Аналитические методы исследования краткосрочных электромагнитных предвестников землетрясений

Мальцев, Сергей Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Аналитические методы исследования краткосрочных электромагнитных предвестников землетрясений
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Аналитические методы исследования краткосрочных электромагнитных предвестников землетрясений"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ЗЕМЛИ им. О.Ю.Шмидта

На правах рукописи

МАЛЬЦЕВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КРАТКОСРОЧНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРЕДВЕСТНИКОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ.

Специальность 25.00.10 -Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 2005

Работа выполнена в Институте физики Земли им О.Ю.Шмидта.

Научный руководитель:

Доктор физико-математических наук В.А. Моргунов Официальные оппоненты:

Доктор технических наук А.К. Певнев

Доктор физико-математических наук Б.Г. Гаврилов

Ведущая организация:

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН

Защита состоится «31» мая 2005 г. в [с час на заседании диссертационного совета К.002.001.02 Института физики Земли РАН по адресу:

123995, Москва, ул. Б.Грузинская, д. 10, Институт физики Земли РАН

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН.

Автореферат разослан_29 апреля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н.

Э.А. Боярский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Исследования краткосрочных предвестников землетрясений получили интенсивное развитие в последние десятилетия в результате внедрения в эксперимент современной вычислительной техники. Проблема прогноза землетрясений является одной из наиболее актуальных и одновременно наиболее сложных проблем геофизики. Известны сомнения в принципиальной возможности прогнозирования землетрясения (Geller и др). Геофизическая среда представляется как система, находящаяся в состоянии самоорганизованной критичности (self-organized criticality), следствием которого является неконтролируемость процесса подготовки разрушения.

Вместе с тем, известны примеры удачных заблаговременных прогнозов разрушительных землетрясений с эвакуацией населения крупных городов. Исследования нагруженных горных пород показывают, что перед разрушением в ряде параметров наблюдаются аномальные возмущения, аналогичные предвестникам землетрясений.

Также как и фрагменты горных пород, земная кора состоит из блоков и отдельностей разной прочности (Садовский и др.), и развитие большого разрыва, вызывающего сильное землетрясение, невозможно без предварительного накопления малых разрывов в менее прочных участках, что доказано в кинетической концепции прочности акад. С.Н. Журкова.

Задача поиска физических явлений, сопровождающих подготовку землетрясений, осложняется тем, что наблюдаемые предвестники демонстрируют нестабильность во времени и пространстве, и выделение характерных особенностей представляет непростую задачу. Для ее решения требуется внедрение в систему наблюдений современных наукоемких технологий и соответствующего программного обеспечения.

В данной работе проведены теоретические и методические разработки, результаты которых направлены на внедрение современных методов обработки результатов сигнала в программно-аппаратный комплекс по автоматизированному анализу натурных данных в текущем времени.

Одним из перспективных методов изучения процессов подготовки землетрясений является исследование электромагнитных полей. Применение ЭМ методов существенно расширяет возможности изучения деформационных

процессов, протекающих в Земле. На заключительной стадии подготовки землетрясения скорости деформационного процесса максимальны, и, как следствие, максимально активизируются механоэлектрические процессы, что дает возможность построить алгоритмы их выделения.

Актуальность работы заключается в разработке новых методов изучения вариаций физических полей, сопровождающих протекающие в земной коре деформационные процессы накануне землетрясения или иные геодинамические события, разработке алгоритмов оперативного анализа массива поступающих в реальном времени данных и в разработке надежной системы предупреждения о сейсмической опасности.

Цели и задачи исследований.

Целью настоящей работы является изучение ЭМ явлений, протекающих непосредственно перед землетрясением, анализ природы сейсмоаномальных возмущений, регистрируемых на земной поверхности, разработка аналитических методов идентификации прогностических сигналов, создание алгоритмов и программного обеспечения для целей краткосрочного прогноза землетрясений.

При этом ставились и решались следующие задачи:

• Поиск образа сигнала-предвестника землетрясения по реальному сигналу в электромагнитном поле.

• Расчет интегрального электромагнитного поля от ансамбля электрических диполей. Проведение численных оценок допустимых физических величин механо-электрических преобразователей для объяснения наблюдаемых аномальных ЭМИ литосферы.

• Изучение свойств основных типов электромагнитных шумов в атмосфере и способов их подавления.

• Создание методов, алгоритмов и расчетных программ выделения образа импульсного сигнала-предвестника в шумовом поле атмосферы в текущем времени.

• Разработка рекомендаций по внедрению методов оперативного контроля за сейсмической опасностью в программно-аппаратный наблюдательный комплекс.

Основные защищаемые положения.

1. Показано, что в пределах зоны генерации интенсивность ЭМИ слабо зависит от эпицентрального расстояния. Это соответствует данным натурных наблюдений за ЭМ предвестниками и создает условия проникновения в ионосферу возмущений совокупного электромагнитного поля от статистического ансамбля электрических диполей в периоды когерентности.

2. Разработан новый аналитический метод поиска и выделения импульсного сигнала на шумовом электромагнитном фоне атмосферы. Исследованы статистические свойства сигнала. Определены дополнительные критерии поиска полезного сигнала для оценки сейсмической опасности в оперативном режиме.

3. Выделен характерный образ импульсного сигнала-предвестника в электромагнитном поле по данным измерений в различных сейсмоактивных районах и исследованы его характерные свойства.

Научная новизна. Предложена модель генерации электрического и электромагнитного полей от ансамбля когерентных излучателей, позволяющая с единых позиций объяснить совокупность экспериментальных данных. На основе корреляционного и факторного анализа разработан новый метод поиска и выделения импульсных сигналов. По данным натурных измерений выделен образ сигнала-предвестника землетрясений. Показана высокая эффективность применяемых методов, что позволяет рекомендовать разработанные методы, алгоритмы и структуру программного обеспечения для прогностических работ.

Практическая ценность работы. Практическая ценность работы определяется разработкой численных методов выделения сигналов-предвестников в оперативном режиме, возможностью их внедрения в практику прогностических исследований и создании сейсмопрогностического комплекса по мониторингу сейсмической опасности и краткосрочному прогнозу землетрясений и других геодинамических событий.

Фактические материалы. Использованы данные наблюдений за краткосрочными предвестниками, данные по регистрации электрических полей и электромагнитного излучения в различных сейсмоактивных районах страны и каталог землетрясений Геофизической службы РАН.

Представление результатов исследований на конференциях и в печати:

Основные положения работы были представлены на Всероссийской конференции по атмосферному электричеству (Владимир, 2003), и на Международных конференциях: «Проблемы оценки сейсмической опасности, сейсмического риска и прогноза землетрясений». 7-8 октября 2004 г. Ташкент, Symposium of Seismic Hazard Evaluation and Risk Reduction. 5-th Asian Seismological Commission General Assembly 2004. October 18-21, Yerevan, на семинарах ИЗМИРАН, ИФЗ РАН.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 140 страниц, включая 68 иллюстраций. Список литературы содержит 150 наименований.

Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю д.ф.-м.н. В.А.Моргунову за постановку задачи и неизменное внимание к работе, глубокую признательность к.ф.-м.н. А.Г.Здорову за предоставленные для анализа данные натурных наблюдений по ЭМИ, к.ф.-м.н. М.В.Степанову за обсуждения принципов построения программного обеспечения. Автор приносит искреннюю благодарность к,ф.-м.н. Ю.Г.Хабазину за обсуждение материалов II главы и всем сотрудникам лаборатории «Тектоно-акустических и электрических процессов» ИФЗ РАН за помощь в подготовки материалов наблюдений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы актуальность темы, цель и задачи исследований, научная новизна, практическая значимость работы, основные положения диссертации, выносимые на защиту.

ГЛАВА I. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОЙ СТАДИИ ПОДГОТОВКИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

Первая глава посвящена обзору результатов исследований процесса подготовки землетрясений краткосрочного масштаба времени по материалам отечественной и зарубежной печати.

Деформационная природа предвестников землетрясений.

Деформационная природа всех видов предвестников землетрясений в настоящее время не вызывает сомнений. Но в том то и состоит противоречие, что наряду с обнадеживающими данными по краткосрочным предвестникам в различных параметрах деформационной природы, накопленные, в том числе и теоретически обоснованными моделями, прямые измерения деформаций дают пеструю и неоднозначную картину. Стадии подготовки землетрясения разделяются по временному масштабу, соответствующим физическим деформационным процессам. В то время как на долго- и средне-срочной стадии преобладает процесс накопления упругой энергии (эндогенный процесс), в краткосрочном масштабе времени развивается экзогенный процесс неупругого деформирования (Певнев, Добровольский).

Процесс неупругого деформирования (крип), развивающийся асейсмически положен в основу ряда экспериментальных и теоретических работ по анализу деформаций на заключительной стадии подготовки землетрясения (Press; Rice et al.; Dieterich; Ohnaka). По совокупности результатов измерений следует сделать вывод о том, что известные экспериментальные факты, в том числе и прямые деформационные измерения, свидетельствуют о сложной мозаичной структуре распределения напряженно-деформируемого поля вблизи земной поверхности.

Противоречия объясняются тем, что косвенные методы контроля за деформациями, обладающие свойством интегрирования эффекта по пространству более адекватны к проявлениям крупномасштабных тектонических сил, скоростей деформирования и такие косвенные методы оказываются более эффективными для слежения за изменениями напряженно-деформируемого состояния горного массива. ЭМ методы зарекомендовали себя как наиболее чувствительные к скорости деформирования.

