RU2325673C1 - Способ прогнозирования землетрясений - Google Patents
Способ прогнозирования землетрясений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2325673C1 RU2325673C1 RU2006130579/28A RU2006130579A RU2325673C1 RU 2325673 C1 RU2325673 C1 RU 2325673C1 RU 2006130579/28 A RU2006130579/28 A RU 2006130579/28A RU 2006130579 A RU2006130579 A RU 2006130579A RU 2325673 C1 RU2325673 C1 RU 2325673C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- earthquake
- epicenter
- observations
- competent
- layer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для прогнозирования места, силы и времени землетрясений. Сущность: выявляют область накопления упругих тектонических деформаций в земной коре. Выбирают в этой области ниже рыхлого неоднородного осадочного слоя и заведомо выше характерных очаговых зон однородный горизонтальный слой прочных и жестких пород мощностью в несколько километров - компетентный слой. Проводят режимные наблюдения уровня микросейсмической эмиссии из компетентного слоя. Строят изолинии уровней микросейсмической эмиссии и выявляют в них известными методами статистически значимые кольцевые составляющие, определяют по ним эпицентр ожидаемого главного толчка, а затем глубину залегания его очаговой зоны. Определяют амплитуду. По комплексным наблюдениям очаговой зоны судят о времени землетрясения. Технический результат: повышение надежности краткосрочного прогноза.
Description
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 по пространственно-временному распределению слабых землетрясений, при котором выявляют область сейсмического затишья, оконтуренную кольцевой сейсмичностью, а по размерам этой области и продолжительности затишья судят о возможности землетрясения [1].
Недостатками этого способа являются отсутствие возможности локализации и определения энергетического потенциала очаговой зоны (ОЗ) - объема, в котором заключена основная доля упругой энергии ожидаемого землетрясения - и связанные с этим трудности организации наблюдений в эпицентральной области ожидаемого землетрясения для осуществления его прогноза в реальном времени.
Наиболее близким к предлагаемому является способ прогнозирования землетрясений, при котором в пределах прогностического полигона создают сеть сейсмических станций с возможностью регистрации слабых землетрясений и локализации их очагов, проводят на полигоне режимные наблюдения и по результатам обработки на ЭВМ наблюдательных данных осуществляют прогноз землетрясений [2].
Недостатками этого способа является недостаточная информативность прогноза, заключающаяся в отсутствии количественных данных о координатах потенциальной очаговой зоны и величине накопленной в ней энергии.
Предлагаемый способ прогнозирования землетрясений основывается на приведенных ниже эмпирических и теоретических положениях.
Распределение упругой составляющей сдвиговой деформации ετ(r) в окрестности тангенциально нагруженной шарообразной ОЗ в первом приближении может быть задано выражением
где ετ(0) - упругая составляющая сдвиговых деформаций в центре ОЗ, ετ(r) - то же на расстоянии r от центра ОЗ, - объем ОЗ, r0 - ее радиус. Учитывая приближенный характер проводимых оценок, можно принять для всего объема ОЗ , а в области r>r0 использовать формулу (1).
Для точек, лежащих на поверхности Земли, , где Δ - эпицентральное расстояние, h - глубина очага, формула (1) принимает вид
Для эпицентра имеем
откуда
Подставляя это выражение в (2), получим
Из этой формулы следует, что касательные напряжения в приповерхностном однородном изотропном слое земной коры, вызванных подготовкой землетрясения на глубине h, имеют круговое распределение вокруг его эпицентра. Следовательно, по данным площадных наблюдений ετ можно определить эпицентр готовящегося землетрясения, а по измеренным значениям ετ(Δ,h), ετ(0,h) и известному Δ - глубину очага h, т.е. по этим наблюдениям можно определить координаты потенциальной ОЗ.
