Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Радиоволновые предвестники коровых землетрясений

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Радиоволновые предвестники коровых землетрясений"

? \ в*

ОН

\ 3 I ;•'••> 5 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ЗЕМЛИ Им. О.Ю. ШМИДТА

На правах рукописи УДК 55о1311+550.348

ГУФЕЛЬД Иосиф Липович

РАДИОВОЛНСШЕ ПРЕДВЕСТНИКИ КОРОВЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

04.00.22 - геофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

МОСКВА- 1995

» 1

t

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

Официальные оппоненты :

Чл.-норр. РАН, доктор физико-математических наук, профессор

доктор физико-математических наук

Г.А. Соболев / ОИФЗ РАН У

В.А. Царев / ЖАН /

доктор физико-математических наук, профессор /

Н.К. Осипов / ИЗМЙРАН /

Ведущая организация : Институт динамики геосфер РАН .

Защита диссертации состоится "j^" сДл ^У? 1995 г. в n/iOw часов на заседании Специализированного Совета Д.002.08.02 по присуждению ученой степени доктора наук при Объединенном Институте физики Земли им. О.Ю, Шмидта РАН по адресу s I238I0, Москва, Д-242, Б.Грузинская ул., 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики Земли РАН .

Автореферат разослан

»3 -

а-* л

1996 г.

Ученый секретарь " Специализированного Совета кандидат физико-математи- ,

ческих наук с^^, А.М.Артамонов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Долгосрочный прогноз места и вероятной силы землетрясений в мировой практике и российской науке разработан достаточно глубоко. Однако прогноз времени землетрясений остается одной из основных задач геофизики."

При накоплении блочной структурой земной коры критической величины плотности упругой потенциальной энергии состояние системы становится неустойчивым. Поэтому в работах по прогнозу времени землетрясений необходимо выделять переход горной среды из устойчивого состояния в неустойчивое, заканчивающееся магистральным разрывом. Как известно, моменты магистральных разрывов случайны, т.е. процесс разрушения носит вероятностный характер. В настоящее время отсутствуют геолого-геофизические обоснования периода неустойчивого состояния горной среда и, следовательно, периода объявления краткосрочной сейсмической опасности. В связи с этим речь пока не могла идти о прогнозе точной даты сейсмического события.

В то же время мировлй многолетний опыт геофизических наблюдений показывает, что существуют краткосрочные /недели, месяц/ предвестники землетрясений : аномальные деформации и наклоны земной коры, особенности режима сейсмичности, возмущения гвдро-геохимического режима, геоэлектрических, геомагнитных и др. полей. Ряд этих аномалий мог быть непосредственно обусловлен процессами в период неустойчивого состояния горной среды.

Были выявлены таиже определенные особенности проявления предвестников : аномалии нестабильны и выражены часто нечетко, мозаично распределены в пространстве, по различному проявляются во времени. Кромз того предвестники каждого сильного землетрясения были в определенной мере индивидуальными. Подобная картина проявления предвестников связана, по общему мнению, с неоднород-' ной структурой земной коры, сложным характером изменения напряженно-деформационного состояния и зависимостью информативности наземных методов контроля от выбора локальных точек наблюдения. Именно это обуславливает наличие неустойчивых связей аномалий геофизических полей с очагом готовящегося землетрясения, а также плохую воспроизводимость наблюдений. Поэтому поиск и идентификация связей возмущений различных геофизических полей с процессами на заключительной стадии подготовки землетрясений /стадии неустойчивого . состояния/ весьма затруднены.

/

В этих условиях стратегия прогноза землетрясений основывалась на развертывании площадного контроля горной среды плотной сетью станций наблюдений. Такой подход реализуется в КНР, США и Японии. Однако по данным ЮНЕСКО он обеспечил всего семь краткосрочных прогнозов. При атом осуществлялась последовательная реализация долгосрочного, среднесрочного и краткосрочного прогнозирования, обеспечивающего прогноз места, силы и времени сейсмического события. Реальностью в работах по прогнозу были также многочисленные "пропуски" землетрясений и "ложные" тревоги.

В связи с этим оставалось актуальным продолжение разработок новых методов исследования и контроля процессов на заключительной стадии подготовки землетрясений, регистрируеше параметры .которых не связаны с выбором места пунктов наблюдений и в то же время осуществляющими контроль большой площади.

В начале 80 - годов перед землетрясениями были обнаружены возмущения параметров волновода Земля - ионосфера и ионосферы с использованием методов контроля характеристик распространения естественных импульсных электромагнитных полей /ЕИЭМП/, вертикального и наклонного зондирования ионосферы и спутникового мониторинга. По существу было показано существование литосферно-ионосферных связей, инициирование которых связывали с мзхано- ■ электрическими преобразованиями /МЭП/ в земной'коре. Ионосфера оказалась чувствительной к развитию критических сейсмотектонических ситуаций.

Интерпретация первых наблюдений на основе лабораторного опыта исследований МЭП была затруднена из-за несовместимости масштабов наблюдаемых возмущений в волноводе Земля - ионосфера и ионосфере с локальным характером возбуждения МЭП в земной коре. Нельзя было ответить на вопрос,•с чем связано возмущение характеристик распространения ЕИЭМП : с появлением множества локальных источников радиоизлучения в земной коре /атмосфера, ионосфере/ или формированием в верхней атмосфере /нижней ионосфере/ областей с повышенной ионизацией, изменяющей условия распространения радиоволн.

, нри этом отличительные признаки источников излучений, расположенных.в земной коре, выделены не были. Оставались неясными индивидуальные характеристики локальных излучателей, а также условия возбуздения в земной коре множества локальных МЭП, отличающиеся существенно от лабораторных.

С другой стороны, обнаружение изменений параметров ззолноно-вода Земля - ионосрера в периоды активизации сейсмотектонических процессов открывало новые возможности в исследованиях литосфзр-но- ионосферных связей на основе инструментальных радиофизических методов. В отличие от методов контроля распространения ЕИЭМП / источниками излучения являются молниевые разряда, случайным образом распределенные в пространстве и времени/, были предложены радиотрассовые прецизионные методы наклонного зондирован!« нижней ионосферы на сверхдчинных волнах / СДЗ /, где в качестве источников излучения использованы передатчики фазовой радионавигационной системы "Омега". Методы наклонного зондирования нижней ионосферы на СДВ. позволяют идентифицировать явления, обусловленные гелиогеофизичесними факторами, что имело особую значимость в работах по поиску возмущений нижней ионосферы при активизации сейсмотектонических процессов.

ЦЕЛЯМИ РАБОТЫ ЯВЛЯЛИСЬ :

- лабораторное и крупномасштабное моделирование процессов коллективного возбуждения источников радиоизлучения в земной коре и анализ условий их проявления при активизации сейсмотектонических процессов. .

- экспериментальные исследования возмущений нижней ионосфера, на заключительной стадии подготовки землетрясений с использование м" пре циз и онннх методов наклошого зондирования на СДВ , анализ достоверности возбуждения литосферно-ионосферных связей на заключительной стадии подготовки сильных землетрясений.

- исследования возможностей радиоволновых методов для оценки краткосрочной сейсмической опасности.

РЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ :

- разработка методик и исследования электрических характеристик магистральных трещин, в лабораторных условиях .

- исследования условий возбуждения процессов трещинообразования в земной коре при крупномасштабных действиях механических нагрузок / взрывов /.

- анализ условий возбуждения литосТерных поверхностных источников излучения в период активизации сейсмотектонических процессов .

