СПОСОБ РЕКОНСТРУКЦИИ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЗЕМНОЙ КОРЕ ПО СЕЙСМИЧЕСКИМ НАБЛЮДЕНИЯМ
METHOD FOR RECONSTRUCTING DYNAMIC PROCESSES IN EARTH'S CRUST ACCORDING TO SEISMIC OBSERVATIONS

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для изучения динамических процессов в земной коре.
10
Известен способ восстановления (реконструкции) развития во времени динамических процессов в земной коре путем расчета сейсмической активности A в каждый текущий момент времени по плотности очагов землетрясений в данной пространственно-временной области, то есть по их числу, отнесенному к единице пространства, времени и приведенному к определенному диапазону энергетических классов землетрясений [Ризниченко Ю.В. Избранные труды. Проблемы сейсмологии. М.: Наука, 1985, 408 с.]. При A=A, например, сейсмическая активность рассчитывается по формуле
min
0
10
0
0
min
10
2
где γ - наклон графика повторяемости землетрясений, K - уровень представительности (минимальный энергетический класс надежно регистрируемых землетрясений), S - площадь осреднения, T - период наблюдения землетрясений, S - принятая для A единица нормирования по площади (как правило, S=1000 км), T - единица времени (как правило, год), N - общее число землетрясений энергетических классов 10≥K≥K, наблюденных на площади S за время T. По результатам расчетов строится график временного хода A для фиксированной площади.
Недостатком этого способа является то, что полученный график сейсмической активности не отражает динамику накопления энергии упругой деформации в земной коре в период подготовки землетрясений, что ограничивает его прогностическую информативность.
Сущность предлагаемого способа заключается в реконструкции временного хода сейсмодеформационных процессов на исследуемой территории или в массиве горных пород (в зависимости от решаемой задачи) путем построения, с использованием известной эмпирической зависимости времени подготовки землетрясения от его энергетического класса, индивидуальных графиков или аналитических выражений, показывающих временной ход накопления энергии в очаговой зоне каждого прошедшего значимого землетрясения (в предположении его равномерности), и последующего складывания значений энергий, приходящихся на каждый интервал между соседними метками на временной оси, в соответствии с принятой дискретизацией.
В предлагаемом способе используются следующие эмпирические соотношения [Прогноз землетрясений. Душанбе - Москва: ДОНИШ, 1984, №3. - 216 с.]:
из которого следует
Далее, из эмпирического соотношения [Прогноз … 1984]
,
где τ - время подготовки землетрясения в годах, следует
.
Отсюда, с учетом (3)
Далее, из (3) и (4)
n
min
min
n
n
n
n
n
n
n
n
1
N
Для решения поставленной задачи, с использованием соотношений (2-5), выполняется следующая последовательность действий: 1) задают границы исследуемой области (площади S земной поверхности или объема V массива горных пород, в зависимости от решаемой задачи) и период наблюдения землетрясений T; 2) выбирают из каталога все землетрясения в заданных границах с энергетическими классами K≥K, где K - представительный класс, n - номер землетрясения в хронологическом порядке (1≤n≤N), N - порядковый номер последнего землетрясения (или общее число землетрясений в выборке); 3) определяют сейсмическую энергию  в джоулях и время подготовки каждого зелетрясения в сутках по эмпирической формуле  (сут); 4) определяют скорость накопления сейсмической энергии в очагах землетрясений (в предположении его равномерного поступления) по формуле  (Дж/сут); 5) определяют накопленную к текущему моменту времени t сейсмическую энергию в очаге по формуле  (Дж), где t - время n-го землетрясения, а t, t и τ определяются в целых числах суток (без десятичных знаков), причем (t-τ)≤t≤t; 6) путем сложения E(t), приходящихся на каждые сутки, находят текущее значение накопленной сейсмической энергии E(t); 7) составляют временной ряд значений E(t) с суточной дискретизацией за весь анализируемый период с t по t.
Полученный равномерный временной ряд отражает динамику накопления энергии и (или) напряжений в сейсмогенерирующей структуре в максимальном приближении к реальному времени и может быть обработан известными методами для выявления в нем предвестников землетрясений или других закономерностей, связанных с динамическими процессами в земной коре, и может быть также отображен в виде графика (в логарифмическом масштабе) для сопоставления с другими геофизическими временными рядами.
В цифровом или графическом виде временной ряд может быть использован: 1) для выявления деформационного предвестника землетрясений статистическими методами - в этом случае в выборку событий входит и прогнозируемое землетрясение, а реальный прогноз по выявленному предвестнику может быть осуществлен только по независимым данным, например по GPS-наблюдениям; 2) для поиска собственно сейсмического предвестника землетрясений - при этом прогнозируемое землетрясение в выборку не входит; 3) для корреляционного анализа с другими геофизическими временными рядами и выявления новых предвестников землетрясений; 4) для гармонического анализа с целью поиска эффектов модуляции сейсмического потока эндогенными и экзогенными ритмическими процессами, а также выделения сейсмических циклов.
На фиг. 1 показан фрагмент графика временного хода накопленной в исследуемом объекте сейсмической энергии (пунктирная линия), построенного по предполагаемым сейсмическим событиям 1, 2 и 3. Для общности, единицы измерения E и t не указаны. График лишь иллюстрирует принцип сложения вкладов каждого сейсмического события в текущее значение накопленной сейсмической энергии. Реальный график с использованием каталога землетрясений может быть построен только в логарифмическом масштабе и, естественно, имеет другой вид.