электромагнитное поле земли в изучении геодинамических

Êîìïëåêñíûå ñåéñìîëîãè÷åñêèå è ãåîôèçè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ Êàì÷àòêè
ÓÄÊ 550.837.2
ÝËÅÊÒÐÎÌÀÃÍÈÒÍÎÅ ÏÎËÅ ÇÅÌËÈ Â ÈÇÓ×ÅÍÈÈ
ÃÅÎÄÈÍÀÌÈ×ÅÑÊÈÕ ÏÐÎÖÅÑÑÎÂ
Þ. Ô. Ìîðîç1, Ò. À. Ìîðîç1, Â. Ï. Íàçàðåö2, Ñ. À. Íå÷àåâ3, Ñ. Ý. Ñìèðíîâ2
2
Èíñòèòóò âóëêàíîëîãèè è ñåéñìîëîãèè ÄÂÎ ÐÀÍ
Èíñòèòóò êîñìîôèçè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé è ðàñïðîñòðàíåíèÿ ðàäèîâîëí ÄÂÎ ÐÀÍ,
ñ. Ïàðàòóíêà, Êàì÷àòñêîé îáëàñòè
3
Èíñòèòóò ñîëíå÷íî-çåìíîé ôèçèêè ÑÎ ÐÀÍ, ã.Èðêóòñê
1
Àííîòàöèÿ. Ðàññìîòðåíû ìåòîäèêà è ðåçóëüòàòû èçó÷åíèÿ äèíàìèêè ýëåêòðîïðîâîäíîñòè ãåîëîãè÷åñêîé ñðåäû ñ ïîìîùüþ òåëëóðè÷åñêîãî òåíçîðà è âåêòîðà
èíäóêöèè, à òàêæå îñíîâíûå îñîáåííîñòè â ñòðóêòóðå ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ Çåìëè
íà Êàì÷àòêå è â Áàéêàëüñêîé ðèôòîâîé çîíå. Ïðèâîäèòñÿ ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç
ïîâåäåíèÿ ñîñòàâëÿþùèõ ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ â ñåéñìîàêòèâíûõ ðåãèîíàõ.  ðåçóëüòàòå ïðèìåíåíèÿ íîâûõ ìåòîäè÷åñêèõ ïîäõîäîâ è òåõíîëîãèé âûÿâëåíû
àíîìàëüíûå ýôôåêòû â èçìåíåíèè ýëåêòðîïðîâîäíîñòè ëèòîñôåðû è â ñòðóêòóðå
ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ, êîòîðûå ìîãóò áûòü ñâÿçàíû ñ ñèëüíûìè çåìëåòðÿñåíèÿìè.
Îáñóæäàåòñÿ âîçìîæíàÿ ïðèðîäà âûÿâëåííûõ àíîìàëüíûõ ýôôåêòîâ.
ELECTROMAGNETIC FIELD IN STUDIES OF GEODYNAMIC PROCESSES
Y. F. Moroz1, T. A. Moroz1, V. P. Nazareth2, S. A. Nechaev3, S. E. Smirnov2
1
Institute of Volcanology and Seismology, Far East Branch, Russian Academy of Sciences
2
Institute of Space Physics and Radio Wave Propagation Research, Far East Division,
Academy of Sciences, village of Paratunka
3
Institute of Solar and Earth Physics, Academy of Sciences, Irkutsk
Annotation. Methods and results of geological structure’s electrical conductance studies
with the help of telluric tensor and induction vector and the main characteristics in the
structure of Earth’s geomagnetic field and Baikal rift zone were analyzed. Comparitive
analysis of geomagnetic field component’s behaviour in the regions of seismical activity
is given. As a result of using new methods and technologies there were anomalous effects
in the changes of lithosphere’s electrical conductivity and structure of geomagnetic field
found out, they can be referred to strong earthquakes. Nature of these anomalies is
discussed.
Ââåäåíèå
 ïðîáëåìå ïðîãíîçà çåìëåòðÿñåíèé áîëüøîå ìåñòî ïðèíàäëåæèò ýëåêòðîìàãíèòíûì ìåòîäàì, îñíîâàííûì íà èçó÷åíèè åñòåñòâåííîãî ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ Çåìëè,
êîòîðîå ìîæåò áûòü ñâÿçàíî êàê ñ âíåøíèì, òàê è ñ âíóòðåííèì èñòî÷íèêàìè.
Âíåøíèì èñòî÷íèêîì ÿâëÿþòñÿ ýëåêòðè÷åñêèå ïðîöåññû, ïðîòåêàþùèå â èîíîñôåðå
è ìàãíèòîñôåðå. Çà ñ÷åò èíäóêöèè â Çåìëå âîçíèêàåò ìàãíèòîòåëëóðè÷åñêîå (ÌÒ) ïîëå
ðàçëè÷íîé ÷àñòîòû è èíòåíñèâíîñòè. Íàáëþäàÿ åãî íà çåìíîé ïîâåðõíîñòè, ìîæíî
152
Ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå çåìëè â èçó÷åíèè ãåîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
êîíòðîëèðîâàòü èçìåíåíèå ýëåêòðîïðîâîäíîñòè ñðåäû âî âðåìåíè. Ýòî íàïðàâëåíèå
èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ïðîãíîçà çåìëåòðÿñåíèé â ðÿäå çàðóáåæíûõ ñòðàí è â Ðîññèè.
Áîëåå ïðîñòûì è òðóäîåìêèì ÿâëÿåòñÿ èçó÷åíèå ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ òåëëóðè÷åñêîãî ïîëÿ. Ýòî íàïðàâëåíèå èñïîëüçóåòñÿ â Ãðåöèè, Êèòàå, ÑØÀ è äðóãèõ ñòðàíàõ
[21,24,26]. Íà Êàì÷àòêå òàêæå ïðîâîäèëèñü ïîäîáíûå èññëåäîâàíèÿ [10,16].  ðÿäå
ñëó÷àåâ îáíàðóæåíû àíîìàëèè â ïîâåäåíèè òåëëóðè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ, êîòîðûå ìîãóò
ÿâëÿòüñÿ ïðåäâåñòíèêàìè çåìëåòðÿñåíèé. Îñíîâíàÿ òðóäíîñòü ïðè ýòîì ñâÿçàíà ñ
âûäåëåíèåì àíîìàëèé, îáóñëîâëåííûõ âíóòðåííèìè èñòî÷íèêàìè, ê êîòîðûì ñëåäóåò
îòíåñòè ýëåêòðîêèíåòè÷åñêèå, ýëåêòðîõèìè÷åñêèå è äðóãèå ïðîöåññû. Îòäåëüíûå èç
íèõ ìîãóò áûòü ñâÿçàíû ñ ïîäãîòîâêîé çåìëåòðÿñåíèé è ïðåäñòàâëÿþò îñíîâíîé
èíòåðåñ äëÿ èõ ïðîãíîçà.
Òàêèì îáðàçîì, ïðè èçó÷åíèè ãåîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ Çåìëè ñóùåñòâóåò äâà ïîäõîäà: âûÿâëåíèå àíîìàëüíûõ èçìåíåíèé â
ïîâåäåíèè ýëåêòðè÷åñêèõ ñâîéñòâ ãîðíûõ ïîðîä è â ñòðóêòóðå âàðèàöèé ýëåêòðè÷åñêîãî è ìàãíèòíîãî ïîëåé.
 íàñòîÿùåé ñòàòüå îñíîâíîå âíèìàíèå óäåëåíî èçó÷åíèþ ïîâåäåíèÿ ýëåêòðîïðîâîäíîñòè çåìíîé êîðû íà Êàì÷àòêå ñ ïîìîùüþ òåëëóðè÷åñêîãî òåíçîðà è èíäóêöèîííîãî âåêòîðà. Êðîìå ýòîãî ïðèâîäèòñÿ ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ñòðóêòóðû ãåîìàãíèòíûõ âàðèàöèé äëÿ ñåéñìîàêòèâíûõ ðàéîíîâ Êàì÷àòêè è Áàéêàëüñêîé ðèôòîâîé çîíû.
Ìåòîäèêà íàáëþäåíèé
 îñíîâó èññëåäîâàíèé ïîëîæåíû äàííûå ýëåêòðîìàãíèòíîãî ìîíèòîðèíãà. Íà
Êàì÷àòêå â íà÷àëå 90-õ ãîäîâ XXI âåêà îðãàíèçîâàíà ñåòü íàáëþäåíèé çåìíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ òîêîâ íà Ïåòðîïàâëîâñêîì ãåîäèíàìè÷åñêîì ïîëèãîíå íà ïîáåðåæüå
Àâà÷èíñêîãî çàëèâà, ãäå ïî äîëãîñðî÷íîìó ïðîãíîçó îæèäàåòñÿ êàòàñòðîôè÷åñêîå
çåìëåòðÿñåíèå (̳8.5), îïàñíîå äëÿ ã.Ïåòðîïàâëîâñê-Êàì÷àòñêîãî. Ïî äàííûì
ïëîùàäíûõ ýëåêòðîðàçâåäî÷íûõ èññëåäîâàíèé ìåòîäîì ÌÒÇ âûáðàíû ïóíêòû ñ ðåçêî
âûðàæåííîé ãåîýëåêòðè÷åñêîé íåîäíîðîäíîñòüþ ðàçðåçà. Íà ýòèõ ïóíêòàõ áîëåå
äåòàëüíî èçó÷åí ãåîýëåêòðè÷åñêèé ðàçðåç è îïðåäåëåí õàðàêòåð ãåîýëåêòðè÷åñêîé
íåîäíîðîäíîñòè ñðåäû. Ïî íàïðàâëåíèÿì Ñ-Þ è Â-Ç, à òàêæå ïî íàïðàâëåíèÿì îñåé
ãåîýëåêòðè÷åñêîé íåîäíîðîäíîñòè ñðåäû ðàñïîëîæåíû ïðèåìíûå ëèíèè äëÿ ðåãèñòðàöèè òåëëóðè÷åñêèõ òîêîâ. Äëèíà èõ âûáðàíà ðàçëè÷íîé äëÿ ðåãèñòðàöèè ñèãíàëîâ
îò âíóòðèçåìíûõ è èîíîñôåðíûõ èñòî÷íèêîâ ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ýòà äëèíà
îïðåäåëÿåòñÿ âõîäíûì èìïåäàíñîì ñðåäû íà ðàçëè÷íûõ ÷àñòîòàõ è èíòåíñèâíîñòüþ
ìàãíèòíîãî ïîëÿ [6].
Ïî äàííîé ìåòîäèêå çàëîæåíû è ôóíêöèîíèðóþò 3 ïóíêòà íà Âîñòî÷íîé Êàì÷àòêå
â ðàéîíå ã.Ïåòðîïàâëîâñê-Êàì÷àòñêîãî (ðèñ. 1), 4-ûé ïóíêò íà ìûñå Øèïóíñêèé
çàëîæåí â ïðîøëûå ãîäû. Íà íåì òàêæå îáíîâëåíà ñèñòåìà èçìåðèòåëüíûõ ëèíèé.
Ðàññòîÿíèå ìåæäó ïóíêòàìè îò ïåðâûõ äåñÿòêîâ êì äî 150 êì.  êà÷åñòâå çàçåìëåíèé
èñïîëüçîâàíû ñâèíöîâûå ýëåêòðîäû, îïóùåííûå íà ãëóáèíó îêîëî 2-2,5 ì. Èçìåðåíèÿ
ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ ýëåêòðîòåëëóðè÷åñêîãî ïîëÿ ïðîèçâîäÿòñÿ ñ ïîìîùüþ ðàäèîòåëåìåòðè÷åñêîé ñèñòåìû [9]. Êàæäûé êàíàë îïðàøèâàåòñÿ îäèí ðàç â ìèíóòó Íà
ï.Øèïóíñêèé – îäèí ðàç â 20 ñ. Ýêñïëóàòàöèÿ àâòîìàòèçèðîâàííûõ ïóíêòîâ íàáëþäåíèé çåìíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ òîêîâ è ïðåäâàðèòåëüíàÿ îáðàáîòêà äàííûõ îñóùåñòâëÿåòñÿ Êàì÷àòñêîé îïûòíî-ìåòîäè÷åñêîé ñåéñìîëîãè÷åñêîé ïàðòèåé Ãåîôèçè÷åñêîé
ñëóæáû ÐÀÍ.
Íàðÿäó ñ íàáëþäåíèÿìè çåìíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ òîêîâ â ï.Ïàðàòóíêà Èíñòèòóòîì
êîñìè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé è ðàñïðîñòðàíåíèÿ ðàäèîâîëí ÄÂÎ ÐÀÍ îñóùåñòâëÿåòñÿ
ìîíèòîðèíã âàðèàöèé ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ â âèäå ñîñòàâëÿþùèõ H,D,Z, êîòîðûå
ðåãèñòðèðóþòñÿ ñ ïîìîùüþ ìàãíèòîâàðèàöèîííûõ ñòàíöèé. Ïîäîáíûå íàáëþäåíèÿ
âàðèàöèé ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ îñóùåñòâëÿþòñÿ òàêæå â ðàéîíå îç.Áàéêàë, â îáñåðâàòîðèè «Ïàòðîíû».
153
Þ.Ô. Ìîðîç, Ò.À. Ìîðîç è äð.
156°
162°
159°
165°
Ðèñ. 1. Ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ ïóíêòîâ íàáëþäåíèé ýëåêòðîòåëëóðè÷åñêèõ òîêîâ è ýïèöåíòðîâ ñèëüíûõ
çåìëåòðÿñåíèé ñ ̳6.9 çà ïåðèîä ñ
01.07.97 ã. ïî 31.10.99 ã.
56°
1- ïóíêòû íàáëþäåíèé ýëåêòðîòåëëóðè÷åñêèõ òîêîâ; 2 – ýïèöåíòðû çåìëåòðÿñåíèé è èõ ìàãíèòóäà.
Kamchatka peninsula
Ì=7.7
54°
s.Topolovo
s.Tundrovaya
S.Verkh.
Paratunka
52°
s.Shipunsky
PetropavlovskKamchatsky
Ì=6.9
1- electric telluric observation stations, 2epicentres of the strong earthquakes and
their magnitude.
1
50°
Pic. 1. Scheme of electric telluric
observation stations’ location and
epicentres of the strong earthquakes
with ̳6.9 at the period from 01.07.97
to 31.10.99.
