SU1163287A1 - Способ прогнозировани землетр сений - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ, включающий разбивку профилей вкрест превалирующего простирани  тектонических нарушений и разломов земной коры, бурение наблюдательных скважин на этих профип х, контроль измерений гидрогеохимических процессов в скважинах и вы вление предвестников землетр сени , отличающийс  тем, что, с целью пов1лпени  эффективности способа путем сокращени  объема бурени  за счет увеличени  прогнозной информативности наблюдательных скважин , до бурени  по каждому профилю выполн ют гравиметрическую съемку при не менее чем трех различных ат мосферных давлени х, выдел ют неприливные изменени  силы т жести и по превышению ими фоновых значений выбирают места бурени  наблюдательных скважин. ,

Description

Изобретение относитс  к геофизике в частности к технике исследовани  физических  влений, происход щих в земной коре, которые могут быть использованы при прогнозировании землетр сений в сейсмически активных районах.

Известен способ прогнозировани  землетр сений, включающий измерени  силы т жести в наблюдательных скважинах ГJ

Однако в данном способе выбор мест расположени  наблюдательных скважин на изучаемой площади осуществл ют 15ез должного обосновани , вследствие чего снижаетс  информативность способа и повышаютс  объемы бурени .

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  способ прогнозировани  землетр сений, включающий разбивку профилей вкрест превалирующего простирани  тектонических нарушений и разломов земной коры, бурение наблюдательньгх скважин на этих профил х, контроль изменений гидрогеохимических процессов

в скважинах и вы вление предвестнико землетр сени  L2 3«

Комплекс наблюдений нацелен на изучение режима подземных вод, т.е. того, как измен ютс  во времени содержани  различных химических элементов , и соединений в пробах воды из скважин, уровни подземных вод и другие гидрогеохимические показатели режима, выступак цие в данном случае качестве так называемых гидрогеохимических предвестников землетр сений по их специфическим изменени м суд т о предсто щем зеилетр сении и прогнозируют его врем . Места бурени  наблюдательных скважин в этом способе выбирают еа основе анализа особенностей геологических, гидрогеологических и других условий. Однако наиболее малый недоучет таких условий приводит к тому, что скважииы в цел  прогнозировани  работают плохо, и возникает необходимость в бурении . новых скважин в других местах, изза чего происходит потер  времени и требуютс  значительные дополнительные затраты средств. Часто скважины, расположенные иа рассто нии нескольких дес тков метров одна от другой, резко различаютс  по степени информативности при прогнозировании землетр сений , что наиболее нагл дно иллюстрирует лишние объемы дорогосто щего бурени .

Цель изобретени  - повь пение эф фективности способа путем сокращени  объема бурени  за счет увеличени  прогнозной информативности наблюдательных скважин.

Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу прогнозировани  землетр сений, включающему разбивку профилей вкрест преволирующего простирани  тектонических нарушений и раломов земной коры, бурение наблюдательных скважин иа зтих профил х, контроль изменений гидрогеохимически процессов в скважинах и вы вление предвестников землетр сени , до бурени  по каждому профилю выполн ют гравиметрическую съемку при не менее чем трех различных атмосферных давлени х , выдел ют неприливные измеие .ни  силы т жести и по превыщению ими фоновых значений выбирают места бурени  наблюдательных скважин.

Физической основой способа  вл етс  изменение напр женного состо ни массива горной породы. В соответствии с современными

представлени ми о механизме замлетр сёний , когда величина напр жений

превышает предел упругой деформации пород, начинаетс  наиболее интенсивное образование микротрещин, а вслед за этим и дилатанси  (т.е. увеличение единичного объема пород ). В образующиес  трещины проникают подземные воды и получают допоиительные порции растворенных веществ. Все это измен ет плотностные характеристики среды, обуславлива  по влеиие неприлив{1ых изменений силы т жести, и ведет к изменению режима подземных вод дава  возможность по иаблюдени м за ними получать предвестииковую информацию о готов щемс  землетр сении.

