Отзыв оф. оппонента Шебалина П.Н. (Приливные эффекты в высокочастотных сейсмических шумах в сейсмоактивном регионе)

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА на диссертацию Салтыкова Вадима Александровича «Приливные эффекты в высокочастотных сейсмических шумах в сейсмоактивном регионе» на соискание ученой степени доктора физикоматематических наук по специальности 25.00.10 -геофизика, геофизические методы поисков полез- ных ископаемых.

Актуальность избранной темы. В работе излагаются результаты исследований автора, направленных на решение научной проблемы, имеющей важное социально-экономическое значение - обеспечение возможности контроля состояния среды при подготовке сильных землетрясений по параметрам приливных вариаций высокочастотного сейсмического шума (ВСШ). Эта важная задача является составной частью широкой фундаментальной научной проблемы - изучение механизмов возникновения землетрясений и мониторинг геодинамических процессов по вариациям параметров геофизических полей с целью контроля состояния среды при подготовке сильных землетрясений. В теоретическом аспекте актуальность исследования обусловлена необходимостью получения качественных экспериментальных данных, их надежной статистической обработки, физического обоснования выявленных эффектов. В особенности это касается модуляции сейсмической эмиссии в активном регионе, где ожидаются изменения напряженно-деформированного состояния среды перед сильными землетрясениями.

Важной задачей остается построение количественных физических моделей приливной модуляции сейсмичности. В практическом аспекте результаты работы предполагают использование при оценке сейсмической обстановки в регионе и прогнозе землетрясений. Предложенная автором методика с 1996 г. по настоящее время применяется при оценке сейсмической обстановки в Камчатском регионе в оперативном режиме. В ходе мониторинга ВСШ при выявлении предвестников сильных региональных землетрясений с М> 6.0 получены устойчи- вые положительные результаты.

Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций диссертации, достоверность и новизна. Диссертация В.А. Салтыкова представляет собой завершенный труд с хорошо обоснованными основными положениями и выводами, изложенными с достаточной степенью полноты. Обращает на себя внимание структура диссертационной работы и ее логика.

Начиная с обзора работ по теме исследований, автор переходит к описанию комплекса натурных наблюдений за вариациями ВСШ на Камчатке и затем к центральной части диссертации — собственно анализу приливной модуляции ВСШ и связи ее особенностей с подготовкой сильных землетрясений. Автор приводит исчерпывающие результаты статистического анализа, подтверждающие связь длительного (в течение около 3 недель) периода стабилизации фазы приливной компоненты ВСШ с подготовкой сильного землетрясения. Материалы первых трех глав вполне могли бы составить содержание докторской диссертации, но автор на этом не останавливается.

В следующей главе автор переходит к построению физической модели, объясняющей связь особенностей приливной модуляции ВСШ с подготовкой землетрясений известным в акустике механизмом амплитудно-зависимой диссипации. Но и этого оказывается для него недостаточным, и следующую главу автор посвящает лабораторному моделированию используемого эффекта. Наконец, в последней главе автор, на основе предложенного механизма приливной модуляции ВСШ дает возможное обоснование эффекта приливной модуляции сейсмичности (то есть частоты землетрясений, более сильных по сравнению с ВСШ).

Такая ясная и последовательная логика вместе с конкретным содержанием глав не оставляет сомнений в обоснованности всех положений и выводов диссертации, рекомендаций по использованию результатов для целей прогноза землетрясений. Необходимо отметить огромный личный вклад автора диссертации в организацию и проведение унифицированных наблюдений за высокочастотным сейсмическими шумами на четырех станциях регистрации, которые проводятся с 1987 г., то есть уже почти 30 лет. Характеризуя новизну исследования, необходимо отметить, что проводимые при непосредственном участии автора измерения высокочастотного сейсмического шума и его интерпретация не имеют аналогов в мире. При этом исследования, несомненно, проводились на мировом уровне и при значительном международном сотрудничестве.

Перейдем к анализу достоинств и недостатков диссертации по отдельным главам. Сразу необходимо отметить, что недостатки, которые я упомяну ниже, являются скорее призывом к более широкой дискуссии результатов работы и ни в коей мере не умаляют ее достоинств. Первая глава содержит обзор состояния исследований по теме отклика геосреды на приливные воздействия. Глава состоит из 5 частей.

