ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2013, том 449, № 1, с. 93-96
= ГЕОФИЗИКА =
УДК 550.385.3, 550.343
ГЕОМАГНИТНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ В ВАРИАЦИЯХ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
ЗЕМЛИ НА ЭТАПАХ ПОДГОТОВКИ И РАЗВИТИЯ ТУРЕЦКОГО (08.03.2010 г.) И СЕВЕРОКАВКАЗСКОГО (19.01.2011 г.) ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ © 2013 г. Л. Е. Собисевич, К. Х. Канониди, А. Л. Собисевич, О. И. Мисеюк
Представлено академиком В.Н. Страховым 27.06.2012 г. Поступило 31.08.2012 г.
Б01: 10.7868/80869565213070219
Известно, что в процессе подготовки и развития сейсмических событий наблюдаются возмущения в магнитном поле Земли [1, 4, 7, 9, 13].
В сообщении анализируются данные наблюдений магнитных возмущений, наведенных землетрясениями, которые произошли в Турции и на Северном Кавказе. Приборы Северокавказской геофизической обсерватории (район Эльбрусско-го вулканического центра, расстояние 590 км от эпицентра Турецкого землетрясения) [7] и магнитные вариометры в районе пос. Карпогоры (Архангельская область, расстояние 2860 км от эпицентра) зафиксировали магнитные возмущения в период развития анализируемых сейсмических событий.
Прежде чем приступить к анализу полученной геофизической информации остановимся кратко на условиях, отражающих основные черты сейсмического процесса. Подготовка тектонического землетрясения — сложное геодинамическое явление. Существует несколько моделей, которые объясняют сегодня процессы, протекающие в области формирования очага [1, 2, 5, 10].
При анализе условий генерации магнитных возмущений в период подготовки и развития катастрофического сейсмического процесса может быть взята за основу дилатантно-диффузионная (ДД) модель [2, 10]. Введенный в ДД гипотезу механизм миграции флюидов позволяет выйти и на решение проблемы электризации больших объемов геологической среды уже на этапе подготовки землетрясения. В результате создадутся условия,
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской Академии наук, Москва Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской Академии наук, Москва Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
которые могут стать причиной генерации наблюдаемых аномальных магнитных возмущений [5].
Сегодня мы не располагаем достоверными данными о геофизических процессах в литосфере, которые ответственны за накопление и последующее разделение электрических зарядов в развивающейся эпицентральной зоне. Однако анализ результатов наблюдений позволяет связать появление ультранизкочастотных (УНЧ) магнитных возмущений с локальными структурами флюидонасыщенной очаговой зоны, которая напоминает в общих чертах известную "очень большую" грозовую ячейку [11] с тем отличием, что перераспределение и разделение зарядов в отдельных дилатансных образованиях происходят здесь с заметным замедлением.
Землетрясение с магнитудой 6.1 произошло в Турции 08.03.2010 г. (отметка времени 02ь32т348 иТС, географические координаты эпицентра 38.87° с.ш., 39.98° в.д., глубина 10 км).
Магнитные вариометры геофизических лабораторий, расположенных в районе Эльбрусского вулканического центра (Северный Кавказ) и в районе пос. Карпогоры (Архангельская область), зафиксировали наведенные возмущения как на этапе подготовки, так и в процессе развития землетрясения, а относительно спокойная геомагнитная обстановка в день измерений предоставила возможность выделить класс аномальных магнитных возмущений (рис. 1). Сопоставляя полученные волновые формы магнитных возмущений и данные наклономера, отметим появление характерных квазигармонических низкочастотных аномальных магнитных возмущений за полтора часа до сейсмического события в записях вариаций магнитного поля Земли (^кив, Нкив, ^кив), которые по времени могут быть сопоставлены с развитием сейсмического процесса в очаге. Регистрация данных выполнена с частотой дискретизации 1 Гц, данные по магнитным каналам профильтрованы в диапазоне 10—300 с.
94
СОБИСЕВИЧ и др.
е5
X
т
£
-0.5 200
т
£
-200 1.0
н 0.5
х
£ 0
Ьц -0.5
-1.0 2.00
08.03.2010 г. | 02ь32т348 ИТ (Турция, М = 6.1)
2.10
2.20
2.30
2.40
2.50 ИТ, Ь.т.
Рис. 1. Записи вариаций магнитного поля Земли (ДКив) и наклонов земной поверхности (^кив), полученные в лаборатории № 4 (Северный Кавказ) и в научном стационаре "Карпогоры" (Дкля) в период подготовки и развития сейсмического события в Турции 08.03.2010 г.
По своей структуре выделенные возмущения приближаются к квазипериодическим сигналам. Обращает на себя внимание одно обстоятельство, а именно — волновые формы магнитных возмущений, зафиксированные аппаратурными комплексами, установленными на Северном Кавказе
Д, нТл
-1
Дкля л /
дкив , л 1
л л Д\ 'Л |/ V к \ *
/1\\ /\л / V / л
^ ~ // \л - г/Су' \ у! К; V / Л // \> ' V 1 \ ' к/ > / V- А и /' ЧУ' \1 /1 1 i
* / \1 * V \ ' \ 1 \ 1
чУ V/ 1 , , ' ' 1 х 1 1
1 1 1 " V
2.00
2.02
2.04
2.06 2.08 ИТ, Ь.т.
Рис. 2. Совмещенные волновые формы аномальных магнитных возмущений, полученные в лаборатории № 4 на Северном Кавказе (Дкив) и в научном стационаре "Карпогоры" (Дкля) в период подготовки и развития сейсмического события в Турции 08.03.2010 г.
и в Архангельской области, мало отличаются одна от другой (рис. 2).
Полученные данные позволяют сопоставить амплитудно-волновые формы анализируемых аномальных магнитных возмущений, полученных в разнесенных точках приема (рис. 1). Наблюдаемые малые фазовые невязки можно отнести на счет технических погрешностей, присущих воспринимающим кварцевым элементам магнитных вариометров. Выделенные волновые формы указывают и на то, что наведенное магнитное возмущение по своей структуре может быть отнесено к структурам диффузного типа.
Аналогичная геофизическая информация была получена и при анализе записей землетрясения, которое произошло на Кавказе 19.01.2011 г. Время в очаге 09ь17т478 ИТС. Координаты 42.01° с.ш., 42.66° в.д., глубина 10 км, магнитуда 5.3. Землетрясение по своим основным показателям сопоставимо с рассмотренным выше Турецким землетрясением.
На рис. 3 приведены записи вариаций магнитного поля Земли (Двлк, £влк, ^влк) и наклонов земной поверхности (^влк), осуществленные указанными выше информационно-измерительными комплексами. Полученные экспериментальные материалы позволяют выделить начиная с 08ь00т ИТС два характерных магнитных возмущения, которые предваряли сейсмическое событие (рис. 3, фрагменты 1 и 2).
1
0
ГЕОМАГНИТНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ В ВАРИАЦИЯХ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
19.01.20111 09ь17т478 иТ (Кавказ, М = 5.3)
95
ч
н -40
я
^ -45
-50
£ я
50 45 40
100 95 90 8000 ^ 6000 , к4000 й 2000 0
в
О
£ я
в
N
| | 1 1111
1 1 1 |Тл/ 1
1 | 2
-- 1 1 1111
1
1111111 1| 1 1 1
нТл 0.5
0
-0.5 0.5
0
-0.5 0.5
0
-0.5
8.00 8.20 8.40
Фрагмент 1
- н/влк
~ 1 1 1
lm.Lt 1Л .л л.вл......
■ 1 |
:........................ ■ 1 1 1
9.00
0.5
0
-0.5
9.20 9.40 иТ, Ь.т.
Фрагмент 2
-0.5
0.5
0
-0.5
8.00
8.05
8.10 8.15 иТ, Ь.т.
8.40
8.45
8.50 8.55 иТ, Ь.т.
Рис. 3. Записи вариаций магнитного поля Земли (Нвлк, ^влк, ^Вдк) и наклонов земной поверхности (Евл.) информационно-измерительными комплексами Северокавказской геофизической обсерватории в период подготовки и развития сейсмического события на западном Кавказе 19.01.2011 г., а также результаты частотной фильтрации фрагментов записей вариаций магнитного поля (полоса пропускания фильтра 30—300 с).
0
Анализируя данные наблюдений, отражающие аномальные магнитные возмущения, зарегистрированные на этапе подготовки землетрясения на Кавказе, и сопоставляя их с данными по Турецкому землетрясению, отметим, что развитие геофизических процессов в эпицентральных зонах этих событий протекало в пространственно и структурно близких геодинамических обстановках [6].
Полученные данные позволяют расширить наши знания в области изучения сложных механизмов подготовки и развития сильных землетрясений. В ряде случаев аномальные магнитные сигналы могут быть использованы при построении прогностических алгоритмов в интересах разработки специальных информационно-измерительных систем предупреждения о надвигающихся катастрофических землетрясениях [3]. Однако
при этом следует помнить, что отмечающиеся возмущения в период сильных магнитных бурь могут ограничить практическую значимость прогностического мониторинга в сейсмически активных областях с целью выделения аномальных возмущений. Хорошие возможности получения качественной информации по аномальным магнитным возмущениям реализуемы с высокой вероятностью, по-видимому, лишь в периоды умеренной солнечной активности.
Недавно обнаруженное явление возникновения электромагнитных сигналов, предшествующих модельному катастрофическому процессу в лабораторных экспериментах с мелкодисперсными порошками [14], а также оригинальные работы группы исследователей из Калифорнии (сеть магнитных обсерваторий Риак^тёег для наблю-
96
СОБИСЕВИЧ и др.
дения УНЧ магнитных вариаций непосредственно над очаговой зоной) [12] свидетельствуют о необходимости более широкого подхода к оценке рассматриваемого явления.
Таким образом, регистрация, выделение и анализ отдельного класса УНЧ магнитных сигналов на этапе подготовки и развития сейсмических событий являются значительным шагом в понимании электромагнитных процессов, возбуждаемых при трансформации геологических структур в очаговой зоне.
Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России" на 2007— 2012 гг. (госконтракт 16.518.11.7057 от 12 мая 2011 г.), поддержана программой фундаментальных исследований № 4 Президиума РАН (проекты 1.5, 2.7 и 6.2).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гульельми А.В. // УФН. 2007. Т. 177. № 12. С. 12501276.
2. Добровольский И.П. Математическая теория подготовки и прогноза тектонического землетрясения. М.: Физматлит, 2009. 236 с.
3. Копытенко Ю.А., Исмагилов В.С., Копытенко Е.А. и др. // ДАН. 2000. Т. 371. № 5. С. 685-687.
4. Липеровский В.А., Похотелов О.А., Шалимов С.Л. Ионосферные предвестники землетрясений. М.: Наука, 1992. 306 с.
5. Николаевский В.Н. В кн.: Изменения окружающе
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.