Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Аномальные вариации компонент геомагнитного поля в сейсмоопасных зонах Республики Кыргызстан

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Аномальные вариации компонент геомагнитного поля в сейсмоопасных зонах Республики Кыргызстан"

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТА СЕЙСМОЛОГИИ ИМЕНИ Г.А.МАВЛЯНОВА

На правах руг.ошси

КИМ ЛЩЯ ЕНЕПЕВНА

УДК 550.38 550.343

АНОМАЛЬНЫЕ ВАРИАЦИИ КОМПОНЕНТ ГЕОМАШЙШОГО ПОЛЯ В СЕЙСМООПАСНЫХ ЗОНАХ РЕСПУБЛИКИ КЫРШЗСТАН

Специальность 04.00.22 Геофизика

АВТОРЕФЕРАТ, диссертации на соискание учеиой степени кандидата физико-математических наук

Ташкент 1993

Работа выполнена в Институте сейсмологии АН Респ. Кыргызстан

Научные руководители;

кандидат геодого-минералогических наук Э.Ш;Шакиров кандидат физико-математических наук В.А.Шапиро

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

С. С .Хусамвддинов

кандидат физико-математических наук В.В.Казаков

Ведущая организация: Карпатское отделение Института

геофизики АН Украины

Зашита состоится 16 сентября 1993 г. в 14 час. на заседании специализированного Совета по Геофизике Д.015.07.21 Института сейсмологии имени Г.А.Ыавлянова АН Респ.Узбекястан 700128, Ташкент, Ц - 12, ул.Зурщда, 3

С диссертацией мояно ознакомиться в библиотеке Института сейсмологии имени Г.А.Мавлянова АН Республики Узбекистан

Автореферат разослан "Д* " 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор физико-математических наук Дг-_ ^ т.У.Артиков

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Территория кыргызской части Тянь-Шаня - выссшюейсшчная горная область Средней Азии, характеризующаяся сложным тектонический строением - изучена недостаточно полно. Особенно слабо исследовано физическое состояние сейсмоо-пасных зон .в отдельные л ери оды сейсмического режима.

Выявление пространственно-временных особенностей аномальных вариаций компонент магнитного поля Земли (МПЗ) на сейсмопрогнос-тических полигонах Тянь-Шаня с различными геолого-геофизическими условиями позволит использовать их для исследования напряженно-деформированного состояния в очаговых зонах, разработки методики прогноза места, времени и силы землетрясений, а также приблизиться к пониманию природы источников предвестниковых магнитных аномалий - одной из фундаментальных проблем магнитометрии.

Цель шботы - диагностика физического состояния сейсмоопас-ных зон территории Республики Кыргызстан посредством наблюдения за компонентами МПЗ и изучение связей аномальных вариаций геомагнитного поля с сейсмичностью для выявления возможных прогностических признаков.

В работе решались следующие задачи:

1. Разработка способа и системы оценки погрешности выделения аномалий МПЗ по отдельным координатным плоскостям.

2. Предварительная оценка возможности применения магнитовариаци-онного зондирования для изучения геоэлектрического разреза Северного Тянь-Шаня.

3. Выявление и анализ пространственно-временных особенностей аномальных магнитных вариаций по компонентам и координатным плоскостям и изучение их связей с механизмами"~очагов зёьмётрябшшй.

4. Выявление корреляций между многомесячными бухтообразными колебаниями значений' вертикальной составляющей МПЗ, меридиональной составляющей потенциала теллурического поля, кажущегося электросопротивления, уровня подземных, вод и исследование динамики корреляционных связей отдельных гармонических составляющих вертикальной компоненты разностного ШЗ в период подготовки местных ощутимых и близких сильных землетрясений.

Защищаемые положения. Защищается совокупность методических разработок и результаты геомагнитных исследований, включающие в

- 1 -

себя: способ выделения аномальных магнитных вариаций по координатным плоскостям;

результат предварительной оценки возможности применения маг-нитовариационного зондирования для изучения геоэлектрического разреза Северного Тянь-Шаня: наблюдается увеличение электропроводности с севера на юг и с запада на восток; четко выделяется по повышенной электропроводности зона южного обрамления Восточно-Чуйской впадины, ограниченная разломами взбросо-надвигового характера;

явление нестабильности магнитного предвестникового сигнала; пространственно-временные особенности аномальных магнитных вариаций для периода сейсмической активизации Бишкекского и Ис-сык-Кульского прогностических полигонов 1989 - 1990 гг, заключающиеся в том, что первоочередность экстремальных значений-для какой-либо базы и фокус аномальных изменений МПЗ пространственно связаны с местонахождением будущего эпицентра;

явление увеличивающейся рассогласованности отдельных гармонических составляющих разностного МПЗ в период, непосредственно предваряющий, сейсмическую активизацию.

Научная новизна. Прогностические магнитометрические исследования выполнены с посощью компонентных измерений КПЗ впервые для Республики Кыргызстан и представляют несомненный научный и практический интерес. Разработанный автором способ позволяет выделить предвестниковые аномалии в различных координатных плоскостях с использованием двух компонент КПЗ. Выявлены и изучены пространственно-временные особенности аномалий д2~ поля, углов положения суммарных векторов. Впервые исследована связь нестабильности аномальных магнитных'вариаций с механизмами очагов, получена информация об особенностях динамики корреляционных связей отдельных гармонических составляющих д2 - поля в период подготовки близких ощутимых и сильных землетрясений.

