RU2490675C1 - Method of determining earthquake precursor - Google Patents

Method of determining earthquake precursor Download PDF

Info

Publication number
RU2490675C1
RU2490675C1 RU2012101930/28A RU2012101930A RU2490675C1 RU 2490675 C1 RU2490675 C1 RU 2490675C1 RU 2012101930/28 A RU2012101930/28 A RU 2012101930/28A RU 2012101930 A RU2012101930 A RU 2012101930A RU 2490675 C1 RU2490675 C1 RU 2490675C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
seismic
stations
earthquake
frequency
earth
Prior art date
Application number
RU2012101930/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Николаевич Жуков
Владимир Васильевич Чернявец
Виктор Сергеевич Аносов
Николай Николаевич Жильцов
Антон Владимирович Чернявец
Original Assignee
Юрий Николаевич Жуков
Владимир Васильевич Чернявец
Виктор Сергеевич Аносов
Николай Николаевич Жильцов
Антон Владимирович Чернявец
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Николаевич Жуков, Владимир Васильевич Чернявец, Виктор Сергеевич Аносов, Николай Николаевич Жильцов, Антон Владимирович Чернявец filed Critical Юрий Николаевич Жуков
Priority to RU2012101930/28A priority Critical patent/RU2490675C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2490675C1 publication Critical patent/RU2490675C1/en

Links

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: electrostatic anomaly signals are measured by a network of seismic stations with selection of control areas. Energy and space-time parameters of the control areas and directivity of the development of the seismic process are determined. Migration of local regions of seismic activity is detected, the change in parameters of which determines the location and size of the imminent earthquake in the seismically active area. Seismic stations are provided with a means of probing the earth's crust with a frequency range of 0.01-1000 Hz, which is placed at a given depth in the earth's crust. The network of seismic stations is placed on the transcontinental fault system. When carrying out the method, electromagnetic earthquake precursors are determined using ground stations and at least one seismic station located on a space orbit. Furthermore, high content of radon in underground water and high content of hydrogen on fault lines are taken as earthquake precursors. In sea-washed regions, bottom stations are mounted at the sea bottom to measure temperature, bottom flow rate, bottom pressure, sound speed in water, concentration of hydrogen ions and the constant magnetic field. The bottom stations are mounted in coastal areas of continental borderlands, mid-ocean ridges and bottom mud volcanoes.EFFECT: high reliability of probabilistic forecast of earthquakes.

Description

Изобретение относится к геофизике в части исследования физических явлений, происходящих в земной коре, на ее поверхности и в околоземном пространстве, и может быть использовано для оценки возможности наступления неблагоприятных, в том числе катастрофических, природных и техногенных явлений.The invention relates to geophysics in terms of the study of physical phenomena occurring in the earth's crust, on its surface and in near-Earth space, and can be used to assess the possibility of adverse, including catastrophic, natural and man-made phenomena.

Заявлен способ определения предвестника землетрясения. Способ включает измерение сигналов электрических аномалий сетью сейсмических станций с выделением контрольных зон, определение их энергетических и пространственно-временных параметров и направленности развития сейсмического процесса, выявление миграции локальных областей сейсмической активности, по изменению параметров которой судят о местоположении и величине готовящегося землетрясения в сейсмоактивной зоне. Измерение сигналов электрических аномалий производят с учетом амплитуд частоты резонанса в волноводе Земля-ионосфера на фиксированных частотах с размещением по крайней мере одной из сейсмических станций на космической орбите. Определение энергетических и пространственно-временных параметров и направленности развития сейсмического процесса производят в моменты, когда частота временного хода синусоидального периодического процесса будет соизмерима с частотой циклического времени измерения. Миграцию локальных областей сейсмической активности выявляют с учетом концентрации содержания радона в подземных водах и водорода над линией разлома в выделенных контрольных зонах. Технический результат: повышение достоверности прогноза землетрясений.A method for determining an earthquake precursor is claimed. The method includes measuring signals of electrical anomalies by a network of seismic stations with the allocation of control zones, determining their energy and spatio-temporal parameters and the direction of development of the seismic process, detecting the migration of local areas of seismic activity, the change in the parameters of which judge the location and magnitude of the impending earthquake in the seismically active zone. The signals of electrical anomalies are measured taking into account the amplitudes of the resonance frequency in the Earth-ionosphere waveguide at fixed frequencies with the placement of at least one of the seismic stations in space orbit. The determination of the energy and space-time parameters and the direction of development of the seismic process is carried out at the moments when the frequency of the time course of the sinusoidal periodic process is comparable with the frequency of the cyclic measurement time. The migration of local areas of seismic activity is detected taking into account the concentration of radon in groundwater and hydrogen above the fault line in the selected control zones. Effect: increase the reliability of the forecast of earthquakes.

Изобретение относится к области геофизики, а более конкретно к сейсмологии, а именно к способам прогнозирования землетрясений.The invention relates to the field of geophysics, and more particularly to seismology, and in particular to methods for predicting earthquakes.

Известные способы прогнозирования землетрясений (SU №1444688, SU №1444689 [1, 2]) включают наблюдения за распространением в горных породах искусственно возбуждаемых взрывами или ударными и вибрационными генераторами упругих волн с помощью сейсмографов (SU №1300093, SU №1469481 [3, 4]), с регистрацией упругих колебаний по нескольким каналам, состоящим из группы сейсмоприемников, соединенных проводами с центральным пунктом регистрации, на котором размещаются усилители, частотные фильтры, регистратор (магнитный или оптический) и пульт управления.Known methods for predicting earthquakes (SU No. 1444688, SU No. 1444689 [1, 2]) include monitoring the propagation of elastic waves artificially excited by explosions or shock and vibration generators using seismographs (SU No. 1300093, SU No. 1469481 [3, 4 ]), with the registration of elastic vibrations through several channels, consisting of a group of geophones, connected by wires to a central registration point, which houses amplifiers, frequency filters, a recorder (magnetic or optical) and a control panel.

Недостатком известных способов является ограничение географии контролируемых зон, обусловленное местом размещения сейсмографа и его дальностью действия.A disadvantage of the known methods is the limitation of the geography of the controlled areas, due to the location of the seismograph and its range.

Для увеличения охвата контролируемых зон сейсмографы, как правило, устанавливают на автомобили, что также имеет ограничения в географии контролируемых зон, обусловленных рельефом местности.To increase the coverage of controlled areas, seismographs are usually installed on cars, which also has limitations in the geography of controlled areas, due to the terrain.

Известен также способ регистрации электрического предвестника землетрясения (SU №1300394 [5]), при котором измеряют компоненты напряженности электрического поля питающего диполя постоянного тока приемными диполями, в котором для расширения динамического диапазона измерения питающий и приемные диполи располагают на участке местности, где величина вертикального коэффициента анизотропности «m» удовлетворяет соотношению 1<m<3. При этом питающий диполь располагают таким образом, чтобы его ось была ориентирована под углом 45 градусов к направлению вкрест простирания анизотропных пород, азимутальные приемные диполи располагают по азимутам 90, 30 и -60 градусов относительно оси питающего диполя, а радиальный приемный диполь располагают по азимуту -120 градусов, осуществляя одновременные регулярные измерения компонент напряженности, и по одновременному изменению всех измеряемых величин более чем на 50% или по одновременному изменению их знаков судят о наличии предвестника землетрясения.There is also a method of registering an electrical earthquake precursor (SU No. 1300394 [5]), in which the components of the electric field strength of the DC supply dipole are received by receiving dipoles, in which, to expand the dynamic range of measurement, the supply and receiving dipoles are located on a site where the vertical coefficient anisotropy "m" satisfies the relation 1 <m <3. In this case, the supply dipole is positioned so that its axis is oriented at an angle of 45 degrees to the direction of the strike of the anisotropic rocks, the azimuthal receive dipoles are in azimuths of 90, 30 and -60 degrees relative to the axis of the feed dipole, and the radial receive dipole is in azimuth - 120 degrees, carrying out simultaneous regular measurements of the components of tension, and judging by the simultaneous change in all measured values by more than 50% or by changing their signs simultaneously, the presence of earthquake.

При реализации данного способа имеется возможность расширения динамического диапазона путем соответствующего расположения диполей. Однако данный способ применим только на ограниченных участках местности, где величина анизотропности «m» удовлетворяет условию 1<m<3. Удовлетворение этого условия требует проведения дополнительных предварительных работ по выявлению таких зон. Кроме того, данный способ отягощен субъективными ошибками и имеет достоверность прогноза не более 50%.When implementing this method, it is possible to expand the dynamic range by the corresponding arrangement of dipoles. However, this method is applicable only in limited areas where the anisotropy value "m" satisfies the condition 1 <m <3. Satisfying this condition requires additional preliminary work to identify such zones. In addition, this method is burdened by subjective errors and has a forecast accuracy of not more than 50%.

Известен также способ прогнозирования землетрясений, заключающийся в том, что в контролируемом регионе, в разнесенных пунктах измеряют временные вариации горизонтальных компонент вектора геофизического поля, фильтруют их, выделяя вариацию, обусловленную очагом готовящегося землетрясения, диагностируют появление возмущений длительностью 2-10 мин как предвестник землетрясений, по амплитуде предвестника определяют энергетический класс предстоящего землетрясения, по соотношению амплитуд компонент предвестника определяют пеленг на эпицентр предстоящего землетрясения, по пеленгам в различных пунктах определяют место эпицентра, дают временной прогноз землетрясения от 1 часа до 7 дней, в котором для повышения надежности и эффективности прогнозирования измеряют вариации горизонтальных компонент геомагнитного поля, фильтруют низкочастотные вариации с периодами большими 1 часа, в качестве предвестника диагностируют появление серии возмущений в виде синусоидальных колебаний с паузами от 1 минуты до 1 часа с периодом колебаний, возрастающим от 0,3-0,5 до 3,5-4,0 в середине возмущения и снова уменьшающимся к концу до 0,3-0,5 с (SU №1721563 [6]).There is also a known method for earthquake prediction, consisting in the fact that in the controlled region, at spaced points, measure the temporal variations of the horizontal components of the geophysical field vector, filter them, highlighting the variation due to the center of the impending earthquake, diagnose the appearance of disturbances lasting 2-10 minutes as a precursor of earthquakes, by the amplitude of the precursor determine the energy class of the upcoming earthquake, by the ratio of the amplitudes of the components of the precursor determine the bearing on the ep the center of the upcoming earthquake, using bearings at various points to determine the location of the epicenter, give a temporary earthquake forecast from 1 hour to 7 days, in which to increase the reliability and efficiency of forecasting, measure the variations of the horizontal components of the geomagnetic field, filter low-frequency variations with periods longer than 1 hour, as the precursor is diagnosed with the appearance of a series of disturbances in the form of sinusoidal oscillations with pauses from 1 minute to 1 hour with an oscillation period increasing from 0.3-0.5 to 3.5-4.0 in the middle of the disturbance It decreases again by the end to 0.3-0.5 s (SU No. 1721563 [6]).

В данном способе измерение временных интервалов вариаций горизонтальных компонент вектора геомагнитного поля повышает надежность прогноза по сравнению со способами [1-4]. Однако данный способ также имеет ограничения по географии контролируемых областей, обусловленные местом расположения измерительных пунктов в контролируемом регионе, и отягощен трудоемкими вычислениями по привязке временных интервалов.In this method, the measurement of time intervals of variations of the horizontal components of the vector of the geomagnetic field increases the reliability of the forecast compared to methods [1-4]. However, this method also has limitations on the geography of the controlled areas, due to the location of the measuring points in the controlled region, and is burdened by laborious calculations for linking time intervals.