2
Ìåòîäèêà îáðàáîòêè è àíàëèç ïîâåäåíèÿ òåëëóðè÷åñêîãî òåíçîðà
Ïóëüñàöèè è áóõòîîáðàçíûå âàðèàöèè ýëåêòðîòåëëóðè÷åñêîãî ïîëÿ â ñðåäíèõ è
íèçêèõ øèðîòàõ äîïóñêàþò àïïðîêñèìàöèþ èõ ïëîñêîé âîëíîé. Â ðàìêàõ ýòîé ìîäåëè
ñóùåñòâóåò ñâÿçü ìåæäó ãîðèçîíòàëüíûìè âåêòîðàìè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â äâóõ òî÷êàõ
çåìíîé ïîâåðõíîñòè â âèäå [2]:
E1 = t E 2
®
Ù®
, ãäå
t = tt
Ù
XX
YX
t
t
(1)
XY
yy
ãäe - òåëëóðè÷åñêèé òåíçîð, txx, txy, tyx, tyy – êîìïëåêñíûå êîìïîíåíòû òåíçîðà,
çàâèñÿùèå îò ÷àñòîòû, ðàñïðåäåëåíèÿ ïðîâîäèìîñòè â Çåìëå è îðèåíòàöèè êîîðäèíàòíûõ îñåé.
Äëÿ èçó÷åíèÿ òåëëóðè÷åñêîãî òåíçîðà èñïîëüçîâàíû äàííûå íà ïóíêòàõ Âåðõíÿÿ
Ïàðàòóíêà è Òóíäðîâûé, ãäå âðåìåííûå ðÿäû ýëåêòðîòåëëóðè÷åñêèõ òîêîâ íå èìåþò
äëèòåëüíûõ ïåðåðûâîâ ñ 01.01.1997 ã. ïî 31.10.1999 ã. Íà ýòèõ ïóíêòàõ äëÿ îáðàáîòêè
ïðèíÿòû âðåìåííûå ðÿäû ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ ýëåêòðîòåëëóðè÷åñêîãî ïîëÿ ïî
êàíàëàì, îðèåíòèðîâàííûì â íàïðàâëåíèÿõ Ñ-Þ è Â-Ç. Äëèíà êàíàëîâ íà ï.Âåðõíÿÿ
Ïàðàòóíêà 70 è 100 ì, íà ï. Òóíäðîâûé 97 è 105 ì, ñîîòâåòñòâåííî. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ
êîìïîíåíò òåëëóðè÷åñêîãî òåíçîðà èñïîëüçîâàíà ïðîãðàììà, àëãîðèòì êîòîðîé
îñíîâàí íà èçâåñòíîé ðîáàñòíîé ìåòîäèêå, ðàçðàáîòàííîé Äæ. Ëàðñåíîì [22]. Äàííàÿ
ìåòîäèêà ñïåêòðàëüíîé îáðàáîòêè ñîçäàíà ñïåöèàëüíî äëÿ âû÷èñëåíèÿ ïåðåäàòî÷íûõ
ôóíêöèé ïî ýëåêòðîìàãíèòíûì ïîëÿì, ñîäåðæàùèì ïîëÿ ðàçëè÷íîãî ïðîèñõîæäåíèÿ
è ïîçâîëÿåò íå òîëüêî îïðåäåëÿòü ïåðåäàòî÷íûå ôóíêöèè, íî è ýôôåêòèâíî ïîäàâëÿòü
ïîìåõè. Èñõîäíûå äàííûå äëÿ îáðàáîòêè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ÷èñëîâûå ìàññèâû ïî
21100 çíà÷åíèé íàïðÿæåííîñòè ýëåêòðîòåëëóðè÷åñêîãî ïîëÿ ñ ìèíóòíûì èíòåðâàëîì
äëÿ êàæäîãî êàíàëà. Îáùåå êîëè÷åñòâî òàêèõ ìàññèâîâ äëÿ êàæäîãî êàíàëà 58. Êîìïîíåíòû òåëëóðè÷åñêîãî òåíçîðà ïîëó÷åíû â ðåçóëüòàòå ðåøåíèÿ ñèñòåìû ëèíåéíûõ
óðàâíåíèé ìåòîäîì íàèìåíüøèõ êâàäðàòîâ:
E XP = E TX t XX + EYT t XY
(2)
EYP = E XT t YX + EYT t YY
(3)
154
Ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå çåìëè â èçó÷åíèè ãåîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
ãäå E XP , EYP è E TX , EYT - ñîñòàâëÿþùèå ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ íà ïóíêòàõ Âåðõíÿÿ Ïàðàòóíêà è Òóíäðîâûé.
1.2
, XY , YX , YY - êîìïëåêñíûå êîìïîíåíXX
òû òåëëóðè÷åñêîãî òåíçîðà, çàâèñÿùèå îò
÷àñòîòû, îðèåíòàöèè êîîðäèíàòíûõ îñåé
0.8
è ðàñïðåäåëåíèè óäåëüíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ
ñîïðîòèâëåíèé íà ïóíêòàõ Âåðõíÿÿ Ïàðàòóíêà è Òóíäðîâûé.
0.4
Ïî äàííûì îáðàáîòêè ïîëó÷åíû çíà÷åíèÿ êîìïîíåíò òåëëóðè÷åñêîé ìàòðèöû
ïî íàïðàâëåíèÿì, àçèìóò êîòîðûõ ìåíÿåò0
ñÿ ÷åðåç 100 â èíòåðâàëå îò 0 äî 3600. Ïî
ýòèì çíà÷åíèÿì ïîñòðîåíû òåëëóðè÷åñêèå
ïîëÿðíûå äèàãðàììû, õàðàêòåðèçóþùèå
-0.4
îñíîâíûå îñîáåííîñòè ïåðåäàòî÷íîé ôóíê100
1000
10000
100000
öèè, âêëþ÷àÿ åå ìàêñèìàëüíûå çíà÷åíèÿ.
Period,s
Âàæíûì ïàðàìåòðîì, õàðàêòåðèçóþùèì
1
4
5 òî÷íîñòü îïðåäåëåíèÿ êîìïîíåíò òåëëó2
3
ðè÷åñêîãî òåíçîðà, ÿâëÿåòñÿ êîãåðåíòíîñòü
Ðèñ. 2. ×àñòîòíûå êðèâûå êîìïîíåíò
ìåæäó ýëåêòðè÷åñêèìè ïîëÿìè â ïï. Âåðõòåëëóðè÷åñêîãî òåíçîðà.
íÿÿ Ïàðàòóíêà è Òóíäðîâûé. Àíàëèç
1, 2, 3, 4, 5 – êîìïîíåíòû òåëëóðè÷åñêîé
ïîêàçûâàåò, ÷òî êîãåðåíòíîñòü ìåæäó
ìàòðèöû txx, txy, tyx, tyy, tmax, ñîîòâåòýòèìè ïîëÿìè áîëåå 0.8 äëÿ âàðèàöèé ñ
ñòâåííî. tmax – êîìïîíåíòà tyy â íàïðàâëåíèè ïîä àçèìóòîì 150°.
ïåðèîäîì áîëåå 2000 ñ. Ïîýòîìó, äëÿ
òåëëóðè÷åñêîãî ìîíèòîðèíãà â áîëüøåé
Pic. 2. Frequency graphs of components
of telluric tensor.
ñòåïåíè ïîäõîäÿò âàðèàöèè ñ ïåðèîäîì
1, 2, 3, 4, 5 – components of telluric matrix
áîëåå 2000 ñ, äëÿ êîòîðûõ îòìå÷àåòñÿ
txx, txy, tyx, tyy, tmax, so as tmax is a compoáîëåå âûñîêàÿ êîãåðåíòíîñòü ïîëåé è
nent of tyy in the direction with azimuth of 150°.
áîëåå âûñîêèé óðîâåíü èíòåíñèâíîñòè
âàðèàöèé ýëåêòðîòåëëóðè÷åñêîãî ïîëÿ.
Îïðåäåëèì êàêóþ èç êîìïîíåíò òåëëóðè÷åñêîãî òåíçîðà ëó÷øå èñïîëüçîâàòü äëÿ
ìîíèòîðèíãà.  ýòîé ñâÿçè ðàññìîòðåíû ïîëÿðíûå äèàãðàììû òåëëóðè÷åñêîé ìàòðèöû,
êîòîðûå ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî ìàêñèìàëüíûå çíà÷åíèÿ òåëëóðè÷åñêîãî ïàðàìåòðà
îòìå÷àþòñÿ â íàïðàâëåíèè ïîä àçèìóòîì 1500, ò.å. âêðåñò ïðîñòèðàíèÿ ñåéñìîôîêàëüíîé çîíû. Áîëåå íàãëÿäíîå ïðåäñòàâëåíèå î çàâèñèìîñòè êîìïîíåíò òåëëóðè÷åñêîãî òåíçîðà îò ÷àñòîòû äàåò ðèñ. 2. Íà íåì âèäíî, ÷òî çíà÷åíèÿ tmax ïî÷òè íà 30%
ïðåâûøàþò tyy.
Îïûò èçó÷åíèÿ äàííûõ ìàãíèòîòåëëóðè÷åñêîãî ìîíèòîðèíãà ñâèäåòåëüñòâóåò, ÷òî
ìàêñèìàëüíûå çíà÷åíèÿ ÌÒ-ïàðàìåòðîâ îïðåäåëÿþòñÿ áîëåå óñòîé÷èâî âî âðåìåíè
[5,11]. Ïîýòîìó, äëÿ äàëüíåéøåãî èçó÷åíèÿ ïðèíÿò òåëëóðè÷åñêèé ïàðàìåòð tmax ïîä
àçèìóòîì 1500 . Ìû óæå îòìå÷àëè, ÷òî êîìïîíåíòû òåëëóðè÷åñêîãî òåíçîðà çàâèñÿò
îò íàïðàâëåíèÿ, ÷àñòîòû è ðàñïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîïðîâîäíîñòè ñðåäû â ïóíêòàõ
íàáëþäåíèé. Åñëè çàêðåïèì ÷àñòîòó è íàïðàâëåíèå â1500, òî òåëëóðè÷åñêèé ïàðàìåòð
tmax äàcò âîçìîæíîñòü êîíòðîëèðîâàòü îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå ýëåêòðîïðîâîäíîñòè
ìåæäó ï.Âåðõíÿÿ Ïàðàòóíêà è ï.Òóíäðîâûé. Îáðàòèìñÿ ê ðåçóëüòàòàì ìîíèòîðèíãà.
Ïîâåäåíèå ïàðàìåòðà tmax èçó÷åíî íà ïåðèîäàõ 3460 ñ, 5080 ñ, 7400 ñ. Ðåçóëüòàòû
ïîêàçàëè, ÷òî äàííûé ïàðàìåòð îïðåäåëÿåòñÿ áîëåå óñòîé÷èâî íà ïåðèîäå 3460 ñ,
ò.å. áëèçêî ê ÷àñó. Äàííûå ìàãíèòîòåëëóðè÷åñêîãî ìîíèòîðèíãà, âûïîëíåííîãî íàìè
ðàíåå, òàêæå ñâèäåòåëüñòâóþò îá óñòîé÷èâîñòè êîìïîíåíò òåíçîðà èìïåäàíñà íà
ïåðèîäàõ áëèçêèõ ê ÷àñó [5,11]. Ãðàôèê ïàðàìåòðà tmax íà ïåðèîäå 3460 ñ ïðèâåäåí
íà ðèñ. 3. Çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðà ìåíÿþòñÿ îò 0.7 äî 1.6. Îøèáêà èõ îïðåäåëåíèÿ ñîñòàâëÿåò
â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ïåðâûå ïðîöåíòû. Òîëüêî â îòäåëüíûõ ñëó÷àÿõ îíà âûðàñòàåò
1.6
t t t t
155
Þ.Ô. Ìîðîç, Ò.À. Ìîðîç è äð.
2
1.6
1.2
0.8
1997
0.4
0
1998
I
=7.7
1999
I
20
40
=6.9
Ðèñ. 3. Ãðàôèê òåëëóðè÷åñêîãî ïàðàìåòðà tmax íà ïåðèîäå 3460 ñ.
60
years
tmax – êîìïîíåíòà tyy â íàïðàâëåíèè ïîä àçèìóòîì 150°. Çíà÷åíèÿ tmax ïîëó÷åíû äëÿ âðåìåííîãî îêíà – 15 ñóòîê. Íà âðåìåííîé îñè ïîêàçàíû ìîìåíòû ñèëüíûõ çåìëåòðÿñåíèé Ì=7.7
(05.12.1997 ã.) è Ì=6.9 (08.03.1999 ã.). Ïåðèîä íàáëþäåíèé: 01.07.1997 ã. – 31.10.1999 ã.
Pic. 3. Picture of telluric parameter tmax at the period of 3460 s.
tmax is a component of tyy in the direction with azimuth of 150°. Values for tmax are given for the time
interval of 15x24 hours. On the time axis there are moments of the strong earthquakes Ì=7.7
(05.12.1997) and Ì=6.9 (08.03.1999). The observation period is 01.07.1997 – 31.10.1999.
äî 10-15%. Â ïîâåäåíèè ãðàôèêà âûðàæåíû äâà ìèíèìóìà. Ïåðâûé èç íèõ õàðàêòåðèçóåò
îòêëîíåíèå òåëëóðè÷åñêîãî ïàðàìåòðà áîëåå ÷åì íà 50% îò ñðåäíåãî óðîâíÿ, âòîðîé –
íà 30%. Ýòî ïðåâûøàåò ñðåäíåêâàäðàòè÷íîå îòêëîíåíèå â íåñêîëüêî ðàç. Ìîæíî ïîëàãàòü, ÷òî äàííûå àíîìàëèè â ïîâåäåíèè ïàðàìåòðà tmax. ïðåäñòàâëÿþò íàäåæíûé ðåçóëüòàò.
Çà ïåðèîä íàáëþäåíèé ýëåêòðîòåëëóðè÷åñêèõ òîêîâ ñ 01.07.1997 ïî 31.10.1999 ãã.
â ðàéîíå Êàì÷àòêè ïðîèçîøëî äâà íàèáîëåå ñèëüíûõ çåìëåòðÿñåíèÿ ñ Ì=7.7
(05.12.1997 ã.) è Ì=6.9 (08.03.1999 ã.). Ðàñïîëîæåíèå ýïèöåíòðîâ ýòèõ çåìëåòðÿñåíèé
ïðèâåäåíî íà ðèñ.1. Ìîìåíòû èõ ïîêàçàíû íà âðåìåííîé îñè ãðàôèêà tmax (ðèñ. 3). Íà
ðèñóíêå âèäíî, ÷òî ê ìîìåíòàì çåìëåòðÿñåíèé ïðèóðî÷åíû ìèíèìóìû íà ãðàôèêå
òåëëóðè÷åñêîãî ïàðàìåòðà. Åãî óìåíüøåíèå íà÷èíàåòñÿ ïðèìåðíî çà 1,5 ìåñÿöà äî
çåìëåòðÿñåíèÿ. Ïîñëå çåìëåòðÿñåíèÿ óðîâåíü çíà÷åíèé tmax âîññòàíàâëèâàåòñÿ
ïðèáëèçèòåëüíî çà òàêîå æå âðåìÿ. Äàííîå èçìåíåíèå òåëëóðè÷åñêîãî ïàðàìåòðà âî
âðåìåíè ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê âîçìîæíûé ïðåäâåñòíèê ñèëüíûõ çåìëåòðÿñåíèé.
Ðàññìîòðèì êàêóþ îòíîñèòåëüíóþ èíôîðìàöèþ îá ýëåêòðîïðîâîäíîñòè íåñåò
òåëëóðè÷åñêèé ïàðàìåòð tmax. Îáðàòèìñÿ ê îáîáùåííûì êðèâûì ãëóáèííîãî
ìàãíèòîòåëëóðè÷åñêîãî çîíäèðîâàíèÿ Êàì÷àòêè [4]. Îíè ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî âàðèàöèè ñ ïåðèîäîì 3460 ñ, ïðèóðî÷åíû ê íèñõîäÿùåé âåòâè, ñâÿçûâàåìîé ñ êðîâëåé
àñòåíîñôåðíîãî ïðîâîäÿùåãî ñëîÿ íà ãëóáèíå îêîëî 100 êì. Ïîýòîìó, ìîæíî ïðåäïîëàãàòü, ÷òî ñ ïîìîùüþ òåëëóðè÷åñêîãî ïàðàìåòðà ìû êîíòðîëèðóåì îòíîñèòåëüíîå
ïîëîæåíèå êðîâëè ïðîâîäÿùåé àñòåíîñôåðû. Îäíàêî ýòî íå òàê.
Äàííûé âîïðîñ ðàññìîòðåí ïîäðîáíåå ñ ïîìîùüþ èíäèâèäóàëüíûõ êðèâûõ ÌÒÇ
íà ïóíêòàõ Âåðõíÿÿ Ïàðàòóíêà è Òóíäðîâûé. Êðèâûå êàæóùèõñÿ ñîïðîòèâëåíèé
ïîëó÷åíû ïî äàííûì íåïðåðûâíîé òðåõìåñÿ÷íîé çàïèñè ýëåêòðîòåëëóðè÷åñêîãî ïîëÿ
è ãåîìàãíèòíûõ âàðèàöèé. Îáðàáîòêà âûïîëíåíà ñ ïîìîùüþ ïðîãðàììû Äæ. Ëàðñåíà
[22]. Êðèâûå êàæóùèõñÿ ñîïðîòèâëåíèé â ìåðèäèîíàëüíîì íàïðàâëåíèè rxy, òàêæå
êàê è â øèðîòíîì ryx, ïîäîáíû ìåæäó ñîáîé â äèàïàçîíå ïåðèîäîâ 2000-7000 ñ. Ïðè
ýòîì ìåðèäèîíàëüíàÿ êðèâàÿ ÌÒÇ íà ïóíêòå Òóíäðîâûé çàíèìàåò áîëåå âûñîêèé
óðîâåíü ïî ñîïðîòèâëåíèþ îòíîñèòåëüíî ìåðèäèîíàëüíîé êðèâîé íà ï.Âåðõíÿÿ
Ïàðàòóíêà.  òî æå âðåìÿ øèðîòíûå êðèâûå ÌÒÇ â óêàçàííûõ ïóíêòàõ ïðàêòè÷åñêè
ñîâïàäàþò. Ðàñõîæäåíèå ìåðèäèîíàëüíûõ êðèâûõ ñâèäåòåëüñòâóåò î ãåîýëåêòðè÷åñêîé
íåîäíîðîäíîñòè ñðåäû â ïóíêòàõ íàáëþäåíèé ýëåêòðîòåëëóðè÷åñêîãî ïîëÿ. Ãåîýëåê156
Ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå çåìëè â èçó÷åíèè ãåîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
Zxy, mV/nTl Km
8
7
6
5
4
3
Ì=7.3
Phase Zxy, degrees
2
Ì=7
0
-30
-60
Ì=7.3
0
30
60
90
120
150
180
Ì=7
210
240
270
300
330
360
time,24 hours
Ðèñ.4. Âðåìåííûå ðÿäû ìîäóëÿ (à) è ôàçû (á) èìïåäàíñà íà ïåðèîäå 2500 ñ.
Ïåðèîä íàáëþäåíèé ñ 17 ôåâðàëÿ ïî 14 íîÿáðÿ 1993 ã. Íà âðåìåííîé îñè óêàçàíû ìîìåíòû
ñèëüíûõ çåìëåòðÿñåíèé è èõ ìàãíèòóäû.
Pic. 4. Time series of module (a) and phases (b) of impedance at the period of 2500s.
The observation period is February 17 – November 14 1993. On the time axis the moments of the
strong earthquakes and their magnitude are indicated.
òðè÷åñêàÿ íåîäíîðîäíîñòü ñðåäû èçó÷åíà ñ ïîìîùüþ ïîëÿðíûõ äèàãðàìì èìïåäàíñîâ.
Àíàëèç ïîêàçûâàåò, ÷òî íà ï.Òóíäðîâûé äèàãðàììû îñíîâíîãî èìïåäàíñà èìåþò
îâàëüíóþ ôîðìó, äîïîëíèòåëüíîãî èìïåäàíñà èìåþò âèä ÷åòûðåõëåïåñòêîâîé ðîçû.
Ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò î äâóìåðíîñòè ãåîýëåêòðè÷åñêîãî ðàçðåçà íà íèçêèõ ÷àñòîòàõ.
Ñîîòíîøåíèå áîëüøîé è ìàëîé îñåé äèàãðàìì îñíîâíîãî èìïåäàíñà íà ïåðèîäå
áëèçêèì ê ÷àñó (3160 ñ) ðàâíî 3, ÷òî õàðàêòåðèçóåò ñèëüíóþ íåîäíîðîäíîñòü ñðåäû.
Íà ï. Âåðõíÿÿ Ïàðàòóíêà ïîâåäåíèå ïîëÿðíûõ äèàãðàìì èìïåäàíñà èìååò áîëåå ñëîæíûé
âèä. Îäíàêî, îíî òàêæå óêàçûâàåò íà êâàçèäâóìåðíûé õàðàêòåð ãåîýëåêòðè÷åñêîãî
ðàçðåçà. Ñòåïåíü ãåîýëåêòðè÷åñêîé íåîäíîðîäíîñòè ñðåäû çäåñü âûðàæåíà ñèëüíåå.
Îòíîøåíèå áîëüøîé è ìàëîé îñåé äèàãðàìì îñíîâíîãî èìïåäàíñà íà òàêîì æå
ïåðèîäå çäåñü äîñòèãàåò ïî÷òè 20. Ñëåäóåò îòìåòèòü îáùåå ñâîéñòâî ïîëÿðíûõ äèàãðàìì
îñíîâíîãî èìïåäàíñà íà îáîèõ ïóíêòàõ, êîòîðîå âûðàæåíî â îðèåíòàöèè èõ áîëüøèõ
îñåé âêðåñò ïðîñòèðàíèÿ Êàì÷àòêè, ÷òî ñâÿçàíî ñ «áåðåãîâûì ýôôåêòîì». Ýòà
îñîáåííîñòü â ïîâåäåíèè ïîëÿðíûõ äèàãðàìì îñíîâíîãî èìïåäàíñà áûëà óñòàíîâëåíà
íàìè ðàíåå è ïîäòâåðæäåíà ÷èñëåííûì ìîäåëèðîâàíèåì [7].
Àíàëèç êðèâûõ ÌÒÇ, îðèåíòèðîâàííûõ ïî ãëàâíûì íàïðàâëåíèÿì òåíçîðà
èìïåäàíñà, îòâå÷àþùèì ïðîñòèðàíèþ è âêðåñò ïðîñòèðàíèÿ Êàì÷àòêè, ñâèäåòåëüñòâóåò, ÷òî êðèâûå ÌÒÇ ïîäâåðæåíû âëèÿíèþ ãåîýëåêòðè÷åñêèõ íåîäíîðîäíîñòåé.
Òàê êàê ãîðèçîíòàëüíîå ìàãíèòíîå ïîëå ñëàáî ðåàãèðóåò íà ãåîýëåêòðè÷åñêèå íåîäíîðîäíîñòè, òî îñíîâíàÿ èíôîðìàöèÿ î íèõ ñîäåðæèòñÿ â ýëåêòðè÷åñêîì ïîëå. Ñëåäîâàòåëüíî, òåëëóðè÷åñêèé òåíçîð íåñåò èíôîðìàöèþ îá îòíîñèòåëüíûõ èçìåíåíèÿõ
ãåîýëåêòðè÷åñêèõ íåîäíîðîäíîñòåé â ïï.Âåðõíÿÿ Ïàðàòóíêà è Òóíäðîâûé. Îíè ìîãóò
áûòü ðåãèîíàëüíûìè è ëîêàëüíûìè.
157
Þ.Ô. Ìîðîç, Ò.À. Ìîðîç è äð.
Ðåãèîíàëüíàÿ íåîäíîðîäíîñòü âûðàæåíà ðåçêèì èçìåíåíèåì ýëåêòðîïðîâîäíîñòè
âåðõíåé ÷àñòè ðàçðåçà ïðè ïåðåõîäå îò ìàòåðèêà ê Òèõîìó îêåàíó. Ëîêàëüíûå ãåîýëåêòðè÷åñêèå íåîäíîðîäíîñòè ìîãóò áûòü ñâÿçàíû ñ òåêòîíè÷åñêèìè íàðóøåíèÿìè,
èíòðóçèâíûìè è ýôôóçèâíûìè òåëàìè ðàçëè÷íîé ôîðìû, áëîêàìè ïîðîä, íàëè÷èåì
æèäêèõ ôëþèäîâ è ò.ä. Íà ï.Âåðõíÿÿ Ïàðàòóíêà ñèëüíîå ñæàòèå ïîëÿðíîé äèàãðàììû
îñíîâíîãî èìïåäàíñà è ôîðìà äîïîëíèòåëüíîãî èìïåäàíñà, ïîäòâåðæäàþò íàëè÷èå
çäåñü ðàçëîìà. Òàêæå, ïî äàííûì ïðèçíàêàì íå èñêëþ÷àåòñÿ ñóùåñòâîâàíèå òåêòîíè÷åñêîãî íàðóøåíèÿ íà ï.Òóíäðîâûé. Íàðÿäó ñ ýòèì, íà óêàçàííûõ ïóíêòàõ, èìåþò ìåñòî
è äðóãèå ëîêàëüíûå ãåîýëåêòðè÷åñêèå íåîäíîðîäíîñòè, ïðèðîäó êîòîðûõ, ïîâèäèìîìó, ìîæíî âûÿâèòü òîëüêî ïðè ñïåöèàëüíûõ äåòàëüíûõ èññëåäîâàíèÿõ.
Ðàññìîòðèì âîçìîæíóþ ïðèðîäó àíîìàëüíûõ èçìåíåíèé tmax â ñâÿçè ñ çåìëåòðÿñåíèÿìè. Àíàëèç ïîêàçàë, ÷òî âûÿâëåííûå àíîìàëèè tmax íå ñâÿçàíû ñ âëèÿíèåì
ìåòåîïàðàìåòðîâ. Ïðèóðî÷åííîñòü ìèíèìóìîâ òåëëóðè÷åñêîãî ïàðàìåòðà ê ìîìåíòàì
ñèëüíûõ çåìëåòðÿñåíèé ñâèäåòåëüñòâóåò î âîçìîæíîé èõ ñâÿçè ñ äèíàìè÷åñêèìè
ïðîöåññàìè â çåìíîé êîðå, ïðåäâàðÿþùèìè è ñîïðîâîæäàþùèìè ñèëüíûå çåìëåòðÿñåíèÿ. Ñóùåñòâóþò ïðåäñòàâëåíèÿ, ÷òî ýòè ïðîöåññû ïðè ñèëüíûõ çåìëåòðÿñåíèÿõ
ïðîèñõîäÿò â çíà÷èòåëüíûõ ïî îáúåìó áëîêàõ ëèòîñôåðû, ñîñòàâëÿþùèõ ñîòíè êì [14].
Ïðè òåêòîíè÷åñêèõ íàïðÿæåíèÿõ âîçìîæíû äåôîðìàöèè ãåîëîãè÷åñêîé ñðåäû,
èçìåíåíèå ïîðèñòîñòè ãîðíûõ ïîðîä, ìèíåðàëèçàöèè ðàñòâîðîâ, íàñûùàþùèõ ïîðîäû
è ò.ä. Ýòè ÿâëåíèÿ áóäóò âûðàæåíû ðàçëè÷íûì îáðàçîì â ïóíêòàõ Âåðõíÿÿ Ïàðàòóíêà
è Òóíäðîâûé, îòëè÷àþùèõñÿ ãåîëîãè÷åñêèì ñòðîåíèåì. Îíè ìîãóò ïðèâåñòè ê
ïîÿâëåíèþ èëè èçìåíåíèþ ãåîýëåêòðè÷åñêèõ íåîäíîðîäíîñòåé â óêàçàííûõ ïóíêòàõ.
Ýòî ïðîÿâèòñÿ â ýëåêòðîòåëëóðè÷åñêîì ïîëå â âèäå ðàçëè÷íûõ ýôôåêòîâ (ãàëüâàíè÷åñêèé, îáòåêàíèÿ, êîíöåíòðàöèè), âûðàæåííûõ â àíîìàëüíîì èçìåíåíèè òåëëóðè÷åñêîãî ïàðàìåòðà.  ïîëüçó ýòîãî ñâèäåòåëüñòâóþò ðåçóëüòàòû ìàãíèòîòåëëóðè÷åñêîãî ìîíèòîðèíãà ñåéñìîàêòèâíîãî ðàéîíà Êàì÷àòêè, ïðèâîäèìûå íà ðèñ. 4 [11].
Çäåñü àíîìàëüíûå ýôôåêòû, ñâÿçàííûå ñ ñèëüíûìè çåìëåòðÿñåíèÿìè, âûðàæåíû â
ïîâåäåíèè ìîäóëÿ èìïåäàíñà â âèäå ìàêñèìóìà è ìèíèìóìà. Àíîìàëèè èìïåäàíñà
ñâÿçûâàþòñÿ ñ ãàëüâàíè÷åñêèì ýôôåêòîì çà ñ÷åò âëèÿíèÿ ïðèïîâåðõíîñòíûõ ãåîýëåêòðè÷åñêèõ íåîäíîðîäíîñòåé. Äîêàçàòåëüñòâîì ýòîãî ÿâëÿåòñÿ ïîâåäåíèå ôàçîâûõ õàðàêòåðèñòèê èìïåäàíñîâ, êîòîðûå ïðàêòè÷åñêè íå ìåíÿþòñÿ ïðè âîçìóùåíèè ìîäóëåé èìïåäàíñîâ. Ïî-âèäèìîìó, ïîäîáíóþ ïðèðîäó èìåþò ýôôåêòû è â ïîâåäåíèè ïàðàìåòðà
tmax. Ïðåäïîëîæåíèÿ î ïðåîáëàäàþùåì âëèÿíèè ëîêàëüíûõ ãåîýëåêòðè÷åñêèõ íåîäíîðîäíîñòåé íà ïîâåäåíèå òåëëóðè÷åñêèõ òîêîâ îñíîâàíû íà áîëüøîì îáúåìå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ è ìîäåëüíûõ èññëåäîâàíèé ýëåêòðîòåëëóðè÷åñêîãî ïîëÿ Êàì÷àòêè [4,7].
Âîçíèêàåò âîïðîñ, ïî÷åìó àíîìàëüíûå èçìåíåíèÿ tmax ïðîÿâèëèñü â âèäå
ìèíèìóìà? Ïî-âèäèìîìó, ýòî ÷àñòíûé ñëó÷àé. Ìû óæå îòìå÷àëè, ÷òî tmax îòðàæàåò
îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå ãåîýëåêòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ â ïóíêòàõ íàáëþäåíèé. Ïðè
ýòîì áîëüøóþ ðîëü èãðàþò ëîêàëüíûå ãåîýëåêòðè÷åñêèå íåîäíîðîäíîñòè â ïï.Âåðõíÿÿ
Ïàðàòóíêà è Òóíäðîâûé. Ñëåäóåò èìåòü â âèäó, ÷òî ïðè ãåîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññàõ
ìîãóò âîçíèêíóòü êàê íîâûå ãåîýëåêòðè÷åñêèå íåîäíîðîäíîñòè, òàê è èçìåíèòüñÿ
ñóùåñòâóþùèå. Âëèÿíèå ýòèõ íåîäíîðîäíîñòåé ìîæåò ïðèâåñòè ê óìåíüøåíèþ èëè
óâåëè÷åíèþ tmax ïðè ãåîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññàõ, ïðîèñõîäÿùèõ ïðè ïîäãîòîâêå
óäàëåííîãî ñèëüíîãî çåìëåòðÿñåíèÿ. Âîçìîæíû ðàçëè÷íûå âëèÿíèÿ ëîêàëüíûõ
ãåîýëåêòðè÷åñêèõ íåîäíîðîäíîñòåé, ïðèâîäÿùèå ê óìåíüøåíèþ èëè óâåëè÷åíèþ tmax.
Íàïðèìåð, ðàçëè÷íûé õàðàêòåð èçìåíåíèÿ ãåîýëåêòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ â ïï.Âåðõíÿÿ
Ïàðàòóíêà è Òóíäðîâûé è ò.ä. Òàêæå ñóùåñòâóåò âåðîÿòíîñòü, ÷òî ïàðàìåòð tmax ìîæåò
íå èçìåíèòüñÿ ïðè ãåîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññàõ. Íàïðèìåð, ïðè îäèíàêîâîì èçìåíåíèè
ãåîýëåêòðè÷åñêîé ñðåäû â ïï.Âåðõíÿÿ Ïàðàòóíêà è Òóíäðîâûé. Îäíàêî, òàêàÿ
âåðîÿòíîñòü ÿâëÿåòñÿ êðàéíå ìàëîé, òàê êàê ãåîýëåêòðè÷åñêèå íåîäíîðîäíîñòè â
óêàçàííûõ ïóíêòàõ ðàçëè÷íû. Âûÿâëåííûé àíîìàëüíûé ýôôåêò öåëåñîîáðàçíî íàçâàòü
ñåéñìîòåëëóðè÷åñêèì. Äàííûé ýôôåêò îòêðûâàåò ïåðñïåêòèâû èñïîëüçîâàíèÿ
òåëëóðè÷åñêèõ òîêîâ äëÿ ïðîãíîçà ñèëüíûõ çåìëåòðÿñåíèé.
158
Ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå çåìëè â èçó÷åíèè ãåîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
Ìåòîäèêà îáðàáîòêè è àíàëèç ïîâåäåíèÿ âåêòîðà èíäóêöèè
Íà Âîñòî÷íîé Êàì÷àòêå â îáñåðâàòîðèè «Ïàðàòóíêà» â òå÷åíèå ìíîãèõ äåñÿòèëåòèé
îñóùåñòâëÿþòñÿ íàáëþäåíèÿ ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ â âèäå êîìïîíåíò Í, D, Z. Âðåìåííûå ðÿäû ýòèõ ñîñòàâëÿþùèõ ïîëÿ â âèäå ÷àñîâûõ çíà÷åíèé çà ïåðèîä ñ 19902000 ãã. èçó÷åíû â ðàáîòå [12].  ïîñëåäíèå òðè ãîäà çäåñü îñóùåñòâëÿåòñÿ ðåãèñòðàöèÿ
êîìïîíåíò H, D, Z c äèñêðåòíîñòüþ 1 ñåê ñ ïîìîùüþ öèôðîâîé ãåîìàãíèòíîé
ñòàíöèè. Ýòè äàííûå äàþò âîçìîæíîñòü èçó÷èòü ïåðåäàòî÷íóþ ôóíêöèþ ìåæäó êîìïîíåíòîé Z è êîìïîíåíòàìè H, D â âèäå èíäóêöèîííîé ìàòðèöû Âèçå-Ïàðêèíñîíà
â ÷àñòîòíîé è âðåìåííîé îáëàñòÿõ. Îñíîâàíèåì òàêîãî èññëåäîâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ ïðåäïîëîæåíèå î ñóùåñòâîâàíèè ëèíåéíîãî ñîîòíîøåíèÿ âèäà [2]:
L r
L
Hz = W H ãîð., ãäå W = Wzx,Wzy
Hz=WzxHx + WzyHy, ãäå Hz, Hx, Hy – ñîñòàâëÿþùèå íàáëþäåííîãî ìàãíèòíîãî
ïîëÿ, Wzx, Wzy - êîìïîíåíòû èíäóêöèîííîé ìàòðèöû, çàâèñÿùèå îò ÷àñòîòû, ðàñïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîïðîâîäíîñòè â Çåìëå è îðèåíòàöèè êîîðäèíàòíûõ îñåé.
Ïî êîìïîíåíòàì èíäóêöèîííîé ìàòðèöû ìîæíî îïðåäåëèòü âåêòîðû èíäóêöèè [2,25].
r
r
r
Cu = Re Wzxi + Re Wzyj
r
r
r
Cv = Im Wzxi + Im Wzyj
Îïðåäåëåíèå êîìïîíåíò ìàòðèöû è âåêòîðà èíäóêöèè ïðîèçâîäèëîñü ñ ïîìîùüþ
ïðîãðàììû Ëàðñåíà [22]. Îñíîâíîå âíèìàíèå ïðè ðàñ÷åòàõ óäåëÿëîñü êîãåðåíòíîñòè
ìåæäó âåðòèêàëüíîé è ãîðèçîíòàëüíûìè ñîñòàâëÿþùèìè ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ïðè
êîãåðåíòíîñòè íå ìåíåå 0.8 êîìïîíåíòû èíäóêöèîííîé ìàòðèöû îïðåäåëÿþòñÿ ñ
òî÷íîñòüþ â ïåðâûå ïðîöåíòû.
Àíàëèç âëèÿíèÿ ãåîýëåêòðè÷åñêèõ íåîäíîðîäíîñòåé ñðåäû
Èíäóêöèîííûå ìàòðèöû ïîëó÷åíû â øèðîêîì äèàïàçîíå ïåðèîäîâ â ðåçóëüòàòå
îáðàáîòêè íåïðåðûâíûõ íàáëþäåíèé ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ çà ïåðèîä 2001-2003 ãã.
Ïîâåäåíèå êîìïîíåíò ìàòðèö îïðåäåëÿåòñÿ ëàòåðàëüíûìè è âåðòèêàëüíûìè ãåîýëåêòðè÷åñêèìè íåîäíîðîäíîñòÿìè ñðåäû.
Î õàðàêòåðå èõ âëèÿíèÿ íà ðàçëè÷íûõ ÷àñòîòàõ ìîæíî ñóäèòü èç ïîâåäåíèÿ
ìàãíèòíûõ ïîëÿðíûõ äèàãðàìì [1]. Â äèàïàçîíå êîðîòêèõ ïåðèîäîâ (Ò=250ñ, Ò=1000ñ),
ôîðìà è îðèåíòèðîâêà ïîëÿðíûõ äèàãðàìì îáóñëîâëåíà, ïî-âèäèìîìó, âëèÿíèåì
ëîêàëüíûõ ãåîýëåêòðè÷åñêèõ íåîäíîðîäíîñòåé ñðåäû, âêëþ÷àÿ ñëîæíûå î÷åðòàíèÿ
áåðåãîâîé ëèíèè. Íà Ò=3000ñ è 6000ñ äèàãðàììû âûòÿíóòû âêðåñò ïðîñòèðàíèÿ
Êóðèëî-Êàì÷àòñêîãî ãëóáîêîâîäíîãî æåëîáà, ïðåäñòàâëÿþùåãî ñîáîé äâóìåðíóþ
ãåîýëåêòðè÷åñêóþ íåîäíîðîäíîñòü. Íà Ò=36000ñ ïîëÿðíàÿ äèàãðàììà ìåíÿåò ñâîþ
îðèåíòèðîâêó ïî÷òè íà 60°. Ïðè ýòîì ëåïåñòêè â íà÷àëå êîîðäèíàò çàìåòíî ðàñõîäÿòñÿ,
÷òî óêàçûâàåò íà òðåõìåðíóþ íåîäíîðîäíîñòü ñðåäû.
Áîëåå íàãëÿäíîå ïðåäñòàâëåíèå î áåðåãîâîì ýôôåêòå äàþò âåêòîðû èíäóêöèè,
ìîäóëè êîòîðûõ è àçèìóòû ïîêàçàíû íà ðèñ. 5. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ìû âïåðâûå ðàñïîëàãàåì òàêîé èíôîðìàöèåé â äèàïàçîíå ïåðèîäîâ îò ïåðâûõ ìèíóò äî 2000 ìèí.,
õàðàêòåðèçóþùåé áåðåãîâîé ýôôåêò. Íà ðèñóíêå 5, âèäíî, ÷òî äåéñòâèòåëüíàÿ ÷àñòü
âåêòîðà èíäóêöèè äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíûõ çíà÷åíèé 0,3 íà ïåðèîäå îêîëî 6000 ñ. Ïðè
ýòîì ìíèìàÿ ÷àñòü âåêòîðà èíäóêöèè ìèíèìàëüíà, à àçèìóò åå ìåíÿåòñÿ íà 1800. Àçèìóò
äåéñòâèòåëüíîé ÷àñòè âåêòîðà èíäóêöèè ðàâåí 1300 , ò. å. åãî íàïðàâëåíèå îïðåäåëÿåòñÿ
èíäóêöèåé â ãëóáîêîâîäíîì æåëîáå. Íà ýòîì ïåðèîäå ïðîèñõîäèò ìàêñèìàëüíîå
íàñûùåíèå ãëóáîêîâîäíîãî æåëîáà ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì.
 âûñîêî÷àñòîòíîé îáëàñòè àçèìóò äåéñòâèòåëüíîé ÷àñòè âåêòîðà ñîñòàâëÿåò îêîëî
600. Îí çàìåòíî îòëè÷àåòñÿ îò íàïðàâëåíèÿ ìíèìîé ÷àñòè âåêòîðà, ÷òî ñâÿçàíî ñ
159
Þ.Ô. Ìîðîç, Ò.À. Ìîðîç è äð.
/Cu/, /Cv/
0.4
0.3
Cu
0.2
Cv
0.1
0
-0.1
100
200
1000
10000
Cv
150
100000
T,c
1000000
Cu
100
50
0
-50
100
1000
10000
100000
T,c
1000000
Ðèñ. 5. ×àñòîòíûå õàðàêòåðèñòèêè äåéñòâèòåëüíîé è ìíèìîé ÷àñòåé âåêòîðà èíäóêöèè.
Pic. 5. Frequency characteristics of real and imaginary parts of the induction vector.
âëèÿíèåì ñëîæíûõ î÷åðòàíèé áåðåãîâîé ëèíèè è äðóãèìè ãåîýëåêòðè÷åñêèìè íåîäíîðîäíîñòÿìè ñðåäû.  îáëàñòè íèçêèõ ÷àñòîò îòìå÷àåòñÿ óâåëè÷åíèå ìíèìîé ÷àñòè
âåêòîðà è óìåíüøåíèå äåéñòâèòåëüíîé ÷àñòè âåêòîðà, àçèìóò êîòîðûõ ñîñòàâëÿåò îêîëî
1000. Âîçìîæíî, äàííûå îñîáåííîñòè â ïîâåäåíèè âåêòîðîâ èíäóêöèè âûçâàíû ñîâìåñòíûì âëèÿíèåì Êóðèëî-Êàì÷àòñêîãî è Àëåóòñêîãî ãëóáîêîâîäíûõ æåëîáîâ.
Èçìåíåíèå âåêòîðîâ èíäóêöèè â ÷àñòîòíî-âðåìåííîé îáëàñòè
è âîçìîæíàÿ èõ ñâÿçü ñ çåìëåòðÿñåíèÿìè
Ðàññìîòðèì ðåçóëüòàòû ìîíèòîðèíãà âåêòîðîâ èíäóêöèè. Âàæíî âûáðàòü ïåðèîä
âàðèàöèé íà êîòîðîì âåêòîðû èíäóêöèè îïðåäåëÿþòñÿ áîëåå óñòîé÷èâî. Äèàïàçîí
ïåðèîäîâ, â êîòîðîì îïðåäåëÿþòñÿ âåêòîðû èíäóêöèè çàâèñèò îò âðåìåííîãî èíòåðâàëà. Àíàëèç ïîêàçûâàåò, ÷òî ïåðèîä íà êîòîðîì âåêòîðû èíäóêöèè îïðåäåëÿþòñÿ
áîëåå óñòîé÷èâî, çàâèñèò îò âûáðàííîãî âðåìåííîãî èíòåðâàëà. Ïðè ýòîì âàæíûì
óñëîâèåì ÿâëÿåòñÿ âûñîêàÿ êîãåðåíòíîñòü ìåæäó âåðòèêàëüíîé è ãîðèçîíòàëüíîé
ñîñòàâëÿþùèìè ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ïîýòîìó, â äàëüíåéøåì âñå ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ðàññìîòðåíû ïðè êîãåðåíòíîñòè íå ìåíåå 0.8. Íà ðèñ. 6 â êà÷åñòâå ïðèìåðà ïðèâåäåíî
ñîïîñòàâëåíèå ÷àñòîòíûõ êðèâûõ ìîäóëåé äåéñòâèòåëüíûõ ÷àñòåé âåêòîðîâ èíäóêöèè
160
Ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå çåìëè â èçó÷åíèè ãåîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
1
/Cu/
a
0.1
0.01
0.001
1
1
10
100
T,c
,
1000
/Cu/
10000
b
0.1
0.01
1
0.1
100
1000
10000
/Cu/
100
T,c
100000
c
1000
10000
T,c
100000
Ðèñ. 6. Ñîïîñòàâëåíèå ÷àñòîòíûõ êðèâûõ ìîäóëåé äåéñòâèòåëüíûõ ÷àñòåé âåêòîðîâ
èíäóêöèè äëÿ âðåìåííûõ èíòåðâàëîâ, ðàâíûì 5(à), 10(á) è 20(â) ñóòîê.
Pic. 6. Comparison of frequency graphs of induction vector’s real parts modules for time
intervals equal 5(a), 10(b), 20 (c) x24 hours.
äëÿ âðåìåííûõ èíòåðâàëîâ, ðàâíûõ 5, 10 è 20 ñóòêàì. Êîëè÷åñòâî âðåìåííûõ èíòåðâàëîâ
10-15. Îíè ñëó÷àéíûì îáðàçîì âçÿòû èç íåïðåðûâíûõ âðåìåííûõ ðÿäîâ ãåîìàãíèòíîãî
ìîíèòîðèíãà â 2001-2003 ãîäàõ. Íà ðèñóíêå 6 âèäíî, ÷òî ñ ìåíüøåé äèñïåðñèåé ïîëó÷åíû çíà÷åíèÿ ìîäóëåé âåêòîðîâ èíäóêöèè äëÿ ïåðèîäîâ 70-1000 ñ, 1000-3000 ñ è
1000-6000 ñ äëÿ èíòåðâàëîâ 5, 10 è 20, ñîîòâåòñòâåííî.
 óêàçàííûõ èíòåðâàëàõ ïåðèîäîâ ïîëó÷åíû âðåìåííûå ðÿäû ðàçëè÷íûõ ïàðàìåòðîâ
âåêòîðà èíäóêöèè. Íà ðèñ. 7 ïðèâåäåíû äàííûå ìîíèòîðèíãà äåéñòâèòåëüíûõ è ìíèìûõ
÷àñòåé âåêòîðà èíäóêöèè íà ðàçëè÷íûõ ïåðèîäàõ. Óâåëè÷åííàÿ äèñïåðñèÿ êCu ê îòìå÷àåòñÿ íà ïåðèîäå 250 ñ. Ðåçóëüòàòû ïîëó÷åíû äëÿ èíòåðâàëîâ ðàâíûì 5 ñóòêàì. Ñ
óâåëè÷åíèåì äëèíû èíòåðâàëîâ è ïåðèîäîâ äèñïåðñèÿ çàìåòíî óìåíüøàåòñÿ. Îíà
ñòàíîâèòñÿ ìèíèìàëüíîé äëÿ èíòåðâàëîâ ðàâíûì 20 ñóòêàì. Â ïîâåäåíèè êCu
êâûäåëÿþòñÿ ãîäîâûå âàðèàöèè, êîòîðûå íà ïåðèîäàõ 250, 1000, 3000, 6000 ñ âûðàæåíû
ïî-ðàçíîìó. Îíè çàìåòíî ïðîÿâëÿþòñÿ â ïîâåäåíèè äåéñòâèòåëüíûõ ÷àñòåé âåêòîðà
èíäóêöèè íà ïåðèîäàõ 250 è 6000 ñ. Îäíàêî, äàííûå âàðèàöèè ñëàáî âûðàæåíû íà
161
Þ.Ô. Ìîðîç, Ò.À. Ìîðîç è äð.
Ò=250ñ
/Cu/
0.3
0.2
0.2
0.1
0
-0.1
| 2001
0
|
40
2002
80
120
0.1
|
2003
160
200
240
|
|
2001
0
10
20
2003
30
40
50
20 x 24 hours
0.1
|
0
K=14.1
¯
0.4
0.3
|
0
2001
10
10 x 24 honrs
2003
80
K=13.8
K=13.2
¯
|
20
120
¯
2002
30
|
2003
40
50
|
2002
80
120
|
0
2001
|
10
20
/Cv/ Ê=14.1 Ê=13.2
¯
¯
0.2
0
Ò=6000ñ
40
|
2003
160
200
5 x 24 hours
240
/Cv/
0.1
|
2002
40
/Ñu/
0.2
|
2001
0
2001
0.2
0
Ò=3000ñ
/Cu/
0.3
0.2
|
0.1
|
2002
-0.1
Ò=1000ñ
/Cu/
0.2
0
5 xõ 24 houts
0.3
0.1
/Cv/
0.3
|
2001
0
|
|
2002
30
Ê=13.8
2002
40
50
20 x 24 hours
¯
|
40
2003
2003
80
10 x 24 honrs
120
/Ñv/
0.2
0.1
Year
20 x 24 hours
0
0
10
20
30
40
50
20 x 24 hours
Ðèñ. 7. Ãðàôèêè ìîäóëåé äåéñòâèòåëüíûõ Cu è ìíèìûõ Cv ÷àñòåé âåêòîðîâ èíäóêöèè
íà ïåðèîäàõ 250, 1000, 3000, 6000 ñ.
Pic. 7. Picture of induction vectors’ real and imaginary parts modules at the periods of 250,
1000, 3000, 6000 s.
ïåðèîäàõ 1000 è 3000 ñ. Â òî æå âðåìÿ, îíè çàìåòíî ïðîÿâèëèñü â ïîâåäåíèè ìíèìûõ
÷àñòåé âåêòîðà èíäóêöèè Cu íà óêàçàííûõ ïåðèîäàõ. Íà ÷àñòíîé õàðàêòåðèñòèêå
áåðåãîâîãî ýôôåêòà (ðèñ. 5) âèäíî, ÷òî äàííûå ïåðèîäû ïðèóðî÷åíû ê ìàêñèìóìó
êðèâîé Cv . Ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò î âëèÿíèè òðåõìåðíîé ãåîýëåêòðè÷åñêîé íåîäíîðîäíîñòè. Òàêèì îáðàçîì, ìû ïðèõîäèì ê âûâîäó, ÷òî â òðåõìåðíûõ ãåîëîãè÷åñêèõ ñðåäàõ
ãîäîâûå âàðèàöèè ïðîÿâëÿþòñÿ â áîëüøåé ìåðå â ïîâåäåíèè ìíèìîé ÷àñòè âåêòîðà
èíäóêöèè.  ýòèõ ñëó÷àÿõ, ïî-âèäèìîìó, äëÿ ïîèñêà ïðåäâåñòíèêîâ çåìëåòðÿñåíèé
íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü ìíèìóþ ÷àñòü âåêòîðà.
Ñëåäóåò îáðàòèòü âíèìàíèå, ÷òî ìèíèìóìàì ãîäîâûõ âàðèàöèé íà ãðàôèêå Cu
íà ïåðèîäå 250 ñ îòâå÷àþò ìàêñèìóìû Cu íà ïåðèîäå 6000 ñ. Ýòî ìîæíî îáúÿñíèòü
òåì, ÷òî âåêòîð èíäóêöèè íà ïåðèîäå 250 ñ (èñõîäÿ èç äëèíû ýëåêòðîìàãíèòíîé
âîëíû) êîíòðîëèðóåò ãåîýëåêòðè÷åñêèå íåîäíîðîäíîñòè â ñðåäå ðàçìåðíîñòüþ â äåñÿòêè êèëîìåòðîâ.  òî æå âðåìÿ âåêòîð èíäóêöèè íà ïåðèîäå 6000ñ êîíòðîëèðóåò
ãåîýëåêòðè÷åñêèå íåîäíîðîäíîñòè â ñðåäå óæå ðàçìåðíîñòüþ â ñîòíè è áîëåå êì.
Åñòåñòâåííî, ÷òî ïîâåäåíèå âåêòîðà èíäóêöèè çäåñü áóäåò äðóãèì, ÷òî íàõîäèò, ïîâèäèìîìó, îòðàæåíèå â ãîäîâûõ âàðèàöèÿõ.
Ïîâåäåíèå âåêòîðà èíäóêöèè ñîïîñòàâëåíî ñ ìîìåíòàìè ñèëüíûõ çåìëåòðÿñåíèé
ñ ʳ13 íà ýïèöåíòðàëüíûõ ðàññòîÿíèÿõ äî 150 êì îò îáñåðâàòîðèè Ïàðàòóíêà. Ìîìåíòû
çåìëåòðÿñåíèé ïîêàçàíû íà ãðàôèêàõ Cu íà Ò=6000 ñ è Cv íà Ò=3000ñ, íà êîòîðûõ
â ëó÷øåé ìåðå ïðîÿâèëèñü ãîäîâûå âàðèàöèè. Íà ãðàôèêàõ âèäíî, ÷òî ìîìåíòû çåìëåòðÿñåíèé ïðèóðî÷åíû áëèæå ê ìàêñèìóìàì ãîäîâûõ âàðèàöèé Cu è Cv . Ïî-âèäèìîìó, çåìëåòðÿñåíèÿ èìåþò ñâÿçü ñ ãåîýëåêòðè÷åñêèìè íåîäíîðîäíîñòÿìè ñðåäû,
âûðàæåííûìè â ïîâåäåíèè âåêòîðà èíäóêöèè. Íàì íå óäàëîñü âûÿâèòü áîëåå ÿâíûå
ýôôåêòû â ïàðàìåòðàõ Cu è Cv , è â êîìïîíåíòàõ èíäóêöèîííîãî òåíçîðà, ñâÿçàííûå
162
Ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå çåìëè â èçó÷åíèè ãåîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
ñ çåìëåòðÿñåíèÿìè. Âîçìîæíî, ýòî îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî çà ðàññìàòðèâàåìûé ïåðèîä
â ðàéîíå Êàì÷àòêè íå áûëî çåìëåòðÿñåíèé ñèëüíåå Ê=14.1. Òàê, íàïðèìåð, ðåçóëüòàòû
ðàáîò â äðóãèõ ðåãèîíàõ, ïðèâåäåííûõ â îáçîðå [18] ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî àíîìàëüíûå
ýôôåêòû â ïîâåäåíèè âåêòîðà èíäóêöèè âîçìîæíû ëèøü ïðè ñèëüíûõ ìåëêîôîêóñíûõ
çåìëåòðÿñåíèÿõ íà ýïèöåíòðàëüíûõ ðàññòîÿíèÿõ â ïåðâûå äåñÿòêè êèëîìåòðîâ. Ìîæíî
ïîëàãàòü, ÷òî äàëüíåéøèå èññëåäîâàíèÿ âàðèàöèé ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ íà Êàì÷àòêå
äàäóò âîçìîæíîñòü îöåíèòü ýôôåêòèâíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ òåíçîðà è âåêòîðà èíäóêöèè
äëÿ ïðîãíîçà çåìëåòðÿñåíèé.
Ñðàâíèòåëüíàÿ õàðàêòåðèñòèêà âàðèàöèé ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ íà Êàì÷àòêå
è â ðàéîíå îç. Áàéêàë
Âàðèàöèè ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ íåñóò èíôîðìàöèè î ôèçè÷åñêîì ñîñòîÿíèè çåìíûõ
íåäð è èîíîñôåðû. Èçó÷åíèå ýòèõ âàðèàöèé â ñåéñìîàêòèâíûõ çîíàõ ïðåäñòàâëÿåò
ïîâûøåííûé èíòåðåñ â ñâÿçè ñ ïîèñêàìè ýôôåêòîâ, ñâÿçàííûõ ñ ñèëüíûìè çåìëåòðÿñåíèÿìè.  íàñòîÿùåì ðàçäåëå ðàññìîòðåíû äàííûå ìíîãîëåòíèõ íàáëþäåíèé ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ íà îáñåðâàòîðèÿõ “Ïàðàòóíêà” (Êàì÷àòêà) è “Ïàòðîíû” (îç. Áàéêàë).
Îáñåðâàòîðèÿ “Ïàðàòóíêà” íàõîäèòñÿ íà ïîáåðåæüå Òèõîãî îêåàíà â çîíå ñóáäóêöèè.
Îáñåðâàòîðèÿ “Ïàòðîíû” ðàñïîëîæåíà â ðàéîíå Áàéêàëüñêîé ðèôòîâîé çîíû.
Ãåîìàãíèòíîå ïîëå ðåãèñòðèðóåòñÿ íà îáñåðâàòîðèÿõ â âèäå ãîðèçîíòàëüíîé
ñîñòàâëÿþùåé H, ìàãíèòíîãî ñêëîíåíèÿ D è âåðòèêàëüíîé ñîñòàâëÿþùåé Z. Çàïèñü
ïîëÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ âàðèîìåòðîâ ñèñòåìû Â.Í. Áîáðîâà â àíàëîãîâîì
âèäå. Òî÷íîñòü îïðåäåëåíèÿ êîìïîíåíò H, Z = 2íÒë, D – 0,2 ìèí. Ïðåäâàðèòåëüíàÿ
îáðàáîòêà ñâîäèëàñü ê ðàñ÷åòó ñðåäíå÷àñîâûõ, ñðåäíåìåñÿ÷íûõ è ñðåäíåñóòî÷íûõ
çíà÷åíèé, à òàêæå ê íîðìèðîâàíèþ, öåíòðèðîâàíèþ, èíòåðïîëÿöèè, ôèëüòðàöèè
âðåìåííûõ ðÿäîâ íàáëþäåíèé.
Ïðåäñòàâëåíèå î ïîâåäåíèè ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ çà ïîñëåäíèå 40 ëåò äàþò ñðåäíåãîäîâûå çíà÷åíèÿ êîìïîíåíò H, D, Z. Ýòè ìåäëåííûå èçìåíåíèÿ ïîëÿ õàðàêòåðèçóþò
âåêîâóþ âàðèàöèþ. Ñîñòàâëÿþùèå Í è Z íà îáåèõ îáñåðâàòîðèÿõ áîëåå áëèçêè ïî
ôîðìå.  íàèáîëüøåé ìåðå îòëè÷àþòñÿ êîìïîíåíòû D. Òàê â îáñåðâàòîðèè «Ïàðàòóíêà»
ñêëîíåíèå ìîíîòîííî èçìåíÿåòñÿ ñ 1975 ãîäà äî 2002 ãîäà ïî÷òè íà îäèí ãðàäóñ. Â òî
æå âðåìÿ â îáñåðâàòîðèè «Ïàòðîíû» ñêëîíåíèå ñ 1968 ã. ïî 1987 ãîä ñëàáî ìåíÿåòñÿ
â ïðåäåëàõ ïåðâûõ ìèíóò è òîëüêî â ïåðèîä ñ 1987 ã. ïî 2002 ã. èñïûòûâàåò áóõòîîáðàçíîå
èçìåíåíèå ñ àìïëèòóäîé îêîëî 10 ìèíóò.
Èçâåñòíî, ÷òî âåêîâûå âàðèàöèè ñâÿçàíû ñ èñòî÷íèêàìè, íàõîäÿùèìèñÿ âíóòðè
çåìíîãî øàðà è, ïî-âèäèìîìó, èìåþò îäèíàêîâîå ïðîèñõîæäåíèå ñ ìàãíèòíûì ïîëåì
Çåìëè. Òàêæå ñóùåñòâóþò äàííûå, ÷òî íà âåêîâîé õîä âëèÿþò ñîëíå÷íàÿ è ìàãíèòíàÿ
àêòèâíîñòü è íàëè÷èå çàïàäíîãî äðåéôà [19]. Êðîìå ýòîãî íà ïîâåäåíèå ìàãíèòíîãî
ïîëÿ ìîãóò îêàçûâàòü âëèÿíèå äðóãèå ôàêòîðû, âêëþ÷àÿ ãåîäèíàìè÷åñêèå ïðîöåññû,
ïðîòåêàþùèå â Çåìëå. Ïî-âèäèìîìó, âñå ýòè óêàçàííûå ÿâëåíèÿ è îïðåäåëÿþò ðàçëè÷íîå ïîâåäåíèå êîìïîíåíò H,D è Z â îáñåðâàòîðèÿõ «Ïàðàòóíêà» è «Ïàòðîíû».
Ïåðåéäåì ê âûñîêî÷àñòîòíûì âàðèàöèÿì. Äëÿ èõ èçó÷åíèÿ èñïîëüçîâàíû âðåìåííûå ðÿäû ñðåäíå÷àñîâûõ çíà÷åíèé çà ïåðèîä ñ 1990 ã. ïî 2001 ã. (â îáñåðâàòîðèè
«Ïàòðîíû» ñ 1990 ã. ïî 2000 ã.). Ýòè âðåìåííûå ðÿäû èç àíàëîãîâîãî âèäà ïåðåâåäåíû
â öèôðîâûå çíà÷åíèÿ, ÷òî äàåò âîçìîæíîñòü âûïîëíèòü àíàëèç ñ ïðèâëå÷åíèåì ñîâðåìåííûõ êîìïüþòåðíûõ ïðîãðàìì. Íà ãðàôèêàõ ñðåäíå÷àñîâûõ çíà÷åíèé âûðàæåíû
òðåíäû, ñâÿçàííûå ñ âåêîâûì õîäîì ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ. Âûñîêî÷àñòîòíûå âàðèàöèè
ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðåäñòàâëåíû íà ãðàôèêàõ â âèäå “øóìîâîãî” ôîíà.
Ðåçóëüòàòû ñïåêòðàëüíîãî àíàëèçà ðÿäîâ ñðåäíå÷àñîâûõ, ñðåäíåñóòî÷íûõ è ñðåäíåìåñÿ÷íûõ ãîðèçîíòàëüíûõ ñîñòàâëÿþùèõ ïîëÿ ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî â ñïåêòðå ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðèñóòñòâóþò ñîëíå÷íî-ñóòî÷íûå (6, 8, 12 è 24 ÷), 27, 13, 5 è 9 äíåâíûå,
à òàêæå ïîëóãîäîâûå è ãîäîâûå âàðèàöèè.  áîëüøåé ìåðå âûðàæåíû ñîëíå÷íî ñóòî÷íûå
âàðèàöèè. Ïðèðîäà èõ ñâÿçûâàåòñÿ ñ ñóùåñòâîâàíèåì òîêîâûõ ñèñòåì â èîíîñôåðå íà
163
Þ.Ô. Ìîðîç, Ò.À. Ìîðîç è äð.
a
0.5
0.9
Frequency, 1/ hour
0.4
0.8
0.7
0.3
0.6
0.2
0.4
0.1
0.2
0.5
0.3
0.1
5000
10000
15000
20000
M=7.1
0.5
25000
30000
0.0
35000 Hours
b
0.9
0.8
Frequency, 1/ hour
0.4
0.7
Hours
0.3
0.6
0.5
0.2
0.4
0.1
0.2
0.3
0.1
5000
10000
15000
20000
M=6.9
0.5
25000
c
Frequency, 1/ hour
0.4
0.3
0.2
0.1
5000
10000
15000
M=5
26.02.1999
164
20000
25000
Hours
0.0
0.95
0.90
0.85
0.80
0.75
0.70
0.65
0.60
0.55
0.50
0.45
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
Hours
Ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå çåìëè â èçó÷åíèè ãåîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
âûñîòàõ ïîðÿäêà 100 êì [13,19]. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ãîäîâûå âàðèàöèè êîìïîíåíò
ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ îáóñëîâëåíû äåéñòâèåì èîíîñôåðíîãî äèíàìî [20].
Ñ ïîìîùüþ ñïåêòðàëüíî-âðåìåííîãî àíàëèçà èçó÷åíî èçìåíåíèå âî âðåìåíè ìîùíîñòè ñîñòàâëÿþùèõ ïîëÿ â äèàïàçîíå ïåðèîäîâ îò ïåðâûõ ÷àñîâ äî 1000 ÷àñîâ â òå÷åíèå 10 ëåò. Íà ÑÂÀÍ-äèàãðàììàõ íàèáîëåå ÷åòêî â âèäå ïîëîñ âûðàæåíà ìîùíîñòü
ñîëíå÷íî-ñóòî÷íûõ âàðèàöèé ñ Ò = 24, 12, 8 è 6 ÷àñîâ. Èíòåíñèâíîñòü ýòèõ âàðèàöèé
ìåíÿåòñÿ âî âðåìåíè è ÿâëÿåòñÿ ïîâûøåííîé â ëåòíèé ïåðèîä.
Ðàññìîòðèì êîãåðåíòíîñòü ìåæäó ãîðèçîíòàëüíîé (H), âåðòèêàëüíîé (Z) ñîñòàâëÿþùèìè è ìàãíèòíûì ñêëîíåíèåì (D). Ðàñ÷åòû ïîêàçûâàþò, ÷òî íàèáîëåå âûñîêàÿ
êîãåðåíòíîñòü õàðàêòåðíà äëÿ ñîëíå÷íî-ñóòî÷íûõ âàðèàöèé. Îíà äîñòèãàåò çíà÷åíèé
äî 0.85 íà ïåðèîäå 24 ÷àñà. Çíà÷èòåëüíûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò èññëåäîâàíèå äèíàìèêè
êîãåðåíòíîñòè ìåæäó ñîñòàâëÿþùèìè H, D, Z â ìíîãîìåðíîì ïðîñòðàíñòâå â âèäå
êàíîíè÷åñêîé êîãåðåíòíîñòè (ïàðàìåòðà “Ê”). Ýòà çàäà÷à áûëà ðåøåíà ñ ïîìîùüþ
ïðîãðàìì Ëþáóøèíà [3]. Âîçìîæíàÿ ñâÿçü ïàðàìåòðà “Ê” ñ ñèëüíûìè çåìëåòðÿñåíèÿìè èçó÷åíà äëÿ âðåìåííûõ èíòåðâàëîâ, êîãäà â ðàéîíå îáñåðâàòîðèé ïðîèçîøëè
ñèëüíûå çåìëåòðÿñåíèÿ ñ ýïèöåíòðàëüíûìè ðàññòîÿíèÿìè äî 130 êì. Â ðàéîíå
îáñåðâàòîðèè “Ïàðàòóíêà” òàêèõ çåìëåòðÿñåíèé äâà ñ Ì=7.1 (02.03.1992 ã) è ñ Ì=6.9
(01.01.1996 ã.). Â ðàéîíå îáñåðâàòîðèè Ïàòðîíû çà âåñü ïåðèîä íàáëþäåíèé ïðîèçîøëî
îäíî ñèëüíîå çåìëåòðÿñåíèå ñ Ì=5 (28.02.1999 ã.). Èç-çà áîëüøîãî îáúåìà èíôîðìàöèè
àíàëèç âûïîëíåí òîëüêî äëÿ âðåìåííûõ èíòåðâàëîâ äî 3-4 ëåò, â ïðåäåëàõ êîòîðûõ
ïðîèçîøëè ñèëüíûå çåìëåòðÿñåíèÿ. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 8.
Èç íèõ âèäíî, ÷òî èçîëèíèè ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ ïîêîìïîíåíòíûõ êàíîíè÷åñêèõ êîãåðåíòíîñòåé (ïàðàìåòðà “Ê”) íà ïåðèîäàõ 24, 12, 8 ÷àñîâ ñãóùàþòñÿ è îáðàçóþò òåìíûå
óçêèå ïîëîñû. Ïàðàìåòð “Ê” íà çíà÷èòåëüíûõ âðåìåííûõ èíòåðâàëàõ èìååò çíà÷åíèå
áîëåå 0.7. Èìåþòñÿ ñåçîííûå èçìåíåíèÿ.  òî æå âðåìÿ â ðÿäå ñëó÷àåâ ïîëîñû ïðåðûâàþòñÿ è ïàðàìåòð “Ê” óìåíüøàåòñÿ äî 0.2-0.4.  áîëüøåé ìåðå ýòî âûðàæåíî â
ïåðèîäû ïåðåä ñèëüíûìè çåìëåòðÿñåíèÿìè ñ Ì=7.1 è ñ Ì=6.9 â ðàéîíå îáñåðâàòîðèè
“Ïàðàòóíêà” è ñ Ì=5 â ðàéîíå îáñåðâàòîðèè “Ïàòðîíû”. Èõ ýïèöåíòðàëüíûå ðàññòîÿíèÿ ñîñòàâëÿþò 130, 125 è 120 êì, ñîîòâåòñòâåííî. Îíè ÿâëÿþòñÿ íàèìåíüøèìè äëÿ
ñèëüíûõ çåìëåòðÿñåíèé çà ïåðèîäû íàáëþäåíèé íà îáñåðâàòîðèÿõ. Äàííûå ðàññòîÿíèÿ
íàõîäÿòñÿ â ïðåäåëàõ ãîðèçîíòàëüíîãî ñêèí-ñëîÿ äëÿ ñîëíå÷íî-ñóòî÷íûõ âàðèàöèé.
Áîëüøîé èíòåðåñ âûçûâàåò ïîâåäåíèå ïàðàìåòðà Ê äëÿ Ò=12 ÷. (÷àñòîòà 0,183 1/÷. Îí
óìåíüøèëñÿ ïðèìåðíî ñ 0.9 äî 0.2-0.3 çà òðè ìåñÿöà äî çåìëåòðÿñåíèÿ ñ Ì=7.1, çà äâà
ìåñÿöà äî çåìëåòðÿñåíèÿ ñ Ì=6.9 íà îáñåðâàòîðèè “Ïàðàòóíêà” è çà îäèí ìåñÿö äî
çåìëåòðÿñåíèÿ ñ Ì=5 íà îáñåðâàòîðèè “Ïàòðîíû”. Ïîëó÷àåòñÿ, ÷òî âðåìåííûé
èíòåðâàë çàòóõàíèÿ ïàðàìåòðà “Ê” íà ïåðèîäå 12 ÷àñ èìååò ñâÿçü ñ ìàãíèòóäîé çåìëåòðÿñåíèÿ. ×åì áîëüøå ìàãíèòóäà, òåì áîëüøå èíòåðâàë âðåìåíè, êîãäà ïàðàìåòð
“Ê” óìåíüøàåòñÿ äî äåñÿòûõ äîëåé. Äàííûé âûâîä ïðåäâàðèòåëüíûé è îí òðåáóåò áîëåå
ãëóáîêîãî èçó÷åíèÿ.
Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî óìåíüøåíèå ïàðàìåòðà “Ê” âûçâàíî ôèçè÷åñêèìè ïðîöåññàìè, ïðîòåêàþùèìè â ëèòîñôåðå â ñâÿçè ñ ñèëüíûìè çåìëåòðÿñåíèÿìè. Ïî ñóùåñòâóþÐèñ. 8. Ýâîëþöèÿ ïàðàìåòðà «Ê» òðåõìåðíîãî âðåìåííîãî ðÿäà ñðåäíå÷àñîâûõ çíà÷åíèé H, D, Z.
à è á – îáñåðâàòîðèÿ “Ïàðàòóíêà». Ïåðèîä íàáëþäåíèé ñ 01.01.1990 ã. ïî 31.12.1993 ã. (à) è
01.01.1994ã. ïî 31.12.1996 ã. (á). ⠖ îáñåðâàòîðèÿ «Ïàòðîíû». Ïåðèîä íàáëþäåíèé ñ 01.01.1998 ã.
ïî 31.12.2000 ã. Äèàïàçîí ïåðèîäîâ è èõ ìàãíèòóäû: Ì=7.1 (02.03.1992 ã.), Ì=6.9 (01.01.1996 ã.),
Ì=5 (26.02.1999 ã.).
Pic. 8. Evolution of the parameter “K” three-dimensional time series of average hour values
H, D and Z.
a, b – observation site Paratunka. Observation intervals: from 01.01.1990 to 31.12.1993 and from
01.01.1994 to 31.12.1996. c – observation site Patrons. Observation period: from 01.01.1998 to
31.12.2000. Interval from 2 to 100 hours (frequency from 0.5 to 0.01 1/h). On the time axis moments of
the earthquakes and their magnitude Ì=7.1 (02.03.1992 ), M=6.9 (01.01.1996), Ì=5 (26.02.1999 )
are indicated.
165
Þ.Ô. Ìîðîç, Ò.À. Ìîðîç è äð.
60
a
Intensity, nTl
40
20
0
-20
-40
Declination, degrees
0.08
time, h
0
40000
80000
0.04
b
0
-0.04
-0.08
-0.12
40
0
40000
80000
time,h
120000
c
20
Intensity, nTl
120000
0
-20
1
-40
-60
2
0
40000
80000
time, h
120000
Ðèñ. 9. Ñîïîñòàâëåíèå íèçêî÷àñòîòíûõ âàðèàöèé ñîñòàâëÿþùèõ ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ
Í,D,Z äëÿ îáñåðâàòîðèé «Ïàðàòóíêà» è «Ïàòðîíû».
Ïåðèîä íàáëþäåíèé ñ 01.01.1990 ã. ïî 31.12.2000 ã. («Ïàðàòóíêà»); ñ 01.01.1990 ã. ïî 31.12.2001 ã.
(«Ïàòðîíû»). Ãðàôèêè ïîëó÷åíû èç èñõîäíûõ ðÿäîâ ñðåäíå÷àñîâûõ çíà÷åíèé Í,D,Z â ðåçóëüòàòå
ïîäàâëåíèÿ âûñîêèõ ÷àñòîò ñ ðàäèóñîì îñðåäíåíèÿ 2000 ÷. 1-«Ïàðàòóíêà», 2-«Ïàòðîíû».
Pic. 9. Comparison of low-frequency variations of geomagnetic field components H,D,Z for
observation sites Paratunka and Patrons.
Observation period: from 01.01.1998 to 31.12.2000 (Paratunka), from 01.01.1990 to 31.12.2001 (Patrons).
Pictures are given for the incoming series of average values H,D,Z in the result of high frequency
attenuation with the radius of 2000 hours. 1-Paratunka, 2-Patrons.
166
Ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå çåìëè â èçó÷åíèè ãåîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
a
10
0
-10
-20
0
1992
I
20000
I
I
I
40000
1996
I
I
60000
I
I
2000 years
I
150
100
50
0
1988
1992
1996
2000
0
-20
-60
80000 100000 h
200
20
-40
30
Quantity eartquakes
Quantity eartquakes
250
I
b
40
Intensity, nTl
Intensity, nTl
20
2004
years
1991
0
I I
I
I
1 99 5
I
I
I
40000
I
1999
I
I
I
80000
I
years
120000
h
20
10
0
1988
1992
1996
2000
2004
Ðèñ.10. Íèçêî÷àñòîòíûå ñîñòàâëÿþùèå ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ íà îáñåðâàòîðèÿõ «Ïàðàòóíêà» (à) è «Ïàòðîíû» (á) â ñîïîñòàâëåíèè ñ ãèñòîãðàììàìè ðàñïðåäåëåíèÿ çåìëåòðÿñåíèé ýíåðãåòè÷åñêèõ êëàññîâ áîëåå 10 ñ ýïèöåíòðàëüíûìè ðàññòîÿíèÿìè äî 180 êì
îò ïóíêòîâ íàáëþäåíèé.
Pic. 10. Low frequency components of geomagnetic field on the observation sites Paratunka
(a) and Patrons (b) in comparison with histograms of earthquakes with energetic classes more
than 10 with epicentral distances not more than 180km from observation stations distribution.
years
ùèì ïðåäñòàâëåíèÿì ðàçìåðû áëîêîâ ëèòîñôåðû, â êîòîðûõ ïðîòåêàþò ïîäîáíûå
ôèçè÷åñêèå ïðîöåññû, îïðåäåëÿþòñÿ èõ ýíåðãåòè÷åñêèì êëàññîì [17]. Òàê ïðè çåìëåòðÿñåíèÿõ ñ ̳5 ãîðèçîíòàëüíûå ðàçìåðû áëîêîâ ëèòîñôåðû ìîãóò äîñòèãàòü ïåðâûõ
ñîòåí êì è áîëåå. Äëèíà ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû íà ïåðèîäå 12 ÷àñ è ãëóáèíà åå
ïðîíèêíîâåíèÿ â Çåìëå çàâèñèò îò ýëåêòðîïðîâîäíîñòè ñðåäû â ðàéîíå íàáëþäåíèé.
Ñîãëàñíî [8,23], ýòè âåëè÷èíû áóäóò íå ìåíåå 100 êì. Ñëåäîâàòåëüíî, ñîëíå÷íîñóòî÷íûå âàðèàöèè êîíòðîëèðóþò ýëåêòðîïðîâîäíîñòü êðóïíûõ áëîêîâ ëèòîñôåðû
ðàçìåðàìè íå ìåíåå 100 êì ïî ëàòåðàëè è íà ãëóáèíó. Ïðè ïîäãîòîâêå çåìëåòðÿñåíèé
âîçìîæíî âîçíèêíîâåíèå êðóïíûõ ãåîýëåêòðè÷åñêèõ íåîäíîðîäíîñòåé â ëèòîñôåðå.
Ïîâûøåííîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ê ïîÿâëåíèþ òàêèõ íåîäíîðîäíîñòåé îáëàäàåò
âåðòèêàëüíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ. Âëèÿíèå íåîäíîðîäíîñòè, ïîâèäèìîìó, âëèÿåò íà ôàçó ñóòî÷íûõ âàðèàöèé ñîñòàâëÿþùåé ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ, ÷òî
ïðîÿâëÿåòñÿ óìåíüøåíèåì ïàðàìåòðà “Ê”. Ýòî îäíà èç íàèáîëåå âåðîÿòíûõ ïðè÷èí
âîçìîæíîé ñâÿçè ïàðàìåòðà “Ê” ñ ñèëüíûìè çåìëåòðÿñåíèÿìè. Òàêæå íåëüçÿ
èñêëþ÷èòü âåðîÿòíîñòü èçìåíåíèé â èîíîñôåðíîì èñòî÷íèêå ñîëíå÷íî-ñóòî÷íûõ
âàðèàöèé. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ïðè ïîäãîòîâêå çåìëåòðÿñåíèé ïðîèñõîäÿò ïðîöåññû,
ïðèâîäÿùèå ê âîçíèêíîâåíèþ ýëåêòðè÷åñêèõ èñòî÷íèêîâ â Çåìëå çà ñ÷åò ýëåêòðîêèíåòè÷åñêèõ è äðóãèõ ýôôåêòîâ. Âîçìîæíî, ÷òî ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå îò âíóòðèçåìíîãî
èñòî÷íèêà îêàçûâàåò âëèÿíèå íà ëèòîñôåðíî-èîíîñôåðíûå ñâÿçè è íà èîíîñôåðíûé
èñòî÷íèê ñîëíå÷íî-ñóòî÷íûõ âàðèàöèé. Âñå ýòî òàêæå ìîæåò ïðîÿâèòüñÿ â àíîìàëüíîì
ïîâåäåíèè ïàðàìåòðà “Ê”.
Îáðàòèìñÿ ê íèçêî÷àñòîòíûì âàðèàöèÿì. Íà ðèñ. 9 ïðåäñòàâëåíû ãðàôèêè
ñîñòàâëÿþùèõ ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ H, D, Z ïîñëå ôèëüòðàöèè âûñîêî÷àñòîòíûõ
167
Þ.Ô. Ìîðîç, Ò.À. Ìîðîç è äð.
âàðèàöèé. Îíè ïðèâåäåíû â ñîïîñòàâëåíèè äëÿ îáñåðâàòîðèé «Ïàðàòóíêà» è «Ïàòðîíû».
Ìû óæå îòìå÷àëè, ÷òî ïîâåäåíèå ãðàôèêîâ H íà îáåèõ îáñåðâàòîðèÿõ ÿâëÿåòñÿ
áëèçêèì ìåæäó ñîáîé.  îáñåðâàòîðèè “Ïàòðîíû” âàðèàöèè D è Z áîëåå èíòåíñèâíû.
Îíè ñóùåñòâåííî îòëè÷àþòñÿ îò ñîîòâåòñòâóþùèõ êîìïîíåíò íà îáñåðâàòîðèè “Ïàðàòóíêà” íå òîëüêî ïî àìïëèòóäå íî è ïî ôàçå.
Ðàññìîòðèì ãîäîâûå âàðèàöèè. Â ëó÷øåé ìåðå îíè ïðîÿâèëèñü â ñîñòàâëÿþùèõ H
è Z è êðàéíå ñëàáî â D îáñåðâàòîðèè “Ïàòðîíû”. Îñîáåííîñòè â ïîâåäåíèè ãîäîâûõ
âàðèàöèé ìîãóò áûòü ñâÿçàíû ñ ãåîëîãè÷åñêèì ñòðîåíèåì ðàéîíîâ è ãëóáèííûìè
ôèçè÷åñêèìè ïðîöåññàìè, ïðîòåêàþùèìè â íèõ. Ðàíåå ìû èçó÷èëè ãîäîâûå âàðèàöèè
â îáñåðâàòîðèè “Ïàðàòóíêà” çà ïåðèîä 1990-1997 ãã. è óñòàíîâèëè óâåëè÷åíèå ôàçîâîãî
ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó ãîäîâûìè âàðèàöèÿìè ìàãíèòíîãî ñêëîíåíèÿ è ãîðèçîíòàëüíîé,
âåðòèêàëüíîé ñîñòàâëÿþùèìè ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ äî 160° â ñâÿçè ñ ñèëüíîé ñåéñìè÷íîñòüþ â 1996-1997 ã â ðàäèóñå äî 130 êì îò ïóíêòà íàáëþäåíèÿ. Ê ñîæàëåíèþ, ìû íå
ìîæåì âûïîëíèòü òàêóþ ðàáîòó äëÿ îáñåðâàòîðèè “Ïàòðîíû”, òàê êàê ãîäîâûå âàðèàöèè êîìïîíåíòû D çäåñü âûðàæåíû ñëàáî. Îíè èìåþò èíòåíñèâíîñòü íà óðîâíå òî÷íîñòè èçìåðåíèé.
Îáðàòèìñÿ ê äëèííîïåðèîäíûì (îäèííàäöàòèëåòíèì) âàðèàöèÿì. Èçâåñòíî, ÷òî
ïðèðîäà ýòèõ âàðèàöèé ñâÿçàíà ñ ñîëíå÷íîé àêòèâíîñòüþ.  òî æå âðåìÿ îñîáåííîñòè
ïîâåäåíèÿ ýòîé âàðèàöèè ìîãóò èìåòü ñâÿçü ñ ãëóáèííûìè ôèçè÷åñêèìè ïðîöåññàìè.
Íàèáîëüøèé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò êîìïîíåíòà Z. Îíà ÿâëÿåòñÿ áîëåå ÷óâñòâèòåëüíîé
ê íàëè÷èþ ãåîýëåêòðè÷åñêèõ è ìàãíèòíûõ íåîäíîðîäíîñòåé â ñðåäå.
Ðàññìîòðèì ñîïîñòàâëåíèå ãðàôèêîâ Z ñ ãèñòîãðàììàìè çåìëåòðÿñåíèé äëÿ îáñåðâàòîðèè «Ïàðàòóíêà» è «Ïàòðîíû». Ãèñòîãðàììû ïîëó÷åíû äëÿ çåìëåòðÿñåíèé ñ ʳ10
ñ ýïèöåíòðàëüíûì ðàññòîÿíèåì äî 130 êì. Íà ðèñ.10 âèäíî, ÷òî ýêñòðåìóìû ãðàôèêîâ
ïðèóðî÷åíû ê ïîâûøåííîé ñåéñìè÷åñêîé àêòèâíîñòè. Ïðè ýòîì â îáñåðâàòîðèè
“Ïàðàòóíêà” ýêñòðåìóì âûðàæåí â âèäå ìèíèìóìà, à â îáñåðâàòîðèè “Ïàòðîíû” â
âèäå èíòåíñèâíîãî ìàêñèìóìà. Äàííûå ýêñòðåìóìû ìîãóò áûòü ñâÿçàíû ñ äèíàìèêîé
óïðóãèõ íàïðÿæåíèé â çåìíîé êîðå â ñâÿçè ñ ñåéñìè÷íîñòüþ.  ðåçóëüòàòå èõ äåéñòâèÿ
â ëèòîñôåðå âîçìîæíû ðàçëè÷íîãî ðîäà ýôôåêòû, ïðèâîäÿùèå ê èçìåíåíèþ ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ è ê ïîÿâëåíèþ êðóïíûõ íåîäíîðîäíîñòåé ñ ïîïåðå÷íûìè ðàçìåðàìè â
äåñÿòêè è äëèíîé â ñîòíè êèëîìåòðîâ. Ýòî îäèí èç âàðèàíòîâ îáúÿñíåíèÿ ñâÿçè
ýêñòðåìóìîâ íà ãðàôèêàõ ñ ìàêñèìóìàìè íà ãèñòîãðàììàõ. Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî
âûÿâëåííûå îñîáåííîñòè ïîëó÷åíû äëÿ îãðàíè÷åííîãî âî âðåìåíè èíòåðâàëà. Èõ
íåîáõîäèìî ïðîâåðèòü íà áîëåå äëèííûõ âðåìåííûõ ðÿäàõ ñîñòàâëÿþùåé Z ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ.
Âûâîäû
1.  ðåçóëüòàòå ìîíèòîðèíãå òåëëóðè÷åñêîãî òåíçîðà óñòàíîâëåíî, ÷òî áîëåå óñòîé÷èâîé âî âðåìåíè ÿâëÿåòñÿ åãî ìàêñèìàëüíàÿ êîìïîíåíòà tmax íà ïåðèîäå áëèçêèì ê
÷àñó (3460 ñ) ïî íàïðàâëåíèþ âêðåñò ïðîñòèðàíèÿ ñåéñìîôîêàëüíîé çîíû. Äàííàÿ
êîìïîíåíòà ïðèíÿòà îñíîâíîé äëÿ ýëåêòðîòåëëóðè÷åñêîãî ìîíèòîðèíãà â ñâÿçè ñ
ïîèñêîì ïðåäâåñòíèêîâ ñèëüíûõ çåìëåòðÿñåíèé.
2. Â ïîâåäåíèè êîìïîíåíòû tmax çà ïåðèîä ñ 01.07.1997 ïî 31.12.1999 ãã. âûÿâëåíû
àíîìàëüíûå ýôôåêòû, ñâÿçàííûå ñ ñèëüíûìè çåìëåòðÿñåíèÿìè ñ Ì=7.7. è Ì=6.9. Îíè
âîçíèêàþò ïðèìåðíî çà 1,5 ìåñÿöà äî çåìëåòðÿñåíèÿ, ñîïðîâîæäàþò åãî è, ïðèìåðíî,
çà òàêîé æå ïåðèîä çàòóõàþò.
3. Ïîâåäåíèå êîìïîíåíòû tmax õàðàêòåðèçóåò îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå ãåîýëåêòðè÷åñêèõ íåîäíîðîäíîñòåé íà ïóíêòàõ íàáëþäåíèé Âåðõíÿÿ Ïàðàòóíêà è Òóíäðîâûé.
Ãåîýëåêòðè÷åñêèå íåîäíîðîäíîñòè, ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàíû ñ òåêòîíè-÷åñêèìè
íàðóøåíèÿìè, æèäêèìè ôëþèäàìè è ò.ä. Ýòè íåîäíîðîäíîñòè ÿâëÿþòñÿ, ïî-âèäèìîìó,
ïðèïîâåðõíîñòíûìè. Îíè ïîÿâëÿþòñÿ èëè ìåíÿþòñÿ â ñâÿçè ñ ñèëüíûìè çåìëåòðÿñåíèÿìè. Âûÿâëåííûé àíîìàëüíûé ýôôåêò öåëåñîîáðàçíî íàçâàòü ñåéñìîòåëëóðè÷åñêèì.
168
Ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå çåìëè â èçó÷åíèè ãåîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
4. Ïî äàííûì ìíîãîëåòíèõ íàáëþäåíèé âàðèàöèé ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ âïåðâûå
ïîëó÷åíà ÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà áåðåãîâîãî ýôôåêòà â ðàñøèðåííîì äèàïàçîíå
ïåðèîäîâ îò 102 äî 106 . Ìàêñèìàëüíîå âëèÿíèå áåðåãîâîãî ýôôåêòà îòìå÷àåòñÿ íà
ïåðèîäå áëèçêèì ê 1,5 ÷àñàì. Íà ýòîì ïåðèîäå ïðîèñõîäèò ìàêñèìàëüíîå íàñûùåíèå
ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì ãëóáîêîâîäíîãî æåëîáà, ÷òî ïðîÿâëÿåòñÿ ìàêñèìóìîì äåéñòâèòåëüíîé ÷àñòè âåêòîðà èíäóêöèè è ñìåíîé àçèìóòà åãî ìíèìîé ÷àñòè íà 180°. ×àñòîòíàÿ
õàðàêòåðèñòèêà íà êîðîòêèõ ïåðèîäàõ ñâèäåòåëüñòâóåò î âëèÿíèè òðåõìåðíûõ ãåîýëåêòðè÷åñêèõ íåîäíîðîäíîñòåé, ê êîòîðûì ìîæíî îòíåñòè ñëîæíûå î÷åðòàíèÿ áåðåãîâîé ëèíèè è äðóãèõ íåîäíîðîäíîñòåé.  îáëàñòè äëèííûõ ïåðèîäîâ óñèëèâàåòñÿ
âëèÿíèå òðåõìåðíûõ íåîäíîðîäíîñòåé, âîçìîæíî ñâÿçàííûõ ñ âçàèìíûì âëèÿíèåì
Êóðèëî-Êàì÷àòñêîãî è Àëåóòñêîãî ãëóáîêîâîäíûõ æåëîáîâ.
5.  ïîâåäåíèè âåêòîðà èíäóêöèè âûÿâëåíû ãîäîâûå âàðèàöèè, îñîáåííîñòè êîòîðûõ çàâèñÿò îò õàðàêòåðà ãåîýëåêòðè÷åñêîé íåîäíîðîäíîñòè ñðåäû.  ñëó÷àå äâóõìåðíîé
íåîäíîðîäíîñòè ãîäîâûå âàðèàöèè â ëó÷øåé ìåðå âûðàæåíû â ïîâåäåíèè äåéñòâèòåëüíîé ÷àñòè âåêòîðà èíäóêöèè.  ñëó÷àå òðåõìåðíîé íåîäíîðîäíîñòè ýòè âàðèàöèè
áîëåå çàìåòíû â ïîâåäåíèè ìíèìîé ÷àñòè âåêòîðà èíäóêöèè. Ãîäîâûå âàðèàöèè
äåéñòâèòåëüíîé ÷àñòè âåêòîðà èíäóêöèè â êîðîòêîïåðèîäíîì (Ò=250 ñ) è ñðåäíåïåðèîäíîì (Ò=6000 ñ) äèàïàçîíàõ íàõîäÿòñÿ â ïðîòèâîôàçå, ÷òî îáóñëîâëåíî ðàçëè÷èåì
ãåîëîãè÷åñêèõ ñðåä, êîíòðîëèðóåìûõ âåêòîðîì èíäóêöèè. Ïðè ìîíèòîðèíãå èíäóêöèîííîãî âåêòîðà ñ öåëüþ ïîèñêà âîçìîæíûõ ïðåäâåñòíèêîâ ñèëüíûõ çåìëåòðÿñåíèé
öåëåñîîáðàçíî èçó÷åíèå êàê äåéñòâèòåëüíîé, òàê è ìíèìîé ÷àñòåé âåêòîðà èíäóêöèè
â øèðîêîì äèàïàçîíå ÷àñòîò. Ýòî ïîçâîëèò êîíòðîëèðîâàòü êàê äâóìåðíûå, òàê è òðåõìåðíûå ãåîýëåêòðè÷åñêèå íåîäíîðîäíîñòè íà ðàçëè÷íûõ óäàëåíèÿõ îò ïóíêòà íàáëþäåíèé.
6.  ðåçóëüòàòå àíàëèçà âàðèàöèé ñîñòàâëÿþùèõ ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ â îáñåðâàòîðèÿõ «Ïàðàòóíêà» (Êàì÷àòêà) è «Ïàòðîíû» (îç. Áàéêàë) óñòàíîâëåíî óìåíüøåíèå
êàíîíè÷åñêîé êîãåðåíòíîñòè (ïàðàìåòðà «Ê») òðåõìåðíîãî âðåìåííîãî ðÿäà H, D è
Z îò 0.9 äî 0.2-0.3 äëÿ âàðèàöèé ñ ïåðèîäîì 12 ÷ ïåðåä ñèëüíûìè çåìëåòðÿñåíèÿìè
ñ ýïèöåíòðàëüíûìè ðàññòîÿíèÿìè äî 130 êì. Âðåìåííîé èíòåðâàë çàòóõàíèÿ ïàðàìåòðà
«Ê» çàâèñèò îò ìàãíèòóäû çåìëåòðÿñåíèÿ. Ïðè Ì=7.1 îí ðàâåí ïðèìåðíî òðåì ìåñÿöàì, ïðè Ì=6.9 – äâóì, ïðè Ì=5 – îäíîìó.
7.  îáåèõ îáñåðâàòîðèÿõ óñòàíîâëåíà ïðèóðî÷åííîñòü ýêñòðåìóìîâ îäèííàäöàòèëåòíèõ âàðèàöèé âåðòèêàëüíûõ êîìïîíåíò ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ âî âðåìåíè ê ïîâûøåííîé ñåéñìè÷åñêîé àêòèâíîñòè â ðàäèóñå äî 130 êì îò îáñåðâàòîðèè. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî äàííûå ýêñòðåìóìû ìîãóò áûòü ñâÿçàíû ñ äèíàìè÷åñêèìè ïðîöåññàìè
â ëèòîñôåðå â ñâÿçè ñ ñèëüíîé ñåéñìè÷íîñòüþ.
Ëèòåðàòóðà
1. Áåðäè÷åâñêèé Ì.Í. Ýëåêòðè÷åñêàÿ ðàçâåäêà ìåòîäîì ìàãíèòîòåëëóðè÷åñêîãî
ïðîôèëèðîâàíèÿ. Ì.: Íàóêà. 1968. 255 ñ.
2. Áåðäè÷åâñêèé Ì.Í., Æäàíîâ Ì.Ñ. Èíòåðïðåòàöèÿ àíîìàëèé ïåðåìåííîãî
ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ Çåìëè. Ì.: Íåäðà. 1981. 207 ñ.
3. Ëþáóøèí (ìë.) À.À. Àíàëèç êàíîíè÷åñêîé êîãåðåíòíîñòè â çàäà÷àõ ãåîôèçè÷åñêîãî ìîíèòîðèíãà // Ôèçèêà Çåìëè. ¹ 1. 1998. Ñ.59-66.
4. Ìîðîç Þ.Ô. Ýëåêòðîïðîâîäíîñòü çåìíîé êîðû è âåðõíåé ìàíòèè Êàì÷àòêè.
Ì.: Íàóêà. 1991. 181 ñ.
5. Ìîðîç Þ.Ô., Íàïûëîâà Î.À. Êðàòêîñðî÷íûå ïðåäâåñòíèêè çåìëåòðÿñåíèé â
âàðèàöèÿõ íèçêî÷àñòîòíûõ ìàãíèòîòåëëóðè÷åñêèõ ìàòðèö // Âóëêàíîëîãèÿ è
ñåéñìîëîãèÿ. 1993. ¹ 5. Ñ. 67-76.
6. Ìîðîç Þ.Ô. Î ìåòîäèêå ïîèñêîâ êðàòêîñðî÷íûõ ïðåäâåñòíèêîâ ñèëüíûõ çåìëåòðÿñåíèé â íèçêî÷àñòîòíîì òåëëóðè÷åñêîì ïîëå Êàì÷àòêè. // Ôèçèêà Çåìëè.
1994. ¹9. Ñ. 88-90.
169
Þ.Ô. Ìîðîç, Ò.À. Ìîðîç è äð.
7. Ìîðîç Þ.Ô., Êîáçîâà Â.Ì. Ôèçè÷åñêîå è ÷èñëåííîå ìîäåëèðîâàíèå ìàãíèòîòåëëóðè÷åñêîãî ïîëÿ Êàì÷àòêè. // Âóëêàíîëîãèÿ è ñåéñìîëîãèÿ. 1994. Ñ. 86-98.
8. Ìîðîç Þ.Ô., Íóðìóõàìåäîâ À.Ã. Ìàãíèòîòåëëóðè÷åñêîå çîíäèðîâàíèå Ïåòðîïàâëîâñêîãî ãåîäèíàìè÷åñêîãî ïîëèãîíà íà Êàì÷àòêå. // Âóëêàíîëîãèÿ è ñåéñìîëîãèÿ. ¹ 2. 1998. Ñ. 77-84.
9. Ìîðîç Þ.Ô., Áàõòèàðîâ, Â.Ô., Ãàâðèëîâ, Â.À., Ëåâèí Â.Å., Ïîïðóæåíêî Ñ.Â.
Î ìîíèòîðèíãå ýëåêòðîòåëëóðè÷åñêîãî ïîëÿ ñ öåëüþ ïðîãíîçà ñèëüíûõ çåìëåòðÿñåíèé íà Êàì÷àòêå. // Âóëêàíîëîãèÿ è ñåéñìîëîãèÿ. 1995. ¹ 4-5.Ñ. 139-149.
10. Ìîðîç Þ.Ô. Ïðåäâåñòíèêè ñèëüíûõ çåìëåòðÿñåíèé â íèçêî÷àñòîòíîì ýëåêòðîìàãíèòíîì ïîëå Êàì÷àòêè. // Ôèçèêà Çåìëè. 1996. ¹ 5. Ñ. 58-62.
11. Ìîðîç Þ.Ô., Âåðøèíèí Å.Ô. Ìàãíèòîòåëëóðè÷åñêèé ìîíèòîðèíã ñåéñìîàêòèâíîãî ðàéîíà Êàì÷àòêè. // Ôèçèêà Çåìëè. 2001. ¹ 10. Ñ. 63-70.
12. Ìîðîç Þ.Ô., Âåðøèíèí Å.Ô., Íàçàðåö Â.Ï., Ìîðîç Ò.À. Àíîìàëüíûå ýôôåêòû
â âàðèàöèÿõ ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ íà Êàì÷àòêå. // Âóëêàíîëîãèÿ è ñåéñìîëîãèÿ.
2002. ¹ 2. Ñ. 32-37.
13. Ïàðêèíñîí Ó. Ââåäåíèå â ãåîìàãíåòèçì. Ì.: Ìèð. 1986. 528 ñ.
14. Ðèçíè÷åíêî Þ.Â. Ðàçìåðû î÷àãà êîðîâîãî çåìëåòðÿñåíèÿ è ñåéñìè÷åñêèé ìîìåíò. // Èññëåäîâàíèÿ ïî ôèçèêå çåìëåòðÿñåíèé. Ì.: Íàóêà. 1976. Ñ. 9-27.
15. Ðîêèòÿíñêèé È.È. Èññëåäîâàíèå àíîìàëèé ýëåêòðîïðîâîäíîñòè ìåòîäîì ìàãíèòîâàðèàöèîííîãî ïðîôèëèðîâàíèÿ. Êèåâ. Íàóêîâà äóìêà. 1975. 279 ñ.
16. Ñîáîëåâ Ã.À., Ìîðîçîâ Â.Í. Ëîêàëüíûå âîçìóùåíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ íà
Êàì÷àòêå è èõ ñâÿçü ñ çåìëåòðÿñåíèÿìè. // Ôèçè÷åñêèå îñíîâû ïîèñêîâ ìåòîäîâ
ïðîãíîçà çåìëåòðÿñåíèé. Ì.: Íàóêà. 1970. 110 ñ.
17. Ñàäîâñêèé Ì.À., Ïèñàðåíêî Â.Ô., Øòåéíáåðã Â.Â. Î çàâèñèìîñòè ýíåðãèè
çåìëåòðÿñåíèÿ îò îáúåìà ñåéñìè÷åñêîãî î÷àãà. // ÄÀÍ ÑÑÑÐ. Ò. 271. ¹3. 1983. Ñ.
598-602.
18. Õàðèí Å.Ï. Èçìåí÷èâîñòü ïðèäàòî÷íûõ ôóíêöèé ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ Çåìëè
âî âðåìåíè. // Ãåîôèçè÷åñêèé æóðíàë. 1981.Ò. 3.¹ 3.Ñ. 16-24.
19. ßíîâñêèé Á.Ì. Çåìíîé ìàãíåòèçì. Ë.: Èçä-âî ËÃÓ, 1978. 578 ñ.
20. Curric R.G. The geomagnetic spectrum – 40 days to5.5 years. // J. Geophys. Res. 1996.
V. 71. ¹ 19. P. 4579-4598.
21. Corwin R.F., Morrison H.F. Self potential variations preceding earthquakes in central
California. // Geophys. Res. Lett. 1977. V. 4. P. 171-174.
22. Larsen I.C. Noise reduction in electromagnetic time series to improve detection of
seismic-induced signals. // Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. 1997. V. 49. P.
1257-1265.
23. Moroz Yu.F., Pospeev A.V. Dååp electrical Conductivity of East Siberia and the
Far East of Russia. // Tectonophysies. V. 245. 1995. P. 85-92.
24. Noritomi K. Application of precursory geoelectric and geomagnetic phenomena in
China // Report by Japanese Seism. Soc. Delegation to People’s Republic of China,
Skism. Soc. Japan. 1978. P. 57-87 (in Japanese, for English translation, Stt Chinese
Geophys. V. 1. ¹ 2. P. 377-391. Amer.geophys. Union).
25. Schmucker U. Anomaies of geomagnetic variations in the South wester United
States. University of Colifornia Press, Berkelylos Angels-London, 1970. 32 c.
26. Varotsos P. Alexopoulos K. Physical properties of the variations of the electric field of
the earth preceding earthquakes. // Tectonophysics. 1984. V. 110. P. 99-125.
170