6.2.2. Экосейсмология.
Чтобы изучить геодинамическую и особенно сейсмологическую устойчивость геологической среды, надо, прежде всего, определить ее геолого-геофизические свойства, а затем оценить динамику их изменений посредством сейсмоэкомониторинга. Физико-геологической основой сейсмомониторинга является высокая тензочувствительность и флюидочувствительность границ блоков литосферы, проходящих, как правило, по тектоническим нарушениям, к эндогенным и экзогенным воздействиям, нередко обусловленным космическими и техногенными физическими полями [Разработка концепции мониторинга природно-техногенных систем, 1993].
Методика
сейсмомониторинга сводится к изучению
деформации оснований сооружений с
помощью деформографов и наклономеров,
а также напряженного состояния,
физико-механических и прочностных
свойств среды полевыми, акваториальными
и скважинными сейсмоакустическими
методами. К полевым и акваториальным
относятся методы преломленных (МПВ) и
отраженных (МОВ) волн. При исследовании
в скважинах используются методы
акустического профилирования и
просвечивания и микросейсмокаротаж.
По скоростям продольных (
) и поперечных (
)
волн, а также их затуханиям и рассеяниям
с помощью теоретических и экспериментально
установленных зависимостей можно
оценить пористость, динамический модуль
упругости, коэффициент крепости пород
и другие параметры (см. 1.4). Для точного
определения этих же параметров необходимы
разномасштабные (полевые, скважинные
измерения на образцах) геолого-геофизические
экспериментальные работы на изучаемом
участке. С их помощью устанавливаются
корреляционно-регрессионные уравнения
для определения физико-механических и
деформационно-прочностных свойств
пород через данные сейсмоакустических
наблюдений (см. 5.3).
Методика
сплошных съемок изучаемых площадей,
кроме определения физико-механических
и прочностных свойств, должна обеспечить
микросейсморайонирование, предназначенное
для уточнения имеющихся карт регионального
сейсмического районирования с точки
зрения изменения ожидаемой балльности
землетрясений. Определив особенности
геолого-тектонического строения разных
участков: наличие зон тектонических
нарушений, трещиноватости, глинистых
пород с плывунами, растепленных мерзлых
пород или, наоборот, прочного скального
основания мерзлых пород, можно уточнить
балльность до
2
баллов 12-балльной шкалы сейсмичности.
Точный количественный расчет балльности
проводят на стационарных или временных
сейсмических станциях, где автоматически
в течение длительного времени
регистрируются упругие колебания разных
интенсивностей и частот. Приращение
балльности какого-то участка по сравнению
с данными регионального сейсмического
районирования свидетельствует о его
меньшей устойчивости к дальним, ближним
или вызванным искусственно землетрясениям.
Убывание балльности указывает на наличие
устойчивых к ним массивов горных пород.
Вспомогательную роль при районировании
территории по устойчивости к землетрясениям,
обвалам и другим динамическим процессам
играют гравиразведка, магниторазведка,
электромагнитные профилирование и
зондирование.
Если сейсмическое и микросейсмическое районирование обеспечивает прогнозирование места и балльности ожидаемых землетрясений, то предсказание времени землетрясений - проблема более сложная. Она, являясь сердцевиной сейсмомониторинга, с той или иной степенью приближения решается комплексом режимных геофизических методов:
изучением изменений упругих параметров среды и шумов (сейсмическая эмиссия или шумовая сейсмотомография), позволяющим выявить наиболее активные участки среды, строить временные ряды наблюденных упругих процессов, статистическая обработка которых позволяет дать прогноз этих процессов на будущее;
регистрацией естественных электромагнитных полей космического и земного происхождения (электрическая эмиссия), с помощью которой намечаются подходы к предсказанию землетрясений;
анализом концентрации газов (радон, гелий, аргон и др.), проникающих из глубин за счет раскрытия трещин перед землетрясениями ( " газовое дыхание Земли " ), и др.
В целом к прогнозу землетрясений подходят путем комплексного анализа предвестников землетрясений с учетом полевых, лабораторных, экспериментальных и теоретических работ и накопленного мирового эмпирического опыта [Разработка концепции мониторинга природно-техногенных систем, 1993]. К предвестникам сильного землетрясения, как отмечалось выше, относятся аномальные деформации блоков земной коры, статистический анализ слабой сейсмичности (сейсмотомография), особый вид вариаций геомагнитных и электромагнитных полей, изменение дебита, температуры, химического состава подземных вод и десятки других факторов. Учет множества факторов позволяет в настоящее время давать долгосрочный (на десятки лет вперед) и среднесрочный (годы и месяцы) прогнозы. Что касается краткосрочного прогноза (дни и часы), то при существующей сети наблюдений и теории сейсмологии он не проводится.
Наряду с природными существуют возбужденные землетрясения (наведенная сейсмичность). Они возникают при перераспределении упругих напряжений в геологической среде под действием антропогенно-техногенных факторов (крупные города и промышленные объекты, шахты и карьеры, водохранилища и закачка вод в скважины, подземные воды и горные удары на шахтах и т.п.). Подобные факторы могут либо сами создавать землетрясения, либо служить спусковым " крючком " для природных землетрясений.