Кроме того, для повышения эффективности сейсмических исследований известными способами для получения достоверного прогноза требуется строгое соблюдение отношения сигнал/помеха и повышение разрешенности сейсмических записей, что достигается посредством способа, включающего возбуждение сейсмических колебаний в частотном диапазоне с верхней частотой Fmax1, их приеме линейными группами сейсмоприемников с базой L и расстоянием между сейсмоприемниками X, регистрацию с помощью сейсмостанции с максимальной частотой тракта записи Fmax2, в котором шаг Х между сейсмоприемниками в группе выбирают из соотношения X*<V*min1/Fmax2, где V*min1 - минимальная кажущаяся скорость принимаемых сейсмических волн, а базу L выбирают из соотношения L<=V*min2/2Fmax2, где V*min2 - минимальная кажущаяся скорость полезных волн, а для сохранения статистического эффекта группы верхнюю частоту диапазона возбуждаемых колебаний Fmax и максимальную частоту тракта записи сейсмостанции Fmax1 выбирают из соотношения Fmax1<=Fmax2<V*min/2Rсл.ш, где Rсл.ш - радиус корреляции случайных шумов (SU №1712920 [7]).In addition, in order to increase the efficiency of seismic studies by known methods, obtaining a reliable forecast requires strict observance of the signal-to-noise ratio and increasing the resolution of seismic records, which is achieved by a method that includes exciting seismic oscillations in the frequency range with an upper frequency Fmax1, their reception by linear groups of geophones with base L and the distance between the geophones X, registration using a seismic station with a maximum frequency of the recording path Fmax2, in which ohm step X between the geophones in the group is selected from the relation X * <V * min1 / Fmax2, where V * min1 is the minimum apparent velocity of the received seismic waves, and the base L is selected from the relation L <= V * min2 / 2Fmax2, where V * min2 is the minimum apparent velocity of the useful waves, and to preserve the statistical effect of the group, the upper frequency of the range of excited oscillations Fmax and the maximum frequency of the recording path of the seismic station Fmax1 are selected from the relation Fmax1 <= Fmax2 <V * min / 2R.sl, where R.sl is the correlation radius of random noise (SU No. 1712920 [7]).

Данный способ также имеет ограничение географии контролируемых областей и отягощен выполнением условий по строгому соблюдению геометрических величин. В способе вибросейсмической разведки, основанном на возбуждении вибрационным источником сейсмических колебаний с помощью сигналов развертки, в котором задают максимальную частоту Fmax, приеме колебаний и их цифровой регистрации на магнитный носитель со скоростью протяжки, определяемой частотой fкв. квантования, в котором для повышения разрешающей способности максимальную частоту сигнала развертки устанавливают из условия Fmax<=0,36 fкв (SU №1712919 [8]).This method also has a limitation of the geography of the controlled areas and is burdened by the fulfillment of the conditions for strict observance of geometric quantities. In the method of vibroseismic exploration, based on the excitation of a seismic vibrations by a vibration source using scanning signals, in which the maximum frequency Fmax is set, the vibrations are received and digitally recorded on a magnetic medium with a pull speed determined by the frequency fq. quantization, in which to increase the resolution, the maximum frequency of the sweep signal is set from the condition Fmax <= 0.36 fq (SU No. 1712919 [8]).

Благодаря исключению строгих соблюдений геометрических величин и исключению ряда условий, данный способ повышает надежность прогноза по сравнению со способом [7], но он также имеет ограничения географии контролируемых зон, обусловленное местом расположения измерительных пунктов в контролируемом регионе.Due to the exclusion of strict observance of geometric quantities and the exclusion of a number of conditions, this method improves the reliability of the forecast compared to the method [7], but it also has limitations in the geography of the controlled areas, due to the location of the measuring points in the controlled region.

Отмеченных недостатков лишен способ прогнозирования землетрясений (SU №1171737 [9]), включающий ряд разнесенных во времени последовательных серий измерений напряженности электромагнитного поля, в котором производятся одновременные измерения магнитной и электрической компонент поля низкочастотных излучений околоземной плазмы в движении на высотах верхней ионосферы, затем исключается из рассмотрения область внутренней границы внешнего радиационного пояса и примыкающей к нему части зазора между радиационными поясами, а также искусственные излучения, а о существовании сейсмоопасных источников судят по наличию зон устойчивого наблюдения индуцированных излучений ионосферной плазмы, превышающих не менее чем на 12-20 дБ уровень фона естественных излучений, обычно наблюдаемых в данной области пространства.The aforementioned drawbacks are deprived of the method of earthquake prediction (SU No. 1171737 [9]), which includes a number of sequentially spaced sequential series of measurements of electromagnetic field strength, in which simultaneous measurements of the magnetic and electric components of the field of low-frequency radiation of near-Earth plasma in motion at heights of the upper ionosphere are then eliminated from consideration, the region of the inner boundary of the external radiation belt and the adjacent part of the gap between the radiation belts, as well as the artificial radiation, and the existence of seismic hazardous sources is judged by the presence of stable observation zones of induced radiation of the ionospheric plasma, exceeding by at least 12-20 dB the background level of natural radiation, usually observed in this area of space.

Точность данного способа и его помехоустойчивость отягощены необходимостью исключения из результатов измерений влияния потоков заряженных частиц, вторгающихся в околоземное пространство, обусловленного выбрасываниями активными областями солнца, а также необходимостью привязки временных интервалов измерений. Известны также способы прогнозирования землетрясения по электромагнитному излучению (SU №1376766, SU №1454103 [10-11]). В способе [10] измеряют параметры электромагнитного поля, определяют время наступления землетрясения по аномальному изменению и скорости изменения измеряемого прогнозирующего параметра, для чего производят излучение и прием электромагнитной волны, проходящей через район предполагаемого землетрясения, а в качестве прогнозирующего параметра используют разность частот и фаз излученного и принятого сигнала.The accuracy of this method and its noise immunity are aggravated by the need to exclude from the measurement results the influence of flows of charged particles intruding into the near-Earth space due to ejection by active regions of the sun, as well as the need to bind the measurement time intervals. There are also known methods for predicting an earthquake by electromagnetic radiation (SU No. 1376766, SU No. 1454103 [10-11]). In the method [10], the electromagnetic field parameters are measured, the time of the earthquake onset is determined from the anomalous change and the rate of change of the measured predictive parameter, for which radiation and reception of the electromagnetic wave passing through the region of the proposed earthquake are produced, and the difference between the frequencies and phases of the radiated and the received signal.

В отличие от способа [10] в способе [11], включающем излучение электромагнитных монохроматических СВЧ-колебаний, осуществляют прием прошедшего через исследуемый район электромагнитного излучения, измеряют его параметры, по которым судят о времени наступления землетрясения, в котором для повышения точности производят излучение монохроматического СВЧ-колебания, модулированного импульса прямоугольной формы в виде последовательности радиоимпульсов заданной длительности, измеряют длительность принятого радиоимпульса и по разности длительности излучаемого и принятого радиоимпульсов судят о времени наступления землетрясения.In contrast to the method [10] in the method [11], which includes emitting electromagnetic monochromatic microwave oscillations, the electromagnetic radiation transmitted through the studied region is received, its parameters are measured, which are used to judge the time of the earthquake, in which monochromatic radiation is produced to increase accuracy Microwave oscillations of a rectangular-shaped modulated pulse in the form of a sequence of radio pulses of a given duration, measure the duration of the received radio pulse and the duration difference The radiated and received radio pulses judge the time of the earthquake.

Использование электромагнитного излучения позволяет повысить точность измеряемых параметров, по которым прогнозируют время наступления землетрясения. Однако помехоустойчивость во многом определяется расстоянием от эпицентра до эпицентра до базовой точки и рельефом местности.The use of electromagnetic radiation can improve the accuracy of the measured parameters, which predict the time of the earthquake. However, noise immunity is largely determined by the distance from the epicenter to the epicenter to the base point and the terrain.

Для прогноза землетрясений также известны и другие способы, основанные на использовании электромагнитных явлений, предшествующих и сопровождающих землетрясения (SU №499543 [12], SU №913311 [13], SU №1080099 [14], SU 1171737 [15], SU №1193620 [16]; RU №1806394 [17], RU 2037162 [18]). Среди этих явлений - аномально высокочастотное электромагнитное излучение, обусловленное изменением структуры трещиноватости деформируемого вещества литосферы на стадии начавшегося разрушения. Однако надежные измерения и идентификация сейсмогенных возмущений электромагнитного поля Земли затруднены высоким уровнем его естественных и техногенных вариаций, обусловленных грозовой активностью, возмущениями ионосферы, радиотехническими средствами коммуникации и другими факторами. Кроме того, указанные методы относятся к краткосрочным методам, и поэтому для их эффективного использования и выделения прогностического сигнала важно заранее выделить сейсмоопасные периоды времени, что проблематично.For predicting earthquakes, other methods are also known based on the use of electromagnetic phenomena preceding and accompanying earthquakes (SU No. 499543 [12], SU No. 913311 [13], SU No. 1080099 [14], SU 1171737 [15], SU No. 1193620 [16]; RU No. 1806394 [17], RU 2037162 [18]). Among these phenomena is an abnormally high-frequency electromagnetic radiation caused by a change in the fracture structure of the deformable material of the lithosphere at the stage of the onset of fracture. However, reliable measurements and identification of seismogenic disturbances of the Earth’s electromagnetic field are hindered by the high level of its natural and technogenic variations due to thunderstorm activity, ionospheric disturbances, radio communications and other factors. In addition, these methods relate to short-term methods, and therefore, for their effective use and separation of the prognostic signal, it is important to preselect seismically dangerous time periods, which is problematic.

Известны также способы прогнозирования землетрясения по измерению мощности низкочастотных флуктуации вертикальной и горизонтальной составляющих напряженности электростатического поля Земли (SU №1290889, SU №1182462, SU №1331284, SU №1347741, SU №1347742 [19-23]) или по измерению мощности инфранизкочастотной составляющей тока в земной коре (SU №1349595 [24]) с последующей их обработкой путем сравнения отношений мощности флуктуации горизонтальной составляющей электрического поля Земли к мощности флуктуации вертикальной составляющей в эпицентре землетрясения и в базовой точке или путем вычисления радиуса взаимной корреляции, по которым судят об интенсивности в предполагаемом эпицентре землетрясения.There are also known methods for predicting an earthquake by measuring the power of low-frequency fluctuations of the vertical and horizontal components of the earth's electrostatic field strength (SU No. 1290889, SU No. 1182462, SU No. 1331284, SU No. 1347741, SU No. 1347742 [19-23]) or by measuring the power of the infra-low-frequency component current in the earth's crust (SU No. 1349595 [24]) with their subsequent processing by comparing the ratio of the fluctuation power of the horizontal component of the Earth’s electric field to the fluctuation power of the vertical component at the epicenter and AZOV point or by calculating the cross-correlation range for which the intensity is judged in the expected epicenter.

Данные способы отягощены сложностью обработки низкочастотных (5-600 Гц) осцилляций длительностью 100 мс и менее, которые должны быть выделены на фоне высокочастотных тональных компонентов в частотном диапазоне 1,5-5 кГц, что требует набора существенных по объему массивов статистических данных и их обработки для получения необходимой степени достоверности прогноза.These methods are burdened by the complexity of processing low-frequency (5-600 Hz) oscillations with a duration of 100 ms or less, which should be distinguished against the background of high-frequency tonal components in the frequency range of 1.5-5 kHz, which requires a collection of significant statistical data arrays and their processing to obtain the necessary degree of reliability of the forecast.

