УДК 550.343
СРЕДНЕСРОЧНЫЕ ПРЕДВЕСТНИКИ СИЛЬНЫХ (М > 6.6) ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ КАМЧАТКИ 1987-2004 гг.: РЕТРОСПЕКТИВНАЯ ОЦЕНКА ИХ ИНФОРМАТИВНОСТИ ДЛЯ ПРОГНОЗА
© 2010 г. Ю. К. Серафимова, Г. Н. Копылова
Камчатский филиал Геофизической службы РАН 683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9; E-mail: yulka@emsd.ru Поступила в редакцию 22.06.2009 г.
По литературным данным выполнена систематизация среднесрочных (со временем упреждения от одного месяца до ~2.5 лет) предвестников камчатских землетрясений 1987—2004 гг. с М > 6.6, проявившихся в изменениях ряда сейсмологических, геодезических, геофизических и гидрогеохимических параметров. Проводится ретроспективная оценка информативности рассмотренных среднесрочных предвестников для прогноза землетрясений. Основное внимание уделялось оценке зависимости между временем проявления различных предвестников и параметрами землетрясений (магнитуда М, гипоцентральное расстояние R, месторасположение). В условиях камчатской наблюдательной сети предвестники проявляются по комплексу методов, главным образом, перед землетрясениями с М ~ 7 и более в районах южнее Кроноцкого полуострова, для которых величина
M/lgR > 3. Показано, что для разных методов доля землетрясений, перед которыми выявлены предвестники, составляет 0.43—0.86.
ВВЕДЕНИЕ
На Камчатке в течение нескольких десятилетий проводятся комплексные геофизические наблюдения с целью поиска предвестников сильных землетрясений: с 1961 г. ведутся детальные сейсмологические наблюдения, со второй половины 1970-х гг. — светодальномерные, гидрогеохимические, гидрогеодинамические и другие. В 1990-х гг. разнообразие видов наблюдений продолжало увеличиваться, но основное число пунктов наблюдений было сосредоточено на территории Петропавловского полигона (рис. 1). В настоящее время здесь ведется поиск предвестников землетрясений с использованием примерно 20-ти методов [3]. Оценка сейсмической опасности в форме выдачи долгосрочных, среднесрочных и краткосрочных прогнозов осуществляется специализированными экспертными советами по прогнозу землетрясений на основе результатов комплексного геофизического мониторинга [3, 6, 7]. Вместе с тем, информация о проявлениях предвестников, выявленных в реальном времени, имеет, в основном, служебный характер, а объем данных о предвестниках сильных камчатских землетрясений по большей части видов наблюдений, находящийся в открытом доступе, весьма ограничен. Кроме этого, в большинстве опубликованных работ по предвестникам камчатских землетрясений, выявленных в различных полях Земли, рассматривается их связь, в основном, с относительно слабыми сейсмическими событиями с величинами магнитуд не более 5—6, прогнозирование
которых имеет преимущественно научный характер, так как такие землетрясения не сопровождаются катастрофическими последствиями для населения и состояния окружающей среды.
Вместе с тем, наличие ряда предвестников, проявившихся на временных интервалах от первых лет до первых десятков суток перед сильными (М > 6.6) землетрясениями Камчатки 1987—2004 гг., указывает на возможность их среднесрочного прогноза, практическая ценность которого состоит в оценке времени возникновения землетрясения с заблаго-временностью, позволяющей осуществлять необходимые превентивные научные и социальные мероприятия. При этом предполагается, что среднесрочный прогноз землетрясений может быть построен на основе анализа предвестников в различных полях Земли, время проявления и амплитуды которых связаны эмпирическими зависимостями с магнитудой и местом будущего землетрясения [15]. Но до настоящего времени такие зависимости по отдельным методам либо не установлены, либо ограниченно используются в практике прогнозирования землетрясений.
В настоящей работе по литературным данным проводится ретроспективная оценка информативности среднесрочных предвестников в изменениях ряда сейсмологических, геодезических, геофизических и гидрогеохимических параметров для прогноза сильных камчатских землетрясений с М > 6.6, произошедших в 1987—2004 гг. и сопровождавшихся ощутимыми сотрясениями в континентальных
* 1
* 2
ж 3
А 4
+ 5
+ 6
• 7
Ф 8
О 9
/--- 10
156
158
160 162 Град. в.д
164
166
ф влк. Корякская Сопка Р02 влк. Авачинская Сопка
Р01
Р06 Р07
б
Р09
Пиначево Морозная
Начики
а
Рис. 1. Схема расположения эпицентров землетрясений 1987—2004 гг. с М > 6.6 (номера землетрясений соответствуют номерам в табл. 1) и пунктов наблюдений (квадратом выделена территория Петропавловского полигона). На врезках: а — территория Петропавловского полигона и расположение пунктов наблюдений, б — схема расположения линий светодальномерных измерений из обсерватории Мишенная [1], в — пространственное положение аномалии параметра RTL, предварявшей землетрясение 02.03.1992 г. [9].
1 — центр сбора и обработки информации в г. Петропавловске-Камчатском (а); 2 — землетрясения с величинами отношения M/lg R > 3; 3 — землетрясения с величинами отношения M/lg R < 3; 4 — радиотелеметрические сейсмические станции; 5 — пункты GPS-наблюдений; 6 — обсерватория Мишенная (а); 7 — пункты наблюдений за химическим составом подземных вод (а); 8 — пьезометрические скважины, на которых регистрируются вариации уровня воды (а); 9 — пункты регистрации ВСШ (а); 10 — очаг Кроноцкого землетрясения 05.12.1997 г., М^ = 7.8.
районах Камчатки с интенсивностью не менее 4—7 баллов по шкале М8К-64. Выбор рассматриваемых предвестников обусловлен наличием в открытой печати авторских публикаций по отдельным видам
наблюдений, в которых достаточно подробно представлены данные о выявленных предвестниках за многолетний период, приводится их описание, а также даются оценки времени их проявления перед
Таблица 1. Данные о землетрясениях с М > 6.6, произошедших в 1987—2004 гг. (по данным КФ ГС РАН, ГС РАН, ОТГС)
№ Дата, год, месяц, число Время, ч : м : с Широта, град. с.ш. Долгота, град. в.д. Глубина, км Класс KS R, км NEIC M/lg R Баллы по шкале MSK64
1 1987.10.06 20:11:36 52.86 160.23 33 14.1 120 6.6** 3.17 4-5 PET
2 1992.03.02 12:29:39 52.76 160.20 20 14.6 110 6.9 3.38 5-6 PET
3 1993.06.08 13:03:37 51.20 157.80 40 15.0 210 7.5 3.23 5 PET
4 1993.11.13 01:18:07 51.79 158.83 40 14.6 140 7.0** 3.27 5-6 PET
5 1996.01.01 09:57:46 53.88 159.44 0 14.3 110 6.9** 3.38 4-5 PET
6 1996.06.21 13:57:06 51.27 159.63 2 13.9 210 7.0 3.01 3-5 PET
7 1996.07.16 03:48:25 56.00 165.05 40 13.4 540 6.6 2.42
8 1997.12.05 11:26:51 54.64 162.55 10 15.5 200* 7.8 3.39 5-6 PET
9 1998.06.01 05:34:03 52.81 160.37 31 13.8 120 6.9 3.32 4-5 PET
10 1999.03.08 12:25:43 51.93 159.72 7 14.3 140 7.0 3.26 4-6 PET
11 2003.06.16 22:08:02 55.30 160.34 190 14.7 340 6.9 2.73 3-4 PET
12 2003.12.05 21:26:14 55.78 165.43 29 14.8 540 6.7 2.45 2-3 PET
13 2004.06.10 15:19:55 55.68 160.25 208 14.9 380 6.9 2.68 3-4 PET
Примечание. * — расстояние до центра очаговой области, ** — магнитуда МS по данным ГС РАН, г. Обнинск, PET — г. Петропавловск-Камчатский.
конкретными землетрясениями. Для оценки информативности рассматриваемых предвестников данные об их проявлении по различным видам наблюдений были систематизированы и выполнен анализ связи между числом предвестников, временем их проявления и параметрами землетрясений: магнитудой М и величиной отношения М /1§ Я, где Я—гипоцентральное расстояние до г. Петропавлов-ска-Камчатского (км), расположенного в центре Петропавловского полигона. Величина М/1§ Я применяется в качестве параметра, характеризующего интенсивность процессов подготовки землетрясений с учетом удаленности соответствующих очагов от центра полигона.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
В работе рассматриваются предвестники 13-ти землетрясений с М = 6.6—7.8, произошедших в 1987—2004 гг. Расположение их эпицентров и основные данные приводятся на рис. 1 и в табл. 1. При этом 12 из 13-ти событий относятся к межплито-вым, возникающим в коре и верхней мантии при взаимодействии Тихоокеанской океанической плиты и континентальных микроплит Охотоморской и Берингийской. Такие землетрясения приурочены к области наклонной сейсмофокальной зоны, падающей под континент. Землетрясение № 5 (см. табл. 1) произошло в континентальном вулканическом районе и сопровождалось извержением вулкана Ка-рымский и подводным извержением в кальдере Академии Наук.
В основу работы положены публикации по пяти видам наблюдений (светодальномерные [4, 11], гидрогеохимические [8, 18, 19], гидрогеодинамиче-ские [5], метод RTL [9, 16, 17], метод ВСШ [10, 12, 13, 14]).
В качестве количественного параметра предвест-никовых аномалий использовалось время (продолжительность) их проявления Т которое оценивалось от начала аномалии до момента землетрясения.
По данным светодальномерных измерений длин линий из обсерватории Мишенная в 1979—1998 гг. (рис. 1а, 1б) в качестве предвестниковых аномалий рассматривается их бухтообразное укорачивание, которое указывает на горизонтальное сжатие территории полигона [1]. Такие бухты сжатия авторы [4, 11] связывают с подготовкой землетрясений 1, 2, 8 (см. табл. 1). Продолжительность такого предвестника составляет от 8—9 до 24 мес.
По данным гидрогеохимических наблюдений в качестве характерного предвестника рассматривается понижение концентрации иона хлора в воде скв. ГК-1 на станции Пиначево (см. рис. 1а). По оценкам авторов [8, 18, 19] продолжительность такого предвестника перед шестью сильными землетрясениями Камчатки в 1987—2003 гг. составляла 1.5—9 мес.
По данным уровнемерных наблюдений на скв. Е1 (см. рис. 1а) с 1987 по март 1998 гг. в качестве предвестника рассматривается понижение уровня воды со скоростью не менее 0.06 см/сут в течение недель — первых месяцев [5]. Продолжительность предвестника перед шестью сильными землетрясе-
Таблица 2. Состав и время проявления предвестников перед землетрясениями с М > 6.6 (см. табл. 1)
Дата землетрясения, Продолжительность проявления предвестников по рассматриваемым методам Т
№ Метод RTL, месяцы Понижение уровня воды в скв. Е1 [5], недели Метод ВСШ, Изменение концентра- Данные све-тодальномер-ных наблюдений [3, 10], месяцы
год, месяц, число по [16, 17]
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.