Изучение краткосрочных предвестников землетрясений методом электромагнитной эмиссии

Изучение деформационных процессов горных пород в условиях их естественного залегания представляет большой интерес для фундаментальной науки при исследовании геодинамических процессов, сейсморайонирования, разведки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых. Трудно оценить, что более важно в этом направлении: его фундаментальное значение или практические приложения. К данной проблеме следует отнести и изучение более быстрых подвижек вблизи поверхности Земли естественного и антропогенного происхождения в связи с прокладкой тоннелей, эксплуатации шахт, строительством трубопроводов, инженерных сооружений, объектов повышенной экологической опасности (АЭС, химических производств и др.). Особое значение данное направление имеет для проблемы поиска надежных методов своевременного предупреждения о сейсмической опасности и других геодинамических событий (обвалы, горные удары, оползни).

Многие десятилетия велась разработка методов и аппаратуры прямых деформационных измерений на геологических объектах. Созданы уникальные приборы, позволяющие проводить измерения относительной деформации и наклонов поверхности. Современные космические технологии (GPS) дают возможность получить данные о скоростях движения тектонических плит и континентов.

Вместе с тем до настоящего времени, деформационные измерения, хорошо зарекомендовавшие себя для отдельных типов движений, как следует из опыта долгосрочных натурных наблюдений, не дают должной результативности при исследовании заключительной стадии прогнозирования землетрясений. Результаты прямых измерений, которые принимаются за основу при построении физических механизмов подготовки сейсмического удара, противоречивы, что дает основание для справедливой критики и сомнений в результативности применяемых методов (Johnston, et al, 1994; 2002).

До настоящего времени в научной печати ведется оживленная дискуссия, существуют ли подобные быстрые движения в эпицентральной зоне или в зоне подготовки накануне удара, дающие принципиальную возможность поиска предвестников и разработки методов краткосрочного прогноза землетрясений.

С 60-х годов прошлого века в России обнаружено явление возникновения электромагнитного излучения (ЭМИ) непосредственно перед землетрясением и с тех пор проводятся всесторонние исследования этого типа геофизического поля, как параметра косвенного мониторинга динамики напряженно-деформируемого состояния земной коры вблизи поверхности. Несмотря на достаточно долгую историю развития данного метода его относят к разряду нетрадиционных.

В практике разработки и эксплуатации горных выработок с успехом используется метод регистрации акустической эмиссии (АЭ). Несомненна логическая связь явления акустической и электромагнитной эмиссии при деформировании горных пород. Эта связь обусловлена различными механизмами дислокационной природы, сопутствующими деформации любого твердого тела и горных пород, в частности. Исследования геоакустической эмиссии имеют более длительную историю и неоднократно предпринимались попытки применения этого параметра для изучения предвестников землетрясений (Грешников 1976, Савич 1979, Виноградов 1989, Bogomolov et al., 2004). В немногочисленных случаях это приводило к обнадеживающим результатам (Анциферов 1969, Моргунов и др. 1991, Беляков и др, 1996). Однако из сравнительного анализа публикаций по тому и другому параметру нельзя не признать, что метод ЭМИ зарекомендовал себя на практике как более результативный метод контроля за геодинамическими явлениями. Приведем несколько ссылок для иллюстрации широкого распространения российского метода в мире: Япония, Италия, Греция и др. (Воробьев 1970а, бNagao et al., 2002; Mauro et al., 2002; Meloni et al., 2004; Eftaxias et al. 2002).

Объяснение этому можно найти в анализе степени зашумленности этих геофизических полей при наземном и подземном расположении датчиков, степени затухания сигнала с расстоянием, методологии проведения измерений. То обстоятельство, что метод акустической эмиссии получил большее распространение при подземном расположении датчиков, а ЭМИ при наземном расположении антенн, свидетельствует о превалирующей роли отношения сигнал/шум в тех и других условиях.