Для других предвестников, пропорциональных ετ (например, уровня микросейсмической эмиссии), очевидно, имеет место аналогичная формула
где А(0,h) и А(Δ,h) - амплитуды аномалий предвестника соответственно в эпицентре и на расстоянии Δ от эпицентра. В случае микросейсмической эмиссии в роли A(0,h) и A(Δ,h) формуле (5) может быть использован уровень микросейсмической эмиссии (УМЭ) - число микроземлетрясений в единицу времени в единице объема горных пород в заданном энергетическом диапазоне. Как и в предыдущем случае, этих данных достаточно для определения по формуле (5) координат 03 готовящегося землетрясения. Для уменьшения помех, обусловленных процессами, не связанными с подготовкой землетрясения, для наблюдений микросейсмической эмиссии следует выбрать горизонтальный консолидированный слой прочных и жестких (компетентных) горных пород мощностью в несколько километров, расположенный ниже приповерхностного рыхлого и неоднородного слоя, но заведомо выше ОЗ (на глубине 3-10 км, в зависимости от геологических условий). В плане он должен охватывать зону подготовки землетрясения, представляющую собой круг с радиусом Δmax, равным расстоянию от эпицентра, на котором обнаруженный уровень деформаций составляет 10-8, т.е. соизмерим с уровнем земноприливных деформаций (радиус зоны подготовки землетрясения [2]). Еще одним условием, предъявляемым к этому слою, которого можно назвать компетентным слоем, является существенное превышение скорости накопления напряжений в нем за счет процессов в ОЗ, над скоростью их релаксации за счет микросейсмической эмиссии. В противном случае регистрируемые параметры не будут адекватно отражать процесс накопления напряжений в ОЗ.
Для оценки энергетических характеристик потенциальной ОЗ используем соотношение (3), переписав его в виде
ετ(0)·V≈ετ(0,h)·h3.
Умножив обе части этого соотношения на τcr/2, где τcr - критические касательные напряжения для пород в ОЗ, получим
С учетом ετ(0)≈εcr (см. выше) и (1/2)·τcr·εcr=wcr, где wcr - плотность упругой энергии в ОЗ, находим, что в левой части равенства (6) имеем полную упругую энергию Ecr, заключенную в ОЗ, так что
Излучаемая в виде сейсмических колебаний доля этой энергии Еs=η·Еcr, где η - сейсмический КПД очага, составляющая лишь несколько процентов, так что
(в системе СИ). Прологарифмируя это выражение, получаем оценку энергетического класса ожидаемого землетрясения
с помощью которой, используя также известную формулу Гуттенберга-Рихтера
можно оценить его магнитуду
Учитывая формулу (4) и используя соотношение τcr=G·εcr, где G и εcr - соответственно модуль сдвига и критические значения относительной деформации для горных пород, получим
Далее после подстановки вместо Δ радиуса зоны подготовки землетрясения Δmax и характерных для горных пород значений G≈30 ГПа=3·1010 дж/м3 и εcr≈10-4, имеем
Переходя на более привычные единицы измерения эпицентральных расстояний Δ и глубин очагов h - километры, получим после соответствующих преобразований формулу
которая в области Δmax>>h (т.е. для сильных землетрясений) удовлетворительно согласуется с известной эмпирической формулой [2]
при η≅0.03. Подставляя это значение η в (12), получим окончательную оценку
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 микросейсмической эмиссии. Другими словами, в формулу (14) вместо Δmax можно подставить расстояние от эпицентра, на котором обнаруженная аномалия УМЭ соизмерима с его фоновым значением.
Таким образом, для прогнозирования места, силы и времени ожидаемого землетрясения по предлагаемому способу следует осуществлять следующую последовательность действий: 1) выявление областей накопления упругих тектонических деформаций в земной коре (внутренние участки взаимодействующих геоблоков или область сейсмического затишья, оконтуренная кольцевой сейсмичностью); 2) выделение с использованием геологических данных компетентного слоя, перекрывающего в плане зону подготовки землетрясения; 3) создание наблюдательной сети и режимные наблюдения УМЭ из выделенного слоя; 4) выявление в изолиниях УМЭ математическими методами статистически значимых кольцевых составляющих, оконтуривающих эпицентры потенциальных землетрясений, определение эпицентра главного толчка и глубины залегания его ОЗ по формуле (5) (прогноз места землетрясения); 5) определение радиуса зоны подготовки главного толчка как расстояния от эпицентра, на котором обнаруженная аномалия УМЭ соизмерима с его фоновым значением и определение по формуле (14) его магнитуды (прогноз силы землетрясения); 6) определение времени главного толчка по комплексным наблюдениям за ОЗ с использованием известных предвестников (прогноз времени землетрясения).
Ключевым и в то же время самым трудным звеном в предложенном способе прогнозирования землетрясений остается наблюдения предвестников не вблизи разломных зон (как это обычно принято), где амплитуды их велики, но трудно интерпретируемы, а во внутренних участках геоблоков, где амплитуды аномалий существенно меньше, но их пространственное распределение носит более регулярный, детерминированный характер, что облегчает решение обратной задачи - задачи интерпретации наблюдений и прогноза землетрясений.
Использование предлагаемого способа позволит количественно оценить магнитуды будущих толчков, а также определить эпицентры и глубины их очагов уже на докритической стадии подготовки, соответствующей этапу долго- и среднесрочного прогноза, и тем самым существенно повышает надежность краткосрочного прогноза времени землетрясения, поскольку позволяет заблаговременно организовать комплексные наблюдения за очаговой зоной.
ЛИТЕРАТУРА
1. Моги К. Предсказание землетрясений. М.: Мир, 1988, 382 с.
2. Прогноз землетрясений, №3. Душамбе - Москва: ДОНИШ, 1984а, 216 с.
Claims (1)
- Способ прогнозирования землетрясений, включающий создание в пределах прогностического полигона сети сейсмических станций с возможностью регистрации слабых землетрясений и локализации их очагов, режимные микросейсмические наблюдения на станциях, обработку на ЭВМ наблюдательных данных и определение по ним параметров ожидаемого землетрясения, отличающийся тем, что выявляют область накопления упругих тектонических деформаций в земной коре (внутренние участки взаимодействующих геоблоков или область сейсмического затишья, оконтуренная кольцевой сейсмичностью), выбирают в этой области ниже рыхлого неоднородного осадочного слоя и заведомо выше характерных глубин очаговых зон однородный горизонтальный слой прочных и жестких (компетентных) пород мощностью в несколько километров (компетентный слой), проводят режимные наблюдения уровня микросейсмической эмиссии (УМЭ) из компетентного слоя (числа микроземлетрясений в единицу времени в единице объема в заданном энергетическом диапазоне), строят изолинии УМЭ и выявляют в них известными методами статистически значимые кольцевые составляющие, определяют по ним эпицентр ожидаемого главного толчка, а затем - глубину h (км) залегания его очаговой зоны по формулегде A(0,h) и A(Δ,h) - УМЭ соответственно в эпицентре и на расстоянии Δ от эпицентра (прогноз места землетрясения),определяют радиус зоны подготовки главного толчка Δmax (км) как расстояния от эпицентра, на котором обнаруженная аномалия УМЭ соизмерима с его фоновым значением, и по формуле определяют его магнитуду (прогноз силы землетрясения), а по комплексным наблюдениям очаговой зоны судят о времени землетрясения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006130579/28A RU2325673C1 (ru) | 2006-08-24 | 2006-08-24 | Способ прогнозирования землетрясений |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006130579/28A RU2325673C1 (ru) | 2006-08-24 | 2006-08-24 | Способ прогнозирования землетрясений |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2325673C1 true RU2325673C1 (ru) | 2008-05-27 |
Family
ID=39586693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006130579/28A RU2325673C1 (ru) | 2006-08-24 | 2006-08-24 | Способ прогнозирования землетрясений |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2325673C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012161606A1 (ru) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | Атокс Канада Инкорпорэйтид | Способ прогнозирования сейсмического события |
CN105806208A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-07-27 | 河南理工大学 | 一种基于gnss网形变化的形变异常检测方法 |
RU2660771C2 (ru) * | 2016-11-29 | 2018-07-09 | Федеральное Государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр Единая геофизическая служба Российской академии наук (ФГБУН ФИЦ ЕГС РАН) | Способ прогнозирования тектонических землетрясений |
-
2006
- 2006-08-24 RU RU2006130579/28A patent/RU2325673C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012161606A1 (ru) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | Атокс Канада Инкорпорэйтид | Способ прогнозирования сейсмического события |
RU2581119C2 (ru) * | 2011-05-20 | 2016-04-10 | Атокс Канада Инкорпорэйтид | Способ прогнозирования сейсмического события |
CN105806208A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-07-27 | 河南理工大学 | 一种基于gnss网形变化的形变异常检测方法 |
CN105806208B (zh) * | 2016-03-11 | 2018-03-09 | 河南理工大学 | 一种基于gnss网形变化的形变异常检测方法 |
RU2660771C2 (ru) * | 2016-11-29 | 2018-07-09 | Федеральное Государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр Единая геофизическая служба Российской академии наук (ФГБУН ФИЦ ЕГС РАН) | Способ прогнозирования тектонических землетрясений |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Xiao et al. | ISRM suggested method for in situ microseismic monitoring of the fracturing process in rock masses | |
Ishida et al. | Source distribution of acoustic emissions during an in-situ direct shear test: Implications for an analog model of seismogenic faulting in an inhomogeneous rock mass | |
Kwiatek et al. | An improved method for seismic moment tensor inversion of acoustic emissions through assessment of sensor coupling and sensitivity to incidence angle | |
Wang et al. | Time-lapse seismic tomography of an underground mining zone | |
Lu et al. | Inversion of stress field evolution consisting of static and dynamic stresses by microseismic velocity tomography | |
Stabile et al. | A comprehensive approach for evaluating network performance in surface and borehole seismic monitoring | |
Molina et al. | Three-dimensional P-wave velocity structure of Tungurahua Volcano, Ecuador | |
Ivanov et al. | Evaluating hazards at salt cavern sites using multichannel analysis of surface waves | |
Vantassel et al. | Extracting high-resolution, multi-mode surface wave dispersion data from distributed acoustic sensing measurements using the multichannel analysis of surface waves | |
Imposa et al. | Geophysical and geologic surveys of the areas struck by the August 26th 2016 Central Italy earthquake: the study case of Pretare and Piedilama | |
Butcher et al. | Evaluating rock mass disturbance within open-pit excavations using seismic methods: A case study from the Hinkley Point C nuclear power station | |
Zhang et al. | Acoustic emissions and seismic tomography of sandstone under uniaxial compression: implications for the progressive failure in pillars | |
RU2325673C1 (ru) | Способ прогнозирования землетрясений | |
CN108614307B (zh) | 一种利用综合物探技术的仰拱质量检测方法及*** | |
Cheng et al. | Using dark fiber and distributed acoustic sensing to characterize a geothermal system in the Imperial Valley, Southern California | |
Nazarova et al. | Use of tomography in stress-strain analysis of coal-rock mass by solving boundary inverse problems | |
Maghsoudi et al. | Improving the estimation of detection probability and magnitude of completeness in strongly heterogeneous media, an application to acoustic emission (AE) | |
EP2836647A1 (en) | A method and system for evaluating a dam | |
Yan et al. | Seismicity and magmatic system of the Changbaishan intraplate volcano in East Asia | |
Renalier et al. | Clayey landslide investigations using active and passive VS measurements | |
Kissin | On the system approach in the problem of forecasting the earthquakes | |
RU123546U1 (ru) | Устройство для мониторинга локальных неоднородностей геодинамических и коррозионных зон верхней части геологического разреза | |
Nkosi et al. | Physical property studies to elucidate the source of seismic reflectivity within the ICDP DSeis seismogenic zone: Klerksdorp goldfield, South Africa | |
Zhang et al. | P-wave velocity tomography and acoustic emission characteristics of sandstone under uniaxial compression | |
Pérez-Gracia et al. | Geophysics: Fundamentals and applications in structures and infrastructure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080825 |