научная статья по теме ЭФФЕКТ “СЕЙСМИЧЕСКОГО ЗАТИШЬЯ” В БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЕ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ЭФФЕКТ “СЕЙСМИЧЕСКОГО ЗАТИШЬЯ” В БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЕ»

ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2008, № 3, с. 46-51

УДК 550.346

ЭФФЕКТ "СЕЙСМИЧЕСКОГО ЗАТИШЬЯ" В БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЕ

© 2008 г. И. Б. Нагуслаева1, Ю. Б. Башкуев1, Ю. П. Малышков2, Д. Г. Буянова1

1Отдел физических проблем Бурятского научного центра СО РАН, Улан-Удэ, 670047 2Институт оптического мониторинга климатических и экологических систем, СО РАН, Томск, 634055

Поступила в редакцию 25.03.2005 г.

Приведены результаты многолетних наблюдений за параметрами естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) ОНЧ-диапазона в Байкальской рифтовой зоне. Рассмотрен эффект "сейсмического затишья", проанализированы возможные причины изменения суточных вариаций магнитной компоненты накануне землетрясений. Показаны суточные вариации магнитной компоненты ЕИЭМПЗ, их корреляция с местной грозовой деятельностью в сейсмоспокойный период.

ВВЕДЕНИЕ

Проблема возбуждения и распространения сей-смогенных электромагнитных эмиссий актуальна в связи с разработкой электромагнитных методов прогноза землетрясений [11]. В работе [1] проанализированы результаты поиска краткосрочных предвестников землетрясений в аномальных вариациях фазы ОНЧ радиоволн (/ = 11.9 кГц) на трассе Новосибирск - Комсомольск-на-Амуре, пересекающей сейсмоактивный район Восточного Прибайкалья (Байкальскую рифтовую зону). Авторами [1] сделан вывод о том, что для наблюдения краткосрочных электромагнитных предвестников землетрясений в антропогенных (техногенных) полях диапазон ОНЧ, по-видимому, не годится. Ю.П. Вербин и др. считают, что электромагнитные предвестники землетрясений несомненно существуют, но все их проявления скорее всего никак не связаны с ионосферой. Они инициируются электрическими зарядами, накапливающимися в тропосфере перед сейсмическим толчком. Повышенный радиационный фон в приземном слое из-за эманаций радона изменяет прежде всего высотное распределение показателя преломления воздуха в пределах тропосферы. При этом в показателе преломления появляется небольшая составляющая проводимости (диэлектрическая проницаемость становится комплексной). Для наблюдения этого явления авторы работы [1] предлагают использовать радиотехнические системы, позволяющие выделять земную волну на фоне мультипликативной помехи - волны, отраженной от ионосферы. В статье рассматривается тот же район, что и в работе [1], т.е. Байкальская рифтовая зона. В ней дан анализ результатов длительной регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) в ОНЧ-диапазоне.

МЕТОДЫ НАБЛЮДЕНИЙ

Для непрерывных наблюдений за параметрами естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) ОНЧ-диапазона в Байкальской рифтовой зоне использована многоканальная автоматизированная станция "Катюша-5", принцип работы которой основан на технике счета импульсов, превышающих заданный порог. Структурная схема станции "Катюша-5" представлена на рис. 1. Станция позволяет проводить синхронные измерения магнитной (по направлениям приема "север-юг" (С-Ю) и "запад-восток" (З-В)) и электрической компонент ЕИЭМПЗ, микросейсмических шумов, атмосферного электрического поля и электротеллурических токов. Магнитная компонента ЕИЭМПЗ измеряется на частоте ~17 кГц при чувствительности станции по входу не ниже 100 мкВ. Регистрирующая аппаратура была установлена в окрестностях г. Улан-Удэ на станциях "Верхняя Березовка" и "На-деино".

АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ НАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

Круглосуточная регистрация ЕИЭМПЗ позволила изучить суточные вариации компонент ЕИЭМПЗ. В качестве примера на рис. 2 показана запись суточных вариаций импульсного потока магнитной компоненты по направлениям приема З-В и С-Ю за 17-24 июля 2001 г. Основные особенности изменения импульсного потока в зависимости от местного времени повторяются, т.е. наблюдается устойчивый суточный ход с минимумом в 7-10 и максимумом в 15-18 ч местного времени. Кроме четкого послеполуденного максимума наблюдаются локальные максимумы в ночные и предутренние часы (23-2 ч).

Для установления корреляции между электромагнитным и сейсмическим процессами проведена

Магнитный Усилители Фильтр датчик (3-В) JuwiiiAcjm Частот

Фильтры

Магнитный датчик (С-Ю)

Датчик микросейсм.

Датчик атмосф. эл.поля

ЭПА

Рез.

канал

Датчик

электротепл.

тока

Электрич. датчик

Е

У5

H1 У1 Ф1

H2 У2 Ф2

Компаратор К1

Амплитудный детектор АД1

Компаратор К2

Амплитудный детектор АД2

МСШ У3 Ф3

Компаратор КЗ -

Интегратор И

ЭТТ У4

Компаратор К4

Двоичные счетчики

С2

АЦП

Буферные регистры

С1 БР1

БР2

С3 БРЗ

Б3У

С4 БР4

Рис. 1. Структурная схема станции "Катюша-5".Н1-Н2, E - датчики магнитной и электрической компонент ЕИЭМПЗ; МСШ - датчик микросейсмических шумов; ЭПА - датчик атмосферного электрического поля; ЭТТ - датчик электротеллурического тока; У1-У5 - усилители сигналов; Ф1-Ф3 - фильтры частот, К1-К4 - компараторы, АД -амплитудные детекторы; И - интегратор; С1-С4 - двоичные счетчики; МАС - мультиплексор аналоговых сигналов; АЦП - аналого-цифровой преобразователь, Бр1-Бр4 - буферные регистры; БЗУ - буферное запоминающее устройство.

N, имп/с

30 г 20 10 0

17.VII

17-24 июля 2001 г.

19.VII

21.VII 3-В _ C-Ю

23.VII

LT

Рис. 2. Суточные вариации магнитной компоненты ЕИЭМПЗ по направлениям приема "запад-восток" - 3-В и "север-юг" - С-Ю.

совместная обработка вариаций электромагнитного поля по данным автоматизированной станции "Ка-тюша-5" и сейсмических событий, каталог которых (время, координаты и сила - энергетический класс) получен Геологическим институтом Сибирского Отделения РАН с помощью регистраторов сейсмических сигналов "РСС-Альфа-Геон". В результате проведенной обработки непрерывных записей ЕИЭМПЗ в Байкальской рифтовой зоне подтвержден эффект "сейсмического затишья",

аналогичный полученному в [3]: за несколько суток до землетрясения происходит аномальное снижение интенсивности импульсного потока магнитной компоненты по направлениям приема С-Ю и 3-В одновременно. После землетрясения плотность импульсного потока в суточном ходе магнитной компоненты выходит на обычный "средний" уровень. При этом существенных изменений амплитуды импульсов магнитной компо-ненты практически не наблюдается. По другим каналам приема станции "Ка-

К, имп/с 17-25 июля 2000 г.

30 г

20

17.УП 19.УП 21.УП 23.УП 25.У11 ЬТ

......3-В _ С-Ю

Рис. 3. Изменения интенсивности импульсного потока магнитной компоненты ЕИЭМПЗ по направлениям приема "запад-восток" - З-В и "север-юг" - С-Ю перед землетрясением 25 июля 2000 г. Стрелкой показан момент землетрясения.

тюша-5" отличительных вариаций параметров не установлено. Приведенный на рис. 3 аномальный суточный ход, зарегистрированный на станции наблюдения "Надеино", представляет собой пример данного эффекта. За несколько суток перед землетрясением с М = 4.0, произошедшим 25 июля 2000 г. в 3 ч 15 мин ЬТ на расстоянии -160 км, число импульсов магнитной компоненты по каналам приема З-В и СЮ уменьшилось в 2-4 раза. После землетрясения типичный суточный ход интенсивности магнитной компоненты восстановился. Для сравнения на рис. 2 представлены суточные вариации магнитной компоненты ЕИЭМПЗ ровно через год, в июле 2001 г.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Объяснить возникновение эффекта "сейсмического затишья" можно тремя механизмами [2, 4-7, 9, 10]. В процессе подготовки землетрясения:

1) изменяются условия распространения атмо-сфериков в волноводе "Земля-ионосфера" [6];

2) возникает экранирование излучения лито-сферной природы за счет появления возмущений электропроводности земной коры в зоне подготовки землетрясения [10];

3) существует зависимость спектра электромагнитного излучения при разрушении литосферы от частоты и времени - 5-диаграмма ЭМ-излучения [2].

Одной из причин изменения условий распространения атмосфериков может быть изменение высоты ионосферы над областью подготовки землетрясения, обусловленное действием источников ионизации волновода в этой области. Происхождение источников ионизации можно объяснить механо-электрическими явлениями (электрокинетическими, пьезоэлектрическими и др.) в массиве горных пород. Как известно, в процессе подготовки землетрясений происходит подъем подземных вод, и увеличивается в 2-4 раза содержание радона, который является одним из основных источников ионизации приземной атмосферы [6, 7, 9]. Увеличение проводимости приземной атмосферы, по утверждению

авторов [4, 6, 7], вызывает рост вертикального тока проводимости, что ведет к изменению электронной концентрации, а, следовательно, и высоты отражающего слоя ионосферы, в результате изменяется суперпозиция прямых и отраженных волн в области подготовки землетрясения. Таким образом, не исключается возможность, что эффект "сейсмического затишья" - уменьшение интенсивности потока импульсов в период подготовки землетрясения вызван интерференционным ослаблением ЕИЭМПЗ. Однако, учитывая случайный характер импульсного потока, снижение амплитуды импульсов (или их подавление) ниже порогового уровня станции "Ка-тюша-5" вряд ли возможно.

Следует заметить, что в работе [10] сообщается о том, что эффект подавления УНЧ-шума за несколько дней до сильных сейсмических толчков обнаружен на станции Карымшино в центре полуострова Камчатка. Авторы объясняют наблюдаемый эффект, названный эффектом "минус четырех дней", экранированием излучения за счет появления возмущений электропроводности земной коры в зоне подготовки землетрясения. Эти возмущения электропроводности в сторону ее сильного увеличения в конечном счете обусловлены возрастанием газового и теплового потока из сейсмического очага. При этом основные источники естественных УНЧ-шумов располагаются в ионосфере.

Существует еще одно объяснение эффекта "сейсмического затишья" на основе 5-диаграммы ЭМ-излучения при разрушении горных пород. В работе [2] экспериментально показано, что на различных стадиях процесса разрушения горных пород в спектрах литосферного ЭМ-излучения (ЭМИ) присутствуют как низкочастотные, так и высокочастотные компоненты. Для начальной стадии разрушения характерны повышенные частоты спектров, связанные с возникновением микр

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком