Физика ЗемлиФизика Земли0002-3337The Russian Academy of Sciences1545110.31857/S0002-33372019576-86Research ArticleJoint perturbation in geoacoustic emission, radon, thoron, and atmospheric electric field based on observations in KamchatkaRulenkoO. P.rulenko@kscnet.ruMarapuletsYu. V.marpl@ikir.ruKuz`minYu. D.kuzy@emsd.ruSolodchukA. A.rulenko@kscnet.ruInstitute of Volcanology and Seismology, Far Eastern Branch, Russian Academy of SciencesInstitute of Cosmophysical Research and Radio Wave Propagation, Far Eastern Branch, the Russian Academy of SciencesKamchatka Branch, Geophysical Survey, Russian Academy of Sciences260720195768626072019Copyright © 2019, Russian academy of sciences2019<p style="text-align: justify;">Based on the integration and analysis of the published theoretical results and field observations, the possibility is considered of a joint perturbation in geoacoustic emission, radon, thoron, and atmospheric electric field before an earthquake. A scheme is proposed for the formation of this perturbation in the presence of near-surface sedimentary rocks at the observation point and their extension. For detecting such a perturbation, simultaneous measurements of geoacoustic emission, radon, thoron, and atmospheric electric field have been carried out for the first time in Kamchatka in summer and autumn of 20122013, and a joint anomalous perturbation in these parameters was recorded.</p>stretching of near-surface sedimentary rocksgeoacoustic emissionradonthoronatmospheric electric fieldjoint perturbationрастяжение приповерхностных осадочных породгеоакустическая эмиссиярадонторонатмосферное электрическое полесовместные возмущения[Абдувалиев А.К., Андреев В.К., Войтов Г.И., Сергеев Н.К. Особенности хода во времени содержания радона в подпочвенной атмосфере в сейсмически активных зонах Западной Ферганы перед землетрясениями 18 X и 11 XII (Назарбекским) 1980 г. // Докл. АН СССР. 1983. Т. 271. № 1. С. 72–75.][Адушкин В.В., Соловьев С.П., Спивак А.А. Электрические и радиационные характеристики приземного слоя атмосферы на территории ПО «Маяк» // Вопросы радиационной безопасности. 1998. № 3. С. 3–9.][Адушкин В.В., Спивак А.А., Кишкина С.Б. и др. Динамические процессы в системе взаимодействующих геосфер на границе земная кора–атмосфера // Физика Земли. 2006. № 7. С. 34–51.][Адушкин В.В., Спивак А.А. Приповерхностная геофизика: комплексные исследования литосферно-атмосферных взаимодействий в окружающей среде // Физика Земли. 2012. № 3. С. 3–21.][Анисимов С.В., Афиногенов К.В., Шихова Н.М. Динамика электричества невозмущенной атмосферы средних широт: от наблюдений к скейлингу // Изв. вузов. Радиофизика. 2013. Т. LVI. № 11–12. С. 787–802.][Апрелков С.Е., Ольшанская О.Н. Тектоническое районирование Центральной и Южной Камчатки по геологическим и геофизическим данным // Тихоокеанская геология. 1989. № 1. С. 53–66.][Войтов Г.И. Мониторинг радона атмосферы подпочв сейсмически активной Средней Азии // Физика Земли. 1998. № 1. С. 27–38.][Войтов Г.И., Гусев А.С., Козлова Н.С. и др. Эманационные и электрические эффекты над сложно построенными тектоническими структурами (на примере Александровской зоны приразломных поднятий, Белоруссия) // Докл. РАН. 2000. Т. 370. № 1. С. 105–108.][Гаррелс Р., Маккензи Ф. Эволюция осадочных пород. М.: Мир. 1974. 272 с.][Добровольский И.П. Теория подготовки тектонического землетрясения. М.: ИФЗ АН СССР. 1991. 217 с.][Долгих Г.И., Купцов А.В., Ларионов И.А. и др. Деформационные и акустические предвестники землетрясений // Докл. РАН. 2007. Т. 413. № 1. С. 96–100.][Имянитов И.М., Чубарина Е.В., Шварц Я.М. Электри¬чество облаков. Л.: Гидрометеоиздат. 1971. 93 с.][Киссин И.Г. О системном подходе в проблеме прогноза землетрясений // Физика Земли. 2013. № 4. С. 145–160.][Киссин И.Г. Флюиды в земной коре: Геофизические и тектонические аспекты. М.: Наука. 2015. 328 с.][Косарев И.Б., Спивак А.А. Взаимодействие эманационного поля радона и электрического поля на границе земная кора – атмосфера. Динамические процессы в геосферах. М.: ГЕОС. 2012. С. 108–114.][Куповых Г.В., Морозов В.Н., Шварц Я.М. Теория электродного эффекта в атмосфере. Таганрог: изд-во ТРТУ. 1998. 123 с.][Купцов А.В. Изменение характера геоакустической эмиссии в связи с землетрясением на Камчатке // Физика Земли. 2005. № 10. С. 59–65.][Купцов А.В., Ларионов И.А., Шевцов Б.М. Особенности геоакустической эмиссии при подготовке камчатских землетрясений // Вулканология и сейсмология. 2005. № 5. С. 45–59.][Купцов А.В., Марапулец Ю.В., Мищенко М.А. и др. О связи высокочастотной акустической эмиссии приповерх¬ностных пород с электрическим полем в приземном слое атмосферы // Вулканология и сейсмология. 2007. № 5. С. 71–76.][Марапулец Ю.В., Руленко О.П., Мищенко М.А., Шевцов Б.М. Связь высокочастотной геоакустической эмиссии с электрическим полем в атмосфере при сейсмотектоническом процессе // Докл. РАН. 2010. Т. 431. № 2. С. 242–245.][Марапулец Ю.В., Руленко О.П., Ларионов И.А., Мищенко М.А. Одновременный отклик высокочастотной геоакустической эмиссии и атмосферного электрического поля на деформирование приповерхностных осадочных пород // Докл. РАН. 2011. Т. 440. № 3. С. 403–406.][Марапулец Ю.В., Шевцов Б.М. Мезомасштабная акустическая эмиссия. Владивосток: Дальнаука. 2012. 126 с.][Моргунов В.А., Матвеев И.В., Статиев А.В. Электричест¬во атмосферы в зоне тектонического разлома // Маг¬нитосферные исследования. 1990. № 15. С. 65–68.][Моргунов В.А., Любашевский М.Н., Фабрициус В.З., Фабрициус З.Э. Геоакустический предвестник Спитакского землетрясения // Вулканология и сейсмология. 1991. № 4. С. 104–106.][Морозов В.Н. Математическое моделирование атмо¬сферно-электрических процессов с учетом влияния аэрозольных частиц и радиоактивных веществ. СПб.: РГГМУ. 2011. 253 с.][Рудаков В.П. Геодинамические процессы и их предвест¬ники в вариациях полей радиоактивных эманаций // Геохимия. 2002. № 1. С. 56–62.][Руленко О.П. Оперативные предвестники землетрясений в электричестве приземной атмосферы // Вулканология и сейсмология. 2000. № 4. С. 57–68.][Руленко О.П. Новая методика выявления и изучения предвестника землетрясений в электричестве приземной атмосферы // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2008. № 2. Вып. № 12. С. 42–47.][Руленко О.П., Иванов А.В., Шумейко А.В. Краткосрочный атмосферно-электрический предвестник камчатского землетрясения 6 III 1992, М 6.1 // Докл. РАН. 1992. Т. 326. № 6. С. 980–982.][Руленко О.П., Широков В.А., Марапулец Ю.В. и др. Отрицательные аномалии атмосферного электрического поля у поверхности земли на станции «Карымшина» в августе 2009 г. и их связь с активизацией планетарной сейсмичности. Сборник докладов V Международной конференции «Солнечно-земные связи и физика предвестников землетрясений». Петропавловск-Камчат¬ский: ИКИР ДВО РАН. 2010. С. 424–427.][Руленко О.П., Марапулец Ю.В., Мищенко М.А. Анализ проявления связи между высокочастотной геоакустической эмиссией и электрическим полем в атмосфере у поверхности земли // Вулканология и сейсмология. 2014. № 3. С. 53–64.][Руленко О.П., Кузьмин Ю.Д. Увеличение радона и торона в районе Верхне-Паратунской гидротермальной системы Южной Камчатки перед катастрофическим землетрясением в Японии 11 марта 2011 г. // Вулканология и сейсмология. 2015. № 5. С. 36–42.][Руленко О.П., Марапулец Ю.В., Кузьмин Ю.Д. О причине одновременного появления возмущений атмосферного электрического поля и высокочастотной геоакустической эмиссии при сейсмотектоническом процессе // Докл. РАН. 2015. Т. 461. № 3. С. 333–337.][Руленко О.П., Марапулец Ю.В., Кузьмин Ю.Д., Солодчук А.А. Совместное возмущение геоакустического, эманационного и атмосферного электрического полей у границы земная кора–атмосфера перед землетрясением // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2016. № 3 (14). С. 72–78.][Садовский М.А., Писаренко В.Ф. Сейсмический процесс в блоковой среде.М.: Наука. 1991. 96 с.][Сережников А.И., Зимин В.М. Геологическое строение Паратунского геотермального района, влияние отдель¬ных геологических факторов на современную гидротермальную деятельность. Гидротермальные системы и термальные поля Камчатки. Владивосток: ДВНЦ АН СССР. 1976. С. 115–142.][Сидорин А.Я. Предвестники землетрясений. М.: Наука. 1992. 192 с.][Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений. М.: Наука. 1993. 313 с.][Соболев Г.А., Пономарев А.В. Физика землетрясений и предвестники. М.: Наука. 2003. 270 с.][Спивак А.А. Особенности геофизических полей в разломных зонах // Физика Земли. 2010. № 4. С. 55–66.][Спивак А.А., Кожухов С.А., Сухоруков М.В., Харламов В.А. Эманация радона как индикатор интенсивности межгеосферных взаимодействий на границе земная кора – атмосфера // Физика Земли. 2009. № 2. С. 34–48.][Токтосопиев А.М. Электромагнитные предвестники землетрясений. Каракол: Иссык-Кульский гос. университет. 2007. 312 с.][Уткин В.И., Мамыров Э., Кан М.В. и др. Мониторинг радона при изучении процесса подготовки тектонического землетрясения на Северном Тянь-Шане // Физика Земли. 2006. № 9. С. 61–70.][Уткин В.И., Юрков А.К. Радон как индикатор геодинамических процессов // Геология и геофизика. 2010. Т. 51. № 2. С. 277–286.][Фирстов П.П., Рудаков В.П. Результаты регистрации подпочвенного радона в 1997–2000 гг. на Петропавловск-Камчатском геодинамическом полигоне // Вулканология и сейсмология. 2003. № 1. С. 26–41.][Фирстов П.П., Макаров Е.О., Акбашев Р.Р. Мониторинг концентрации почвенных газов на Петропавловск-Камчатском геодинамическом полигоне в связи с прогнозом сильных землетрясений // Сейсмические приборы. 2015. Т. 51. № 1. С 60–80.][Choudhury A., Guha A., Kumar De B., Roy R. A statistical study on precursory effects of earthquakes observed through the atmospheric vertical electric field in northeast India // Annals of Geophysics. 2013. V. 56. № 3. P. 331–340.][Cicerone R.D., Ebel J.E., Britton J. A systematic compilation of earthquake precursors // Tectonophysics. 2009. V. 476. P. 371–396.][Gregori G.P., Poscolieri M., Paparo G. et al. «Storms of crustal stress» and AE earthquake precursors // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2010. № 10. P. 319–337.][Guedalia D., Laurent J-L., Fontan J. et al. A study of radon 220 emanation from soils // J. Geophys. Res. 1970. V. 75. № 2. P. 357–369.][Hao J., Tang T., Li D. Progress in the research on atmospheric electric field anomaly as an index for short–impending prediction of earthquakes // Journal of Earthquake Prediction Research. 2000. V. 8. № 3. P. 241– 255.][Hoppel W.A. Theory of the electrode effect // J. Atmos. Terr. Phys. 1967. V. 29. № 6. P. 709–721.][Kachakhidze N., Kachakhidze M., Kereselidze Z., Ramishvili G. Specific variations of the atmospheric electric field potential gradient as a possible precursor of Caucasus earthquakes // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2009. V. 9. P. 1221–1226.][Kamra A.K. Fair weather space charge distribution in the lowest 2 m of the atmosphere // J. Geophys. Res. 1982. V. 87. № C6. P. 4257–4263.][Khera M.K., Raina B.N. Electrode effect at a mountain station // J. Atmos. Terr. Phys. 1978. V. 40. № 12. P. 1297–1302.][Kulkarni M., Kamra A.K. Vertical profiles of atmospheric electric parameters close to ground // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. № D22. P. 28209–28221.][Nikiforova N.N., Teisseyre K.P., Michnowski S., Kubicki M. On atmospheric electric field anomaly before the Carpathian earthquake of 30.08.1986 at the polish observatory Swider // Proceeding of the 13 th International Conference on Atmospheric Electricity 2007. Beijing, China. P. 37–40.][Nishimura S., Katsura I. Radon in soil gas: applications in exploration and earthquake prediction // Geochemistry of gaseous elements and compounds. Athens: Theophrastus Publications. 1990. P. 497–533.][Pawar S.D., Kamra A.K. Comparative measurements of the atmospheric electric space charge density made with the filtration and Faraday cage techniques // Atmospheric Research. 2000. V. 54. P. 105–116.][Silva H.G., Bezzeghoud M., Reis A.H. et al. Atmospheric electrical field decrease during the M 4.1 Sousel earthquake (Portugal) // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2011. V. 11. P. 987–991.][Virk H.S. Radon recording of Uttarkashi earthquake // Geophys. Res. Lett. 1994. V. 21. № 8. P. 737–740.][Yang T.F., Walia V., Chyi L.L. et al. Variations of soil radon and thoron concentrations in a fault zone and prospective earthquakes in SW Taiwan // Radiation Measurements. 2005. V. 40. P. 496–502.]