Практическая значимость. Обобщен материал многолетних компонентных магнитометрических исследований кыргызской части Тянь-Шаня. Показано, что данные по компонентам МПЗ обладают большей информативностью по сравнению с .данными по модулю МПЗ, несмотря на более низкую аппаратурную точность. Установленные прогностические критерии, а также разработанный способ выявления временных аномалий МПЗ используются службой прогноза ИС АН Республики

- 2 -

Кыргызстан.

Реализация •результатов работы. Результаты исследований применялись при оптимизации сети прогностических наблюдений Республики Кыргызстан, а также для разработки теш 1.3.2. "Изучение типовых характеристик и взаимосвязей предвестников различной природы для геолого-тектонических условий Средней Азии и Казахстана" совместно с Институтом сейсмологии АН Республики Узбекистан, Институтом сейсмологии АН Республики Казахстан. Институтом сейсмологии и сейсмостойкого строительства АН Республики Таджикистан.

Атгробадкя работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на 1У, Всесоюзном съезде по геомагнетизму (Владимир - Суздаль, 1991), регулярных объединенных совещаниях рабочих групп "Электромагнитные исследования" Межведомственного совета АН СССР и "Гектономагнетизм и тектоноэлектричество" Научного совета по геомагнетизму АН СССР (Ашхабад - Чули, 1982; Бишкек -Долинка, 1985; Львов, 1987; Махачкала, 1988; Алма-Ата, 1991),

Личный вклад автора. Работа выполнена в Институте сейсмологии АН Республики Кыргызстан при непосредственном участии автора. Исходный материал получен как лично автором, так и партией региональной сейсмологии, отрядом магнитометрических и электрометрических исследований сейсмоопасных зон партии ГИСЗ ОМСЭ при ИС АН Республики Кыргызстан. Проверка качества исходного материала, окончательный анализ, интерпретация данных производились автором.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и списка использованной литературы из 112 названий; включает 37 рис. и 4 таблицы. Общий объем 143 стр., из них 106 стр.текста.

Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям к.г.'-м.наук Э.Ш.Шакирову, к.ф.-м.наук Б.А.Шапиро за критические замечания и моральную поддержку, а также сотрудникам ОМСЭ и ИС АН-Республики Кыргызстан Ю.А.Кайеву, Ю.Г.Тупчему, Н.Х'.Багдановой, к.ф.-м.наук Т.Я.Беленович, к.ф.-м.наук З.АЛСальметьевой, к.ф.-м. наук В.Н.Погребному, Т.Н.Янкевич за помощь в выполнении работы.

Глава' 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ СВЯЗИ ЛОКАЛЬНЫХ АНО-■ МАЛЬНЫХ ВАРИАЦИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ С СЕЙСМИЧНОСТЬЮ

Приведен обзор предвестншсовых эффектов на прогностических полигонах мира 1960 - 1990 гг. Описаны методики работ и аппаратурное оснащение. Показано, что амплитуды и периоды локальных

- 3 -

аномалий для модуля в компонент ШЗ имеют значительный разброс.

Наиболее систематизировании последние данные об аномальных изменениях геомагнитного поля по Карпатскому, Гармскому, Ашхабадскому, Алма-Атинскому и Ферганскому полигонам. Отмечается, что изменение магнитного поля интенсивностью от единиц до первых десятков нанотесла и длительностью от нескольких месяцев до первых лет связано, как правило, с подготовкой коровых землетрясений (Абдуллабеков и др., 1981), хотя и неоднозначно. На территории Карпатского геодинамического полигона выделены аномальные эффекты амплитудой до 3 - 5 нТл, длительностью до 3 месяцев. Установлено искажение суточной вариации геомагнитного поля, связанное, очевидно, с индукционным эффектом в зоне Карпатской аномалии электропроводности. Экспериментально показана и подтверждена модельными оценками возможность появления локальных геомагнитных вариаций токовой природы в обводненных зонах тектонических нарушений Ашхабадского сейсмоактивного района (Авагимов, Ата-ев, Сантурян, 1986). На Бишкекском прогностическом полигоне выделены аномалии в поведении северной и восточной составляющих МПЗ, а также а Т - поля за несколько месяцев, дней до близких ощутимых и сильных землетрясений. На Душанбинском и Гармском полигонах Таджикистана за 1983 - 1984 гг. по станциям Гарм и Ком-сомолбад не выделено аномальных вариаций дТ - поля, хотя произошла серия близких сильных землетрясений (Каримов, Негматулла-ев, Прохоров, Сковородкин, 1986). Авторы предполагают'наложение нескольких процессов изменения напряженно-деформированного состояния среды в районе наблюдения, что привело к суперпозиции тек-тономагнитных сигналов. Вариации аномального магнитного поля на Урале связывают с динамикой напряженного состояния земной коры (Пьянков, Шапиро, 1986; Краснобаева, Шапиро, 1982). Предполагается изменение во времени пространственного распределения удельного электрического сопротивления горных пород вследствие диффузии пороЕ.-.л вод в ослабленную зону земной коры. Аномальное изменение магнитного поля во времени на Буткинской аномалии может быть обусловлено перераспределением токов между вмещающими породами и проводящей зоной.

