Гидрогеохимические предвестники землетрясений (на примере районов полуострова Камчатка, Россия, и Республики Узбекистан)

Копылова Г.Н., Юсупов Ш.С., Серафимова Ю.К., Шин Л.Ю., Болдина С.В.


DOI: 10.31431/1816-5524-2020-4-48-5-20

Аннотация

Рассматриваются гидрогеохимические предвестники землетрясений (ГГХП) в изменениях ионно-солевого и газового состава подземных вод из самоизливающихся скважин и источников на территории Петропавловск-Камчатского полигона, полуостров Камчатка, Россия и Ташкентского полигона, Республика Узбекистан. Проанализирована связь ГГХП с параметрами землетрясений — соотношением магнитуд и эпицентральных расстояний, а также с величинами удельной плотности сейсмической энергии в волне, интенсивности сотрясений и другими показателями воздействия землетрясений в районах наблюдений. В камчатских скважинах ГГХП проявлялись при подготовке землетрясений с Mw = 6.5–7.8 на эпицентральных расстояниях de = 100–310 км при сравнительно узких диапазонах величин плотности сейсмической энергии в волне (0.1–0.3 Дж/м3), объемной косейсмической деформации водовмещающих пород (единицы– десятки 10-9) и максимальной скорости сейсмических волн (3.5–7.7 см/с). ГГХП проявлялись в зонах с интенсивностью сотрясений не менее 4–6 баллов по шкале MSK-64 и были приурочены к промежуточным зонам очагов будущих землетрясений. Длительность развития ГГХП и заблаговременность их проявления перед последующими землетрясениями составляют 1–9 месяцев, что позволяет использовать такие предвестники для прогноза времени сильных землетрясений.

Ключевые слова

скважина; химический состав подземной воды; землетрясение; магнитуда; предвестник

Полный текст:

PDF

Литература

Барсуков В.Л., Серебренников В.С., Варшал Г.М., Гаранин А.В. Геохимические методы прогноза землетрясений // Геохимия. 1979. № 3. С. 323–337 [Barsukov V.L., Serebrennikov V.S., Varshal G.M., Garanin A.V. Geochemical methods of earthquake prоgnosis // Geokhimia. 1979. № 3. P. 323–337 (in Russian)].

Болдина С.В., Копылова Г.Н. Косейсмические эффекты сильных камчатских землетрясений 2013 г. в изменениях уровня воды в скважине ЮЗ-5 // Вестник КРАУНЦ. Серия науки о Земле. 2016. № 2. Вып. № 30. С. 66–76 [Boldina S.V., Kopylova G.N. Coseismic effects of the 2013 strong Kamchatka earthquakes in well YUZ-5 // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2016. № 2 (30). P. 66–76 (in Russian)].

Гидрогеохимические предвестники землетрясений. М.: Наука, 1985. 286 с. [Gidrogeokhimicheskiye predvestniki zemletryaseniy. M.: Nauka, 1985. 286 p. (in Russian)].

Киссин И.Г., Ясько В.Г. Гидрогеологические предвестники землетрясений / Основы гидрогеологии. Геологическая деятельность и история воды в земных недрах. Новосибирск: Наука, 1982. С. 65–71 [Kissin I.G., Yasko V.G. Gidrogeologicheskiye predvestniki zemletryaseniy / Osnovy gidrogeologii. Geologicheskaya deyatel'nost' i istoriya vody v zemnykh nedrakh. Novosibirsk: Nauka. 1982. P. 65–71 (in Russian)].

Копылова Г.Н. Сейсмичность как фактор формирования режима подземных вод // Вестник КРАУНЦ. Серия науки о Земле. 2006. № 1. Вып. № 7. С. 50–66 [Kopylova G.N. Seismicity as a factor of underground water regime formation // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2006. № 1(7). P. 50–66 (in Russian)].

