МОНИТОРИНГ ИЗМЕНЕНИЙ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГЕОСРЕДЫ В РАЙОНЕ ПЕТРОПАВЛОВСКОГО ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО ПОЛИГОНА ПО ДАННЫМ КОМПЛЕКСНЫХ СКВАЖИННЫХ И GPS-ИЗМЕРЕНИЙ НА АКТИВНОЙ ФАЗЕ ПОДГОТОВКИ ЖУПАНОВСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ (30.01.2016; Mw=7.2)

Приводятся результаты сравнительного анализа данных комплексного скважинного мониторинга изменений напряженно-деформированного состояния геосреды и данных GPS-измерений, полученных во временной окрестности сильного близкого Жупановского землетрясения. Целью исследований являлась оценка целесообразности привлечения на постоянной основе данных GPS-измерений для повышения эффективности системы мониторинга процессов подготовки сильных камчатских землетрясений, функционирующей в районе г. Петропавловска-Камчатского. В качестве «тестового» временного интервала для сравнения данных GPS-измерений с результатами комплексного скважинного мониторинга был выбран интервал активной фазы подготовки Жупановского землетрясения – самого сильного с 2000 г. сейсмического события по величине отношения длины очага землетрясения к гипоцентральному расстоянию. В ходе анализа временные ряды данных скважинных электромагнитных и геоакустических измерений в районе Петропавловского геодинамического полигона сравнивались с рядом дилатации, данные которого отражают относительные изменения площади треугольника, составленного из пунктов Камчатской сети GPS-измерений, расположенных в том же районе. Результаты анализа свидетельствуют о высокой степени согласованности указанных временных рядов. Значимость исходных данных GPS-измерений, полученных на интервале активной фазы подготовки землетрясения, подтверждается их совпадением с оценками ожидаемых величин объемных деформаций на дневной поверхности накануне момента землетрясения, полученными по результатам математического моделирования. Совместный анализ данных скважинных и GPS-измерений позволил уточнить временные границы стадий изменений напряженно-деформированного состояния геосреды, а также устранить неоднозначность в интерпретации результатов электромагнитных и геоакустических скважинных измерений на заключительных стадиях подготовки Жупановского землетрясения.

1. Bogdanov V.V., Kaisin A.V., Pavlov A.V., Polyukhova A.L., Meister C.V., 2017. Anomalous Behavior of Ionospheric Parameters above Kamchatka Peninsula before and during Seismic Activity. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C 98, 154–160. http://dx.doi.org/10.1016/j.pce.2016.04.002.

2. Богданов В.В., Павлов А.В. Динамика поведения ионосферных параметров накануне землетрясений в периоды 28.02–01.03.2013 г. и 19.05–24.05.2013 г. // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки. 2018. № 2 (22). С. 85–99. https://doi.org/10.18454/2079-6641-2018-22-2-85-99.

3. Богомолов Л.М., Сычева Н.А. Прогноз землетрясений в XXI веке: предыстория и концепции, предвестники и проблемы // Геосистемы переходных зон. 2022. Т. 6. № 3. С. 145–182. https://doi.org/10.30730/gtrz.2022.6.3.145-164.164-182.

4. Чебров В.Н., Кугаенко Ю.А., Абубакиров И.Р., Дрознина С.Я., Иванова Е.И., Матвеенко Е.А., Митюшкина С.В., Ототюк Д.А. и др. Жупановское землетрясение 30.01.2016 г. с Ks=15.7, Mw=7.2, I=6 (Камчатка) // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2016. № 1. Вып. 29. С. 5–16.

5. Добровольский И.П. Математическая теория подготовки и прогноза тектонического землетрясения. М.: Физматлит, 2009. 240 с..

6. Eshelby J.D., 1957. The Determination of the Elastic Field of an Ellipsoidal Inclusion, and Related Problems. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences 241 (1226), 376–396. https://doi.org/10.1098/rspa.1957.0133.

