Особенности динамики ГГД-поля в периоды подготовки сильных землетрясений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.07, кандидат геолого-минералогических наук Стажило-Алексеев, Сергей Кандидович

• Стажило-Алексеев, Сергей Кандидович
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2001

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Стажило-Алексеев, Сергей Кандидович

Введение

Глава 1 Прогнозирование землетрясений, предвестники землетрясений - анализ мирового опыта

1.1 Модели подготовки землетрясений.

1.2 Методы отслеживания геодинамического состояния геологической среды

1.3 Повторяемость землетрясений

1.4 О связи землетрясений между собой.

1.5 Космогенный фактор и землетрясения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности динамики ГГД-поля в периоды подготовки сильных землетрясений»

Актуальность проблемы

Многолетние исследования особенностей функционирования подземной гидросферы привели к обнаружению новой разновидности геофизического поля ГидроГеоДеформационного (ГГД) поля Земли. Результаты исследований напряженно-деформированного состояния геологических массивов для прогноза сильных землетрясений, выполнявшихся в течение последних 20-ти лет, дали возможность создать практическую технологию ГГД-мониторинга и исследовать эволюции ГГД-поля в сейсмически спокойные и сейсмически активные периоды времени. Накопленный уникальный фактический материал свидетельствует о сложности механизмов эволюции ГГД-поля.

На данный момент времени среди множества разработок, предлагаемых для решения проблемы прогноза землетрясений, все еще нет универсальных комплексов предсказания.

Метод изучения эволюций ГГД-поля представляется одним из перспективных в решении проблемы прогнозирования сейсмособытий, поскольку ГГД-поле является высокочувствительным индикатором быстрых изменений напряженно-деформированного состояния обширных геологических толщ. Отсюда следует важность дальнейшего исследования динамики ГГД-поля.

Современный уровень компьютерных технологий позволяет создать мощный инструментальный базис для системы ГГД-мониторинга, что требует разработки специализированных алгоритмов и программно-математических решений. Такой комплекс программного обеспечения позволяет автоматизировать рутинные операции обработки, быстро и наглядно представлять данные в виде графиков, карт, слайд-фильмов -покадрового показа карт ГГД-поля.

Только на основе новых программ обработки и визуализации данных ГГД-мониторинга возможен детальный анализ и выявление специфических черт изменения ГГД-поля для практического прогноза землетрясений.

Цель работы

1. Изучение особенностей динамики ГГД-поля на основе подробного исследования карт и графиков параметров ГГД-поля от одного крупного землетрясения до последующего в течение нескольких лет.

2. Усовершенствование методики обработки данных - программная и методическая оптимизация существующих способов обработки данных ГГД-мониторинга. 4

Фактический материал

В работе были использованы: данные по уровням подземных вод (УПВ) Кавказского региона (за период 1988 -1991гг., 1999 г.), Геологической службы США за 1989 г. (полигон Паркфилд, Калифорния) и другие материалы, накопленные во ВСЕГИНГЕО. Для обработки фактического материала применялось разработанное автором специализированное программное обеспечение.

Научная новизна работы

Проведен анализ динамики ГГД-поля в периоды подготовки сильных землетрясений и выявлены ее особенности, позволяющие уверенно прогнозировать наступление сейсмически опасных периодов времени. В работе рассмотрены новые возможности повышения эффективности интерпретации и представления данных ГГД-мониторинга на базе использования современных компьютерных технологий.

Практическая значимость работы

Показаны новые возможности интерпретации данных ГГД-поля для прогноза землетрясений на базе параметра Ие, характеризующего степень преобладания относительной деформации растяжения либо сжатия для блока горных пород некоторого участка земной коры в его различные периоды геодинамической жизни - подготовки и реализации сильных землетрясений. Полученные на ретроспективном материале результаты использования параметра йв говорят о высокой эффективности этого параметра для среднесрочного прогноза сильных землетрясений.

Разработанное программное обеспечение, принципы и способы обработки и представления данных могут служить основой для создания элемента автоматизированной системы обработки и интерпретации данных ГГД-поля, что позволит оптимизировать процесс прогноза сильных землетрясений по гидрогеодеформационым данным.

Апробация работы

Результаты исследований и разработанное программное обеспечение внедрялись при проведении работ по ГГД-мониторингу сейсмоактивных регионов России. Результаты исследований отражены в 6 опубликованных работах, в том числе, и в «Методических указаниях по ведению гидрогеодеформационного мониторинга для целей сейсмопрогноза (система К-БТЕРБ )». Основные положения диссертации и ее отдельные положения докладывались на научно-практической конференции "Опыт комплексного изучения геофизических полей для целей сейсмопрогноза" (пос. Зеленый, 13-15 мая 1998г.), на международном симпозиуме "Влияние сейсмической опасности на трубопроводные системы в Закавказском и Каспийском регионах" (Москва, 30-31 мая 2000 г.).

Защищаемые положения

Особенности динамики ГГД-поля в периоды подготовки сильных землетрясений заключаются в следующем:

1. Подготовка сильного землетрясения на картах Т>е отражается нарастанием аномалий деформаций относительного сжатия, рост которых ослабевает и интенсивность начинает уменьшаться перед землетрясением. Реализация сильного сейсмособытия приводит к замещению зон деформаций относительного сжатия зонами деформаций относительного растяжения.

2. Временные ряды параметра Эе имеют характерную аномальную вариацию до сильного землетрясения за период от нескольких десятков дней до нескольких месяцев. Резкое уменьшение значений параметра Бе и приближение его значений к минимальным величинам (близким к нулю) служат показателями начала сейсмически опасного периода для данного региона и приближения времени сильного землетрясения (с магнитудой свыше 5-6).

3. Аномальные изменения ГГД-поля параметра Ие могут происходить на расстояниях в несколько сотен километров от зоны эпицентра будущего сильного землетрясения, что позволяет наблюдательной сетью ГГД-мониторинга регистрировать подготовку удаленных сильных сейсмособытий.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из 6 глав, введения и заключения и содержит 73 машинописных страниц текста, 21 рис., список использованной литературы включает 47 наименований.

Работа выполнялась в Центре региональной эндогеодинамики ВСЕГИНГЕО под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора, академика РАЕН Г.С. Вартаняна, которому автор выражает искреннюю благодарность за ценные советы, консультации и постоянную помощь в работе.

За содействие, консультации и советы автор выражает глубокую признательность: Г.Д.Васильеву, Р.В.Васильевой, канд.геол.-мин. наук А.М.Лыгину, канд.геол.-мин. наук В.П.Кривошееву, канд.техн. наук В.С.Гончарову, канд.техн. наук Э.П.Потемка, О.Е.Круподеровой, А.А.Салаховой, Е.Б.Сорокиной, Е.А.Адмакиной, С.В.Коновалову, В.И.Кузнецовой.

Заключение диссертации по теме «Гидрогеология», Стажило-Алексеев, Сергей Кандидович

Основные результаты диссертационной работы

1. На примерах сильных землетрясений показана связь параметра Ое ГГД-поля с началом, подготовкой и реализацией землетрясений.

2. Полученные (на ретроспективном материале) результаты использования параметра Бе ГГД-поля, говорят о высокой информативности данного параметра.

Параметр Т)е позволяет:

• отслеживать реакцию геодинамического состояния горных пород отдельных участков ареала наблюдений на подготовку и реализацию сильного сейсмособытия;

• определять время зарождения процесса подготовки сильного сейсмособытия;

• контролировать развитие процесса подготовки сильного сейсмособытия. Предвестники параметра Бе проявляются до события таким образом, чтобы по предыдущему ходу временного ряда можно уверенно судить о предстоящем событии и оперативно контролировать его развитие.

3. Выявленные особенности динамики ГГД-поля в периоды подготовки сильных землетрясений на базе параметра 2)е заключаются в следующем:

• подготовка сильного землетрясения на картах Ие отражается нарастанием аномалий деформаций относительного сжатия, рост которых ослабевает и интенсивность начинает уменьшаться перед землетрясением. Реализация сильного сейсмособытия приводит к замещению зон деформаций относительного сжатия зонами деформаций относительного растяжения;

• временные ряды параметра Ое имеют характерную аномальную вариацию до сильного землетрясения за период от нескольких десятков дней до нескольких месяцев. Резкое уменьшение значений параметра Ие и приближение его значений к минимальным величинам (близким к нулю) служат показателями начала сейсмически опасного периода для данного региона и приближения времени сильного землетрясения (с магнитудой свыше 5-6);

• аномальные изменения ГГД-поля параметра Т)е могут происходить на расстояниях в несколько сотен километров от зоны эпицентра будущего сильного землетрясения, что позволяет наблюдательной сетью ГГД-мониторинга регистрировать подготовку удаленных сильных сейсмособытий.

4. Изучение особенностей динамики ГГД-поля, автоматизация системы обработки, графического представления данных ГГД-мониторинга на базе современных компьютерных технологий позволяют повысить эффективность отслеживания процесса подготовки землетрясения.

Заключение

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Стажило-Алексеев, Сергей Кандидович, 2001 год

1. Гамбурцев Г.А. Перспективный план исследований по проблеме: изыскание и развитие методов прогноза землетрясений. — В кн.: Развитие идей Г.А.Гамбурцева в геофизике. М.: Наука, 1982.

2. Мячкин В.И., Костров Б.В., Соболев Г.А., Шамина О.Г. Лабораторные и теоретические исследования процесса подготовки землетрясений. Изв.АН СССР, Физика Земли, 1974, № 10, с. 107-112.

3. Брейс В., Мячкин В.И., Дитрих Дж., Соболев Г.А. Две модели объяснения предвестников землетрясений. В кн.: Сборник советско-американских работ по прогнозу землетрясений. Т.1, кн.2 - Душанбе-Москва, 1976, с.9-21.

4. Садовский М.А., Болховитинов Л.Г., Писаренко В.Ф. О свойствах дискретности горных пород. Изв.АН СССР, Физика Земли, 1982, № 12, с.3-18.

5. Основы прогноза землетрясений. Гл.ред. М.А.Садовский. Изд.Дониш, Душанбе-Москва, 1983-1984. 220 с.

6. Добровольский И.П. Механизм подготовки тектонического землетрясения. АН СССР, Институт физики Земли, М., 1984. 188 с.

7. Вартанян Г.С., Куликов Г.В. Гидрогеодеформационное поле Земли. ДАН СССР,1982.Т. 262, № 2. - с. 310-314.

8. Вартанян Г.С., Куликов Г.В. О глобальном гидрогеодеформационном поле. -Советская геология. 1983. №5.-с. 116-125.

9. Открытия, изобретения. Официальный бюллетень Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. М., 1983, № 46.

10. Курбанов М.К., Лыков В.И., Мячкин В.И., «Физические процессы в очагах землетрясений», изд. «Наука», Москва ,1980г, стр.7

11. П.Латынина Л.А., Жаринов H.A., Крамер М.В., Савин И.В., Широков И.А., «Методические рекомендации по исследованию деформационных предвестников землетрясений», ИФЗ АН СССР, Москва, 1988г., стр.3-7.

12. Вартанян Г.С., Гончаров B.C., Кривошеев В.П., Потемка Э.П., Стажило-Алексеев С.К. Методические указания по ведению гидрогеодеформационного мониторинга для целей сейсмопрогноза ( система R-STEPS ). М.: ЗАО «Геоинформарк», 2000.

13. Никонов A.A. Сейсмическая катастрофа в Турции // Природа. 1999. №11. С. 3-9

14. Интернет, «Новости науки в журнале Природа № 11, 2000 г.

15. Кочербаев Т.К. «Роль приливного действия Солнца в возникновении землетрясений»; Пржевал. гос. пед. ин-т. Пржевальск, 1983. 31 е., ил. Библиогр. 21 назв. (Рукопись деп. В КиргИНТИ 3 дек. 1983 г., №135Ки-Д83.).

16. Кочербаев Т.К., Волков Я.В. «Вспомогательная роль приливных действий Луны в возникновении землетрясений»; Пржевал. гос. пед. ин-т. Пржевальск, 1983. 22 е., ил. Библиогр. 16 назв. (Рукопись деп. В КиргИНТИ 3 дек. 1983 г., №134Ки-Д83.)

17. Ren Zhenqiu. «Некоторые статистические факты, касающиеся связи между движениями небесных тел и возникновением землетрясений» Дичжэнь яньцзю, J. Sesmol. Res., 1985, 8, № 5, 575-582(кит.)

18. Ватутин С.А., Ватутина И.М. Сб."Напряженное состояние земной коры". Изд-во "Наука", 1973 г., 151 стр.

19. Меликадзе Г.И. «Аномалии в режиме подземных вод и природных газов в связи с сейсмичностью недр территории Грузии», Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук, Тбилиси, 1990г.

20. Пруцкая Л.Д., Круткина О.Н., Батурина Н.В., Буряков A.A., Бабак Э.В., Растос Л.В., Малофеева С.С. «Реакция уровней подземных вод на землетрясения (по данным непрерывных наблюдений 1994-1996 г.г., Северный Кавказ)», Тезисы докл. 1998

21. Вартанян Г.С. Региональная система геодинамического мониторинга в проблеме устойчивого развития государств сейсмоопасных провинций мира // Отечественная геология. 1999.- №2. - С.37-45.

22. Вартанян Г.С., Бредехоефт Дж.Д., Роуэллоффс Э. Гидрогеологические методы исследования тектонических напряжений // Сов. геология. 1991.- №9.- С.3-12.

23. Шевченко В.В., Луна и ее наблюдение. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983 г.,- Библиотека любителя астрономии, стр.169

24. Вартанян Г.С. и др. Гидрогеодеформационное поле в период Спитакского землетрясения// Сов. геология. 1990.- №5.- С.92-95.

25. Вартанян Г.С. Гидрогеодеформационное поле в период Спитакского и Калифорнийского землетрясений// Сов. геология. 1992,- №1,- С.3-12.

26. Вартанян Г.С. «Гидрогеодеформационное поле и некоторые проблемы экогеологии». Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и экогеологии. Сб.научных трудов/ВСЕГИНГЕО. М.,1994. стр. 34-51

27. Шереметьев В.М. «Отражение напряженного состояния земной коры в уровенном режиме подземных вод Азово-Кубанского артезианского бассейна», Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук, Москва, 1987г.

28. Тулиани Л.И. Сейсмичность и сейсмическая опасность: на основе термодинамических и реологических параметров тектоносферы.- М.: Научный мир, 1999. -216 с.

29. Торге В. Гравиметрия: Пер. с англ. М., Мир, 1999. - 429 е., ил.

30. Стажило-Алексеев С.К. Компьютерные технологии в исследовании ГГД-поля // Геоэкологические исследования и охрана недр. М.:ЗАО «Геоинформарк»,1999. - Вып. 2. -С. 57-62.

31. Стажило-Алексеев С.К. Эволюции ГГД-поля и космогенно-гравитацион-ный фактор в свете прогноза землетрясений // Отечественная геология. Спец. выпуск М., 08. 2000. - С.66.

32. Надаи А. Пластичность: механика пластичного состояния вещества/ Перев. с англ. под редакцией проф. J1.C. Лейбензона. Объединенное научно-техническое изд. НКТП СССР. Глав.ред. общетехнической литературы. Москва, 1936, Ленинград

33. Александров A.B., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов: Учеб. Для вузов. М.: Высш.шк.,1995. - 560 е.: ил.

34. Шмидт В. VISUAL BASIC 5.0 . М., АБФД997,ил., 688 с.

35. Корнелл Г. Программирование в среде VISUAL BASIC 5/ Перев. с англ. Ю.В. Клемец; Худ.обл. М.В. Драко. Мн: ООО "Попурри", 1998. - 608 с.:ил.

36. Аронов В.И. Методы построения карт геолого-геофизических признаков и геометризация залежей нефти и газа на ЭВМ. М.: Недра, 1990. - 301с.: ил.

37. Каждан А.Б., Гуськов О.И. Математические методы в геологии: Учебник для вузов. М.: Недра, 1990, - 251 е.: ил.

38. Девис Дж. С. Статистический анализ данных в геологии: Пер. с англ. В 2 кн. /Пер. В.А. Голубевой; Под редакцией Д.А. Родионова. Кн. 1. -М.: Недра, 1990. 319 е.: ил.

39. Ефимов Н.В. Краткий курс аналитической геометрии. М. Наука, 1969.272с.: ил.

40. Руководство пользователя /англ./ «SURFER FOR WINDODS, version 6.» Golden software, Inc., 1997

41. Руководство пользователя /англ./ «GRAPHER FOR WINDODS.» Golden software, Inc., 1994