Известен также способ обнаружения возможности наступления катастрофических явлений (RU №2030769 [25]), в котором проводят непрерывный контроль изменяющегося во времени параметра геофизического поля, определяют значения периода и частоты его колебаний, измеряют амплитуду контролируемого параметра, а вывод о возможности наступления катастрофических явлений делают в случае обнаружения в изменении параметра геофизического поля синусоидального колебательного процесса с периодом от 100 до 1000000, имеющего амплитуду колебаний, статистически достоверно отличающуюся от фонового значения для данной местности. Надежные измерения и идентификация сейсмических возмущений затруднены высоким уровнем его естественных и техногенных вариаций, обусловленных грозовой активностью, возмущениями ионосферы, радиотехническими средствами коммуникации и другими факторами. Кроме того, указанный метод относится к краткосрочным методам, и поэтому для его эффективного использования и выделения прогностического сигнала важно заранее выделить сейсмоопасные периоды времени, что проблематично.There is also a method of detecting the possibility of the onset of catastrophic phenomena (RU No. 2030769 [25]), in which continuous monitoring of a geophysical field parameter that changes over time is carried out, the period and frequency of its oscillations are determined, the amplitude of the monitored parameter is measured, and the conclusion about the possibility of catastrophic events is made if a sinusoidal oscillation process with a period from 100 to 1,000,000, having an oscillation amplitude, is found to be statistically significant in a change in the geophysical field parameter truly different from the background value for a given area. Reliable measurements and identification of seismic disturbances are hampered by the high level of its natural and technogenic variations due to thunderstorm activity, ionosphere disturbances, radio communications and other factors. In addition, this method refers to short-term methods, and therefore, for its effective use and separation of the prognostic signal, it is important to preselect seismically dangerous time periods, which is problematic.

Известен также способ прогнозирования землетрясений, включающий одновременную регистрацию в атмосфере давления и температуры, определение в каждой выбранной точке суммы приращений амплитуд функции давления и температуры от времени, выявление зоны со значениями указанного параметра, не равного нулю, суждение о времени возникновения землетрясения по времени появления этих зон, о месте землетрясения - по пространственному положению таких зон, в котором, в одном из пунктов сейсмоопасного региона дополнительно диагностируют изменения волнового режима атмосферы по данным регулярных измерений общего содержания озона в атмосфере в скользящем временном окне методом Фурье-анализа, сравнивают характер изменения сейсмогенных диапазонов частот в данных оперативной озонометрии, заранее определенных по архивным данным, с эталонными сейсмогенными тенденциями активизации высоких частот на фоне спада низких частот, что позволяет выделить сейсмоопасные периоды времени и уточнить время возникновения землетрясения, а по четкости проявления этих эффектов и их длительности - примерную силу землетрясения, по особенностям пространственной структуры спектральных эффектов - положение эпицентральной зоны (RU №2170448 [26]). Способ отягощен существенными погрешностями, обусловленными использованием метода Фурье-анализа на фоне влияния метеорологических факторов. При использовании Фурье-анализа, т.е. исследуемые процессы представляют как суперпозицию гармонических колебаний в виде ряда Фурье, что, например, при определении колебания сейсмических волн может вносить дополнительную погрешность, так как сумма двух периодических колебаний может быть непериодической функцией, например, при сложении двух синусоидальных колебаний с несоизмеримыми частотами, когда в результате их сложения может быть получено сложное непериодическое колебание.There is also a known method for predicting earthquakes, including the simultaneous recording of pressure and temperature in the atmosphere, determining at each selected point the sum of the increments in the amplitudes of the pressure and temperature functions over time, identifying a zone with values of the specified parameter that is not equal to zero, and judging the time of the earthquake from the time of occurrence of these zones, about the place of the earthquake - according to the spatial position of such zones, in which, in one of the points of the seismically dangerous region, changes in the new atmospheric regime according to regular measurements of the total atmospheric ozone in a moving time window using the Fourier analysis, compare the nature of the seismogenic frequency ranges in the operational ozonometry data, previously determined from archive data, with the reference seismogenic trends of high frequencies activation against the background of low frequency decay , which makes it possible to isolate seismically dangerous periods of time and to clarify the time of the earthquake, and by the clarity of the manifestation of these effects and their duration - the magnitude of the earthquake, according to the spatial structure of the spectral effects — the position of the epicentral zone (RU No. 2170448 [26]). The method is burdened by significant errors due to the use of the Fourier analysis against the background of the influence of meteorological factors. When using Fourier analysis, i.e. the studied processes are represented as a superposition of harmonic oscillations in the form of a Fourier series, which, for example, when determining the oscillation of seismic waves can introduce an additional error, since the sum of two periodic oscillations can be a non-periodic function, for example, when adding two sinusoidal oscillations with incommensurable frequencies, when As a result of their addition, a complex non-periodic oscillation can be obtained.

Известен также способ долгосрочного прогноза землетрясений сетью сейсмических станций в сейсмоактивной зоне, определения их энергетических и пространственно-временных параметров и направленности развития сейсмического процесса, в котором для повышения надежности и точности долгосрочного прогноза регистрацию осуществляют по крайней мере четырьмя сейсмическими станциями, равномерно располагаемыми вдоль соседних контрольных зон, в которых определяют направленность развития сейсмического процесса, выявляют миграцию локальных областей сейсмической активности и по изменению скорости и направления миграций этих областей судят о местоположении и величине готовящегося крупного землетрясения в сейсмоактивной зоне (SU №1628026 [27]).There is also known a method for the long-term forecast of earthquakes by a network of seismic stations in a seismically active zone, determining their energy and spatio-temporal parameters and the direction of development of the seismic process, in which, to increase the reliability and accuracy of a long-term forecast, registration is carried out by at least four seismic stations uniformly located along adjacent control zones in which the seismic process development is determined, the migration of local regions is revealed seismic activity and the change in the speed and direction of migration of these areas judge the location and magnitude of the impending major earthquake in the seismically active zone (SU No. 1628026 [27]).

В данном способе определение направленности развития сейсмического процесса с обработкой сигналов, полученных по четырем станциям, способствует повышению достоверности прогноза. Однако точность и достоверность данного способа отягощены возмущениями от переотражения сигналов, обусловленных рельефом местности. В качестве прототипа выбран способ прогноза землетрясений, включающий измерение сигналов электрических аномалий сетью сейсмических станций с выделением контрольных зон, определение их энергетических и пространственно-временных параметров и направленности развития сейсмического процесса, выявления миграции локальных областей сейсмической активности, по изменению параметров которой судят о местоположении и величине готовящегося землетрясения в сейсмоактивной зоне, в котором измерение сигналов электрических аномалий производят с учетом амплитуд частоты резонанса в волноводе Земля-ионосфера на фиксированных частотах, с размещением по крайней мере одной из сейсмических станций на космической орбите, определение энергетических и пространственно-временных параметров и направленности развития сейсмического процесса производят в моменты, когда частота временного хода синусоидального периодического процесса будет соизмерима с частотой циклического времени измерения, а миграцию локальных областей сейсмической активности выявляют с учетом концентрации содержания радона в подземных водах и водорода над линией излома в выделенных контрольных зонах (RU №2269145 [28]).In this method, determining the direction of development of the seismic process with the processing of signals received at four stations, improves the reliability of the forecast. However, the accuracy and reliability of this method is burdened by disturbances from the re-reflection of signals due to the terrain. As a prototype, a method for earthquake prediction was selected, including measuring the signals of electrical anomalies by a network of seismic stations with the allocation of control zones, determining their energy and spatio-temporal parameters and the direction of development of the seismic process, identifying the migration of local areas of seismic activity, by changing the parameters of which they judge the location and the magnitude of the impending earthquake in the seismically active zone, in which the measurement of electrical anomaly signals is performed with taking into account the amplitudes of the resonance frequency in the Earth-ionosphere waveguide at fixed frequencies, with the placement of at least one of the seismic stations in space orbit, the determination of the energy and space-time parameters and the direction of development of the seismic process is carried out at times when the frequency of the temporal course of the sinusoidal periodic process will be commensurate with the frequency of the cyclic measurement time, and the migration of local areas of seismic activity is detected taking into account the concentration of I radon in groundwater and hydrogen over a fracture line in the selected control zones (RU №2269145 [28]).

Измерение сигналов электрических аномалий по изменению амплитуд частоты резонанса в волноводе Земля-ионосфера на фиксированных частотах с размещением по крайней мере одной из сейсмических станций на космической орбите, определение энергетических и пространственно-временных параметров и направленности развития сейсмического процесса в моменты, когда частота временного хода синусоидального процесса соизмерима с частотой циклического времени измерения, а миграцию локальных областей сейсмической активности выявляют с учетом концентрации содержания радона в подземных водах и водорода над линией излома в выделенных контрольных зонах позволяет повысить достоверность прогноза.Measurement of electrical anomaly signals by changing the amplitudes of the resonance frequency in the Earth-ionosphere waveguide at fixed frequencies with the placement of at least one of the seismic stations in space orbit, determining the energy and space-time parameters and the direction of development of the seismic process at times when the frequency of the time course of the sinusoidal the process is commensurate with the frequency of the cyclic measurement time, and the migration of local areas of seismic activity is detected taking into account the concentration radio radon in groundwater and hydrogen over a fracture line in the dedicated control areas improves the accuracy of the prediction.

В данном способе измерение сигналов электрических аномалий наземными станциями производят с учетом амплитуд частоты резонанса в волноводе Земля-ионосфера на фиксированных частотах 7,8; 14,4 и 20,3 Гц, которые имеют значительное увеличение по амплитуде по сравнению с другими частотами, а станцией, находящейся на космической орбите измерения, регистрируют в инфранизкочастотном диапазоне с характерным максимумом в области первой резонансной частоты 6-8 Гц.In this method, the measurement of electrical anomaly signals by ground stations is made taking into account the amplitudes of the resonance frequency in the Earth-ionosphere waveguide at fixed frequencies of 7.8; 14.4 and 20.3 Hz, which have a significant increase in amplitude compared to other frequencies, and a station located in the space orbit of measurement is recorded in the infra-low frequency range with a characteristic maximum in the region of the first resonant frequency of 6-8 Hz.

При этом максимальные значения амплитуды определяют по гармонической составляющей электромагнитной волны, ограниченной по контуру поверхности, которая задается амплитудой А, углом положения q, периодом Т на основании зависимости Amax(t)=Acos(qt-g),In this case, the maximum values of the amplitude are determined by the harmonic component of the electromagnetic wave bounded along the surface contour, which is determined by the amplitude A, the angle q, the period T based on the dependence Amax (t) = Acos (qt-g),

где g - угловая скорость гармонической волны, t - фиксированный момент времени.where g is the angular velocity of the harmonic wave, t is a fixed point in time.

Причем значения Amax(t) определяют для нескольких точек с вещественными плановыми координатами, направленными на восток и север, ограниченной по контуру поверхности местности с учетом высоты уровня моря для каждой точки.Moreover, the values of Amax (t) are determined for several points with real planned coordinates directed to the east and north, limited along the contour of the terrain taking into account the height of the sea level for each point.

По максимальным значениям амплитуды для последовательного набора дискретных значений времени определяют амплитуды колебаний гармонической составляющей электромагнитной волны на фиксированных частотах, по которым определяют время наступления землетрясения.The maximum amplitude values for a sequential set of discrete time values determine the oscillation amplitudes of the harmonic component of the electromagnetic wave at fixed frequencies, which determine the time of the earthquake.

После установления времени возникновения землетрясения выявляют миграцию локальных областей (зон) сейсмической активности путем замеров концентрации содержания радона в подземных водах, так как разрывам подземных пород может предшествовать ломка их кристаллической структуры, когда через образовавшиеся щели в подземные воды попадает газ радон, а также путем замеров концентрации водорода, так как над линией разлома может выделяться газообразный водород, превышающий в 10 раз концентрацию для нормальных условий.After the time of the earthquake is established, the migration of local areas (zones) of seismic activity is detected by measuring the concentration of radon in groundwater, since breaks in the underground rocks can be preceded by a breakdown of their crystalline structure, when radon gas enters the groundwater through gaps, as well as by measurements hydrogen concentration, since gaseous hydrogen may be released above the fault line, exceeding 10 times the concentration under normal conditions.

Анализ измеренных энергетических и пространственно-временных параметров производят в моменты, когда частота временного хода синусоидального периодического процесса соизмерима с частотой циклического времени измерения, так как характер периодичности реального и измеренного процессов различны. Причина различия - циклический характер времени измерения. Один и тот же процесс может быть и периодическим и непериодическим в разных временных циклических временах измерения. Так как временной ход даже синусоидального периодического процесса является периодическим только в случае соизмеримости его частоты с частотой циклической системы времени измерения, а во всех остальных случаях измерения дают непериодический процесс, то для повышения точности прогноза анализ измеренных параметров производят для случаев, когда частота временного хода синусоидального периодического процесса соизмерима с частотой циклического времени измерения. Время наступления землетрясения определяется методом сеток. Так как анализ измеренных параметров выполняется для последовательного набора дискретных значений времени, то полученные максимальные значения амплитуд позволяют определить в узлах сетки амплитуды колебаний гармонической составляющей электромагнитной волны. Существенным преимуществом предлагаемого технического решения является то, что при его реализации осуществляется разложение анализируемых параметров на составляющие их физические элементы, что позволяет установить границы аналогии, формализовать исходную информацию для составления прогноза в форму, удобную для обработки ее на ЭВМ, на основе заданных значений гармонических постоянных для местности с любым рельефом.The analysis of the measured energy and space-time parameters is performed at the moments when the frequency of the time course of the sinusoidal periodic process is comparable with the frequency of the cyclic measurement time, since the nature of the periodicity of the real and measured processes is different. The reason for the difference is the cyclical nature of the measurement time. One and the same process can be both periodic and non-periodic in different cyclic times of measurement. Since the time course of even a sinusoidal periodic process is periodic only if its frequency is comparable with the frequency of the cyclic system of the measurement time, and in all other cases the measurements give a non-periodic process, then to increase the accuracy of the forecast, the analysis of the measured parameters is performed for cases when the frequency of the time course of the sinusoidal The periodic process is commensurate with the frequency of the cyclic measurement time. The time of the earthquake is determined by the grid method. Since the analysis of the measured parameters is performed for a sequential set of discrete values of time, the obtained maximum values of the amplitudes make it possible to determine the vibration amplitudes of the harmonic component of the electromagnetic wave at the grid nodes. A significant advantage of the proposed technical solution is that when it is implemented, the analyzed parameters are decomposed into their physical elements, which allows you to set the boundaries of the analogy, formalize the initial information to make a forecast into a form convenient for computer processing based on the given values of harmonic constants for terrain with any terrain.

Однако важным аспектом при прогнозе землетрясений является возможность как можно более раннего предсказания возможности наступления потенциального землетрясения, что известными способами обеспечивается в неполной мере.However, an important aspect in the prediction of earthquakes is the possibility of predicting the possibility of a potential earthquake as early as possible, which is partially provided by known methods.

Кроме того, вследствие геотектонических особенностей Земли большинство землетрясений происходит под дном морей и океанов (Геоэкологический мониторинг морских нефтегазоносных акваторий / Л.И.Лобковский, Д.Г.Левченко, А.В.Леонов, А.К.Амбросимов // М.: Наука, 2005, с.82-83 [29]). При этом донная сейсмическая активность концентрируется в прибрежных зонах континентальных окраин, островных дуг и срединных океанических хребтов. Регистрация удаленных морских землетрясений наземными сейсмометрами производится с большими погрешностями при определении глубин гипоцентров, плановых координат и магнитуды, а слабые землетрясения практически не регистрируются. При этом проявления сейсмической активности на дне акваторий существенно отличаются от наземных. Большинство из них происходит незаметно для постороннего наблюдателя. Вместе с тем они приводят к большим изменениям в водной среде на дне. Даже относительно слабые донные землетрясения вызывают так называемое «разжижение грунта», что приводит в движение большие массы донных осадков при сравнительно малых наклонах дна (2-3 градуса). Высокая сейсмичность вызывает под действием гравитации лавинный сход осадочных масс с верхней части материкового склона. В некоторых районах подножья склонов оползневые массы составляют 50-80%. Процессы лавинной седиментации могут сопровождаться крупными оползнями большой разрушительной силы. Так, сход подводного землетрясения вследствие землетрясения в 1929 г. в районе Большой Ньюфаундлендской банки вызвал смещение донных масс на площади более 100 тысяч квадратных километров.In addition, due to the geotectonic features of the Earth, most earthquakes occur under the bottom of the seas and oceans (Geoecological monitoring of offshore oil and gas / L.I. Lobkovsky, D.G. Levchenko, A.V. Leonov, A.K. Ambrosimov // M .: Nauka, 2005, p. 82-83 [29]). At the same time, bottom seismic activity is concentrated in the coastal zones of the continental margins, island arcs, and mid-ocean ridges. Remote marine earthquakes are recorded by ground-based seismometers with large errors in determining the depths of hypocenters, planned coordinates and magnitudes, and weak earthquakes are practically not recorded. Moreover, the manifestations of seismic activity at the bottom of the water areas are significantly different from the ground. Most of them occur unnoticed by an outside observer. However, they lead to large changes in the aquatic environment at the bottom. Even relatively weak bottom earthquakes cause the so-called "liquefaction of the soil", which sets in motion large masses of bottom sediments with relatively small slopes of the bottom (2-3 degrees). High seismicity causes, under the influence of gravity, an avalanche of sedimentary masses from the upper part of the continental slope. In some areas of the foot of the slopes, landslide masses make up 50-80%. The processes of avalanche sedimentation can be accompanied by large landslides of great destructive power. So, the gathering of an underwater earthquake due to an earthquake in 1929 in the Greater Newfoundland Bank area caused a displacement of bottom masses over an area of more than 100 thousand square kilometers.

На дне океанов происходит непрерывный обмен водных масс с корой Земли. При повышении внутрикорового давления, что может происходить, например, при подготовке сильного землетрясения, флюиды, содержащиеся в порах коры, «выдавливаются» в придонный слой, вызывая существенное изменение его свойств. На суше это явление приводит к повышению уровня подземных вод в скважинах и служит одним из признаков для прогноза землетрясений.At the bottom of the oceans there is a continuous exchange of water masses with the crust of the Earth. With an increase in intracrustal pressure, which can occur, for example, during the preparation of a strong earthquake, the fluids contained in the pores of the crust are “squeezed” into the bottom layer, causing a significant change in its properties. On land, this phenomenon leads to an increase in the level of groundwater in wells and is one of the signs for predicting earthquakes.

Морские землетрясения приводят к локальным изменениям температуры водной толщи, что отмечалось при проведении наблюдений за водной поверхностью.Marine earthquakes lead to local changes in the temperature of the water column, which was noted during observations of the water surface.

Для регистрации геофизических и гидрохимических параметров в придонном слое мирового океана используют донные станции, которые содержат следующие основные приборы: трехкомпонентный цифровой сейсмограф с частотами регистрации 0,03-40 Гц, акустооптический спектрометр видимого диапазона волн (415-800 нм), измеритель скорости и направления течений, измеритель температуры воды. измеритель давления, измеритель электропроводности воды, магнитометр постоянного магнитного поля, гамма-спектрометр и гидроакустический модуль для связи с обеспечивающим судном и позиционирования на дне (Геоэкологический мониторинг морских нефтегазоносных акваторий / Л.И.Лобковский, Д.Г.Левченко, А.В.Леонов, А.К.Амбросимов // М.: Наука, 2005, с.97-100 [29]). При этом посредством донной станции измеряют температуру воды, скорость звука в воде, давления на дне, скорости придонных течений и концентрации водородных ионов pH. Полученные результаты измерений подвергают обработке и выносят суждение о возможности готовящегося землетрясения.To record geophysical and hydrochemical parameters in the bottom layer of the oceans, bottom stations are used that contain the following main instruments: a three-component digital seismograph with recording frequencies of 0.03-40 Hz, an acousto-optic spectrometer of the visible wavelength range (415-800 nm), a speed and direction meter currents, water temperature meter. pressure meter, water conductivity meter, constant magnetic field magnetometer, gamma spectrometer and hydroacoustic module for communication with the supply vessel and bottom positioning (Geoecological monitoring of offshore oil and gas bearing waters / L.I. Lobkovsky, D.G. Levchenko, A.V. Leonov, A.K. Ambrosimov // M .: Nauka, 2005, p.97-100 [29]). In this case, the temperature of the water, the speed of sound in water, the pressure at the bottom, the velocity of bottom currents and the concentration of hydrogen ions pH are measured by means of the bottom station. The obtained measurement results are processed and make a judgment about the possibility of an impending earthquake.

Задачей настоящего предложения является повышение достоверности вероятностного прогноза землетрясения.The objective of this proposal is to increase the reliability of the probabilistic forecast of an earthquake.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе определения предвестника землетрясения, включающем измерение сигналов электростатических аномалий сетью сейсмических станций с выделением контрольных зон, определение их энергетических и пространственно-временных параметров и направленности развития сейсмического процесса, выявление миграции локальных областей сейсмической активности, по изменению параметров которой судят о местоположении и величине готовящегося землетрясения в сейсмоактивной зоне, при этом определение электромагнитных предвестников землетрясения выполняют с учетом амплитуд частоты резонанса в волноводе Земля-ионосфера на фиксированных частотах с размещением по крайней мере одной из сейсмических станций на космической орбите, определение в качестве предвестника землетрясения повышенного содержания радона в подземных водах, определение в качестве предвестника землетрясения повышенного содержания водорода на линиях разлома, в котором определение энергетических и пространственно-временных параметров и направленности развития сейсмического процесса производят в моменты, когда частота временного хода синусоидального периодического процесса будет соизмерима с частотой циклического времени измерения, измерение сигналов электрических аномалий наземными станциями производят на фиксированных частотах 7,8; 14,4; 20,3 Гц, а станцией, находящейся на космической орбите, измерения регистрируют в инфранизкочастотном диапазоне в области первой резонансной частоты, при этом максимальные значения амплитуды определяют по гармонической составляющей электромагнитной волны, ограниченной по контуру поверхности, причем максимальные значения амплитуд определяют для нескольких точек с вещественными или плановыми координатами с учетом высоты уровня моря для каждой точки, при этом в регионах, омываемыми морями, на морском дне устанавливают донные станции для измерения температуры, скорости придонных течений, давления на дне, скорости звука в воде, концентрации водородных ионов pH и постоянного магнитного поля, в отличие от известных способов, наземные станции дополнительно снабжены средством зондирования земной коры в частотном диапазоне 0,01-1000 Гц, которое установлено на заданном горизонте по глубине земной коры, сеть наземных сейсмических станций устанавливают по трансконтинентальной системе разломов, в регионах, омываемых морями, донные станции устанавливают в прибрежных зонах континентальных окраин, островных дуг, срединных океанических хребтов и подножий грязевых вулканов, определение пространственно-временных параметров и направленности развития сейсмического процесса выполняют путем взаимного корреляционного анализа.The problem is solved due to the fact that in the method for determining the precursor of an earthquake, which includes measuring the signals of electrostatic anomalies by a network of seismic stations with the allocation of control zones, determining their energy and space-time parameters and the direction of development of the seismic process, identifying the migration of local areas of seismic activity, by changing whose parameters are judged on the location and magnitude of the impending earthquake in the seismically active zone, while determining Electromagnetic earthquake precursors are performed taking into account the amplitudes of the resonance frequency in the Earth-ionosphere waveguide at fixed frequencies with at least one of the seismic stations located in space orbit, determining an increased radon content in groundwater as a precursor of an earthquake, and identifying an increased hydrogen content as an earthquake precursor on the fault lines, in which the definition of energy and space-time parameters and the direction of development of this namic process produces at the instants when the frequency of the time variation of the sinusoidal periodic process is commensurate with the frequency of the cyclic measurement time, the measurement of the electrical signal anomalies produce ground stations at fixed frequencies 7.8; 14.4; 20.3 Hz, and a station in space orbit records measurements in the infra-low-frequency range in the region of the first resonant frequency, while the maximum amplitude values are determined by the harmonic component of the electromagnetic wave bounded along the surface contour, and the maximum amplitudes are determined for several points with material or planned coordinates, taking into account the height of the sea level for each point, while in the regions washed by the seas, bottom stations are installed on the seabed for measurements of temperature, velocity of bottom currents, bottom pressure, sound velocity in water, concentration of hydrogen ions pH and a constant magnetic field, in contrast to known methods, ground stations are additionally equipped with means for sensing the crust in the frequency range of 0.01-1000 Hz, which established at a given horizon in the depth of the earth's crust, a network of ground-based seismic stations installed along the transcontinental fault system, in the regions washed by the seas, bottom stations installed in the coastal zones of the continental At the outskirts, island arcs, mid-ocean ridges and foothills of mud volcanoes, the determination of the spatio-temporal parameters and direction of development of the seismic process is carried out by cross-correlation analysis.

