Косвени признаци за настъпване на силно земетресение. Предвестник на земетресение. Превантивни мерки за безопасност
Предвестници на земетресения
Чрез наблюдение на промените в различни свойства на Земята, сеизмолозите се надяват да установят връзка между тези промени и появата на земетресения. Тези характеристики на Земята, чиито стойности редовно се променят преди земетресенията, се наричат \u200b\u200bпредшественици, а отклоненията от нормалните стойности се наричат \u200b\u200bаномалии.
По-долу ще опишем основните (смята се, че има повече от 200) предшественици на земетресения, които в момента се изследват.
Сеизмичност. Положението и броят на земетресенията с различна сила могат да служат като важен индикатор за предстоящо силно земетресение. Например, силно земетресение често се предшества от рояк слаби вторични трусове. Откриването и броенето на земетресенията изисква голям брой сеизмографи и свързаните с тях устройства за обработка на данни.
Движенията на земната кора. Геофизичните мрежи, използващи триангулационна мрежа на повърхността на Земята и сателитни наблюдения от космоса, могат да разкрият мащабни деформации (промени във формата) на земната повърхност. Извършват се изключително точни изследвания на повърхността на Земята с помощта на лазерни източници на светлина. Повторните проучвания изискват много време и пари, така че понякога между тях минават няколко години и промените на земната повърхност няма да бъдат забелязани навреме и точно датирани. Независимо от това, подобни промени са важен индикатор за деформация в земната кора.
Потъване и издигане на участъци от земната кора. Вертикалните движения на земната повърхност могат да се измерват с помощта на прецизно изравняване на сушата или приливни манометри в морето. Тъй като приложните приливи са разположени на земята и отразяват положението на морското равнище, те откриват дългосрочни промени в средното водно ниво, което може да се тълкува като покачване и спадане на самата земя.
Склоновете на земната повърхност. За измерване на ъгъла на наклона на земната повърхност е проектиран инструмент, наречен накладомер. Тилтметри обикновено се инсталират в близост до разломи на дълбочина 1–2 m под повърхността на земята и техните измервания показват значителни промени в наклона малко преди появата на слаби земетресения.
Деформации. За измерване на деформациите на скалите се пробиват кладенци и в тях се монтират тензометри, като се фиксира стойността на относителното изместване на две точки. След това деформацията се определя чрез разделяне на относителното изместване на точките на разстоянието между тях. Тези инструменти са толкова чувствителни, че измерват деформации в земната повърхност поради земните приливи и отливи, причинени от гравитационното привличане на Луната и Слънцето. Земните приливи и отливи, които представляват движението на земните земни маси, подобно на морските приливи, причиняват промени във височината на сушата с амплитуда до 20 см. Криптометрите са подобни на тензодатчиците и се използват за измерване на пълзенето или бавното относително движение на разломите.
Скорости на сеизмичните вълни. Скоростта на сеизмичните вълни зависи от напрегнатото състояние на скалите, през които вълните се разпространяват. Промяната в скоростта на надлъжните вълни - първо нейното намаляване (до 10%), а след това, преди земетресението, - връщане към нормалната стойност, се обяснява с промяната в свойствата на скалите с натрупването на напрежения.
Геомагнетизъм. Магнитното поле на Земята може да изпита локални промени поради деформация на скалите и движение на земната кора. Разработени са специални магнитометри за измерване на малки вариации в магнитното поле. Такива промени са наблюдавани преди земетресения в повечето райони, където са инсталирани магнитометри.
Земно електричество. Промените в електрическото съпротивление на скалите могат да бъдат свързани със земетресение. Измерванията се извършват с помощта на електроди, поставени в почвата на разстояние няколко километра един от друг. В този случай се измерва електрическото съпротивление на земния слой между тях. Експерименти, проведени от сеизмолози от Американската геоложка служба, установиха някаква корелация на този параметър със слаби земетресения.
Съдържание на радон в подпочвените води. Радонът е радиоактивен газ, намиращ се в подпочвените и кладенчевите води. Постоянно се изпуска от Земята в атмосферата. Промените в съдържанието на радон преди земетресението са забелязани за първи път в Съветския съюз, където десетгодишното увеличение на количеството радон, разтворен във водата на дълбоки кладенци, е заменено с рязък спад преди земетресението в Ташкент от 1966 г. (магнитуд 5,3).
Ниво на водата в кладенци и сондажи. Нивото на подпочвените води преди земетресенията често се повишава или спада, както беше в Haicheng, Китай, очевидно поради промени в напрегнатото състояние на скалите. Земетресенията могат да повлияят пряко на нивата на водата; сондажната вода може да варира, когато се движат сеизмични вълни, дори ако сондажът е далеч от епицентъра. Нивото на водата в кладенци, разположени в близост до епицентъра, често изпитва стабилни промени: в някои кладенци то става по-високо, в други е по-ниско.
Промени в температурния режим на приземните земни слоеве. Инфрачервените изображения от космическата орбита позволяват да се „изследва” един вид топлинно одеяло на нашата планета - невидим тънък слой с дебелина в сантиметри, създаден близо до земната повърхност от неговото топлинно излъчване. В днешно време са се натрупали много фактори, които показват промяна в температурния режим на приземните земни слоеве по време на периоди на сеизмично активиране.
Промени в химичния състав на водите и газовете. Всички геодинамично активни зони на Земята се отличават със значителна тектонична фрагментация на земната кора, висок топлинен поток, вертикално заустване на води и газове с най-пъстър и нестабилен химичен и изотопен състав във времето. Това създава условия за влизане под земята
Поведение на животните. През вековете многократно се съобщава за необикновеното поведение на животните преди земетресение, въпреки че доскоро съобщенията за това винаги са се появявали след земетресението, а не преди него. Не може да се каже дали описаното поведение всъщност е свързано със земетресение, или е било просто често явление, което се случва всеки ден някъде в околността; освен това в съобщенията се споменават както онези събития, които изглежда са се случили няколко минути преди земетресението, така и тези, които са се случили няколко дни преди това.
Миграция на предшественици на земетресения
Значителна трудност при определяне на местоположението на източника на бъдещо земетресение от наблюдения на прекурсори е голямата зона на разпространение на последните: разстоянията, на които се наблюдават прекурсорите, са десетки пъти по-големи от размера на руптурата в източника. В същото време краткосрочните предшественици се наблюдават на по-големи разстояния от дългосрочните, което потвърждава по-слабата им връзка с фокуса.
Теория за дилатанцията
Теорията, която може да обясни някои от предшествениците, се основава на лабораторни експерименти с проби от скали при много високо налягане. Известна като „теория на дилатанцията“, тя е представена за първи път през 60-те години от W. Brace от Масачузетския технологичен институт и разработена през 1972 г. от A.M. Нур от Станфордския университет. В тази теория дилатанцията се отнася до увеличаване на обема на скалата при деформация. Когато земната кора се движи, в скалите се натрупват напрежения и се образуват микроскопични пукнатини. Тези пукнатини променят физическите свойства на скалите, например, скоростта на сеизмичните вълни намалява, обемът на скалата се увеличава и електрическото съпротивление се променя (тя се увеличава в сухите скали и намалява във влажните скали). Освен това, докато водата прониква в пукнатините, те вече не могат да се срутят; следователно скалите увеличават обема си и повърхността на Земята може да се издигне. В резултат на това водата се разпространява в разширяващото се корито, увеличавайки налягането на порите при фрактури и намалявайки якостта на скалата. Тези промени могат да доведат до земетресения. Земетресението освобождава натрупаните напрежения, водата се изтласква от порите и много от предишните скални свойства се възстановяват.
Т. ЗИМИНА
Земетресение в град Кобе (Япония). 1995 година. Сграда в центъра на града.
Земетресение в град Кобе (Япония). 1995 година. Пукнатина в земята на кея на кораба.
Земетресение в Сан Франциско (САЩ). 1906 година.
Всяка година по земното кълбо се случват няколкостотин хиляди земетресения и около сто от тях са разрушителни, донасяйки смърт на хората и цели градове. Сред най-тежките земетресения през изминалия ХХ век - земетресението в Китай през 1920 г., при което загинаха над 200 хиляди души, и в Япония през 1923 г., при което загинаха над 100 хиляди души. Научно-техническият прогрес се оказа безсилен пред страховитите елементи. И повече от петдесет години по-късно стотици хиляди хора продължават да умират по време на земетресения: през 1976 г. по време на земетресението в Тиен Шан загиват 250 хиляди души. Тогава имаше ужасни земетресения в Италия, Япония, Иран, САЩ (в Калифорния) и на наша територия бившия СССР: през 1989 г. в Спитак и през 1995 г. в Нефтегорск. Съвсем наскоро, през 1999 г., бедствието настигна и погреба около 100 хиляди души под развалините на собствените им домове по време на три ужасни земетресения в Турция.
Въпреки че Русия не е най-застрашеното от земетресения място на Земята, земетресенията в нашата страна могат да донесат много неприятности: през последния четвърт век в Русия са настъпили 27 значителни земетресения, тоест със сила повече от седем по скалата на Рихтер, земетресения. Ситуацията отчасти се спасява от ниската гъстота на населението на много сеизмично опасни региони - Сахалин, Курилските острови, Камчатка, Алтайския край, Якутия, Байкалския регион, което обаче не може да се каже за Кавказ. Независимо от това в зоните на възможни опустошителни земетресения в Русия живеят общо 20 милиона души.
Има информация, че през последните векове в Северен Кавказ е имало разрушителни земетресения с интензивност от седем до осем точки. Особено сеизмично активен е районът на Кубанската низина и долното течение на река Кубан, където в периода от 1799 до 1954 г. е имало осем силни земетресения с магнитуд от шест до седем. Зоната Сочи в Краснодарския край също е активна, тъй като се намира на пресечната точка на два тектонски разлома.
Последните петнадесет години се оказаха сеизмично бурни за нашата планета. Територията на Русия не беше изключение: основните сеизмично опасни зони - Далечния Изток, Кавказ, Байкал - станаха по-активни.
Повечето източници на силни сътресения са разположени в близост до най-голямата геоложка структура, която пресича района на Кавказ от север на юг, в транскавказкото напречно издигане. Това покачване разделя басейните на реките, течащи на запад в Черно море и на изток в Каспийско море. Силни земетресения в тази област - Chaldyranskoe 1976, Paravan 1986, Spitak 1988, Racha-Dzhavskoe 1991, Barisakhskoe 1992 - постепенно се разпространяват от юг на север, от Малък Кавказ до Болшой и накрая достигат южните граници на Руската федерация.
Северният край на кавказкото напречно издигане е разположен на територията на Русия - Ставропол и Краснодарски територии, тоест в района на Минерални води и на Ставрополската арка. Слабите земетресения с магнитуд две или три в района на Минерални води са често срещани. Тук средно на всеки пет години се случват по-силни земетресения. В началото на 90-те години бяха регистрирани доста силни земетресения с интензивност от три до четири точки в западната част на Краснодарския край - в района на Лазаревски и в Черноморската депресия. И през ноември 1991 г. в град Туапсе се усети земетресение с подобна сила.
Най-често земетресенията се случват в райони с бързо променящ се релеф: в района на прехода на островна дъга към океанологичен изкоп или в планините. В равнината обаче има и много земетресения. Така например, на сеизмично спокойната руска платформа, бяха регистрирани около хиляда слаби земетресения през целия период на наблюдение, повечето от от които произхождат от областите на производство на петрол в Татарстан.
Възможна ли е прогноза за земетресение? Учените търсят отговора на този въпрос в продължение на много години. Хиляди станции, плътно обгръщащи Земята, наблюдават дъха на нашата планета, а цели армии от сеизмолози и геофизици, въоръжени с инструменти и теории, се опитват да предскажат тези ужасни природни бедствия.
Недрата на земята никога не са спокойни. Процесите, протичащи в тях, предизвикват движения на земната кора. Под тяхно влияние повърхността на планетата се деформира: тя се издига и пада, разтяга се и се свива, върху нея се образуват гигантски пукнатини. Плътна мрежа от пукнатини (разломи) покрива цялата Земя, разбивайки я на големи и малки площи - блокове. Покрай разломите отделни блокове могат да се движат един спрямо друг. И така, земната кора е разнороден материал. Деформациите в него се натрупват постепенно, което води до локално развитие на пукнатини.
За да предскажете земетресението е възможно, трябва да знаете как се случва. Основата на съвременните концепции за произхода на източник на земетресение са разпоредбите на механиката на разрушаване. Според подхода на основателя на тази наука Грифитс в един момент пукнатината губи своята стабилност и започва да се лавизира
разпространение. В нехомогенен материал, преди образуването на голяма пукнатина, трябва да се появят различни явления, предшестващи този процес - предшественици. На този етап увеличаването по някаква причина на напреженията в областта на разрушаването и неговата дължина не води до нарушаване на стабилността на системата. Интензивността на предшествениците намалява с времето. Етап на нестабилност - лавиноподобно разпространение на пукнатина се случва след намаляване или дори пълно изчезване на прекурсорите.
Ако приложим разпоредбите на механиката на разрушаване към процеса на възникване на земетресения, тогава можем да кажем, че земетресението е лавинообразно разпространение на пукнатина в нехомогенен материал - земната кора. Следователно, както в случая с материала, този процес се предшества от неговите предшественици и непосредствено преди силно земетресение те трябва напълно или почти напълно да изчезнат. Именно тази характеристика се използва най-често при прогнозиране на земетресение.
Прогнозата за земетресение се улеснява и от факта, че лавинообразното образуване на пукнатини се случва изключително върху сеизмогенни разломи, където те многократно са се случвали по-рано. И така, наблюденията и измерванията с цел прогнозиране се извършват в определени зони съгласно разработените карти на сеизмичното райониране. Такива карти съдържат информация за източници на земетресения, тяхната интензивност, периоди на повтаряне и т.н.
Прогнозата за земетресение обикновено се извършва на три етапа. Първо се идентифицират възможни сеизмично опасни зони за следващите 10-15 години, след това се прави средносрочна прогноза - за 1-5 години и ако вероятността от земетресение на дадено място е висока, тогава се извършва краткосрочна прогноза.
Дългосрочната прогноза е предназначена да идентифицира сеизмично опасни зони за следващите десетилетия. Тя се основава на изследване на дългосрочна цикличност на сеизмотектонския процес, идентифициране на периоди на активиране, анализ на сеизмично спокойствие, миграционни процеси и др. Днес на картата на земното кълбо са очертани всички области и зони, където по принцип могат да възникнат земетресения, което означава, че е известно къде е невъзможно да се построят, например, атомни електроцентрали и къде да се построят устойчиви на земетресения къщи.
Средносрочната прогноза се основава на идентифициране на предшественици на земетресения. В научната литература са регистрирани повече от сто вида средносрочни предшественици, от които около 20 се споменават най-често. Както беше отбелязано по-горе, аномални явления се появяват преди земетресенията: постоянните слаби земетресения изчезват; деформацията на земната кора, електрическите и магнитните свойства на скалите се променят; нивото на подпочвените води спада, температурата им намалява, а химичният и газовият им състав се променя и др. Трудността на средносрочното прогнозиране е, че тези аномалии могат да се проявят не само във фокусната зона и следователно нито един от известните средносрочни предшественици не може да бъде отнесен към универсалните ...
Но е важно човек да знае кога и къде точно е в опасност, тоест трябва да предскажете събитие след няколко дни. Именно тези краткосрочни прогнози са все още основната трудност за сеизмолозите.
Основният признак на предстоящото земетресение е изчезването или намаляването на средносрочните предшественици. Има и краткосрочни предшественици - промени, настъпили в резултат на вече започналото, но все още латентно развитие на голяма пукнатина. Природата на много видове прекурсори все още не е проучена, така че просто трябва да анализирате текущата сеизмична ситуация. Анализът включва измерване на спектралния състав на трептенията, типичния или анормален характер на първите пристигания на срязващи и надлъжни вълни, идентифициране на тенденция към групиране (това се нарича рояк от земетресения), оценка на вероятността за активиране на определени тектонично активни структури и др. Понякога предварителните удари се използват като естествени индикатори за земетресение - форшокове. Всички тези данни могат да помогнат да се предскаже времето и мястото на бъдещо земетресение.
Според ЮНЕСКО тази стратегия вече е предвидила седем земетресения в Япония, САЩ и Китай. Най-впечатляващата прогноза е направена през зимата на 1975 г. в град Хайченг в североизточен Китай. Районът се наблюдава в продължение на няколко години, увеличаването на броя на слабите земетресения направи възможно обявяването на обща тревога на 4 февруари в 14:00. И в 1936 часа се случи земетресение с повече от седем точки, градът беше разрушен, но на практика няма жертви. Този успех силно насърчи учените, но последва поредица от разочарования: предвидените силни земетресения не се случиха. И упреци паднаха върху сеизмолозите: обявяването на сеизмична аларма предполага спиране на много индустриални предприятия, включително непрекъснати операции, прекъсване на електрозахранването, прекъсване на доставките на газ и евакуация на населението. Очевидно е, че неправилната прогноза в този случай води до сериозни икономически загуби.
В Русия доскоро прогнозирането на земетресенията не намери своето практическо приложение. Първата стъпка в организирането на сеизмичния мониторинг у нас беше създаването в края на 1996 г. на Федералния център за прогнозиране на земетресенията на Геофизичната служба на Руската академия на науките (FTP RAS). Сега Федералният център за прогнозиране е включен в глобалната мрежа от подобни центрове и неговите данни се използват от сеизмолозите по целия свят. Той събира информация от сеизмични станции или сложни наблюдателни пунктове, разположени в цялата страна в сеизмични райони. Тази информация се обработва, анализира и въз основа на нея се изготвя текуща прогноза за земетресение, която се предава ежеседмично на министерството. спешни случаи, а той от своя страна взема решения за подходящите дейности.
Службата за спешна отчетност RAS използва доклади от 44 сеизмични станции в Русия и ОНД. Получените прогнози бяха достатъчно точни. Миналата година учените прогнозираха предварително и правилно земетресението през декември в Камчатка с магнитуд до осем в радиус от 150-200 км.
Въпреки това учените са принудени да признаят, че основната задача на сеизмологията все още не е решена. Може да се говори само за тенденциите в развитието на сеизмичната обстановка, но рядките точни прогнози дават надежда, че в близко бъдеще хората ще се научат да отговарят адекватно на едно от най-страховитите проявления на силата на природата.
Снимка от О. Белоконева.
Професорът от Томския политехнически институт А. А. Воробьов смята, че факелите са причинени от механично-електрически процеси в скалите по време на компресия и опън.
Всяка година по земното кълбо се случват няколкостотин хиляди земетресения, някои от които стават разрушителни. Но дори съвременните сеизмолози практически са в състояние да предскажат кога, къде и колко силни ще бъдат трусовете. Известно е, че животните могат да предвидят земетресение и да се държат много напрегнато, нервно и да се опитат да се измъкнат от проблемно място възможно най-скоро. Понякога преди земетресение от земята се чува тътен. Учените смятат, че е причинено от движение на тектонски плочи. И понякога в небето могат да се наблюдават загадъчни светкавици.
Всички знаят, че Япония е пострадала и страда най-много от стихиите. Японците бяха първите, които започнаха да анализират различни природни явления, предшественици на земетресения. И може би те са първите, които пишат в историческите си хроники за необичайни светлинни явления, възникнали непосредствено преди движението на земята под краката им. 373 пр.н.е. - едно от първите документирани доказателства за такова странно явление в Страната на изгряващото слънце.
Дълго време явлението светлинни проблясъци, свързани със земетресения, беше пренебрегнато от геофизици и сеизмолози, вярвайки, че виновни са разкъсванията на високоволтовите линии и проблясъците на газове, спукани в тръбите. Едва през последните десетилетия учените се заинтересуват сериозно от него, тъй като доказателствата, записани на видео, са нараснали много повече.
Професорът от Томския политехнически институт А. А. Воробьов смята, че факелите се причиняват от механично-електрически процеси в скалите по време на компресия и опън. Ако милиони тонове естествени минерали бъдат компресирани и разтворени, мощна електрическа машина ще работи под земната повърхност, генерирайки полета с високо напрежение и радиовълни. Когато скалите се срутят, можем да видим интензивни електрически разряди, подобни на светкавици.
Всички тези явления предшестват земетресение. И те могат да се наблюдават ден преди него, с часове, но най-често минути преди самия шок. Трябва да се отбележи, че електрически разряд възниква при разрушаване на всякакви скални и дори въглищни пластове. Може би понякога светкавиците, уловени от камерата, не са нищо повече от експлозии във въглищните мини, когато въздушно-метановата смес се запалва в последните чрез естествени електрически процеси.
Учените също така са установили, че няколко часа преди началото на земетресението в атмосферата на височина от около 100 км над бъдещия епицентър, интензивността на сиянието на зелената линия на атомния кислород се увеличава. Според тях възбуждането на горните слоеве на атмосферата става под въздействието на инфра-звукови вълни от източника на предстоящото земетресение. Ако земетресението е голямо, тогава инфразвуковите вълни, когато се разпространяват нагоре, могат да предадат част от енергията си на кислородни атоми, което ги кара да светят с дължина на вълната, характерна за този елемент. Обикновено сиянието е слабо и едва забележимо. Но с рязко увеличаване на концентрацията на такива частици, светкавични светкавици могат да се наблюдават с просто око през нощта. Светлината може да пулсира, да има различна сянка и да се движи по небето.
Всяко силно земетресение води до частично разтоварване на напреженията, натрупани в това място на сеизмично активната област. В същото време напреженията в абсолютна стойност намаляват в площта на източника на земетресение само с 50–100 kg / cm 2, което е само първият процент от съществуващите в земната кора. Това обаче е достатъчно, за да настъпи следващото силно земетресение на дадено място след доста значителен период от време, изчислен в десетки и стотици години, тъй като скоростта на натрупване на стрес не надвишава 1 kg / cm 2 годишно. Енергията на земетресението се черпи от обема на скалите, заобикалящи източника. Тъй като максималната еластична енергия, която една скала може да натрупа преди разрушаването, се определя като 10 3 ерг / см 3, има пряко пропорционална връзка между енергията на земетресението и обема на скалите, които се отказват от своята еластична енергия по време на земетресение. Естествено, интервалът от време между последователните силни земетресения ще се увеличава с увеличаване на енергията (силата) на земетресението. Така стигаме до концепцията сеизмичен цикъл.
Въз основа на анализа на сеизмичността на Курило-Камчатската дъга беше обосновано, че земетресения с магнитуд М\u003d 7,75 се повтарят средно след 140 ± 60 години. Продължителност на сеизмичния цикъл тзависи от енергията на земетресението Д:
За прогнозирането на земетресения е от съществено значение сеизмичният цикъл да се разпадне на 4 основни етапа. Самото земетресение продължава няколко минути и представлява етап I. След това идва етап II на вторични трусове, които постепенно намаляват по честота и енергия. При силни земетресения то продължава няколко години и отнема около 10% от сеизмичния цикъл. По време на етапа на вторични трусове продължава постепенното разтоварване на фокалната зона. След това идва дълъг етап на сеизмичен латентност, който отнема до 80% от цялото време на сеизмичния цикъл. През този етап има постепенно възстановяване на стреса. След като те отново наближат критичното ниво, сеизмичността се възражда и се увеличава до следващото земетресение. Етап IV от активирането на сеизмичността отнема около 10% от сеизмичния цикъл. Повечето предшественици на земетресения се случват на етап IV.
Сеизмологични предшественици... Концепцията сеизмични пропуски представен в съвременния си вид от С. А. Федотов. Той установи, че районите на вторични трусове при земетресения не се припокриват. В същото време следващите силни земетресения са разположени между източниците на вече настъпилите. На тази основа е конструиран метод за дългосрочна прогноза на местоположенията на следващите земетресения, като се вземе предвид етапът на сеизмичния цикъл и скоростта на натрупване на енергия в сеизмично активната зона.
Под сеизмична пропаст трябва да се разбира дългосрочното отсъствие на силни земетресения в зоната на сеизмично активен разлом между огнищата на вече настъпили земетресения. Терминът "дългосрочен" означава десетки и дори стотици години. Има увеличени напрежения между краищата на разкъсванията от източниците на по-ранни земетресения, които увеличават вероятността за следващото сеизмично събитие на това място. Трудността при използването на този предшественик се крие във факта, че предвид много кратката история на регистриране на земетресения, първо, е трудно да се идентифицират местата, където земетресенията вече са се случвали в далечното минало, и второ, на практика се оказва, че значителен брой пропуски се откриват в сеизмично активни региони. и не всичко е възможно да се установи етапът на сеизмичния цикъл. Някои може да се окажат несеизмични области в резултат на особеностите на тектоничната структура или поради неблагоприятно ориентирано напрегнато състояние.
За разлика от сеизмичната празнина, която съществува в сеизмично активната зона от много години, понякога в III етап на сеизмичния цикъл, на фона на нарастваща сеизмична активност, сравнително кратък сеизмично затишие... Подробният анализ на тази ситуация ни позволява да предложим следните основни правила за откриване на сеизмично спокойствие:
оценка на хомогенността на сеизмичния каталог;
определяне на минималната величина, записана без пропуски;
елиминиране на групи и вторични трусове;
количествена оценка на величината и значимостта на аномалията;
количествено определяне на началото на аномалията;
оценка на размера на аномалната област.
В случай на продължителен и доста еднороден по сила сеизмично активен разлом, прехвърлянето на напрежения към ръба на разлома от земетресение, което е настъпило, може да допринесе за образуването на последователност от последващи земетресения във верига по разлома. Тук е подходяща аналогия с постепенно рязко удължаване на пукнатина. По-обща причина сеизмична миграцияможе да има деформационни вълни, разпространяващи се по сеизмогенни пояси. Възможен източник на деформационната вълна е най-силното земетресение в миналото. Промяната в деформационното поле може да допринесе за инициирането на земетресения в онези места, където са се натрупали значителни тектонични напрежения. Деформационните вълни могат да причинят миграционни ефекти от силни земетресения, открити в Централна Азия и Кавказ. Помислете за последователност от земетресения с М \u003e 6 на 700-километров участък от кавказкия клон на Северноанадолския разлом. Очевидно началото на миграцията на земетресенията е земетресението в Ерзурум от 1939 г., М\u003d 8. Процесът на миграция се разпространява в североизточна посока със средна скорост от 12 км / година. През 1988 и 1991г. в съответствие с тази тенденция, разрушителни земетресения са настъпили в Армения (Спитак) и Грузия (Рачински). Феноменът миграция се използва успешно за дългосрочно прогнозиране. По този начин беше предсказано земетресението в Алай в Киргизстан на 1 ноември 1978 г.
Появата на земетресения е доста често срещана. Ройсе отнася до група земетресения, които леко се различават по сила, вероятността от поява на които в определена пространствена клетка за определен интервал от време значително надвишава вероятността, произтичаща от закона за случайното разпределение. Законът на Поасон се приема като последния. За да се разграничи роя от поредица от вторични трусове при силно земетресение, се приема следното правило: ако в група земетресения е големината на основния удар М r надвишава величината на следващия най-силен М r –1 с малко количество ( М r - М r –1 = 0,3), тогава тази група може да бъде идентифицирана като рояк и трябва да се очаква основно земетресение с магнитуд два пъти М r .
Разстоянието между съседни сеизмични събития в група се определя от взаимодействието на полетата на напрежение на техните източници. Група от нили повече земетресения, изчислени в пространствено-времеви прозорец т–R, чиито граници (във време и разстояние) са определени, както следва:
т(К) = и· Десет bK ; (2.12)
R(К) = ° С· L . (2.13)
където К – енергийният клас на земетресението, спрямо който се определят параметрите на пространствено-времевия прозорец, когато се открият групиращите събития; L- дължината на разкъсването в източника на земетресение от даден енергиен клас, което се установява по отношение (2.7); а, б- емпирични параметри на модела, стойност от\u003d 3, което съответства на зоната на влияние на напреженията на всяко разкъсване върху съседни и на разгледаната по-долу стойност на критерия за концентрация на разрушаване на твърдите вещества.
Прогнозен параметър на плътността на сеизмогенните фрактури,което е аналог на концентрационния критерий за разрушаване при прехода към мащаба на сеизмично активна област, се основава на приложението на кинетичната теория за якостта на твърдите вещества върху скалите. Смята се, че земетресение настъпва след натрупване на критична концентрация на по-малки разкъсвания в района на извора. Да се \u200b\u200bизградят карти на параметъра на плътността на сеизмогенната фрактура К cf сеизмично активната зона е разделена на припокриващи се елементарни обеми V,във всяка от които се изчисляват стойностите К sr за времевия интервал Δ т j нарастваща с известна стъпка Δ т, съгласно формулата:
,
(2.14)
където н- броят на земетресенията в единица обем; LЕ средната продължителност на руптури на тези земетресения, изчислена като
. (2.15)
Дължината на разкъсването във фокуса аз-то земетресение се изчислява по формулата (2.7).
От (2.14) следва, че К ср. след началото на преброяването има високи стойности, като постепенно намалява с приближаването на силно земетресение. За различните сеизмично активни региони на света преди силни земетресения във фокусите им се натрупват толкова много прекъсвания от предишни размери, че средното разстояние между съседните прекъсвания е равно на три пъти средната им дължина. В тези случаи възниква лавиноподобна комбинация от натрупани разкъсвания, водещи до образуването на главен (основен) разрив, предизвикващ силно земетресение. Моделът на лавинонестабилно напукване (LNT) се основава на две явления: взаимодействието на напрегнатите полета на пукнатините и локализацията на процеса на напукване. Естествено е да очакваме проявата локализация на сеизмичния процеспреди силни земетресения. Тя може да бъде намерена чрез изчисляване на карти на натрупване на броя на сеизмичните събития, енергията или повърхностите на разрушаване през последователни интервали от време.
Появата на форшоци отбелязва края на етап III от сеизмичния цикъл и показва завършването на процеса на локализация на сеизмичността. В този смисъл форшоките представляват голям интерес, тъй като те могат да се разглеждат като краткосрочен предшественик на земетресение, указвайки точното местоположение на хипоцентъра. Все още обаче не са намерени надеждни критерии за откриване на форшоци на фона на сеизмични събития. Следователно форшоковете се идентифицират, като правило, след земетресение, когато местоположението на източника е известно. В редки случаи, преди основния шок, има толкова мощни поредици от форшокове, че е много вероятно те да показват възможно силно земетресение и се използват за прогнозиране. Най-значимият случай от този род се е случил преди земетресението в Хайченг. М \u003d7.3 (Китай), 4 февруари 1975 г.
В сеизмологичната практика форшоките включват събития, настъпили за няколко секунди, минути, часове и в краен случай дни в района на източника на силно земетресение. Предварителните удари обаче могат да се нарекат и събития, които са се случили в района на източника по-рано, но с голяма степен на вероятност показват процеса на подготовка в това място на силно земетресение. Такива форшокове могат да включват явления, които са били подробно проучени и наречени отдалечени вторични трусове. Този вид сеизмични събития получиха следната дефиниция.
Нека бъде A- силно земетресение с магнитуд М> М и , след което се извършват вторични трусове;
IN- земетресение с по-малък обхват ( М б <М<М ° С), какво се е случило за известно време т и б след земетресението Ина разстояние не повече д и б от него;
ОТ- предстоящо силно земетресение ( М> М ° С). Земетресения INи ОТса разположени извън зоната на обикновени земетресения И.Хипотезата за далечни вторични трусове е, че земетресението INсе случва в близост до предстоящото земетресение ОТне случайно.
За идентифициране на неслучайно възникване на събитие INв сеизмично активна зона е важно да се зададе кратък период от време т и б и умерено разстояние д и б , малко вероятно да се случи INв даден пространствено-времеви прозорец в сравнение със закона на случайното разпределение. Относително слаби земетресения, указващи мястото на по-силно бъдеще, се случват не само непосредствено след предишното силно земетресение, но и в кратък интервал от време преди него. Те се наричат \u200b\u200bиндуцирани форшокове и могат да се появят на разстояния от няколкостотин километра от иницииращото силно земетресение. Този факт предполага, че по време на подготовката на силно земетресение се активира значителен обем от земната кора в сеизмично активната област.Явленията на отдалечени вторични трусове и индуцирани форшокове се обясняват с високата чувствителност към външните влияния на скалата, която е в условия, близки до загубата на стабилност
Геофизични, хидрогеодинамични и геохимични предшественици... От разглеждането на моделите за подготовка на земетресения (дилант-дифузионен модел (DD), лавино-нестабилен пукнатин (LNT), нестабилен плъзгащ се модел, модел на консолидация) следва, че етапите на възникване и развитие на източника трябва да бъдат придружени от нееластични деформации на скалите. В този случай най-големите промени в областта на деформациите на земната кора трябва да се очакват в най-меките райони, представени от разломни зони. Във връзка с това разглеждаме хипотезата на събитието деформационни аномалии... В сеизмично активния район на Копетдаг и сеизмично спокойното корито на Припят, които се характеризират с дебели седиментни мантии, са разкрити локални аномалии на вертикални движения с широчина около 1–2 km, които се формират за 10–1–10 години с високоградиентен характер на движения (10–20 mm / km годишно ).
Обобщаването на резултатите от наблюдението доведе до извода за три основни типа локални аномалии:
1. Най-изразените аномалии от γ тип са представени от потъването на еталони в зоните на тектонски разломи при условия на хоризонтално разширение.
2. При субхоризонтална компресия се регистрират аномалии от β тип, представляващи повдигане на повърхността на по-голяма основа в сравнение с аномалии от γ тип (регионален завой).
3. Аномалията има С-образна (стъпаловидна) форма. Всички те се развиват на фона на по-бавен квазистатичен наклон на повърхността с промяна в регионалните напрежения.
Нека разгледаме пример за аномалии от γ тип в Камчатка по протежение на нивелиращ профил от 2,6 км, пресичащ зоната на разлома. Профилът включва 28 пикета. В интервала 1989-1992г той се използва за многократни наблюдения с честота 1 път седмично. Открити са вертикални измествания на земната повърхност с амплитуда от няколко сантиметра с точност на измерване от 0,1 mm. Ширината на аномалиите варира от 200 до 500 м. Те не са открити в частта от профила, която е извън зоната на разлома. Резултатите от измерванията през последователни интервали от време показаха, че те отразяват пулсиращия характер на величината на аномалиите. Увеличение на амплитудата на аномалиите беше разкрито преди земетресения, настъпили на разстояние до 200 км от профила на наблюдение. Локални аномалии обаче не се наблюдават при всички неизправности. Освен това на отделни интервали от време те спират да се развиват, превръщайки се от кинематичен в статичен. Следователно от това следва, че за появата на локални аномалии е необходимо да се изпълнят определени условия за промяна на регионалното поле на напрежение и свойствата на материала (параметрите) на зоните на разлома, в които те възникват. Във връзка с това е подходящо такива аномалии да се наричат \u200b\u200bпараметрични. Аномалия от γ тип може да възникне, например, поради промяна в регионалното поле на напрежение и слягане на скалите в зоната на разлома. Опускането обаче може да се осъществи и при постоянен регионален стрес поради промени в свойствата на разлома, например поради промени в налягането на порите. Относителната деформация на скалите в зоната на аномалия от γ тип може да достигне стойности от 10 –5 1 / година, което е в съответствие с наблюденията на терена.