Связь аномальных вариаций геомагнитного поля с быстрыми изменениями полей напряжений в зонах геологических разломов уота-

- 4 -

новлена в 1ДР (_Штс{1, jJ«ííeг> 198б), на участке протяженностью более 800 км разлома Сан-Андреас, в кальдере Лонг-Валли (ЗоНп-Лоп, 1989). В результате анализа более 60 магнитных и электрических предвестников землетрясений с М + 5,0 - 7,8 (fti.iu.taiE Т., 1987) выявлено, что времена предвестников по вариациям геомагнитного поля превосходят времена проявления предвестников по земным токам и электросопротивлению. Предполагается, что первые обусловлены пьезомагнитным эффектом, а вторые - дилатантно-диф-фузионным процессом.

Из публикаций следует, что тектоноэлектрический механизм получает все большее птшзнание. Реализовываться он может через многообразные механизмы. Хорошо известен электрокинетический. Аномальные магнитные вариации могут возникать вследствие изменения электропроводных свойств вещества коровых и подкоровых геоэлектрических неоднородностей и приложения к ним долгоживущей разности потенциалов. При термоэлектрическом механизме источником тока является термоэдс. По мнению профессора Рижского политехнического Института А.Микельсона (1989), аномальные магнитные вариации могут возникать вследствие одновременного воздействия двух полей - теплового и напряжения. Термоэлектрические токи могут появляться в любом неоднородном веществе (графит, базальт, доломит и др.) при пластической деформации вследствие неоднородной структуры тела и неравномерного распределения тепла. Эти токи становятся источниками магнитного поля. Возможен глубинный индукционный механизм - возникновение глубинных индукционных токов как источников аномальных магнитных вариаций вследствие воздействия естественного неоднородного электромагнитного поля Земли как внешнего, так и внутреннего происхождения на мощные проводящие толщи земных недр. В случае, если протяженная проводящая зона, в которой возник ток, окружена другими ¿амкнутыми проводящими зонами произвольно-сложной конфигурации, при изменении интенсивности или смене направления тока в перв'ой зоне,,в последних возникнут магнитные поля. т.е. возможен природный аналог-известного в литературе "пояса Роговского" (Калашников, 1985). Эффект может быть многократно усилен, если окружающие замкнутые проводящие зоны многослойные. Интересен с точки зрения еще одного возможного механизма экспериментально обнаруженный эффект аномально высокой тензочувствит°льности электропроводности сме-

_ 5 -

сей проводник - изолятор к изменении давления. При одноосном сжатии в цилиндрической ячейке твердой смеси сака - полимер для определенного критического давления наблюдалось резкое увеличение электропроводности. Чем меньше доля проводника по сравнению с критическим его объемом, тем большее давление необходимо для получения скачка проводимости (Челидзе, 1984).

Таким образом, невозможно подвергать сомнению факт обнаружения локальных аномалий магнитного поля предвестникового характера. Однако отмечается нестабильность во втемени предвестнико-вых явлений. Для различных геоструктурных зон характерна различная зависимость между периодом, амплитудой предвестниковой аномалии и энергией ожидаемого землетрясения (Абдуллабеков, 1975; Абдуллабеков. Максудов, Сковородкин, 1987; Кузнецова, Максимчук, Лебедович, 1985; Сантурян, 1935; Муминов, 1990).

Глава 2. ГЕОЛОГО - ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ . РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Дается краткая геолого-геофизическая характеристика района. Выделены ранний и современный этапы магнитометрических исследований. МВС современного этапа исследования расположены в Северо-Тяньшаньской сейсмогенерирующей зоне в пунктах Арал, Таш-Мойнок, Новостройка, Боом, Ананьево. МВС Боом находится в крайней западной, а [.ВС Ананьево - в северной части Иссык-Кульской впадины, Иссык-Кульском блоке Муюнкумо-Наратского каледонского'Срединного массива (Кнауф и др., 1978). Направления максимальных изгибов осей складок к северу от МВС Ананьево ориентированы на северо-запад, что Цо мнению А.К.Трофимова, (1975), может указывать на направление возможного движения масс в глубинных структурах. МВС Тат-Мойнок находится в южном обрамлении Восточно-Чуйской впадины, а МВС Новостройка - в центральной ее части. Мегаантиклинали Киргизского хребта и Киндиктасских гор, обрамляющих впадину, запрокинуты в северном направлении. Соответственно, горизонтальные составляющие неотектонических движений здесь ориентированы к северу. Амплитуды суммарных новейших деформаций между МВС Новостройка и Тащ-Мойнок составляют 5 км. В пределах МВС Новостройка проходит Центрально-Чуйская $лексурноразрывная зона субширотного простирания. МВС Арал находится в юго-западной части Джумгальс-кой впадины.

