Geomagnetic variations during strong earthquakes

Cover Page

Abstract


We analyze the geomagnetic effect caused by the strong earthquakes using the data from the Geophysical Observatory «Mikhnevo» (MHV) of the Institute of Geosphere of the Russian Academy of Sciences (IDG RAS) and from a number of observatories of the international INTERMAGNET network. It is shown that seismic events are accompanied by characteristic variations in the Earth’s magnetic field. These induced geomagnetic variations contain a clearly pronounced short-period component with a period of ∼0.5–0.8 min which is recorded during shallow earthquakes and a long-period component (∼5–20 min) observed in the most cases. The maximum amplitudes of the induced geomagnetic variations are ∼1.5–5 and ∼2–20 nT for the short-period and long-period components, respectively. It is noted that the induced geomagnetic perturbations recorded by the observatories at significantly different distances from the source of the earthquake feature almost simultaneous and morphologically similar behavior.


Full Text

1. ВВЕДЕНИЕ

Землетрясения, особенно сильные, представляют собой яркий пример проявления природных сил. Значительные механические эффекты в очаговой области землетрясения в виде подвижек и деформации горных пород, изменения их свойств и напряженно-деформированного состояния, изменения химического состава и температуры подземных вод, электрофизических свойств среды, а также другие сопутствующие землетрясению явления и процессы, включая усиление эманаций природного радона и возбуждение сейсмических сигналов, MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ все это оказывает влияние на режимы геофизических полей [Долгих и др., 2007; Руленко, 2000; Соболев, 1993; Hattori, 2004]. Не является исключением и геомагнитное поле. Неоднократно отмечалось, что на последней стадии подготовки землетрясения, в период основного толчка, а также в период афтершоковой активности регистрируются возмущения магнитного поля на земной поверхности [Гульельми, Зотов, 2012; Зотов и др., 2013; Липеровский и др., 2008; Романова и др., 2015; Собисевич и др., 2013; 2017; Сурков, 2000; Черногор, 2019; Fraser-Smith, 2008; Hattori, 2004; Utada et al., 2011]. Характерно, что при этом одновременно отмечаются вариации полного электронного содержания в слое F2 ионосферы с периодами от 5 MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 10 до 20 MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 50 мин на расстояниях до 7 тыс. км, что объясняется возмущением ионосферы деформационно-барическими процессами, сопровождающими сейсмическое событие [Дубров, Смирнов, 2013].

Предложенные механизмы возбуждения геомагнитных вариаций в период землетрясения до настоящего времени остаются дискуссионными. Наряду с литосферными источниками возмущений [Соболев, Пономарев, 2003; Fenoglio et al., 1995] в качестве наиболее вероятного рассматривается механизм, связанный с воздействием вызванных землетрясением акустических колебаний на ионосферу в эпицентральной области события, что приводит к генерации МГД-волны, которая со значительной скоростью распространяется по ионосфере [Бондур, Смирнов, 2005; Голиков и др., 1985; Колесник, Пикалов, 2010; Филиппов и др., 2007; Черногор, 2019; Шалимов, 2018; Iyemori et al., 2005]. При этом следует отметить, что, несмотря на значительное количество исследований, посвященных влиянию землетрясений на магнитное поле Земли, ощущается определенный дефицит наблюдательного материала, необходимого для верификации предложенных моделей и механизмов влияния землетрясения на магнитное поле Земли.

В настоящей работе представлены предварительные результаты инструментальных наблюдений за геомагнитным эффектом, сопровождающим сильные землетрясения.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

В качестве исходных использовались результаты инструментальных наблюдений, выполненных в Геофизической обсерватории «Михнево» (MHV) ИДГ РАН и в некоторых среднеширотных обсерваториях сети INTERMAGNET (табл. 1). Для анализа использовались ряды цифровых записей магнитного поля, выполненных на земной поверхности, сформированные с дискретностью 1 мин на основе данных сети INTERMAGNET и с дискретностью 2 с на основе данных MHV.

Рассматривались вариации магнитного поля в период землетрясений, произошедших в разных регионах с магнитудой, превышающей 5 (табл. 2). При этом анализировались события, которые произошли в период, характеризующийся отсутствием значимых проявлений магнитной активности (в табл. 3 приведены значения Кр-индекса магнитной активности и К-индекса магнитной активности по данным обсерватории MHV за дни, в которые произошли события, рассмотренные в настоящей статье). Это позволяло выделять наведенные землетрясением геомагнитные вариации на фоне солнечной составляющей.