Копылова Г.Н., Болдина С.В. Аномальные изменения химического состава подземных вод в связи с Камчатским землетрясением 02.03.1992 г. (MW = 6.9) // Геофизические исследования. 2012. Т. 13. № 1. С. 39–49 [Kopylova G.N., Boldina S.V. Anomalies in the chemical composition of underground water due to the 2d March 1992 earthquake (MW = 6.9), Kamchatka // Geofizicheskiye issledovaniya. 2012. V. 13. № 1. P. 39–49 (in Russian)].

Копылова Г.Н., Болдина С.В. Гидрогеосейсмологические исследования на Камчатке: 1977–2017 гг. // Вулканология и сейсмология. 2019. № 2. С. 3–20. https://doi.org/10.31857/S0203-0306201923-20 [Kopylova G.N., Boldina S.V. Hydrogeoseismological Research in Kamchatka: 1977–2017 // Journal of Volcanology and Seismology. 2019. V. 13. № 2. P. 71–84. https://doi.org/10.1134/S0742046319020040].

Копылова Г.Н., Болдина С.В. Эффекты сейсмических волн в изменениях уровня воды в скважине: экспериментальные данные и модели // Физика Земли. 2020. № 4. С. 102–122. https://doi.org/10.31857/S0002333720030035 [Kopylova G.N., Boldina S.V. Effects of Seismic Waves in Water Level Changes in a Well: Empirical Data and Models // Physics of the Solid Earth. 2020. V. 56. № 4. P. 530–549. http://doi.org/10.1134/S106935131304006X].

Копылова Г.Н., Гусева Н.В, Копылова Ю.Г., Болдина С.В. Химический состав подземных вод режимных водопроявлений Петропавловского геодинамического полигона, Камчатка: типизация и эффекты сильных землетрясений // Вулканология и сейсмология. 2018. № 4. С. 43–62. http://doi.org/10.1134/S0203030618040041 [Kopylova G.N., Guseva N.V, Kopylova Yu.G., Boldina S.V. The Chemical Composition of Ground Water in Observational Water Vents in the Petropavlovsk Geodynamic Test Site: The Classification and Effects of Large Earthquakes // Journal of Volcanology and Seismology. 2018. V. 12. № 2. P. 268–286. https://doi.org/10.1134/S0742046318040048].

Копылова Г.Н., Стеблов Г.М., Болдина С.В., Сдельникова И.А. О возможности оценок косейсмической деформации по данным уровнемерных наблюдений в скважине // Физика Земли. 2010. № 1. С. 51–61 [Kopylova G.N., Steblov G.M., Boldina S.V., Sdel'nikova I.A. The possibility of estimating the coseismic deformation from water level observations in wells // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. V. 46. № 1. P. 47–56. https://doi.org/10.1134/S1069351310010040].

Копылова Г.Н., Сугробов В.М., Хаткевич Ю.М. Особенности изменения режима источников и гидрогеологических скважин Петропавловского полигона (Камчатка) под влиянием землетрясений // Вулканология и сейсмология. 1994. № 2. С. 53–37 [Kopylova G.N., Sugrobov V.M., Khatkevich Yu.M. Variations in the regime of springs and hydrogeological boreholes in the Petropavlovsk polygon (Kamchatka) related to earthquakes // Vulkanologiya i Seysmologiya. 1994. № 2. P. 53–37 (in Russian)].

Копылова Г.Н., Таранова Л.Н. Сигналы синхронизации в изменениях химического состава подземных вод Камчатки в связи с сильными (МW ≥ 6.6) землетрясениями // Физика Земли. 2013. № 4. С. 135–144. http://dx.doi.org/10.7868/S0002333713040066 [Kopylova G.N., Taranova L.N. Synchronization signals in the variations of groundwater chemical composition in Kamchatka in relation to the strong (МW ≥ 6.6) earthquakes // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2013 V. 49. № 4. P. 577–586. https://doi.org/10.1134/S106935131304006X].