По данным нивелирования 1-го класса, на Бишкекском, Восточ-но-Иссык-Кулъском геодинамических полигонах (Цурков, 1988), во всех зонах разломов (Чумышский, Центрально-Чуйская флексурнораз-рывная зона, Иссык-Атинский, Шамсинско-Тюндюкский, Чонг-Курчакс-кий ) отмечаются наиболее контрастные вертикальные движения. Для вертикальных движений характерна большая дифференцированность во времени и пространстве, их амплитуда увеличивается с севера на юг. Отмечаются различные типы подвижек в очагах сильных землетрясений, происшедших на территории Бишкекского и Ис с ьгк-Куль а кого прогностических полигонов в 1977 - 1987 гг. Бишкекский полигон находится в основном, в условиях меридионального сжатия, а Иссык-Кульский - меридионального'растяжения (Беленович, 1989). В пределах Чуйской впадины и ее горного обрамления З.А.Меджито-вой (1986) по сейсмологическим данным выявлено 3 волновода в интервале глубин 13 - 25 км, увеличивающиеся по мощности к Киргизскому хребту. Также выделены слои с проводимостью 700 - 1000 См на глубинах 25 - 35 км (Юдахин, Китаева, 1986), повсеместно развитый коровый проводник в интервале глубин 20 - 30 км с уменьшающейся с севера на юг глубинностью и возрастающей от 400 до 2000 см проводимостью (Волыхин, Братин, Трапезников и др., 1990), а также аномально-проводящие слои в верхней мантии, имеющие юго-западные и южные наклоны (Ержанов, Курскеев, Тимуш.Чабдаров , 1982).

Таким образом, большинство МВС находится во внешней зоне эшшлатформенного орогена Тянь- Шаня, испытывающей в четвертичное время поднятие. На Бишкекском и Иссык-Кульском полигонах наибольшие амплитуды вертикальных движений характерны для разлом-ных зон, являющихся новейшими структурами второго порядка. Породы, слагающие разрезы в районах наблюдения за компонентами магнитного- поля Земли, преимущественно слабомагнитны. В Северо-Тянь-шакьской сейсмогенерирующей зоне сейсмологическими и геофизическими методами выделены коровые и верхнемантийные волноводы, обладающие повышенной проводимостью. В 1988 - 1990 гг. наблюдалась смена типов подвижек в очагах слабых землетрясений, что может указывать на появление нестабильного состояния поля напряжения на указанных полигонах.

Глава 3. АППАРАТУРА. МЕТОДИКА СИСТЕМЫ НАБЛЮДЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

Магнитометрические наблюдения на Бишкекском и Иссык-Кульс-ком полигонах проводились на стационарных МВС, а также методом повторных маршрутов (Шакиров, Погребной, Ким, Бакиров, Янкевич, 1991). В данной работе представлены данные, полученные на стационарных МВС. Наблюдения за модулем геомагнитного поля выполнялись протонными магнитометрами МПП-1 с чувствительностью не ниже 0,1 нТл, точностью единичного измерения 0,2 - 0,4 нТл. Наблюдения за Д—, H-, Z - компонентами МПЗ проводились на МВС типа Измиран-4 с аттестацией базисных значений по Z -, Н- компонентам с помощью-компонентного протонного магнитометра конструкции ЛО ИЗШРАН. Чувствительность записи Д-, Н-. Z -компонент для МВС Измиран-4 Новостройка, Таш-Мойнок, Арал составляла 2 нТл/мм по всем компонентам, для МВС Боом и Ананьево - 0.5 нТл/мм по Z -составляющей и 1 нТл/мм по Н- и Д-составляпцим. Для контроля стабильности длинных рядов компонентных данных выполнялась регулярная аттестация базисных линий магнитограмм Измиран-4 с помощью КПМ:' в Таш-Мойноке ежедневно, на остальных МВС - ежеквартально. Разрешающая способность КПМ по Т-полю составляла +1 нТл, по Z - + 2 нТл, по H - ±3 нТл. Среднеквадратичная погрешность определения базисного поля в Тащ-Мойноке в месячном интервале для всего периода наблюдений была следующей: по Z + 0,2 - 0,9 нТл, по Н +0,2-2,2 нТл. Среднеквадратичная погрешность единичного определения разностного поля по данным Измиран-4 составила по Д~-1,32 нТл, по Н~1,12 нТл и по Z~0,96 нТл. Для среднемесячных значений разностных компонентных полей эти величины меньше примерно в 5 раз.

Вследствие того, что на территории республики невозможно выделить асейсмичные зоны, при выборе базовых пунктов мы руководствовались следующими соображениями. Согласно "Методическим рекомендациям к поиску предвестников землетрясений в геомагнитном поле" (1990), базовый пункт следует выбирать в месте наблюдения нулевой изолинии по каким-либо геофизическим параметрам, а также, чтобы расстояния до других пунктов были примерно равными, в отдалении от промышленных помех. Таким требованиям отвечает пункт наблюдения Таш-Мойнок. Он укомплектован МВС Изми-

- 8 -

ран-4. МПП-1, КИЛ, а в последние годы здесь стали проводиться электрометрические режимные наблюдения, а также наблюдения за подпочвенным радоном. Во избежание неоднозначности при интерпретации аномальных вариаций периодически использовался второй базовый пункт - Боом. Расчеты разностных полей относительно нескольких баз позволяют однозначно решать вопрос о приуроченности аномалии к тому или иному пункту наблюдения. Снижение уровня помех, связанных с пространственной неоднородностью вариаций ионосферного и магнитосферного происхождения, достигалось путем визуального выбора спокойных ночных часов по магнитограммам и расчета разностных полей на всех МВС по этим.часам.