Электросопротивление. В серии работах Ямазаки, Рикитаке показано, что в процессе подготовки землетрясений изменения свойств горных пород, в том числе их электрического сопротивления, могут происходить далеко за пределами очаговой зоны. Одновременные наблюдения, выполненные в штольне деформографом и вариометром электросопротивления показали, что вариометр фактически регистрирует деформации пород. В течение нескольких десятков лет вариометром регистрировались аномалии электросопротивления за часы - десятки минут до момента сильных землетрясений на расстояниях (более 1000 км).

Для дальнейшего важно отметить, что при разносе электродов около 5 метров данным методом фиксировались вариации непосредственно в приповерхностном слое земной коры. Дальнейшие исследования показали, что аномалии в электросопротивлении, развиваются одновременно с ЭМИ на различных станциях, доказывая, что эти эффекты единой деформационной природы. Деформации происходят непосредственно вблизи пунктов наблюдения и деформированием охвачены значительные пространства. Детальное совпадение аномального сигнала в электросопротивлении и ЭМИ доказывает, что они являются предвестниками землетрясений.

ЭМИ в период предшествующий сейсмической активности.

Среди множества методов наблюдения деформационных полей литосферной природы, метод ЭМИ, несомненно, является одним из наиболее перспективных для задач краткосрочного прогноза землетрясений. Поэтому он получил широкое распространение в различных странах и активно обсуждается на специально созданных и традиционных международных симпозиумах IUGG, EGS, MEEMSV, ЮС

Метод пассивной регистрации фонового электромагнитного излучения для целей прогноза землетрясений предложен пионерскими работами А А Воробьева, полагавшего возбуждение в очаге землетрясения пробойных электрических полей. Дальнейшие исследования внесли существенные коррективы в начальные представления о механизме генерации ЭМИ. В частности, при электрический прочности горных пород (1078В/м) интенсивность ЭМИ при пробое должна иметь явно выраженную зависимость от расстояния и глубины, чего не наблюдается, а трибоэлектрические поля

должны давать наибольший всплеск излучения в момент землетрясения, чего не отмечалась за всю историю ЭМ наблюдений.

По инициативе проф. М.Б. Гохберга впервые в 1980 г. исследования ЭМИ были поставлены за рубежом в рамках научно-технического сотрудничества между СССР и Японией. В этом эксперименте были зарегистрированы аномальные возмущения ЭМИ перед глубокофокусным землетрясением (М=7, Н=350км). Первые публикация результатов в международной печати явилась отправным пунктом для развития аналогичных исследований в ряде стран (Япония, Китай, США, Франция, Греция, Италия, Болгария и др.). То, что интенсивность сигнала от глубокофокусного очага имела тот же порядок величины, что и для мелкофокусных землетрясений, свидетельство приповерхностного расположения источников МЭП.

В последние годы интенсивные исследования по методу ЭМИ предвестников ведутся в Греции. Понимая ограниченную результативность исследований по методу VAN, начиная с 1995 года в этой стране создается сеть станций по методу ЭМИ в расширенном диапазоне частот VHF и VLF (Eftaxias et al., 2002). Необходимо отметить, что зарубежные коллеги в основном развивают предложенный в России метод за счет расширения частотного диапазона и пространственного разнесения станций. В настоящей работе развитие метода основано на исследовании структуры ЭМ сигнала.

Об источниках электрических сигналов в нагруженных горных породах.

Начало фундаментальных исследований электрических явлений связывают с эффектом Степанова, открытым в 1933 г. Вскоре, однако, стало очевидным, что простые аналогии процессов пластических деформаций кристаллов, не объясняют всего многообразия процессов, наблюдаемых на образцах горных пород.

Для объяснения ЭМИ литосферного происхождения рассматривают источники дислокационной природы, нарушение связей адгезионной природы двойных электрических слоев и контактных разностей потенциалов, электрокинетические явления и др. В основу основных моделей подготовки землетрясений (ДД, ЛНТ и др.) положен процесс трещинообразования.

Заключительная фаза подготовки землетрясения характеризуется резкой активизацией процесса изменения напряженно-деформируемого состояния. Стадия накопления энергии сменяется быстротекущей стадией неупругих

деформаций и пластического течения. На порядки возрастает скорость деформации во всей области подготовки. Это приводит к росту отношения сигнал/шум и потому диагностика разрушения становится более доступной для контроля по комплексу геофизических параметров.

ГЛАВА II. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВОЗМУЩЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ЛИТОСФЕРНОЙ ПРИРОДЫ.

Сейсмоаномальные возмущения атмосферно-электрического поля атмосферы.

Из совокупности геофизических полей, используемых для изучения процесса подготовки землетрясения, атмосферно-электрическое поле (Ez) является наименее изученным. Это объясняется, прежде всего, высоким уровнем шумов, в отдельные периоды, многократно превосходящие уровень полезного сигнала, главным образом за счет метеорологического фактора. Вместе с тем, этот параметр имеет важное значение для понимания природы ЭМ возмущений и рассматривается в качестве фактора сейсмо-ионосферных связей.

Натурными наблюдениями установлено, что большинство аномалий в электрических параметрах атмосферы регистрируются за первые часы перед землетрясением. Наблюдения аномальных возмущений такой длительности превышающих характерное время релаксации приземного воздуха (т~10 мин), что свидетельствует о внешнем факторе воздействия, какими являются деформационные процессы в литосфере.

Статистический ансамбль диполей и электрическое поле атмосферы.

В работе рассмотрена модель: источниками ЭМ - возмущений являются не зона очага тектонического землетрясения, а вся зона подготовки землетрясения (десятки, сотни и тысячи километров, в зависимости от магнитуды) или достаточно протяженные фрагменты этой зоны.

Анализируется поляризованный объем при условии при котором

поляризация источников оказывается когерентной, хотя бы в течение некоторого времени. Время жизни поляризованного состояния удовлетворяет квазистатическому приближению, т.е. Т»Ь/с, где Т - характерное время релаксации возмущения, L-характерные линейные размеры области возмущения (Ь~2г), с - скорость света.

Электрическое поле (Е) рассматривается как результат поляризации протяженных геологических элементов (г) в непосредственной близости от точки измерения. Тогда Е, в точке наблюдения представимо в тензорном виде:

Безразмерный тензор не зависит от размеров поляризованной области и определяется только ее формой. Он был вычислен аналитически. Как правило, абсолютная величина компонентов оказывается "порядка единицы" и модуль поля Е:

Электрическое поле мало меняется внутри самой поляризованной области. Вблизи возмущенной области будет наблюдаться примерно одинаковая напряженность поля, и эти значения будут определяться в первом приближении только плотностью поляризации. С удалением от этой области электрическое поле уменьшается по закону г -3.

Так как радиус зоны подготовки для М>5 более 100 км, что сравнимо с высотой до ионосферы, то создаются условия для проникновения электрического поля в ионосферу. Учитывая, что проводимость ионосферы изменяется на порядки величин в суточном вращении, проникновение возмущений от земной поверхности существенно зависит от локального времени.

Оценки плотности поляризации, поверхностной плотности заряда и удельного объема трещин.

В работе получены численные оценки плотности поляризации породы при

напряженности Ег~1кВ/м, которые с о с т а М®яШ'т+ЮО-ц-е н е н а

максимально возможная плотность поверхностного заряда из условия предела прочности материала. Для гранита, механический предел прочности на разрыв которого составляет ~10-Н>0 МРа, предельная оценка поверхностной плотности

заряда составляет: <т< 001 + 0 025—При известной поверхностной плотности

заряда можно оценить удельного объема, занятого трещинами, величина которого составляет: A^S-IC' + IO"'.

Электрический заряд, возникающий на поверхности трещины, релаксирует вследствие конечного электрического сопротивления породы. Время жизни поляризованного состояния может сильно варьироваться в зависимости от типа горных пород и других параметров, таких как температура, влагонасыщеность, и др. Характерные времена релаксации заряда с реальной проводимостью горных пород составляют

По удельному объему, занятому трещинами оценивается время релаксации электрического заряда (2с - Змин), т.е. характере время, которое необходимо для объяснения наблюдаемых возмущений Ez в атмосфере. Это на один два порядка превышает время релаксации в проводящей среде. Тем самым правомерен вопрос о существовании механизмов и структур в земной коре, обладающих электретными свойствами. В этом состоит общность задачи объяснения механизма сохранения заряда в вариациях атмосферно-электрического и в теллурического полях, регистрируемых по методу VAN (Varotsos et al.).

ГЛАВА III. ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ЭМ ШУМОВ В АТМОСФЕРЕ.

В третьей главе исследуется шумовой фон атмосферы, на котором ведется поиск импульсных электромагнитных предвестников. Для этой цели используется традиционные численные методы спектрального анализа, вейвлет, динамические спектры. В качестве массива обрабатываемых данных используются магнитные записи шумов и полезного сигнала в звуковом диапазоне от 100 до 1700 Гц. Эти записи сделаны в различное время, как в период повышенной сейсмической активности, так и в сейсмобезопасных районах. Анализ проведен по совокупности записей на магнитные носители, полученные в различных регионах общей длительностью более 200 час.

Методы цифровой фильтрации при построении системы наблюдений.

Реальный радиоволновой сигнал, регистрируемый в атмосфере Земли, представляет собой совокупность возмущений самых различных источников.

Эти возмущения по характеру проявления разделяются на две основные составляющие: флуктационную и импульсную. Аномальные возмущения сейсмогенной природы имеют, по мнению исследователей, ярко выраженный импульсный характер, тем самым флуктационная составляющая должна рассматриваться как помеха. Согласно исследованиям флуктационная составляющая фона в ЭМ поле атмосферы присутствует непрерывно и создается удаленными" источниками различной природы, главным образом, удаленными грозовыми очагами, плазменными неустойчивостями в ионосфере и магнитосфере.