Предлагаемый способ определения предвестника землетрясения основывается на анализе результатов измерений, зарегистрированных на дне Авачинской бухты, перед землетрясением и в момент землетрясения 07.08.1999 (Геоэкологический мониторинг морских нефтегазоносных акваторий / Л.И.Лобковский, Д.Г.Левченко, А.В.Леонов, А.К.Амбросимов // М.: Наука, 2005, с.22-24 [29]).The proposed method for determining the earthquake precursor is based on the analysis of the measurement results recorded on the bottom of Avacha Bay, before the earthquake and at the time of the earthquake 08/07/1999 (Geoecological monitoring of offshore oil and gas bearing waters / L.I. Lobkovsky, D.G. Levchenko, A.V. Leonov , A.K. Ambrosimov // M .: Nauka, 2005, p.22-24 [29]).

Анализ результатов зарегистрированных подводных землетрясений с магнитудой 4-5 с глубиной гипоцентра 35-40 км показал следующее.An analysis of the results of recorded underwater earthquakes with a magnitude of 4-5 with a hypocenter depth of 35-40 km showed the following.

За 8 суток до землетрясения увеличивается скорость течения и за семь суток достигает максимума (с 0,05 м/с до 0,15 м/с). При этом показатель pH изменяется скачкообразно, но стабильно относительно среднего уровня, температура воды, скорость звука и давление на дне начинают медленно и синхронно повышаться.8 days before the earthquake, the current velocity increases and in seven days reaches a maximum (from 0.05 m / s to 0.15 m / s). At the same time, the pH indicator changes stepwise, but stably relative to the average level, the water temperature, the speed of sound and the pressure at the bottom begin to rise slowly and synchronously.

За пять суток до землетрясения скорость придонного течения резко уменьшается (с 0,15 м/с до 0,05 м/с и менее), а показатель pH резко возрастает (с 7,2 до 7,6), при этом температура воды, скорость звука и давление на дне продолжают монотонно и синхронно повышаться (Геоэкологический мониторинг морских нефтегазоносных акваторий / Л.И.Лобковский, Д.Г.Левченко, А.В.Леонов, А.К.Амбросимов // М.: Наука, 2005, с.22-24 [29]). За трое суток до землетрясения показатель рН резко падает, при этом температура воды, скорость звука и давление на дне продолжают монотонно и синхронно увеличиваться.Five days before the earthquake, the velocity of the bottom current sharply decreases (from 0.15 m / s to 0.05 m / s and less), and the pH rises sharply (from 7.2 to 7.6), while the water temperature sound speed and pressure at the bottom continue to increase monotonously and synchronously (Geoecological monitoring of offshore oil and gas areas / L.I. Lobkovsky, D.G. Levchenko, A.V. Leonov, A.K. Ambrosimov // M .: Nauka, 2005, p.22-24 [29]). Three days before the earthquake, the pH drops sharply, while the water temperature, sound velocity and bottom pressure continue to increase monotonously and synchronously.

Техническая сущность способа заключается в следующем.The technical essence of the method is as follows.

Измерение сигналов электрических аномалий наземными станциями производят, как и в прототипе [28], с учетом амплитуд частоты резонанса в волноводе Земля-ионосфера на фиксированных частотах 7,8; 14,4 и 20,3 Гц, которые имеют значительное увеличение по амплитуде по сравнению с другими частотами, а станцией, находящейся на космической орбите измерения, регистрируют в инфранизкочастотном диапазоне с характерным максимумом в области первой резонансной частоты 6-8 Гц.The signals of electrical anomalies are measured by ground stations, as in the prototype [28], taking into account the amplitudes of the resonance frequency in the Earth-ionosphere waveguide at fixed frequencies of 7.8; 14.4 and 20.3 Hz, which have a significant increase in amplitude compared to other frequencies, and a station located in the space orbit of measurement is recorded in the infra-low frequency range with a characteristic maximum in the region of the first resonant frequency of 6-8 Hz.

При этом максимальные значения амплитуды определяют по гармонической составляющей электромагнитной волны, ограниченной по контуру поверхности, которая задается амплитудой А, углом положения q, периодом Т на основании зависимости Amax(t)=Acos(qt-g), где g - угловая скорость гармонической волны, t - фиксированный момент времени. Причем значения Amax(t) определяют для нескольких точек с вещественными плановыми координатами, направленными на восток и север, ограниченной по контуру поверхности местности с учетом высоты уровня моря для каждой точки.In this case, the maximum values of the amplitude are determined by the harmonic component of the electromagnetic wave, limited along the surface contour, which is determined by the amplitude A, the angle q, the period T based on the dependence Amax (t) = Acos (qt-g), where g is the angular velocity of the harmonic wave , t is a fixed point in time. Moreover, the values of Amax (t) are determined for several points with real planned coordinates directed to the east and north, limited along the contour of the terrain taking into account the height of the sea level for each point.

В отличие от прототипа [28] наземные станции дополнительно снабжены средством зондирования земной коры с частотным диапазоном 0,01-1000 Гц, установленным на заданную глубину земной коры.In contrast to the prototype [28], ground stations are additionally equipped with means for sensing the earth's crust with a frequency range of 0.01-1000 Hz, set at a given depth of the earth's crust.

Средство зондирования земной коры с частотным диапазоном 0,01-1000 Гц представляет собой сейсмический комплекс, включающий датчики-велосиметры с диапазоном регистрируемых частот 0,01-20 Гц, 05,-40 Гц, 1,0-150 Гц для регистрации микросейсмического волнового поля и датчики сейсмоакустических измерений с диапазоном регистрируемых частот 1,0-1000 Гц, которые устанавливают в скважину на разных горизонтах по глубине земной коры, что позволяет получить более широкий спектр сейсмических сигналов.A means of sensing the earth's crust with a frequency range of 0.01-1000 Hz is a seismic complex, including bicycle sensors with a range of recorded frequencies of 0.01-20 Hz, 05, -40 Hz, 1.0-150 Hz for recording a microseismic wave field and sensors of seismic-acoustic measurements with a range of recorded frequencies of 1.0-1000 Hz, which are installed in the well at different horizons along the depth of the earth's crust, which allows to obtain a wider range of seismic signals.

По максимальным значениям амплитуды для последовательного набора дискретных значений времени определяют амплитуды колебаний гармонической составляющей электромагнитной волны на фиксированных частотах, по которым определяют время наступления землетрясения.The maximum amplitude values for a sequential set of discrete time values determine the oscillation amplitudes of the harmonic component of the electromagnetic wave at fixed frequencies, which determine the time of the earthquake.

После установления времени возникновения землетрясения выявляют миграцию локальных областей (зон) сейсмической активности путем замеров концентрации содержания радона в подземных водах, так как разрывам подземных пород может предшествовать ломка их кристаллической структуры, когда через образовавшиеся щели в подземные воды попадает газ радон, а также путем замеров концентрации водорода, так как над линией разлома может выделяться газообразный водород, превышающий в 10 раз концентрацию для нормальных условий.After the time of the earthquake is established, the migration of local areas (zones) of seismic activity is detected by measuring the concentration of radon in groundwater, since breaks in the underground rocks can be preceded by a breakdown of their crystalline structure, when radon gas enters the groundwater through gaps, as well as by measurements hydrogen concentration, since gaseous hydrogen may be released above the fault line, exceeding 10 times the concentration under normal conditions.

Анализ измеренных энергетических и пространственно-временных параметров производят в моменты, когда частота временного хода синусоидального периодического процесса соизмерима с частотой циклического времени измерения, так как характер периодичности реального и измеренного процессов различны. Причина различия - циклический характер времени измерения. Один и тот же процесс может быть и периодическим и непериодическим в разных временных циклических временах измерения. Так как временной ход даже синусоидального периодического процесса является периодическим только в случае соизмеримости его частоты с частотой циклической системы времени измерения, а во всех остальных случаях измерения дают непериодический процесс, то для повышения точности прогноза анализ измеренных параметров производят для случаев, когда частота временного хода синусоидального периодического процесса соизмерима с частотой циклического времени измерения. Время наступления землетрясения определяется методом сеток. Так как анализ измеренных параметров выполняется для последовательного набора дискретных значений времени, то полученные максимальные значения амплитуд позволяют определить в узлах сетки амплитуды колебаний гармонической составляющей электромагнитной волны.The analysis of the measured energy and space-time parameters is performed at the moments when the frequency of the time course of the sinusoidal periodic process is comparable with the frequency of the cyclic measurement time, since the nature of the periodicity of the real and measured processes is different. The reason for the difference is the cyclical nature of the measurement time. One and the same process can be both periodic and non-periodic in different cyclic times of measurement. Since the time course of even a sinusoidal periodic process is periodic only if its frequency is comparable with the frequency of the cyclic system of the measurement time, and in all other cases the measurements give a non-periodic process, then to increase the accuracy of the forecast, the analysis of the measured parameters is performed for cases when the frequency of the time course of the sinusoidal The periodic process is commensurate with the frequency of the cyclic measurement time. The time of the earthquake is determined by the grid method. Since the analysis of the measured parameters is performed for a sequential set of discrete values of time, the obtained maximum values of the amplitudes make it possible to determine the vibration amplitudes of the harmonic component of the electromagnetic wave at the grid nodes.

Сеть сейсмических станций устанавливают по трансконтинентальной системе разломов, что позволяет контролировать прохождение колебаний гармонической составляющей электромагнитной волны, например в направлениях удаленных регионов с городами мегаполисами, и соответственно принять заблаговременные меры для предотвращения возможных негативных последствий, при неблагоприятном развитие событий.The network of seismic stations is installed along a transcontinental fault system, which allows you to control the passage of oscillations of the harmonic component of the electromagnetic wave, for example, in the directions of remote regions with cities and cities, and accordingly take early measures to prevent possible negative consequences in the event of adverse events.

Преимуществом предлагаемого технического решения является то, что при его реализации регистрируют более широкий спектр сейсмических сигналов. Установка средства зондирования земной коры с частотным диапазоном 0,01-1000 Гц, установленным на заданную глубину земной коры от 15 до 150 м в режиме зондирования земной коры низкочастотными акустическим сигналами, позволяет проникнуть на большую глубину в недра Земли и исследовать ее строение вплоть до внутреннего ядра, и соответственно, более ранее выявить появление аномалий, включая появление наведенной сейсмичности при извлечении больших объемов нефти и газа из земных недр в регионах добычи углеводородов.An advantage of the proposed technical solution is that during its implementation a wider range of seismic signals is recorded. The installation of means for sensing the earth’s crust with a frequency range of 0.01-1000 Hz, set to a predetermined depth of the earth’s crust from 15 to 150 m in the mode of probing the earth’s crust with low-frequency acoustic signals, allows you to penetrate to a greater depth into the bowels of the Earth and study its structure up to the inside cores, and, accordingly, to detect earlier the appearance of anomalies, including the appearance of induced seismicity during the extraction of large volumes of oil and gas from the earth's bowels in regions of hydrocarbon production.

Как и в прототипе, осуществляется разложение анализируемых параметров на составляющие их физические элементы, что позволяет установить границы аналогии, формализовать исходную информацию для составления прогноза в форму, удобную для обработки ее на ЭВМ, на основе заданных значений гармонических постоянных для местности с любым рельефом.As in the prototype, the analyzed parameters are decomposed into the physical elements that compose them, which allows you to set the analogy boundaries, formalize the initial information to make a forecast in a form convenient for computer processing, based on the given values of harmonic constants for the terrain with any terrain.