В середине 60-х годов чл.-корр. РАН А. А. Воробьевым (1970) была высказана гипотеза о том, что процессу предшествующему хрупкому разрушению сопутствует этап активного деформирования в зоне очага, при котором имеют место предельные напряжения и деформации, неизменно сопровождающиеся процессами электризации, в результате которых может происходить пробой горных пород. Это побудило А. А. Воробьева использовать термин «подземные грозы». Им же была разработана методика измерений и проведены первые наблюдения импульсного ЭМИ в сейсмоактивных районах. Практика исследований ЭМИ предвестников за последующие десятилетия внесла существенные коррективы в исходные представления о природе сейсмоаномальных ЭМ возмущений. Тем не менее, метод получил широкое распространение, в том числе и за рубежом, и доказал высокую информативность.

К настоящему времени электромагнитные методы исследования заключительного этапа подготовки землетрясения прочно заняли лидирующие позиции в комплексе с другими методами. Обсуждение результатов изучения электромагнитных явлений, сопутствующих процессу деформации земной коры в совокупности с космическими технологиями включены в тематику традиционных международных симпозиумов и, более того, эти вопросы, предмет специально созданных рабочих групп в IUGG, EGS, MEEMSV, MARELEK. Достаточно упомянуть, что со времени первых и единичных публикаций в отечественной печати, т. е. с середины 60-х годов, на протяжении последних десятилетий их число достигло многих сотен в год, в том числе и в ведущих зарубежных геофизических журналах (JGR, Geoph. Res. Lett, Annali di Geophysica, J. App. Geoph, Tectonophysics, J. Atmosph. Electricity и др.).

В настоящее время издан ряд монографий, обобщающих многолетний опыт исследований ЭМ явлений в нагруженных горных породах в условиях их естественного залегания (Гохберг и др. 1988; Gokhberg et al., 1995; Hayakawa et al., 1994). Вышесказанное позволяет сделать вывод о несомненной перспективности дальнейшего развития данного направления, предложенного в России.

Одним из принципиальных вопросов, обсуждаемых в данной работе, является вопрос о причинно-следственных связях наблюдаемых сейсмоаномальных электромагнитных процессов с природой сопутствующих явлений (геомагнитных возмущений, приливов). В этой связи методически важен вопрос об исследовании фона в электромагнитном поле, на уровне которого производится определение специфического сигнала, принадлежащего исследуемому деформационному процессу. Эти вопросы являлись предметом специальных исследований в ряде диссертационных работ (Хусамиддинов 1981, Токтосопиев 1987; Здоров 2002, и др.). Однако, до настоящего времени эти исследования не выходили за рамки анализа периодов записи за ограниченный интервал времени, включая нарушения в суточном ходе фона, грозовую активность и др.

С развитием технологии проведения геофизического эксперимента и, в особой степени, с использованием современной вычислительной техники, радикально изменились методы и принципы построения аппаратуры, что позволило перейти к более глубокому анализу структуры самого электромагнитного сигнала. Это в свою очередь открыло новые возможности выделения полезного сигнала по алгоритмам амплитудного и спектрально-временного анализа, а непрерывные режимные наблюдения позволили изучить долгопериодные вариации фона ЭМИ за многолетний период. Однако до настоящего времени вопросы изучения пространственно-временных характеристик наблюдаемых эффектов остаются малоизученными, главным образом из-за ограниченности сети наблюдательных станций.

Существование предвестников, в том числе и ЭМИ предвестников, в настоящее время не вызывает сомнений. Это обстоятельство само по себе свидетельствует о связи ЭМИ с деформационными процессами в Земле. Однако это не решает основного противоречия об отсутствии надежных экспериментальных данных по корреляции регистрируемых аномалий в АЭ и ЭМИ, возникающих перед землетрясениями, с прямыми наблюдениями за деформациями в зоне подготовки землетрясения (Эйби 1982).

Отсутствие четких соответствий между косвенными свидетельствами деформирования зоны подготовки и прямыми измерениями деформаций находит качественное объяснение с позиций мозаичности строения земной коры и распределения напряженного состояния среды, но не уменьшает степени важности исследования механизма таких связей. Частично эти вопросы решаются методами лабораторного моделирования. Но в этом случае возникают не менее сложные вопросы о критериях подобия процесса разрушения, протекающих в существенно отличных пространственных масштабах.