- радиоволновые исследования особенностей возмущений параметров

- нижней ионосферы при активизации сейсмотектон}гческих процессов.

- статистический анализ достоверности связей возцущений нижней

( ионосферы и процессов на заключительной стадии подготовки земг летрясений, оценка периода краткосрочной сейсмической опасности .

- опытные прогнозы крагкосрочнвй сейсмической опасности в контролируемых регионах с использованием методов контроля нижней ионосферы на СДВ .

- разработка сценария развития литосферно-ионосфердах связей при активизации'сейсмотектонических процессов.

НАУЧНАЛ НОВИЗНА

« разработана система регистрации пролетных зарядов, формирующихся в вераинах трещин, с использованием антенн Роговского ; впервые проведены исследования дипольных мошнтов магистральных трещин на горных материалах.

- получены новые данные об условиях возбуждения процессов трещи-нообразования и нарушения адгезионных контактов при динамических / взрывных / нагружетшз{ поверхностных слоев земной коры.

- на основе экспериментальных данных по определению дипольных моментов трещин и условий трещинообразования в земной коре, пока-' "эано с учетом теории кинетической прочности, что модель поверхности« излучателей в реальных сейсмотектонических условиях может быть использована для контроля напрякенно-деформационно-го состояния горной среда. .

- выделены особенности ночных и дневных возмущений фаз и амплитуд сигналов фазовых радионавигационных систем "Омега", связанные с процессами на заключительной стадии подготовки сильных землетрясений. , На основа данных статистического анализа выделен период краткосрочной сейсмической опасности : 10-30 суток.

- на основе данных радаоволнового мониторинга волновода Земля-ионосфера показана объективная реальность литосферно-ионосфер-кых связей на заключительной стадии подготовки сильных землетрясений.

- показано, что прогностическим признаком краткосрочной сейсмической опасности являются особенности интерференционного поля сигналов фазовых радионавигационных систем.

- реализованы опытные прогнозы периодов краткосрочной сейсмической опасности для Рачинского землетрясения /й - 7,2 /, его сильней-

-ч-

. ' » ' '

ший афтершок / 15.06.91 г., М = 6.2 //землетрясений в Ру-1 мынии / 02.12.91 г., М = 5.7/ и Восточной Турции / 13.03.92 г., М = 6.8/.

- предложен новый подход к проблеме литосферно-ионосфернссс связей, связанный с рассмотрением действий на ионосферу шфразву-ка и электрических полей атмосферных источников.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ

*

Новые экспериментальные данные по использованию радиоволксвых методов в СДВ диапазоне для контроля литосферно-ионосферных связей имеют прикладное значение при организации комплексных работ ■ по прогнозу времени землетрясений. Реализовано пять опытных прогнозов периодов краткосрочной сейсмической опасности, четыре из которых оправдались. Методические разработки используются на сей- . смопрогностических полигонах Российской Федерации, Казахстана и Армении.

! НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ

1. Совокупность результатов лабораторных и крупномасштабных по-полевых исследований условий реализации модели поверхностных излучателей и модели токовых источников.

2. Экспериментальные данные по установлению достоверности связей возмущений нижней ионосферы с процессами на заключительной стадии подготовки землетрясений.

3. Прогностические признаки краткосрочной сейсмической опасности по данным радиоволнового контроля нижней ионосфере.

' ' АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Результаты работы докладывались на совещании рабочей группы Комиссии по физике очага и прогнозу землетрясений МСССС "Электромагнитные исследования / Андижан - 1981, Ашхабад - 1983, Махачкала 1989, Чолпон - Ата - 1987, Алма-Ата - 1991 /, Межведомственном семинаре по распространению километровых и более длинных радио-" волн / Хабаровск - 1983, Алма-Ата - 1984, Апатиты - 1985, Омск -1990, Томск - Т991, Санкт.-Петербург - 1994 /, Всесоюзных конференциях по распространению радиоволн / Алма-Ата- 1987, Харьков -' 199и/, Всесоюзных съездах по геомагнетизму / Тбилиси - 1982, Киев-

'» (

ь-- 198о/, Всесоюзных симпозиумах по механоэмиссии и механохи-' мии твердых тел / Таллин - 1У81, Ростов-на Дону - 1986 /, Всесоюзной школе-сэминаре по электромагнитному зондированию /Звенигород - 1984 /, Школе - семинаре по ОНЧ-излученилм / Якутск

- 1У85/, Международном семинаре Метеорологические эффекты в ионосфере / КАПГ, София - 1985 /, Всесоюзном семинаре по измерениям напряжений в массивах горных пород / Новосибирск - 1987/, Генеральной Ассамблее Международного геофизического союза / Ванкувер - 1987/, Научном Совете АН СССР по проблеме "Статистическая радиофизика" / Москва - 1990 /, Школе - семинаре "Статистические метода обработки сигналов и изображений" / Новороссийск

- 1991 /, Советско-Китайском симпозиуме по прогнозу землетрясе-. ний, сейсмическому риску и геодинамике / Гарм - 1990, Пекин -

1991 /, Всесоюзных совещаниях " Ионосферные эффекты землетрясе-. ний" /' Москва - 1У88, Ашхабад - 1991/, XXII Лзнеральной Ассамбг-лее Европейской сейсмологической комиссии / Барселона - 1990 /, XX Генеральной Ассамблее Международного геофизического союза / Вена - 1991 /, Международном симпозиуме по электромагнитным ' предвестникам землетрясений / Токио - 1993 /, Международной конференции "Геофизика и современный мир" / Москва - 1993/, Международном семинаре "Напряжения в литосфере" / Москва-1994/.

ОЕЬЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ : Диссертация состоит из введения, 7 глав, причем главы 2 - 4 и 5-7 выделены в отдельные части, заключения, списка цитированной литературы, Работа содержит ±48 страниц машинописного текста, таблиц - г , иллюстраций -<51.

АВТОР ВЫРАЖАЕТ ГЛУБОКУЮ БЛАГОДАРНОСТЬ академику РАН В.Н. .Страхову, чл.-корр. РАН A.B. Николаеву, чл.-корр. РАН Г.А. Соболеву, акад. РАЕН М.В. Гбхбергу,' проф. O.A. .Похотелову и проф. A.B. Гуль-ельми за поддержку и постоянное внимание к работе.

Автор искренне благодарен коллегам из- отдала Электромагнитного поля Земли Объединенного Института физики Земли РА'н и соавторам по работе, совместная деятельность с которыми на протяжении многих лет в определяющей мере способствовала реализации исследований.

' > - СОДЕРЖАНИЕ РАБОШ

Во ВВЕДЕНИИ диссертации показана актуальность проблемы, сформулированы цели работы, ее научная новизна, приводится информация о практической реализации результатов исследований.

В главе I " Развитие представлений о природе источников радиоволновых предвестников землетрясений /теория, экспериментальные данные/" дается аналитический обзор, целью которого являлось обоснование выбранных направлений исследований.' Резюме этого обзора заключается в следующем.

Развитие работ по электромагнитным предвестникам землетрясений /радиоволновые предвестники являются одним из их классов/ прошло несколько стадий, последовательность которых укладывалась в известную схему: от "этого не может быть..." , до "это вполне вероятно". Действительно, начальные представления о природе электромагнитных явлений, основанные на наблюдательных данных и связывающие землетрясения с проявлением разрядных явлений в земной коре, не могли быть приняты. Развитие геологии и геофизики привело уже в начале нынешнего века к выводам, что процессы подготовки и протекания землетрясений являются прежде всего механическими.