Техногенные источники, в частности, радиостанции, могут внести свой существенный вклад в шумовой фон атмосферы. При использовании достаточно чувствительной аппаратуры практически в любой точке земного шара в исследуемом диапазоне фиксируется сигнал от радионавигационных станций «Омега». Вблизи ЛЭП и других объектов мощного излучения на входные каскады наводятся частоты электросети, которые могут создавать известные проблемы при приеме полезного сигнала.

Методы спектрального анализа для изучения атмосферных шумов.

Для обработки такого рода сигналов традиционно применяется спектральный анализ, в основе которого лежит преобразование Фурье (ПФ). При анализе цифрового сигнала используется т.н. дискретное преобразование Фурье (ДПФ). Так же как и для обычного, непрерывного ПФ, для дискретного существует прямое и обратное преобразование. Известны две модификации спектрального анализа: спектрально-временной анализ (СВАН), который в отличие от обычного дискретного преобразования Фурье позволяет понять, как изменялся спектр сигнала во времени и вейвлет-анализ для исследования специфических сигналов.

Способы борьбы с перманентными техногенными помехами.

При регистрации ЭМИ предвестников значительные трудности создают радиопередающие устройства. Для техногенных помех характерно то, что они, как правило, сосредоточены в узком диапазоне частот. Именно этим свойством мы и воспользуемся для построения схемы их подавления.

Подавление техногенных помех, заключается в подавлении коэффициентов Х{к), находящихся в узком частотном диапазоне. Этого можно достичь путем умножения Х(к) на фильтрующую функцию Q{k):

0(к) должна быть близка к 0 в области частот, где наблюдается помеха и 1 -в остальной области. После фильтрации помех сигнал восстанавливается с помощью обратного преобразования Фурье:

-У-А

*к = о и

(5)

Эти преобразования сигнала применены для обработки данных натурных наблюдений. Рис. 1 и 2 иллюстрирует результат очистки записи атмосферных сигналов от сигналов радиостанций. Сигнал был зарегистрирован на Северном Кавказе 24.01.1982 года в ночное время и оцифрован с частотой дискретизации 48 кГц.

На рисунке 1 приведен фрагмент этой записи, на котором обнаруживаются как атмосферные помехи (твики), так и сигнал радиостанции «Омега» (отмечены стрелками).

После подавления нежелательного узкополосного сигнала и восстановления сигнала с помощью (5) получим результат, показанный на Рис. 2:

В результате сделанного преобразования сигнала, запись соответствует уровню шумов урезанного диапазона частот. Амплитуда же атмосферных помех - твиков, осталась практически неизменной. Импульсы удаленных грозовых разрядов могут представлять интерес для дальнейшего изучения, поскольку для проведения прогноза необходимо уметь отличать их от сигналов литосферной природы.

ГЛАВА IV. ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ИМПУЛЬСНОГО ЭМ СИГНАЛА.

Предвестник в ЭМ поле изучается более 30 лет. Из-за несовершенства инструментальной базы до настоящего времени регистрация предвестников ЭМИ ведется методом регистрации интегральной интенсивности потока импульсов. Этого недостаточно для дальнейших исследований всего частотного диапазона, выделения устойчивого образа высокочастотного сигнала, распознавания сигнала-предвестника на фоне шумов, изучения механизма его генерации и определения местоположения источника.

Тем самым, задачу поиска импульсного ЭМ предвестника следует ставить достаточно широко. Для этих целей целесообразно использовать всю совокупность известных данных сопровождающих процесс динамического деформирования твердого тела: лабораторному моделированию, атмосферным шумам, натурным измерениям.

ЭМ излучение при разрушении материалов в лабораторных условиях.

В данном разделе проводится сравнительный анализ ЭМ сигналов в свободной атмосфере с видом ЭМ излучения, возникающего при деформации и разрушении образцов в лабораторных условиях. Электромагнитные явления, связанные с деформацией и разрушением материалов, исследовались в большом числе работ. Также как и при натурных измерениях в лабораторных испытаниях использовались интегральные методы регистрации сигнала.

Только в отдельных работах при испытаниях образцов горных пород (Yamada et я1., O'Keefe et я1., Bogomolov et использовались методы цифровой и магнитной регистрации высокочастотного сигнала, что позволило зарегистрировать реальные, периодически повторяющиеся волновые пакеты, возникающие при деформационном процессе. Оказалось, что возникновение такого вида излучений характерно для различных горных пород. При этом в экспериментах поставленных различными авторами и в различных условиях периодический характер импульсного сигнала сохраняется.

Электромагнитный сигнал при взрывах.

Исследование физического явления ЭМ излучения при деформировании образцов горных пород проводились на горных породах в условиях их естественного залегания при изучении релаксационных процессов после взрыва. Полевые работы, поставленные ИФЗ РАН на взрывах наличия такого эффекта подтвердили. К этому же выводу пришли и зарубежные ученые (O'Keefe et al.). Как и в лабораторных экспериментах, в период релаксации напряжений в массиве пород наблюдались периодические импульсные сигналы сходные с теми, что регистрируются при лабораторных испытаниях. При этом замечено важное свойство: серии импульсов являлись независимыми по поляризации. Т.е. серии, записанные на горизонтальных и вертикальных антеннах, были различными.

ЭМ импульсные сигналы перед сейсмической активностью.

В этом разделе работы приведены результаты изучения записей ЭМИ на магнитные носители, зарегистрированные в сейсмоактивных районах в период развития афтершоковой активности. Показано, что импульсное ЭМИ регистрируемое в период подготовки землетрясения имеет ту же характерную

форму, которая регистрируется при лабораторных испытаниях и в период релаксации напряжений после взрывов.

Наряду с записями интегральных значений по числу импульсов или огибающей сигнала, проводились сеансы регистрации ЭМ поля на магнитную ленту. Эти данные сопоставлялись с результатами наблюдений фоновых атмосферных шумов, которые проводились вне сейсмоактивных районов.

На записях были обнаружены многочисленные участки с аномальной активностью Длительность таких участков соответствовала периодам возникновения аномалий на интегральной записи. Характерный вид записи таких сигналов представлен на рис. 3.

Рис 3 Характерный вид записи аномального ЭМИ в звуковом диапазоне частот По оси ординат амплитуда электрической компоненты поля в относительных единицах

Данные пакеты ЭМИ в увеличенном масштабе времени имеют характерные формы импульсного сигнала, приведенного на рис. 4. Отметим, что практически во всех зарегистрированных случаях наблюдается один и тот же вид сигнала. Длительность импульса составляет около 1 мс. Интервалы между импульсами составляют 10 мс.

Рис 4 Импульсное ЭМИ относительных единицах Деление по горизонтальной оси соответствует 1/48 с

Обобщая данные лабораторных и натурных экспериментов можно выделить характерные особенности этих сигналов:

• Во всех случаях, как в естественных, так и в лабораторных и искусственныхЛусловиях, наблюдаются сигналы импульсного характера.

• Эти импульсы зачастую образуют последовательности с хорошо выраженной периодичностью. Одиночные импульсы встречаются редко.

• Внутри последовательности форма импульсов обладает хорошей повторяемостью, т.е. многочисленные импульсы соответствуют типичному образу сигнала.

О природе сейсмоаномального импульсного ЭМ излучения.

Так как ЭМИ возникает непосредственно на заключительной стадии подготовки, фактически начавшегося процесса пластического разрушения,

естественно обратиться к результатам исследования этого физического явления. Исследования 'электрических эффектов пластичности были начаты в Ленинградском физтехе на кристаллах. При нагружении на сдвиг кристаллов обнаружено, что деформация происходит малыми скачками. Стабильность амплитуды скачков объяснялась строением кристаллической решетки. Под воздействием напряжения сдвига происходит сдвиг решетки на величину одноатомного расстояния, что определяет постоянство амплитуды сдвига и, как следствие, определяет стабильность амплитуды

Для горных пород это может служить не более чем аналогией. Превалирующим механизмом разрушения горных пород является трещинообразование. Известно, что при медленном увеличении нагрузки, трещина стоит, но яркость факела, т.е. концентрация напряжений возрастает. При достижении необходимой концентрации дислокаций происходит скачок, и трещина останавливается, исчерпав запас кинетической энергии. Этот процесс циклически повторяется и тем самым, развитие трещин представляет собой также скачкообразный процесс, контролируемый явлением ползучести (Финкель, 1970).

В работе показано на примерах, что применение методов спектрального анализа оказываются недостаточно эффективными для исследования структуры поля и выделения из шума характерного импульсного возмущения. Тем самым,

в решении задач исследования краткосрочных ЭМИ предвестников стоит задача поиска новых методов и алгоритмов их идентификации на шумовом фоне сигналов иной природы.

Метод «подобия» для определения образа импульсного сигнала.

В работе разработан новый метод поиска и выделения на фоне шумов импульсного сигнала характерной формы, в применении к анализу ЭМИ предвестников землетрясений. Последовательность операций состоит вкратце в следующем. Прежде всего, определялся суммарный уровень атмосферного и антропогенного шума. Алгоритм обоснован на Гауссовом законе распределения шумов. Определение шумового сигнала для прочих сигналов вводилось постулативно. Вторым этапом проводится определение выраженных сигналов и их первичная обработка. Для этого определялись зоны, в которых есть выраженный сигнал. В работе использован алгоритм для идентификации сигналов, характерных для изучаемого процесса. На третьем этапе проводилось сопоставление сигналов друг с другом методом «подобия». Для сравнения сигналов использовался корреляционный анализ. Для выраженного импульса, свертка сигнала с остальными дает хорошо выраженные максимумы.

О 4 I-1-р-1-1-

-02

-04

1НТШ, тз

СП

001 0 02 0 03 0 04 0 05 006

1|гре, в

Рис. 5. Характерная форма импульса, выделенная из массива данных атмосферного фона и распределение интервалов времени между импульсами. Наблюдается хорошо выраженная периодичность импульсов.