3. ГЕОМАГНИТНЫЙ ЭФФЕКТ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

В качестве примера на рис. 1 приведена запись компонент Bx, By и Bz магнитного поля Земли[1], полученная в ГФО MHV в период землетрясения 29.08.2018 г. (Новая Каледония). Землетрясение магнитудой М = 7.1 произошло в 03:51 UT на глубине MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 26 км. Приведенные на рис. 1 данные свидетельствуют о ярко выраженных вариациях магнитного поля в период землетрясения. При этом отчетливо выделяется цуг короткопериодных повышенных геомагнитных вариаций с периодом MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 50 с, начало которого зафиксировано в MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 03:53 UT, фактически сразу после основного толчка (время запаздывания относительно основного толчка составляет MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 2 мин). Максимальная амплитуда вариаций на этой стадии составила MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 4 нТл, ее длительность MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 3 мин. Как это видно из рис. 1, короткопериодные вариации в большей степени проявились на горизонтальных компонентах магнитного поля.

Вслед за короткопериодными наблюдаются длиннопериодные вариации с максимальной амплитудой MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 5.5 нТл длительностью около 7 мин. Начало этой стадии вариаций с периодом MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 5 мин фиксируется в MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 03:59 UT. На этой стадии, также как и на короткопериодной, амплитуда вариаций горизонтальной компоненты примерно вдвое превышает амплитуду вариаций вертикальной компоненты магнитного поля. При этом короткопериодные возмущения, которые наблюдаются, как правило, при мелкофокусных событиях с глубиной менее MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 30 км, регистрируются после основного толчка с небольшой задержкой. Как пример на рис. 2 представлены результаты регистрации магнитного поля, выполненные в обсерватории MHV в период землетрясения 24.05.2014 г. Землетрясение с магнитудой по разным данным от 6.4 до 6.9 произошло в Эгейском море, время в очаге MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 09:30 UT, глубина 10 MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 29 км. Из данных рис. 2 следует, что начало длиннопериодных геомагнитных возмущений с периодом MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 5 мин фиксируется в MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 09:30 UT. Максимальная амплитуда вариаций BH на этой стадии составляет MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 2 нТл, длительность MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 10 MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 12 мин.

 

Таблица 1. Пункты геомагнитных наблюдений

Наименование

 

Обозначение

 

Широта, град

 

Долгота, град

 

Арти (РФ)

 

ARS

 

56.43

 

58.56

 

Бельск (Польша)

 

BEL

 

51.84

 

20.79

 

Борок (РФ)

 

BOX

 

58.07

 

38.23

 

Иркутск (РФ)

 

IRT

 

52.27

 

104.45

 

Киев (Украина)

 

KIV

 

50.72

 

30.3

 

Львов (Украина)

 

LVV

 

49.9

 

23.75

 

Михнево (РФ)

 

MHV

 

54.94

 

37.73

 

Новосибирск (РФ)

 

NVS

 

54.85

 

83.23

 

С.-Петербург (РФ)

 

SPG

 

60.54

 

29.72

 

Хабаровск (РФ)

 

KHB

 

47.61

 

134.69

 

 

Таблица 2. Перечень рассмотренных землетрясений

№ п/п

 

Дата

 

Примерное время основного толчка, UT

 

Магнитуда

 

Район

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

01.03.2019

25.09.2018

16.09.2018

12.09.2018

07.09.2018

06.09.2018

29.08.2018

28.08.2018

19.08.2018

15.08.2018

12.08.2018

07.07.2018

09.05.2018

18.05.2018

02.05.2018

15.04.2018

05.04.2018

29.03.2018

28.02.2018

27.02.2018

26.02.2018

11.02.2018

06.02.2018

28.01.2018

24.01.2018

10.01.2018

23.11.2016

11.09.2016

14.08.2016

07.08.2016

13.05.2016

14.04.2016

03.02.2016

02.01.2016

24.05.2014

01.04.2014

08:50

06:17

11:48

04:50

02:10

15:49

03:52

22:35

14:56

21:56

14:58

21:33

10:41

01:41

06:32

19:30

03:53

21:25

02:45

17:29

13:34

23:14

15:50

16:03

10:50

02:51

11:37

08:07

11:15

08:15

17:47

03:06

18:27

04:22

09:30

23:46

7.2

5.0

6.5

5.3

6.2

7.9

7.1

6.4

6.9

6.5

6.3

6.0

6.2

6.1

6.0

6.0

6.0

6.9

6.1

6.1

6.1

6.0

6.4

6.2

6.3

7.5

5.0

∼5.0

6.3

5.0

5.2

6.2

∼5.0

6.1

6.9

7.8

Перу

Мексика

О-ва Фиджи

Индия

Эквадор

О-ва Фиджи

Новая Каледония

Марианские о-ва

Индонезия

Аляска

Аляска

Нов. Зеландия

Таджикистан

О-ва Кермадек

Исландия

Индонезия

Филиппины

Нов. Гвинея

Нов. Гвинея

О-в Маккуори

Индонезия

Марианские о-ва

Тайвань

Афганистан

Япония

Гондурас

Прибайкалье

Приамурье

Сахалин

Сев. Кавказ

Сев. Кавказ

Камчатка

Прибайкалье

Приамурье

Эгейское море

Чили

 

Таблица 3. Значения Кр- и К-индексов магнитной активности по датам

Параметр

 

Время суток (UT)

0 – 3

3 – 6

6 – 9

9 – 12

12 – 15

15 – 18

18 – 21

21 – 24

24.05.2014 г.

Кр

 

2

 

1

 

2

 

0*

 

1

 

1

 

1

 

1

 

К

 

1

 

2

 

2

 

1*

 

2

 

2

 

1

 

1

 

10.01.2018 г.

Кр

 

1*

 

2

 

1

 

1

 

0

 

1

 

0

 

0

 

К

 

1*

 

0

 

0

 

1

 

1

 

1

 

1

 

0

 

24.01.2018 г.

Кр

 

0

 

0

 

0

 

1*

 

3

 

3

 

1

 

4

 

К

 

0

 

0

 

0

 

1*

 

3

 

3

 

1

 

4

 

29.03.2018 г.

Кр

 

0

 

0

 

1

 

2

 

1

 

2

 

1

 

1*

 

К

 

0

 

0

 

1

 

2

 

1

 

1

 

1

 

1*

 

15.04.2018 г.

Кр

 

2

 

1

 

1

 

1

 

2

 

1

 

1*

 

2

 

К

 

2

 

1

 

1

 

1

 

2

 

1

 

1*

 

2

 

09.05.2018 г.

Кр

 

3

 

3

 

2

 

2*

 

2

 

2

 

4

 

4

 

К

 

3

 

2

 

2

 

2*

 

3

 

3

 

3

 

3

 

07.08.2018 г.

Кр

 

4

 

1

 

2*

 

2

 

3

 

3

 

1

 

2

 

К

 

4

 

1

 

2*

 

2

 

3

 

3

 

1

 

2

 

29.08.2018 г.

Кр

 

2

 

2*

 

1

 

1

 

1

 

2

 

1

 

1

 

К

 

2

 

1*

 

1

 

1

 

1

 

2

 

1

 

1

 

07.09.2018 г.

Кр

 

2*

 

2

 

1

 

1

 

1

 

1

 

0

 

1

 

К

 

1*

 

2

 

2

 

1

 

1

 

2

 

1

 

1

 

* Значение параметров в период времени, соответствующий времени основного толчка при землетрясении.

 

Рис. 1. Вариации геомагнитной индукции в период землетрясения 29.08.2018 г. в Новой Каледонии (регистрация в MHV). Здесь и на следующих рисунках фоном выделены наведенные вариации магнитного поля.

 

Рис. 2. Длиннопериодные (а) и короткопериодные (б) вариации горизонтальной компоненты геомагнитной индукции в период землетрясения 24.05.2014 г. в Эгейском море (регистрация в MHV).

 

Начало короткопериодных возмущений (период MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 0.6 мин) регистрируется в 09:35 UT (спустя MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 5 мин после основного толчка). При этом выделяется основное возмущение длительностью MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 3 мин и амплитудой MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 1.5 нТл, после которого в течение некоторого времени наблюдаются повышенные вариации BH.

Значительный интерес представляет рассмотрение геомагнитных возмущений в обсерваториях, расположенных на разных расстояниях от очага землетрясения. В качестве примера на рис. 3а MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 3г приведены записи горизонтальной, наиболее возмущенной компоненты Вx, полученные в MHV и в некоторых обсерваториях сети INTERMAGNET в периоды землетрясений 2018 г. из списка табл. 2. Из данных рис. 3 следует, что при глубине очага более 30 км наблюдаются только длиннопериодные геомагнитные возмущения (период от MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 15 до MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 30 мин), которые имеют сходную морфологию и возникают практически одновременно на записях обсерваторий, отстоящих друг от друга на значительном расстоянии.

Особенность данных, представленных на рис. 3а MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 3г, состоит в том, что начало вызванных землетрясениями длиннопериодных геомагнитных возмущений регистрируется спустя небольшое время после основного толчка.

Помимо рассмотренных выше случаев, вызванные землетрясениями, подобные по форме, длиннопериодные возмущения магнитного поля зарегистрированы при большинстве событий, перечисленных в табл. 2: 02.01.2016 г., 03.02.2016 г., 14.04.2016 г., 13.05.2016 г., 14.08.2016 г., 11.09.2016 г., 24.01.2018 г., 18.03. 2018 г., 29.03.2018 г., 02.05.2018 г., 18.05.2018 г., 07.07.2018 г., 12.08.2018 г., 15.08.2018 г.,19.08.2018 г., 28.08.2018 г., 12.09.2018 г., 16.09.2018 г., 25.09.2018 г. и 01.03.2019 г.

При ряде землетрясений вызванные землетрясением геомагнитные возмущения имеют вид бухтообразного уменьшения индукции магнитного поля, что согласно имеющимся в литературе данным [Hattori, 2004; Takla et al., 2011] характерно, скорее, для предвестника сейсмического события, который наблюдается за несколько часов и даже суток до основного толчка. В нашем случае бухтообразное понижение индукции магнитного поля регистрируется в период самого события, либо спустя несколько минут после основного толчка. Характерные примеры такой реакции магнитного поля на землетрясение приведены на рис. 4. На рис. 4а представлены геомагнитные вариации, зарегистрированные в период землетрясения с магнитудой MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 5.0, произошедшего 07.08.2016 г. на Северном Кавказе. На рис. 4б MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ вариации магнитного поля в период землетрясения с магнитудой 7.5, произошедшего 10.01.2018 г. в Гондурасе. Подобная реакция магнитного поля на землетрясение в виде бухтообразного понижения магнитной индукции магнитного поля отмечается также и в ряде других случаев: события 06.02.2018 г., 11.02.2018 г., 26.02.2018 г., 27.02.2018 г., 28.02.2018 г., 05.04.2018 г., 15.04.2018 г., 09.05.2018 г., 06.09.2018 г. и 01.03.2019 г. из рассмотренных в настоящей работе.

 

Рис. 3а. Вариации компоненты Bx геомагнитной индукции, зарегистрированных в MHV и обсерваториях INTERMAGNET, в период землетрясения 24.01.2018 г. (Япония, М = 6.3; глубина более 30 км). Здесь и на следующих рисунках цифра в поле рисунка обозначает расстояние до очага сейсмического события.

Рис. 3б. Вариации компоненты Bx в период события 29.03.2018 г. (Новая Гвинея, М = 6.9; глубина 35 км).

Рис. 3в. Вариации компоненты Bx в период события 15.04.2018 г. (Индонезия, М = 6.0; глубина 34 км).

Рис. 3г. Вариации компоненты Bx в период события 09.05.2018 г. (Таджикистан, М = 6.2; глубина более 100 км).

 

В отдельных случаях (события 10.04.2018 г. и 07.09.2018 г. из табл. 2) реакция магнитного поля на землетрясения проявляется в виде комбинации общего уменьшения индукции магнитного поля с наложением его хорошо выраженных длиннопериодных вариаций. На рис. 5 в качестве примера представлены вариации магнитного поля в период землетрясения с магнитудой 6.2, произошедшего 07.09.2018 г. в Эквадоре. Из рис. 5 следует, что на фоне основного бухтообразного уменьшения магнитного поля выделяются участки его повышения с элементами периодичности. И, наконец, на последней стадии, начиная с MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 02:30 UT регистрируются длиннопериодные вариации магнитного поля с периодом MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 6.4 мин.

 

Рис. 4. Вариации горизонтальной компоненты магнитного поля, зарегистрированные в MHV, в периоды землетрясений 07.08.2016 г. на Северном Кавказе (а) и 10.01.2018 г. в Гондурасе (б).

 

Рис. 5. Вариации горизонтальной компоненты магнитного поля, зарегистрированные в MHV, в период землетрясения 07.09.2018 г. в Эквадоре.

 

4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В настоящей работе сделана попытка вычленить влияние землетрясений на магнитное поле Земли на основе рассмотрения геомагнитных вариаций в периоды сильных сейсмических событий, происходящих в условиях низкой магнитной активности, когда составляющая возмущений солнечного происхождения MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ основного фактора, определяющего изменчивость магнитного поля, достаточно мала. Приведенные данные свидетельствуют о сложном характере отклика магнитного поля на землетрясения. По всей видимости, конкретный вид вызванных геомагнитных возмущений определяется многими факторами, такими как магнитуда сейсмического события, параметры очага, его механизм и глубина, геология района, свойства горных пород и массива. Установление влияния каждого из факторов на морфологию и амплитуду геомагнитного эффекта требует проведения детальных исследований, результаты которых при соответствующей статистической обоснованности могут лечь в основу модели геомагнитного отклика на сейсмическое событие.

Вопрос о механизмах воздействия сейсмического события на магнитное поле в настоящее время нельзя считать окончательно решенным. Установление их природы также требует проведения дополнительных исследований. Тем не менее, следует отметить, что, согласно современным представлениям, выделяют ряд основных физических механизмов возбуждения геомагнитных вариаций при землетрясениях. Наиболее значимым по амплитуде вызываемых геомагнитных вариаций следует рассматривать электрокинетический эффект, связанный с разделением и релаксацией электрических зарядов в результате перколяции минерализованных вод через микрокапилляры горных пород, структура которых может к тому же изменяться в процессе микроразрушения пород на последней стадии подготовки очага сейсмического события, а также в результате течения флюида в раскрывающихся трещинах в процессе самого землетрясения [Fenoglio et al., 1995; Fitterman, 1979; Ishido, Mizutani, 1981; Mizutani et al., 1976].

Другим возможным механизмом генерации вызванных геомагнитных возмущений являются процессы, связанные с изменением напряженно-деформированного состояния среды и слагающих ее горных пород, обладающих пьезомагнитными либо ферромагнитными свойствами, в процессе формирования очага и реализации землетрясения [Takla et al., 2011; Sasai, 1991]. В последнем случае, находясь в магнитном поле Земли, такие горные породы как габбро, гранодиорит, некоторые типы гранитов, при медленных движениях на стадии формирования очага и сильных движениях вдоль магистрального разрыва в момент основного толчка являются источником магнитных вариаций [Кролевец, Шереметьева, 2004; Соболев, Пономарев, 2003]. В любом случае изменение магнитной восприимчивости и электрической проводимости горных пород в процессе резкого сброса напряжений способно вызвать геомагнитный эффект [Liu et al., 2006; Merzer, Klemperer, 1997].

Длиннопериодные вариации, по всей видимости, связаны с возмущениями геофизической среды (атмосферы, ионосферы), возникающими на крайней стадии подготовки очага землетрясения и в процессе сейсмического события [Гохберг, Шалимов, 2008; Соболев, Пономарев, 2003]. Известны процессы, непосредственно предваряющие землетрясения и способные привести к накоплению эффектов разной природы, и, как результат, MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ лавинообразному возмущению магнитного поля [Собисевич и др., 2017; Xu et al., 2013]. В таком качестве могут выступать любые механоэлектрические и электрофизические процессы. Действительно, перед сильными землетрясениями наблюдаются движения, деформация и растрескивание горных пород, изменение их напряженного состояния, изменение интенсивности эманаций подземных газов и уровня подземных вод, повышение интенсивности электролиза в подземных флюидах с выделением газообразных продуктов и т. д., что приводит к разделению электрических зарядов в твердой среде, изменению токовых систем и в результате MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ к возмущению ионосферы [Липеровский и др., 2008].

Представляет также интерес рассмотрение в качестве источника геомагнитных вариаций возмущение ионосферы в результате действия на нее акустико-гравитационных волн, формирующихся у земной поверхности в момент главного толчка.

Генерация геомагнитных вариаций при землетрясениях за счет сейсмических волн, т. е. сейсмомагнитный эффект, при котором скорости распространения сигнала составляют первые тысячи километров в секунду, либо перемещение ионосферных возмущений (скорости от 150 до 3000 м/с) [Перевалова и др., 2016] не объясняют достаточно высокую одновременность наведенных геомагнитных вариаций в пунктах, расположенных на разных, в ряде случаев значительных, расстояниях друг от друга, как это показано выше. Вероятнее всего в нашем случае возмущение магнитного поля вызвано литосферными источниками [Зотов и др., 2013], либо возмущениями в ионосфере Земли в эпицентральной зоне очага землетрясения, которые привели к дестабилизации глобальных токовых систем. В качестве механизма воздействия землетрясения на ионосферу можно рассматривать, например, изменение концентрации электронов под действием, как уже упоминалось, акустико-гравитационных волн, генерируемых у земной поверхности в период активности геодинамических процессов непосредственно перед, во время и сразу после землетрясения [Липеровский и др., 2008; Гармаш и др., 1989; Chum et al., 2012; Tsugawa et al., 2011]. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что аномальные вариации электронной концентрации в ионосфере с периодом от 5 MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 10 мин до 20 MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 40 мин могут регистрироваться за 1 MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 2 ч до землетрясения [Дубров, Смирнов, 2013].

Анализ результатов инструментальных наблюдений свидетельствует о хорошо выраженном геомагнитном эффекте сильных землетрясений. При этом следует обратить внимание на существование двух составляющих в вызванных геомагнитных возмущениях: короткопериодных (период менее 1 мин) и длиннопериодных (период MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpI4haaa@3F2D@ 5 мин) вариаций. Короткопериодные аномальные вариации магнитного поля наблюдаются спустя некоторое непродолжительное время после основного толчка, что может свидетельствовать о том, что их источником являются быстрые процессы, протекающие в узко локализованной зоне магистрального разрыва в момент события.

В качестве источника длиннопериодных геомагнитных вариаций здесь, по всей видимости, следует рассматривать литосферные процессы, сопутствующие землетрясению. Обращает на себя внимание сходство и совсем небольшое отличие во временах возникновения вызванных длиннопериодных сигналов в разных пунктах магнитных наблюдений при конкретном землетрясении, что хорошо видно из данных рис. 3. При этом следует также отметить, что и амплитуда ΔB MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqqHuoarcaWGcbaaaa@400E@ вызванных длиннопериодных геомагнитных возмущений, зарегистрированных в разных обсерваториях, при отдельно взятом землетрясении примерно одинакова. Например, для события 24.01.2018 г. ΔB MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqqHuoarcaWGcbaaaa@400E@ находится в интервале MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaaeaaaaaaaaa8qacqWF8iIFaaa@3F4D@ 1.8 (KIV) MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 3.0 (IRT) нТл, для события 29.03.2018 г. MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ в интервале MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaaeaaaaaaaaa8qacqWF8iIFaaa@3F4D@ 15 (BOX) MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 18 (BEL) нТл и т. д.

Другая особенность связана с наличием отличий в морфологических характеристиках вызванных длиннопериодных вариаций магнитного поля при разных сейсмических событиях, что можно объяснить как различиями в параметрах очагов землетрясений, так и отличительными свойствами среды.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные в настоящей работе данные дополняют имеющиеся представления о геомагнитных вариациях, сопутствующих сильным землетрясениям, и могут быть полезны при разработке и верификации моделей подготовки и развития указанных событий, а также сопровождающих их геофизических процессов. Наряду с этим следует также отметить, что характеристики регистрируемых при землетрясении вариаций геофизических полей с большой вероятностью содержат информацию о физико-механических свойствах среды, в которой формируется его очаг, а также о его характеристиках.

Представленные результаты свидетельствуют о необходимости проведения целенаправленных исследований, связанных с установлением роли каждого из возможных источников возмущений магнитного поля Земли при землетрясениях. Для этого требуется разделить их влияния и сопоставить характеристики вызванных геомагнитных вариаций с параметрами очага землетрясения, геологией района, свойствами среды и т. д.

Финансирование работы

Исследования выполнены по Программе фундаментальных исследований президиума РАН MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFwecaaa@39A7@ 19 «Фундаментальные проблемы геолого-геофизического изучения литосферных процессов».

 


[1] Направление осей координат: x СЮ, y ВЗ, z вертикально вниз.

About the authors

A. A. Spivak

Institute of Geosphere Dynamics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: spivak@idg.chph.ras.ru

Russian Federation, Moscow

S. A. Riabova

Institute of Geosphere Dynamics, Russian Academy of Sciences

Email: spivak@idg.chph.ras.ru

Russian Federation, Moscow

References

  1. Бондур В.Г., Смирнов В.М. Метод мониторинга сейсмоопасных территорий по ионосферным вариациям, регистрируемым спутниковыми навигационными системами // Докл. РАН. 2005. Т. 402. С. 675-679.
  2. Гармаш С.В., Линьков Е.М., Петрова Л.Н., Швед Г.М. Возбуждение колебаний атмосферы сейсмогравитационными колебаниями Земли // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1989. Т. 25. № 12. С. 1290-1299.
  3. Голиков Ю.В., Д’Коста А., Пилипенко В.А. Геомагнитные пульсации, возбуждаемые при сильных землетрясениях // Геомагнетизм и аэрономия.Т. XXY. 1985. С. 824-828.
  4. Гохберг М.Б., Шалимов С.Л. Воздействие землетрясений и взрывов на ионосферу. М.: Наука. 2008. 295 с.
  5. Гульельми А.В., Зотов О.Д. О магнитных возмущениях перед сильными землетрясениями // Физика Земли. 2012. № 2. С. 84-87.
  6. Долгих Г.И., Купцов А.В., Ларионов И.А., Овчаренко В.В., Марапулец Ю.В., Швец В.А., Шевцов Б.М., Широков О.Н., Чупин В.А., Яковенко С.В. Деформационные и акустические предвестники землетрясений // Докл. РАН. 2007. Т. 413. № 1. С. 96-100.
  7. Дубров М.Н., Смирнов В.М. Взаимосвязанные возмущения земной поверхности, атмосферы и ионосферы Земли // Геомагнетизм и аэрономия. 2003. Т. 53. № 1. С. 53-63.
  8. Зотов О.Д., Гульельми А.В., Собисевич А.Л. О магнитных предвестниках землетрясений // Физика Земли. 2013. № 6. С. 139-147.
  9. Колесник С.А., Пикалов М.В. Механизм воздействия инфразвука на вариации магнитного поля Земли // Изв. высших учебных заведений. Физика. T. 53. № 9/3. Томск: ТГУ. 2010. С. 268-269.
  10. Кролевец А.Н., Шереметьева О.В. Возможный механизм магнитных вариаций // Вулканология и сейсмология. 2004. № 4. С. 77-80.
  11. Липеровский В.А., Похотелов О.А., Мейстер К.-В., Липеровская Е.В. Физические модели связей в системе литосфера-атмосфера-ионосфера перед землетрясениями // Геомагнетизм и аэрономия. 2008. Т. 48. № 6. С. 831-843.
  12. Перевалова Н.П., Шестаков Н.В., Воейков С.В., Быков В.Г., Герасименко М.Д., Park P.H. Исследование распространения ионосферных возмущений, вызванных землетрясением Tohoku, в дальней от очага зоне // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 1. С. 186-196.
  13. Романова Н.В., Пилипенко В.А., Степанова М.В. О магнитном предвестнике Чилийского землетрясения 27 февраля 2010 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2015. Т. 55. № 2. С. 231-234.
  14. Руленко О.П. Оперативные предвестники землетрясений в электричестве приземной атмосферы // Вулканология и сейсмология. 2000. № 4. С. 57-68.
  15. Собисевич Л.Е., Собисевич А.Л., Канониди К.Х. Результаты анализа инструментальных наблюдений аномальных геомагнитных возмущений, наведенных землетрясениями в геосферах. Триггерные эффекты в геосистемах. М.: ГЕОС. 2013. С. 329-341.
  16. Собисевич А.Л., Собисевич Л.Е., Канониди К.Х., Лиходеев Д.В. О гравимагнитных возмущениях, предваряющих сейсмические события // Докл. РАН. 2017. Т. 475. № 4. С. 444-447.
  17. Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений. М.: Наука. 1983. 312 с.
  18. Соболев Г.А., Пономарев А.В. Физика землетрясений и предвестников. М.: Наука. 2003. 270 с.
  19. Сорокин В.М., Федорович Г.В. Физика медленных МГД-волн в ионосферной плазме. М.: Энергоиздат. 1982. 136 с.
  20. Сурков В.В. Электромагнитные эффекты при землетрясениях и взрывах. М.: МИФИ. 2000. 448 с.
  21. Филиппов Л.Д., Степанов А.Е., Смирнов В.Ф. Ионосферное проявление воздействия фронта АГВ от землетрясений в Восточно-Сибирском регионе. Солнечно-земные связи и предвестники землетрясений: IV международная конференция 14-17 августа 2007 г., с. Паратунка, Камчатская область: Сборник докладов. Петропавловск-Камч.: ИКИР ДВО РАН. 2007. С. 459-463.
  22. Черногор Л.Ф. Геомагнитные возмущения, сопровождавшие Великое Японское землетрясение 11 марта 2011 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2019. Т. 59. № 1. С. 69-82.
  23. Шалимов С.Л. Атмосферные волны в плазме ионосферы (с геофизическими примерами). М.: ИФЗ РАН. 2018. 390 с.
  24. Chum J., Hruska F., Zednik J., Lastovicka J. Ionospheric disturbances (infrasonic waves) over the Czech republic exited by the 2011 Tohoku earthquake // Journal of Geophysical Research. 2012. V. 117. A08319. doi: 10.1029/2012 JA017767
  25. Iyemori T., Nose M., Han D., Gao J., Hashizume M., Choosakul N., Shinagawa H., Tanaka J., Utsugi M., Saito A., McCreadie H., Odagi J., Yang F. Geomagnetic pulsations caused by the Sumatra earthquake on December 26, 2004 // Geophysical Research Letters. 2005. V. 32. L20807. doi: 10.1029/2005 GL024083
  26. Fenoglio M.A., Johnston M.J.S., Byerlee J. Magnetic and electric fields associated with change in high pore pressure in fault zones - application to the Loma Prieta ULF emission // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. P. 12951-12958.
  27. Fitterman D.V. Theory of electrokinetic-magnetic anomalies in a faulted half-space // J. Geophys. Res. 1979. V. 84. № 11. P. 6031-6040.
  28. Fraser-Smith A.C. Ultralow-frequency magnetic fields preceding large earthquakes // EOS. 2008. V. 89. № 23. P. 211.
  29. Hattori K. ULF Geomagnetic changes associated with large earthquakes // Terrestrial, Atmospheric and Ocean Sciences. 2004. Vol. 15. № 3. P. 329-360.
  30. Hayakawa M. Atmospheric and ionospheric electromagnetic phenomena associated with earthquakes. Tokyo: TERRAPUB. 1999. 996 p.
  31. Ishido T., Mizutani H. Experimental and theoretical basis of electrokinetic phenomena to rock-water systems and its applications to geophysics // J. Gephys. Res. 1981. V. 86. P. 1763-1775.
  32. Liu J.Y., Chen C.H., Chen Y.I., Yen H.Y., Hattori K., Yumoto K. Seismomagnetic anomalies and M > 5.0 earthquakes observed in Taiwan during 1988-2001 // Physics and Chemistry of the Earth. 2006. V. 31. P. 215-222.
  33. Merzer M., Klemperer S.L Modelling low-frequency magnetic-field precursor to the Loma Prieta earthquake with a precursory increase in fault-zone conductivity // Pure and Applied Geophysics. 1997. V. 150. P. 217-248.
  34. Mizutani H., Ishida T., Yokokura T., Ohnishi S. Electrokinatic phenomena associated with earthquakes // Geophis. Res. Lett. 1976. V. 3. P. 365-368.
  35. Sasai Y. Tectonomagnetic modeling on the basis of the linear piezomagnetic effect // Bull. Earthquake Res. Inst., University of Tokyo. 1991. V. 66. P. 585-722.
  36. Takla E.M., Yumoto K., Liu J.Y., Kakinami Y., Uozumi T., Abe S., Ikeda A. Anomalous geomagnetic variations possibly linked with the Taiwan earthquake on 19 December 2009 // Int. J. Geophysics. 2011. Article ID 848467. http://dx.doi.org/10.1155/2011/848467
  37. Tsugawa T., Saito A., Otsuka Y., Nishioka M., Maruyama T., Kato H., Nagatsuma T., Murata K.T. Ionospheric disturbances detected by GPS total electron content observation after the 2011 Tohoku earthquake // Earth, Planets and Space. 2011. V. 63. № 7. P. 875-879.
  38. Utada H., Shimizu H., Ogawa T., Maeda T., Furumura T., Yamamoto T., Yamazaki N., Yoshitake Y., Nagamachi S. Geomagnetic field changes in response to the 2011 of the Pacific Coast of Tohoku Earthquake and Tsunami // Earth and Planetary Science Letters. 2011. V. 311. P. 11-27.
  39. Xu G., Han P., Huang Q., Hattori K., Febriani F., Yamaguchi H. Anomalous behaviors of geomagnetic diurnal variations prior to the 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake (Mw 9.0) // Journal of Asian Earth Sciences. 2013. V. 77. P. 59-65.

