диссертация (1097841), страница 21
Текст из файла (страница 21)
ML = 5.0.На основании проведенного сравнения можно сделать следующие важныеметодологические выводы:1. Частота f = 30 Гц, на которую настроена узкополосная аппаратура ВСШ, неявляется уникальной с точки зрения обнаружения приливной модуляции имониторинга сейсмического шума по предлагаемой методике. Аналогичные138результаты могут быть получены для ВСШ и на других частотах прииспользованииаппаратуры,позволяющейобеспечитьнеобходимуючувствительность.2.
Выбор опорной приливной волны O1 также не является единственновозможным. Использование другой волны (показанное на примере волны Q1) даетсопоставимые результаты для фазового сдвига . И здесь как раз велика рольширокополосной регистрации: проведение анализа спектра сейсмических шумов споследующим осреднением позволяет получить приемлемые точности прииспользованииболееслабыхприливныхволн,чтопроблематичноприузкополосной регистрации.Заключение к Главе 3По данным многолетних наблюдений ВСШ получены убедительныедоказательства существования эффекта приливной модуляция сейсмическихшумов.
Обнаружены такие ее особенности, как (i) нестабильность во времени; (ii)характерная глубина модуляции на уровне нескольких процентов; (iii) связь снапряженно-деформированным состоянием среды, отражаемым в подготовкесильных локальных землетрясений; (iv) эффект стабилизации фазы огибающейприливной компоненты ВСШ перед такими землетрясениями на значении,зависящем от положения будущего очага.Представлены результаты мониторинга приливной компоненты ВСШ вконтекстевыявленияПредставленпредвестниковэкспериментальносильныхобнаруженныйлокальныхэффектземлетрясений.стабилизациифазыприливной 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. Вариации параметровВСШ на станциях “Шикотан” и “Эримо” сопоставлены с региональнойсейсмичностью юга Курильской гряды и о. Хоккайдо. Обнаружены сходныетенденции синхронизации приливной компоненты ВСШ и приливного потенциала139в процессе подготовки землетрясений для Камчатки, Хоккайдо и Шикотана. Как иожидалось при планировании установки станции ВСШ “Шикотан”, здесь отмеченареакция анализируемого параметра на значительно более близкие к станцииземлетрясения, чем на Камчатке.Воспроизводимость выявленного эффекта стабилизации фазы приливнойкомпоненты ВСШ перед сильными землетрясениями показана на примереТумрокских землетрясений 2003 – 2004 гг. Появление двух или более идентичныхземлетрясений в одном месте с разрывом во времени, достаточным дляформирования предвестника, – явление редкое, даже уникальное.
Оно даловозможностьпроверитьипринципиальноподтвердитьвоспроизводимостьнаблюдаемых эффектов в естественных условиях сейсмоактивного региона.Полученные в данной части работы результаты подтверждают: 1) выдвинутуюранее гипотезу об обусловленности уровня стабилизации фазы параметрами очага;2) информативность анализируемого параметра.Приведена эмпирическая зависимость порога “чувствительности” эффектастабилизациикэпицентральномурасстояниюимагнитудеготовящегосяземлетрясения.
Выявлены пространственные зоны, согласующиеся с тектоникойрегиона, землетрясения в которых предварялись стабилизацией фазы приливнойкомпоненты ВСШ на близких значениях.Разработан и применен для численного моделирования алгоритм расчета зондилатансии вблизи свободной поверхности.
В ходе моделирования удалосьвыяснить:– Существуют условия (набор параметров, не противоречащих физическимпредставлениям о реальных физических процессах, протекающих в регионе), прикоторых модель допускает развитие приповерхностных зон дилатансии вокрестностях регистрирующей станции.– Результаты существенно зависят от параметров и способа заданиямодельного сильнейшего землетрясения, определяющего фоновые значениянапряжений в сканируемой области.Следует отметить, что приведенную в работе [Алексеев и др., 2001]концепциюможнорассматриватькакоднуизвозможныхмоделей140формирующегося очага землетрясения.
К сожалению, убедительных прямыхэкспериментальных доказательств вызванной очагом дилатансии в удаленныхприповерхностных областях земной коры до сих пор не получено. Одной извозможных альтернатив может быть, например, одновременное независимоеформирование как очага землетрясения, так и находящихся в метастабильномсостоянии областей среды вблизи регистрирующих станций под действиемвариаций регионального напряжения.
Эта проблема требует дальнейшего изученияс привлечением дополнительных экспериментальных данных.Моделирование приповерхностных зон дилатансии выполнено в целяхразработкифизическогообоснованиявозникновенияаномалийоткликасейсмической эмиссии на земные приливы при изменениях напряженнодеформированного состояния среды, в частности, при подготовке региональныхземлетрясений. Результаты расчетов могут учитываться и при рассмотрениидругих предвестниковых эффектов, связанных с изменениями конфигурациитрещинно-порового пространства, проницаемости, электропроводности среды и пр.Результаты численных экспериментов в рамках принятых допущений решаютпроблему дальнодействия очага землетрясения на удаленную ограниченнуюобласть сбора микросейсмической информации.В целях подтверждения существования приливной модуляции в широкомдиапазоне частот проведен анализ данных, полученных при опытной регистрациисейсмических сигналов широкополосным высокочувствительным сейсмометромASA-3.