Прогностические признаки для компонентных магнитометрических данных выделялись в ежесуточных, осредненных 5-суточных и месячных интервалах разностных полей, а также в углах положения суммарных векторов разностного геомагнитного поля. Последний способ предложен с целью выявления аномальных вариаций не только по отдельным компонентам МПЗ, но и по отдельным координатным плоскостям, что позволило рассматривать аномальные признаки в комплексе по двум компонентам. В работе представлена система оценки погрешностей данного способа с учетом всех операций обработки данных Измиран-4: снятия мгновенных значений магнитного поля в спокойные ночные часы, вычисления разностных полей по соответствующим компонентам, осреднения полей по 5 суткам, расчета приращения- трендовой составляющей в месячном интервале; расчета передаточных функций для пар компонент; вычисления углов положения суммарных проекций разностного геомагнитного поля.

Исследовано влияние суточного хода ^ -вариации на вращение суммарных проекций геомагнитного вектора для отдельных плоскостей. Показано, что значимая часть в суточном ходе плоскостного вектора, построенного на разностных компонентных полях, выделяется в предполуденныэ и послеполуденные часы, т.е. часы наибольших скоростей изменения I Н-, Д- компонент МПЗ. Предполагается индукционный характер выделенного остаточного МПЗ. В ночные часы величины остаточного поля по компонентам и плоскостным векторам МПЗ не превышают фоновых значений.

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ АНОМАЛЬНЫХ ВАРИАЦИЙ ' КОМПОНЕНТ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В СЕЙСМООПАСНЫХ ЗОНАХ РЕСПУБЛИКИ КЫРГЫЗСТАН

На начальном этапе магнитометрических прогностических исследований в западной части территории республики в 1974 - 1980 гг. выделено около 10 случаев аномального изменения Д Ъ -поля перед ощутимыми и сильными близкими землетрясениями. Описано три типа предвестниковых д 2. аномалий: отрицательные бухты со ступенчато-образными изменениями поля; отрицательные бухты с плавными долговременными изменениями поля; знакопеременные изменения поля импульсного характера.

Магнитометрические наблюдения на современном этапе проводились в основном на Бишкекском и Иссык-Кульском полигонах. Исследования геоэлектрического разреза в районах расположения МВС в меридиональном и широтном направлениях по основному магнитовари-ационному соотношению показали, что отношения Е/Н для импульсных возмущений типа внезапных начал и бухтообразных возмущений периодами 0 - 15', 15 - 301, 30 - 601 дифференцированы как по одной станции, так и по профилям, величины отклонений достигают 37?. По всем рассмотренным периодам в пределах районов расположения МВС наблюдается увеличение электропроводности с севера на юг и с запада на восток; четко выделяется по повышенной электропроводности зона южного обрамления Восточно-Чуйской впадины, ограниченная разломами взбросо-надвигового характера Иссык-Атинским, Шамсинско-Тюндюкским и ЧощЧКурчакским.

Описаны морфологические особенности пространственно-временного хода аномальных магнитных вариаций перед ощутимыми и сильными близкими землетрясениями Бишкекского и Иссык-Кульского полигонов. Так, были выделены аномалии в поведении северной, восточной и вертикальной составляющих геомагнитного поля за три месяца до Чоллон-Атинского землетрясения 1982 г. на эпицентральных расстояниях 60 и 110 км.

Перед некоторыми ощутимыми и сильными близкими землетрясениями 1986 - 1988 гг., происшедшими на эпицентральных расстояниях 20 - 420 км, установлены аномальные изменения углов положения суммарных проекций разностного геомагнитного поля. Для конкретных сейсмических событий отмечается избирательность изменений фи- 10-

зических свойств среды по пространственным координатам.

За 8 месяцев до Таш-Башатского землетрясения с Î<fc4,5, происшедшего в числе нескольких ощутимых в 35 км к юго-востоку от г. Бишкек, отмечено существенное аномальное уменьшение вертикальной составляющей МПЗ в разности Новостройка - Таш-Мойнок, которое сопровождалось высокоамплитудным превышением фонового уровня значений углов положения суммарного вектора, построенного в плоскости H - Z . Аномалии обратного знака в разностном д £ -поле и углах положения суммарного вектора в плоскости H - К наблюдались за 2 месяца до основного толчка. Аномальное уменьшение вертикальной составляющей МПЗ отмечалось и разности Боом - Таш-Мойнок, однако значительно меньшей амплитуды. Таким образом, фокус аномального уменьшения вертикальной составляющей МПЗ находился на Биш-хекском прогностическом полигоне.

Перед Оттукским землетрясением 2 февраля 1990 г. с М=4,3, происшедшим в 50 км к юго-востоку от МВС Боом, отмечена долговременная отрицательная д Z -бухта, охватившая большую территорию к востоку от г.Бишкека. В отличие от предыдущей аномалии амплитуда аномальных изменений на всех МБП была сравнимой величины 8 -10 нТл и фокус аномалии находился северо-восточнее МВС Боом.

