Оценка современной сейсмичности Приморья и Приамурья по облачным аномалиям

УДК 550.34:528.871

ОЦЕНКА СОВРЕМЕННОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ ПРИМОРЬЯ И ПРИАМУРЬЯ ПО

ОБЛАЧНЫМ АНОМАЛИЯМ

Л.И. Морозова

Институт комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН, г. Биробиджан

На основе анализа динамики линейных облачных аномалий над разломами на оперативных спутниковых снимках установлена высокая современная тектоническая активность исследуемого региона.

Сейсмичность материковой части территории Дальнего Востока изучена слабо из-за исторически недавнего освоения территории и слабого технического оснащения сейсмологических наблюдений в регионе. Тем не менее, данные наблюдений и произошедшие здесь в последние годы сейсмические события свидетельствуют об усилении сейсмичности региона.

На карте общего сейсмического районирования Российской Федерации (ОСР-97-А) указанная территория отнесена к зонам сотрясений 6-8 баллов. Территория Еврейской автономной области практически вся отнесена к 8-балльной зоне. На этой территории располагается крупнейшая зона возможных очагов землетрясений -зона гигантского разлома Танлу, наиболее сейсмоактивная на востоке Азии. Результаты полевых геофизических исследований прежних лет подтвердили сейсмогео-динамическую активность территории. Участившиеся в последнее время сильные землетрясения на Японских островах, в Приморье 28.06.2002 г. и 31.08.2003 г., слабое землетрясение М=3,0 вблизи г. Биробиджана 23.03.2005 г. свидетельствуют о нарастании тектонической активности региона. Закрытость территории (тайга, болота) и редкая сеть наблюдений не позволяют с помощью традиционных методов оперативно следить за сейсмичностью в регионе.

В данной работе для оценки тектонической активности территории в реальном времени использован известный природный феномен - линейные облачные аномалии (ЛОА) над разломами и прочими линейно протяженными геофизическими объектами в земной коре, возникающие в аномально большом количестве в регионе готовящегося землетрясения за несколько часов - первых дней до толчка.

Спутниковый мониторинг облачных аномалий, возникающих над активизировавшимися перед землетрясением разломами, в комплексе с другими методами прогноза позволяет оперативно выявлять сейсмоактивный регион и дать краткосрочный вероятностный прогноз землетрясения.

По мнению авторов статьи [10], «сейсмический потенциал Сихоте-Алинского пояса до сих пор остается недостаточно ясным. Этот сейсмотектонический пояс к настоящему времени менее других изучен сейсмогеоло-гическими методами».

Состояние решения проблемы прогнозирования природных катастроф все еще находится на стадии изуче-

ния и накопления статистических данных, характеризующих развитие тех или иных сопровождающих их природных процессов. До сих пор не найдены универсальные прогностические критерии, по которым можно было бы однозначно предсказать, где и когда следует ожидать сейсмическое событие разрушительной силы. Пессимизм по поводу состояния проблемы обусловлен хаотической, в высшей степени нелинейной природой процессов подготовки в очаге, вследствие чего землетрясениям присуща непредсказуемость [13]. Поэтому каждый новый предвестник землетрясений обнаруживает новые признаки взаимодействия геофизических полей Земли и может являться если не достаточным, то необходимым условием землетрясения и должен быть использован в прогнозе.

Метеоструктурным дешифрированием спутниковых снимков была установлена связь активизации разлома с появлением над ним линейно протяженной облачной аномалии или разрыва в ледовом поле акваторий [6, 7, 14,

15, 16].

В отличие от землетрясений, современные тектонические движения земной коры происходят непрерывно во времени и повсеместно, в связи с чем ЛОА наблюдаются во всех регионах Земли, но только в сейсмоактивных поясах их скопления предшествуют землетрясениям. Для прогноза (что предполагает не только место, но и время) возникновения экстремальных ситуаций целесообразно использовать оперативные спутниковые снимки, поскольку они учитывают фактор времени. Н.А. Касьянова [8] отмечает, что с привлечением метода дешифрирования космо- и аэроснимков, который в настоящее время получил широкое распространение, появилась возможность трассировать неотектонически активные (в настоящее время) зоны разрывных нарушений, благодаря чему они и получили отражение на тектонических картах.

Исходные данные и метод исследования

В данной работе метеорологические снимки с полярноорбитальных спутников NOAA и «Feng Yun - 10», геостационарного «Goes-9», получаемые по Интернету, и каталог землетрясений анализировались авторским методом. Этим способом пространственное положение активизировавшихся разломов определяется только по одному параметру - линейным облачным аномалиям на снимках над этими разломами, что значительно сокращает время прогнозирования. Положение ЛОА с каждого очередного снимка наносят на карту-схему масштаба снимка. Увеличение количества ЛОА соответствует на-

растанию тектонической (сейсмической) активности в области скопления ЛОА, а резкое их уменьшение или полное исчезновение после землетрясения означает ее затухание. Появление роя ЛОА в активизировавшейся зоне наблюдаемое за несколько часов - первых суток до толчка является краткосрочным предвестником землетрясения. Регистрация на снимках облачных аномалий, или активных разломов под ними, дает возможность оценить степень современной тектонической активности прогнозируемых разломов и их динамику во времени.

Пространственная привязка сканерных изображений Земли, проводимая в спутниковых центрах, осуществляется путем картометрической обработки. Программное обеспечение позволяет вращать снимок, имитируя космический полет на разной высоте, меняя масштаб изображения [3].

Результаты и обсуждение

Облачные аномалии над закрытыми территориями, к которым относятся и акватории, позволяют уточнять положение уже известных разломов и обнаруживать новые. Так, на снимке 28.10.2004 г. была зафиксирована линейная аномалия в облачном массиве над Японским морем, продолжающая в море на 600 км Центрально-Сихотеалиньский разлом или один из его оперяющих (рис. 1) [19]. Это одна из видов аномалий, возникающая при надвигании облачного массива на активизировавшийся разлом; при пересечении воздушным потоком зоны разлома облачное поле размывается его электромагнитным излучением и по другую сторону разлома не восстанавливается. Другой вид аномалии в этом же облачном массиве к востоку от материка (по 42-й параллели) представляет собой безоблачный каньон над разломом, по обе стороны которого находятся облачные массивы. Реальность существования под ней разрывного нарушения подтверждается схемой линеаментов [12, рис. 1], а также повторным появлением облачной аномалии над этим же разломом после землетрясения на о. Хонсю 6.10.2004 г. М=7,1 [14, рис. 7].

Яркий пример размывания облачности над разломом (каньон) показан на рис. 2. За несколько часов до земле-

трясения М=7,0 на крайнем востоке о. Хоккайдо 28.11.2004 г. в муссонной облачности над Японским морем поперек облачных гряд вдоль западного побережья островов Хоккайдо и Хонсю протянулась темная полоса длиной около 500 км. Появление этой ЛОА обусловлено активизацией разлома, обозначенного на карте [19] только в шельфовой зоне Азиатского материка, севернее облачной аномалии, а на карте [20] протянувшегося далее -от Татарского пролива до о. Хонсю, частично совпадая с этой аномалией. Дальнейшее взаимодействие этого разлома с сейсмогенерирующим либо не сопровождалось облачными аномалиями, либо они не выявились в моменты космической съемки. Появление столь протяженной ЛОА свидетельствовало о нарастании тектонического напряжения в регионе и, соответственно, увеличении вероятности землетрясения в ближайшее время. Спустя три часа после толчка несколько коротких аномалий над широтными разломами наблюдались уже в непосредственной близости от очага.

Сильному глубокофокусному землетрясению 31.08.2003 г. в Приморье, М=6,2,1і=481 км, предшествовали два толчка 30.08 2003 г.: на о. Хонсю М=4,8 и о. Хоккайдо, М=5,1. На рис. 3 нанесено два роя облачных аномалий, возникших за два предшествующих дня над материком и акваторией. Последний был обусловлен землетрясением на Хоккайдо и запечатлен на снимке, полученном за 5 ч 30 мин до толчка. Как было показано предыдущими исследованиями автора, количество ЛОА в атмосфере в регионе будущего землетрясения не зависит от глубины его гипоцентра. Согласно Ф.Н. Юдахину [2], «сейсмическая радиация с геодинамически нестабильного уровня гипоцентра пронизывает вышележащие слои литосферы», рисуя линейными облачными аномалиями границы взаимодействующих блоков земной коры. Перед землетрясением под Владивостоком в день возникало по 12 ЛОА, в то время как в асейсмичный пери-

Рис. 2. Появление протяженного безоблачного каньона Рис. 1. Два вида линейных аномалий в облачном над Японским морем перед землетрясением

массиве над Японским морем 29.11.2004 г. на о. Хоккайдо

Рис. 3. Поле облачных аномалий в период подготовки землетрясений на о. Хоккайдо и в Приморье 30 и 31 августа 2003 г.

од - три и менее. Облачные массивы над разломами вблизи эпицентра размывались и имели вид безоблачных каньонов. Перед толчком они возникали преимущественно над северо-западными разломами, которые на современном этапе развития Земли считаются сейсмически активными [8, 11, 15]. Рой ЛОА отмечался уже за 41 ч 32 мин до толчка и сохранялся весь период подготовки землетрясения. Динамика развития современного напряженно-деформационного состояния земных недр имеет волновую природу что находит отражение в поочередной (разновременной) активизации зон разрывных нарушений противоположной ориентировки [8] (пересекающиеся ЛОА на схеме отражают динамику этого процесса). Коровое напряжение - область под линейными облачными аномалиями - распространилось по разломам линеамента Танлу на 1125 км.

Схема разломов на рис. 3 свидетельствует о том, что территория ЕАО попадает в сейсмически активную область, что и подтверждается отмечающимися здесь иногда слабыми толчками, но настолько слабыми, что они не включаются даже в мировые каталоги землетрясений.

Спутниковый снимок, иллюстрирующий взаимное расположение ЛОА и эпицентра другого землетрясения в Приморье, показан на рис. 4. Появлению трех облачных аномалий предшествовало землетрясение М=6,0, 11=45 км, на о. Хонсю 10.04.2005 г. и возникновение на следующие сутки над Японским морем широтно-ориентированной протяженной облачной аномалии. На о. Изу (Япония) 13.04.2005 г. за 13 час до появления облачных аномалий был зарегистрирован толчок М=5,1. Фою^с землетрясения в Приморье 14.04.2005 г. в 09 ч 56 мин

2005/04/13 22:49:25-

Рис. 4. Положение эпицентра 14.04.2005 г.

М= 4,8, как и рассмотренного выше, находился на большой глубине (11=349,6 км), а эпицентр оказался в непосредственной близости от роя ЛОА. В этом скоплении все аномалии появились над северо-западными разломами.

Линейная облачная аномалия над разломом, как геоиндикатор его современной тектонической активности, может предшествовать землетрясению за много месяцев, как это случилось с меридиональной аномалий над Татарским проливом, возникшей 28.10.2002 г. (см. снимок на обложке монографии [15]). Достаточно сильный толчок М=4,8 произошел вблизи разлома у п. Лазарев (восточный мыс материка в Татарском проливе) 9 марта 2005 г. Появление только одной, хотя бы и очень протяженной ЛОА (>=500 км), как правило, редко сопровождается землетрясением в ближайшее время - краткосрочным предвестником землетрясения является скопление линейных облачных аномалий в регионе очага.

Пространственные размеры полей ЛОА составляют несколько сотен километров, что подтверждает предположение В.П. Солоненко «о возможности движений земной коры в связи с мощными землетрясениями на площади порядка млн км2». Обнаруживаемая по облачным аномалиям активизация разломов происходит в геологически мгновенный отрезок времени. Период существования аномалии составляет несколько минут.

А. А. Никонов [17] предлагает рассматривать землетрясение не как точечное в пространстве и во времени событие, а как динамический процесс нарушения всех земных оболочек и хода долговременных событий в обширных объемах природной среды. На возможность использования различных проявлений взаимодействия гео-

сфер на метеорологических снимках в качестве краткосрочных предвестников землетрясений впервые обратил внимание Б.В. Ежов [7].

Природа механизма воздействия тектонических процессов на атмосферные однозначно еще не установлена. Предполагается, что динамика ЛОА в атмосфере является следствием динамики тектонически или энергетически активных разломов, а линейные облачные аномалии являются их геоиндикатором. Образование линейно протяженных облачных аномалий над разломами Ф. А. Летников объясняет «действием периодически действующих разломов, над которыми фиксируются проникающие высоко в атмосферу потоки ионизированных частиц, электромагнитные низкочастотные излучения, газовые эманации и инфраволны. Подобные взаимодействия отвечают ситуации перетока энергии между двумя энергоактивными зонами: астеносферой в недрах Земли и ионосферой, окружающей планету» [9]. Появляющиеся над Амурским заливом огненные шары В. А. Абрамов считает той же природы [1].

Выводы

Анализ оперативных спутниковых снимков облачности показал, что частое появление в регионе линейных облачных аномалий свидетельствует о его высокой сейсмической активности в данный момент.

Полученные в результате дешифрирования снимков схемы ЛОА дают принципиально новую информацию о пространственно - временной современной геодинами-ческой нестабильности земной коры. В отличие от других предвестников, для которых охваченную ими площадь невозможно достоверно оценить ввиду редкой сети станций наблюдения, ЛОА чертят облаками на снимке активизированные разломы, выявляя истинные размеры территорий, охваченных сейсмическим процессом. Авторская методика рангового распознавания ситуации (количество ЛОА на снимках перед землетрясениями различной магнитуды) соответствует первому достаточному условию В.Н. Страхова, обеспечивающему краткосрочный прогноз землетрясений [18].

Оперативное обнаружение скопления ЛОА, выявляющее регион Земли с высокой вероятностью сейсмического события, возможно путем спутникового мониторинга облачного покрова Земли. Теоретические и методологические аспекты такого мониторинга рассмотрены в работах [5,15]. Автор считает, что использование в краткосрочном прогнозе землетрясений еще одного предвестника будет только способствовать точности прогноза.

Данное исследование выполнялось в рамках гранта Президиума РАН «Изменение окружающей среды и климата: природные катастрофы» 04-1-П13-076.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Абрамов В.А. Смерчи над Владивостоком // Вестн. ДВО РАН, 1998. № 2. С. 3-22.

2. БазавлукТ.А., Юдахин Ф.Н. Деформационные волны в земной коре Тянь-Шаня по сейсмологическим данным // Докл. РАН, 1993. Т.329, № 5. С. 565-570.

3. Берлянд А.М., Серапинас Б.Б. Математические элементы и надежность геоизображений // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2004. № 3. С. 10-14.

4. Геологическая карта СССР. М 1:2 500 000, ВСЕГЕИ. 1980.

5. Гербек Э.Э., Алексанин А.И., Алексанина М.Г. Реализация регионального спутникового мониторинга океана и атмосферы // Вестн. ДВО РАН. 1996. №4. С. 103-119.

6. Гололобов Ю.И., Лыткин В.М. Использование метеорологических факторов при морфострукгурном дешифрировании космических снимков // Проблемы морфотектонических исследований. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1985. С. 104-109.

7. Ежов Б.В., Ищенко Л.И. Отображение тектонических структур в строении облачного и ледового покровов // Морфоструктурные исследования на Дальнем Востоке. Владивосток: Дальнаука, 1983. С. 11-19.

8. Касьянова Н.К. Экологические риски и геодинамика. М.: Научный мир, 2003. 330 с.

9. Летников Ф. А. Синергетика среды обитания человека // Земля и Вселенная. 1998. № 5. С. 17-25.

10. Логачев Н. А., Врублевский А. А., Николаев В.В. и др. Сейсмотектоника востока России и сейсмичность Приамурья // Вестн. ДВО РАН, 1999. № 3. С. 113-125.

П.Мазарович А.О., Соколов С.Ю. Разломные зоны северо-западного простирания Центральной Атлантики // Геотектоника. 2002. № 2. С. 3-14.

12. Мельниченко Ю.И., Крюкова Т.Л. Неоднородности фундамента Охотского моря // Вопросы геоморфологии и тектоники западной Пацифики. Владивосток: Дальнаука, 2003. С. 101-108.

13. Моргунов В.А. Реальности прогноза землетрясений //Физика Земли. 1999. № 1. С. 79-91.

14. Морозова Л.И. Отражение сейсмичности полуострова Камчатка и острова Хонсю в динамике облачных аномалий на космических снимках Земли // Исслед. Земли из космоса. 2003. № 4. С. 78-83.

15. Морозова Л.И. Спутниковый мониторинг землетрясений. Владивосток. Дальнаука, 2005. 136 с.

16. Морозова Л.И. Спутниковые метеорологические снимки как носители информации о сейсмических процессах // Тихоокеан. Геология. 1998. Т. 17, № 2. С. 136-140.

17. Никонов А. А. Экологические последствия землетрясений // Наука и технология в России. 2000. № 1-2 (38-39). С. 15-18.

18. Страхов В.Н. Как геофизики должны осуществлять краткосрочный прогноз землетрясений // Геофизика. 2004. № 6. С. 54-57.

19.Тектоническая карта Дальнего Востока и сопредельных районов. Под ред. Косыгина Ю.А., Парфенова Л.М. М.: МИНГЕО СССР, 1978.

20. The marine and continental tectonic map of China and its environs. Chef Compiler prof. Zhang Wen-you (W.Y. Chang). 1980 y.

The analysis of the linear cloudy anomalies dynamics above the faults on operative satellite images a high current tectonic activity of the whole region was revealed.