При этом в качестве контролируемого параметра геофизических полей могут быть приняты уровень естественной радиоактивности, микросейсмической активности, напряженность электромагнитного поля, температура и давление воздуха, температура приповерхностных слоев литосферы и гидросферы, а также, как и в известных способах [25, 26] содержание озона в атмосфере и содержание гелия в подземных флюидах тектонического происхождения, изменение силы тяжести, деформации земной поверхности. Контролировать можно параметры либо одного из перечисленных полей, либо, что повышает достоверность контроля, определенного их комплекса. При этом по вариациям содержания гелия, во время сильных землетрясений, которые проявляются в течение 1,0-1,5 месяцев до события можно предварительно установить момент возможного начала землетрясения, с последующим его уточнением по остальным анализируемым параметрам.Moreover, the level of natural radioactivity, microseismic activity, electromagnetic field strength, air temperature and pressure, the temperature of the surface layers of the lithosphere and hydrosphere, as well as in the known methods [25, 26], ozone atmosphere and helium content in underground fluids of tectonic origin, a change in gravity, deformation of the earth's surface. You can control the parameters of either one of the listed fields, or, which increases the reliability of the control defined by their complex. In this case, by variations in the helium content during strong earthquakes that occur within 1.0-1.5 months before the event, you can preliminarily establish the moment of the possible onset of the earthquake, with its subsequent refinement by the rest of the analyzed parameters.

Одновременно с регистрацией сигналов наземной сейсмической станцией, в регионах, омываемыми морями, посредством установленных донных станций на морском дне, измеряют температуру придонного слоя морской воды, скорость придонных течений, давление на морском дне, скорость звука в воде, концентрацию водородных ионов pH и вариации магнитного поля.Simultaneously with the registration of signals by a ground seismic station, in the regions washed by the seas, the temperature of the bottom layer of sea water, the speed of bottom currents, the pressure on the bottom of the sea, the speed of sound in water, the concentration of hydrogen ions pH and magnetic variations are measured by means of installed bottom stations on the seabed. fields.

При этом в регионах, омываемых морями, донные станции устанавливают в прибрежных зонах континентальных окраин, островных дуг, срединных океанических хребтов, и подножий грязевых вулканов, определение пространственно-временных параметров и направленности развития сейсмического процесса выполняют путем взаимного корреляционного анализа.At the same time, in regions washed by the seas, bottom stations are installed in the coastal zones of continental margins, island arcs, mid-ocean ridges, and the foothills of mud volcanoes, the spatial and temporal parameters and direction of development of the seismic process are determined by cross-correlation analysis.

Определение взаимной статистической связи между скоростными составляющими z'(t) и z'(x*), описывающими динамику движущейся волновой поверхности z'(x*,t) в пространственно-временном представлении, связано с использованием взаимокорреляционного и взаимоспектрального анализа. При этом z'(t) и z'(x*) являются стационарньми случайными функциями, характеризующими соответственно скорость изменения ординат движущейся волновой поверхности во времени и в направлении оси ox*. В свою очередь, функция z'(x*), где x*(t) - стационарная случайная функция, описывающая смещение волновой поверхности вдоль оси ox*, представляется как функция времени z x * ' ( t )

Figure 00000001
, что позволяет в полной мере использовать взаимокорреляционный и взаимоспектральный анализ.The determination of the mutual statistical relationship between the velocity components z '(t) and z' (x * ), which describe the dynamics of the moving wave surface z '(x * , t) in the space-time representation, is associated with the use of cross-correlation and inter-spectral analysis. Moreover, z '(t) and z' (x * ) are stationary random functions characterizing, respectively, the rate of change of the ordinates of the moving wave surface in time and in the direction of the axis ox * . In turn, the function z '(x * ), where x * (t) is the stationary random function describing the displacement of the wave surface along the axis ox *, is represented as a function of time z x * '' ( t )
Figure 00000001
, which allows full use of cross-correlation and inter-spectral analysis.

В результате взаимокорреляционная функция между z t ' ( t )

Figure 00000002
и z x * ' ( t )
Figure 00000003
определяется как:As a result, the inter-correlation function between z t '' ( t )
Figure 00000002
and z x * '' ( t )
Figure 00000003
defined as:

R z x * ' z t ' ( τ ) = 1 T τ 0 T τ z x * ' ( t ) z t ' ( t + τ ) d t R z x * ' z t ' ( τ ) = R z t ' z x * ' ( τ ) = 1 T τ 0 T τ z t ' ( t ) z x * ' ( t + τ ) d t } ( 1 )

Figure 00000004
R z x * '' z t '' ( τ ) = one T - τ 0 T - τ z x * '' ( t ) z t '' ( t + τ ) d t R z x * '' z t '' ( - τ ) = R z t '' z x * '' ( τ ) = one T - τ 0 T - τ z t '' ( t ) z x * '' ( t + τ ) d t } ( one )
Figure 00000004

где Т - временной интервал квазистационарности случайных функций z t ' ( t )

Figure 00000005
и z x * ' ( t )
Figure 00000006
с нулевыми средними значениями Z x * ' ( t ) ¯ = 0
Figure 00000007
, Z t ' ( t ) ¯
Figure 00000008
, и дисперсиями σ Z x * ' 2
Figure 00000009
, σ Z t ' 2
Figure 00000010
;where T is the time interval of quasistationary random functions z t '' ( t )
Figure 00000005
and z x * '' ( t )
Figure 00000006
with zero averages Z x * '' ( t ) ¯ = 0
Figure 00000007
, Z t '' ( t ) ¯
Figure 00000008
, and variances σ Z x * '' 2
Figure 00000009
, σ Z t '' 2
Figure 00000010
;

τ - временной сдвиг между значениями (ординатами) функций z x * ' ( t )

Figure 00000011
и z t ' ( t )
Figure 00000012
. В общем случае функция взаимной корреляции является несимметричной, т.е. R Z x * ' Z t ' ( τ ) R Z x * ' Z t ' ( τ )
Figure 00000013
.τ is the time shift between the values (ordinates) of the functions z x * '' ( t )
Figure 00000011
and z t '' ( t )
Figure 00000012
. In general, the cross-correlation function is asymmetric, i.e. R Z x * '' Z t '' ( τ ) R Z x * '' Z t '' ( - τ )
Figure 00000013
.

При этом функция R Z x * ' Z t ' ( τ )

Figure 00000014
характеризует степень статистической связи при упреждении z x * ' ( t )
Figure 00000015
относительно z t ' ( t )
Figure 00000016
, а функция R Z x * ' Z t ' ( τ ) = R Z t ' Z x * ' ( τ )
Figure 00000017
- при запаздывании z x * ' ( t )
Figure 00000018
относительно z t ' ( t )
Figure 00000019
.In this case, the function R Z x * '' Z t '' ( τ )
Figure 00000014
characterizes the degree of statistical communication in the lead z x * '' ( t )
Figure 00000015
regarding z t '' ( t )
Figure 00000016
, and the function R Z x * '' Z t '' ( - τ ) = R Z t '' Z x * '' ( τ )
Figure 00000017
- when delayed z x * '' ( t )
Figure 00000018
regarding z t '' ( t )
Figure 00000019
.

Взаимокорреляционная функция позволяет произвести оценку статистической связи и определить среднюю разность фаз изменения функций z x * ' ( t )

Figure 00000020
и z t ' ( t )
Figure 00000021
относительно друг друга. При этом выделяются два характерных случая:The inter-correlation function allows you to evaluate the statistical relationship and determine the average phase difference of the change in functions z x * '' ( t )
Figure 00000020
and z t '' ( t )
Figure 00000021
relative to each other. In this case, two characteristic cases are distinguished:

1. Когда R Z x * ' Z t ' ( τ ) = R Z x * ' Z t ' ( τ )

Figure 00000022
- функция взаимной корреляции симметрична относительно временного сдвига τ=0.1. When R Z x * '' Z t '' ( τ ) = R Z x * '' Z t '' ( - τ )
Figure 00000022
- the cross-correlation function is symmetric with respect to the time shift τ = 0.

2. Максимум функции достигается при τ=0, разность фаз функций z x * ' ( t )

Figure 00000023
и z t ' ( t )
Figure 00000024
, (φ21)=0, что свидетельствует о синхронности протекания процессов. Когда R Z x * ' Z t ' ( τ ) R Z x * ' Z t ' ( τ )
Figure 00000025
- функция взаимной корреляции ассиметрична относительно временного сдвига φ=0.2. The maximum of the function is achieved at τ = 0, the phase difference of the functions z x * '' ( t )
Figure 00000023
and z t '' ( t )
Figure 00000024
, (φ 21 ) = 0, which indicates the synchronism of the processes. When R Z x * '' Z t '' ( τ ) R Z x * '' Z t '' ( - τ )
Figure 00000025
- the cross-correlation function is asymmetric with respect to the time shift φ = 0.

Максимум функции достигается при временном сдвиге τ=τс≠0, разность фаз, соответствующая временному сдвигу τc, (φ21)≠0, что свидетельствует об асинхронном протекании процессов z x * ' ( t )

Figure 00000026
и z t ' ( t )
Figure 00000027
.The maximum of the function is achieved with a time shift τ = τ s ≠ 0, the phase difference corresponding to the time shift τ c , (φ 21 ) ≠ 0, which indicates the asynchronous process z x * '' ( t )
Figure 00000026
and z t '' ( t )
Figure 00000027
.

Оценка степени и характера взаимной статистической связи функций z x * ' ( t )

Figure 00000028
и z t ' ( t )
Figure 00000029
производится на основе коэффициента взаимной корреляции, определяемого как:Assessment of the degree and nature of the mutual statistical relationship of functions z x * '' ( t )
Figure 00000028
and z t '' ( t )
Figure 00000029
based on a cross-correlation coefficient, defined as:

r Z x * ' Z t ' ( τ ) = R Z x * ' Z t ' ( τ ) σ Z x ' ' σ Z t ' r Z x * ' Z t ' ( τ ) = r Z t ' Z x * ' ( τ ) = R Z t ' Z x * ' ( τ ) σ Z x * ' σ Z t ' } ( 2 )

Figure 00000030
r Z x * '' Z t '' ( τ ) = R Z x * '' Z t '' ( τ ) σ Z x '' '' σ Z t '' r Z x * '' Z t '' ( - τ ) = r Z t '' Z x * '' ( τ ) = R Z t '' Z x * '' ( τ ) σ Z x * '' σ Z t '' } ( 2 )
Figure 00000030

R Z x * ' Z t ' ( τ )

Figure 00000031
- взаимная дисперсия функций z x * ' ( t )
Figure 00000032
и z t ' ( t )
Figure 00000033
при временном сдвиге τ, отвечающем максимуму функции взаимной корреляции; R Z x * '' Z t '' ( τ )
Figure 00000031
- mutual dispersion of functions z x * '' ( t )
Figure 00000032
and z t '' ( t )
Figure 00000033
at a time shift τ corresponding to the maximum of the cross-correlation function;

r Z x * ' Z t ' ( τ ) = r Z x * ' Z t ' ( τ )

Figure 00000034
- коэффициенты взаимной корреляции функций z x * ' ( t )
Figure 00000035
и z t ' ( t )
Figure 00000036
при временном сдвиге τ, соответствующем максимуму функции взаимной корреляции; r Z x * '' Z t '' ( τ ) = r Z x * '' Z t '' ( - τ )
Figure 00000034
- cross-correlation coefficients of functions z x * '' ( t )
Figure 00000035
and z t '' ( t )
Figure 00000036
at a time shift τ corresponding to the maximum of the cross-correlation function;

0 | r Z x * ' Z t ' ( τ ) | 1

Figure 00000037
0 | r Z x * '' Z t '' ( τ ) | one
Figure 00000037

При этом модуль коэффициента взаимной корреляции | r Z x * ' Z t ' ( τ ) |

Figure 00000038
определяет степень статистической связи функции, а его знак свидетельствует о прямой или обратной зависимости функций.The modulus of the cross correlation coefficient | r Z x * '' Z t '' ( τ ) |
Figure 00000038
determines the degree of statistical relationship of the function, and its sign indicates a direct or inverse relationship of the functions.