В этой связи обращает на себя внимание явление прилива, в котором объемные силы, постоянно действующие на земную кору, вызывают адекватные сторонней силе деформации. С учетом широкого диапазона периодов вариаций в циклическом воздействии гравитационных сил на среду, в последней могут иметь место процессы неупругого деформирования, в той или иной степени присущие любому типу нагружения горных пород.

В данной работе предпринимается еще одна попытка выделения неупругой составляющей деформационного поля лунно-солнечного прилива по данным сейсмичности и непрерывных измерений электромагнитного фона. Полученные в работе результаты находят согласие с моделью описания заключительной стадии подготовки землетрясения, непосредственно предшествующей удару с единых позиций на основе явления ползучести (крипа) нагруженных горных пород (Моргунов 2001).

В данной работе проводится дальнейший анализ ЭМИ предвестников землетрясений зарегистрированных на КМВ полигоне к.ф.-м. наук А. Г. Здоровым. Эти предвестниковые аномалии выделены на основе имеющихся в настоящее время аппаратурных средств и с использованием накопленных знаний о фоне ЭМ излучения в данной местности. Проведено изучение суточного фона сигнала, его сезонного хода, а также техногенного шума. На основе изучения морфологии электромагнитного шума атмосферы производится выделение полезного сигнала. Нужно отметить, что полезный сигнал существенно отличен от всех помех природного и техногенного происхождения. Его отличительные особенности еще с трудом поддаются формализации на современном этапе. Но при непрерывном контроле за состоянием фона его нетрудно выделить из шума. Это дало основание подавать успешные научные прогнозы локальных землетрясений на территорию прилегающую к КМВ полигону. В силу того, что эта часть работы подробно описана в его диссертационной работе (Здоров 2002) мы не будем останавливаться на ней подробно и приведем основные выводы. В частности, им установлено, что предвестниковые вариации ЭМИ возникают от нескольких десятков часов до нескольких суток перед моментом сейсмического события и проявляются в виде резкого (в течение десятков минут) увеличения скорости счета импульсов ЭМИ, превышающей в десять и более раз уровень фона. Аномальные вариации редко имеют квазиустойчивый вид, чаще они проявляются в виде серии отдельных всплесков, чередующихся с замираниями. Фаза сброса характеризуется таким же контрастным спадом, что и фаза нарастания. Продолжительность аномалий варьирует от 7 до 50 часов, в среднем составляя, с учетом доверительного интервала, 23±15 часа. В силу наличия резкой фазы сброса аномального ЭМИ, в качестве прогностического параметра времени сейсмического события, выбран интервал времени от момента окончательного сброса аномалии к уровню фона до момента землетрясения. По набранным данным, длительность этого интервала может изменяться от 0 до 112 часов, но предельные случаи крайне редки. Средняя продолжительность временного интервала между окончанием аномалии и моментом землетрясения составляет 37±16 часов, т. е. именно с такой точностью возможно прогнозировать момент времени землетрясений. (Здоров А.Г. 2002).

При индивидуальности каждого из сейсмических событий, регистрируемых на различных удалениях, глубинах и магнитудах, расчеты, проведенные в нормированных эпицентральных расстояниях в рамках модели релаксирующего крипа, дают возможность оценить характерное время развития процесса ползучести, предшествующего удару, тем самым получить важный критерий контроля за процессом подготовки в реальном времени. Использование современных методов анализа данных предполагает соответствующий уровень развития методов измерений.

В Главе IV приведены основные принципы построения программно-аппаратного комплекса «Аларм-Сейсмо», реализованного практически, построения системы наблюдения и разработки алгоритмов оперативного анализа данных. Комплекс прошел экспериментальное опробование и внедрен в опытную эксплуатацию на геофизических полигонах МПР.

В работе используются данные мирового каталога землетрясений, программа ETERNA для расчета приливных вариаций, данные по ЭМИ фону и предвестникам на Кавминводском полигоне Северного Кавказа.