Полученные в первой половине нынешнего столетия инструментальные наблюдения атмосферного электрическиго потенциала, электротеллурического и геомагнитных полей, световых эффектов в атмосфере перед сильными землетрясениями вынуждали искать новую Физическую природу этих возмущений. Работы по исследованиям процессов электризации в лабораторных условиях казалось, на первый взгляд, давали ответ на многие вопросы . Однако анализ половик. данных, включая работы по аномалиям ЕИЭМП , показывал, что возникают существенные трудности в представлении природа и масштабности действия первичных источников возмущений в эешой коре / МЭП/. Здесь развитие модельных представлений шло по пути анализа процессов, связанных-с динамическими явлениями в земной коре, т.е., тестом для проверки различных моделей могли быть характеристики различных геофизических полей, наблюдаемые в акте землетрясения, включающего динамический разрыв и разрушения поверхностного слоя сейсмической волной. Однако в акте землетрясения' "всплеска" возмущений электромагнитных полей и параметров ионос-

; фери не наблюдали. Все. эти вопросы требовали дальнейшего анализа. При этом в первую очередь необходимо было понять, насколько существенна роль наиболее активных механоэлектрических преобразований в земной коре, приводящих к возбуждению источников радиоизлучения. Необходимо было определить вклад полей этих источников при активизации сейсмотектонических процессов в уровне естественного импульсного электромагнитного поля Земли, характеристики которого определяются также параметрами волновода Земля - ионосфера.

Продолжающееся накопление наблюдений возмущений параметров ионосферы и волновода Земля - ионосфера при активизации сейсми-.ческой активности ставили вопрос с процессах, возбуждающих ли-тосферно-ионосферные связи. В первых работах развитие литосфер-нс-ионосферных связей связывали"с действием крупномасштабного . литосферного источника механоэлектрической природы. При этом рассматривалось развитие возмущений в отдельных слоях^ионосферы или последовательнее их развитие от более низких к более высоким слоям. Хотя качественно экспериментальные наблюдения могли ин-

' терпретироваться на основе предложенных моделей, однако физическая природа первичных источников в земной коре оставалась в большей мере умозрительной, практически отсутствовали данные для оценки их параметров. Это, а также ряд новых наблюдений, таких как распад Е - неоднородностей, особенности возцущений фаз сигналов в СДВ диапазоне, указывали на более сложный характер развития процессов взаимодействия различных оболочек Земли. Анализ этих процессов также был затруднен по ряду причин. Во-первых, отсутствовала комплексность исследований различных ионосферных слоев /это характерно и для нынешнего состояния дел/, во-вторых, объем данных был недостаточен для установления статистически значимых связей между наблюдаемыми возмущениями в ионосфере и заключительной стадией подготовки землетрясений.

В то же время было понятно, что действие тех или иных геофизических полей сейсмотектонического происхождения различно по высоте ионосферы. Область же высот 70 - 120 км, включающая границу Д - Е - слоев представляла особый интерес для изучения развития процевоов взаимодействия литосферы и ионосферы*' Это служ ню основанием для работ по мониторингу нижней ионосферы на СДВ и разработке новых подходов к проблеме литосферно-ионосфер-ннх связей.

- а -

Часть I. "Исследования процессов^коллективного возбуждения источников радиоизлучения горной среды и материалов /лабораторный и крупномасштабный эксперимент/У Механизмы возбуждения единичных МЭП в земной коре и при лабораторных испытаниях сходны и обусловлены достижением порогового уровня деформации в локальных зонах. Однако скорости достижения пороговых /разрушающих/ величин деформаций существенно отличны. Это,, с учетом особенностей земной корт и окружающего пространства, накладывает определенные ограничения на возможности регистрации и идентификации литосферных источников радиоизлучения. В связи с этим ставилась задача моделирования возбуждения источников радиоизлучений в земной коре и исследований условий их регистрации и идентификации при различных величинах деформационного воздействия. Для оценки реализации модели поверхностных излучателей и модели крупномасштабных токовых' источников необходимы были надежные данные по электрическим характеристикам источников радиоизлучения - трещин : дипольный момент, мощность излучения, диапазон преимущественных частот излучения. Результаты исследований в этих направлениях изложены в главах 2-4 . ' "

Плава 2 ♦ " Исследования характеристик источников электромагнитного поля при разрушении горных и модельных материалов". , Исследования проводились в стадии разрушения на магистральных трещинах, формирующихся,множеством коррелированно и некоррелированно образующихся суб-' и микротрещин. Здесь электромагнитные эффекты в основном связаны с движением заряженных дислокаций и их скоплений в вершинах трещин. Поэтому для регистрации электрических характеристик использована антенна Роговского, чувствительная к пролетным зарядам. Осуществлялась сквозная калибровка антенны совместно с блоком усилителя и регистратора, т.е. были, определены амплитудно-частотные и фазово-частотные характеристики системы. Поставленные задачи требовали измерений . в низкочастотной области спектра : 0 - 40 кГТц. Проводилась регистрация' производной тока, что позволяло путем последующего восстановления импульса судить о его морфологии. Исследования . проводили на различных горных материалах: гранит, мрамор, песчаник, кварцевый сиенит, кварцит, туф и др. В качестве модельного материала испытаны образцы отожженных кристаллов Ь 1'Р •

* * - •

- 9 -

• » »

" Для идентификации связей регистрируемых'антенной Роговского импульса тока с деформационным процессом осуществлялась запись нагрузки, акустической эмиссии в широкой и узкой полосах, электромагнитного поля магнитной рамочной антенной. Примеры • регистрации приведены на рис. 1,2» .

Исследования более чем на 150 образцах горных материалов и кристаллах Ы F показали достаточно схожий и устойчивый-характер морфологии импульсов тока, определяемый особенностями развития магистральной трещины. Схожесть морфологии импульсов

ff, AT* A *» гт»Л * I rt Л m OI л Г*Л Anf tf «А Т» АТЧЧ ТТЛ W Л «f A1«f\rr<r^T f* fW l'l«v. #4»S Ду,,» wa «4

гипа'Удооаооюх хамю net ^i^ivncu^nuHiijriu ii^fjapv/д^ pew—

вития процесса разрушения.

В.главе приведены конкретные данные, свидетельствующие о высокой информативности на стадии разрушения первичной регис-рации производной тока по сравнению с регистрациями восстанов-* ' ленного тока или акустической эмиссии. "Показано, что на основе регистрации производной тока возможно разделение во времени процессов включения коррелированных и некоррелированных источников тока /суб- и микротрещин/, множественность характера самого разрушения, а также релаксационные явления, т.е. обрат-■ ное движение скоплений дислокаций.

Показаны близость и дискретность спектров возбуждения токов и электромагнитного поля, что подтверждает основной вклад в формирование электромагнитных'явлений дислокационных процессов, а не разрядных. Подтверждено существование низкочастотной составляющей в спектре электромагнитных поле на стадии разрушения, что отражает некоррелированность включения дислокационных источников. •

На основе полученных экспериментальных данных были расчи-таны заряд Q , переносимый-вершиной трещины, ее дипольный момент с/ и мощность излучения U/ .

Величины зарядов, переносимые в вершинах трещин на горных материала, лежали в пределах (4 - 60)-Ю~^ Кл., для кристаллов Llr - (ü.01 -' 0.3) • ГО"7 Кл. Данные для кристаллов Ы Р по порядку величины согласуются с измерениями Головина с сотр. .

Для расчетов дйполышх моментов и мощности электромагнитного излучения магистральной трещины необходимо было определить длину диполя. Ранее под длиной.диполя понимали длину магистральной. трещины, соизмеримой с размером разрушаемого образца.

' Однако диполь, как излучатель, может работать лишь в период ускоренного или замедленного движения скоплений дислокаций. Поэтому под длиной диполя следует понимать расстояние единичного перескока скоплений дислокаций, которое для кристаллов ЫР составляет^м , а для горных материалов около м / размер зерна/. ,

С учетом этого в наших экспериментах получаем для кристаллов Ьь Р значения дипольных моментов "порядна 10 Кл-м, что по порядку величины совпадает с.данными Головина, полученными конденсаторным методом. Для горных материалов расчи-тандае значения дипольных моментов равны ГО - 10" • Кп-м.. Мощность излучения такого дипольного источника составляет для горных материалав 10" - 10"^ Вт, для нристалов ЫР порядка 10-21 Вт. Однако диапазон частот излучения смещается в областй десятков килогерц.

Мощность единичных дипольных дислокационных источников весьма мала и это излучение в волновой зоне обнаружить нельзя. В то же время фиксируемое в ближней зоне /для лабораторных • образцов/ поле движущихся заряженных дислокаций относится не к единичному диполи, а к их коррелированно возбужденному множеству, определяемому в каждый момент размером зоны деформирования /трещинообразования/. Исходя из полученных' лабораторных данных оценены минимальные размеры таких зон - поперечные раз-, меры в несколько миллиметров, которые могут быть выделены в ближней зоне электромагнитными методами.

Глава 3 . "Исследования возбуждения источников электро-• магнитного поля в поверхностных слоях земной коры при контролируемых механических воздействиях". Поверхностный слой земной корк находится в пола действия деформационных процессов свйс- . мотектонического и метеорологического происхождения. Неоднородность горной среды предопределяет пространственную и временную разнесенность возбуждения различных источников электромагнитного поля. Механизмы возбуждения электромагнитного поля будут зависеть от свойств'среды. Наиболее сильные эффекты можно ожидать при развитии контактной электризации /песча- -нме грунты/ и трещинообразования /скальные порода/. Так как чувствительность горной среды к возбуждению источников электромагнитного поля неизвестна, то поиск связи возбуждения таких •

- и-

источников с различными деформационными процессами весьма затруднен. В связи с этим были проведены исследования и моделирование процессов коллективного возбуждения источников электромагнитного поля в условиях земной коры. Один из путей возбуждения источников электромагнитного поля в земной коре связан с упругими волнами, формируемыми взрывными источниками. Используя различные мощности взрывов и проводя измерения на различных расстояниях можно в широких пределах варьировать уровень механического воздействия на среду при прохождении через нее упругих волн.

Для измерений использовался аппаратурный комплекс, позволяющий проводить регистрацию сейсмических, акустических и электромагнитных полей. Датчики всех типов устанавливали группами на различных расстояниях от точки взрыва, что позволяло опре- • делять скорости прохождения сейсмических волн, скорости вертикального смещения грунта и расчитывать соответствующие деформации и ее скорости в точке расположения антенн, фиксирующих электромагнитные поля. Для оценки деформационного воздействия взрывных источников ка среду использовались значения приведенных рас-' стояний,"введенные M.Â. Садовским. Расчет энергии излучения источников-электромагнитного поля проводился следующим образом: по величине уровня поля в ближней зоне источников оценивался его эффективный дипольный момент и далее расчитывалась интегральная энергия из.лучения.

На сериях взрывов были определены предельные значения деформации среда .и скорости деформации /соответствующие критическим значениям приведенных расстояний/ , при превышении которых возможно выделение из естественного фона литосферных источников электромагнитного поля. Такие'исследования проведены на скальных породах и песчаных грунтах, а также при подземных взрывах в шахтных условиях. Получены следующие значения предельных деформаций и их скоростей : песчаный грунт - (3 - 8)-Ю""' и (5 ^ 13) * Ю 1/с , скальные породы -г 0.3 • Ю"5 и 0.7 ЛЮ"3 1/с . Существование критических деформационных условий возбуждения электромагнитных полей упругими волнами подтверждено энергетическими расчетами. Показано, что особенности возбуждения источников' электромагнитного поля определяются прежде всего свойствами среды. Для скальных грунтов было характерно возбуждение единичных источников, связанных с процессами локального трещинооб-

-1 г -

разования, слабо или не коррелированных во времени. На песчаных грунтах наблюдалось включение множества 'коррелированных источников, причем процесс возбуждения источников был непрерывным и связанным с периодом прохождения поперечной волны. На песчаных грунтах природа источников электромагнитного поля связана с процессами контактной электризации /рис.3,4/.

Проведены расчеты характеристик источников электромагнитного поля на горной среде. Наибольший интерес представляют данные дня скальных пород. Для преимущественных частот возбуждения локальных источников электромагнитного поля /5-15 к ГЦ/ эффективные дипольные моменты составляли • 10"' - 10"^ Кл>м ,. а средние за период мощности излучения были равны 10"** - 10"^ Вт . Сравнение этих данных с данными лаборатор:-ных экспериментов показывает, их близость. Это означает, что при моделировании процессов возбуждения источников электромагнитного поля в земной норе, реальностью является регистрация полей источников, расположенных непосредственно в окрестностях аитенш. Радиус этлй зоны контроля не превышает 5 - ГО м»

Ргава 4 . "Радиоизлучение литосферы. Реальные условия". .

Модельные эксперименты со взрывным нагружением горной среды показали, что при определенных . величинах деформаций возможнв возбуждение источников электромагнитного поля в радиочастотном диапазоне. Однако идентификация полей этих источников в реальных условиях весьма сложна. Во-первых, измерения должны проводиться в условиях электромагнитных помех атмосферного происхождения. Во-вторых, деформация горной среды связана не только с сейсмотектоническими процессами. Значительный вклад вносят метеорологические факторы. Кроме того, возможности регистрации полей определяются количеством возбуящаемых источников, зависящих от. долговечности среды и скорости ее нагружения, а также от размера зоны с коррелированным включением источников. При этом в реализации модели поверхностных излучателей определяющим является количество возбужденных источников по сравнению с фоно-. вым, а модели крупномасштабных токовых источников - размеры зоны с коррелированным включением распределенных источников.

С учетом кинетической теории были проведены расчеты коли- 13 -

Чества источников электромагнитного поля , т.е. числа трещир, в зоне поверхностного ..контроля. Количество трещин определяется долговечностью среды под действием различных деформационных процессов. Для оценки долговечности среды использовано известное соотношение'между скоростью деформирования £ , долговечностью Т/ и величиной деформации разрушения

£ V ** £Р '

При этом, под долговечностью среды и ее поверхностного слоя понимается время ожидания трещин в отдельных локальных объемах, где деформация достигает разрушающих значений. Для горной среды деформация разрушения 10" 3 - 10"^, в экспериментах .с упругими волнами на скальном грунте £<> ~ Ю~®

Таблица , Время ожидания разрушения.при различных скоростях деформирования горной среды

условия деформирования-поверхностных слоев

£ ,Г/сутки

»сутки

сейсмотектонические процессы с вычетом 4метеофакторов сейсмотектонические . процессы совместно с метеофакторами подготовка сейсмических "событий, приливные деформации

.тп-Ю

5-10'

3-10'

г9

10' 10'

Г? гВ

ю4 - ю6-

Ю3 -

ю2 - ю4

ГО3 г 'Ю5

деформация сейсмичес- • кими волнами £ ,1/сек

о , сек

скальный грунт

. -2.5 'КГ3

10'

•+ знак.регистрации электромагнитного поля

0.4 - 0,004 + ' 1000 - 10 -

Кинетический подход подтверждается исследованиями с упругими волнами, где при достижении разрушающего уровня деформации происходят процессы трещинообразования с соответствующим "возбуэдением электромагнитных полей.

. - 1 ч-

• "

Число трещин определенных размеров» возникающих до разрушения заданного объема, йожно определить на основе концентрационного критерия. Учитывая, что в реальных условиях могут быть обнаружены электромагнитные поля источников с минимальны-ными размерами в несколько миллиметров, при максимальной скорости деформирования и ~ в зоне контроля наземной антенны могут быть зарегистрированы около 200 имп/час. Зто составляет примерно 1095 от уровня естественного импульсного электромагнитного поля Земли.- Поэтому более надежное выделение и идентификация литосферных источников электромагнитного поля -возможно в условиях активных экспериментов, т.е. осуществлять контроль напряженно-деформационного-состояния среды в периоды , прохождения через зону контроля упругих волр сейсмических источников. Взальность такого подхода подтверждается проведенными . экспериментами в шахтных условиях. • •

На основе проведенных лабораторных экспериментов, позволивших определить времена возбуждения единичных токовых источников дислокационной природа, были расчитаны предельные-зоны корра- • лированного включения множества единичных источников ~ 3000 м. С учетом концентрационного' критерия была рассмотрена реализация модели крупномасштабтго токового источника в акте землетрясения и предшествующий период.'Расчеты показали, что спектральная плотность электромагаитнбго излечения от такого источника лежит ниже уровня естественного фона.

Выводы к части I

1. Разработана методика высокоточных измерений дипольных характеристик трещин на лабораторных образцах, основанная на регистрации, пролетных зарядов, сосредоточенных в вершинах раскрывающихся трещин. Высокие метрологические характеристики измерительной системы обеспечиваются сквозной калибровкой.

2. Впервые проведены измерения пролетных зарядов, сосредоточенных в вершинах трещин на горных материалах /гранит, ьфамор, песчаник, туф и др./. Показан дискретный характер

• низкочастотного спектра дислокационных токов и электромагнит-нвго поля в фазе разрушения, свидетельствующий о некоррелированном включении единичных источников. Впервые определена морфология дислокационных токов, формирующихся развитием м^гист--15"-

г

ральнЬй трещины. Расчитаны дипольные моменты и мощности из-( лучения магистральных трещин на горних материалах.

3. О использованием взрывных источников нагружения горной среды /скальные и песчаные грунты/ определены минимальные деформации и их скорости, при превышении которых возможно . выделение из естественного фона электромагнитных полей меха-ноэлектрическсй природы : для скальных пород - полей единичных трещин, для песчаных грунтов - полей адгезионных контактов.

4. На основе данных лабораторного и крупномасштабного моделирования механоэлектрических преобразований показано, что при пассивных экспериментах уровень электромагнитных полей, обусловленных -действием поверхностных источников и возбуждением токовых структур лежит ниже уровля естественных электромагнитных полей. Для достоверного обнаружения электромагнитных , полей поверхностных источников при подготовке землетрясений

и в целях контроля напряженно-деформационного состояния надежнее использовать актйвные методы, в которых возбуждение электромагнитного поля фиксируется в периоды прохождения.сейсмичес-'ких волн отдаленных Источников через контролируемую зону.

Часть 2 . "Поиск краткосрочных предвестников землетрясений с использованием методов радиопросвечивания волновода Земля - ионосфера на сверхдлинных волнах". Развивающиеся работы по поиску ионосферных предвестников землетрясений, связанных с механоэлектрическими преобразованиями в земной коре, встречали определенные трудности. Ряд наблюдений, таких как световые явления в атмосфере, нарушение динамики суточных ходов естественных электромагнитных полей, аномалии проводимости земной коры, указывали на крупномасштабные изменения, параметров волновода Земля ч ионосфера, не связанные с динамическими явлениями-, при которых механоэлектрические преобразования наиболее интенсивны. Для получения достоверных данных о возму-. щенйях параметров волновода Земля - ионосфера при активизации сейсмотектонических процессов было прёдложено использовать высокоточные инструментальные методы наклонного зондирования ионосферы на СДВ, где в качестве излучателей служили передатчики фазово-радионавигационных систем. Целью этих работ был поиск и обнаружение характерных особенностей и возмущений

в параметрах распространения радиоволн в период сейсмотектонической активности, доказательства достовернрсти обнаруженных возмущений с заключительной стадией подготовки землетрясений, поиск критериев оценки краткосрочной сейсмической опасности. На всех этапах этой работы в центре внимания Стоял вопрос о природе литосферно-ионосферных связей, природе пер- ■ вичных источников возмущений ионосферы. Результаты этих работ изложены в главах 5 - 7 . .

Глава 5 . " Исследования фазово-амплитудных характеристик сигналов навигационных передатчиков на трассах, проходящих через сейсмоактивные регионы."

I. Амплитудные характеристики СДВ полей навигационных па-' редатчиков в сейсмоактивных регионах Средней Азии и Кавказа. Использовались передатчики российских навигационных'систем. Шли проведены измерения и анализ суточных ходов амплитуды сигналов в приемных пунктах на территориях Киргизии, Узбекистана, Туркмении, Азербайджана. Показан неустойчивый характер суточных ходов амплитуды сигналов, отмечена неадекватность " реакции поля на внешние воздействия : грозы, рентгеновские вспышки на Солнце и др.

,2. Фазовые характеристики сигналов радионавигационных систем в'период подготовки землетрясений. Регистрация фаз сигналов осуществлялась специализированным радиоизмерительным комплексом,, расположенным в г. Омске. Использовались передатчики: Реюньон, Либерия, Норвегия, Япония. Измерения на этих трассах позволяло надежно контролировать фоновые факторы, обусловленные гелиогеофизическими процессами. Поиск ионосферных предвестников осуществлялся на территориях, контролируемых радиотрассами Либерия - Омск и Реюньон'- Омск : Балкано-Карпатская зона, Италия, Северная Африка, Таджикистан, Узбекистан, Киргизия, Афганистан, Пакистан.