7. Fedotov S.A., Solomatin A.V., 2019. Long-Term Earthquake Prediction (LTEP) for the Kuril–Kamchatka Island Arc, June 2019 to May 2024; Properties of Preceding Seismicity from January 2017 to May 2019. The Development and Practical Application of the LTEP Method. Journal of Volcanology and Seismology 13, 349–362. https://doi.org/10.1134/S0742046319060022.

8. Фирстов П.П., Макаров Е.О. Динамика подпочвенного радона на Камчатке и сильные землетрясения. Петропавловск-Камчатский: КамГУ, 2018. 148 с..

9. Gavrilov V.A., 2014. Method for Continuous Monitoring of Electrical Rock Resistivity. Seismic Instruments 50, 196–205. https://doi.org/10.3103/S0747923914030062.

10. Гаврилов В.А. Воздействие переменных электромагнитных полей на геоакустические процессы: эмпирические закономерности и физические механизмы: Дис. … канд. физ.-мат. наук. М., 2017. 385 с..

11. Gavrilov V., Bogomolov L., Morozova Yu., Storcheus A., 2008. Variations in Geoacoustic Emissions in a Deep Borehole and Its Correlation with Seismicity. Annals of Geophysics 51 (5–6), 737–753. http://doi.org/10.4401/ag-3013.

12. Гаврилов В.А., Бусс Ю.Ю. Высокочастотная (500–1000 Гц) геоакустическая эмиссия во временных окрестностях сильных сейсмических событий по данным скважинных измерений на Петропавловск-Камчатском геодинамическом полигоне // Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России: Труды Пятой научно-технической конференции (27 сентября – 3 октября 2015 г.). Петропавловск-Камчатский: ФИЦ ЕГС РАН, 2015. С. 288–290.

13. Gavrilov V.A., Deshcherevskii A.V., Vlasov Y.A., Buss Yu.Yu, Morozova Yu.V., Poltavtseva E.V., Fedoristov O.V., Denisenko V.P., 2022. Network of Multidisciplinary Borehole Measurements at the Petropavlovsk-Kamchatsky Geodynamic Testing Area. Seismic Instruments 58, 121–138. https://doi.org/10.3103/S0747923922020050.

14. Gavrilov V.A., Lander A.V., Morozova Yu.V., 2019a. Comparison of Borehole Geoacoustic and Electromagnetic Data with Data of Earthquake Focal Mechanisms. Doklady Earth Sciences 484, 217–221. https://doi.org/10.1134/S1028334X19020193.

15. Гаврилов В.А., Морозова Ю.В., Дещеревский А.В., Бусс Ю.Ю., Пантелеев И.А. Отражение процесса подготовки сильного близкого Жупановского события в данных комплексных скважинных измерений на Петропавловск-Камчатском геодинамическом полигоне // Триггерные эффекты в геосистемах: Тезисы докладов V Международной конференции (4–7 июня 2019, Москва). М.: ИДГ РАН, 2019. С. 38–44.

16. Гаврилов В.А., Морозова Ю.В., Сторчеус А.В. Вариации уровня геоакустической эмиссии в глубокой скважине Г-1 (Камчатка) и их связь с сейсмической активностью // Вулканология и сейсмология. 2006. № 1. С. 52–67.

17. Gavrilov V.A., Naumov A.V., 2017. Modulation of Geoacoustic Emission Intensity by Time-Varying Electric Field. Russian Journal of Earth Sciences 17, ES1003. https://doi.org/10.2205/2017ES000591.

18. Gavrilov V.A., Panteleev I.A., Deshcherevskii A.V., Lander A.V., Morozova Yu.V., Buss Yu.Yu., Vlasov Yu.A., 2020. Stress-Strain State Monitoring of the Geological Medium Based on the Multi-Instrumental Measurements in Boreholes: Experience of Research at the Petropavlovsk-Kamchatskii Geodynamic Testing Site (Kamchatka, Russia). Pure and Applied Geophysics 177, 397–419. https://doi.org/10.1007/s00024-019-02311-3.

19. Герасименко М.Д. Определение движений и деформаций земной коры по геодезическим измерениям: Учебное пособие. Владивосток, 2017. 36 с..

20. Gordeev E.I., Pavlov V.M., 2009. Subduction of the Pacific Plate under Kamchatka: Seismic Velocity of Underthrust. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 45, 326–337. https://doi.org/10.1134/S1069351309040053.

21. Herring T.A., King R.W., Floyd M., McClusky S.C., 2018. Introduction to GAMIT/GLOBK. Release 10.7. Technical Report. Massachusetts Institute of Technology, 54 p. Available from: http://geoweb.mit.edu/gg/Intro_GG.pdf (Last Accessed March 1, 2023).

22. Kopylova G.N., Boldina S.V., 2019. Hydrogeoseismological Research in Kamchatka: 1977–2017. Journal of Volcanology and Seismology 13, 71–84. https://doi.org/10.1134/S0742046319020040.

23. Короновский Н.В., Захаров В.С., Наймарк А.А. Краткосрочный прогноз землетрясений: реальность, научная перспектива или проект-фантом? // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. 2019. № 3. С. 3–12.

24. Короновский Н.В., Захаров В.С., Наймарк А.А. Непредсказуемость сильных землетрясений: новое понимание проблемы и ее решение // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. 2021. № 3. С. 17–25.

25. Levin V.E., Bakhtiarov V.F., Titkov N.N., Serovetnikov S.S., Magus’kin M.A., Lander A.V., 2014. Contemporary Crustal Movements (CCMS) In Kamchatka. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 50, 732–751. https://doi.org/10.1134/S1069351314060044.

26. Lyubushin A.A., 2007. Analysis of the Data on Geophysical and Ecological Monitoring Systems. Nauka, Moscow, 228 p. (in Russian) [Любушин А.А. Анализ данных систем геофизического и экологического мониторинга. М.: Наука, 2007. 228 с.].

27. Lyubushin A.A., 2008. Microseismic Noise in the Low Frequency Range (Periods of 1–300 min): Properties and Possible Prognostic Features. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 44, 275–290. https://doi.org/10.1134/s11486-008-4002-6.

28. Lyubushin A.A., 2009. Synchronization Trends and Rhythms of Multifractal Parameters of the Field of Low-Frequency Microseisms. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 45, 381–394. https://doi.org/10.1134/S1069351309050024.

29. Любушин А.А. Сейсмическая катастрофа в Японии 11 марта 2011 г.: долгосрочный прогноз по низкочастотным микросейсмам // Геофизические процессы и биосфера. 2011. T. 10. № 1. С. 9–35.

30. Lyubushin A.A., 2013. Mapping the Properties of Low-Frequency Microseisms for Seismic Hazard Assessment. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 49, 9–18. https://doi.org/10.1134/S1069351313010084.

31. Пантелеев И.А., Полтавцева Е.В., Мубассарова В.А., Гаврилов В.А. Возмущение напряженно-деформированного состояния упругого полупространства шаровой неоднородностью упругих свойств при сдвиге в горизонтальной плоскости с учетом гравитационных сил // Вестник ПНИПУ. Механика. 2017. № 4. С. 138–153. https://doi.org/10.15593/perm.mech/2017.4.10.

32. Rebetsky Y.L., Lermontova A.S., 2018. On the Long-Range Influence of Earthquake Rupture Zones. Journal of Volcanology and Seismology 12 (5), 341–352. https://doi.org/10.1134/S0742046318050068.

33. Ризниченко Ю.В. Размеры очага корового землетрясения и сейсмический момент // Исследования по физике очага землетрясения. М.: Наука, 1976. С. 9–18.

34. Рябинин Г.В., Хаткевич Ю.М. Гидрогеохимические эффекты, предшествующие сильным землетрясениям Камчатки. Алгоритм идентификации и морфологический анализ // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2009. Вып. 13. № 1. С. 107–121.