Актуальность работы заключается в изучении характерных особенностей предвестника на заключительной стадии подготовки тектонического землетрясения, определению критериев построения алгоритмов оперативного анализа данных и построения соответствующих устройств, а также триггерного воздействия приливных сил на процесс подготовки землетрясения и необходимости разработки надежных способов контроля за неупругими деформациями верхних слоев земной коры для мониторинга опасности вследствие таких геодинамических событий, как тектонические подвижки, оползни, горные удары, землетрясения.

Цели и задачи исследований.

Целью настоящей работы является изучение пространственно-временной структуры электромагнитных предвестников землетрясений уровня фоновой сейсмичности, разработка методики выделения полезного сигнала на уровне естественных вариаций иной природы и разработка алгоритмов анализа данных в режиме реального времени.

При этом решались следующие задачи.

Поиск характерных особенностей в пространственно-временном распределении ЭМИ предвестников слабых землетрясений (М ~ 3−4) в нормированных координатах. По совокупности данных за 12 летний период наблюдений за ЭМИ предвестниками определение характерного времени развития деформационного процесса непосредственно вблизи очага. Определения роли спектральных составляющих лунно-солнечного прилива (0.5−27 суток) в процессах неупругого деформирования Земной коры и их связи с сейсмичностью различных сейсмоактивных районов. Изучение уровня и спектральных составляющих естественных электромагнитных шумов атмосферы в диапазоне периодов приливных вариаций. Расчет распределения времени возникновения ЭМИ предвестника в фазе прилива для различных гармоник. Разработка принципов построения программно-аппаратного комплекса для регистрации краткосрочных предвестников землетрясений.

Основные защищаемые положения.

1. Низкочастотные приливные гармоники (MM, MF с периодами 27.55, 13.66 сут. соответственно) оказывают влияние на процесс подготовки землетрясений, что подтверждается связью момента возникновения предвестников с фазой этих гармоник.

2. Установлена независимость продолжительности предвестника, приведенной к эпицентральной зоне, от энергии землетрясения в диапазоне магнитуд М ~ 3−5.

3. Установлено статистически значимое влияние низкочастотных приливных гармоник ММ и MF на процесс подготовки землетрясений. В то же время более сильные полусуточные и суточные гармоники не обнаруживают устойчивых связей с сейсмичностью. Эти результаты подтверждены расчетами критерия достоверности эмпирического распределения X2.

4. Разработанные алгоритмы и созданное на их основе программное обеспечение для анализа данных ЭМИ в режиме, приближенном к реальному времени, включены в программно-аппаратный сейсмопрогностический комплекс «Аларм-Сейсмо».

Научная новизна. По исследованиям интенсивности ЭМИ предвестников обнаружено относительное постоянство суммарного числа импульсов в аномалии. Показано, что продолжительность аномалии является наиболее информативным параметром по сравнению с другими фазами сигнала. Впервые обнаружено статистически значимое превышение числа сейсмических событий от среднего (до 12%) на фазе снятия нагрузки на гармониках ММ (27.55 сут.) и MF (13.66 сут.) по сравнению с более сильными суточными и полусуточными гармониками. Это свидетельствует о важной роли процессов неупругого деформирования земной коры, в том числе и в силовом поле приливных вариаций. Обнаружение неупругой составляющей в деформационном поле длиннопериодных приливных вариаций, тем самым, подтверждает правомерность криповой модели в описании процесса подготовки землетрясения на его заключительной стадии. Впервые получена эмпирическая оценка характерного времени развития неупругих деформаций в очаге, предшествующей разрыву для землетрясений уровня фоновой сейсмичности (Rice et al., 1979, Savage, 1971, Wu et al., 1975).

Практическая ценность работы заключается в определении наиболее информативных параметров ЭМИ аномалий на фоновой сейсмичности, что дает возможность усовершенствовать алгоритмы выделения полезного сигнала на фоне вариаций иной шумовой природы. Проведенные оценки характерного времени развития наиболее активной стадии ползучести в зоне очага позволяют усовершенствовать алгоритмы выделения полезного сигнала в режиме времени приближенном к реальному. Определена более высокая вероятность землетрясений в фазе снятия нагрузки в поле гравитационного прилива на гармониках ММ и MF. Построение аналого-цифрового комплекса сбора, хранения, предварительной обработки и анализа данных по возникновению ЭМИ вследствие неупругих деформаций в режиме on line дает возможность проводить работы по своевременному предупреждению сейсмической опасности в районе проведения измерений. Разработаны алгоритмы и программное обеспечение для непрерывного контроля за геодинамической обстановкой в районе наблюдения.

Фактические материалы. Фактический материал представляет собой данные режимных наблюдений с 1991 по 2003 гг. на КМВ полигоне при участии автора. В работе использованы данные мирового каталога землетрясений «Advanced National Seismic System (ANSS)» и архив данных ИЗМИР АН по солнечной активности, межпланетному магнитному полю, Кр индексу, и геомагнитному полю.

Представления результатов исследования на конференциях: Основные положения были доложены на Всероссийской конференции по атмосферному электричеству 2003 г., международном симпозиуме MEESU 2002, Москвапредставлены на международном симпозиуме «Seismic Hazard Evaluation and Risk Reduction, 5-th Asian Seismological Commission General Assembly 2004. October 18−21, 2004, Yerevan» и на конференции «Проблемы оценки сейсмической опасности, сейсмического риска и прогноза землетрясений». 7−8 октября 2004 г., Ташкент.

Публикации.

Основные результаты исследований представлены в публикациях:

1. Моргунов В. А., Здоров А. Г. Степанов М.В., Мальцев С. А., Данилов В. И. 2004. Электромагнитные предвестники и краткосрочный прогноз землетрясений. Исследования в области геофизики. К 75-летию Объединенного института физики Земли им. О. Ю. Шмидта. Москва, ОИФЗ РАН. с. 109−118.

2. Здоров А. Г., Моргунов В. А., Степанов М. В. 2004. Электромагнитные предвестники землетрясений (М 3−4) на Кавминводском полигоне. Физика Земли, № 12 с. 48−57.

3. Моргунов В. А., Боярский Э. А., Степанов М. В. 2005. Приливы и землетрясения. Физика Земли, № I.e. 74−88.

Тезисы докладов.

1. Morgounov V. A., Zdorov A.G., Stepanov M.V. 2002. Further experience of short-term scientific EQ prediction at North Caucasus and hardware-software system «Alarm-Seismo 002». Ill International Workshop on Magnetic, Electric and Electromagnetic Methods in Seismology and Volcanology (MEEMSV). Russian Academy of Sciences. Moscow, p. 234.

2. Моргунов B.A., Степанов M.B. 2003. Вариации интенсивности электромагнитных шумов атмосферы в цикле солнечной активности. Сб. трудов. Пятая Российская конференция по атмосферному электричеству. Владимир 21−26 сент. 2003 г. с. 58−61.

3. Stepanov M.V., Zdorov A.G., and V. A. Morgounov. 2004. Further experience of short term scientific earthquake prediction at North Caucasus and hardware-software system «ALARM-SEISMO 002». Symposium of Seismic Hazard Evaluation and Risk Reduction. 5-th Asian Seismological Commission General Assembly 2004. October 18−21, 2004. Yerevan.

4. Stepanov M.V., Zdorov A.G., and V.A. Morgounov. 2004. Hardware-software system «ALARM-SEISMO 002» and short term scientific earthquake prediction at North Caucasus. Тезисы докладов Международной конференции: «Проблемы оценки сейсмической опасности, сейсмического риска и прогноза землетрясений». 7−8 октября 2004 г. Ташкент.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и выводов. Общий объем диссертации составляет 190 страниц, включая 48 иллюстраций и 7 таблиц.

Список литературы

содержит 141 наименование.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Низкочастотные приливные гармоники (MM, MF с периодами 27.55, 13.66 сут. соответственно) оказывают влияние на процесс подготовки землетрясений, что подтверждается связью фазы этих гармоник с моментом возникновения предвестников.

2. Использование эпицентрального расстояния, нормированного радиусом зоны подготовки, позволило обнаружить независимость продолжительности предвестника, приведенной к эпицентральной зоне от энергии землетрясения в диапазоне магнитуд М ~ 3—5.

3. Исследованием зависимости интенсивности ЭМИ аномалии от параметров землетрясений показано, что суммарное значение числа зарегистрированных импульсов, отнесенное к продолжительности аномалии, устойчиво держится около 5000 импульсов в час. Тем самым обнаружен дополнительный прогностический признак.

4. Длительность предвестника в пересчете на эпицентральную зону составляет около 40 часов.

5. Обнаружено статистически значимое влияние низкочастотных приливных гармоник ММ и MF на процесс подготовки землетрясений. Для более сильных полусуточных и суточных гармоник столь отчетливые связи с сейсмичностью не проявляются. Эти выводы подтверждаются расчетами критерия достоверности эмпирического распределения X2.

6. Разработаны алгоритмы и ПО по анализу данных ЭМИ в режиме приближенном к реальному времени, реализованные в программно-аппаратном сейсмопрогностическом комплексе «Аларм-Сейсмо».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В соответствии с поставленными задачами в настоящей работе проведено рассмотрение различных аспектов проблемы поиска надежных предвестников землетрясений. Без преувеличения можно сказать, что это одна из самых трудных проблем геофизики. Существует мнение, что в силу сложности строения земной коры и не контролируемости условий нагружения, прогноз землетрясений вряд ли осуществим. Тем не менее, в силу особой важности вопроса такие страны как Япония, Китай, Греция, Италия и др. ведут планомерные исследования по проблеме. Если ранее подвергался сомнению сам факт возникновения предвестников, то сейчас основная проблема — поиск закономерностей их генерации, изучению пространственно-временного распределения, для установления основных закономерностей их генерации. Этому и посвящена настоящая работа.

Исследования были выполнены на основе долговременных режимных наблюдений методом ЭМИ в частотном диапазоне 1−3 кГц на Кавминводском (КМВ) полигоне за период непрерывной регистрации 19 912 003 гг. Район Минеральных Вод характеризуется умеренной фоновой сейсмичностью, для которого землетрясение с магнитудой М=4 неординарное событие. Изучение предвестников на слабой сейсмичности самостоятельная и интересная задача. Это своего рода натурное моделирование подготовки сильного землетрясения.

Земная кора находится под влиянием различных сил. Наряду с тектоническими силами на нее оказывают воздействия силы гравитационного прилива. Несмотря на большое различие в степени их воздействия, полагают, что приливные силы могут оказывать влияние на ход процесса подготовки, так называемым, триггерным механизмом. В мировой печати ведется оживленная дискуссия по этому вопросу, но до настоящего времени нет его решения.

Одной из задач являлось изучение возможного триггерного воздействия приливных вариаций на земную кору, способного инициировать или способствовать более интенсивному развитию заключительной стадии подготовки землетрясения. С этих позиций впервые были проанализированы все случаи возникновения ЭМИ аномалий в районе расположения сети станций и рассчитаны фазы основных гармоник прилива для данного места и момента землетрясения.

Этот предварительный анализ показал непротиворечивость представлений о том, что приливные вариации способны оказать влияние на процесс подготовки землетрясения. При этом обнаружено, что в 77% случаев землетрясение происходит на фазе подъема низкочастотных гармоник ММ или MF. Для более высокочастотных составляющих (суточные и полусуточные) устойчивого эффекта не обнаруживается. Это соответствует представлениям о роли процесса ползучести в деформационном поле земной коры под воздействием внутренних и внешних сил.

Использование эпицентрального расстояния, нормированного радиусом зоны подготовки позволило проводить физически обоснованное сопоставление предвестников при землетрясениях различных энергий и на различных эпицентральных расстояниях. Это дало возможность определить наиболее характерное время развития активной фазы предвестника около 40 час, независящее от магнитуды землетрясения. Тем самым получена оценка времени развития активной фазы крипа в очаге для условий геолого-тектонического строения Северного Кавказа.

