы по реакции акустической эмиссии в образцах горных пород при нагружении с дополнительным периодическим воздействием, моделирующим приливы в лабораторных условиях. Достаточно полно представлены публикации по данной проблеме. В качестве положительных моментов этой части работы отметим следующие. Цитируемые работы сопровождаются детальным критическим анализом. Особое внимание уделено физическим причинам связи модулирующих сигналов (в данном случае — приливам) с сейсмической эмиссией с учетом физики неравновесных процессов.

Диссертант подробно разбирает работы, как сторонников влияния приливов на сейсмическую эмиссию и сейсмичность в целом, так и авторов, отрицающих взаимосвязь. Правильно, на наш взгляд, выделена главная причина неудачных попыток выявить связи этих явлений — короткие ряды наблюдений. Каждый тематический подраздел главы 1 заканчивается обоснованной формулировкой задач, которые целесообразно исследовать в рамках настоящей диссертации. В качестве замечаний по главе 1 отметим один. При формулировке задач диссертации (схема рис. 1.1) в разделе "физическое моделирование" неудачно подразделение на "реологическую" и "физическую" модели, поскольку первая также входит в физическую науку.

Глава 2 содержит описание системы получения исходных данных ВСШ и обобщает опыт организации долговременных наблюдений за ВСШ в четырех пунктах вблизи сейсмофокальной зоны Курило-Камчатской островной дуги: на Камчатке это станции «Начики» (1997 — 2015 гг.) и «Карымшина» (1999-н.в.), «Шикотан» (2003 — 2010 гг.) на Южных Курилах, «Эримо» (1993 — 2006 гг.) на о. Хоккайдо.

Эти станции удалены от источников антропогенной активности и находятся в различных геолого-тектонических условиях. Отдельный раздел посвящен аппаратно-программным комплексам наблюдений за В СШ. Регистрация слабых сейсмических сигналов осуществлялась узкополосными высо кочувствительными сейсмометрами резонансного типа (~= 30 Гц). Создание унифицированной системы регистрации ВСШ позволило проводить обработку данных по единой методике и сопоставлять полученные результаты. В главе также обсуждаются особенности временного хода ВСШ, обусловленные экзогенными факторами: ветер, антропогенное воздействие, температурный фактор — прогрев земной поверхности.

Проведенные режимные наблюдения ВСШ не имеют аналогов в мировой сейсмологической практике. Заслуживающим особой положительной отметки в рамках главы 2 является проведенное автором детальное исследование шумов естественного и антропогенного происхождения.

Замечаний по этой главе у оппонента нет. Глава 3 посвящена приливной модуляции ВСШ и ряду ее особенностей, которые были выявлены в ходе многолетних наблюдений. Обсуждается проблема нестабильности приливного отклика ВСШ во времени. Основная часть главы посвящена мониторингу приливной компоненты ВСШ в контексте связи с напряженно-деформированным состоянием среды и исследованиям предвестников камчатских землетрясений.

Представлен экспериментально обнаруженный эффект стабилизации фазы приливной компоненты ВСШ при подготовке сильного землетрясения, на основе которого была предложена методика прогноза сильных землетрясений. Обобщен многолетний опыт применения этой методики на Камчатке, а также приводятся аналогичные результаты для о.

Шикотан и о. Хоккайдо. Автором установлено, что приливная компонента ВСШ может быть выделена не только в узкой полосе частот (близ ~=30 Гц), но и в более широком частотном диапазоне. Для этого на Камчатке была организована регистрация ВСШ широкополосным высокочувствительным сейсмометром. Анализ этих данных подтвердил, что приливные эффекты, обнаруженные на ~= 30 Гц, проявляются и в более широком диапазоне частот при использовании аппаратуры, позволяющей обеспечить необходимую чувствительность. Для решения проблемы изменения тензочувствительности ВСШ в период подготовки сильных землетрясений на большом расстоянии от их очагов была привлечена гипотеза ~Алексеев и др., 200 Ц, в которой рассматриваются процессы формирования протяженных (с линейными размерами до нескольких сотен километров) приповерхностных зон дилатансии.

Воспроизводимость выявленного эффекта стабилизации фазы приливной компоненты ВСШ перед сильными землетрясениями продемонстрирована на примере Тумрокских землетрясений 2003 — 2004 гг. При этом было обнаружено, что отклик на приливное воздействие не носит стабильный во времени характер: участки существования приливной компоненты сменяются участками ее отсутствия, меняются амплитуднофазовые соотношения "прилив — ВСШ", в то время как сами земные приливы имеют постоянные во времени папаметоы (амплитъ.лы. пепиолы и Ь набора приливных волн).

Анализ временного ряда длительностью в несколько лет позволяет утверждать, что в среднем приливное воздействие отсутствует, так как при когерентном суммировании ряда огибающей ВСШ с периодами различных приливных волн 01, М2 и Ж2 периодическая компонента не выявляется. Однако, при меньших временных интервалах (1 — 6 месяцев) периодические компоненты выявляются статистически значимо. На рисунке 3.2 приведены наиболее яркие примеры выделенных периодических компонент в различных временных окнах.

Заслуживает особого внимания результат, представленный на рис.3.7. В нем на диаграмме эпицентральное расстояние - магнитуда автор демонстрирует не только успешные прогнозы, но и пропущенные землетрясения. Оценена вероятность успешного прогноза (рис.3.12) и пропуска цели (рис.3.13), что имеет практический аспект в реальном прогнозе землетрясений Камчатки. Отметим следующие недостатки главы 3. Утверждения автора о АМ, ЧТО йМвэОЪЪ111ИЙ МЙПЙ МИЖК 1И воздействие волны О1 по сравнению с волной М2 и другими (рис. 3.2) требует количественного подтверждения.