С очагом готов щегос  землетр сени  .подземные воды св заны прежде всего через разломы и тектонические иарушеий . Однако далеко ие все подобные разрывные структуры даже в сейсмически опасных районах ыог быть использованы дл  размещени  наблюдательных скважин. Дл . этого нужно найти так называемые активные разрывные структуры, которые в предлагаемом способе выдел ютс  по иеприливиым изменени м силы т жести. 3 в активных разрывных структурах, сложенных породами повышенной прони цаемости и представл ющих собой ослабленные участки земной коры, ре жим подземных вод наиболее значительно измен етс  под вли нием измен ющихс  напр жений, отража  процессы в очаге готов щегос  землетр сени . Чтобы при картировании активных разрывных структур не дожидатьс , когда они про в т себ  неприливными изменени ми силы т жести, обусловленными механизмом готов щегос  зем летр сени , нужно найти какую-то внешнюю силу, также привод щую к не риливным изменени м сипы т жести над ними. Такой силой в предлагаемом способе  вл етс  атмосферное давление . Экспериментально установлено, что дл  уверенного картировани  активных разрывных структур по неприливным изменени м силы т жести необходимо провести не менее трех рейсов гравиметрических наблюдений. Причем первый из рейсов выполн етс  при любом атмосферном давлении, а последующие в дни, отличаклциес  от первого и между собой по среднему атмосферному давлению не менее, чем на 0,4% от среднего атмосферного давлени  во врем  первого рейса.При этом условии наблюдаема  величина непсиливных изменений силы т жести в несколько раз превьшает.погрешность измерений достигаемую пои работах с современными гравиметрами (±0,01 мГал) т.е. они выдел ют с  уверенно. По мере совершенствовани  гравиметрической аппаратуры (снижение пог решности измерений) прин тое относительное различие дней выполнени  гра виметрических наблюдений по атмосфер ному давлению будет снижатьс . Требо вание о количестве рейсов гравиметрической съемки (не менее трех) исхо дит из того, что наименьшей статисти чески оправданной величиной может быть величина, полученна  не менее, чем по трем опытам. Гравитационное воздействие атмосфе1И 1 (разное при разном атмосфер ном давлении) исключаетс  методикой наблюдений. Последн   предусматривае возвращение на опорный пункт в процессе гравиметрических рейсов не реже , чём через каждые 30 мин. 874 врем  атмосферное давление рёдко измен етс  больше, чем на 5 Па, что мо .жет увеличить погрешность измерений всего на величину около 0,000006 мГал. Использование атмосферного давлени  Б качестве внешней силы основано на представлении о том, что его изменение также должно отражатьс  на изменении плотностных характеристик среды , выполн ющей активные разрывные структуры, привод  к возникновению неприливных изменений силы т жести над такими структурами. Среда, вьтолн юща  активные разрывные структуры, уже нарушена тектоническим процессом (дробленые, перем тые, измененные породы). Измен ющее во времени атмосферное давление, дополнительно воздейству  на нарушенную среду, ведет к неоднократной смене и повтор емости деформаций, что усиливает изменение плотности, так как нарушенные породы при прочих равных услови х деформируютс  больше. Длина-профилей, на которых выбираютс  места дл  бурени , в зависимости от геологических и других условий может варьировать от нескольких дес тков метров до нескольких кипометров , а рассто ние между ними от единиц километров до дес тков кипометров , т.е. при реализации предложенного способа гравиметрическими рейсами поочередно могут отрабатыватьс  профипи (или их интервалы) со средней длиной 1,5 - 2 км. Это надо учитывать, оценива  вли ние уровн  грунтовых вод как возможного мешающего фактора. Изменение положени  уровн  грунтовых вод происходит примерно одновременно и одинаково на значительной территории, обычно сожержащей и столь короткие профили, и опорный пункт, по отношению к которому измер ют силу т жести. При зтом условии уровень грунтовых вод выступает в качестве регионального фактора, который иногда может чрезвычайно мало (в пределах первых тыс чных долей мГал) сказатьс  на измер емой силе т жести как на величине относительной . Если такое вли ние и имеет место, то оно измен ет общий уровень сипы т жести в том или ином рейсе, что не отражаетс  на конечном результате интерпретации. Из-за сложного механизма подготовки землетр сений рассчитать теоретически величину неприливных изме нений силы -т жести, которые будут им обусловлены, трудно. Экспериментальные данные показывают, что она достигает ±0,1 - 0,2 мГал, однако зависит от местоположени  опорного пункта, по отношению к которому ве-дутс  все измерени , выполн емые с помощью относительных приборов-гравиметров . Таким образом, предложе- ние использовать информацию о неприливных изменени х силы т жести пр прогнозировании землетр сений дл  размещени  наблюдательных скважин основано на зависимости контрастное ти изменени  гидрогеохимических предвестников землетр сений от величины непрйливных изменений силы т жести. На чертеже показана схема проведени  способа. На профильной линии 1 показаны пункты 2 измерений, в которых проведено не менее трех рейсов гравиметрических измерений. Данные измерений и последук цих статистических вычислений нанесены на график в виде кривой 3, характеризующей величину неприпивных изменений силы т жести (величину d )БДоль-профильной линии 1, и в виде горизонтальных ли ний А и 5, характеризующих утроенну погрещность измерений и фон дл  отдельных частей кривой 3. Линии 4 и показывают интервалы профильной линии 1, где неприпивные изменени  силы т жести превьшают ка утроенную погрешность измерений, та и фон, перспективные дл  бурени  наблюдательных скважин 7. и :..-...Гг неперспективные дл  этого интерва ё Прогнозирование землетр сений осуществл ют следующим образом. В сейсмически активиом районе на участке, где по комплексу геологических , гидрогеологических и других данных предполагаетс  разместить иа лиздательные скважины, намечают отдельные профильные линии и пункты измерений на иих. При этом профильные линии располагают вкрест превалирующего простираии  зон разломов и тектонических нарушений, а рассто  ние между пуиктйми измерений выбирают из расчета, чтобы на них можио быпо получить информацию об основны пересекаемых профильными лини ми, элементах тектонической структуры (зоны разломов, тектонические нарушени , отдельные блоки пород и т.д.). Затем на пунктах измерений в различающиес  между собой на 0,4% по атмосферному давлению дни провод т не менее трех рейсов гравиметрическихизмерений , по которым суд т о величине неприливных изменений :илы т жести . Силу т жести измер ют с помощью гравиметра (гравиметров) по отнощению к одному опорному пункту,- вынесенному за пределы профильных линий и расположенному на площади пород, наименее нарушенных тектоническими нарушени ми и зонами разломов, а также не затронутых экзогенными геологическими процессами. Чтобы снизить погрешность измерений и одновременно свести к допустимому минимуму вли ние периодических изменений силы т жести, обусловленных воздействием Луны и Солнца, продолжительность звеньев в каждом рейсе делают не более 30 мин. По данным каждого рейса вычисл ют наблюдаемые значени  силы т жести, и, использу  повторные измерени  в рейсе, оценивают среднеквадратическую погрешность определени  этих значений. Последн    вл етс  осйовным критерием оценки точности аномалии силы т жести , так как поправки Буге, и нормальный градиент, вли ние рельефа в наблюдаемые значени  силы т жести не внос т. Эти факторы могут привести к ошибке в величине неприливных изменений силы т жести около 0,0001 мГал, что на два пор дка ниже погрешности определени  наблюдаемых значений силы т жести в рейсах, котора  в данном случае должна составл ть 0,02 0 ,025 мГап. После этого определ ют величину непреливных изменений силы т жести в пунктах измерений на профильных лини х и выбирают места расположени  наблюдательных скважин. Дл -определени  величины неприливших изменеиий силы т жести вычисл ют средиеквадратическое отклонение наблюдаемых значений силы т жести (и) на каждом пункте измереиий, использу  дл  этого значени  из всех рейсов, а затем стро т график этой величины по профилю. Места расположени  иаблкщательиых скважин выбирают в пределах интервалов , где величина иеприливных изменений силы т жести, характериэуюца с  величиной 6 , превышает значени  (с на горизонтальных лини х, представл ю|цих утроенную погрешность измерений и средний уровень (фон). На выбранных таким образом, местах бур т скважины и провод т, в них комп леке наблюдений за гидрогеохимическими предвестниками землетр сений.По характерным изменени м гидрогеохимических предвестников суд т о готов щемс  землетр сении и о времени, когг да оно произойдет. Эффективность предлагаемого способа иллюстрируетс  таблицей, где на примере сопоставлени  данных по наблюдательной скважине 7, расположенной в интервале 6 профильной линии , с данными по скважине 8, наход щейс  вне интервала 6 профильной 2о линии 1, показана зависимость контГидр о ге охимич е ский предвестник землетр сений