Перед Байсоорунским землетрясением с М=6Д,происшедшем 12го ноября 1990 г. в 30 км к северо-востоку от МВС Ананьево. наблюдались долговременные аномальные д Z -бухты для всех разностных полей. По. времени появления экстремумов аномалий опережающим явился Бшяекский полигон (база Новостройка - Тас-Мойнок), за ним следовал Иссык-Кульский вначале база Ананьево - Таш-Мойнок, затем Боом - Таш-Мойнок . Анализ сейсмотектонической обстановки показал, что область подготовки возможного землетрясения охватила Чуйский, Боомский, Западно-Кунгейский и Северо-Иссык-Кульский блоки и. возможно, всю восточную часть Северного Тянь-Шаня. Все это дало основание ожидать сейсмическое событие с магнитудой порядка 4.5 - 5,0 вначале на Бишкекском, а затем на Иссык-Кульском полигонах. Однако сильное землетрясение произошло' сразу на втором полигоне, минуя первый. Амплитуда и период аномального возмущения магнитного поля перед Байсоорунским. землетрясением значительно занижены, что заставляет отнести его к особенным, или "странным". По сейсмологическим данным это землетрясение также

- 11 -

выглядит довольно "странным". По сравнению с Жаланаш-Тюпским землетрясением, котороеЩроязОпшй" примерно в том же районе в 1978 г. и было такой же энергии, афтершоковая деятельность Бай-соорунского землетрясения прекратилась очень быстро Счерез две недели) и афтершоки были необычайно слабые.

В результате анализа литературных данных лабораторных и теоретических исследований подготовки землетрясений, а также геомагнитных данных, полученных нами по сети магнитовариационных пунктов Республики Кыргызстан, удалось выявить корреляцию морфологических особенностей геомагнитных аномалий с этапами подготовки сильных землетрясений. Этап докритической стадии разрушения характеризуется первоначальным направленным изменением геомагнитного поля задолго до землетрясения. Началу лавинной стадии подготовки землетрясения может соответствовать внезапное, интенсивное, одно или многоступенчатое изменение геомагнитного поля. Неустойчивому состоянию в очаге соответствуют волнообразные колебания геомагнитного поля на аномальном уровне. Преобладанию заживления в разгруженной зоне - интенсивное иногда скачкообразное восстановление геомагнитного поля в среднем до первоначального уровня. Если "аномальную депрессию" геомагнитного поля рассматривать в связи с единным процессом подготовки землетрясения, реализации его и последующего заживления среды в очаговой области, то правомерно предположить, что основные физико-механические процессы в очагах, связанные с наиболее интенсивными изменениями геофизических полей в окружающей среде, в том числе и магнитного, особенно активно протекают во время непосредственной подготовки землетрясения и спустя длительный период после него, но не в момент основного толчка. Некоторые пространственно-временные особенности проявления геомагнитных аномалий при значительном дальнодействии, большой площади распространения позволяют предположить косвенный характер выявленной связи.

Установлено явление нестабильности магнитного предвестнико-вого сигнала. В некоторых случаях на ближайших к эпицентру пунктах наблюдения сигнал не выделяется, а на дальних отмечается; в других случаях на одинаковых эпицентральных расстояниях от более сильного землетрясения нет сигнала, а от более слабого имеется. Анализ механизмов очагов землетрясений показал, что аномалии

- 12 -

МПЗ в пунктах наблюдения проявляются тогда, когда простирание вектора подвижки в очагах этих землетрясений совпадает с направлением на эти пункты. Предполагается, что эта связь не случайна. Она может указывать на то, что перераспределение полей напряжений происходит на большой площади и существует связь характера напряженной обстановки этой области и очаговой зоны.

Спектральный анализ разностного д 2 -поля доказал. что для каждой базы существует достаточно широкий спектр гармоник, отличающихся друг от друга. Однако 15-, 27-, 89-дневные гармоники наблюдаются на всех трех базах. Отмечается увеличение амплитудных характеристик указанных гармоник на той базе, ближе к которой происходит затем землетрясение.

Исследование корреляционных связей отдельных гармоник для различных пар баз показало, что задолго до сейсмической активизации, между меридиональной базой Новостройка - Таш-Мойнок и двумя широтными Боом - Таш-Мойнок и Ананьево - Таш-Мойнок наблюдались в основном положительные корреляционные коэффициенты, а в период, непосредственно предваряющий сейсмическую активизацию -массовое и регулярное появление отрицательных. В 1988 г., предшествующем периоду сейсмической активизации Бишкекского полигона, в пунктах наблюдения МПЗ отмечалась наибольшая рассогласованность прохождения 27-дневной гармоники.

Отмечается, что особенно высокая корреляция между среднемесячными значениями разностного Л2 -поля, уровнем напорных вод водоносных комплексов неоген-четвертичных отложений южной окраины Бишкекского полигона, а также меридиональной составляющей потенциала теллурического поля на обс.Ала-Арча и кажущегося сопротивления на трассе 6 - 133 наблюдалась в 1988, 1989 и 1990 гг., т.е. в годы сейсмической активизации Бишкекского и Иссык-Кульс-кого полигонов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе проведенных исследований получены-следующие результаты:

1. Предложен способ выделения аномалий МПЗ по отдельным координатным плоскостям и разработана система оценки погрешностей.

2. Проведена предварительная оценка возможности применения

- 13 -

магнитовариационного зондирования для изучения геоэлектрического" разреза Северного Тянь-Шаня. Отношения 2/Н магнитных возмущений различных периодов дифференцированы как по одной станции, так и по профилям. Изменения их достигают 37$. В пределах Бшкекского и Иссык-Кулъского прогностических полигонов наблюдается увеличение электропроводности с севера на юг и с запала на восток. Четко выделяется по повышенной электропроводности зона южного обрамления Восточно-Чуйской впадины, ограниченная разломами взбро-со-надвигового характера (Иссык-Атинским, Шамсинско-Тюндюкским и Чонг-Курчакским).

3. На основании результатов магнитометрических исследований выделено три типа предвестниковых Д К -аномалий: отрицательные бухты со ступенчатообразным изменением поля; бухты с плавным долговременным характером изменения поля; импульсные изменения поля.

4. Установлено явление нестабильности магнитного предвест-никового сигнала. В некоторых случаях на ближайших к эпицентру пунктах наблюдения сигнал не выделяется, а на дальних отмечается; в других случаях на одинаковых эпицентральных расстояниях от более сильного землетрясения нет сигнала, а от более слабого имеется. Анализ механизмов очагов землетрясений показал, что аномалии МПЗ в пунктах наблюдения проявляются тогда, когда простирание вектора подвижки в очагах этих землетрясений совпадает с направлением на эти пункты. Предполагается, что эта связь может указывать на то, что перераспределение полей напряжений происходи на большой площади и Существует электромагнитное взаимодействие этой области и очаговой зоны.

5. Энергетическая связь геомагнитного предвестника с землетрясением может быть более опосредованной, чем обычно предполагается. Например, внешнее энергетическое воздействие может явиться причиной в равной степени и землетрясения, и аномальных изменений геофизических полей на территории, значительно превышающей по своим размерам очаговую область. В этом случае также будет наблюдаться зависимость параметров аномальных изменений геофизических полей от энергетических характеристик землетрясения, но возможна большая удаленность места их проявления от эпицентра.

6. Выделены пространственно-временные особенности аномаль-

- 14 -

ных вариаций по компонентный и плоскостным векторам МПЗ перец ощутимыми и сильными землетрясениями территории Республики Кыргызстан для периода сейсмической активизации Бишкекского и Иссык-Куль с кого полигонов 1989 - 1990 гг. С июня 1988 г. по ноябрь 1990 г. зарегистрировано три долговременных аномальных понижения разностных значений вертикальной составляющей МПЗ перед местными ощутимыми землетрясениями с №=4,5 5-го марта 1989 г., М=4,3 2-го февраля 1990 г. и близким сильным землетрясением с М=6,1 11-го ноября 1990 г. Причем, первая аномалия проявилась в основном на Бишкекском прогностическом полигоне, а вторая и третья - и на Ис с ык-Куль с ком. Амплитуда и период аномального возмущения магнитного поля перед Байсоорунским землетрясением 11 ноября 1990г. значительно занижены, что заставляет отнести его к особым, или "странным".

7. В 1989 - 1990 г. на Бишкекском и Иссык-Кульском прогностических полигонах выявлены многомесячные бухтообразные колебания значений вертикальной составляющей МПЗ, меридиональной составляющей потенциала теллурического поля, кажущегося электросопротивления и уровня подземных вод, коррелируемые между собой и ощутимыми и сильными землетрясениями полигонов.

8. Исследованы корреляционные связи отдельных гармоник для различных пар баз. Показано, что задолго до сейсмической активизации Бишкекского и Иссык-Кульского полигонов, между меридиональной базой Новрстройка - Таш-Мойнок и двумя широтными Боом - Таш-Мойнок и Ананьеве - Таш-Мойнок наблюдалась в основном положительные корреляционные связи, а в период, непосредственно предваряющий сейсмическую активизацию - массовое и регулярное появление отрицательных связей. Особенно четко это проявилось для 27-дневной гармоники. В 1988 г., предшествующем цериоду сейсмической активизации Бишкекского полигона, в пунктах- наблюдения МПЗ отмечалась наибольшая рассогласованность прохождения 27-дневной гармоники вплоть до появления отрицательных корреляционных связей.

Основные материалы диссертация опубликованы в следующих работах: ...

1. Ким I.E. Зависимость предваряющих понижений интенсивности геомагнитного поля от энергии. землвтрясения//Традиционныв и

- 15 -

новые вопросы сейсмологии и сейсмостойкого строительства. Тезисы докладов.-Душаябе.-1978.-С.80 - 81.

2. Ким I.E. Геомагнитные предвестники сильных землетрясений юго-восточной Ферганы//Геолого-геофиэические методы исследований в сейсмоопасных зонах. Тезисы докладов.-Фрунзе, 1981.-С.70 - 71.

3. Шакиров Э.Ш., Ким Л.Е., Погребной В.Н., Баталова В.А. Аномальное поведение геомагнитного поля на ШС Киргизии перед землетрясением 31.12.82 г.// Геофизическая характеристика и сей-смичностьКиргизского Тянь-Шаня.-Фрунзе: Илим, 1984.-С.176 - 183.

4. Шакиров Э.Ш.. Погребной В.Н., Омуралиев Ы.О., Ким Л.Е. Исследование сейсмогенных зон Северного Тянь-Шаня методом маг-нитовариационного зондированая//Геолого-геофизическое изучение сейсмоактивных вон.-Фрунзе, 1984.-С.91 - 99.

5. Шакиров Э.Ш., Погребной В.Н., Ким I.E. Геомагнитные исследования в Киргизии с целью прогноза зешетрясений//Прогноз землетрясений.-Душанбе, 1986.-Ä7.-C.116 - 122.