Были изучены суточные и сезонные особенности распространения радиоволн на указанных трассах, показана характеристи-. ки фоновых факторов, влияющих на распространение СДВ •: Фор-буй-эффект, рентгеновские вспышки на Солнце, эффекты, связан- . ные с высыпанием электронов при магнитосферных суббурях ,и магнитных бурях, метеорные потоки и др. Осуществлена идентификация

» . * •

- 4 7-

различных типов фазовых возмущений. Анализ неидентифицированных возмущений показал, что около 90# относится к ночному периода' на трассе и связаны с уменьшением задержки сигнала только на одной из контролируешх трасс, т.е. возмущение не было связано с планетарными эффектами. Эти возмущения представляли бухтообразные колебания фазы с относительно плавным вступ- . лением и окончанием. Амплитуда фазовых возмущений достигала 30 мне / до 3 - 4 стандартных ртклонений/ с длительностью 1.5 - 7 час-ов. Примерно в 1596 случаев возмущения фазы сопровождались уменьшением амплитуды сигналов. 10 % неидентифи-цированных возмущений фазы относились к дневным условиям на трассе. Отмочено, что землетрясения в "основной проходили до -и после окончания возмущения, а в тех: случаях, когда землетрясение совпадало с возмущением каких либо особенностей в фазо- , вых характеристиках не наблюдалось; Это,также указывало* на . малую роль динамических факторов в литосферно-ионосферных связях/рис. 5"/. -

При высокой' частоте повторения выделенных фазовых возмущений и землетрясений для установления достоверности связи между ними проведен статистический.анализ. Этот анализ показал наличие стохастической связи рядов возмущений /с амплитудой болев двух стандартных отклонений/ и землетрясений с уровнем доверительной вероятности около 90# /в анализе участвовало 400 событий с М>5/. Метод наложения эпох для этих же данных вы* явил особенности проявления возмущений относительно коровых

и глубокофокуенчх землетрясений. Для коровых землетрясений ' возмущения наблюдались как До, так' и после, событий, а глубокофокусным землетрясениям ионосферные возмущения только предшествовали. Период проявления ионосферных возмущений в окрестностях момента землетрясения составлял 20 - 25 суток с доверительной вероятностью более 90Й /рис. 5 /.

Для дополнительного подтверждения связи выделенных ионо-. • сферных возмущений с сейсмотектоническим процессом был проведен анализ случайного распределения шумовых точек /гипотетических моментов землетрясений/ относительно реальных возмущений фаз сигналов. При этом число шумовых точек выбиралось соответствующим числу землетрясений. Выю показано, что вероятность случайного получения распределений, аналогичных реаль-

' ным, не превышала 6 %.' . / . .

Таким образом были получены достоверные доказательства проявления лит осферно-ионосферных связей на заключительной стадии подготовки сильных землетрясений.

3. О природе возмущений фазы сигналов навигационных передатчиков; Особенности возмущений фазы сигналов,.имеющих бухтообразный и флуктуационный характер,'свидетельствуют о . локализованном снижении области отражения СДВ над-зоной под- , готовки сильных землетрясений . На этой неоднородности в нижней ионосфере происходит расщепление нормальной волны, а в точке приема осуществляется регистрация интерференционного поля нескольких мод. Йти представления получили подтверждение в экспериментах по наклонному зондированию ионосферы сейсмоактивных регионов на длинных волнах с использование^ передатчиков импульсно-фазовой радионавигационной системы "Ло -ран-С", а также, при регистрации эффектов потери фазового цикла в ночной период при наличии бухтообразных фазовых врэ-мущений. В ..связи с этим основным прогностическим признаком краткосрочного ионосферного предвестника сильных землетрясений можно было считать появление интерференционной картины поля СДВ в точке приема сигналов! проявляющейся в виде бухтообразных и флуктуационных" возмущений .

Глава б .• " Экспериментальный прогноз временных периодов сильных землетрясений вддль радиотрасс контроля. Возможности прогноза даты сильных.землетрясений". Были проведены исследования по проверке полученных данных статистического анализа в сейсмоактивных регионах, где сильные землетрясения происходят относительно редко. Для этих целей был выбран регион ,• включающий Кавк&з, Западный Иран и Восточную Турцию, контролируемые радиотрассой* Реюньон - Москва/Ленинград/. В период опытной проверки произошли Спитакское /М=7.1, 7.12.88/ и Рудбарское /М=7.5, 20.06.90/ землетрясения. Краткосрочный период сейсмической опасности составлял соответственно 10 и 16 суток, что укладывалось в рамки статистического анализа.

I. Опытный прогноз "краткосрочной сейсмической опасности. Основным признаком краткосрочной сейсмической опасности считалось появление ночных возмущений фазы пигналовг с амплитудой не менее 2.5-3 стандартных отклонений. Прогноз давался не на

весь статистически обоснованный период опасности, а объявлялся последовательно на 10 - 15 суток вперед. Эти работы проведены в 1991 - 1992 г.г. для территорий, контролируемых радиотрассами Реюньон - Москва и Либерия - Москва. Прогнозы передавались Дирекции Института физики Земли РАН и Экспертному' Совету по прогнозу землетрясений.

Шли объявлены пять периодов краткосрочной сейсмической ; опасности : I. 15.04 - 6.05.91. 2. 13.06. - 23.06.91. 3. 4. П. - 2.12.91. 4. 24.02. - 18.03,92. 5. 13.05. - 1.09.92. В периоды объявленной сейсмической опасности произошли четыре сильных землетрясения : Рачинское /Грузия, 29.04.91, М = 7.1/, ,его сильнейший афтершок /15.06.91, М = 6.2/, события в Румынии /2.12.91, М = 5.8/ и Восточной Турции /13.03.92, М = 6.8/. Пятый прогноз на период 13.05 -109.92 оказался ложным.

Опыт краткосрочной оценки сейсмической ситуации на основе СДВ мониторинга показал, что за контролируемый период не было пропусков событий с магнитудой большей шести ,. а также возможности прогнозирования сейсмически безопасных периодов. Последнее имеет особую значимость для территорий, где отсутствует наземная геофизическая сеть или ее информативность не считается достаточней.

Наблюдения в период ложного прогноза оказались уникальными в том смысле, что возмущения фазы сигналов регистрировались в _ночное время с суточной периодичностью почти три месяца. Эта ситуация была не ясна и прргноз 1.09.92 г, был снят. Однако эти особенности проявления литосферно-ионосферных связей и •сейсмотектонического режима заставили обратить внимание на та- • кой прогностический признак, как частота повторения ионосферных возмущений. • . ^ , '

2. Прогноз даты сильных землетрясений. . Анализ показал, что перед Спитакским, Рудбарским,-Р-ачинским /и его сильнейшим аф- ' тершоком/,. Румынским и Восточно-Турецким землетрясениями режим проявления ионосферных возмущений был дискретным, т.е. между ночными возмущениями наблюдали периоды ионосферного затишья. Э&И периоды закономерно уменьшались к дате землетрясения. Закономерность названа динамическим режимом ионосферного затишья ив представленных случаях являлась признаком перехода горной среда к критическому состоянию, заканчивающемуся магистральным разрнч вом. В период ложного прогноза динамический режим ионосферного

затишья отсутствовал, наблюдалась, только суточная периодичность возмущений. Причем суточная периодичность ионосферн-ных возмущений /до 7-10 суток/ проявилась для румынского и Восточно-Турецкого-землетрясений до возникновения динамического режима ионосферного затишья. Таким образом появление динамического режима ионосферного затишья позволяет сузить краткосрочный период,сейсмической опасности до 3 -5 суток, причем за несколько суток может быть -дан прогноз вероятной даты события с точностью до суток /рис.7 /,

Представленные данные показывают высокую чувствитель-- ность -ионосферы к развитию критических состояний литорферы. Режим с суточной периодичностью ионосферных возмущений мо- • жет, отражать переход горной среды в стадию неустойчивого равновесия, а режим динамического ионосферного затишья -

переход из стадии неустойчивого равновесия к фазе динамического разрушения. В то же время ионосферный прогноз- остается. вероятностным.

Глава 7 . "0 природе литосферно-ионосферных связей при подготовке сильных коровых землетрясений".

Приведенные экспериментальные доказательства возбуждения литосферно-ионосферных связей'требовали-разработки физических моделей этих процессов. Однако из-за сложности.и многообразия процессов, развивающихся в системе литосфера-атмосфера-ионосфера, вряд ли возможно выделить единый меха- ' низ!.1. В настоящее время можно ставить только задачи по раз-■ работке концепций динамического развития процессов, в которых роль ыеханоэлектрических преобразований не является о11-ределяюще'й. 1Слючевым вопросом в развитии такой концепции представлялась природа возмущений нижней ионосферы.

Ранее рассматривался прямой сценарий развития возмущений в системе литосфера- ионосфера, т.е. последовательное развитие возмущений снизу вверк. При этом анализировалось действие лишь одного из возможных.геофизических факторов и не рассматривались изменения параметров промежуточного звена, т'.е. атмосферы.

Расчеты показывали, что-отдельные геофизические поля ли-тосферных источников /гравитационное поле, геомагнитное поле, электромагнитное излучение поверхностных источников,.квази-

-г1- .

стационарное электрическое поле, выделяющиеся из литосферы газы, ВГВ и-инфразвун/, изменяющие в различной степени параметр! ионосферы, не могли оказать воздействия на изменение электронной плотности на высотах 80 - 90 км и соответственно • изменить регулярные .характеристики распространения СДВ.

Однако ситуация изменяется, если анализировать действие 1 комплекса факторов: электрическое поле атмосферных источни- '' ков, обусловленное выходом в атмосферу углеводородов и радиогенных газов, ВГВ и инфразвука. Одновременное действие этих факторов позволяет обеспечить более сильное вз'аимодей-стаие Е- и Д-слоев ионосферы, приводящее к расширению-области возмущения электронной плотности в горизонтальном направлении и, самое главное, сверху вниз. По существу предлагается рассматиривать не прямое действие- геофизических факторов на слои ионосферы, а возвратное действие возцущений более чувствительного Е-слоя на Д-слоЙ ионосферы. Ключевым .вопросом в этой концепции является действиеэлектрического поля атмос- . ферных источников тектонической природы, определяющего процесс образования, жизни и распада - Е - неоднородностей на высотах 100 - 120 км и их снижение до высот 90 - 85 км за I - 2 часа. Совместное действие электрического поля, ВГБ и инфразвука обуславливают взаимодействие Е- и Д-слоев за счет, горизонтального и вертикального турбулентного переноса плазмы на высотах 85 - 80 км, т.е. приводя к увеличению электронной плотности за характерное время в несколько часов. Именно таким снижением эффективной высоты отражения СДВ в ночной ионосфере могут быть объяснены наблюдаемые перед сильными земле- • трясениями возмущения фазы сигналов навигационных передатчиков. <

Отмечено, что развитие атмосферно-ионосферных связей в зонах мегаполисов^и крупнейщих промышленных объектов /Московский регион, металлургические и энергетические комплексы/ по-характеру и процессам схоже с процессами в сейсмоактивных регионах. Здесь действующими факторами являются техногенная загрязненность приземной атмосферы, мощные восходящие тепловые потоки, инфразвук. Поэтому проблема изменений-параметров окружающей среда в зонах мегаполисов, имеющая долговременный характер, и оказывающая влияние на жизнедеятельность человека,

- - гг -

представляется актуальной дня исследований в рамках Предло-I женной концепции.

Выводы к части 2 .

1. Многолетний опыт многотрассового фазово-амплитудного мониторинга нижней ионосферы показал реальные возможности оперативной идентификации возмущений гелиогеофизической природа.

2. Проведена идентификация фазовых аномалий различной природа и выделены ночные бухтообразные -возмущения с доверительной вероятностью .около 9054 связанные с заключительной стадией подготовки сильных землетрясений. Описана морфология ночных фазовых возмущений и критерии установления их связи с сейсмотектоническим процессом.^ Показана достоверность проявления литосферно-ионосферных связей в период активизации сейсмотектонических процессов. .

3. На основе данных статистического анализа определены периода проявления фазовых возмущений относительно актов.землетрясений, достигающие 20 - 30 суток. Этот интервал времени трактуется как период краткосрочной сейсмической опасности.

4. Определены в СДВ полях прогностические признаки временных интервалов проявления сильных коровых-землетрясений. Реализовано пять прогнозов временных интервалов сильнцх зем- . летрясений, четыре из которых оправдались.

5. Предложена новая концепция развития литосферно-атмос-ферно-ионосферных связей, основанная на взаимодействии Е - Д слоев ионосферы при действии комплекса факторов: электрического поля, ВГВ и инфразвука. .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. '

В результате проведенной работы развиты.основа нового направления, заключающегося в исследованиях интегральных параметров горной среда и нижней ионосферы в период активизации сейсмотектонических процессов, что позволило :

- определить предельные деформационные условия возбуждения поверхностных источников электромагнитного поля при механоэлек-трических преобразованиях и показать возможности их использования для контроля напряженно-деформационного состояния.

- 2. 3-

. ' - разработать на основе прецизионных фазовых ,СДВ мето- . дов контроля нижней ионосферы методологию обнаружения и исследований литосферно-ионосферных связей на заключительной стадии подготовки сильных^коровых землетрясений.

- выделить с использованиеразовых СДВ методов мониторинга нижней ионосферы статистически обоснованные периоды

4 краткосрочной сейсмической опасности и осуществить опытную проверку разработанных подходов в реальных прогнозах.

- показать целесообразность развертывания радивтрассо-вых методов СДВ мониторинга больших регионов, где отсутствует или недостаточна наземная геофизическая сеть, с.целью прогнозирования периодоз сейсмической опасности и сейсмически безопасных периодов. *

- определить направления развития фазовых СДВ методов • мониторинга- для решения зацач регионального экллогического

' и планетарного гелиогеофиэического мониторинга, прогнози-. рования места и времени коровых землетрясений с М > 5.5 - 6.

По теме диссертации опубликована 51 научная работа и получено 5 авторских свидетельств» Основное содержание диссертации представлено в следующих работах :

1. Источники электромагнитных предвестнике землетрясений. ДШ СССР, 1980,-т.250, IP 2, с. 323 - 326 /соавтору Гохберг М.Б., Добровольский И.П./.

2. Процессы подготовки землетрясений. Признаки'и предвестники коровых землетрясений. Изв.АН СССР. Физика Земли, * IÖ83, с. 59 - 67 /соавторы Гохберг М.Б., Добровольский

. И.П., Нерсеров И.Л./.

3. Электромагнитные эффекты при разрушении эемкой коры. Изв. АН СССР, Физика Земли, 1985,.PI, с. 72 - 87/соавторы Пэршензон Н.Й., Гохберг М.Б., Пилипенко В.А./.

4. Резонансные явления при сейсмоионосферном взаимодействии. Изв. АН СССР, Физика Земли, 1985, Р6, с. 3 - 8 /соавторы . Булошников A.M., Гохберг М.Б., Липеровский В.А./.

5.- Исследования особенностей полей ОДВ радиостанций в сейсмоактивных районах Средней Азии и Кавказа. Црогноз землетрясение . Душанбе: Дониш, 1986,И , с. 190 - 201/соавтора

... Никифорова H.H., Маренко В.Ф., Ролной A.A. и др./.

г

V

6. Исследования возмущений естественных и искусственных полей источниками сейсмического происхождения. Изв. АН СССР, Физика Земли, 1987, № 2, с. 18 - 24 /соавторы Гохберг М.Б., Маренко В.Ф., Пономарев Е.А. идр./.

7. Электромагнитные предвестники в системе прогноза землетрясений: поиски, проблемы.'Вестник АН СССР, 1987, № 3, с. 43 - 52/ соавторы Гохберг М.Б., ЛипероВский В.А./.

8. Электромагнитное излучение горной среды в условиях взрывнвго нагружения. ДАН СССР, 1987, т. 295, Р 2, с.321 - 325 /соавторы Гохберг М.В., Козырева О.В„, Рожной A.A. и др./. .

9. Модели сейсмоэлектрических и сейсмоионосферных взаимодействий в процессах подготовки землетрясений. В кн.: Поиск электромагнитных предвестников землетрясений. М.: Наука, 1988,

с. 49 - 97 / соавторы Лимарев Е.Д., Липеровский В.А., Рожной А./

- 10. Вариации атмосферного тока в период подготовки землетрясений. Изв. АН СССР, Физика Земли, 1988, № 2, с. 81 - 84 / соавтор Шулейкин В.Н./.

11. Исследования коллективного возбуждения МЭИ в фазе разрушения при лабораторном моделировании. В кн.: Поиск электромагнитных предвестников землетрясений. М.: Наука, 1988, с. 100 - 119 / соавторы Никифорова H.H., Рожной A.A.", Соловьева М.С./.

12. Характеристики источников электромагнитного излучения в массиве горных пород. В кн.: Напряженно-деформированнве состояние массивов горных пород. Новосибирск: ИГД СО АН СССР, I980v с. 70 - 77 / соавторы Никифорова H.H., Рожной A.A. и др./.

13. Спектрально-временные характеристики электромагнитного излучения и токов в образце на стадии разрушения. В кн.: Напряженно-деформированное состояние массивов горных пород. Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1988, с. 94 - 98 / соавторы Рожной A.A., Никифорова H.H., Соловьева М.С. и др./.

14. Электромагнитное излучение горной среды в условиях взрывного нагружения. В кн.: Поиск электромагнитных предвестников землетрясений. М.: Наука, 1988, с. 119 - 135 /соавторы

Никифорова H.H., Рожной A.A. идр./. -

15. Исследования возбуждения ЭМИ горной среды в условиях вариаций литосферного давления, В кн.: Поиск электромагнитных предвестников землетрясений. М.: Наука, 1988, с. 135 - 140

' соавторы Колесов В.А., Логунов В.А., Федотов А. /.

-2S-

I

V.

16. Исследования Д-области ионосферы методом наклонног^ зондирования на сверхдлиндах волнах. В кн.: Поиск'электромагнитных предвестников землетрясений. М.: Наука, 1988, с. 150 -169 /соавторы Маренко В.Ф., Пономарев Е.А., Ямпольский B.C./,

17. Исследование возбуждения тоновых источников при разрушении образцов горных пород. В кн.: Экспериментальные и численные методы в физике очага землетрясений. М.: Наука, 1989, с. 203 - 209/ соавторы Р-ожной A.A., Никифорова H.H. и др./."

18. Статистический анализ связи возмущений фазы сигналов ФРНС "Омега" с сейсмотектоническим процессом. M.: ШЗ РАН,

1989, препринт PI, II с./соавторы Маренко В.Ф., Ямпольский B.C./.

19. Эффекты в ионосфере и атмосфере перед Спитакским землетрясением 7 декабря 1988 г. Известия АН, Физика Земли, 1992, К? 3, с.96 -ICI /соавторы Воинов В.В., Маренко В.Ф., Миранян

Ф.П., Дедовский И.С. и др./.

20. Возмущения радиоволновых полей перед Р/дбарским и Ра-чинским землетрясениями . ИзввстияАН, ФИЗИКА Земли, 1992, № 3, с. 102 - 106 / соавторы. Р^ожной A.A., Шерстюк C.B. и др./.

21. Краткосрочный прогноз времени сильных землетрясений с использованием радиоволновых методов. ДАН, 1992, т. 323, IP 6 , с. 1064 - 1067 / соавтор Маренко В.Ф./.

22. Литосферно-ионосферные взаимодействия на заключительной стадии подготовки сильных коровых землетрясений. ДАН, 1992, т.327, IP I, с.65 - 69 / соавторы Гусев Г.А., Похотелов O.A./.

23. Газч радиогеннвй природы в динамике литосферы. ДАН, 4 1993, т.33§, №1, с.42 - 45/ соавторы Матвеева М.И., Лютиков P.A./

24. Предвестники сильных землетрясений в нижней ионосфере. В кн.: Построение моделей развития сейсмического процесса и предвестников землетрясений. 1993, №1, с. '94 - 100 / соавторы Гусев Г.А., Похотелов O.A. и др./., •

25. Литосферно-ионосферные взаимодействия в проблемах экологии и прогноза землетрясений. Сб.реф.докл. Меядунар. конф. "Геофизика и современный мир". M., 1993, с. 86 - 87 /соавторы 1>сев Г.А., Похотелов U.A./.

26 . Отражение в ионосфере критических состояний литосферы и возможности прогноза даты сильных коровых землетрясений.. Тез. докл. I межд. семинара "Напряжения в литосфере". М.,1994, .с.67 /соавторы Гусев Г.А. /.

- 2,6 -

а

в

Рис. .{ '.. Гранит. Скол., а .- продифференцированный сигнал ' тока, б,в - акустическая эмиссия соответственно в узкой и широкой поло.сах, г г восстановленный сигнал тока.

- 2 7-

-гоо

<500 —

-5500—1

§

-3000—1

I I I I г I I I I | I I I I ' IV I | I I I I | I I о и ле

исек

*

I' I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II I

0>

0.1

'Рис. 2 [.¿Г. !

Скол, а - продифференцированный сигнал тока, б,в - акустическая, амиссия в уакоЯ'и широкой полосах, г,д.- продифференцированный и восстановленный сигналы тока. '

1.2

Рис. 3 Сейсмические /3/ и электромагнитные /1,2,4,5/ поля, сопровождающие промышлешшй взрыв на песчаном грунте.

1.2 - широкая и узкие полосы регистрации, антенна направлена-на взрыв. 4,5 - узкая и широкая полосы . регистрации, антенна перпенди^лярна направлению на взрыв. М - момент поджига ВВ.

м/сек

Рис. Ч Сейсмические ( а ), сейсмоакустические ( 6 ) и электромагнитные ( в,г,д ) поля при взрыве мощностью 62 т ВВ.. в,г - регистрация 'ЗИП взаимно-перпендикулярными антеннами, д - развернутый фрагмент записи. ЭМП. Расстояние 500. м.

Рис. 5 Типичные возмущения фазы сигналов на одной из трасс /Реюньон - Омск - I, 2 - ход фазы на контрольной трассе Либерия - ОМСК /. Пунктирная линия - не возмущённый ход фазы.

I

ы

5 к Ъ • г ■

-зо

о.о?

су Т.

е

,1—I—>■

30

Рис. 6 Период краткосрочной сейсмической опасности по данным распределения коровых землетрясений относительно ионос-• ферних возмущений. Радиотрасса Реюньон - Омск. М = 5 - 8. Пунктирная линия - уровень доверительной вероятности.

л

СУГ.

' ц

кЛ

СМ

I

3

5

\

\

\

\

\

\

\

\

X4 Ч

\ 4

\

\

\

\

\

х

т

3'

и

15"

1?

1Э

21.06

Рис. 7 Динамика развития ионосферного затишья перед Рудбарским землетрясением 20.06.90 г.; М = 7.5 . '

2

1

7