Основным направлением исследований сейсмического шума на Камчатке являются многолетние наблюдения в нескольких точках с целью изучения характеристик сейсмического шума и его реакции на внешние воздействия (корреляция сейсмического шума с долгопериодными деформационными процессами).
Для этого наблюдения используется высокочувствительное оборудование. Применяются полосовая фильтрация и оболочка высокочастотного сигнала.
Высокочастотный сейсмический шум (ВЧCШ) - это сейсмические колебания в диапазоне частот первых десятков Гц с амплитудами 109-1012 м. В настоящее время сейсмический шум рассматривается как высокоинформативное поле, которое содержит уникальную информацию о среде, ее структуре и напряженном состоянии.
Исследование сейсмического шума используется для контроля напряженного состояния окружающей среды и поиска предвестников сильных землетрясений. Основными исследуемыми эффектами являются модуляция ВЧCШ земными приливами и временные вариации параметров ВЧCШ, связанные с подготовкой сильных землетрясений.
Доказательство эндогенного происхождения ВЧCШ составляет наибольшую сложность. Обнаружение реакции ВЧCШ на процессы, деформирующие Землю в целом, может быть таким доказательством. Одним из таких процессов является земной прилив.
Многие исследователи работали над этой проблемой, но их результаты неоднозначны и противоречивы. Гипотеза о эндогенном происхождении ВЧCШ и наличии приливных компонентов ВЧCШ долгое время оставалась неподтвержденной.
Регистрация ВЧCШ
Для получения статистически значимых характеристик ВЧCШ и связи с приливами необходимо было установить станцию регистрации и проводить долговременные наблюдения ВЧCШ в точке, как можно дальше от антропогенных помех. Первая станция наблюдения ВЧCШ была организована в поселке Начики.
Непрерывная регистрация ВЧCШ была начата в 1990 году и продолжается до настоящего времени. Непрерывная регистрация данных, осуществляемая на станции Начики, уникальна и не имеет аналогов в мировой практике. Вид регистрации был аналоговым до 1995 года, но теперь он цифровой. Первичный анализ включает извлечение оболочки ВЧCШ и вычисление ее средних почасовых значений.
В 2000 г. была открыта вторая аналогичная станция регистрации ВЧCШ на базе комплексной геофизической обсерватории "Карымшина". Датчик ВЧCШ устанавливается в скважине на глубине 30 м. Это узкополосный (Q = 100) пьезоэлектрический сейсмометр, настроенный на частоту до 30 Гц. Чувствительность сейсмометрического канала составляет около 1012 м. Записывается и анализируется огибающая сигнала.
Приливные компоненты ВЧCШ
Исследование структуры ВЧCШ дало возможность извлекать компоненты ВЧCШ, связанные с воздействием ветра, с разогревом поверхности Земли, антропогенными факторами, а также с приливами и отливами Земли.
Последний фактор является наиболее важным, так как подтверждает эндогенное происхождение сейсмического шума. Это проявилось следующим образом:
- выявлены значительные изменения средних значений ВЧCШ для различных фаз приливов,
- выявлены периодические компоненты ВЧCШ с основными периодами приливов и отливов,
- из данных ВЧCШ можно извлечь характерные двухнедельные приливно-отливные поезда.
Приливно-отливной процесс состоит из четырех фаз, которые обычно следуют друг за другом и отражают рост и спад приливов.
Эти фазы отличаются двумя признаками: признаком приливно-отличительного потенциала и признаком производной от потенциала времени.
Если земные приливы влияют на ВЧCШ, можно ожидать, что поведение шума в различных приливных фазах будет различным и проявляться в средних значениях ВЧCШ для каждой из четырех фаз. Наблюдаемые ряды были разделены на четыре части в соответствии с фазой гравитационного потенциала, и среднее значение шума рассчитывалось в каждом из четырех интервалов.
Мониторинг параметров приливных компонентов
В качестве параметра выбрана фаза компонента ВЧCШ, связанная с приливной волной O1 (T = 25.8 ч). Выбор волны O1 связан с ее наибольшей помехой-иммунитетностью. Стабилизация этой фазы наблюдается до землетрясений с М > 6.0, произошедших на расстоянии до 250 км от точки регистрации ВЧCШ, в течение нескольких недель.
В 1992-1995 гг. в качестве ретроспективного анализа проводился государственный контроль среды с использованием ВЧCШ. С 1996 г. такой анализ реакции ВЧCШ на приливы и отливы проводится в оперативном режиме, и только в 1 случае из 19 сильных предшественников землетрясения не был показан ни в коей мере.
Оценки сейсмической обстановки в Камчатском крае, полученные путем анализа данных ВЧCШ со станций Начикки и Карымшина, еженедельно передаются в Камчатский филиал Федерального центра по прогнозированию землетрясений.
Фаза вычисляется следующим образом: периодическая составляющая с периодом O1-волн извлекается из данных ВЧCШ в скользящем 28-дневном окне. Теоретическое значение приливной фазы рассчитывается с помощью известных уравнений статической теории приливов Земли. Полученное значение сдвига фазы соответствует концу временного окна.
Долгосрочная регистрация ВЧCШ осуществляется на Камчатке для управления процессом подготовки сильных землетрясений.
На основе многолетних исследований ВЧCШ данный метод представляется достаточно перспективным для контроля среднестрессовых условий и промежуточного прогнозирования сильных землетрясений.
В настоящее время параметры ВЧCШ используются Камчатским центром прогнозирования землетрясений для прогнозирования сильных землетрясений в близком к реальному масштабе времени.