Обща  минерализаци . 1

Среднеквадратическое отклонение величины предвестника в пробах воды из скважины 78 , растности изменени  общей минерализации проб воды и нескольких других гидрохимических предвестников от величины неприливных изменений силы т жести. Контрастность изменени  каждого из приведенных в таблице гидрохимических предвестников характеризуетс  среднеквадратическим отклонением их величины в пробах воды из скважии 7 и 8. СреднекваДратическое отклонение вычислено на основании опробовани  этих скважин в течение года при ненарушенном режиме подзем1&1х вод. Таким образом, повышаетс  эффек тивность прогноза землетр сений пу тем сокращени  объема бурени  за счет увеличени  прогнозиой информативности наблюдательных скважин .

Claims (1)

1. СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ, включающий разбивку профилей вкрест превалирующего прос- тирания тектонических нарушений и разломов земной коры, бурение наблюдательных скважин на этих профилях, контроль измерений гидрогеохимических процессов в скважинах и выявление предвестников землетрясения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа путем сокращения объема бурения за счет увеличения прогнозной информативности наблюдательных скважин, до бурения по каждому профилю выполняют гравиметрическую съемку при не менее чем трех различных атмосферных давлениях, выделяют неприливные изменения силы тяжести и по превышению ими фоновых значений выбирают места бурения наблюдательных скважин.