Гидрогеологические предвестники землетрясений и вулканических активизаций по данным наблюдений в скважинах полуострова Камчатка

Цель работы заключалась в представлении результатов обобщения данных о проявлениях гидрогеологических предвестников землетрясений и активизаций вулканов по многолетним наблюдениям в скважинах, расположенных в восточных районах полуострова Камчатка. Основным рассматриваемым вопросом являлась связь проявлений гидрогеологических предвестников в нескольких скважинах с величинами магнитуды M_w и эпицентрального расстояния землетрясений до скважин d_e, а также с параметрами сейсмического воздействия в районе наблюдений: удельной плотностью энергии сейсмических волн e и макросейсмической интенсивностью сотрясений I_MSK-64. В результате исследований выявлено, что гидрогеологические предвестники в двух-четырех скважинах проявлялись в течение времени от одного до девяти месяцев перед наиболее сильными землетрясениями с магнитудами M_w = 6,6–7,8 на расстояниях d_e = 90–300 км. Такие землетрясения сопровождались сотрясениями интенсивностью I_MSK-64 = 4–6 баллов, и величины e при таких землетрясениях составляли не менее 0,1 Дж/м³; гидрогеологические предвестники были приурочены к области, для которой величины отношения эпицентрального расстояния землетрясений d_e к максимальному линейному размеру очага землетрясения L составляли от 1 до 3,7. С использованием установленных связей между проявлениями гидрогеологических предвестников и параметрами землетрясений составляются еженедельные прогнозные заключения для экспертных советов по прогнозу землетрясений по данным текущих наблюдений в скважинах. В скважине, расположенной на расстоянии 15 и 20 км от действующих вулканов Корякского и Авача, проявлялся эффект аномального роста давления подземной воды перед извержениями 1991 и 2008–2009 гг. Таким образом, можно сделать вывод о том, что функционирующие технические средства наблюдений в скважинах, результаты изучения гидрогеологических предвестников землетрясений и извержений вулканов, а также опыт их применения в работе экспертных советов составляют научно-технический базис разработки геоинформационной технологии прогнозирования природных катастроф в Камчатском крае.

1. Чебров В.Н., Салтыков В.А., Серафимова Ю.К. Прогнозирование землетрясений на Камчатке. По материалам работы Камчатского филиала Российского экспертного совета по прогнозу землетрясений, оценке сейсмической опасности и риска в 1998–2009 гг. М.: Светоч Плюс, 2011. 304 с.

2. Чебров В.Н., Салтыков В.А., Серафимова Ю.К. Опыт выявления предвестников сильных (М ≥ 6,0) землетрясений на Камчатке в 1998–2011 гг. по материалам КФ РЭС // Вулканология и сейсмология. 2013. № 1. С. 85–95. https://doi.org/10.7868/S0203030613010033

3. Kopylova G., Boldina S. Hydrogeological earthquake precursors: a case study from the Kamchatka peninsula // Frontiers in Earth Science. 2020. Vol. 8. P. 576017. https://doi.org/10.3389/feart.2020.576017

4. 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. 53–70.

5. Копылова Г.Н. Изменения уровня воды в скважине Елизовская-1, Камчатка, вызванные сильными землетрясениями (по данным наблюдений в 1987– 1998 гг.) // Вулканология и сейсмология. 2001. № 2. С. 39–52.

6. Копылова Г.Н. Изменения уровня воды в скважине ЮЗ-5, Камчатка, вызванные землетрясениями // Вулканология и сейсмология. 2006. № 6. С. 52–64.

7. Копылова Г.Н., Болдина С.В. О механизме гидрогеодинамического предвестника Кроноцкого землетрясения 5 декабря 1997 г., Мw = 7,8 // Тихоокеанская геология. 2012. Т. 31. № 5. С. 104–114.

8. Болдина С.В., Копылова Г.Н. Эффекты Жупановского землетрясения 30 января 2016 г., Mw = 7.2, в изменениях уровня воды в скважинах ЮЗ-5 и Е-1, Камчатка // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 4. С. 863–880. https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-4-0321

9. Biagi P.F., Ermini A., Kingsley S.P., Khatkevich Y.M., Gordeev E.I. Groundwater ion content precursors of strong earthquakes in Kamchatka (Russia) // Pure and Applied Geophysics. 2000. Vol. 157. P. 1359‒1377. https://doi.org/10.1007/PL00001123

10. Biagi P.F., Ermini A., Cozzi E., Khatkevich Y.M., Gordeev E.I. Hydrochemical precursors in Kamchatka (Russia) related to the strongest earthquakes in 1988‒ 1997 // Natural Hazards. 2000. Vol. 21. P. 263‒276. https://doi.org/10.1023/A:1008178104003

11. Хаткевич Ю.М., Рябинин Г.В. Гидрогеохимические исследования на Камчатке // Комплексные сейсмологические и геофизические исследования Камчатки. К 25-летию Камчатского филиала ГС РАН / отв. ред. Е.И. Гордеев, В.Н. Чебров. Петропавловск-Камчатский: Камчатский печатный двор, 2004. С. 96–112.

12. 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/S0205-9614201923-20

13. Копылова Г.Н., Болдина С.В. Гидрогеосейсмические вариации уровня воды в скважинах Камчатки: монография. Петропавловск-Камчатский: Камчатпресс, 2019. 144 с.

14. Копылова Г.Н., Болдина С.В., Чубарова Е.Г. Проявление активизаций вулканов Авачинской группы в изменениях уровня воды в скважине Е-1 // Вулканизм и связанные с ним процессы: материалы XXIII ежегод. науч. конф., посвящ. Дню вулканолога. Петропавловск-Камчатский: Изд-во ИВиС ДВО РАН, 2020. С. 99–102.

15. Копылова Г.Н., Болдина С.В. Изменения давления подземных вод при магматической активизации: на примере скважины Е-1, полуостров Камчатка, Россия // Геотермальная вулканология, гидрогеология, геология нефти и газа (Geothermal Volcanology Workshop 2020): материалы Всерос. науч. конф. с междунар. уч. Петропавловск-Камчатский: Изд-во ИВиС ДВО РАН, 2020. С. 87–90.

16. Копылова Г.Н., Болдина С.В. О связи изменений уровня воды в скважине Е-1, Восточная Камчатка, с активизацией вулкана Корякский в 2008–2009 гг. и сильными (М ≥ 5) землетрясениями // Вулканология и сейсмология. 2012. № 5. С. 41–54.

17. 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

18. Wang C.-Y. Liquefaction beyond the near field // Seismological Research Letters. 2007. Vol. 78. Iss. 5. P. 512–517. https://doi.org/10.1785/gssrl.78.5.512

19. Wang C.-Y., Manga M. Earthquakes and water. Berlin – Heidelberg: Springer, 2010. 228 p.

20. Ризниченко Ю.В. Размеры очага корового землетрясения и сейсмический момент // Исследования по физике землетрясений: сб. стат. / отв. ред. Ю.В. Ризниченко. М.: Наука, 1976. С. 9–27.

21. Копылова Г.Н., Юсупов Ш.С., Серафимова Ю.К., Шин Л.Ю., Болдина С.В. Гидрогеохимические предвестники землетрясений (на примере районов полуострова Камчатка, Россия, и Республики Узбекистан) // Вестник Камчатской региональной ассоциации «Учебно-научный центр». Науки о Земле. 2020. Вып. 48. № 4. С. 5–20. https://doi.org/10.31431/1816-5524-2020-4-48-5-20

22. Чебров В.Н., Абубакиров И.Р., Богданов В.В., Болдина С.В., Бусс Ю.Ю., Власов Ю.А. [и др.]. Сильные камчатские землетрясения 2013 года / под ред. В.Н. Чеброва. Петропавловск-Камчатский: Новая книга, 2014. 252 с.

23. Чебров В.Н., Кугаенко Ю.А., Абубакиров И.Р., Дрознина С.Я., Иванова Е.И., Матвеенко Е.А. [и др.]. Жупановское землетрясение 30.01.2016 г. c Ks = 15,7, Mw = 7,2, I = 6 (Камчатка) // Вестник Камчатской региональной ассоциации «Учебно-научный центр». Науки о Земле. 2016. Вып. 29. № 1. С. 5–16.

24. Kiryukhin A., Voronin P., Zhuravlev N., Kopylova G. Water-methane geothermal reservoirs in a south-west foothills of Koryaksky volcano, Kamchatka // Proceedings, 46th Workshop on Geothermal Reservoir Engineering Stanford University. Stanford, 2021. P. 320–325.