Введение к работе
Актуальность. Широкомасштабные полевые, лабораторные и теоретические исследования сейсмогенных процессов и сопутствующих им явлений, проводимые в ряде стран, существенно обогатили геофизическую науку и значительно продвинули решение проблемы прогноза землетрясений. На этапах НИР исследователями установлены наиболее перспективные для поиска предвестников землетрясений параметры естественных и искусственных полей, изучены их основные характеристики, получены многочисленные экспериментальные подтверждения аномальных явлений природы перед землетрясениями. На основе полученных результатов выявлены различные эмпирические зависимости области и времени проявления предвестников в зависимости от энергии и эпицентрального расстояния землетрясений. Установлены отдельные закономерности этапов эволюции сейсмического очага, создана серия качественных моделей подготовки землетрясения. Полученные результаты показали возможность реального прогноза землетрясений, и к настоящему времени известно множество случаев удачных пробных прогнозов землетрясений. Вместе с тем, катастрофические землетрясения последних лет показали недостаточную проработанность проблемы.
Согласно накопленным сведениям, известные сейсмочувствительные параметры по отдельности не обеспечивают требуемую достоверность сейсмического прогноза. Поэтому решение этой проблемы связывают с проведением комплексных измерений с дальнейшей оценкой возможности прогноза землетрясения по совокупным признакам. Несмотря на многочисленность комплексных наблюдений, количество работ, посвященных совокупному анализу, ограничено. Такое положение видимо связано со слабой унификацией технологий измерения и анализа различных полей, многофакторной зависимостью их вариаций от различных естественных и искусственных источников, а также недостатками методов анализа. Изучению особенностей поведения различных естественных полей на полигонах Узбекистана посвящено достаточное количество НИР. Результаты этих исследований широко представлены в научной литературе и фондовых материалах. В частности, особенностям сейсмических полей посвящены исследования Е.М. Бутовской, В.И. Уломова, И. Б. Яковлевой, Л.М. Плотниковой, Б. С. Нуртаева и др., наклонов земной поверхности В.Н. Яковлева, магнитного поля, К.Н. Абдулла-бекова, СМ. Максудова, М. Ю. Муминова, электромагнитных полей и ионосферы С.С. Хусамиддинова, параметров подземных вод, А.Н. Султанхаджае-ва, Г.Ю. Азизова, Ф.Г. Зиган, С. У. Латипова и др.. Несмотря на обширность исследований, практически, отсутствуют работы посвященные совокупному анализу этих полей. В представленной работе, с учетом результатов выше указанных НИР, проведены целенаправленные исследования пространственно-временных характеристик совокупного проявления предвестниковых
признаков геофизических полей и параметров подземных вод. Другой особенностью работы является единый подход к анализу и интерпретации результатов наблюдений и использование современных высокочувствительных методов спектрального, вариационного и регрессионного анализа.
Разработка методов поиска предвестников землетрясений требует обширных сведений о пространственно-временной структуре фоновых вариаций естественных полей, чувствительных к сейсмогенным процессам. Важны также сведения об их особенностях, обусловленных геолого-геофизическими условиями районов исследований, которые также рассмотрены в данной работе.
Представленные результаты исследований выполнены в рамках научно-технической программы «Глобальные изменения природной среды и климата» по части: «Сейсмичность и связанные с ней явления», заданий ГКНТ Узбекистана: по исследованию закономерностей проявления и развития аномалии магнитного, электрического, электромагнитного и электротеллурического полей земли и ионосферы, связанных с сейсмогеодинамически-ми процессами.
В работе, наряду с результатами собственных наблюдений, использованы фондовые материалы Института сейсмологии АН Узбекистана и его Комплексной экспедиции, данные Мирового центра данных, а также данные Гидрометеофонда Узбекистана.
Цель работы: Исследование на основе єдиних подходов пространственно-временных характеристик аномальных изменений геофизических и гидрогео-сейсмологических параметров в конкретных сейсмотектонических условиях Узбекистана.
Задачи исследований: 1. Создание базы прогностических данных.
