Диссертация (Связь между атмосферно-электрическими и геоакустическими возмущениями на Камчатке)

Федеральное государственное бюджетное учреждение наукиИнститут космофизических исследований и распространения радиоволнДальневосточного отделения Российской академии наукНа правах рукописиМИЩЕНКО Михаил АлександровичСВЯЗЬ МЕЖДУ АТМОСФЕРНО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИИ ГЕОАКУСТИЧЕСКИМИ ВОЗМУЩЕНИЯМИ НА КАМЧАТКЕСпециальность 25.00.29 – Физика атмосферы и гидросферыДиссертация на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукНаучный руководитель:к.т.н., доцентМарапулец Ю.В.Научный консультант:к.ф.-м.н.Руленко О.П.с. Паратунка, Елизовский р-н, Камчатский край – 20152СОДЕРЖАНИЕВведение .........................................................................................................................4Глава 1. Обоснование проведения совместных атмосферно-электрических игеоакустических наблюдений .....................................................................................101.1.

Электрическое поле в атмосфере ..................................................................101.1.1. Электрическое поле в атмосфере и его источники .............................101.1.2. Электрическое поле в приземном слое атмосферы и егоособенности ......................................................................................................141.1.3.

Методика наблюдений и подсистема регистрации атмосферногоэлектрического поля ........................................................................................211.2. Акустическая эмиссия приповерхностных пород .......................................251.2.1. Источники и условия распространения упругих волн в горныхпородах ..............................................................................................................251.2.2. Области применения акустической эмиссии .......................................301.2.3. Методика наблюдений и подсистема регистрации геоакустическойэмиссии ..............................................................................................................351.3.

Совместные атмосферно-электрические и геоакустические наблюденияи их аппаратно-программная реализация ............................................................401.3.1. Актуальность проведения совместных наблюдений ..........................401.3.2. Аппаратно-измерительный комплекс для проведения совместныхатмосферно-электрических и геоакустических наблюдений ......................411.3.3.

Организация совместных атмосферно-электрических игеоакустических наблюдений .........................................................................441.4. Заключение к главе 1 ......................................................................................48Глава 2. Исследование связи между атмосферно-электрическими игеоакустическими возмущениями .............................................................................502.1. Исследование особенностей проявления одновременных возмущенийатмосферного электрического поля и геоакустической эмиссии .....................5032.2.

Исследование корреляционной связи между атмосферно-электрическимии геоакустическими возмущениями .....................................................................562.3. Деформационная природа одновременных аномальных возмущенийатмосферного электрического поля и геоакустической эмиссии .....................642.4. Заключение к главе 2 ......................................................................................67Глава 3.

Результаты исследований предсейсмических возмущенийатмосферного электрического поля и геоакустической эмиссии ..........................683.1. Критерии выделения аномальных возмущений геоакустическойэмиссии и атмосферного электрического поля ..................................................693.2. Оценка связи аномальных возмущений геоакустической эмиссии сземлетрясениями Южной Камчатки ...................................................................733.3. Анализ появления предсейсмических возмущений геоакустическойэмиссии ……...........................................................................................................793.4. Анализ появления предсейсмических возмущений атмосферногоэлектрического поля …….....................................................................................863.5. Заключение к главе 3 .....................................................................................92Заключение ..................................................................................................................94Список литературы .....................................................................................................96Приложение ...............................................................................................................1054ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследованияВ работе рассматривается актуальная проблема взаимодействия геофизических полей при воздействии литосферы на атмосферу, которое определяется динамикой литосферных процессов и интенсивно происходит на границе этих геосфер.

Наиболее сильно литосферно-атмосферное воздействие проявляется в сейсмоактивных регионах на заключительной стадии подготовки землетрясений, когда усиливается деформирование пород [1, 2, 16, 20, 79]. Исследования автора посвящены влиянию процесса деформирования приповерхностных осадочных пород на поведение атмосферного электрического поля у поверхности земли. В качестве индикатора активизации деформирования пород рассматривается возникающее при этом излучение упругих волн - геоакустическая эмиссия.Глобальная атмосферно-электрическая токовая цепь подвержена внешнимвоздействиям, среди которых присутствуют галактические космические лучи,солнечный ветер и др.

В региональном масштабе эти воздействия обусловленыметеорологическими факторами, антропогенными источниками, а также процессами в литосфере. Область исследования данной работы ограничена изучениемвлияния приповерхностных литосферных источников в сейсмоактивном регионена атмосферное электрическое поле у поверхности земли.В сейсмоактивных регионах при спокойной погоде регистрируются аномальные возмущения атмосферного электрического поля (АЭП) у поверхностиземли, которые возникают в зоне подготовки землетрясений и связаны с деформированием приповерхностных пород [62]. Они наблюдаются в интервале до полутора суток перед землетрясениями и удалении – первые сотни километров отэпицентра.

Результаты геоакустических исследований на Камчатке [36, 37] показали, что при усилении деформирования приповерхностных осадочных пород врезультате относительных микросмещений их фрагментов возникают предсейсмические аномальные возмущения высокочастотной геоакустической эмиссии(ГАЭ). Они наблюдаются на частотах единицы килогерц и имеют аналогичное с5аномалиями АЭП время упреждения. Общая деформационная природа тех и других возмущений вместе с одинаковыми особенностями их проявления служат основанием для совместного исследования связи между аномальными возмущениями АЭП и ГАЭ.Для решения задач по изучению связи между разными по своей природерассматриваемыми полями создан уникальный аппаратно-измерительный комплекс для проведения совместных атмосферно-электрических и геоакустическихнаблюдений.

Полученные данные позволили рассмотреть влияние процессов,протекающих в приповерхностных осадочных породах на заключительной стадииподготовки землетрясений, на поведение АЭП. Результаты исследований актуальны для понимания физики воздействия литосферы на атмосферу во время активизации сейсмотектонического процесса и появления предвестников землетрясений в литосфере и атмосфере.Предмет исследования – связь между аномальными возмущениями атмосферного электрического поля у поверхности земли и высокочастотной геоакустической эмиссии приповерхностных осадочных пород.Целью работы является исследование связи между аномальными возмущениями атмосферного электрического поля у поверхности земли и высокочастотной геоакустической эмиссии приповерхностных осадочных пород.Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:1. Выполнен аналитический обзор современного состояния исследований в области атмосферного электричества и акустической эмиссии.2.

Разработан метод одновременных измерений, который реализован в созданном аппаратно-измерительном комплексе, и проведены совместные атмосферно-электрические и геоакустические наблюдения в сейсмоактивном регионе.3. Исследованы аномальные возмущения атмосферного электрического поля игеоакустической эмиссии в условиях спокойной погоды.64. Исследованы особенности связи между аномальными возмущениями атмосферного электрического поля у поверхности земли и высокочастотной геоакустической эмиссии.5.