На заключительном этапе процесса осуществляется формирование групп «подобных» импульсов, его обобщенного образа ' рис. 5 и - исследование групповых статистических характеристик построение гистограмм временных интервалов следования сигнала. Статистические характеристик сигнала служат результирующими критериями наличия искомого сигнала и его интенсивности.

Распознавание образа сигнала-предвестника в режиме реального времени.

Создание действующей системы мониторинга сейсмической опасности в краткосрочном времени предполагает автоматизацию процесса поиска и выделения образа сигнала-предвестника. Тем самым стоит задача использования описанного алгоритма в текущем времени и разработки соответствующего программного обеспечения. В работе приводятся результаты обработки реального сигнала, записанного в условиях осложненных наличием сильных атмосферных помех. Эффективность метода продемонстрирована на примере выделения полезного сигнала в условиях прохождения близкого грозового фронта. Этот метод в совокупности с описанным выше приемом динамического подавления узкополосных сигналов для подавления радиостанций дает возможность эффективного выделения полезного прогностического сигнала. Форма импульсов не является ограничением для применения предложенного метода «подобия» и свидетельствует о возможности его более широкого применения.

Выделение ЭМИ-предвестников в условиях сильных атмосферных помех.

Изложенный подход был реализован при измерениях на Кавминводском полигоне. За период с 1999 г. были зарегистрированы многочисленные случаи прохождения близкого грозового фронта и изучены характерные особенности распределения, возникающего при этом импульсного излучения. За этот период наблюдалось х предвестников, в зоне подготовки которых оказывалась станция наблюдений. В одном уникальном случае предвестник наблюдался во время прохождения грозы. В работе иллюстрируется данный случай отождествления полезного сигнала в условиях осложненных сильной помехой. Отметим, что

ранее применявшиеся методики не позволяли определять наличие аномального ЭМИ при прохождении грозовых очагов и иных сильных помех. Эти участки выбраковывались, что существенно влияло на надежность прогностической задачи.

Тем самым, изложенный метод не только дает возможность идентифицировать прохождение сигнала, свидетельствующего о начале неупругого деформационного процесса, но и возможность контролировать его развитие в условиях отягощенных значительными атмосферными и техногенными помехами.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. В рамках модели излучения когерентного ансамбля электрических диполей в процессе трещинообразования приповерхностных слоев в период подготовки землетрясения показано, что ЭМ поле мало меняется внутри самой поляризованной области. С удалением от этой области электрическое поле уменьшается по закону г*3. Найдено объяснение известным экспериментальным данным о слабой зависимости интенсивности ЭМ предвестников от эпицентрального расстояния в зоне подготовки и показано, что протяженные области генерации ЭМ поля могут рассматриваться в качестве физического фактора сейсмоионосферных связей.

2. Получены численные оценки поверхностной плотности электрического заряда, удельного объема трещин, размеров трещин, время поляризации деформируемого объема.

3. Предложен новый аналитический метод «подобия» для выделения импульсного сигнала-предвестника на фоне атмосферных и антропогенных шумов, открывающий возможность формализации алгоритма выделения полезного сигнала на фоне шумов и построения прогностической системы не зависящей от человеческого фактора.

4. По данным натурных наблюдений в сейсмоактивных районах обнаружен образ импульсного электромагнитного сигнала-предвестника в реальном поле.

5. По предложенному методу разработан алгоритм и проведены его натурные испытания на реальных массивах данных. Создан действующий макет программного обеспечения. Эффективность метода продемонстрирована на примерах повышенного уровня шума.

Основные результаты исследований представлены в публикациях:

1. Моргунов В.А., Мальцев С.А.' 2003. Модель квазистационарного электрического поля литосферной природы. Труды Пятой Российской конференции по атмосферному электричеству, г. Владимир, 21-26 сентября 2003 г. с. 58-61.

2. Моргунов ВА., Здоров А.Г. Степанов М.В., Мальцев СЛ., Данилов В.И. 2004. Электромагнитные предвестники и краткосрочный прогноз землетрясений. Исследования в области геофизики. К 75-летию Объединенного института физики Земли им. О.Ю.Шмидта. Москва, ОИФЗ РАН. с. 109-118.

3. Моргунов В.А., Мальцев С.А. 2004. Модель квазистатического электрического поля в атмосфере литосферной природы // Проектирование и технология электронных средств. Специальный выпуск, с. 33-37.

4. Мальцев С.А., Моргунов ВА. 2005. К физической модели возмущений электростатического поля литосферной природы в атмосфере и ЭМИ. Физика Земли. №9, с. 35-41.

Тезисы докладов.

1. Моргунов В.А., Мальцев С.А. Модель квазистационарного электрического поля литосферной природы. Тезисы докладов. Пятой Российской конференции по атмосферному электричеству. Владимир 21-26 сентября 2003 г. с. 7.

2. Malzev S.A. and V.A. Morgounov. 2004. Electromagnetic, atmospheric electric precursors and earthquake prediction. Тезисы докладов Международной конференции: «Проблемы оценки сейсмической опасности, сейсмического риска и прогноза землетрясений». 7-8 октября 2004 г. Ташкент.

3. Malzev S.A. and V.A. Morgounov. 2004. Tertiary creep, atmospheric electric, electromagnetic precursors and earthquake prediction. Symposium of Seismic Hazard Evaluation and Risk Reduction. 5-th Asian Seismological Commission General Assembly 2004. October 18-21, Yerevan.

âS.tPÛ

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Мальцев, Сергей Александрович

ГЛАВА I. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОЙ СТАДИИ ПОДГОТОВКИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ. (Обзор).

1.1. Деформационная природа предвестников землетрясений.

1.2. Электросопротивление как индикатор деформационного процесса.

1.3. Электромагнитное излучение в период предшествующий сейсмической активности.

1.4. Об источниках электрических сигналов в нагруженных горных породах.

ГЛАВА II. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВОЗМУЩЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ЛИТОСФЕРНОЙ ПРИРОДЫ.

2.1. Стадия ускоренной ползучести горных пород накануне землетрясения.

2.2. Сейсмоаномальные возмущения атмосферно-электрического поля.

2.3. Статистический ансамбль диполей в модели квазистационарного электрического поля литосферной природы.

2.4. Электрическое поле от неоднородности в форме простых фигур.

2.5. Плотность поляризации, физические механизмы, лабораторные эксперименты.

ГЛАВА III. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ШУМОВ В АТМОСФЕРЕ.

3.1. Поиск полезного сигнала - основная трудность прогностической задачи.

3.2. Методы цифровой фильтрации при построении системы наблюдений.

3.3. Применение стандартных методов для цифровой обработки атмосферных шумов.

3.4. Характерные сигналы шумового фона атмосферы.

3.5. Техногенная гармоническая помеха па примере сигнала радиостанций «Омега».

3.6. Способы борьбы с перманентными техногенными помехами.

3.7 Определение эффективного частотного диапазона.

ГЛАВА IV. ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СИГНАЛА.

4.1. ЭМ излучение при разрушении материалов в лабораторных условиях.

4.2. Электромагнитный сигнал при взрывах.

4.3. ЭМ импульсные сигналы перед сейсмической активностью.

4.4. О природе сейсмоаномалыюго импульсного ЭМ излучения.

4.5. О природе двух полярного импульса.

4.6. Численный анализ импульсного сигнала традиционными методами.

4.7. Алгоритм поиска сигнала литосферой природы.

4.8. Метод «подобия» для определения образа импульсного сигнала.

4.9. Распознавание образа сигнала-предвестника в режиме реального времени.

4.10. Результаты, полученные па полигоне при режимных наблюдениях за ЭМИ.

4.11. Необходимые элементы для создания системы мониторинга сейсмической опасности в реальном времени.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Аналитические методы исследования краткосрочных электромагнитных предвестников землетрясений"

При известной противоречивости взглядов на проблему прогноза землетрясений с определенностью можно утверждать, что исследованиями последних десятилетий доказано существование предвестников в различных геофизических полях. При этом задача не становится проще, так как нестабильность во времени, мозаичность в пространстве эффектов и неадекватность свойств предвестников параметрам землетрясений ставит под сомнение основную цель - заблаговременное прогнозирование сейсмической катастрофы. Наряду с отдельными успехами, катастрофы последних лет с очевидностью демонстрируют степень сложности проблемы и необходимость поиска надежных критериев оценки сейсмической опасности в текущем времени.

Краткосрочный прогноз позволяет в полном объеме принять самые решительные меры по предотвращению массовых жертв среди населения и провести профилактические мероприятия во избежание экологических катастроф. Тем самым, не умаляя значимости исследований процессов подготовки более длительных интервалов времени, основная смысловая нагрузка ложится на прогноз за сутки-часы до катастрофы.

Исследования краткосрочных предвестников наиболее интенсивно развивались в последние десятилетия. Это определялось двумя основными факторами: выходом технологии проведения измерений на минимально необходимый уровень в соответствии с масштабом быстротекущих явлений и возможностью конкретного практического использования результатов исследований.

При отсутствии реальных результатов и значительных затратах на научный поиск в течение предыдущих десятилетий выражалось сомнение в принципиальной возможности прогнозирования землетрясения (Geller, 1997). Геофизическая среда, с этой точки зрения, рассматривается как система, находящаяся в состоянии самоорганизованной критичности (self-organized criticality, СОК), следствием которого является неконтролируемость процесса подготовки разрушения. Согласно этим представлениям, из-за нелинейности такой системы любое слабое событие может перерасти в сильное землетрясение, т.е. землетрясение происходит без подготовительной фазы. Это противоречит не только результатам, но и логике.