Геомагнитни предвестници Земетресенията отдавна са получили голямо внимание, тъй като поради съществуването на пиезомагнитния ефект и наличието на магнитни минерали в скалите, промените в напрегнатото състояние трябва да се отразят във вариации в геомагнитното поле. Има две гледни точки за същността на геомагнитните предшественици. Единият ги свързва с електрокинетични явления, вторият - с пиезомагнетизъм. Подобни геомагнитни наблюдения бяха извършени в района на Ашхабад с определено разположение на реперите. Очакваната ефективна грешка при измерване не надвишава 0,5 nT. Определят се вариации на промените в общия вектор на геомагнитното поле т по три профила преди земетресението на 7 септември 1978 г. с магнитуд 4,4. Беше установено, че аномални промени в формата на залив до 6 nT се появяват 6–8 месеца преди сеизмичния удар по всички еталони по профилите по зоните на разлома. В същото време амплитудата на аномалиите намалява, когато пикетът се отдалечава от повредата. Време на развитие на аномалии тсъвпадна с вариацията в наклона на земната повърхност, регистрирана от накланящ метър, монтиран в яма близо до един от еталоните. Това дава голяма увереност в приписването на геомагнитните вариации на тектонския произход. Изчисленията и сравнението с измервания на телурични токове доведоха до заключението, че аномалиите се причиняват от електрокинетичния ефект на филтриращия поток на подземните води с различна мощност. Най-големите промени в последния се случиха в зоните на разлома.
Геомагнитни предшественици от пиезомагнитна природа са идентифицирани в района на Байкал и тяхната физическа природа е потвърдена чрез количествени изчисления. Също така беше установено, че вариациите в механичните напрежения в скалите от 0,01 MPa поради сезонни колебания в нивото на Байкал водят до промени в магнитното поле, регистрирани в крайбрежната зона. т1 nT.
След първата работа по използването на DC диполно сондиране на тестовата площадка на Garm и предшественици на електрическо съпротивление, работата в тази посока се извършва активно на тестовата площадка на Garm, както и в Киргизстан и Туркменистан. Дълбоките електрически изследвания се извършват чрез методите на честотно наблюдение (FS) и сондиране чрез формиране (SZ).
Първата систематична работа за откриване електротелерични предшественици (ETP) са извършени в началото на 60-те години. в Камчатка. Тяхната особеност беше синхронната регистрация на няколко станции и на всяка станция бяха използвани редица измервателни линии и неполяризуеми електроди, за да се изключат почти електродните процеси. Установено е, че аномални промени в потенциалната разлика се регистрират преди земетресенията в Камчатка, които не са свързани с вариациите в геомагнитното поле и метеорологичните фактори. Работата в района на Гарм и Кавказ потвърди основните характеристики на този тип аномалия: промяна, подобна на залив Е.в първите десетки миливолта, независимо от дължината на измервателната линия и големи „далечни разстояния“ (до няколкостотин километра от епицентъра на земетресението). Освен това е показано, че аномалиите на ЕТР са свързани с разломи в земната кора и са "параметрични", т.е. свързани с промени в електрокинетичните и електрохимичните свойства на скалите в зоната на разлома под въздействието на бавно променящо се поле на напрежение.
При търсене електромагнитни предшественицив обхвата на радиовълните беше записана скоростта на броене на електромагнитните импулси (EMP). По време на работата беше използван набор от честоти, но най-интересните резултати бяха получени в диапазона от 81 kHz. Известни са аномалии в скоростта на броене преди три земетресения в Япония. Епицентралните разстояния бяха първите стотици километри, което осигури регистрирането на EMP от отразения лъч, ако приемем, че сигналът се появи в епицентралната област. Нивото на обвивката на скоростта на броене започна да се увеличава с 0,5–1,5 часа преди сеизмичния удар и рязко спадна до първоначалното ниво непосредствено след земетресението. Оказа се, че в епицентралната зона на земетресение може да се отбележи както увеличение, така и намаляване на активността на ЕМП преди земетресението. Така например, когато 2 дни преди земетресението в Карпатите на 4 март 1977 г. от М\u003d 7 и дълбочина на източника от 120 км, имаше постепенно увеличаване на броя на сигналите към приемащата станция в азимута, който показваше епицентъра. Наличието на отдалечена станция направи възможно заключението, че това увеличение се дължи на по-доброто предаване на сигнали от далечни гръмотевични бури над епицентралния регион. Обърнете внимание, че в допълнение към общото увеличение на броя на сигналите, има и увеличение на люлеенето в дневния цикъл. По-нататъшни проучвания показват, че преди земетресението в Алай на 1 ноември 1978 г. от М\u003d 7 и земетресението в Спитак на 7 декември 1988 г. с М\u003d 6.9, напротив, беше отбелязано затихване на предаването на сигнала в епицентралните области. Всичко това доведе до заключението, че прекурсорите в електромагнитните импулси могат да бъдат отражение на променените геоелектрически условия над епицентъра на предстоящото земетресение, например поради аномална йонизация на атмосферата.
Най-големият брой регистрирани надеждни предшественици на земетресения, с изключение на сеизмичните, са свързани с измервания на нивото на подпочвените води. Това се дължи на две причини. Първо, кладенецът и дори кладенецът са чувствителни обемни тензодатчици и пряко отразяват промените в напрегнато-деформираното състояние в земята. Второ, само хидрогеологията е натрупала дълги поредици от наблюдения върху обширна мрежа от кладенци и кладенци. Въпреки разнообразието от форми на проявление хидрогеодинамичен предшественик, в епицентралната зона на предстоящото земетресение, по-често се наблюдава следната последователност: няколко години преди силно земетресение се наблюдава постепенно ускоряващ се спад на нивото, последван от рязко покачване през последните дни или часове преди шока. Този тип се проявява и в дебита на източници или самоточни кладенци. Обикновено степента на аномални промени в нивото на подпочвените води в кладенци преди земетресение е няколко сантиметра, но са забелязани и уникални случаи на аномалии с висока амплитуда.
По време на двете земетресения в Газли през 1976 г. с магнитуд 7 и 7.3 е регистрирана аномалия от 15.6 м, а кладенецът е разположен на разстояние 530 км от източниците на земетресение. Бе дадено едно от възможните обяснения за това явление. Оставете наблюдението да проникне добре през два или повече водоносни хоризонта или фрактурни системи. Ако те са разделени от слабо пропускливи слоеве от скали, тогава пиезометричните нива З.и проводимостта на водата ттакива хоризонти ще се различават помежду си. За система от два хоризонта нивото на водата в кладенеца ще се определя от съотношението
.
(2.16)
Ако в процеса на тектонична деформация контактът на кладенеца с един от хоризонтите се прекъсне или, обратно, се отвори предварително изолиран хоризонт, това може да доведе до рязко изменение на нивото на водата в кладенеца. Този механизъм е специфична проява на по-общ закон, описващ нелинейността на системата при достигане на прага на просмукване.
Нека се спрем на пространствените характеристики на хидрогеодинамичните (GHD) прекурсори. Въз основа на измервания на водното ниво се изчисляват редица коефициенти, най-важният от които е промяната в обемната деформация на скалите. Анализът на картите на GHD - полетата на Кавказ по време на земетресението в Спитак показа, че от август 1988 г. има тенденция за развитие на удължаващата структура в района на бъдещото земетресение. Развитието на структурата на Спитак продължи към увеличаване на нейния размер с едновременно нарастване на интензивността на деформациите. Към 1 декември 1988 г. конструкцията се е разширила по такъв начин, че удължената й ос е достигнала 400 км, а ширината е била около 150 км. Центърът на структурата, характеризиращ се с понижаване на нивото на водата в кладенците, се намира в епицентралната зона на бъдещото земетресение. Максималната интензивност на аномалията и размерите на разширената структура са наблюдавани 11 часа преди земетресението. 40 минути преди шока започна процесът на намаляване на аномалията.
Геохимични прекурсори показват необичайно увеличение на съдържанието на радон в термоминералната вода с дълбок произход (преди земетресението в Ташкент на 25 април 1966 г., М \u003d 5.1). Високата вероятност за връзката на аномалията със земетресението се доказва от бързото връщане на съдържанието на радон до нормалното ниво след шока. Най-дългата серия от наблюдения върху системата от кладенци са получени на прогностичното място в Ташкент. Това даде възможност да се идентифицират прогнозни нива за редица параметри и, в комбинация с геофизични методи, допринесе за издаването на краткосрочна прогноза за земетресението в Алай на 1 ноември 1978 г. с магнитуд 7. Една от пречките пред използването на геохимични методи за прогнозиране на земетресенията е неидентифицираната ефективна чувствителност към деформационното поле и размера на района отговорен за наблюдаваните вариации. Геохимичните методи за прогнозиране могат да се прилагат като допълващи други, предимно хидрогеодинамични и деформационни методи.
Много земетресения, особено големи, са предшествани от някои явления, нетипични за тази област. В резултат на систематизирането на данните за големи земетресения от 17 - 21 век, както и от аналите, в които се споменават събития, свързани със земетресения, са установени редица типични явления, които могат да служат като оперативни предшественици на земетресения. Тъй като земетресенията имат различни механизми на възникване, възникват при различни геоложки условия, по различно време на деня и годината, придружаващите явления, служещи като предшественици, също могат да бъдат различни.
Към началото на 2010 г. почти всички явления на предшествениците имат научно обяснение. Въпреки това е изключително рядко да се използват за бързо предупреждение, тъй като явленията на предшествениците не са специфични за земетресенията. Например атмосферните светлинни явления в атмосферата могат да се появят по време на периоди на геомагнитни бури или да са създадени от човека, а безпокойството на животните може да бъде причинено от предстоящ циклон.
В момента се разграничават следните явления, които могат да служат като предвестници на земетресения: форшокове, ненормални атмосферни явления, промени в нивото на подпочвените води, неспокойно поведение на животните.
Основна статия: Foreshock
Форшоките са умерени земетресения, които предхождат силно. Високата фошокова активност в комбинация с други явления може да служи като оперативен предшественик. Така например, Китайското сеизмологично бюро, на тази основа, започна евакуацията на милион души ден преди силното земетресение през 1975 година.
Въпреки че половината от големите земетресения са предшествани от форшокове, само 5-10% от общия брой на земетресенията са форшокове. Това често генерира фалшиви сигнали.
Оптични явления в атмосферата
Отдавна се забелязва, че много големи земетресения са предшествани от оптични явления в атмосферата, необичайни за даден район: проблясъци, подобни на сияния, леки колони, облаци със странна форма. Те се появяват сякаш непосредствено преди вторичните трусове, но понякога могат да се появят след няколко дни. Тъй като тези явления обикновено се забелязват случайно от хора без специално обучение, които не могат да дадат обективно описание преди масивната поява на мобилни фото и видео устройства, анализът на такава информация е много труден. Само през последното десетилетие, с развитието на сателитния мониторинг на атмосферата, мобилната фотография и автомобилните видеорегистратори, бяха надеждно регистрирани необичайни оптични явления преди земетресението, особено преди земетресението в Съчуан.
Според съвременните концепции необичайните оптични явления в атмосферата са свързани с такива процеси в зоната на бъдещо земетресение като:
Изпускане на газове в атмосферата от пари от напрегнати скали. Видът и естеството на явленията зависят от изходящите газове: горимият метан и сероводород могат да дадат факелни пламъци, което се наблюдава, например, преди земетресенията в Крим, радонът, под въздействието на собствената си радиоактивност, флуоресцира със синя светлина и причинява флуоресценция на други атмосферни газове, сярните съединения могат да предизвикат хемилуминесценция.
Електрификация на деформирани скали, което причинява електрически разряди на земната повърхност и в атмосферата в зоната на бъдещия фокус.
Промяна в нивото на подпочвените води
Установено е след факта, че много големи земетресения са предшествани от аномални промени в нивото на подпочвените води, както в кладенци и кладенци, така и в извори и извори. По-специално, преди земетресението в Чуя, на някои места на повърхността на почвата изведнъж се появяват извори, от които водата започва да тече достатъчно бързо. Значителна част от земетресенията обаче не са причинили предварителни промени в водоносните хоризонти.
Неспокойно поведение на животните
Надеждно е доказано, че основните трусове на много силни земетресения са предшествани от необяснимо безпокойство на животните на голяма площ. Това се наблюдава например по време на земетресенията в Крим през 1927 г., преди земетресението в Ашхабад. Но например преди земетресението в Спитак и земетресението в Нефтегорск не се наблюдава масово аномално поведение на животните.