Для поиска элементов неупругого деформирования земной коры под воздействием приливных сил проведено исследование интенсивности сейсмичности для диапазона периодов от 27 сут. до 12 час. Расчеты были выполнены для ряда наиболее сейсмоактивных районов Земли. В качестве опорного был принят район Памир-Гиндукуш, наиболее удаленный от влияния океанического прилива. Для каждого из десятков тысяч сейсмических событий рассчитывались фазы основных гармоник прилива с построением гистограмм распределения числа событий по фазам принятых в расчет гармоник. Полученные эмпирические распределения оценивались по критерию X2.

В основу этого исследования положено следующее соображение. В соответствии с основами теории прочности и результатами лабораторных испытаний механическая прочность несимметрична на сжатие и растяжение. Эффекта асимметрии следует ожидать при сравнении числа сейсмических событий в циклическом процессе нагружения земной коры под влиянием приливных сил, т. е. на фазе поднятия (растяжения) и опускания (сжатия). Результаты расчетов, проведенных для районов Памир, Аляска, Япония показали, что стабильно имеет место превышение числа событий на полупериоде поднятия по сравнению с полупериодом опускания на гармониках 27.55 сут. (ММ), 13.66 сут. (MF). Другие менее интенсивные гармоники диапазона вблизи 1.0 и 0.5 сут. (01, Р1, N2, S2, К2) не демонстрируют такой устойчивости и знаки меняются в зависимости от районов.

В результате проведенного исследования обнаружено, что для всех выбранных для анализа районов число сейсмических событий, приходящихся на полупериод подъема, превалирует для гармоник в 27.55, 13.66. Этот результат устойчивой ассиметрии распределения числа землетрясений по фазам основных гармоник, полученный для земного прилива, соответствует ранее сделанным выводам работы (Авсюк, 1983), в которых на сейсмичности Луны впервые было показано, что активность очаговых зон то одного, то другого полушария управляется приливной силой, создающей чередующиеся во времени то области локальных растяжений, то области локальных сжатий.

Сравнение гармоник различных периодов демонстрирует увеличение интенсивности ее основных составляющих с уменьшением периода. Возникает естественный вопрос, почему наиболее слабая, но длиннопериодная гармоника ММ (0.082) проявляет более четкие зависимости по сравнению с наиболее сильной гармоникой М2 (0.908), превышающей ММ по интенсивности в 11.1 раза. Объяснение может быть найдено в нелинейном механизме деформационного процесса, определяемого не только интенсивностью воздействия, но и его продолжительностью. Более детальные исследования, возможно, дадут принципиальную возможность разделения упругих и неупругих деформационных процессов в земной коре в поле приливных гравитационных сил.

Совокупный анализ ЭМИ фона за 11 летний цикл солнечной активности позволил определить основные особенности шумового сигнала, включая суточный, сезонные вариации, грозовую активность и помехи вследствие человеческой деятельности. Эти данные были использованы для подбора наиболее помехозащищенных условий измерения и характеристик аппаратуры. В отличие от ранее проведенных исследований в спектре преимущественных гармоник ЭМИ на полный цикл солнечной активности найдены гармоники в диапазоне 8.5−10.5, 13−14 и 26.5−29 суток. Нестабильность спектральных составляющих за большие промежутки времени не позволила найти связь с приливными вариациями. В целом ЭМИ фон атмосферы на больших периодах определяется солнечной и магнитной возмущенностью. Основные периоды гармоник в диапазоне 8.5−10.5, 13−14 и 26.5−29 суток в различные годы соответствует секторной структуре межпланетного магнитного поля.

Тем самым проведенные исследования позволили обнаружить составляющую неупругого деформирования горных пород земной коры как под воздействием внешних, космических сил, так и внутренних тектонических. Предложенные методы анализа и обработки данных могут быть использованы в практической работе по разработке надежных научно-технических средств прогнозирования землетрясений в краткосрочном масштабе времени.

Полученные новые сведения о пространственно-временных характеристиках краткосрочных ЭМ предвестников позволили разработать новые алгоритмы выделения полезного сигнала на фоне полей естественного и антропогенного происхождения. Эти алгоритмы и созданное ПО были реализованы при разработке новой версии программно-аппаратного сейсмопрогностического комплекса Аларм-Сейсмо. Этот комплекс внедрен в практику прогностических исследований на полигонах Министерства Природных Ресурсов РФ с 2001 г.