В первой части рассматриваются высокочастотные сейсмические шумы. Значительно внимание уделено антропогенным и метеорологическим шумам и способам исключения соответствующих помех. Во второй части анализируется литература по эмиссионной компоненте шумов, которая может рассматриваться как интегральный отклик на все одновременно воздействующие на регион деформационные процессы. Третья часть посвящена исследованиям по модуляции высокочастотного шума длиннопериодными процессами, включая земные приливы, приоритет в которых принадлежит Л.Н. Рыкунову с соавторами (1975-1983).

Диссертантом рассмотрены работы и оппонентов этой теории. Несколько настораживает, что в этой части нет ссылок на зарубежные публикации, однако настороженность снимется в четвертой части главы, где автор кратко анализирует публикации на тему приливной модуляции, в том числе многочисленные зарубежные публикации.

В пятой части рассматривается литература по лабораторным экспериментам, моделирующим приливное воздействие. Представленный обзор при его лаконичности является, на мой взгляд, исчерпывающим. К недостаткам можно было бы отнести то, что автор не анализирует физические модели приливной модуляции сейсмичности. Но это скорее является недостатком большинства самих работ. Как правило, особенно в работах прошлого века (то есть примерно до 2000 г.) для обозначения связи приливов и сейсмичности используется термин 'гг(88епп8". По-видимому в доминировании именно такого подхода заключена причина противоречивости оценок разных авторов о наличии или отсутствии модуляции.

Прямое воздействие приливов на "запуск" землетрясений, если и существует, то далеко не всегда. Землетрясения (пусть совсем маленькие) происходят постоянно и везде. Развиться в большое землетрясение начавшаяся подвижка может далеко не всегда. Именно поэтому непосредственное триггерное воздействие наблюдается лишь в редких случаях, а статистические тесты, основанные на поиске периодичностей, в роде теста Шустера, иногда не могут выявить даже достаточно сильное воздействие. А вот реакция среды на внешние воздействия, особенно в больших пространственных объемах, вполне может отражать "готовность" среды к крупным событиям. Поскольку метод автора и физическая модель, предложенная в четвертой главе, отражают именно такой подход, хотелось бы видеть в обзоре и ссылки на другие физические механизмы именно такого рода.

По-видимому, стоило бы упомянуть именно в этом ключе работы с участием Е. СосЬгап (автор ссылается на ее работу 2004 г.), в которых в качестве возможного механизма рассматривается модель нелинейного трения ("Ка1е-апг1-з1аге (г1с11оп"). Вторая глава посвящена описанию системы наблюдения с высокочастотным сейсмическим шумом на Камчатке. Описаны четыре пункта регистрации, используемый на них резонансный датчик, аппаратно-программные комплексы регистрации ВСШ.

Особое внимание в главе уделено влиянию экзогенных факторов: антропогенных, погодных. Дополнительная информация к главе представлена в приложениях 1, 3 и 5. Результаты опубликованы в значительном числе (более 10) статей в журналах из списка ВАК. Отметим, что автору удалось достаточно компактно изложить этот объемный материал. В третьей главе изложены основные результаты диссертации. В разделах 3.1 и описано выделение приливных гармоник из рядов ВСШ методом наложения эпох.

В разделе 3.2 показаны нестабильность приливного отклика ВСШ во времени и нецелесообразность использования приливных компонент с периодом близким к 24 и 12 часам из-за антропогенного фактора, имеющего явно выраженные суточные максимумы. В разделе 3.3 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. Обсуждаются воспроизводимость эффекта стабилизации фазы, связь ее значения с местоположением готовящегося землетрясения, эмпирическая зависимость порога '"чувствительности" эффекта стабилизации к эпицентральному расстоянию и магнитуде готовящегося землетрясения.

С использованием общепринятых в мировой практике статистических тестов оценены надежность, достоверность, и эффективность предвестника. Чрезвычайно важным является раздел 3.4, в котором описаны численные эксперименты и концептуальная модель для обоснования дальнодействия предвестникового эффекта — на расстояниях, в несколько раз превышающих размеры очагов этих землетрясений. Именно дальнодействие вызывало критику оппонентов метода В.А.

Салтыкова. В разделе 3.5 показано, что приливные эффекты, обнаруженные на частоте 30 Гц, проявляются в более широком диапазоне частот при использовании соответствующей аппаратуры. Показано также, что эффект аналогичен и для более слабых приливных компонент, в частности, Оь Это, вместе с содержанием раздела 3.2 (и раздела 4.3.3), также является ответом критикам метода, указывающим на использование автором не самой сильной приливной компоненты Оь Результаты, изложенные в главе, опубликованы в 14 статьях в журналах из списка ВАК.