|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Сейсмические последствия облучения земной коры мощными электромагнитными полямитезисы доклада Тезисы
- Авторы: Тарасов Н.Т., Тарасова Н.В.
- Сборник: Международная Юбилейная научная конференция «Воздействие внешних полей на сейсмический режим и мониторинг их проявлений», Тезисы докладов
- Тезисы
- Год издания: 2018
- Место издания: г. Бишкек
- Первая страница: 105
- Последняя страница: 108
- Аннотация: Сейсмические последствия облучения земной коры Мощными электромагнитными полями Тарасов Н.Т., Тарасова Н.В. Тел.: +7 (499) 254-90-42, факс: +7 (499) 766-26-54, E-mail: tarasov@ifz.ru Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук, Москва, Россия В последние 10-20 лет геофизики уделяли большое внимание изучению иницииро-ванной сейсмичности. Было обнаружено, что естественные и техногенные факторы разной физической природы могут вызывать заметные изменения сейсмического режима в резуль-тате их триггерного воздействия на области подготовки землетрясений. Такой интерес обу-словлен тем, что исследования триггерных явлений имеют большое значение как для пони-мания физики очага землетрясений и более полного представления о сейсмическом процессе в целом, так и для изучения принципиальной возможности их использования для прогноза и предотвращения катастрофических землетрясений. В докладе представлены результаты большого цикла работ, посвященных, в основном, изучению влияния на сейсмичность элек-тромагнитных полей. Изучены изменения сейсмичности двух наиболее сейсмоактивных областей Средней Азии - Гармского района Таджикистана и Северного Тянь-Шаня после облучения их коры мощными электромагнитными импульсами (ЭИ) магнитогидродинамических генераторов (МГД), применявшихся в качестве источников при проведении глубинного электрического зондирования коры на Гармском и Бишкекском прогностических полигонах ИФЗ РАН и ОИВТ РАН. Впервые показано, что облучение коры ЭИ вызывает заметную статистически значимую активизацию сейсмичности этих областей, которая возникает с задержкой 2-5 су-ток после сеансов зондирования и продолжается 5–20 суток. Повышение суммарной сейсми-ческой энергии оказалось при этом на 5-6 порядков больше энергии ЭИ, откуда следует, что их воздействие является триггерным и инициирует дополнительное излучение накопленной в коре энергии упругих деформаций в виде серии относительно слабых землетрясений [1, 2]. Помимо активизации, в периоды проведения экспериментов по облучению коры ЭИ в обеих областях наблюдалась перестройка пространственно-временной структуры сейсмич-ности, которая имела сходные черты в Гармском районе Таджикистана и на северном Тянь-Шане. В обеих областях было обнаружено статистически значимое уменьшение фрактальной размерности пространственного распределения гипоцентров землетрясений d2 и возрастание показателя Херста H в периоды облучения их коры ЭИ. Следовательно, в результате облучения возникает временная и пространственная кластеризация сейсмичности [3], что должно приводить к возрастанию радиуса ее корреляции и синхронизации. Последнее обстоятельство позволяет объяснить наблюдаемую активизацию сейсмичности и перестройку ее пространственно-временной структуры на значительных расстояниях от источника облучения. Чтобы проверить это, было изучено изменение во времени кросс-корреляции пар карт плотности потока землетрясений, полученных для каждого из двух смежных годичных ин-тервалов. При этом в обеих рассматриваемых областях была уверенно выявлена 5 - летняя периодичность этой функции, что свидетельствует о циклическом характере пространствен-ного перераспределения сейсмичности во времени. Во время проведения экспериментов по облучению коры ЭИ значения корреляции резко возрастают, а периоды ее осцилляций уменьшаются до 2.5 лет, т.е. воздействие облучения коры приводит к пространственной син-хронизации сейсмичности и одновременно ускоряет циклы ее перестройки в 2 раза. Подоб-ное поведение рассмотренных параметров, характерно для сложных нелинейных динамиче-ских систем, находящихся у порога бифуркации. Радиус корреляции таких систем резко воз-растает, что приводит к их синхронизации. В то же время они становятся чрезвычайно чув-ствительны к внешним воздействиям. В обеих рассматриваемых областях это проявилось в статистически значимом росте сейсмической активности в периоды их облучения и повышению скорости высвобождения сейсмотектонических деформаций, вносящих свой вклад в процесс квазипластического де-формирования коры, что должно было повлиять на ее напряженно-деформированное состоя-ние. Поэтому были изучены пространственно-временные изменения скорости сейсмотекто-нических деформаций. Оказалось, что в обеих исследуемых областях в периоды облучения коры скорость сейсмотектонических деформаций значительно возрастает за счет активиза-ции слабой сейсмичности, вызванной триггерным воздействием электромагнитных полей. Это вызывает дополнительное высвобождение упругих деформаций, которое достигает 3-13% от предельной деформации горных пород. Этот достаточно серьезный вклад в процесс квазипластического деформирования коры приводит к дополнительной релаксации упругих напряжений на 0.4-1.7 бар, что примерно соответствует 1-17% от сброса напряжений в оча-гах сильных землетрясений [4]. Изучены также пространственные изменения приращения скорости сейсмотектониче-ских деформаций северного Тянь-Шаня во время облучения коры перед относительно силь-ным землетрясением с магнитудой с M=6.3, произошедшем в пределах этой области 24.01.87 г. В районе его эпицентра выявлена статистически значимая (с уровнем 0.05) пространственная аномалия, в пределах которой скорости деформаций возросли после начала облучения коры на 2-3 порядка. Ее линейные размеры и амплитуда хорошо согласуются с оценками, полученными с помощью известных из литературы соотношений, связывающих эти параметры с магнитудой землетрясения и длительностью его предвестников, что позволило интерпретировать эту аномалию как область подготовки события с M=6.3, в пределах которой происходила концентрация упругих напряжений [5]. Следовательно наиболее заметная активизация сейсмичности после облучения и связанная с ней релаксация упругих напряжений наблюдается в областях их наибольшей концентрации, что, по-видимому, может быть использовано для мониторинга напряженного состояния коры с целью прогноза землетрясений. Электромагнитные поля оказывают влияние на землетрясения одновременно с целым рядом природных и техногенных факторов и характер сейсмического отклика среды на об-лучение может нелинейным образом зависеть от их сочетания. Однако пока эти вопросы ос-таются мало изученными. В пределах рассматриваемых областей помимо облучения коры ЭИ, по видимому, наиболее заметное влияние на сейсмичность оказывали подземные ядер-ные взрывы (ЯВ), производимые на семипалатинском полигоне с 1962 по 1989 гг. Ранее ав-торами было показано, что их воздействие вызывало активизацию сейсмичности Гармского района Таджикистана [6]. Поэтому в данной работе особенности комбинированного воздей-ствия электромагнитного облучения и подземных ядерных взрывов рассмотрено на примере этого района. Сначала, для исключения погрешностей связанных с длиннопериодными вариациями сейсмического режима, изменение сейсмичности этой области после ЯВ было изучено толь-ко в период проведения экспериментов по облучению коры ЭИ с 1975 по 1978 гг. Показано, что облучение коры, также как и сейсмическое воздействие ЯВ, вызывает заметную, стати-стически значимую активизацию сейсмичности и приводит к значительному росту суммар-ной сейсмической энергии (ССЭ) землетрясений рассматриваемой области. Причем, облуче-ние коры вызывает более сильную активизацию сейсмичности, чем воздействие ЯВ. Инте-ресно, что облучение коры перед ЯВ повышает эффективность их триггерного воздействия, тогда как взрывы, произведенные перед облучением, снижают эффективность воздействия ЭИ. Изменения ССЭ, инициированное каждым из этих факторов разной физической при-роды, сопоставлены с особенностями геологического строения рассматриваемой области, которая включает в себя структуры Южного Тянь-Шаня, Таджикской депрессии и Северо-Памирского поднятия. При этом выявлены две области аномально высокого повышения ССЭ после облучения коры и взрывов. Одна из них приурочена к активному Дарваз-Каракульскому разлому, разделяющему Таджикскую Депрессию и Дарвазский хребет, а дру-гая - к второстепенному разлому в северной части депрессии. Обе они имеют сложную кон-фигурацию в виде двух "лепестков", расположенных на разных крыльях этих разломов, очень похожую на очертание областей остаточных деформаций после подвижки по левосто-роннему сдвигу. В обоих случаях один из "лепестков" проявляется после ЭИ, а второй - по-сле ЯВ. Причем эти "лепестки" не пересекались и по глубине. После ЭИ сильный рост ССЭ возникал в приповерхностном (0-5 км) слое кайнозойских отложений, а после ЯВ на глуби-нах более 5 км. Таким образом, ЭИ и ЯВ вызывают активизацию разных геологических структур. Кажется разумным предположить, что каждая из этих двух "бабочек" представляет собой единую аномальную область, различные части которой активизируются триггерным воздействием определенной физической природы, что может быть обусловлено особенно-стями физико-механических характеристик вмещающих массивов горных пород. Выше уже говорилось, что наиболее заметная активизация сейсмичности после облучения коры ЭИ наблюдается в областях повышенной интенсивности тектонических напряжений. Следовательно наиболее сильная активизация сейсмичности после ЯВ также возникает в пределах областей повышенной концентрации напряжений. Этот вывод подтверждается и тем, что в периоды подготовки наиболее сильных землетрясений Гармского района эффективность триггерного воздействия ЯВ была существенно выше, чем в другие периоды времени. Тем не менее остается неясным, что в большей мере определяет возникновение таких областей - геологическое строение и физико-механические характеристики массивов горных пород или локальные изменения напряженно-деформированного состояния земной коры? Чтобы ответь на этот вопрос, триггеное воздействие ЯВ было изучено не только в период облучения коры ЭИ, но и за такие же периоды времени до начала и после завершения этих экспериментов. В результате оказалось, что до и после этих экспериментов этих аномальных областей не наблюдалось. Следовательно их появление в большей мере связано с аномаль-ным напряженно деформированным состоянием земной коры, возможно, с подготовкой сильных землетрясений. Однако сильных событий в этих областях так и не произошло, что может быть связа-но с релаксацией упругих напряжений, вызванных облучением коры ЭИ. Интересно, что поле завершения экспериментов по облучению коры в радиусе 50-70 км от источника облучения вообще не наблюдалось областей повышенных напряжений. Следовательно облучение коры привело к релаксации аномально высоких напряжений на обширной территории рассматриваемой области площадью порядка 3500 км2. Однако судя по значительной активизации сейсмичности, вызванной ЯВ на ее юго-западной и восточной юго-восточной окраинах, это привело к повышению интенсивности напряжений на перифе-рии облучаемой области. Авторы выражают свою глубокую признательность сотрудникам Научной станции РАН в Бишкеке и коллегам из ОИВТ РАН за помощь и предоставление данных о пусках МГД-генератора на Бишкекском прогностическом полигоне. Список литературы 1. Tarasov N.T. Crustal Seismicity Variation under Electric Action // Transaction (Doklady) of the Russian Academy of Sciences. Earth Science Sections. 1997, V. 353A, №. 3, Р. 445-448. 2. Тарасов Н.Т., Тарасова Н.В., Авагимов А.А., Зейгарник В.А. Воздействие мощных электромагнитных импульсов на сейсмичность Средней Азии и Казахстана // Вулка-нология и сейсмология. 1999. № 4-5. C. 152-160. 3. Tarasov N.T., Tarasova N.V. Spatial-temporal structure of seismicity of the North Tien Shan and their change under effect of high energy electromagnetic pulses // Annals of Geophysics. 2004. V. 47. № 1. P. 199-212. 4. Тарасов Н.Т. Влияние сильных электромагнитных полей на скорость сейсмотектони-ческих деформаций. // Доклады РАН. 2010. т.433. № 5. С. 689-692. 5. Тарасов Н.Т., Тарасова Н.В. Влияние электромагнитных полей на скорость сейсмо-тектонических деформаций, релаксация упругих напряжений, их активный монито-ринг // Физика Земли. 2011. № 10. С. 82–96. 6. Тарасов Н.Т., Тарасова Н.В. Активизация сейсмичности в области активного разлома под действием электромагнитных полей и взрывов. В книге: "Тектонофизика и акту-альные вопросы наук о Земле". Материалы докладов четвертой всероссийской текто-нофизической конференции. Ответственный редактор Ю.Л. Ребецкий. М.: ИФЗ РАН. 2016. Т. 1. С. 571-577
- Добавил в систему: Тарасов Николай Тимофеевич