ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2009, том 429, № 5, с. 668-672
= ГЕОФИЗИКА =
УДК 550.385.3:550.343
УЛЬТРАНИЗКОЧАСГОТНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПЕРЕД СИЛЬНЫМИ СЕЙСМИЧЕСКИМИ СОБЫТИЯМИ
© 2009 г. Л. Е. Собисевич, К. Х. Канониди, А. Л. Собисевич
Представлено академиком В.Н. Страховым 12.01.2009 г. Поступило 04.03.2009 г.
Выполнен анализ экспериментальных наблюдений вариаций магнитного поля Земли, зарегистрированных аппаратурными комплексами Северокавказской геофизической обсерватории. Показано, что в структуре регистрируемых электромагнитных сигналов удается выделить характерные ультранизкочастотные волновые формы, предшествующие сильным телесейсмическим событиям.
Землетрясение на Аляске 27 марта 1964 г. с магнитудой 9.2 было одним из самых сильных событий в истории инструментальных сейсмических наблюдений.
В конце 1964 г. Г.В. Мур впервые сообщил о характерных магнитных сигналах (предвестниках), которые появились за 2 ч до начала землетрясения [8, 9]. Изучение предвестников этого класса было продолжено [4, 5]. Аномальные электромагнитные сигналы, предваряющие сильные землетрясения, наблюдались в широком диапазоне частот [3—5]. Основные усилия ученых были сосредоточены на изучении аномальных широкополосных электромагнитных возмущений [2]. Из рассмотрения практически выпали квазигармонические составляющие. Этим можно объяснить тот факт, что на протяжении последних 50 лет ультранизкочастотные электромагнитные (УНЧЭ) предвестники периодически обсуждаются, однако полного согласия среди геофизиков относительно возможности их надежного выделения и практического использования до сих пор нет.
В последние годы систематические наблюдения флуктуаций магнитного поля ультранизкой частоты проводятся на Северокавказской геофизической обсерватории ИФЗ РАН, оборудованной современными геофизическими
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
приборами, включая наклономерные и магни-товариационные станции [6]. Анализ накопленной здесь геофизической информации о наведенных волновых процессах, обусловленных удаленными землетрясениями, позволил подтвердить наличие предвестников электромагнитной природы и выделить наличие аномальных волновых форм УНЧЭ-возмущений перед сильными телесейсмическими событиями за 2—4 ч до их начала [7].
Удовлетворительного теоретического объяснения обнаруженному явлению до сих пор нет [1, 4], поэтому при изучении обнаруженного явления на первое место выходит натурный эксперимент.
Многолетний опыт наблюдений на Северокавказской геофизической обсерватории свидетельствует о том, что выделенный нами экспериментально отдельный класс квазигармонических УНЧЭ-сигналов поддается регистрации современными аппаратурными средствами. В подтверждение сказанного обратимся к экспериментальным данным, которые были получены на Северокавказской геофизической обсерватории в 2007 г. Эти результаты представлены в табл. 1 и на рис. 1, 2. Отметим, что уровни зарегистрированных квазигармонических УНЧЭ-возмущений изменяются в пределах от 1 до 5 нТл, что позволяет отчетливо различать их на фоне вариаций электромагнитного поля Земли. Это следует и из рассмотрения амплитудно-временных характеристик, представленных на рис. 1 и на рис. 2.
На рисунке 1а приведены записи вариаций геомагнитного поля по трем компонентам (Н, Б, X и изменения наклонов (север-юг, восток-запад) в период развития и протекания сейсмического события в районе южной Суматры 12 сентября 2007 г., глубина очага 33 км. Примерно за три часа перед землетрясением на записях магнитных вариометров наблюдаются квазигармонические УНЧЭ-вариации с периодом 150 с (рис. 1б). На рис. 2а приведены аналогичные записи для другого сейсмического события в районе о. Тайвань 6 сентября 2007 г., глубина очага 60 км.
нТл -21 -22 -23 -24 -25
2000 1000 0
5000 0
5000
20
21
22
23
01
02
нТл -21
-22
-23
-24
(б)
21к001
10т
20т
30т
40т
50т
22ь00
Рис. 1. а - землетрясение в районе южной Суматры 12.09.2007 г.; УНЧЭ-возмущения, зарегистрированные магнитными вариометрами и наклономерами лаборатории № 1 Северокавказской геофизической обсерватории ИФЗ РАН (20ь 12.09.2007 - 02ь 13.09.2007). б - структура УНЧЭ -возмущения (выделено на рис. 1а), которое возникло и наблюдалось начиная с 21^30т (т.е. за 3 ч) перед землетрясением в районе южной Суматры 12.09.2007 г.
0
Таблица 1. Список удаленных землетрясений, для которых наблюдались наиболее характерные УНЧЭ-возму-щения и абсолютные значения этих возмущений
Район Время (ИТ) Координаты Магнитуда Глубина, км Период вариаций, с Амплитуда вариаций, нТл
Калифорнийский залив 01.09.2007 19:14:27 25.22° с.ш. 109.51° з.д. 5.5 33 75 5
Острова Санта-Крус 02.09.2007 1:5:17 11.25° ю.ш. 165.84° в.д. 5.3 33 60 2.5
Курильские острова 03.09.2007 16:14:53 45.9° с.ш. 150.14° в.д. 6.1 110 90 3
Тайвань 06.09.2007 17:51:25 24.45° с.ш. 122.45° в.д. 6 60 80 5.5
Западное побережье Колумбии 10.09.2007 1:48:13 3.15° с.ш. 77.92° з.д. 6.1 33 115 1
Южная Суматра, Индонезия 12.09.2007 23:49:1 2.54° ю.ш. 100.85° в.д. 7.3 33 150 3.5
Таджикистан 06.11.2007 2:15:42 38.30° с.ш. 72.98° в.д. 5.6 80 150 2
Эгейское море 09.11.2007 1:43:2 38.81° с.ш. 25.55° в.д. 4.9 10 165 1
Восточная Новая Гвинея 22.11.2007 8:48:32 5.74° ю.ш. 146.64° в.д. 5.7 100 55 1.5
Сумбава, Индонезия 25.11.2007 19:53:2 2.07° ю.ш. 118.41° в.д. 5.6 20 70 1.5
Южнее острова Фиджи 09.12.2007 7:28:24 25.82° ю.ш. 177.52° з.д. 7.2 190 40 1
Побережье северного Чили 16.12.2007 8:9:18 22.84° ю.ш. 70.2° з.д. 6.5 60 100 2
Турция 26:12:2007 8:9:18 39.52° с.ш. 33.04° в.д. 5.6 10 150 3
Проанализированные ряды экспериментальных наблюдений на Северокавказской обсерватории за 2007 г. показывают, что из 44 зарегистрированных землетрясений с магнитудой более 5 в 32 случаях были зафиксированы характерные квазипериодические УНЧЭ-возмущения. В числе отличительных признаков следует отметить отчетливые фазовые и амплитудно-временные особенности в структуре сигналов по компонентам Н, Б и Z. Квазигармонические возмущения магнитного поля с периодом от 40 до 150 с и более и длительностью порядка 10—12 мин выделяются по структуре из общей картины вариаций магнит-
ного поля Земли за 2—4 ч перед сильным сейсмическим событием.
Полученные данные дают основания полагать, что надежная регистрация отмеченного класса геомагнитных возмущений современными магнитными вариометрами возможна перед крупными землетрясениями с магниту-дой более 5. Следовательно, работы по затронутой проблеме необходимо продолжать, при этом основные усилия должны быть направлены на создание новых и совершенствование специализированных аппаратурных комплек-
Рис. 2. Вариации (а) и структура (б) УНЧЭ-возмущений перед землетрясением в районе о. Тайвань 06.09.2007 г.
сов. Проведенные экспериментальные наблюдения УНЧЭ-возмущений, регистрируемых на этапе подготовки сильных сейсмических событий, показывают, что уже сегодня эта информация является практически значимой. Так, например, при регистрации УНЧЭ-возмущений в разнесенных пунктах комплексом геофизических приборов, которые включают и специализированную магнитометрическую аппаратуру, возможно определение направления на источ-
ник сейсмического возмущения. При этом представляется возможным не только качественно выделить с представительной вероятностью краткосрочный электромагнитный предвестник, но и приблизительно указать район будущей сейсмической катастрофы.
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ 09-05-00066, 09-05-00431, Программы № 16 Президиума РАН (проекты 1.4, 7.5), а также Фонда содействия отечественной науке.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеев А.С., Глинский Б.М., Имомназаров Х.Х. и др. В кн.: Изменения природной среды и климата. Природные катастрофы. Сейсмические процессы и катастрофы. М.: ИФЗ РАН, 2008. Т. 1. С. 179-222.
2. Гохберг М.Б., Моргунов В.А., Аронов Е.А. // ДАН. 1979. Т. 248. № 5. С. 1077-1081.
3. Бахмутов В.Г., Седова Ф.И., Мозговая Т.А. // Укр. антаркт. журн. 2003. № 1. С. 54-60.
4. Гульельми А.В. // УФК 2007. T. 177. № 12. С. 12501276.
5. Моргунов В.А., Сидорин А.Я. // Сейсм. приборы. 1996. В. 25/26. С. 184-189.
6. Собисевич А.Л., Гриднев Д.Г., Собисевич Л.Е., Кано-ниди К.Х. // Сейсм. приборы. 2008. В. 44. С. 12-25.
7. Гохберг М.Б., Шалимов С.Л. Воздействие землетрясений и взрывов на ионосферу. М.: №ука, 2008. 295 с.
8. Moore G.W. // Nature. 1964. V. 203. P. 508-509.
9. Fraser-Smith A.C. // Eos. 2008. V. 89. № 23. P. 211.
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.