Лаборатория методов прогноза землетрясений №702

Основные направления и методики исследований

Мониторинг и прогноз сильных землетрясений в сейсмических системах мира и РФ на основе метода сейсмической энтропии. Исследование разных проявлений сейсмичности и составление динамических карт сейсмической опасности. Метод исследования основан на введении новых параметров в сейсмологию - кумулятивной энергии, сейсмической энтропии, динамической вероятности. Это позволило эмпирически выявить (на примере многочисленных сейсмических систем мира) и затем теоретически обосновать закон производства сейсмической энтропии.

Оценка параметров сейсмического движения грунта для строительных целей.

Исследование некоторых характеристик тензора сейсмического момента (скалярный момент, норма и детерминант матрицы, с.з. и с.ф., механизмы очагов) с целью использования при разработке подходов к среднесрочному прогнозу землетрясений и общему анализу геодинамической обстановки.

Оперативная работа –в режиме близком к реальному времени - по краткосрочному прогнозированию землетрясений с использованием в качестве предвестника кинематического параметра Vp/Vs.  Метод основан на эмпирически установленном факте: сильным землетрясениям предшествуют – с известным интервалом времени -так называемые «аномалии» значений параметра. Природа явления не вполне ясна, однако статистически установлено, что метод дает, в общем, неплохие результаты. В настоящее время используются данные Дагестанской и Камчатской сейсмический сетей.

Установлены корреляции пространственного распределения параметра Vp/Vs со строением и пространственной структурой геологической среды, ее напряженно-деформированным состоянием. Предполагается, что медленные изменения пространственного распределения кинематического параметра несут информацию об изменении поля напряжений, то есть являются ключом к задаче среднесрочного прогноза землетрясений. Отдельный интерес представляет наблюдение за поведением параметра Vp/Vs у относительно быстроразвивающихся, высоко динамичных процессов (афтершоковых и т.п.). Можно с известной степенью уверенности говорить о наличии корреляционной связи пространственного распределения параметра в афтершоковых облаках с фокальным механизмом землетрясения, а так же об изменении распределения параметра вызываемого постепенным снятием – «рассасыванием» напряжений.

Результаты исследований

С участием сотрудников лаборатории Российским экспертным советом (РЭС) составляются ежеквартальные справки о вероятном развитии сейсмической обстановки на территории России, представляемые в ФКУ ЦЕНТР "АНТИСТИХИЯ" МЧС РОССИИ.

Разработана технология мониторинга и прогнозирования сильных землетрясений на основе энтропийной сейсмологии для всей территории России.

Метод сейсмической энтропии применен для: выявления динамики поведения больших объемов сейсмотектонических структур, мониторинга возникновения в них сейсмической неустойчивости; для прогноза двойных землетрясений и ндуцированной сейсмичности; решения технологических задач в нефтегазовой отрасли и разработки сланцевого газа; .

Разработана теория энтропийной сейсмологии на основе концепции открытых диссипативных сейсмических систем, сформулированы аналоги законов термодинамики в сейсмостатистике, разработана азбука эволюции.

Сформулирован сейсмический формализм, который позволяет с необычных позиций сейсмологии взглянуть на физические процессы, космологию, описывать эволюции Вселенной, начиная с темной энергии, темной материи и гравитации.

Обнаружена зависимость амплитуды ускорений от типа подвижки по разлому. Это противоречит определению магнитуды, согласно которому при фиксированных магнитуде и расстоянии должны быть одинаковы и амплитуды. Вывод: определение магнитуды соответствует задаче определения энергетической характеристики землетрясений на региональных и телесейсмических расстояниях, но определение противоречит теории размерностей и подобия (фиксированное значение референц-расстояния 100 км, независимо от магнитуды землетрясения). Поэтому в эпицентральной области определение магнитуды неприменимо.

Обнаружено возрастание амплитуды ускорения при удалении от разлома (1996 г). Американские ученые обнаружили это только в 2007 г.

Обнаружены стоячие волны при землетрясениях и взрывах. Перепад интенсивности в узлах и пучностях может достигать 6 баллов при одинаковых грунтовых условиях. До сих пор в Британской энциклопедии стоячие волны в сейсмологии отмечаются только при собственных колебаниях Земли. Явление стоячих волн необходимо учитывать при микрорайонировании.

На основании гипотезы стационарности сейсмического режима разработана методика оценки в очаговых зонах сильных землетрясений накопленного дефицита в высвобождении скалярного сейсмического момента, а по его величине оценить магнитуду готовящегося сильного землетрясения.

Эмпирически установлено существование квазистационарной фазы при высвобождении скалярного сейсмического момента (M0) в ходе развития афтершокового процесса многих сильных землетрясений. Это позволяет аппроксимировать высвобождение M0 в квазистационарной фазе линейной зависимостью, что, в свою очередь, дает возможность прогнозировать возникновение сильных афтершоков и оценивать их вероятную магнитуду.  Метод успешно проверен на афтершоках Олюторского землетрясения 2006 г. на Камчатке, Непальского (Горкха) землетрясения 2015 г., Сильных землетрясенияй в Центральной Италии в 2016 – январе 2017 гг.

Исследованы такие характеристики афтершокового процесса как суммарный  скалярный сейсмический момент, высвободившийся в афтершоках, и продолжительность афтершокового процесса в зависимости от магнитуды. (На примере Курило-Камчатских и Кавказских землетрясений.)

Накоплена значительная база данных, в которой хранится информация о параметрах гипоцентров, временах пробега сейсмических P− и S− волн и рассчитанных по ним значениях параметра Vp/Vs. База поддерживается на протяжении неполных десяти лет, без существенных пропусков.Подготовлено программное обеспечение, позволяющее вести оперативную деятельность по наблюдению за поведением целевого параметра; сформированы механизмы свопевременного оповещения заинтересованных ведомств и лиц о тревожных ихменениях сейсмической обстановки;

Интересные результаты были получены при изучении поля параметра Vp/Vs в вулканических областях. В частности, была выбрана Северная группа вулканов Камчатки, ввиду наличия в ней развитой сейсмической сети принадлежащей ОМЭ ГС РАН. Оказалось, что в таких случаях поле параметра формируется в значительной мере не тектоническими, а иными – вероятно, прежде всего термодинамическими – факторами, и подвержено довольно быстрым изменениям во времени. Не исключено, что дальнейшее развитие этих работ приведет к установлению природы и характера связи между полем кинематического параметра и состоянием вулкана, его активностью.

Заведующий лабораторией