Ведь если нет процесса подготовки, то не должно быть и фазы релаксации. В действительности, фаза релаксации (афтершоки, деформации и др.) длятся месяцами и годами. Здесь уместно упомянуть и о форшоках. СОК, как абстракция существует лишь в математических моделях. Реальные физические и геологические системы конечны. Т.е. размер системы конечен и это ставит предел неограниченной неоднородности (Челидзе и др., 2004).

Отметим, что доказательства невозможности прогноза не могут быть даны в принципе. Но для опровержения этого утверждения достаточно одного, двух примеров полномасштабного прогноза, которые уже существуют. Более того, лабораторное моделирование говорит прямо об обратном. При нагружении и в период предшествующий разрушению образцов горных пород наблюдаются предвестники в ряде параметров, аналогичные наблюдениям в натурных условиях.

Следовательно, принципиальную невозможность прогноза следует отвергнуть, и задача состоит в изучении особенностей действительно сложного процесса подготовки тектонического землетрясения. Наблюдаемые предвестники демонстрируют столь широкий спектр возмущений и нестабильность во времени и пространстве, что выделение характерных особенностей представляет непростую задачу.

Неустойчивость экспериментальных данных приводит к многообразию предлагаемых объяснений наблюдаемых эффектов, построению порою противоречивых моделей описания процесса подготовки землетрясения. По свидетельству ведущих ученых, проблема прогноза еще далека от решения, несмотря на ее возрастающую значимость. Для ее разрешения потребуется применение всех знаний и многолетнего опыта исследований предвестников, внедрение в систему наблюдений современных наукоемких технологий, средств связи для оперативной передачи информации и мощного программного обеспечения для ее обработки. Необходимо отметить, что в настоящее время такие научно-технические условия созданы, что дает возможность решать проблему краткосрочного прогноза, которая, несмотря на ее возрастающую значимость, по свидетельству ряда ученых, практически еще не решена.

Действительно, изучение процесса разрушения фрагментарной среды оказалось более трудной задачей, чем это представлялось при первых успехах лабораторного моделирования на кристаллах (Иоффе 1929, 81ерапоу 1933). В реальных геофизических условиях изучение процесса разрушения усугубляется неопределенностью начальных данных, неопределенностью условий нагружения разрушаемого объема, реологических свойств материала и неоднородностью деформируемых объемов горных пород.

В настоящее время по аномальным возмущениям в период, предшествующий сейсмическому событию, собран обширный экспериментальный материал. То обстоятельство, что предвестники регистрируются в различных геофизических параметрах, в отдельных случаях одновременно на разных станциях, свидетельствует о том, что в процессе подготовки участвуют обширные пространства в районе эпицентра готовящегося землетрясения. Обобщение наблюдаемых экспериментальных свидетельств формулируется в феноменологических и физических моделях генерации возмущений. В отличие от долгосрочных предвестников, проявляющихся на стадии накопления упругой энергии, краткосрочные предвестники проявляются на стадии реализации накопленной энергии в виде пластических деформаций. Это дает основание положить в основу этих моделей развивающийся процесс неупругого деформирования накануне удара.

Использование быстро развивающегося электромагнитного комплекса существенно увеличивает возможности изучения протекающих в Земле электромеханических процессов. Помимо традиционных измерений теллурического и магнитного полей, к таким методам следует отнести, прежде всего, метод регистрации электромагнитного импульсного излучения (ЭМИ), более адекватно отражающий динамические изменения в среде на заключительной стадии подготовки и получивший потому к настоящему времени приоритетное развитие.

В настоящей работе рассматриваются вопросы, связанные с активизацией механоэлектрических преобразователей (МЭП) в процессе развития неупругого деформирования накануне землетрясения или иного типа геодинамического процесса. На основании литературных источников и оригинальных данных натурных наблюдений обсуждаются возможные механизмы МЭП и феноменологическая модель генерации электромагнитного излучения и атмосферно-электрического поля.

Цели и задачи исследований.

Целью настоящей работы является изучение электромагнитных явлений, протекающих непосредственно перед землетрясением, анализ природы сейсмоаномальных возмущений, регистрируемых на земной поверхности, разработка аналитических методов идентификации прогностических сигналов, создание алгоритмов и программного обеспечения для целей краткосрочного прогноза землетрясений.

При этом ставились и решались следующие задачи.

• Поиск образа сигнала-предвестника землетрясения по реальному сигналу в электромагнитном поле.

• Изучение свойств основных типов электромагнитных шумов в атмосфере и способов их подавления.

Основные защищаемые положения.

Представление результатов исследований на конференциях и в печати. Основные положения работы были представлены на Всероссийской конференции по атмосферному электричеству (Владимир, 2003), на Международных конференциях: «Проблемы оценки сейсмической опасности, сейсмического риска и прогноза землетрясений». 7-8 октября 2004 г. Ташкент, Symposium of Seismic Hazard Evaluation and Risk Réduction. 5-th Asian Seismological Commission General Assembly 2004. October 18-21, Yerevan и на семинарах ИЗМИРАН, ИФЗ РАН.

Основные результаты исследований представлены в следующих публикациях: Моргунов В.А., Мальцев С.А. 2003. Модель квазистационарного электрического поля литосферной природы. Пятая Российская конференция по атмосферному электричеству, г. Владимир, 21-26 сентября 2003 г. с. 58-61.

Моргунов В.А., Здоров А.Г. Степанов М.В., Мальцев С.А., Данилов В.И. 2004. Электромагнитные предвестники и краткосрочный прогноз землетрясений. Исследования в области геофизики. К 75-летию Объединенного института физики Земли им. О.Ю.Шмидта. Москва, ОИФЗ РАН. с. 109-118.

Моргунов В.А., Мальцев С.А. 2004. Модель квазистатического электрического поля в атмосфере литосферной природы // Проектирование и технология электронных средств. Специальный выпуск, с. 33-37.

Мальцев С.А., Моргунов В.А. 2005. К физической модели возмущений электростатического поля литосферной природы в атмосфере и ЭМИ. Физика Земли. №9, с. 35-41.

Тезисы докладов.

Моргунов В.А., Мальцев С.А. Модель квазистационарного электрического поля литосферной природы. Тезисы докладов Пятой Российской конференции по атмосферному электричеству. Владимир 21-26 сентября 2003 г. с. 7.

Malzev S.A. and V.A. Morgounov. 2004. Electromagnetic, atmospheric electric precursors and earthquake prediction. Тезисы докладов Международной конференции: «Проблемы оценки сейсмической опасности, сейсмического риска и прогноза землетрясений». 7-8 октября 2004 г. Ташкент.

Malzev S.A. and V.A. Morgounov. 2004. Teriary creep, atmospheric electric, electromagnetic precursors and earthquake prediction. Symposium of Seismic Hazard

Evaluation and Risk Reduction. 5-th Asian Seismological Commission General

Assembly 2004. October 18-21, Yerevan.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 140 страниц, включая 68 иллюстраций. Список литературы содержит 150 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Мальцев, Сергей Александрович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. В рамках модели излучения когерентного ансамбля электрических диполей в процессе трещинообразования приповерхностных слоев в период подготовки землетрясения показано, что ЭМ поле мало меняется внутри самой поляризованной области. С удалением от этой области электрическое поле уменьшается по закону г" . Найдено объяснение известным экспериментальным данным о слабой зависимости интенсивности ЭМ предвестников от эпицентрального расстояния в зоне подготовки и показано, что протяженные области генерации ЭМ поля могут рассматриваться в качестве физического фактора сейсмоионосферных связей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной целью настоящей работы является разработка аналитических методов идентификации прогностических сигналов, создание алгоритмов и программного обеспечения для целей краткосрочного прогноза землетрясений. Эта цель достигается за счет анализа полученных и известных из литературных источников данных по изучению электромагнитных явлений, протекающих непосредственно перед землетрясением.

Исследованиями ученых, выполненных в различных странах существование предвестниковых возмущений в геофизических полях не вызывает сомнений. При этом задача не становится проще, так как нестабильность во времени, мозаичность в пространстве эффектов и неадекватность их возникновения параметрам землетрясений ставит под сомнение основную цель - заблаговременное прогнозирование сейсмической катастрофы. Наряду с отдельными успехами, катастрофы последних лет с очевидностью демонстрируют степень сложности проблемы и необходимость поиска надежных критериев оценки сейсмической опасности в оперативном времени.

В ряде стран ведутся интенсивные поиски эффективных способов прогноза землетрясений. Масштаб времени краткосрочных предвестников, измеряемый часами - десятками часов дает возможность избежать массовой гибели населения и своевременного принятия профилактических мер по предотвращению экологических катастроф из-за разрушения атомных, химических и индустриальных предприятий. Это определяет приоритеты в решения проблемы краткосрочного прогнозирования землетрясений.

В отличие от традиционных методов исследования предвестников ЭМИ с регистрацией интегральной интенсивности высокочастотного сигнала в данной работе предложен совершенно новых подход к анализу аномального возмущения. Объектом исследования является реальный высокочастотный сигнал. Это стало возможным с развитием вычислительных средств и методов, позволяющих вести наблюдения и анализ сигнала в оперативном режиме. Переход от интегральных параметров к исследованию структуры реального сигнала потребовал вернуться к исследованию ЭМ шумов в атмосфере, но уже на новом уровне с дискретизацией шумов по типам сигналов и их природе. Отдельное внимание уделено процессу подавления техногенных помех, представляющих существенные трудности при регистрации и отождествлении предвестников.

Фактически переход от интегральных характеристик к реальному сигналу, это переход к иным более надежным критериям идентификации полезного сигнала. В самом деле, при регистрации огибающей признаками могут служить интенсивность и длительность. При этом различные источники могут создавать сходные аномалии, например грозы. При наличии реального ЭМ сигнала появляется возможность анализировать структуру поля импульсного сигнала, его форму, повторяемость, амплитуду и ряд других параметров.

