диссертация (Приливные эффекты в высокочастотных сейсмических шумах в сейсмоактивном регионе), страница 12

“Эримо”):соотношение между значением огибающей ВСШ и температурой грунта поданным длительностью 10 месяцев (июнь 1996 г. − март 1997 г.).69Заключение к Главе 2Несмотря на непростые для отечественной науки 90-е годы ХХ века, наКамчаткеудалосьсохранитьиусовершенствоватьисследованиятакогоинтересного и все еще не полностью понятного явления, как сейсмическаяэмиссия. В пределах Курило-Камчатской островной дуги была организованарегистрация сейсмических шумов на базе узкополосных высокочувствительныхсейсмометроврезонансноготипавчетырехудаленныхотисточниковантропогенной активности пунктах наблюдений: “Начики” и ”Карымшина” (южнаячасть полуострова Камчатка), “Эримо” (остров Хоккайдо, Япония) и “Шикотан”(Курильские острова), – находящихся в различных геолого-тектоническихусловиях.В течение 1987 – 2015 гг.

были проведены режимные наблюдения ВСШ, неимеющие аналогов в сейсмологической практике. Полученные данные служатинформационной основой для дальнейшего получения новых знаний об этомпроцессе. В настоящее время эти исследования могут рассматриваться какмониторинг ВСШ, в который входят ведение непрерывных долговременныхнаблюдений, обработка и анализ данных, еженедельная подготовка на их основепрогностических заключений о сейсмической обстановке для Камчатского филиалаРоссийского экспертного совета по прогнозу землетрясений.Начавшаяся в 1987 г. регистрация ВСШ в пункте “Начики” позволилаобнаружить ряд эффектов и очертить круг возможных задач и проблем.

Однакоисследование шумов в одной точке, по данным единственной станции, носитодносторонний характер. Именно развитие наблюдательной сети, проведениедолговременной регистрации в нескольких точках и последующий комплексныйанализ создали базу для ответа на ряд вопросов, которые появляются приинтерпретации данных. В первую очередь это касается достоверности иустойчивости выявления достаточно тонких эффектов, таких как приливнаямодуляция ВСШ и связь ВСШ с различными геофизическими процессами, в томчисле с изменением напряженного состояния среды в процессе подготовкисильных (M  6) локальных землетрясений (см.

Главу 3). И принципиальнымэтапом, предваряющим этот анализ, стала оценка влияния антропогенного и70метеорологическогопроведеннойработыфакторовнасейсмическийпредставляетсясозданиешум.Важнымаспектомунифицированнойсистемырегистрации ВСШ для различных пунктов, что позволило проводить обработкуданных по единой методике и сопоставлять полученные результаты.Основные результаты Главы 2 опубликованы в журнальных статьях изавторского списка (Приложение 4): [1, 2, 3, 8, 9, 11, 13, 16, 17, 19, 20, 24].71ГЛАВА 3. ПРИЛИВНАЯ МОДУЛЯЦИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ШУМОВ ИЕЕ ПРОЯВЛЕНИЯ ПРИ ДОЛГОВРЕМЕННЫХ НАБЛЮДЕНИЯХВ данной главе собраны результаты многолетних работ по исследованиюприливных компонент ВСШ с использованием натурных наблюдений наразличных четырех специализированных пунктах регистрации.В разделе 3.1 описано выделение приливных гармоник из рядов ВСШ посхеме Бюй-Балло [Серебренников, Первозванский, 1965], или методом наложенияэпох. В разделе 3.2 обсуждается проблема нестабильности приливного откликаВСШ во времени.Основная часть главы посвящена мониторингу приливной компоненты ВСШв контексте связис напряженно-деформированным состоянием среды иисследованиям предвестников сильных локальных землетрясений (раздел 3.3).Представленэкспериментальнообнаруженныйэффектстабилизациифазыприливной компоненты ВСШ при подготовке сильного землетрясения, на основекоторого была предложена методика прогноза сильных землетрясений.

Обобщенмноголетний опыт применения этой методики на Камчатке, а также приводятсяаналогичные результаты для о. Шикотан и о. Хоккайдо. Отдельно обсуждаютсявоспроизводимость выявленного эффекта стабилизации фазы, экспериментальнообнаруженная связь значения стабилизированной фазы приливной компонентыВСШ с местоположением готовящегося землетрясения, эмпирическая зависимостьпорога “чувствительности” эффекта стабилизации к эпицентральному расстояниюи магнитуде готовящегося землетрясения.

Приведена оценка возможностииспользования обсуждаемого эффекта в качестве предвестника землетрясения:получены значения таких параметров предвестника как надежность, достоверность,эффективность.Вразделенаправленныхна3.4приводятсяразработкурезультатыфизическогочисленныхэкспериментов,обоснованиядальнодействияпредвестникового эффекта − аномалий отклика сейсмической эмиссии на земныеприливы при изменениях напряженно-деформированного состояния среды (вчастности, при подготовке региональных землетрясений) на расстояниях, в72несколько раз превышающих размеры очагов этих землетрясений.

Представленаконцептуальная модель влияния удаленного очага землетрясения на параметрыВСШ, в основе которой лежит механизм развития протяженных приповерхностныхзон дилатансии в прилежащих к очагу областях [Алексеев и др., 2001].Учитывая, что многолетние наблюдения ВСШ проводились с помощьюузкополосной регистрации и основной исходный материал содержит информациюо сейсмических шумах в узкой полосе частот около f = 30 Гц , следует дать ответ навопрос: является ли эта частота f = 30 Гц уникальной при исследовании шумов илиподобные эффекты существуют в широком диапазоне частот. С этой цельюпредставлены результаты обработки данных регистрации ВСШ широкополоснойаппаратурой (раздел 3.5).3.1 Выделение приливных гармоник из рядов ВСШГравитационное воздействие Луны и Солнца может рассматриваться какестественный процесс, имеющий стабильные во времени параметры и точноематематическое описание.

Он глобально воздействует на все оболочки планеты ихорошо прогнозируется во времени. Эта стационарность позволяет использоватьземные приливы как природный эталон воздействия (калибратор) при изучениивариацийгеофизическихполей,обусловленныхизмененияминапряженно-деформированного состояния среды.Средаподвергаетсямощномудетерминированномупериодическомувоздействию приливов, в результате чего также периодически могут изменяться еепараметры (электропроводность, упругость, вязкость, флюидонасыщенность,активность сейсмической и акустической эмиссии и пр.). Вариации этихпараметров отражают динамику геофизических полей в верхних слоях коры и,следовательно, могут содержать информацию о структуре и состоянии земныхнедр. Предполагается, что в результате изменения напряженно-деформированногосостояния меняются характеристики среды, что проявляется в особенностях ееотклика на внешнее воздействие, в частности, на приливы.Для подтверждения существования эндогенных компонент ВСШ в начале7390-х годов по данным станции “Начики” были проведены исследования структурыогибающей ВСШ, в которой были выделены компоненты [Гордеев и др., 1995;Салтыков, 1995б], имеющие период основных приливных волн.

К основнымприливным волнам относятся O1 (лунная главная, период T = 25.82 час.), K1 (лунносолнечная деклинационная, T = 23.93 час.), P1 (солнечная главная, T = 24.07 час.),Q1 (лунная большая эллиптическая, T = 26.87 час.), M2 (лунная главная, T = 12.42час.), S2 (солнечная главная, T = 12.0 час.), N2 (лунная большая эллиптическая,T = 12.66 час.) [Мельхиор, 1968]. При исследовании отклика ВСШ на приливноевоздействие эти волны гравитационного потенциала рассматриваются отдельно.Вариации огибающей ВСШ с периодами основных приливных волн выделялись изрядов наблюдений по схеме Бюй-Балло [Серебренников, Первозванский, 1965]:NX  t   x t  nT    x t  nT  /  N  1 ,n0где X(t) − периодическая компонента с периодом T, выделенная из исходногочислового ряда x(t). Методика соответствует следующей процедуре: исходный рядx(t) режется на куски длительностью Т, которые затем осредняются, что иопределило более распространенное название схемы – “метод наложения эпох”.

Вслучае дискретного ряда xi(t), когда период Т не кратен интервалу дискретизации ,формула несколько изменяется:X  ti   x t i    round  nT   ,где функция round(...) – округляет аргумент до целого значения. Некратностьпериода T интервалу дискретизации  приводит к смещению фазы исследуемогопериодического сигнала на каждом куске длительностью T на величину не более /T рад. При работе с достаточно продолжительным рядом данных, содержащимбольшое число периодов T, эти искажения фазы в суммарном сигнале ненакапливаются, а исчезают. Указанный способ позволяет выделять скрытыепериодичности полезного сигнала в условиях действия сильных помех, когдаприменение гармонического анализа оказывается недостаточно эффективным.Примеры приливных гармоник, выделенных из записей ВСШ, полученныхна станциях “Начики”, “Карымшина”, “Эримо” и “Шикотан”, представлены втексте диссертации на рисунках 3.1, 3.2, 4.1.

На Камчатке компонента огибающей74ВСШ с периодом волны О1, имеет наибольшую помехозащищенность (в условияхсуществования в составе сигнала экзогенных компонент с периодом T = 24.00 час.,являющихся помехами в контексте целей работы) и относительно большуюамплитуду.Рисунок 3.1 – Вариации огибающей ВСШ с периодами основных волн приливногопотенциала Q1, O1, M2, N2, S2 по данным станции “Шикотан” (с 15.01.2005 по01.01.2006), выделенные методом Бюй-Балло.753.2 Эффекты нестабильности приливного отклика ВСШПродолжительное время вопрос о воздействии приливов на ВСШ оставалсядискуссионным в основном из-за короткой длительности рядов наблюдений,анализируемых различными авторами (см.

Глава 1). Специально организованныедолговременные наблюдения ВСШ на Камчатке позволили выявить статистическизначимые приливные эффекты в сейсмическом шуме [Гордеев и др., 1995;Салтыков, 1993]: были получены значимые отклонения в средних значениях ВСШдля различных фаз прилива (растущий/убывающий прилив/отлив) и быливыделены из огибающей ВСШ составляющие, имеющие период основныхприливных волн, а также двухнедельные цуги в осцилляциях огибающей ВСШ,соответствующие приливным цугам (сизигийный и квадратурный прилив).При этом было обнаружено, что отклик на приливное воздействие не носитстабильный во времени характер: участки существования приливной компонентысменяются участками ее отсутствия, меняются амплитудно-фазовые соотношения“прилив − ВСШ”, в то время как сами земные приливы имеют постоянные вовремени параметры (амплитуды, периоды и фазы набора приливных волн).На рисунке 3.2 представлены результаты выделения приливных компонентогибающей ВСШ на станции “Эримо” (о.