Показано, что приливные эффекты, обнаруженные на f = 30 Гц,проявляются в более широком диапазоне частот при использовании аппаратуры,позволяющей обеспечить необходимую чувствительность и сохранение данных.На защиту выносится:1. Эффект приливной модуляции сейсмических шумов, имеющий следующиеособенности: (i) нестабильность во времени; (ii) характерная глубина модуляции науровне нескольких процентов; (iii) связь с напряженно-деформированнымсостоянием среды, отражаемым в подготовке сильных локальных землетрясений.2.
Новый тип параметрического предвестника землетрясений, характеризуемый141стабилизациейфазовогосдвигамеждувыбраннойволнойприливногогравитационного потенциала и выделенной из рядов огибающей ВСШ гармоникойс соответствующим приливным периодом.Основные результаты Главы 3 опубликованы в журнальных статьях изавторского списка (Приложение 4): [4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 23,27].142ГЛАВА 4. МЕХАНИЗМ ПРИЛИВНОЙ МОДУЛЯЦИИВЫСОКОЧАСТОТНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ШУМОВНА ОСНОВЕ АМПЛИТУДНО-ЗАВИСИМОЙ ДИССИПАЦИИВ этой главе представлено объяснение возникновения приливной модуляцииВСШ и ее особенностей, связанных с подготовкой сильных землетрясений, за счетмодуляцииразмераобластиихсбора,обусловленнойнегистерезиснымамплитудно-зависимым поглощением в земных породах.
В разделе 4.1 определенынаправления разработки модели приливной модуляции. Реологическая модель,определяющая механизм таких потерь за счет наличия “мягких” дефектов вструктуре материала рассмотрена в разделе 4.2. В разделе 4.3 предложенвозможный физический механизм, при этом обсуждены два важнейших случая сухие и флюидонасыщенные породы.4.1 Приливная модуляция ВСШ: проблемы интерпретациии направления их решенияЭффектмодуляцииинтенсивностиэндогенныхвысокочастотныхсейсмических шумов (ВСШ) приливными деформациями земной коры известенуже более тридцати лет. После его ранних наблюдений [Рыкунов и др., 1980б;Diakonov et al., 1990 и др.], относительно которых еще оставались сомнения, несвязаны ли наблюдаемые вариации ВСШ просто с суточной периодичностьютехногенных факторов или ветров, колебаний поверхностной температуры и т.д.,приливное происхождение этих вариаций надежно установлено многолетнимитщательными измерениями на Камчатке, Южных Курилах и о.
Хоккайдо (Япония))(см. Глава 3). В результате обработки продолжительных временных рядов данныхнаблюдений были статистически надежно выделены вариации интенсивностиВСШ с типичной глубиной модуляции порядка нескольких процентов ипериодами, характерными для различных приливных компонент (см. примеры нарисунке 4.1). Важно, что представлены компоненты огибающей ВСШ, имеющиепериод (T = 25.8, 26.9, 12.4, 12.7 час.), существенно отличный от периодов143Рисунок 4.1 – Вариации уровня ВСШ с периодами, соответствующими приливнымгармоникам O1, Q1, M2 и N2, на четырех пунктах регистрации ВСШ – “Начики”,“Карымшина”, “Шикотан” и “Эримо”. Сплошная линия – аппроксимацияпредставленных точек гармоникой с периодом соответствующей приливной волныпо методу наименьших квадратов. В натурных экспериментах регистрировалисьшумы с амплитудой деформаций порядка 10−13 − 10−11 (т.е.
много меньшейтипичной амплитуды приливных деформаций ~10−8.). Прием производилсяузкополосным сейсмоприемником с центральной частотой 30 Гц и добротностьюQ = 100.144антропогенного и метео- воздействия (T = 24.0, 12.0 час.). Однако, несмотря надлительную историю наблюдений, общепринятого объяснения происхожденияприливной модуляции ВСШ до сих пор нет.Помимо уровня приливной модуляции ВСШ интерпретации требуют инекоторые фазовые и спектральные особенности этого явления. Так данныедлительного мониторинга ВСШ указывают на то, что на достаточно большихинтервалах регистрации фаза модуляции по отношению к фазе приливноговоздействия привязана не жестко (см. Глава 3). В связи с этим, при увеличениидлительности анализируемых данных когерентное накопление (наложение эпох)модуляционной компоненты, соответствующей выбранной волне прилива, сначалаповышает отношение сигнал/шум, а при дальнейшем увеличении временинакопления (свыше полугода и более) – уменьшает выделяемую глубинумодуляции, т.е.
наблюдается долговременная нестабильность характера модуляции(рисунок 3.2). Также многократно отмечено, что в период, предшествующийсильному землетрясению, наблюдается выраженная стабилизация фазы модуляции(на промежутке порядка 1 − 2 месяца). Причем в окрестности моментаземлетрясения обычно происходит переброс фазы на радиан и затем, какправило, следует период нестабильной фазы до новой стабилизации передследующим землетрясением [Салтыков и др., 1997а]. Кроме этого, привлекаетвнимание соотношение основной и второй гармоник модуляции под влияниемгармонического приливного воздействия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