В работе рассмотрено изучение шумового фона атмосферы на примерах основных помех естественной и антропогенной природы. Попытки использовать стандартные методы спектрального анализа по нахождению полезного импульсного сигнала не привели к желаемому результату. Поэтому в диссертации разработан метод, построен алгоритм и создано программное обеспечение для целей выделения специфических сигналов, возникающих в период заключительной стадии подготовки землетрясения. Испытание метода выполнено на магнитных записях, полученных как в сейсмоактивных районах с регистрацией предвестниковых аномалий, так и вне таковых для изучения фона.

Высокая эффективность метода продемонстрирована на примерах записи сигнала, осложненного сильной помехой. Обнаружен характерный образ сигнала-предвестника по реальному полю и определены его основные свойства. Рассмотрена модель описания электромагнитного поля над земной поверхностью от когерентного статистического ансамбля диполей, оценены параметры удельного объема трещин, предельной плотности заряда и размера трещин необходимые для объяснения наблюдаемых аномальных вариаций в период заключительной стадии подготовки землетрясений. Разработана модель программно-аппаратного комплекса, проведено его испытание и предложены рекомендации по созданию системы оперативного контроля за сейсмической опасностью и краткосрочного прогноза землетрясений.

Предложенные методы открывают возможность построения формализованных алгоритмов, позволяющих построить прогностическую систему не зависящую от человеческого фактора. В заключении можно констатировать, что по результатам последнего десятилетия исследований ЭМИ предвестников при условии создания соответствующей инфраструктуры инструментальных наблюдений задача краткосрочного прогноза землетрясений, по крайней мере, в ее ограниченном объеме, а именно, прогнозе времени геодинамического события для района установки сети станций может быть успешно решена.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Мальцев, Сергей Александрович, Москва

1. Александров М.С., Бакленева З.М., Гладштейн Н.Д., Озеров В.П., Потапов A.B., Ремизов Л.Т. 1972. Флуктуации электромагнитного поля Земли в диапазоне СЫЧ. М. Наука. 196 с.

2. Альперт Я.Л. 1955. О распространении ЭМ волн низкой частоты над земной поверхностью. М. Из-во АН СССР. 111с.

3. Барсуков О.М. 1968. Измерение рк во времени-возможный критерий прогноза землетрясений //Изв. АН ССР. Физика Земли. № 7. с. 86-88.

4. Бончковский В.Ф. 1954. Изменение градиента электрического потенциала атмосферы как один из возможных предвестников землетрясений. М„ 194 с. (Тр. Геофиз. ин-та АН СССР; № 25 (152))

5. Воробьев A.A. 1971. Физические условия залегания вещества в земных недрах. Томск: Том. Политехнический институт, ч. I.e. 270.

6. Воробьев A.A. 1970(а). К вопросу об инициировании землетрясений подземными грозовыми явлениями. // Электрическая аппаратура и электрическая изоляция. М.: Энергия, 494 с.

7. Воробьев A.A. 1970(6). О возможности электрических разрядов в недрах Земли // Геология и геофизика. №12. С.3-13.

8. Гершензон Н.И., Гохберг М.Б., Моргунов В.А., Николаевский В.Н. 1986. Об источниках электромагнитного излучения, предваряющего сейсмические события // Прогноз землетрясений. Душанбе, Дониш, № 7. С. 54-62.

9. Головин Ю.И. 1985. Нестационарное электрическое поле быстрой трещины скола в монокристаллах LiF // ФТТ. Т. 27, № 2. с. 555-557.

10. Головин Ю.И., Дьячек Т.П., Тялин Ю.И. 1985. Нестационарное электрическое поле быстрой трещины скола в монокристаллах Lif//ФТТ . Т. 27, № 4. с. 1110-1116.

11. Гохберг М.Б., Моргунов В.А., Похотелов O.A., Хабазин Ю.Г. 1988. К статистической модели распределенных излучателей. ДАН, т. 302, № 1. с. SS-SS

12. Гохберг М.Б., Моргунов В.А., Герасимович Е.А., Матвеев И.В.1985.Оперативные электромагнитные предвестники землетрясений. М.: Наука, 116 с.

13. Гохберг М.Б., Моргунов В.А., Похотелов O.A. 1988. Сейсмоэлектромагнитные явления. М. Наука, 174 с.

14. Гохберг М.Б., Моргунов В.А., Похотелов O.A., Хабазин ЮТ. 1988. К статической модели распределенных излучателей // ДАН. Т. 302. № 1. С. 5558.

15. Гохберг М.Б. Моргунов В.А., Ешино Т., Огава Т. 1982. Результаты регистрации оперативного электромагнитного предвестника землетрясений в Японии//Изв. АН СССР. Физика Земли. №2. С. 85-87.

16. Дерягин Б.В., Кротова Н.А.Смилга В.П. 1973. Адгезия твердых тел. М.: Наука,. 279 с.

17. Добровольский И.П. 1984. Механика подготовки тектонического землетрясения. М.: Институт физики Земли АН СССР. 189с.

18. Добровольский И.П. 1991. Теория подготовки тектонического землетрясения. М. ИФЗ РАН. 191с.

19. Журков С.Н., Куксенко B.C., Петров В.А. и др. 1977. О прогнозировании разрушения горных пород // Изв, АН СССР. Физика Земли. № 6. С. IIIS.

20. Здоров А.Г. 2002. Экспериментальные исследования краткосрочных ЭМ предвестников землетрясений на фоновой сейсмичности Кавминводского полигона. Автореферат дисс. на соиск. Ученой степени канд. физ-мат. наук. М. ИФЗ, 21 с.

21. Здоров А.Г., Моргунов В.А., Степанов М.В. 2004. Электромагнитные предвестники и прогноз землетрясений (М=3-4) на Кавминводском полигоне. Физика Земли 3 12, 48-57.

22. Иоффе А.Ф. 1929. Физики кристаллов. Государственное издательство, Москва, Ленинград.

23. Кардашов Б.К., Никаноров С.П., Возжова O.A. 1974. Внутренние и заряженные дислокации в щслочно-галоидных кристаллах // ФТТ. Т. 16, № 4. С. 250-251.

24. Килькиев Р.Ш., Куксенко B.C. 1980. Электрические эффекты и зарождение трещин в щелочно-галоидлых кристаллах // ФТТ. Т. 22, № 10. С. 3133-3138.

25. Корнфельд М.И. 1975. Электризация ионного кристалла при пластической деформации и расщеплении // Успехи физ. наук. Т. 116, № 2, С. 327-339.

26. Куксенко B.C., Мирошниченко М.И., Савельев В.Н. и др. 1983. Физические принципы прогнозирования разрушения лабораторных образцов из горных пород // Экспериментальная сейсмология. М.: Наука, С. 26-29.

27. Мазур Н.Г., Моргунов В.А.,Хабазин Ю.Г. 1988. Горизонтальные неоднородности электрического поля в проблеме сейсмоионосферных связей //Магнитосферные исследования. М: Наука, № 15, с. 37-43.

28. Мигунов Н.И., Хромов A.A., Соболев Г.А. Естественное электромагнитное излучение и сильные землетрясения на Камчатке // Вулканология и сейсмология. 1983. № 4. с. 93-99.

29. Мирошниченко М.И., Куксенко B.C. 1980. Изучение ЭМ импульсов при зарождении трещин в твердых диэлектриках//ДАН. Т. 22, №5.С. 1531-1533.

30. Мирошниченко Н.И., Куксенко B.C. 1980. Излучение электромагнитных импульсов при зарождении трещин в твердых диэлектриках // ФТТ. Т. 22, №5. с. 1531-1533.

31. Молоцкий М.И. 1978. Генерация ионизационных волн при разрушении // ФТТ. Т. 20, № 7. С. 1951-1961.168

32. Моргунов В.А. 1988. О природе сейсмоионосферных связей. Физика Земли, № 5, с. 80-87.

33. Моргунов В.А., Матвеев И.В. 1992. Структура поля импульсного сейсмоэлектромагнитного излучения. ДАН СССР. Т. 323, № 4. с.653-656.

34. Моргунов В.А. 1998. Электрические явления, предшествующие Шикотанскому землетрясению и его афтершокам. ДАН, т. 359, № 1. с. 102105.

35. Моргунов В.А. 1988. К природе литосферно-ионосферных связей // Изв. АН СССР. Физика Земли, №5. С 80-87.

36. Моргунов В.А. 1985. О электромагнитном излучении при сейсмической активности // Физики Земли, № 3. С. 77-85.

37. Моргунов В.А. 1991. Проблемы ползучести в геодинамике. Докл. РАН. т. 317. с.1347-1352.

38. Моргунов В.А., Здоров А.Г., Степанов М.В., Мальцев С.А., Данилов В.И. 2004. Исследования в области геофизики. К 75-летию Объединенного института физики Земли им. О.Ю.Шмидта. Москва, ОИФЗ РАН. с. 109-118.

39. Моргунов В.А., Матвеев И.В., Статиев A.B. 1989. Электричество атмосферы в зоне тектонического разлома. Магнитосферные исследования. М. Наука, № 15 с. 57-61.

40. Мячкин В.И., Зубков С.И. 1973. Сводный график предвестников землетрясений // Изв. АН СССР. Физика Земли. № 6. с. 28.

41. Николаевский В.П., Шаров В.И. 1985. Разломы и реологическая расслоенность земной коры //Изв. АН СССР. Физика Земли. № 1.С. 16-28.

42. Певнев А.К. 1990. Прогноз землетрясений миф или реальность? Геодезия и картография. № 8. с. 14-20.

