Способ прогнозирования тектонических землетрясений

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для прогнозирования землетрясений. Сущность: на сейсмоактивной территории проводят режимные наблюдения деформаций земной коры или тесно связанных с ними других геофизических полей, например уровня микросейсмической эмиссии. Посредством обработки данных наблюдений на ЭВМ выявляют статистически значимые аномальные составляющие, максимально приближенные к теоретическому распределению своих амплитуд вокруг предполагаемого эпицентра. Определяют эпицентр ожидаемого землетрясения и глубину залегания его очага. Определяют из наблюдений радиус зоны подготовки землетрясения как расстояние от эпицентра, на котором предвестниковые аномалии значимо превышают статистическую ошибку их обнаружения. С учетом глубины залегания очага ожидаемого землетрясения и радиуса зоны его подготовки определяют текущее значение сейсмической энергии, заключенной в формирующемся очаге, не менее чем для двух эпох. Определяют приращение за это время сейсмической энергии очага и скорость ее накопления. Определяют магнитуду ожидаемого землетрясения и время, оставшееся до прогнозируемого землетрясения. Технический результат: среднесрочное прогнозирование землетрясений.

 

Изобретение относится к области геофизики, а именно к сейсмологии, и может быть использовано для прогнозирования места, силы и времени тектонических землетрясений.

Известен способ прогнозирования землетрясений, включающий создание наблюдательной сети и режимные площадные наблюдения геофизических полей, тесно связанных с деформациями земной коры, например уровня микросейсмической эмиссии [1] (прототип). В нем используется теоретическое соотношение, описывающее площадное распределение аномалий измеряемого параметра (в данном случае уровня микросейсмической эмиссии), в предположении их линейной зависимости от аномальных деформаций земной коры, вызванных подготовкой прогнозируемого землетрясения:

Здесь A(0,h) и A(Δ,h) - амплитуда аномалии соответственно в эпицентре и на расстоянии Δ от эпицентра, h - глубина залегания потенциального очага. Под аномалиями подразумеваются значимые превышения величины искомого полезного сигнала над фоном, т.е. статистическая ошибка его определения. Из этой формулы следует, что изолинии амплитуд аномалий, вызванных подготовкой землетрясения на глубине h, в рассматриваемом приближении имеют форму концентрических окружностей, проведенных вокруг его эпицентра. По этим изолиниям и определяют координаты потенциального очага в [1], а по теоретической формуле

которая в области Δmax>>h (т.е. для сильных землетрясений) удовлетворительно согласуется с известной эмпирической формулой [2] Δmax≈100.43⋅M (или M≈2.33⋅lgΔmax) при значении сейсмического КПД η≅0.03, определяют его магнитуду. Здесь Δmax - радиус зоны подготовки землетрясения, определяемый как максимальное расстояние от эпицентра в километрах, на котором еще обнаруживаются аномалии A(Δ,Н), значимо превышающие фон, т.е. радиус самой внешней изолинии. В случае деформационных аномалий их фоновым уровнем принято считать деформацию, соизмеримую с амплитудами земноприливных деформаций ε≈10-8 [2]. Очевидно, в пределах достижимой точности оценки магнитуды готовящегося землетрясения можно предположить, что радиус зоны подготовки землетрясения Δmax, определяемый по деформационным наблюдениям, совпадет с таковым, определенным по наблюдениям других геофизических полей, тесно связанных с деформациями. Другими словами, в формуле (2) под Δmax можно подразумевать расстояние от эпицентра, на котором обнаруженная аномалия измеряемого параметра соизмерима с его фоновым уровнем.

Недостатком этого способа является то, что в нем неявно предполагается, что процесс подготовки прогнозируемого землетрясения близок к завершающей стадии. Исходя из этого и определяется магнитуда ожидаемого события, что приведет к ее систематической недооценке, - определенная по этому способу магнитуда соответствует сейсмической энергии, накопленной в очаге к текущему моменту времени. Другим недостатком способа является то, что он напрямую не включает в себя прогноз времени землетрясения - решение этой задачи предполагается осуществлять дополнительными независимыми методами путем сосредоточения наблюдений в найденной по этому способу эпицентральной области.

В предлагаемом способе прогнозирования тектонических землетрясений определение координат очага, магнитуды и времени предполагается осуществлять с использованием как теоретических соотношений (1) и (2), так и известных эмпирических соотношений между энергетическими и пространственно-временными параметрами землетрясений.

Определяемый из наблюдений в данную эпоху t радиус зоны подготовки землетрясения Δmax и магнитуда, вычисляемая по формуле (2), являются, по сути, текущими значениями этих величин, т.е. зависят от времени:

С учетом известного соотношения [2]

которое в нашем случае можно написать в виде

получим формулу для текущего значения сейсмической энергии, заключенной в формирующемся очаге:

или

Далее, определив E(t) по формуле (7) как минимум для двух эпох t1 и t2, разделенных временным интервалом в несколько лет, можно вычислить скорость накопления сейсмической энергии в очаге прогнозируемого землетрясения по очевидной формуле

Конечно, речь идет о средней скорости накопления сейсмической энергии за рассматриваемый период, которую в известной мере приближения можно считать постоянной и экстраполировать на весь период подготовки землетрясения τ, т.е.

где E - полная сейсмическая энергия прогнозируемого землетрясения.

С другой стороны, из эмпирического соотношения между энергией землетрясения Е и временем его подготовки τ в годах [2]

справедливого в диапазоне магнитуд от 2,5 до 8,5, следует, с учетом (4)

откуда получим эмпирическую формулу,

однозначно вытекающую из приведенных выше известных эмпирических соотношений в предположении равномерного роста энергии в очаге. Следовательно, определив по повторным площадным геофизическим наблюдениям скорость накопления сейсмической энергии в очаге ожидаемого землетрясения , можно определить его магнитуду по соотношению (13).

Далее, определив в эпоху последних по времени наблюдений, например t2, накопленную сейсмическую энергию E(t2) по формуле (7), можно вычислить время, прошедшее с начала подготовки землетрясения до этой эпохи

а вычитая эту величину от полного времени подготовки τ, можно определить время, оставшееся до прогнозируемого землетрясения

Таким образом, для прогнозирования места, силы и времени ожидаемого землетрясения по предлагаемому способу следует осуществлять следующую последовательность действий: 1) площадные режимные (повторные) геофизические наблюдения на сейсмоактивной территории; 2) определение координат очага ожидаемого землетрясения, как и в прототипе [1], путем обработки наблюдений с использованием формулы (1); 3) определение из повторных площадных наблюдений, выполненных как минимум для двух эпох, разделенных временным интервалом в несколько лет, текущих радиусов зоны подготовки землетрясения Δmax(t) (км) как расстояний от эпицентра, на которых обнаруженные аномалии A(Δ,h) соизмеримы с его фоновым уровнем; 4) определение для этих эпох текущих значений сейсмической энергии формирующегося очага, с использованием формулы (7); 5) вычисление по этим данным скорости накопления энергии в очаге по формуле (8); 6) определение по формуле (13) магнитуды ожидаемого землетрясения; 7) определение по формуле (14) времени, оставшегося до прогнозируемого землетрясения. Этот алгоритм прогнозирования землетрясения мы назвали «Hypocentre-1», имея в виду возможность его совершенствования с учетом несферически симметричного (например, эллипсоидального) распределения амплитуд аномалий геофизических полей в окрестности формирующегося очага.

Разумеется, точность оценки прогнозируемых параметров ограничивается приближенным характером используемых эмпирических соотношений и неоднородностью среды, но есть основания полагать, что эти оценки отвечают требованиям, предъявляемым к среднесрочному прогнозу землетрясений.

Для реализации прогноза по предложенному алгоритму могут быть использованы площадные наблюдения как параметров деформационного поля (максимальные касательные напряжения στ, наклоны, максимальные модули линейных деформаций , модули объемных деформаций ), так и других тесно связанных с деформациями геофизических полей, таких как вертикальные движения земной коры, микросейсмическая эмиссия, высокочастотный сейсмический шум, скоростные характеристики среды, тепловое поле Земли.

Литература

1. Таймазов Д.Г. Способ прогнозирования землетрясений: Патент РФ №2325673. БИ №15. 2008.

2. Прогноз землетрясений, №3. Душамбе - Москва: ДОНИШ, 1984а. 216 с.

Способ прогнозирования тектонических землетрясений, включающий режимные площадные наблюдения на сейсмоактивной территории деформаций земной коры или тесно связанных с ними других геофизических полей, например уровня микросейсмической эмиссии, выявление путем обработки на ЭВМ в наблюдательных данных статистически значимых аномальных составляющих, максимально приближенных к теоретическому распределению своих амплитуд вокруг предполагаемого эпицентра согласно формуле

где A(0,h) и A(Δ,h) - амплитуды аномалий наблюдаемого параметра соответственно в эпицентре и на расстоянии Δ от эпицентра, определение по этой формуле эпицентра ожидаемого землетрясения и глубины h (км) залегания его очага, определение из наблюдений радиуса зоны подготовки землетрясения Δmax (км) как расстояния от эпицентра, на котором предвестниковые аномалии A(Δ,h) значимо превышают статистическую ошибку их обнаружения, отличающийся тем, что с использованием полученных значений h и Δmax по формуле

определяют текущее значение сейсмической энергии, заключенной в формирующемся очаге, не менее чем для двух эпох, разделенных временным интервалом Δt, определяют приращение за это время сейсмической энергии очага ΔЕ и скорость накопления сейсмической энергии , определяют по формуле магнитуду ожидаемого землетрясения, а по формуле

- время, оставшееся до прогнозируемого землетрясения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для оценки погрешности при определении координат эпицентров землетрясений. Сущность: строят карту распределения эпицентров землетрясений на территории исследуемого региона.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для реконструкции динамических процессов в земной коре. Сущность: задают пространственные границы исследуемой области и временной интервал.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для определения цепочек землетрясений в эпицентральном поле сейсмичности. Сущность: по экспериментальным материалам разнесенных на поверхности сейсмических станций строят карту эпицентров землетрясений исследуемой территории.

Изобретение относится к способам исследования земной коры и может быть использовано для выявления проводящих в плоскости смесителя тектонических нарушений. Сущность изобретения: в скважинах глубиной 1-3 м измеряют концентрации радия, радона и дочерних продуктов распада радона.

Изобретение относится к области исследования природных ресурсов и касается способа определения параметров состояния почвенно-растительного покрова по данным многоспектрального аэрокосмического зондирования.

Изобретение относится к области геолого-гидродинамического моделирования и может быть использовано при решении задач поиска, разведки и проектирования разработки нефтяных месторождений в условиях сложного строения коллекторов.

Изобретение предназначено для определения компонентного состава и динамики генерации углеводородов в катагенезе нефтегазоматеринских пород. Сущность: отбирают пробы осадочных пород в исследуемых геологических структурах.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для прогнозирования землетрясений. Сущность: в контролируемой зоне устанавливают прибор, обеспечивающий регистрацию газоразрядной визуализации воздуха на поверхности среды.

Изобретение относится к области геологии, а именно к прогнозу распределения рапоносных структур с аномально высоким давлением флюидов (АВПД) в геологическом разрезе осадочного чехла платформ и областей их сочленения с краевыми прогибами.

Изобретение относится к области прикладной геохимии и может быть использовано при поисках месторождений полезных ископаемых, при прогнозно-геохимическом картировании закрытых и полузакрытых территорий на основе данных геохимического картирования исследуемых территорий и последующего анализа проб почв.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано как в области геофизики для регистрации высокочастотных сейсмических шумов и акустического каротажа скважин, так и для инженерного контроля над крупными сооружениями, а также узлами и агрегатами машин и механизмов.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для определения величины максимального горизонтального напряжения в продуктивных пластах нефтегазовых месторождений для выбора оптимальной технологии бурения и эксплуатации скважин.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для оценки погрешности при определении координат эпицентров землетрясений. Сущность: строят карту распределения эпицентров землетрясений на территории исследуемого региона.
Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для измерения структуры ГАП, зависимостей ГАП от угла в пространстве и от расстояния до подводных объектов.

Изобретение относится к области геофизического моделирования и может быть использовано для выделения ловушек углеводородов в сложно построенных средах, содержащих акустически контрастные геологические объекты.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении морских сейсморазведочных работ. Согласно заявленному решению морские сейсмические вибраторы активируются, образуя источник градиента волнового поля для исследования целевой структуры.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для реконструкции динамических процессов в земной коре. Сущность: задают пространственные границы исследуемой области и временной интервал.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для определения цепочек землетрясений в эпицентральном поле сейсмичности. Сущность: по экспериментальным материалам разнесенных на поверхности сейсмических станций строят карту эпицентров землетрясений исследуемой территории.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке нефтяной малоразведанной залежи. Технический результат – повышение эффективности разработки залежи.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для оценки подземных углеводородных пластов. Заявлен сейсмоприемник с системой гашения собственных колебаний, который в некоторых вариантах реализации изобретения содержит корпус, содержащий проводящую катушку и одну или несколько пружин.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для прогнозирования землетрясений. Сущность: на сейсмоактивной территории проводят режимные наблюдения деформаций земной коры или тесно связанных с ними других геофизических полей, например уровня микросейсмической эмиссии. Посредством обработки данных наблюдений на ЭВМ выявляют статистически значимые аномальные составляющие, максимально приближенные к теоретическому распределению своих амплитуд вокруг предполагаемого эпицентра. Определяют эпицентр ожидаемого землетрясения и глубину залегания его очага. Определяют из наблюдений радиус зоны подготовки землетрясения как расстояние от эпицентра, на котором предвестниковые аномалии значимо превышают статистическую ошибку их обнаружения. С учетом глубины залегания очага ожидаемого землетрясения и радиуса зоны его подготовки определяют текущее значение сейсмической энергии, заключенной в формирующемся очаге, не менее чем для двух эпох. Определяют приращение за это время сейсмической энергии очага и скорость ее накопления. Определяют магнитуду ожидаемого землетрясения и время, оставшееся до прогнозируемого землетрясения. Технический результат: среднесрочное прогнозирование землетрясений.

Наверх