В случае прямой зависимости r(τ)>0, - имеет место одинаково направленные отклонения функций от среднего значения, а в случае r(τ)<0 - взаимно-обратное направление отклонений функций.In the case of a direct dependence r (τ)> 0, - there are identically directed deviations of the functions from the average value, and in the case of r (τ) <0, there is a mutually inverse direction of the deviations of the functions.

Для выделения свойств симметрии и асимметрии взаимной связи функции z x * ' ( t )

Figure 00000039
и z t ' ( t )
Figure 00000040
, относительно временного сдвига τ=0, используется представление функции взаимной корреляции в виде:To highlight the properties of symmetry and asymmetry of the interrelation of the function z x * '' ( t )
Figure 00000039
and z t '' ( t )
Figure 00000040
, relative to the time shift τ = 0, the representation of the cross-correlation function is used in the form:

R ч ( τ ) = 1 2 [ R Z x * ' Z t ' ( τ ) + R Z x * ' Z t ' ( τ ) ] R н ч ( τ ) = 1 2 [ R Z x * ' Z t ' ( τ ) + R Z x * ' Z t ' ( τ ) ] }

Figure 00000041
R h ( τ ) = one 2 [ R Z x * '' Z t '' ( - τ ) + R Z x * '' Z t '' ( τ ) ] R n h ( τ ) = one 2 [ R Z x * '' Z t '' ( - τ ) + R Z x * '' Z t '' ( τ ) ] }
Figure 00000041

где Rч(τ) - четная часть функции взаимной корреляции;where R h (τ) is the even part of the cross-correlation function;

Rнч(τ) - нечетная часть функции взаимной корреляции.R LF (τ) is the odd part of the cross-correlation function.

Функция Rч(τ) - четная относительно временного сдвига τ=0,The function R h (τ) is even with respect to the time shift τ = 0,

т.е. Rч(τ)=Rч(-τ), что свидетельствует о разности фаз (φ21)=0 между функциями z x * ' ( t )

Figure 00000042
и z t ' ( t )
Figure 00000043
и их синхронными изменениями.those. R h (τ) = R h (-τ), which indicates the phase difference (φ 21 ) = 0 between functions z x * '' ( t )
Figure 00000042
and z t '' ( t )
Figure 00000043
and their synchronous changes.

Функция Rнч(τ) отражает свойство асимметрии взаимнокорреляционной функции R Z x * ' Z t ' ( τ )

Figure 00000044
, является нечетной функцией Rнч(τ)≠Rнч(-τ).The function R LF (τ) reflects the asymmetry property of the cross-correlation function R Z x * '' Z t '' ( τ )
Figure 00000044
, is an odd function R lf (τ) ≠ R lf (-τ).

Асимметрия функции Rнч(τ) выражается в смещении ее максимума на временной сдвиг τ≠0.The asymmetry of the function R low (τ) is expressed in the shift of its maximum by a time shift τ ≠ 0.

При этом Rнч(τ)≠0 свидетельствует о разности фаз (φ21)≠0 и соответственно об асинхронности протекающих процессов.Moreover, R LF (τ) ≠ 0 indicates the phase difference (φ 21 ) ≠ 0 and, accordingly, the asynchrony of the ongoing processes.

Как следует из представления функции взаимной корреляции в виде, степень статистической связи и разность фаз колебаний процессов z x * ' ( t )

Figure 00000045
и z t ' ( t )
Figure 00000046
непосредственно зависят от соотношения взаимной дисперсии синхронного и асинхронного их взаимодействия.As follows from the representation of the cross-correlation function in the form, the degree of statistical connection and the phase difference of the process oscillations z x * '' ( t )
Figure 00000045
and z t '' ( t )
Figure 00000046
directly depend on the ratio of the mutual dispersion of their synchronous and asynchronous interactions.

Это позволяет перейти к спектральному представлению взаимной связи функций на основе определения функции взаимной спектральной плотности, представляющей собой преобразование Фурье взаимной корреляционной функции.This allows us to move on to the spectral representation of the interconnection of functions based on the determination of the mutual spectral density function, which is the Fourier transform of the mutual correlation function.

В этом случае функция взаимной спектральной плотности выражается в виде:In this case, the mutual spectral density function is expressed as:

S Z x * ' Z t ' ( ω ) = S В ( ω ) + j S К В ( ω )

Figure 00000047
; S Z x * '' Z t '' ( ω ) = S AT ( ω ) + j S TO AT ( ω )
Figure 00000047
;

где S В ( ω ) = 1 2 0 T R Ч ( τ ) cos ω τ d τ

Figure 00000048
- вещественная часть взаимного спектра функции;Where S AT ( ω ) = one 2 0 T R H ( τ ) cos ω τ d τ
Figure 00000048
- the real part of the mutual spectrum of the function;

S К В ( ω ) = 1 2 0 T R Н Ч ( τ ) sin ω τ d τ

Figure 00000049
- квадратурная часть взаимного спектра функций. S TO AT ( ω ) = one 2 0 T R N H ( τ ) sin ω τ d τ
Figure 00000049
- the quadrature part of the mutual spectrum of functions.

Вещественная часть взаимного спектра определяет вклад энергии частот спектра функции в общую взаимную дисперсию при временном сдвиге τ=0, т.е. является мерой взаимной энергии при синхронном взаимодействии процессов z x * ' ( t )

Figure 00000050
и z t ' ( t )
Figure 00000051
.The real part of the mutual spectrum determines the contribution of the energy of the frequencies of the spectrum of the function to the total mutual dispersion at a time shift τ = 0, i.e. is a measure of mutual energy in synchronous interaction of processes z x * '' ( t )
Figure 00000050
and z t '' ( t )
Figure 00000051
.

Квадратурная часть взаимного спектра определяет вклад энергии частот спектра функций в общую взаимную дисперсию при временном сдвиге частот спектра функции z x * ' ( t )

Figure 00000052
относительно z t ' ( t )
Figure 00000053
на τ = T 4
Figure 00000054
.The quadrature part of the mutual spectrum determines the contribution of the energy of the frequencies of the spectrum of the functions to the total mutual dispersion during a time shift of the frequencies of the spectrum of the function z x * '' ( t )
Figure 00000052
regarding z t '' ( t )
Figure 00000053
on τ = T four
Figure 00000054
.

В результате коэффициент взаимной корреляции функций в частотном представлении определяется какAs a result, the cross-correlation coefficient of functions in the frequency representation is defined as

r ( ω ) = S В 2 ( ω ) + S к в 2 ( ω ) S Z x * ' ( ω ) S Z t ' ( ω ) ; ( 3 )

Figure 00000055
r ( ω ) = S AT 2 ( ω ) + S to at 2 ( ω ) S Z x * '' ( ω ) S Z t '' ( ω ) ; ( 3 )
Figure 00000055

где 0≤r(ω)≤1where 0≤r (ω) ≤1

Согласно определению r(ω) можно выделить следующие характерные случаи:According to the definition of r (ω), the following characteristic cases can be distinguished:

1. Когда Sкв(ω)=0, SВ(ω)≠0 - разность фаз колебаний на частоте1. When S q (ω) = 0, S B (ω) ≠ 0 is the phase difference of the oscillations at the frequency

ω(φ21)=0, т.к. взаимосвязь процессов осуществляется только за счет синхронного их взаимодействия.ω (φ 21 ) = 0, because interconnection of processes is carried out only due to their synchronous interaction.

2. Когда SВ(ω)=0, Sкв(ω)≠0 - разность фаз спектральных компонент на частоте ω ( ϕ 2 ϕ 1 ) = π 2

Figure 00000056
, т.к. взаимосвязь между колебаниями с частотой со осуществляется только за счет энергии асинхронного их взаимодействия.2. When S B (ω) = 0, S q (ω) ≠ 0 is the phase difference of the spectral components at a frequency ω ( ϕ 2 - ϕ one ) = π 2
Figure 00000056
because the relationship between the oscillations with frequency ω is carried out only due to the energy of their asynchronous interaction.

3. Когда SВ(ω)≠0, SКВ(ω)≠0, разность фаз спектральных компонент на частоте ω определяется как3. When S В (ω) ≠ 0, S КВ (ω) ≠ 0, the phase difference of the spectral components at the frequency ω is defined as

Δ ϕ = ϕ 2 ϕ 1 = a r c t g S в ( ω ) S к в ( ω )

Figure 00000057
; Δ ϕ = ϕ 2 - ϕ one = a r c t g S at ( ω ) S to at ( ω )
Figure 00000057
;

где φ2 - начальная фаза процесса z x * ' ( t )

Figure 00000058
;where φ 2 is the initial phase of the process z x * '' ( t )
Figure 00000058
;

φ1 - начальная фаза процесса z t ' ( t )

Figure 00000059
1 - the initial phase of the process z t '' ( t )
Figure 00000059
.

При этом следует отметить, что определяемый коэффициент взаимной корреляции r(ω) позволяет произвести не только оценку линейной статистической связи спектральных компонент процессов на общей частоте ω, но и оценить устойчивость разности фаз. В случае когда разность фаз процессов Δφ=const, r(ω)=1, при неустойчивости разности фаз r(ω)→0.It should be noted that the determined cross-correlation coefficient r (ω) allows not only to evaluate the linear statistical relationship of the spectral components of the processes at a common frequency ω, but also to evaluate the stability of the phase difference. In the case where the phase difference of the processes Δφ = const, r (ω) = 1, with instability of the phase difference r (ω) → 0.

Предвестники землетрясения могут устанавливаться в следующей последовательности. При повышении внутрикорового давления, что может происходить, например, при подготовке сильного землетрясения, через жерла подводных грязевых вулканов и расщелины тектонических разломов, флюиды, содержащиеся в порах коры «выдавливаются» в придонный слой, вызывая существенное изменение его свойств, посредством донной станции измеряют температуру придонного слоя морской воды, скорость придонных течений, давление на дне, скорость звука в воде, концентрацию водородного показателя pH. При этом, за 8 суток до землетрясения увеличивается скорость течения и за семь суток достигает максимума (с 0,05 м/с до 0,15 м/с). При этом показатель pH изменяется скачкообразно, но стабильно относительно среднего уровня, температура воды, скорость звука и давление на дне начинают медленно и синхронно повышаться.Earthquake precursors can be installed in the following sequence. With an increase in intracrustal pressure, which can occur, for example, during the preparation of a strong earthquake, through the vents of underwater mud volcanoes and clefts of tectonic faults, the fluids contained in the pores of the crust “squeeze” into the bottom layer, causing a significant change in its properties, measure the temperature by means of the bottom station bottom layer of seawater, velocity of bottom currents, bottom pressure, speed of sound in water, concentration of pH. At the same time, the flow velocity increases 8 days before the earthquake and reaches its maximum in seven days (from 0.05 m / s to 0.15 m / s). At the same time, the pH indicator changes stepwise, but stably relative to the average level, the water temperature, the speed of sound and the pressure at the bottom begin to rise slowly and synchronously.

За пять суток до землетрясения, скорость придонного течения резко уменьшается (с 0,15 м/с до 0,05 м/с и менее), а показатель pH резко возрастает (с 7,2 до 7,6), при этом температура воды, скорость звука и давление на дне продолжают монотонно и синхронно повышаться. За трое суток до землетрясения показатель pH резко падает, при этом температура воды, скорость звука и давление на дне продолжают монотонно и синхронно увеличиваться.Five days before the earthquake, the velocity of the bottom current sharply decreases (from 0.15 m / s to 0.05 m / s and less), and the pH rises sharply (from 7.2 to 7.6), while the water temperature , the speed of sound and pressure at the bottom continue to rise monotonously and synchronously. Three days before the earthquake, the pH drops sharply, while the water temperature, sound velocity and pressure at the bottom continue to increase monotonously and synchronously.

В качестве донной станции может быть применена донная станция разработки ОКБ ОТ РАН (Геоэкологический мониторинг морских нефтегазоносных акваторий / Л.И.Лобковский, Д.Г.Левченко, А.В.Леонов, А.К.Амбросимов // М.: Наука, 2005, с.97-100 [29]).The bottom station can be used as a bottom station developed by the Design Bureau of the OT RAS (Geoecological monitoring of offshore oil and gas areas / L.I. Lobkovsky, D.G. Levchenko, A.V. Leonov, A.K. Ambrosimov // M .: Nauka, 2005, p. 97-100 [29]).

Реализация заявляемого способа технической сложности не представляет, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности "промышленная применимость".The implementation of the proposed method of technical complexity does not present, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the patentability condition "industrial applicability".

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство SU №1444688.1. Copyright certificate SU No. 1444688.

2. Авторское свидетельство SU №1444689.2. Copyright certificate SU No. 1444689.

3. Авторское свидетельство SU №1300093.3. Copyright certificate SU No. 1300093.

4. Авторское свидетельство SU №1469481.4. Copyright certificate SU No. 1469481.

5. Авторское свидетельство SU №1300394.5. Copyright certificate SU No. 1300394.

6. Авторское свидетельство SU №1721563.6. Copyright certificate SU No. 1721563.

7. Авторское свидетельство SU №1712920.7. Copyright certificate SU No. 1712920.

8. Авторское свидетельство SU №1712919.8. Copyright certificate SU No. 1712919.

9. Авторское свидетельство SU №1171737.9. Copyright certificate SU No. 1171737.

10. Авторское свидетельство SU №1376766.10. Copyright certificate SU No. 1376766.

11. Авторское свидетельство SU №1454103.11. Copyright certificate SU No. 1454103.

12. Авторское свидетельство SU №499543.12. Copyright certificate SU No. 499543.

13. Авторское свидетельство SU №913311.13. Copyright certificate SU No. 913311.

14. Авторское свидетельство SU №1080099.14. Copyright certificate SU No. 1080099.

15. Авторское свидетельство SU №1171737.15. Copyright certificate SU No. 1171737.

16. Авторское свидетельство SU №1193620.16. Copyright certificate SU No. 1193620.

17. Патент RU №1806394.17. Patent RU No. 1806394.

18. Патент RU №2037162.18. Patent RU No. 2037162.

19. Авторское свидетельство SU №1290889.19. Copyright certificate SU No. 1290889.

20. Авторское свидетельство SU №1182462.20. Copyright certificate SU No. 1182462.

21. Авторское свидетельство SU №1331284.21. Copyright certificate SU No. 1331284.

22. Авторское свидетельство SU №1347741.22. Copyright certificate SU No. 1347741.

23. Авторское свидетельство SU №1347742.23. Copyright certificate SU No. 1347742.

24. Авторское свидетельство SU №1349535.24. Copyright certificate SU No. 1349535.

25. Патент RU №2030769.25. Patent RU No. 2030769.

26. Патент RU №2170448.26. Patent RU No. 2170448.

27. Авторское свидетельство SU №1628026.27. Copyright certificate SU No. 1628026.

28. Патент RU №2269145.28. Patent RU No. 2269145.

29. Геоэкологический мониторинг морских нефтегазоносных акваторий / Л.И.Лобковский, Д.Г.Левченко, А.В.Леонов, А.К.Амбросимов // М.: Наука, 2005, с.97-100 [29].29. Geoecological monitoring of offshore oil and gas areas / L. I. Lobkovsky, D. G. Levchenko, A. V. Leonov, A. K. Ambrosimov // M .: Nauka, 2005, p. 97-100 [29].

Claims (1)

Способ определения предвестников землетрясений, включающий измерение сигналов электростатических аномалий сетью сейсмических станций с выделением контрольных зон, определение их энергетических и пространственно-временных параметров и направленности развития сейсмического процесса, выявление миграции локальных областей сейсмической активности, по изменению параметров которой судят о местоположении и величине готовящегося землетрясения в сейсмоактивной зоне, при этом определение электромагнитных предвестников землетрясения выполняют с учетом амплитуд частоты резонанса в волноводе Земля - ионосфера на фиксированных частотах, с размещением, по крайней мере, одной из сейсмических станций на космической орбите, определение в качестве предвестника землетрясения повышенного содержания радона в подземных водах, определение в качестве предвестника землетрясения повышенного содержания водорода на линиях разлома, в котором определение энергетических и пространственно-временных параметров и направленности развития сейсмического процесса производят в моменты, когда частота временного хода синусоидального периодического процесса будет соизмерима с частотой циклического времени измерения, измерение сигналов электрических аномалий наземными станциями производят на фиксированных частотах 7,8, 14,4, 20,3 Гц, а станцией, находящейся на космической орбите, регистрируют измерения в инфранизкочастотном диапазоне в области первой резонансной частоты, при этом максимальные значения амплитуды определяют по гармонической составляющей электромагнитной волны, ограниченной по контуру поверхности, причем максимальные значения амплитуд определяют для нескольких точек с вещественными или плановыми координатами с учетом высоты уровня моря для каждой точки, при этом в регионах, омываемых морями, на морском дне устанавливают донные станции для измерения температуры, скорости придонных течений, давления на дне, скорости звука в воде, концентрации водородных ионов pH и постоянного магнитного поля, отличающийся тем, что наземные станции дополнительно снабжены средством зондирования земной коры в частотном диапазоне 0,01-1000 Гц, которое установлено на заданном горизонте по глубине земной коры, сеть наземных сейсмических станций устанавливают по трансконтинентальной системе разломов, в регионах, омываемых морями, донные станции устанавливают в прибрежных зонах континентальных окраин, островных дуг, срединных океанических хребтов и подножий грязевых вулканов. A method for determining earthquake precursors, including measuring signals of electrostatic anomalies by a network of seismic stations with the allocation of control zones, determining their energy and spatio-temporal parameters and the direction of development of the seismic process, identifying the migration of local areas of seismic activity, by changing the parameters of which judge the location and magnitude of the impending earthquake in a seismically active zone, with the determination of electromagnetic earthquake precursors Taking into account the amplitudes of the resonance frequency in the Earth - ionosphere waveguide at fixed frequencies, with the placement of at least one of the seismic stations in space orbit, the definition of an earthquake as a precursor of an earthquake is the increased content of radon in groundwater, the determination of an increased content of hydrogen as an earthquake precursor on fault lines, in which the determination of energy and spatio-temporal parameters and the direction of development of the seismic process is carried out at moments when and the frequency of the time course of the sinusoidal periodic process will be commensurate with the frequency of the cyclic measurement time, the measurement of electrical anomaly signals by ground stations is carried out at fixed frequencies of 7.8, 14.4, 20.3 Hz, and the measurements in the infra-low-frequency station are recorded in a space orbit range in the region of the first resonant frequency, while the maximum values of the amplitude are determined by the harmonic component of the electromagnetic wave, limited along the surface contour, and max The minimum values of the amplitudes are determined for several points with material or planned coordinates, taking into account the height of the sea level for each point, while in the regions washed by the seas, bottom stations are installed on the seabed to measure temperature, velocity of bottom currents, pressure at the bottom, and sound velocity in water, the concentration of hydrogen ions, pH and a constant magnetic field, characterized in that the ground stations are additionally equipped with means for sensing the earth's crust in the frequency range of 0.01-1000 Hz, which is set to In the given horizon at the depth of the earth's crust, a network of ground-based seismic stations is established along a transcontinental fault system, in regions washed by the seas, bottom stations are installed in the coastal zones of continental margins, island arcs, mid-ocean ridges and foothills of mud volcanoes.
RU2012101930/28A 2012-01-19 2012-01-19 Method of determining earthquake precursor RU2490675C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012101930/28A RU2490675C1 (en) 2012-01-19 2012-01-19 Method of determining earthquake precursor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012101930/28A RU2490675C1 (en) 2012-01-19 2012-01-19 Method of determining earthquake precursor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2490675C1 true RU2490675C1 (en) 2013-08-20

Family

ID=49162962

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012101930/28A RU2490675C1 (en) 2012-01-19 2012-01-19 Method of determining earthquake precursor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2490675C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105785429A (en) * 2016-02-28 2016-07-20 占行波 Earthquake prediction apparatus for monitoring underground water temperature

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1628026A1 (en) * 1989-12-22 1991-02-15 Институт сейсмологии АН УзССР Method of extended-period forecast of earthquake
RU2269145C2 (en) * 2004-03-10 2006-01-27 Юрий Николаевич Жуков Method for detecting earthquake precursor
RU2370790C1 (en) * 2008-06-19 2009-10-20 УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК Институт физики Земли им.О.Ю.Шмидта РАН Method of time, place and earthquake magnitude detection

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1628026A1 (en) * 1989-12-22 1991-02-15 Институт сейсмологии АН УзССР Method of extended-period forecast of earthquake
RU2269145C2 (en) * 2004-03-10 2006-01-27 Юрий Николаевич Жуков Method for detecting earthquake precursor
RU2370790C1 (en) * 2008-06-19 2009-10-20 УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК Институт физики Земли им.О.Ю.Шмидта РАН Method of time, place and earthquake magnitude detection

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105785429A (en) * 2016-02-28 2016-07-20 占行波 Earthquake prediction apparatus for monitoring underground water temperature

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jin et al. GNSS ionospheric seismology: Recent observation evidences and characteristics
Murphy et al. Advanced seismic analyses of the source characteristics of the 2006 and 2009 North Korean nuclear tests
Saenger et al. A passive seismic survey over a gas field: Analysis of low-frequency anomalies
RU2431868C1 (en) Method for seismic exploration when searching for hydrocarbons and seismic system for realising said method
He et al. Rupture directivity of the August 3rd, 2014 Ludian earthquake (Yunan, China)
Sun et al. Ionospheric F2 region perturbed by the 25 April 2015 Nepal earthquake
Lambert et al. Low‐frequency microtremor anomalies at an oil and gas field in Voitsdorf, Austria
RU2433425C2 (en) Method for seismic prospecting hydrocarbons and method of determining attitude of producing formations on hydrocarbons and seismic station for realising said method
Zhao et al. Ionospheric and geomagnetic disturbances caused by the 2008 Wenchuan earthquake: A revisit
Monna et al. Underwater geophysical monitoring for European Multidisciplinary Seafloor and water column Observatories
Liu et al. Ionospheric response following the Mw 7.8 Gorkha earthquake on 25 April 2015
Matsumoto et al. Analysis of pressure and acceleration signals from the 2011 Tohoku earthquake observed by the DONET seafloor network
Hung et al. GPS Seismology for a moderate magnitude earthquake: Lessons learned from the analysis of the 31 October 2013 ML6. 4 Ruisui (Taiwan) earthquake
Claprood et al. Combining HVSR microtremor observations with the SPAC method for site resonance study of the Tamar Valley in Launceston (Tasmania, Australia)
Cheng et al. Testing of a permanent orbital surface source and distributed acoustic sensing for monitoring of unconventional reservoirs: Preliminary results from the Eagle Ford Shale
RU2434250C1 (en) Method of detecting seismic signals on sea area when searching for underwater deposits of hydrocarbons
Kasahara et al. Active geophysical monitoring
US10520615B1 (en) Fluid resonant seismic surveying
RU2436134C1 (en) Method for rapid investigation of atmosphere, earth&#39;s surface and ocean
RU2346300C1 (en) Method for prediction of catastrophic phenomena
Cho Spatial autocorrelation method for simple microtremor array survey at rock/stiff-soil sites
Raub et al. Seismic‐wave propagation in shallow layers at the GONAF‐Tuzla Site, Istanbul, Turkey
Haralambous et al. Multi‐Instrument Observations of Various Ionospheric Disturbances Caused by the 6 February 2023 Turkey Earthquake
Riahi et al. A statistical strategy for ambient seismic wavefield analysis: investigating correlations to a hydrocarbon reservoir
RU2490675C1 (en) Method of determining earthquake precursor