43. Перелъман М.Е., Хатиашвили Н.Г. 1980. Электромагнитное излучение при трещинообраэовании и хрупком разрушении твердых тел // Сообщ, АН ГССР. Т. 99, №2. С. 357-360.

44. Перельман М.Е., Хатиашвили Н.Г. 1983. Генерация электромагнитного излучения при колебаниях двойных электрических слоев и его проявления при землетрясениях // Докл. АН СССР. Т. 271,№ 1.С. 80-83.

45. Перельман М.Е., Хатиашвили Н.Г. 1981. О радиоизлучении при хрупком разрушении диэлектриков // Докл. АН СССР. Т. 256, № 4. С. 824-826.

46. Распопов О.М., Клейменова Н.Г. 1977. Возмущения электромагнитного поля Земли. Т. 3. Изд. Ленинградского университета, Ленинград. 144 с.

47. Ремизов Л.Т. 1985. Естественные радиопомехи. М. Наука. 196 с.

48. Рикитаке Т. 1979. Предсказание землетрясений, М.: Мир, 335 с.

49. Руленко О.П. 2000. Оперативные предвестники землетрясений в электричестве приземной атмосферы. Вулканология и Сейсмология, № 4, с. 57-68.

50. Руленко О.П., Иванов A.B., Шумейко A.B. 1992. Краткосрочный атмосферно-электрический предвестник Камчатского землетрясения 6.03.1992, М=6.1. ДАН, т. 326, № 6. с. 980-982.

51. Руленко О.П., Иванов A.B., Шумейко A.B. 2002. Краткосрочный атмосферно-электрический предвестник Камчатского землетрясения 6.03.1992, М=6.1. ДАН, т. 326, № 6. с. 980-982.

52. Рыбников Г.Л., Моргунов В.А., Хабазин Ю.Г. 1993. Численное моделирование электрических полей в ионосфере от приземного источника. ДАН, т. 314, № 4, с. 826-829.

53. Садовский М.А. 1979. Естественная кусковатость горной породы // Докл.

54. АН СССР. Т. 247, № 4. с. 829-831.

55. Садовский М.А. Болховитинов Л.Г., Писаренко В.Ф. 1987. Деформирование геофизической среды и сейсмический процесс. М., Наука. 100 с.

56. Садовский М.А., Нерсесов И.Л. 1978. Вопросы прогноза землетрясений// Изв. АН СССР. Физика Земли. №9. с. 13-29.

57. Соболев Г.А. 1992. Физика очага и прогноз землетрясений. ИФЗ РАН. М. с.344.

58. Степанов М.В. Исследование краткосрочных предвестников землетрясений методов ЭМ эмиссии. Автореферат дисс. на соиск. Ученой степени канд. физ-мат наук. М. ИФЗ, 2004. 20 с.

59. Токтосопиев A.M. 1987. Изучение вариаций естественного импульсного поля в связи с динамикой земной коры и сейсмичностью на территории Киргизской ССР. Авторефервт дисс. к.ф.м.н. М. ИФЗ РАН. 18 с.

60. Финкель В.М. 1970. Физика разрушения. Изд. Металлургия., Москва. 376 с.

61. Финкель В.М., Головин Ю.И.Куликова Г.П. 1975. Торможение быстрых трещин скола в LiF электрическим полем // ФТТ. Т. 17, № I.e. 301-303.

62. Финкель В.М. 1977. Физические основы торможения разрушения. М.: Металлургия, 359 с.

63. Хатиашвили Н.Г., Гогонидзе Д.А. 1983. Об электромагнитном излучении при подготовке землетрясений и горных ударом и шахтах Ткибули // Сообщ. АН ГССР. Т. ПО, № 2.С. 305 308.

64. Хусамиддинов С.С. 1984. Эффекты воздействия на ионосферу естественных электромагнитных излучений, обусловленных сейсмодинамикой // ДАН УзССР. №6. С. 48-49.

65. Хусамиддинов С.С. 1981. Изучение импульсного электромагнитного поля Земли и свойств ионосферы в связи с сейсмической активностью: Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. М. 16с.

66. Челидзе Т.Д., Мачарашвили Т.Н. 2004. Анализ сложности природных объектов и процессов вызов геофизике XXI века. В кн. М.А. Садовский. М. Наука. С.199-209.

67. Чернявский EJI. 1924. Электрическая буря // Бюл. САГУ. № 10. С. 157.

68. Шибалов А.А., Желтов М.А., Королев А.А. 2000. Собственное электромагнитное излучение растущего льда. Природа, N 9. с. 12-20.

69. Abercrombie R.E., Agnew D.C., and Wyatt F.K. 1995; Testing a Model of Earthquake Nucleation. Bull. Seism. Soc. Am., 85, 6, 1873-1878.

70. Ben-Zion, Y., Henyey, T.L., Leary, P.C., and Lund, S.P. 1990; Observations and implications of water well and creepmeter anomalies in the Mojave segment of the San Andreas fault zone. Bullet. Seism. Soc. Am. 80 (6), pp. 1661-1676.

71. Bilham, R.G., and R.J., Beavan 1979; Strain and tilts on crustal blocks. Tectonophysics 52, 123-138.

72. Bogomolov L.M., Ilichev P.V., Novikov V.A., Okunev V.I., Sychev V.N. and Zakupin A.S. 2004. Acoustic emission response of rocks to electric power action as seismic-electric effect manifestation. Annals of Geophysics, V. 47, N 1. p.p.65-72.

73. Bufe C., Nanevicz J. 1976. Atmospheric electric field observations, animal behavior, and earthquakes // Proc. EHRP Conf. 1.23-24 Sept. 1976, California p.p. 95-106.

74. Derr J. 1973. Earthquake lights: A review of observational and present theories // Bull. Seismol. Soc. Amer. V. 63, N 6. pt. 1. p. 2177-2187.

75. Dieterich, J.H. 1992; Earthquake nucleation on faults with rate- and state-dependent strength. Tectonophysics, 211, pp. 115-134.

76. Dodge, D.A., Beroza G.C, and W.L.Ellsworth 1996; Detailed observations of California foreshock sequences: Implications for the earthquake initiation process. Jour. Geophys. Res. 101 (BIO), 22371-22392.

77. Eftaxias, K., Kopanas, N. Bogris, P. Kapiris, G. Antonopoulos, and P.Varotsos, 2000. Detection of electromagnetic earthquake precursory signals in Greece, Proc. Japan Acad., 76(B), 45-50.

78. Fleischer R.L. 1981; Dislocation model for radon response to distant earthquakes. Geop. Res. Letters. 8 (5), pp. 477-480.

79. Fraser-Smith A.C., A. Bernandi, P.R.Mc-Gill, M.E.Ladd, R.A.Helliwell, and O.G.Villard. 1990. Low -frequency Magnetic field measurements near the epicenter of the Ms 7,1 Loma Prieta earthquake. Geophys. Res.Letters, 17 (9), 1465-1468.

80. Geller, R.J. 1997. Earthquakes: Thinking about the Unpredictable. EOS, February 11, p. 9.

81. Gokhberg M.B., Morgounov V.A.Yoshino T., Tomizawa I. Experimental mea surements of electromagnetic emissions possibly related to earthquakes in Japan//J. Geophys. Res. 1982. Vol. 87 N B9 P. 7824-7888.

82. Granato A., and Lucke K. 1956. Theory of mechanical damping due to dislocations // J.Appl. Phys., 27,6.

83. Guo Z., Liu B. and Wang Y. 1994. Mechanism of Electromagnetic Emission Associated with Microscopic and Macroscopic Cracking in Rocks. Electromagnetic Phenomena Related to Earthquake Prediction. Edited by M.Hayakawa and Y.Fujinawa. p.p. 523-529.

84. Hadjicontis V. and C. Mavromatou. 1994a. Laboratory Investigation of transient Electric Signals Detected by the VAN Network in Greece. Electromagnetic Phenomena Related to Earthquake Prediction. Edited by M.Hayakawa and Y.Fujinawa. p.p. 293-305.

85. Hadjicontis V. and C. Mavromatou. 1994b. Transient electric signals prior to rock failure under uniaxial compression. Geoph. Res. Letters. V. 21, N 16, p.p. 16871690.

86. Helliwell R.A. 1965. Wistlers and related ionospheric phenomena. Stanford 349 p.

87. Hao J.G., Tang T.M., Li D.R. 1998. A kind of information on short-term and imminent earthquake precursors-research on atmospheric electric field anomalies before earthquakes. Acta Seismologica Sinica, v. 11, N 1. p.p. 121-131.

88. Harris R.A. 1998; Introduction to special section: stress triggers, stress shadows, and implification for seismic hazard. Jour. Geophys. Res., 103 (B 10) 24347-24358.

89. Hedervari P., Norzticzius Z. Recentresults concerning earthquake lights // Ann. geophys. 1985. Vol. 3, N 6. P. 705-708.

90. Hedervari P., Norzticzius Z. 1985; Recent results concerning earthquake lights // Ann. Geophys. V. 3. N 6. p. 705-708.

91. Hoppel W.A. 1967. Theory of the electric effect // J. Atm.Terrest. Phys. V. 29. N 6. p.p. 709-721.

92. Hui Li and Kerr, R. 1997; Warning Precede Chinese Temblors, Science, 236 (5312), p. 526.

93. Jianguo H. 1989. Near Earth surface anomalies of the atmospheric electric field and earthquakes // AXTA Seismol. Sin. V. 2. N 2. p. 289-298.

94. Johnston, M.J.S., A.T.Linder, and D.C.Agnew. 1994. Continuous Borehole Strain in the San Andreas Fault Zone Before, During, and After the 28 June 1992, Mw 7.3 Landers, California, Earthquake. Bull. Seism. Soc. Am. 84 (3), 799-805.