Копылова Г.Н., Юсупов Ш.С., Серафимова Ю.К., Шин Л.Ю. Гидрогеохимические предвестники землетрясений (по данным наблюдений на полуострове Камчатка и в Узбекистане) // Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России. [Электронный ресурс]: Труды Седьмой научно-технической конференции. Петропавловск-Камчатский. 29 сентября – 7 октября 2019 г. / Отв. ред. Д.В. Чебров. Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2019. C. 282–286 [Kopylova G.N., Yusupov Sh.S., Serafimova Yu.K., Shin L.Yu. Gidrogeokhimicheskiye predvestniki zemletryaseniy (po dannym nablyudeniy na poluostrove Kamchatka i v Uzbekistane) // Problemy kompleksnogo geofizicheskogo monitoringa Dal'nego Vostoka Rossii. [Electronic resource]: Trudy Sed'moy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii. Petropavlovsk-Kamchatskiy. 29 sentyabrya – 7 oktyabrya 2019 g. / Otv. red. D.V. Chebrov. Obninsk: FITS YEGS RAN, 2019. P. 282–286 (in Russian)].

Мавлянов Г.А., Касимов Х.К., Султанходжаев А.Н. и др. Гидрогеохимические особенности подземных вод некоторых сейсмоактивных районов Узбекистана. Ташкент: Фан, 1973. 95 c. [Mavlyanov G.A., Kasimov H.K., Sultanhodzhaev A.N. et al. Gidrogeokhimicheskiye osobennosti podzemnykh vod nekotorykh seysmoaktivnykh rayonov Uzbekistana. Tashkent: Fan, 1973. 95 p. (in Russian)].

Медведев С.В., Шпонхойер В., Карник В. Шкала сейсмической интенсивности MSK-64. М.: МГК АН СССР, 1965. 11 с. [Medvedev S.V., Sponheuer W., Kárník V. Seismic Intensity Scale MSK-64. Moscow: Interdepartmental Geophysical Commission of the USSR Acad. Sci. Publ., 1965. 11 p. (in Russian)].

Нурматов У.А., Юсупов Ш.С., Шин Л.Ю., Юсупджанова У.А. Связь особенностей проявления гидрогеосейсмологических предвестников землетрясений с сейсмотектонической обстановкой // Геология и минеральные ресурсы. 2016. № 2. С. 38–43 [Nurmatov U.A., Yusupov Sh.S., Shin L.Yu., Yusupdjanova U.A. Seismotectonic conditions influence of display of hydrogeoseismologic precursors earthquakes // Geologiya i mineral'nyye resursy. 2016. № 2. P. 38–43 (in Russian)].

Пиннекер Е.В. Особенности прогнозирования сильных землетрясений по гидрогеологическим предвестникам // Основы гидрогеологии. Геологическая деятельность и история воды в земных недрах. Новосибирск: Наука, 1982. С. 74–76 [Pinneker Ye.V. Osobennosti prognozirovaniya sil'nykh zemletryaseniy po gidrogeologicheskim predvestnikam // Osnovy gidrogeologii. Geologicheskaya deyatel'nost' i istoriya vody v zemnykh nedrakh. Novosibirsk: Nauka, 1982. P. 74–76 (in Russian)].

Поиски предвестников землетрясений. Ташкент: Изд-во «ФАН» Уз ССР, 1976. 262 с. [Earthquake forerunners searching. Tashkent: FAN Publishers, Uzbek SSR, 1976. 262 p. (in Russian)].

Ризниченко Ю.В. Размеры очага корового землетрясения и сейсмический момент // Исследования по физике землетрясений. М.: Наука, 1976. С. 9–27 [Riznichenko Yu.V. Razmery ochaga korovogo zemletryaseniya i seysmicheskiy moment // Issledovaniya po fizike zemletryaseniy. M.: Nauka, 1976. P. 9–27 (in Russian)].

Рикитаке Т. Предсказание землетрясений. М.: Мир, 1979. 388 с. [Rikitake T. Earthquake Prediction // Developments in Solid Earth Geophysics. V. 9. Elsevier Scientific Publishing Company, 1976. 357 p.].

Султанходжаев А.Н., Азизов Г.Ю., Лунева Н.А., Саиджамалов Н.Ф. Результаты изучения вариации углекислого газа в подземных водах Восточно-Ферганского полигона в связи с сейсмичностью (1974–1975). Андижан: АКНИО, 1976. 111 с. [Sultanhodzhaev A.N., Azizov G.Yu., Luneva N.A., Saidzhamalov N.F. Rezul'taty izucheniya variatsii uglekislogo gaza v podzemnykh vodakh Vostochno-Ferganskogo poligona v svyazi s seysmichnost'yu (1974–1975). Andijan: AKNIO, 1976. 111 p. (in Russian)].

Султанходжаев А.Н., Латипов С.У., Хасанова Л.А. и др. Гидрогеосейсмологические предвестники землетрясений. Ташкент: Фан, 1983. 134 с. [Sultanhodzhaev A.N., Latipov S.U., Khasanova L.A. et al. Gidrogeoseysmologicheskiye predvestniki zemletryaseniy. Tashkent: Fan, 1983. 134 p. (in Russian)].

Уломов В.И., Мавашев Б.З. О предвестнике сильного тектонического землетрясения // ДАН. 1967. Т. 176. № 2. С. 319–321 [Ulomov V.I., Mavashev B.Z. A precursor of a strong tectonic earthquake // Doklady of the Academy of Sciences of the USSR. Earth Science Sections. 1967. T. 176. № 2. P. 319–321 (in Russian)].

Федотов С.А., Соломатин А.В. Долгосрочный сейсмический прогноз (ДССП) для Курило-Камчатской дуги на VI 2019–V 2024 гг.; свойства предшествующей сейсмичности в I 2017–V 2019 гг. Развитие и практическое применение метода ДССП // Вулканология и сейсмология. 2019. № 6. C. 6–22 https://doi.org/10.31857/S0203-0306201966-22 [Fedotov S.A., Solomatin A.V. Long-Term Earthquake Prediction (LTEP) for the Kuril-Kamchatka island arc, June 2019 to May 2024; Properties of Preceding Seismicity from January 2017 to May 2019. The Development and Practical Application of the LTEP Method // Journal of Volcanology and Seismology. 2019. V. 13. № 6. P. 349–362. https://doi.org/10.1134/S0742046319060022].

Хаткевич Ю.М., Рябинин Г.В. Гидрогеохимические исследования на Камчатке // Комплексные сейсмологические и геофизические исследования Камчатки. Петропавловск-Камчатский: Камчатский печатный двор, 2004. С. 96–112 [Khatkevich YU.M., Ryabinin G.V. Hydrogeochemical researches on Kamchatka // Complex seismological and geophysical researches of Kamchatka. Petropavlovsk-Kamchatsky: Kamchatskij pechatnyj dvor, 2004. P. 96–112 (in Russian)].

Шебалин Н.В. Методы использования инженерно-сейсмологических данных при сейсмическом районировании / В кн.: Сейсмическое районирование СССР. Ч. II. Гл. 6. М.: Наука, 1968. С. 95–111 [Shebalin N.V. Metody ispol'zovaniya inzhenerno-seysmologicheskikh dannykh pri seysmicheskom rayonirovanii / Seysmicheskoye rayonirovaniye SSSR. Ch. II. Gl. 6. M.: Nauka, 1968. P. 95–111 (in Russian)].

Юсупов Ш.С. Изотопная геохимия углерода подземных вод Центральной Азии. Ташкент: Сиваш, 2017. 219 с. [Yusupov Sh.S. Izotopnaya geokhimiya ugleroda podzemnykh vod Tsentral'noy Azii. Tashkent: Sivash, 2017. 219 p. (in Russian)].

Юсупов Ш.С. Особенности формирования изотопного состава углерода в подземных водах (на примере сейсмоактивных районов Средней Азии) // Геохимия. 1994. № 5. С. 732–738 [Yusupov Sh.S. Peculiarities of carbon isotopic composition in underground waters in active seismic regions of Middle Asia // Geokhimia. 1994. № 5. P. 732–738 (in Russian)].

Юсупов Ш.С., Нурматов У.А., Шин Л.Ю. и др. Аномальные вариации гидрогеосейсмологических параметров в период возникновения Туябугузского и Маржанбулакского землетрясений 25 и 26 мая 2013 г. // Доклады АН РУз: ФАН, 2014. № 6. С. 38–40 [Yusupov Sh.S., Nurmatov U.A., Shin L.Yu. et al. Anomal'nyye variatsii gidrogeoseysmologicheskikh parametrov v period vozniknoveniya Tuyabuguzskogo i Marzhanbulakskogo zemletryaseniy 25 i 26 maya 2013 g. // Doklady AN RUz: FAN, 2014. № 6. P. 38–40 (in Russian)].

Biagi P.F., Ermini A., Cozzio E. et al. Hydrochemical precursors in Kamchatka (Russia) related to the strongest earthquakes in 1988–1997 // Natural Hazards. 2000а. V. 21. P. 263–276. https://doi.org/10.1023/A:1008178104003.

Biagi P.F., Ermini A., Kingsley S.P. et al. Groundwater ion content precursors of strong earthquakes in Kamchatka (Russia) // Pure and Applied Geophysics. 2000б. V. 157. P. 1359–1377. https://doi.org/10.1007/PL00001123.

Kopylova G., Boldina S. Anomalies in Groundwater Composition Caused by Earthquakes: Examples and Modeling Issues // E3S Web of Conferences V. 98. P. 01029 (2019). https://doi.org/10.1051/e3sconf/20199801029.

Okada Y. Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-space // Bulletin of the Seismological Society of America. 1985. V. 75. № 4. P. 1135–1154.

Skelton A., Liljedahl-Claesson L., Wästeby N. et al. Hydrochemical changes before and after earthquakes based on long-term measurements of multiple parameters at two sites in northern Iceland – A review // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2019. V. 124. № 3. P. 2702–2720. https://doi.org/10.1029/2018JB016757.

Thomas D. Geochemical precursors to seismic activity // Pure and Applied Geophysics. 1988. V. 126. № 2–4. P. 241–266. http://doi.org/dx.doi.org/10.1007/BF00878998.

Tsunogai U., Wakita H. Precursory chemical changes in ground water: Kobe earthquake, Japan // Science. 1995. V. 269. Iss. 5220. P. 61–63. https://doi.org/10.1126/science.269.5220.61.

Wang C.-Y. Liquefaction beyond the near field // Seismological Research Letters. 2007. V. 78. № 5. P. 512–517. https://doi.org/10.1785/gssrl.78.5.512.

Wang C.-Y., Manga M. Earthquakes and Water / Lecture Notes in Earth Sciences. V. 114. Berlin: Springer, 2010. 249 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-00810-8.

Wang R., Woith H., Milkereit C., Zschau J. Modelins of hydrogeochemical anomalies induced by distant earthquakes // Geophysical Journal International. 2004. V. 157 Iss. 2. P. 717–726. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2004.02240.x.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2020 Копылова Г.Н., Юсупов Ш.С., Серафимова Ю.К., Шин Л.Ю., Болдина С.В.

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

683006, Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9,
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН,
редакционная коллегия журнала «Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле»
Тел.: (4152) 202048
Fax: (4152) 297982
Email: vestnik@kscnet.ru
 ISSN PRINT: 1816-5524 
ISSN ONLINE: 1816-5532

© Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
© Редакция журнала «Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле»