Keywords
groundwater chemistry
earthquake
magnitude
precursor
Section
Abstract
Hydrogeochemical precursors of the earthquakes (HGCP) in changes of ion-salt and gas composition of underground waters from self-discharging wells and springs on the territory of Petropavlovsk-Kamchatsky testsite, Kamchatka Peninsula, Russia and Tashkent testsite, Republic of Uzbekistan are considered. There has been analyzed the connection of HGCP with parameters of earthquakes — with correlation between magnitudes and epicentral distances, as well as with values of specific density of seismic energy in the wave, intensity of ground shaking and other parameters of earthquake impact in the regions of observation. In Kamchatka wells HGCP were revealed before the earthquakes with Mw = 6.5 to 7.8 at epicentral distances de = 100 to 310 km at relatively narrow ranges of values of seismic energy density in the wave (0.1 to 0.3 J/m3), volumetric coseismic deformation of water-containing rocks (one to tens 10-9) and maximal velocities of seismic waves (3.5–7.7 cm/sec). HGCP took place in the zones with intensity of the earthquakes not less than 4 to 6 by MSK-64 scale and were confined to the intermediate zones of sources of future earthquakes. Duration of HGCP development and their appearance before the following earthquakes amount to 1 to 9 months, which allows using such precursors for prediction of time of strong earthquakes.References
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.
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.