-
Разработка формализованных подходов анализа результатов сейс-мопрогнозного мониторинга.
-
Исследования особенностей нормальных (фоновых) вариаций естественных полей и степени их взаимосвязи с вероятными источниками.
-
Изучение особенностей проявления предвестников землетрясений в структуре конкретных сейсмочувствительных параметров естественных полей и их совокупного проявления на полигонах Узбекистана.
Научная новизна:
1. Проведена серия экспериментов по синхронному наблюдению
комплекса геофизических параметров и выявлены особенности
взаимообусловленных фоновых геофизических полей.
2. Введена предварительная обработка временных рядов, включающая
поиск и замену грубых ошибок, синтез пропусков, кусочно-интервальную
стандартизацию с дальнейшей оценкой статистических параметров.
3. Использован спектральный анализ для выявления основных
фоновых характеристик вариаций геофизических и
гидрогеосейсмологических параметров.
-
Применен метод отклонений от подобранных моделей, трендов временных рядов и анализ вариаций естественных полей на различных периодах спектральных составляющих и показана его перспективность для выделения предвестниковых аномалий различных длительностей.
-
На основе формализованных подходов выявлены отдельные пространственно - временные особенности совокупного проявления предвестников землетрясений.
Практическая ценность: Выявленные особенности проявления предвестниковых аномалий в различных полях существенно обогащают знания о физике предвестников землетрясений и могут быть использованы при разработке феноменологических моделей подготовки землетрясения, оптимизации систем прогноза землетрясений применительно к конкретным регионам и для повышения эффективности сейсмопрогнозных оценок.
Защищаемые положения:
совокупность методических подходов комплексного анализа экспериментальных материалов;
результаты исследования особенностей фоновых вариаций геофизических и гидрогеологических полей;
пространственно - временные характеристики аномальных проявлений конкретных параметров перед сильными землетрясениями региона;
- особенности совокупного проявления предвестниковых аномалий
различных полей.
Апробация работы: Результаты работы докладывались на международном совещании «Проблемы инженерной геологии и сейсмологии», посвященного 85-летию академика Мавлянова Г. А. (Ташкент, 1995), конференции Института сейсмологии, посвященной 70 летию Геофизической обсерватории (Паркент, 1994), на международном совещании, посвященном 70 летию академика А. Н. Султанхаджаева (Ташкент, 1999), на семинарах проблемного совета Института сейсмологии АН Руз, на периодических семинарах лаборатории Вариации геофизических полей НС АН РУз.
Реализация результатов работы: Материалы магнитовариационных и ионосферных наблюдений, их анализ и обобщение в виде ежемесячных отчетов представляются в международные центры данных. Данные абсолютных магнитных и наклономерных наблюдений на КМИО используются Прогнозной комиссией Института сейсмологии АН Узбекистана. Результаты исследований являются составной частью научных отчетов лаборатории Вариации геофизических полей по проблеме прогноза землетрясений, а также международных проектов: "OERSTAT" - глобальные космические и наземные исследования геомагнитного поля и "SANDAIL" - международные исследования ионосферы.
Публикации: Основные результаты работы опубликованы в 4 статьях и 3 тезиоах.
Объём диссертации составляет 88 стр. машинописного текста, 35 графических материалов, 8 таблиц и библиографию из 94 наименований.
Благодарности:
В проведении экспериментов, сборе и обработке материалов автору активно помогали сотрудники Магнитно - ионосферной обсерватории. Автор выражает им свою глубокую признательность.
Автор выражает свою искреннюю благодарность директору института чл. корр. АН РУз К.Н. Абдуллабекову за постоянную поддержку, консультации и полезные обсуждения, а также начальнику Геофизической экспедиции к.г.-м.н. Г.Ю. Азизову за помощь в сборе материалов.
Автор весьма благодарна научному консультанту академику АН РУз А.Н. Султанхаджаеву, научному руководителю д.ф.-м.н. Хусамиддинову С.С за постановку ряда задач, руководство и помощь в ходе исследований, а также Ф.Г. Зиган за обсуждения результатов исследований и ценные замечания.