Supplementary files

Supplementary Files Action
1.
Fig. 1. Variations of geomagnetic induction during the earthquake of 08/29/2018 in New Caledonia (registration in the MHV). Here and in the following figures, the background shows induced magnetic field variations.

Download (239KB) Indexing metadata
2.
Fig. 2. Long-period (a) and short-period (b) variations of the horizontal component of geomagnetic induction during the earthquake of 05.24.2014 in the Aegean Sea (registered in the MHV).

Download (85KB) Indexing metadata
3.
Fig. 3a. Variations of the Bx component of geomagnetic induction recorded at the MHV and INTERMAGNET observatories during the earthquake of January 24, 2018 (Japan, M = 6.3; depth over 30 km). Here and in the following figures, the figure in the figure field indicates the distance to the source of the seismic event. Fig. 3b. Variations of the Bx component during the event period of March 29, 2018 (New Guinea, M = 6.9; depth 35 km). Fig. 3c. Variations of the Bx component during the event of April 15, 2018 (Indonesia, M = 6.0; depth 34 km). Fig. 3G Variations of the Bx component during the event period of May 9, 2018 (Tajikistan, M = 6.2; depth over 100 km).

Download (1MB) Indexing metadata
4.
Fig. 4. Variations of the horizontal component of the magnetic field recorded in the MHV during the earthquakes of August 7, 2016 in the North Caucasus (a) and January 10, 2018 in Honduras (b).

Download (81KB) Indexing metadata
5.
Fig. 5. Variations of the horizontal component of the magnetic field recorded in the MHV during the earthquake of September 7, 2018 in Ecuador.

Download (65KB) Indexing metadata

Statistics

Views

Abstract - 208

PDF (Russian) - 186

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2019 Russian academy of sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies