УДК 550

УДК 550.343.64

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА СЕЙСМИЧЕСКИХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ LURR И СРП ДЛЯ ПРОГНОЗА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ НА САХАЛИНЕ

Институт морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения РАН,
г. Южно-Сахалинск, Россия

* e-mail: dikii79@mail.ru

Аннотация. В работе рассмотрены результаты исследования сейсмического режима методами LURR (load/unload response ratio) и СРП (саморазвивающиеся процессы). Для пяти самых сильных землетрясений на о. Сахалин за период с 2004 по 2018 г. были выполнены расчеты по методу СРП в областях аномальных значений LURR, начиная со времени их появления. Совместное использование двух методов для прогноза сейсмической опасности на Сахалине на порядок улучшило точность определения времени прогнозируемого события от нескольких лет до нескольких недель.

Ключевые слова: сейсмичность, прогноз, приливы, отклик, саморазвивающийся процесс.

DOI: https://doi.org/10.21455/GPB2020.1-4

Цитирование: Закупин А.С., Богомолов Л.М., Богинская Н.В. Применение методов анализа сейсмических последовательностей LURR и СРП для прогноза землетрясений на Сахалине // Геофизические процессы и биосфера. 2020. Т. 19, № 1. С. 66–78. https://doi.org/10.21455/GPB2020.1-4

Литература

Борисов А.С., Борисов С.А., Левин Б.В., Сасорова Е.В. Наблюдения слабых землетрясений гидрофонной станцией на мелководье Южных Курильских островов // Геодинамика и тектонофизика. 2012. Т. 3, № 2. С. 103–113.

Воейкова О.А., Несмеянов С.А., Серебрякова Л.И. Неотектоника и активные разрывы Сахалина. М.: Наука, 2007. 186 с.

Гаврилов В.А., Бусс Ю.Ю., Морозова Ю.В., Полтавцева Е.В. Успешный прогноз сильнейшего Жупановского землетрясения (30.01.2016 г., M_w = 7.2) на основе данных комплексных скважинных измерений // Тр. VI Науч.-техн. конф. «Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России». 2017. С. 40–43.

Гусев А.А. Прогноз землетрясений по статистике сейсмичности // Сейсмичность и сейсмический прогноз, свойства верхней мантии и их связь с вулканизмом на Камчатке. Н.: Наука, 1974. С. 109–119.

Дружин Г.И., Марапулец Ю.В., Чернева Н.В., Исаев А.Ю., Солодчук А.А. Акустические и электромагнитные излучения перед землетрясением на Камчатке // Докл. Акад. наук. 2017. Т. 472, № 5. С. 584–589.

Завьялов А.Д. Среднесрочный прогноз землетрясений: Основы, методика, реализация. М.: Наука, 2006. 254 с.

Закупин А.С. Программный комплекс для анализа неустойчивости сейсмического процесса // Геоинформатика. 2016. № 1. С. 34–43.

Закупин А.С., Жердева О.А. Ретроспективная оценка применимости методов среднесрочного прогнозирования землетрясений для Северного Сахалина // Вестн. ДВО РАН. 2017. № 1. С. 18–25.

Закупин А.С., Каменев П.А. О возможности пространственно-временной локализации повышенной сейсмической опасности в методике среднесрочного прогноза LURR (на примере Новой Зеландии) // Геосистемы переходных зон. 2017. № 3. С. 40–49.

Закупин А.С., Семенова Е.П. Исследование процесса подготовки сильных землетрясений (М_w > 5) на Сахалине методом LURR // Вестн. КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2018. № 5. C. 73–88.

Закупин А.С., Левин Ю.Н., Богинская Н.В., Жердева О.А. Развитие методов среднесрочного прогноза на примере Онорского землетрясения на Сахалине (М_w = 5.8, 14 августа 2016 г.) // Геология и геофизика. 2018. № 11. С. 1904–1911.

Зубков С.И. Предвестники землетрясений. М.: ОИФЗ РАН, 2002. 139 с.

Коновалов А.В., Семенова Е.П., Сафонов Д.А. Результаты детального изучения очаговой зоны землетрясения 16 марта 2010 г. (М_w = 5.8) на северо-западе о. Сахалин // Вулканология и сейсмология. 2012. № 4. С. 37–49.

Копылова Г.Н., Болдина С.В. Гидрогеосейсмологические исследования на Камчатке в 1977–2017 гг.: История и результаты // Подземные воды востока России: Материалы Всерос. совещ. по подземным водам Востока России (XXII Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока с международным участием) / Отв. ред. Д.А. Новиков, С.В. Алексеев, А.Ф. Сухорукова. 2018. С. 265–269.

Кособоков В.Г. Мегаземлетрясения предсказуемы? // Геофизические процессы и биосфера. 2011. Т. 10, № 2. С. 5–21.

Кочарян Г.Г. Геомеханика разломов. М.: ГЕОС, 2016. 424 с.

Кочарян Г.Г., Батухтин И.В. Лабораторные исследования процесса скольжения по разлому как физическая основа нового подхода к краткосрочному прогнозу землетрясений // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9, № 3. С. 671–691. https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-3-0367

Кочарян Г.Г., Остапчук А.А., Павлов Д.В., Будков А.М. О перспективе обнаружения процесса подготовки землетрясения в спектре сейсмического шума: Лабораторный эксперимент // Физика Земли. 2018. № 6. С. 117–128.

Любушин А.А. Анализ микросейсмического шума дал возможность оценить магнитуду, время и место сейсмической катастрофы в Японии 11 марта 2011 г. // Наука и технологические разработки. 2011. Т. 90, № 1. С. 3–12.

Макаров П.В. Математическая теория эволюции нагружаемых твердых тел и сред // Физическая мезомеханика. 2008. Т. 11, № 3. С. 19-35.

Малинецкий Г.Г., Потапов А.Б. Современные проблемы нелинейной динамики. М.: URSS, 2002. 306 с.

Малышев А.И. Динамика саморазвивающихся процессов // Вулканология и сейсмология. 1991. № 4. С. 61–72.

Малышев А.И., Малышева Л.К. Прогнозируемость потока сейсмической энергии северо-западного обрамления Тихого океана по данным каталога USGS // Геосистемы переходных зон. 2018. Т. 2, № 3. С. 141–153.

Малышев А.И., Тихонов И.Н. Закономерности динамики форшок-афтершоковых последовательностей в районе Южных Курильских островов // Докл. АН СССР. 1991. Т. 319, № 1. С. 134–138.

Марапулец Ю.В., Шевцов Б.М., Ларионов И.А. Отклик геоакустической эмиссии на активизацию деформационных процессов при подготовке землетрясений // Тихоокеанская геология. 2012. Т. 31, № 6. С. 59–67.

Матвиенко Ю.Д. Применение методики М8 на Камчатке: Успешный заблаговременный прогноз землетрясения 5 декабря 1997 г. // Вулканология и сейсмология. 1998. № 6. С. 2736.

Мельников М.Г. Опыт прогноза землетрясений в сейсмической зоне рифта Шаньси (Китай) и его оперяющих разломах на основе волновой концепции с использованием ограниченной базы сейсмических событий // Вестн. Иркут. гос. тех. ун-та. 2014. № 5 (88). С. 66–74.

Николаев В.А. Пространственно-временные особенности связи сильных землетрясений с приливными фазами // Наведенная сейсмичность. М.: Наука, 1994а. С. 103–114.

Николаев В.А. Реакция сильных землетрясений на фазы земных приливов // Физика Земли. 1994б. № 11. С. 49–58.

Оскорбин Л.С., Бобков А.О. Сейсмогенные зоны Сахалина // Проблемы сейсмической опасности Дальневосточного региона. T. VI. Геодинамика тектоносферы зоны сочленения Тихого океана с Евразией. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1997. 240 с.

Паровышный В.А., Сохатюк Ю.В., Паровышный Д.В., Веселов О.В., Кочергин Е.В. О подходах к решению некоторых проблем оперативного прогноза сейсмических событий // Геосистемы переходных зон. 2019. № 1. С. 5–18.

Попова И.А., Рожной А.А., Соловьева М.С., Левин Б.В., Чебров В.Н. Нейросетевая методика выделения прогностических аномалий по низкочастотным электромагнитным сигналам в Курило-Камчатском регионе // Физика Земли. 2016. № 2. С. 162–174.

Раутиан Т.Г. Энергия землетрясений // Методы детального изучения сейсмичности. М.: Изд-во АН СССР, 1960. № 176. С. 75–114.

Ребецкий Ю.Л., Полец А.Ю. Напряженное состояние литосферы Японии перед катастрофическим землетрясением Тохоку 11.03.2011 г. // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5, № 2. С. 469–506.

Родкин М.В. Сейсмический режим в обобщенной окрестности сильного землетрясения // Вулканология и сейсмология. 2008. № 6. С. 1–12.

Родкин М.В., Тихонов И.Н. О сейсмическом режиме Японии в преддверии мегаземлетрясения Тохоку (М_w = 9) // Вулканология и сейсмология. 2013. № 4. С. 3–12.

Салтыков В.А. О возможности использования приливной модуляции сейсмических шумов в целях прогноза землетрясений // Физика Земли. 2017. № 2. С. 84–96.

Сидоренков Н.С. Физика нестабильностей вращения Земли. М.: Наука; Физматлит, 2002. 384 с.

Сидорин А.Я. Предвестники землетрясений. М.: Наука, 1992. 190 с.

Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений. М.: Наука, 1993. 313 с.

Соболев Г.А., Тюпкин Ю.С. Аномалии в режиме слабой сейсмичности перед сильными землетрясениями Камчатки // Вулканология и сейсмология. 1996. № 4. С. 64–74.

Соловьева М.С., Рожной А.А., Левин Б.В., Федун В., Чебров В.Н. Совместный анализ наземных и спутниковых наблюдений низкочастотных сигналов во время периодов сильной сейсмической активности в Дальневосточном регионе // Вестн. ДВО РАН. 2013. № 6. С. 221–230.

Тихонов И.Н. Обнаружение и картирование сейсмических затиший перед сильными землетрясениями Японии // Вулканология и сейсмология. 2005. № 5. С. 1–17.

Тихонов И.Н. Прогноз сильного землетрясения на юго-западном шельфе о. Сахалин и его реализация в результате Невельского землетрясения 2 августа 2007 г. // Тихоокеанская геология. 2009. Т. 28, № 5. С. 22–29.

Тихонов И.Н., Закупин А.С. Ретроспективная оценка применимости двухэтапной схемы краткосрочного прогнозирования землетрясений (М ≥ 5) Южного Сахалина по данным детального каталога // Вестн. ДВО РАН. 2016. № 1 (185). С. 58–67.

Федотов С.А. О сейсмическом цикле, возможности количественного сейсмического районирования и долгосрочном сейсмическом прогнозе // Сейсмическое районирование СССР. М.: Наука, 1968. С. 121–150.

Харахинов В.В. Нефтегазовая геология Сахалинского региона. М.: Науч. мир, 2010. 275 с.

Харахинов В.В., Гальцев-Безюк С.Д., Терещенков А.А. Разломы Сахалина // Тихоокеан. геология. 1984. № 2. С. 77–86.

Чебров В.Н., Салтыков В.А., Серафимова Ю.К. Опыт выявления предвестников сильных (М ≥ 6.0) землетрясений на Камчатке в 1998–2011 гг. по материалам КФ РЭС // Вулканология и сейсмология. 2013. № 1. С. 85–95.

Bouchon M., Durand V., Marsan D. The long precursory phase of most large interpolate earthquakes // Nature Geosci. 2013. V. 6, N. 4. P. 299–302.

Feng Y., Ji G., Cui W. Parallel computing for LURR of earthquake prediction // Intern. J. Geophys. 2012. 567293.

Harris R.A. Introduction to special section: stress triggers, stress shadows, and implication for seismic hazard // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. P. 24347–24358.

Jones L., Molnar P. Frequency of foreshocks // Nature. 1976. V. 262. P. 677–679.

Keilis-Borok V.I., Kossobokov V.G. Premonitory activation of earthquake flow: Algorithm M8 // Phys. Earth Planet. Inter. 1990. V. 61, N. 1–2. P. 73–83.

Lamaitre J. Formulation and identification of damage kinetic constitutive equations // Continuum damage mechanics / Ed. D. Krajcinnovic. Wien: Springer, 1987. P. 37–90.

Levin B.W., Rodkin M.V., Sasorova E.V. Effect of the Earth`s rotarion on subduction processes // Dokl. Earth Sci. 2017. V. 476, N 1, Р. 1109–1112.

Levin B.W., Sasorova E.V., Zakupin A.S., Kamenev P.A. Local occurrence of the relationship between variations in the Earth’s rotation rate and the dynamics of seismicity: Case study of Sakhalin // Dokl. Earth Sci. 2018. V. 483, N. 2. P. 1575–1578.

Rozhnoi A., Solovieva M., Levin B., Hayakawa M., Fedun V. // Natural Hazards and Earth System Sci. 2014. V. 14, N. 10. P. 2671–2679. http://dx.doi.org/10.5194/nhess-14-2671–2014

Rozhnoi A., Shalimov S., Solovieva M., Levin B., Hayakawa M., Walker S. Tsunami-induced phase and amplitude perturbations of subionospheric VLF signals // J. Geophys. Res. 2012. V. 117, N. 9. A09313. http://dx.doi.org/10.1029/2012JA017761

Sobolev G. The examples of earthquake preparation in Kamchatka and Japan // Tectonophysics. 2001. V. 338. P. 269–279.

Tikhonov I.N., Rodkin M.V. Earthquake research and analysis // Statistical studies, observations and planning / Ed. Dr Sebastiano D'Amico. 2012. P. 43–78.

Wu H.C., Tikhonov I.N., Cesped A.R. Multiparametric analysis of earthquake precursors //
Rus. J. Earth Sci. 2015. V. 15. ES3002. http://dx.doi.org/10.2205/2015ES000553

Yin X.C. A new approach to earthquake prediction // Russia’s Nature. 1993. V. 1. P. 21–27.

Yin X.C. A new approach to earthquake prediction: The load/unload response ratio (LURR) theory // Pure and Appl. Geophys. 1995. V. 145, N 3–4. P. 701–715.

Yin X., Yin C. The precursor of instability for nonlinear system and its application to earthquake prediction // Sci. in China. 1991. V. 34. P. 977–986.

Yin X.C., Yin C., Chen X.Z. The precursor of instability for nonlinear system and its application to earthquake prediction – The load-unload response ratio theory. Nonlinear dynamics and predictability of geophysical phenomena // Geoph. Monograph. 1994. V. 18. P. 55–60.

Yin X.C., Wang Y.C., Peng K.Y., Bai Y.L., Wang H.T., Yin X.F. Development of a new approach to earthquake prediction: The load/unload response ratio (LURR) theory // Pure and Appl. Geophys. 2001. V. 157, N 11–12. P. 2365–2383.

Zhang X., Fu Z., Niu A., Zhang Y. Studies and experiments on earthquakes predictions during 1999–2002 // Acta Seism. Sinica. 2003. V. 16, N 5. P. 508521. http://dx.doi.org/10.1007/BF02893472

Сведения об авторах

ЗАКУПИН Александр Сергеевич – Институт морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения РАН. Россия, 693022, г. Южно-Сахалинск, ул. Науки, д. 1Б. E-mail: dikii79@mail.ru

БОГОМОЛОВ Леонид Михайлович – Институт морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения РАН. Россия, 693022, г. Южно-Сахалинск, ул. Науки, д. 1Б. E-mail: bleom@mail.ru

БОГИНСКАЯ Наталья Владимировна – Институт морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения РАН. Россия, 693022, г. Южно-Сахалинск, ул. Науки, д. 1Б. E-mail: fily77@mail.ru