РЕАКЦИЯ СИСТЕМ «ПЛАСТ – СКВАЖИНА» НА УДАЛЕННЫЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

В статье представлены результаты совместной обработки гидрогеологических и сейсмических данных, полученных на уникальной научной установке «Среднеширотный комплекс геофизических наблюдений "Михнево"» ИДГ РАН за 12-летний период наблюдений. В сформированной базе данных выделены отклики системы «пласт – скважина» на прохождение сейсмических волн от удаленных землетрясений с магнитудой 6.3–9.0, зарегистрированных на эпицентральных расстояниях от 1863 до 16507 км. Определены максимальные значения вариаций уровня подземных вод и скорости смещения грунта при сейсмическом воздействии. Установлена степенная зависимость амплитуд уровней напорного и слабонапорного водоносных горизонтов от максимальной скорости смещения грунта по вертикальной компоненте. Выполнен спектральный анализ выборки 6-часовых интервалов (3 ч до и 3 ч после землетрясения) сейсмических и гидрогеологических данных. На нормированных спектрах определены частоты, соответствующие максимальным значениям скорости смещения грунта и вариациям уровня подземных вод. В низкочастотной области выделены интервалы, в пределах которых прослежены экстремумы гидрогеологических откликов при фоновых значениях скорости смещения грунта. Амплитудно-частотные характеристики систем «пласт – скважина» при сейсмическом воздействии на эпицентральных расстояниях до 4901 км различаются. При регистрации землетрясений на эпицентральных расстояниях 11024–14026 км реакция систем подобна.

1. Батухтин И.В., Беседина А.Н., Горбунова Э.М., Петухова С.М. Динамическое деформирование флюидонасыщенных коллекторов по данным прецизионного гидрогеологического мониторинга на территории геофизической обсерватории «Михнево» // Процессы в геосредах. 2020. 4 (26). C. 867‒876.

2. Besedina A., Vinogradov E., Gorbunova E., Svintsov I., 2016. Chilen Earthquakes: Aquifer Responses at the Russian Platform. Pure and Applied Geophysics 173, 321‒730. http://dx.doi.org/10.1007/s00024-016-1256-5.

3. Brodsky E.E., Roeloffs E., Woodcock D., Gall I., Manga M., 2003. A Mechanism for Sustained Groundwater Pressure Changes Induced by Distant Earthquakes. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 108 (B8). http://dx.doi.org/10.1029/2002JB002321.

4. Горбунова Э.М., Беседина А.Н., Виноградов Е.А. Динамика деформирования флюидонасыщенного коллектора по данным прецизионного мониторинга уровня подземных вод // Динамические процессы в геосферах: Сборник научных трудов ИГД РАН. М.: Графитекс, 2018. Вып. 10. С. 74‒83. https://doi.org/10.26006/IDG.2018.10.20178.

5. Kopylova G.N., Boldina S.V., 2020. Effects of Seismic Waves in Water Level Changes in a Well: Empirical Data and Models. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 56, 530‒549. https://doi.org/10.1134/S1069351320030039.

6. Shalev E., Kurzon I., Doan M.-L., Lyakhovsky V., 2016. Sustained Water-Level Changes Caused by Damage and Compaction Induced by Teleseismic Earthquakes. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 121 (7), 4943–4954. https://doi.org/10.1002/2016JB013068.

7. Shi Z., Wang G., Manga M., Wang C.-Y., 2015. Mechanism of Co-Seismic Water Level Change Following Four Great Earthquakes – Insights from Co-Seismic Responses throughout the Chinese Mainland. Earth and Planetary Science Letters 430, 66–74. http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2015.08.012.

8. Shin D.C-F., Wu Y.-M., Chang C.-H., 2013. Significant Coherence for Groundwater and Rayleigh Waves: Evidence in Spectral Response of Groundwater Level in Taiwan Using 2011 Tohoku Earthquake, Japan. Journal of Hydrology 486, 57‒70. http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2013.01.013.

9. Sun X., Wang G., Yang X., 2015. Coseismic Response of Water Level in Changping Well, China, to the Mw 9.0 Tohoku Earthquake. Journal of Hydrology 531 (3), 1028–1039. http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2015.11.005.

10. Sun X., Xiang Y., Shi Z., 2018. Estimating the Hydraulic Parameters of a Confined Aquifer Based on the Response of Groundwater Levels to Seismic Rayleigh Waves. Geophysical Journal International 213 (2), 919–930. http://dx.doi.org/10.1093/gji/ggy036.

11. Xiang Y., Sun X., Gao X., 2019. Different Coseismic Groundwater Level Changes in Two Adjacent Wells in a Fault-Intersected Aquifer System. Journal of Hydrology 578, 124123. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.124123.