6. Ким Л.Е. Нестабильность предвестникового геомагнитного эффекта в Северо-Тянь-Шаньской сейсмогенной зоне//Тезисы докладов к Всесоюзной школе-семинару "Геолого-геофизические исследования в сейсмоопасных зонах СССР".-Фрунзе, 1989.-С.122 - 123.

7.- Квм Л.Е. 0 косвенном характере геомагнитных предвестников землетрясений токовой лрирода//Сейсмичность Тянь-Шаня.-Фрунзе, 1989.-С.255 - 264.

8. Ким Л.Е. Токовая природа геомагнитных предвестников и их связь с механизмами очагов//Тезисы докладов к конференции молодых ученых ИС АН Кирг.ССР.-Фрунзе, 1990.-С.24 - 26.

9. Ким Д.Е., Шакиров Э.Ш. Прогностические возможности суммарных проекций разностных компонент геомагнитного поля//Комп-леконые исследования по гоогнозу землетрясений в Киргизии.-Фрунае: Илим, 1991.-С.111 - 119.

10. Кайев Ю.А., Ким Л.Е. Погрешности определения углов положения суммарных проекций разностных компонент напряженности геомагнитного поим в задаче поисков предвестников землетрясений //Комплексные исследования по прогнозу землетрясений в Киргизии. -Фрунзе: Илим, 1991.-С.123 - 131.

Anonalr variations of the cocponent of geomagnetic field In 3elss»dangerous zones of fiepubllc XTTghyzstan. Kin L.E.

TashKent. 1993. P. 18 (Russian)

The aim of the worK - diagnostics of Physical state of sels-E»dan3erou3 zones of the territory of Bepubllc ryrebrzstan by ceans of observations for geomagnetic coEPonents and study of the peculiarities of anonal variations of geooagnetlc field with selsralclty for sin&llna out predictive signs.

Hiere were obtained the following defenced statecsns: sethod of sinsllns aut the"~anoaaly casnetlc variations on single coordinate Plane; . ...

- the result of prellialnar estimation of nagneticvarlatlonal sounding for study of geoelectrical section of nortern Tien-Shan. Z/H ratio of magnetic disturbances of different periods are differentiated at one station as veil as at profiles, their change achieves 3TX. Within BlshKeK and IsslX-Kul predictive test-sites there are observed the increase of eiectroconductivity froa north to south aid- fron ssst/to east:

- spase-tlra peculiarities of anosaly casnetlc variations for the period of selsalc actlvlzatlon of BlshKeK and IsslK-Kul prediction test-sites 1989 -1990. focus location is correlated with the position of future epicenter, there are observed the Phenenena of the increased discoordlnation of seperete hanaony components of seonas-netlc field for different pares of ba3l3 for the period before actlvlzatlon. and also Instability of casnetlc predictive signal which deoands the explanation of electroEasnetlc fields interaction of tension fields redistribution and source zone.

КиррЕэисгонринг сейсмик жихатдан хавфяи зотудларлда Ер магнит майдони комЕоненталарининг аномал узгаришлари. Ким Л.Е., Тошкент, 1993, 18 б.

Мплтштр ыа^сади - Киррязйсгоннинг сейсмик кихатдан хавфли худудларияинг физик холатини Ер магнит майдони компоненталарини кузатиш оркали назорат килиб туршп ва зилзилаларни башоратчи аломатларини анщлан учун Ер магнит майдони аномал узгаришлари-даги хусусиятлари билан сейсмик холат орасидаги ало^адорликни урганиш.

Олиб борилган изланишлар жараёнвда химоя дошнадиган чуйидаги хусусиятлар аншдавди: Ер магнит майдонидаги аномал узгаршшарни ыаьлуы координат гекисликлари буйича ажратиш усули;

-Цагниг вариациявий зондлаш усулинл Шимолий Тянь-Шон геоэлектрнк кесиыини урганиш учун кухяашнинг дастлабки натижаларини бахолаш. Хар хил даврли магнит гуфонларшшнг Z/H нисбатлари бир станция буйича *ам, лрофил буйича хам дифференциаллашган, уларнинг узгаришлари 37 фоизгача етади. Бишкек ва Иссвд-Кул полигонлари ер кобирада электр угказувчанлик пшмоддан нанубга ва рарбдан шарада чараб ортиб боради;

- Бишкек ва Иссщ-Кул полигонларидаги 1989-1990 йиллардаги сейсмик активликка магнит майдон аномал узгарллшарпшшг вацт-фд^п-яи^ хусусиятлари мое булиб, бу узгаршшарнннг маркази .челажак зклзила учори билан мое келади.

Хар хил жуфт ставдиялар учун геомагнит кокпоненталарнинг айрим гармоник узгариаларида сейсмик активлашщцан олдин номуносибликни ортиб боршш кузатиладп ва магнит майдовдаги башоратли ■узгаршшарни но^обиллиги кузатклади. Бундай холатга зилзила учори жойлашган ер катлами ва механик кучлашшнинг кайта таксимланипш утаётган ер кобири чатламларшшнг узаро электромагнит таъсири сабаб деб тахмин килинади.

Подписано печать 24.OG.S3 тормлт £Р*!Ч//б Печать офсетная. Обьем п. л. Тир._12£-

г. Бишкек, ^¿ Коммунистическая,-68. Типография КСХИ