95. Johnston, M.J.S., and A.T.Linder. 2002. Implications of crustal strain during conventional, slow, and silint earthquakes. International handbook of earthquake and engineering seismology, v. 81 A, 589-605.

96. Kapiris P., Polygiannakis J., Peratzakis A., Nomicos K., and Eftaxias K. 2002. VLF-electromagnetic evidence of the underlying pre-seismic critical stage. Earth Planets Space, 54, 1237-1246.

97. Kasahara, K. 1981. Earthquake Mechanics, Cambridge Earth Science Series, Cambridge Univ. Press, p. 250.

98. Khatiashvili, N.G., Perel'man M.E. 1989, On the mechanism of seismo-electromagnetic phenomena and their possible role in the electromagnetic radiationduring period of earthquakes, foreshocks and aftershocks. Physics Earth Planetary Interiors, 57.

99. Kondo G. 1968. The variation of the atmospheric electric field at the time of earthquake//Kakioka Magn. Observ. Mem. Vol. 13, N l.P. U-23.

100. Kondo G. 1968. The variation of the atmospheric electric field t the time of earthquake // Kakioka Magn. Observ. Mem. V. 13, N 1. p.p. 11-23.

101. Kranz, R.L., and Scholz, C.H. 1977. Critical Dilatant Volume of Rocks at the Onset of Tertiary Creep. Geophys. Res., 82 (30), 4893-4898.

102. Leary P.S. and P.E.Malin. 1984. Ground deformation events preceding Homesead Valle) earthquakes. Bull. Seism. Soc. Am. 74 (5), 1799-1817.

103. Lin Mei, Li Kaifu. 1985. Electromagnetic Wave anomalies of impending earthquakes. J Seismolo. J. N 5. p.p. 568-573.

104. Makino K., Ogawa T. ELF emission associated with earthquakes // Res. Lett. Atmos. Elec. 1983. Vol. 3. P. 41-44.

105. Mao Pusen. 1986. On electromagnetic wave signals received before strong earthquake. Acta Seismol. Sin. V. 8. N 1. P.p. 105-111.

106. Meloni, A., Patella, D., Vallianatos, F., and B.Zolesi. 2001a. 2nd International Workshop Magnetic Electric and Electromagnetic Methods in Seismology and Volcanology, Chania, Greece, September 22-24,1999". 44 (2), pp. 167-474.

107. Met Shirong. Short-term and intermediate precursors to continental earthquakes in China // Coll. of pap. Intern, sympos. continental seismicity and earthquake prediction. Beijing: Seismol. press, 1984P. 440-461.

108. Mogi, K. 1981. Earthquake Prediction Program in Japan. In Earthquake Prediction: An International Review, Maurice Ewing Ser. 4 (eds. Simpson, D.W. and Richards, P.G.) (AGU, Washington, D.C.), 635-666.

109. Morgounov V.A. 1988; On the nature of lithosphere-ionosphere connections, Izv. AN SSSR, Fiz. Zemli, 5, 80-87.

110. Morgounov V.A. Tertiary Creep in Focal Zone and Immediate Time Earthquake Prediction. 1996. Journal of Earthquake Prediction Research. Vol. 5. N 3. p.p. 155181.

111. Morgounov, V. A. 2001. Relaxation creep model of impending earthquake. Annali di geofizica. 44 (2), pp. 369-381.

112. Morgounov, V.A. 1995. Tertiary Creep in Focal Zone and Immediate Time Earthquake Prediction, J. Earthquake Pred. Res. 5 (2), pp. 155-181.

113. N.G. Khatiashvili, M.E. Perel'man. 1989. On the mechanism of seismo-electromagnetic phenomena and their possible role in the electromagnetic radiation during period of earthquakes, foreshocks and aftershocks. Phys. Earth. Plan. Int., 57.

114. Nitsan V. Electromagnetic emission accomponying fracture of quartz-bearing rocks // Geophys. Res. Lett. 1977. Vol.4,N8.P.333-336.

115. O'Neil J.R. and C.King. 1981. Variations in stable-isotope ratios of ground waters in seismically active regions of California. Geoph. Res. Letters, 8 (5), 429-432.

116. Ogawa T. Analysis of Measurementtechniques of electric fields and currents in the atmosphere // Contributions, Geophysical Institute, Kyoto University, 1973. N13.P. 111-137.19.

117. Ogawa T. 1976. Possibility of measuringthe large-scale electric field at ground level //Planet, and Spase Sci. 1976. Vol. 24.P. 801-802.

118. Ogawa T., Oike K., Miura T. 1985. Electromagnetic radiation from rocks. J.G.R., Vol. 90 No. D4 June 30, 1985

119. Ohnaka, M. 1993. Critical size of the nucleation zone of earthquake rupture inferred fron immediate foreshock activity, J. Phys. Earth 41, pp. 45-56.

120. Oike K., Ogawa T. 1986. Electromagnetic radiations from shallow earthquake observed in the LF range // J. Geomagn. and Geoclec. Vol. 38, N 10. P. 1031 1040.

121. O'Keefe S.G. and D. V.Theil. 1991. Electromagnetic emissions during rock blasting. Geophysical research letters, V.18, No.5, p.p. 889-892.

122. O'Keefe S.G. andD. V.Theil. Electromagnetic emission (EME) from rock fracture-a theoretical model, (препринт).

123. O'Keefe S. G., Thiel D. V. 1994. A mechanism of production of electromagnetic radiation during fracture of brittle material. Phys. Earth and Planet.Inter.

124. Oki Y. and Hiraga S. 1988. Groundwater monitoring for Earthquake Prediction by an Amateur Network in Japan. PAGEOPH, 126 (2-4), pp. 211-240.

125. Pierce E.T. 1976. Atmospheric Electricity and Earthquake Prediction. Geoph. Res. Lett. V. 3, N 3, p.p. 185-188.

126. Rikitake T. 1975. Dilatancy model andempirical formulas for an earthquake area // Pure and Appl. Geophys. Vol.ll3,NSl/2.P. 141-147.

127. Rikitake, T. 1988; Earthquake Prediction: An Empirical Approach, Tectonophysics, 148 (3/4), pp. 195-210.

128. Rikitake, T. and Yamazaki, Y. 1985. The Nature of Resistivity Precursor, J. Earthquake Pred. Res., 3, pp. 559-570.

129. Roeloffs E.A. 1988. Hydrologic Precursors to Earthquakes: A Review. PAGEOPH, 126 (2-4), p.p. 177-209.

130. Stepanov A.W. 1933. Uber den Mechanismus der plastischen Deformation // Phys. Ztschr. Sowjet Union. Bd. 4. S. 609-627.

131. Tate J., Daily W. 1989. Evidence of electro-seismic phenomena. Physics of the Earth and Plan. Inter., 57 p. 1-10.

132. Teng, Т., Sun, L. and J.K. McRaney 1981; Correlation of groundwater radon anomalies with earthquakes in the Greater Palmdale Bulge area. Geoph. Res. Letters, 8 (5), p.p. 441 444.

133. Theil D. V. 1992. Electromagnetic emission (EME) from ice crack formation: preliminary observations. Elsevier Science Publisher B.V. p.p. .

134. Tramutoli, V., Di Bello G., Pergola N. and S. Piscitelli. 2001; Robust satellite techniques for remote sensing of seismicalli active areas. Annali di geofísica. 44 (2), p.p. 295-312.

135. Varotsos P., Alexopoulos K., Nomicos K. 1982. Electrotelluric precursors to earthquakes // Prak. Akad. Athenon. N 57. P. 341-363.

136. Varotsos, P., Alexopoulos, K., and M. Lazaridou. 1993; Latest aspects of EQ prediction in Greece based on seismic electric signals. Tectonophysics, 224, pp. 1-38.

137. Wallbrant S. 1975. Radioemission from minerals // Exp. Techn. Phys. Vol. 23. P. 68.

138. Warwick J.W., C.Stoker, and T.R.Mayer. 1982; Radioemission associated with rock fracture: possible application to the great Chilean earthquake of 22 May 1960, J.Geophys. Res., 2851-2859.

139. Wesson, R.L. and C. Nicolson, 1988; Intermediate-term Pre-earthquake Phenomena in California, 1975-1986, and Preliminary Forecast of Seismicity for the Next Decade. PAGEOPH, 126 (2-4), 407-446.

140. Wyatt,F.K. D.C.Agnew andM. Gladvin. 1994. Contineous measurements of crustal deformation for the 1992 landers earthquake sequence, Bull. Seismol. Sos. Am., 84 (3), p 768-779.

141. Yamada I. 1973; A water-tube tiltmeter and its applications to crustal movement studies, Spec. Bull. Earthquake Res. Inst., Univer. Tokyo, 10, 1.

142. Yamada I., Masuda K., and Muzutani H. 1989. Electromagnetic and acoustic emission associated with rock fracture. Physics of Earth and Planetary Interiors. N 57. p.p. 157168.

143. Yamazaki, Y, 1983; Pre-seismic Resistivity Changes Recorded by the Resistivity Variometer (2), Bull. Earthquake Res. Inst. Univ. Tokyo, 58, part 2, 477-525.

144. Yamazaki, Y. 1977; Tectonoelectricity, Geophys. Surv., 3, pp. 123-142.

145. Yoshino, T., Utada, H., and Yukutake, T. 1998; Variations in Earth Resistivity at Aburatsubo, Central Japan (1983-1997), Bull. Earthquake Res. Inst. Univ. Tokyo, 73, part 1, pp. 1-72.

Информация о работе

Мальцев, Сергей Александрович
кандидата физико-математических наук
Москва, 2005
ВАК 25.00.10

Диссертация

Аналитические методы исследования краткосрочных электромагнитных предвестников землетрясений - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы