Experience of observing deformations of the earth's surface at small sites in rift zones in 1984–1995 in Kamchatka

Cover Page

Abstract


A review is given of high-precision measurements of distances by light-rangefinders and elevations from Class I leveling between long-term geodetic centers at local deformation sites laid on the coast of Avacha Bay, in order to detect deformation precursors of a likely strong earthquake (M > 7.0) and to obtain quantitative characteristics of co-seismic deformations. The report in tabular form contains the results of all measurements performed in the period 1984 –1995. These data are necessary for future researchers, since between the preserved centers you can repeat the measurements with any exact methods, compare them with the results of previous years and draw more objective conclusions. During the observations at all sites, no significant changes (exceeding the double accuracy of their determination) exceeded and the distances between the geodetic centers did not occur. The strong (M = 6.8) earthquake that occurred on March 2, 1992, with its epicenter in Avacha Bay did not cause precursors of deformations, and co-seismic deformations did not occur either. Perhaps they were, however, the sensitivity of the method and the remoteness of the sites from the hypocenter of the earthquake did not allow them to be detected.


ВВЕДЕНИЕ

Перед началом экспериментальных работ предполагалось, что появление на поверхности земли деформационных предвестников сильных землетрясений можно обнаружить повторными высокоточными геодезическими измерениями. Принципиально такие измерения можно выполнять на любой площади и с разной детальностью, причем, чем больше площадь, тем больше материальные затраты. До появления в геодезии Глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) измерения проводились классическими методами, и их можно было выполнять только в благоприятных погодных условиях. Было очевидно – чем выше частота измерений, тем больше вероятность обнаружения деформационного предвестника. Однако на большой площади (сотни кв. км) измерения можно выполнить только один раз в год. По-видимому, ежегодными измерениями можно обнаружить тенденцию в изменениях вертикальных и горизонтальных составляющих деформаций, и связывать их с текущей сейсмичностью некорректно. Частые измерения методами классической геодезии можно выполнять только на малых площадях, так называемых деформационных площадках, и путем анализа этих данных попытаться обнаружить предвестники сильных землетрясений и получить количественные характеристики косейсмических деформаций. Такие измерения в окрестностях активных вулканов могут быть использованы в комплексе с другими данными для прогноза вулканических извержений.

Многочисленные публикации результатов повторных измерений показывают, что движения земной поверхности, иногда до нескольких сотен метров, происходят в моменты землетрясений, и направления подвижек пунктов, расположенных по разные стороны от разломной зоны, противоположны. Амплитуды их максимальны вблизи “бортов” разломной зоны [Кафтан, Докукин, 2007]. На основании этих фактов, выполнение частых высокоточных (1·10-6) геодезических измерений на малых площадях, расположенных на разломных зонах, казалось предпочтительным методом обнаружения деформационных предвестников сильных землетрясений. Так как непрерывные измерения, которые необходимы для краткосрочного прогноза, выполнять невозможно, то предполагалось, что частые измерения будут полезными для среднесрочного прогноза (месяцы) сильных землетрясений. По предложению академика РАН С.А. Федотова [Федотов, Энман, 1973] в середине 1980-х годов в разных районах Камчатки были заложены деформационные площадки в предполагаемых активных разломных зонах. На этих площадках геодезические знаки представляют собой железобетонные столбы (далее пункты) диаметром 300 мм со стальными плитами, вмонтированными в верхнюю грань и служащими для принудительного центрирования геодезических приборов. Основания пунктов имеют бетонные якоря 1ⅹ1ⅹ0.3 м. Глубина заложения якорей зависит от свойств грунта в месте установки знака и составляет 1.1–2.5 м. Высота такого пункта над земной поверхностью составляет 1.4–1.6 м. В основание каждого пункта на высоте 0.10–0.30 м над поверхностью земли заложен нивелирный репер скального типа из латуни. На некоторых деформационных площадках заложены грунтовые реперы и имеются реперы государственной нивелирной сети I класса. На всех площадках измеряемыми величинами являлись расстояния между пунктами, определенные светодальномером СП-2 и превышения между нивелирными знаками, известные из нивелирования по программе I класса с применением нивелира Ni005A. Методика производства измерений была единой во все годы. Камеральная обработка измеренных линий проводилась по методике, предложенной изготовителем СП-2, и отраженной в “Техническом описании и инструкции по эксплуатации СП-2”. Погрешность определения длины линий была не более 2 мм + 2·10-6·D, где D – длина линии в мм. Превышения определялись с погрешностью 0.5 мм∙√n , где n – число установок нивелира на штативе в промежутке между нивелирными знаками.

Так как геодезические знаки на деформационных площадках долговременные, то измерения на них можно повторить через десятилетия и по результатам сравнения их с предыдущими данными сделать более объективные выводы.

МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Деформационная площадка “Центр” имеет вид геодезического четырехугольника и расположена в центре г. Петропавловска-Камчатского (рис. 1а). Табл. 1 содержит все измеренные наклонные расстояния, приведенные к центрам стальной плиты в верхней части пункта. Графики изменения во времени расстояний представлены на рис. 1б. По всем линиям не просматривается тренд в изменениях. Разброс изменений от среднего значения за все годы не превышает двойной точности определения длины линии (±4 мм). Заметно, что длины линий, измеренные при отрицательных температурах, короче, чем длины, измеренные при положительных, и это объясняется, вероятнее всего, несовершенством введения поправок в расстояние за метеоусловия во время измерений в разные времена года.

 

Рис. 1. Деформационная площадка “Центр”.

а – схема расположения пунктов: 1 – места установки светодальномера и отражателя, 2 – пункт триангуляции (сплошной линией обозначены измеренные линии, волнистой – трасса нивелирования); б – изменения длин линий.

 

Таблица 1. Наклонные расстояния, измеренные на деформационной площадке "Центр", м

Дата

Название линий

 

1–2

1–3

1–4

2–3

2–4

3–4

 

год/месяц/число

 

1988.01.12-14

1149.674

1162.087

1009.817

435.196

1817.246

1576.100

 

1988.02.09-10

1149.675

1162.086

1009.812

435.195

1817.246

1576.097

 

1988.03.21-22

1149.676

1162.086

1009.811

 

1817.246

1576.098

 

1988.04.18-19

1149.677

1162.085

1009.811

435.196

1817.248

1576.098

 

1988.05.17-18

1149.678

1162.089

1009.813

435.196

1817.248

1576.103

 

1988.06.14-15

1149.678

1162.086

1009.813

435.195

1817.249

1576.102

 

1988.07.14-18

1149.677

1162.086

1009.814

435.197

1817.247

1576.100

 

1988.08.26-29

1149.678

1162.088

1009.812

435.195

1817.246

1576.100

 

1988.09.27-29

1149.677

1162.087

1009.812

435.194

1817.246

1576.101

 

1988.10.17-20

1149.678

1162.088

1009.814

435.195

1817.247

1576.101

 

1988.11.16-18

1149.677

1162.085

1009.812

435.194

1817.247

1576.100

 

1988.12.26-27

1149.676

1162.084

1009.811

435.194

1817.247

1576.099

 

1989.01.11-16

1149.676

1162.085

1009.811

435.194

1817.247

1576.098

 

1989.02.09-10

1149.676

1162.085

1009.810

 

1817.246

1576.099

 

1989.03.10-14

1149.675

1162.084

1009.810

 

1817.246

1576.098

 

1989.04.17-20

1149.675

1162.085

1009.812

 

1817.246

1576.100

 

1989.05.04-05

1149.678

1162.088

1009.812

 

1817.249

1576.102

 

1989.06.05-07

1149.678

1162.086

1009.813

435.196

1817.249

1576.100

 

1989.07.25-26

1149.678

1162.087

1009.813

435.194

1817.244

1576.099

 

1989.10.02

1149.676

1162.087

1009.813

435.194

1817.247

1576.101

 

1989.11.17-23

1149.677

1162.089

 

 

1817.243

1576.098

 

1990.02.01-02

1149.674

1162.088

1009.813

 

1817.243

1576.099

 

1990.04.25-28

1149.679

1162.089

1009.814

 

1817.249

1576.102

 

1990.05.29-31

1149.680

1162.091

1009.813

 

1817.252

1576.102

 

1990.07.03-06

1149.678

1162.087

1009.814

435.197

1817.247

1576.101

 

1990.08.27-28

1149.678

1162.088

1009.813

435.195

1817.250

1576.105

 

 

На этой же площадке в мае 1984 г. было выполнено нивелирование I класса между пунктами 1 и 4 и пунктом городской триангуляции “Сигнальный”, который расположен рядом с пунктом 4 (см. рис. 1а). Измеренные превышения оказались равными: -0.4339 м между п. Сигнальный и пунктом 4 (скальный репер в основании бетонной тумбы); +30.4191 м между скальным репером в основании пункта 4 и скальным репером в основании пункта 1.

Деформационная площадка “Створ” выполнена в виде геодезического профиля протяженностью 2.1 км и состоит из 4-х пунктов. Здесь же заложены грунтовые реперы 879 и 1310 (рис. 2а). Пункт 21 совмещен с государственным пунктом триангуляции “Новая”. Из представленных в табл. 2 наклонных расстояний, измеренных в период с 1988 по июль 1992 гг., и графика изменений их во времени (см. рис. 2б) следует: отсутствие тренда и сезонного хода в изменениях длин линий колебательный характер этих изменений за все годы величины отклонений от среднего значения не превышала ±4 мм, что не более двойной точности измерений. Судя по этим отклонениям, точность измерения линий не зависела от их длины. Превышения из нивелирования I класса (известные с погрешностью не более 0.5·√L мм, где L – расстояние между реперами в км) показали, что изменения превышений между грунтовыми реперами, заложенными в болотистой местности и любыми из бетонных столбов, доходят до 21 мм, в то же время изменения превышений между столбами, заложенными в благоприятных грунтовых условиях, лежат в пределах точности их определения (табл. 3, см. рис. 2в). На основании этих фактов следует признать неустойчивость грунтовых реперов, заложенных в болотистой местности, и исключить их в последующих измерениях.

 

Рис. 2. Деформационная площадка “Створ”.

а – схема расположения пунктов и реперов (1310, 879): 1 – грунтовый репер (остальные обозначения см. рис. 1); б – изменения длин линий; в – изменения превышений.

 

Таблица 2. Наклонные расстояния, измеренные на деформационной площадке "Створ", м

Дата

год/месяц/число

Название линий

21–20

21–19

21–18

19–18

20–19

1988.01.07-11

1178.919

1493.328

2120.574

627.920

315.097

1988.02.04-05

1178.918

1493.329

2120.572

627.916

315.098

1988.03.23-24

1178.918

1493.329

2120.572

627.920

315.098

1988.04.20

1178.918

1493.332

2120.576

627.920

315.098

1988.05.19

1178.921

1493.332

2120.576

627.920

315.096

1988.06.21

1178.918

1493.330

2120.572

627.918

315.096

1988.07.13

1178.918

1493.330

2120.569

627.918

315.093

1988.08.24-25

1178.916

1493.329

2120.572

627.919

315.095

1988.09.19

1178.918

1493.329

2120.572

627.918

315.095

1988.10.21 28

1178.924

1493.331

2120.570

627.918

315.088

1988.11.14 21

1178.922

1493.327

2120.571

627.920

315.088

1988.12.09 14

1178.924

1493.329

2120.567

627.918

315.089

1989.01.05-06

1178.926

1493.328

2120.570

627.918

315.092

1989.02.16 20

1178.926

1493.330

2120.569

627.918

315.092

1989.03.15-16

1178.925

1493.327

2120.568

627.918

315.092

1989.04.21 24

1178.926

1493.329

2120.569

627.916

315.091

1989.05.10 12

1178.926

1493.330

2120.571

627.917

315.091

1989.06.07-09

1178.928

1493.332

2120.573

627.918

315.090

1989.09.11-12 22

1178.928

1493.327

2120.571

627.917

315.091

1989.10.23 26 11.01

1178.924

1493.327

2120.573

627.917

315.093

1989.11.28-29

1178.925

1493.328

2120.571

627.917

315.091

1990.01.17-18

1178.924

1493.328

2120.571

627.918

315.091

1990.02.23

 

1493.328

 

 

 

1990.03.11-12

 

1493.327

2120.575

627.918

 

1990.05.15-18

1178.928

1493.332

2120.576

627.918

 

1990.06.18

1178.929

1493.333

2120.578

627.918

 

1990.08.01-02

1178.926

1493.328

2120.574

627.918

 

1990.09.11-14

1178.927

1493.329

2120.577

627.919

 

1992.07.14

1178.929

1493.332

2120.577

627.916

 

Примечание. Изменения длин линий 21–20 и 20–19 с 21 октября 1988 г. связаны с механическим воздействием на бетонный столб.

 

 

Таблица 3. Превышения, измеренные на деформационной площадке "Створ" нивелированием I класса, м

Дата

год/месяц/число

Название секций нивелирного хода

19–879

879–1310

20–19

20–879

1987.06.09-18

–11.7192

1.2440

–13.7198

–25.4390

1987.10.09-10

–11.7197

1.2442

–13.7198

–25.4395

1988.01.14-15

–11.7160

1.2388

–13.7204

–25.4364

1988.02.20-21

–11.7164

1.2380

 

 

1988.03.30

–11.7191

1.2394

 

 

1988.04.27

–11.7206

1.2480

 

 

1988.05.31

–11.7217

1.2479

–13.7192

–25.4409

1988.06.16

–11.7219

1.2480

–13.7196

–25.4415

1988.08.23

–11.7218

1.2470

–13.7204

–25.4422

1988.09.29

–11.7222

1.2471

–13.7204

–25.4426

1988.10.26-27

–11.7234

1.2470

–13.7192

–25.4430

1988.11.22-23

–11.7257

1.2482

–13.7190

–25.4447

1988.12.20-21

–11.7280

1.2488

–13.7204

–25.4484

1989.01.08-09

–11.7300

1.2504

–13.7189

–25.4489

1989.02.21

–11.7278

1.2485

 

 

1989.03.23

–11.7231

1.2460

 

 

1989.04.25

–11.7245

1.2470

 

 

1989.05.17

–11.7236

1.2476

–13.7180

–25.4416

1989.06.12

–11.7245

1.2482

–13.7188

 

1989.09.25

–11.7256

1.2474

–13.7192

 

1989.10.20

–11.7250

1.2476

–13.7191

 

1989.12.08

–11.7285

1.2487

 

 

1990.01.20

–11.7309

1.2495

 

 

1990.05.10-11

–11.7252

1.2486

–13.7185

 

1990.06.13-14

–11.7249

1.2478

–13.7190

 

1990.07.12

–11.7253

1.2492

–13.7192

 

1990.09.05-06

–11.7264

1.2488

–13.7192

 

1990.11.29-30

–11.7280

1.2500

–13.7194

 

1991.11.26-27

–11.7122

1.2347

–13.7182

 

1991.12.10

–11.7136

 

 

 

1992.06.03

–11.7034

1.2293

–13.7177

 

1992.08.13

–11.7034

1.2292

–13.7183

 

1992.10.21

–11.7054

1.2299

–13.7184

 

1993.05.17

–11.7051

1.2291

–13.7182

 

1994.11.03

–11.7144

1.2381

–13.7184

 

1995.05.25

–11.7140

1.2377

 

 

1991.10.17

–11.7136

1.2384

–13.7194

 

1997.11.11

–11.7144

1.2390

–13.7186

 

 

Деформационная площадка “Океанская” расположена южнее г. Петропавловска-Камчатского. Пункты заложены на преобладающих высотах, окружающих озеро Банное, и образуют геодезический четырехугольник (рис. 3а). Результаты измеренных наклонных расстояний и графики их изменений во времени приведены, соответственно, в табл. 4 и на рис. 3б. Графики показывают, что по всем линиям отсутствует тренд в изменениях расстояний. Их колебания носят случайный характер (максимум до 7 мм) и, по-видимому, это связано с несовершенством учета метеорологических поправок к расстояниям.

 

Рис. 3. Деформационная площадка “Океанская”.

а – схема расположения пунктов (условные обозначения см. рис. 1); б – изменения длин линий.

 

Таблица 4. Наклонные расстояния, измеренные на деформационной площадке "Океанская", м

Дата

год/месяц/число

Название линий

4–3

4–1

4–2

2–1

2–3

1–3

1989.02.24-25

1057.885

1613.872

1761.711

553.655

1046.262

1257.660

1989.03.21-22

1057.885

1613.872

1761.710

553.654

1046.261

1257.659

1989.04.13-14

1057.884

1613.871

1761.708

553.655

1046.262

1257.661

1989.05.24-29

1057.883

1613.870

1761.708

553.653

1046.259

1257.659

1989.06.13-15

1057.883

1613.870

1761.709

553.654

1046.260

1257.660

1989.07.31-08.01

1057.885

1613.869

1761.709

553.657

1046.260

1257.661

1989.11.13-16

1057.885

1613.869

1761.708

553.656

1046.260

1257.659

1990.01.03-05

1057.885

1613.867

1761.709

553.655

1046.263

1257.660

1990.02.07-08

1057.886

1613.872

1761.712

553.655

1046.263

1257.661

1990.04.18-19

1057.887

1613.871

1761.712

553.654

1046.264

1257.661

1990.06.26-28

1057.887

1613.872

1761.715

553.655

1046.263

1257.662

1990.08.20-22

1057.885

1613.870

1761.710

553.655

1046.262

1257.660

1990.12.14

1057.886

1613.870

1761.709

 

1046.261

1257.661

1991.08.24

1057.884

1613.872

1761.712

553.655

1046.261

1257.660

1992.06.18 23-24

1057.887

1613.870

1761.710

553.657

1046.261

1257.661

1992.10.30

1057.885

1613.870

1761.712

553.656

1046.263

1257.661

1993.07.19-20

1057.884

1613.874

1761.712

553.656

1046.264

1257.661

1994.11.01

1057.884

1613.871

1761.710

553.658

1046.263

1257.662

 

Деформационная площадка “Островная” состоит из шести линий, образующих профиль длиной 11 км, который вытянут непосредственно вдоль берега Авачинского залива и пересекает устья рек Островная и Вахиль (рис. 4а). В створе профиля находятся два репера государственной нивелирной сети I класса № 1430 и № 167. В табл. 5 приведены значения наклонных расстояний, измеренных в период с 1987 по 1992 гг., а на рис. 4б – графики изменений их во времени. Измерения выполнялись всегда в осенне-зимний период. Результаты измерений 18–21 августа 1989 г. показали слабое укорачивание длин почти всех линий, т.е. сжатие по всему профилю, которое в целом может быть связано с подготовкой землетрясения 13 класса, произошедшего 15 сентября 1989 г. вблизи полуострова Шипунский. Предположение основано на следующих обстоятельствах: эпицентр землетрясения находился в створе профиля на расстоянии 54 км, другие землетрясения с энергетическим классом 13 и выше произошли в несколько раз дальше от профиля или были меньшего класса.

 

Рис. 4. Деформационная площадка “Островная”.

а – схема расположения пунктов (условные обозначения см. рис. 1 и рис. 2); б – изменения длин линий.

 

Таблица 5. Наклонные расстояния, измеренные на деформационной площадке "Островная", м

Дата

год/месяц/число

Название линий

7–6

6–5

5–4

4–3

3–2

2–1

1987.12.17-23

1598.636

1028.064

1792.793

2403.144

 

 

1988.02.27-03.03

1598.633

1028.064

1792.793

2403.148

1897.822

2339.947

1989.01.31-02.06

1598.636

1028.062

1792.790

2403.148

1897.820

2339.946

1989.08.18-21

1598.632

1028.062

 

2403.144

1897.819

2339.943

1989.12.24-26

1598.636

1028.062

1792.787

2403.147

1897.817

 

1990.03.28-29

 

1028.061

1792.788

2403.149

1897.818

2339.946

1990.10.21-26

1598.637

1028.062

1792.788

2403.149

1897.818

2339.950

1990.12.22-23

 

1028.062

1792.789

2403.150

1897.819

2339.948

1991.03.20-23

 

1028.061

1792.788

2403.147

1897.818

2339.946

1991.04.26-27

 

1028.062

1792.791

2403.146

1897.820

2339.950

1991.09.02-07

 

1028.062

1792.790

2403.147

1897.820

2339.946

1991.12.20-25

 

1028.066

1792.789

2403.150

1897.820

2339.948

1992.12.09-12

 

1028.062

1792.786

2403.146

1897.819

2339.948

 

Наряду с измерением расстояний между пунктами проводилось нивелирование I класса на участке длиной 5.2 км. Результаты приведены в табл. 6. Значимых вертикальных движений не наблюдалось, или они пропущены вследствие редких измерений.

Деформационная площадка “Объездная” создана в 1984 г. в предполагаемой разломной зоне и состоит из 8 грунтовых реперов и уже имеющихся здесь реперов 1196 и 372 государственной нивелирной сети. Реперы расположены вдоль объездной автомобильной дороги между городами Петропавловск-Камчатский и Елизово на участке от 14 км до 19 км (рис. 5а). Для выявления вертикальных деформаций круглогодично выполнялось нивелирование I класса вдоль этого профиля длиной 4.3 км. Анализ этих измерений приведен подробно в работе [Лакотко и др., 1989] и сделан обоснованный вывод: “ввиду отсутствия значимых сейсмических событий нельзя выявить взаимосвязь смещений с подготовкой землетрясений”. Под “значимыми событиями” имелись в виду землетрясения с М ≥ 7. С целью выявления ожидаемого сезонного хода вертикальных движений в табл. 7 приведены среднемесячные превышения и по этим значениям составлены графики их изменений. (см. рис. 5б). Из этих данных видно, что заметный сезонный ход наблюдается только по секциям (3–4, 4–5 и 5–7), тренд в изменениях превышений – отсутствует, отклонение каждого среднемесячного превышения от среднего за все годы не превышает двойной точности определения. К сожалению, в публикации [Лакотко и др., 1989] не приведены значения измеренных превышений и это исключает возможность сравнения с ними последующих измерений. Показанные в табл. 7 среднемесячные значения исключают этот недостаток, т.е. предыдущие фактические данные не “исчезают”.

 

Рис. 5. Деформационная площадка “Объездная”.

а – схема расположения пунктов (условные обозначения см. рис. 1 и рис. 2); б – изменения превышений.

 

Таблица 6. Превышения, измеренные на деформационной площадке "Островная" нивелированием I класса, м

Дата

год/месяц/число

Название секций нивелирного хода

2–167

1430–5

5–4

4–167

1987.09.09-11

 

0.2064

–0.0513

3.4436

1987.10.17-21

 

0.2050

–0.0511

3.4423

1989.08.08-16

2.0792

0.2063

–0.0512

3.4415

1991.09.01-06

2.0788

0.2066

–0.0508

3.4422

 

Таблица 7. Превышения, измеренные на деформационной площадке "Объездная" нивелированием I класса, м

Дата

год/месяц/число

Название секций нивелирного хода

1–2

2–3

3–4

4–5

5–7

7–8

8–9

1984.08.10-11

2.9650

1.7485

 

 

 

 

 

1984.11.16-30

2.9627

1.7480

 

–19.8962

–17.9724

4.1380

–1.7976

1984.12.03 11

2.9632

1.7476

 

–19.8960

–17.9723

4.1350

–1.7939

1985.03.06 13

 

1.7470

 

–19.8944

 

4.1351

–1.7942

1985.06.10-30

2.9615

1.7484

 

–19.8945

–17.9715

4.1352

–1.7930

1985.07.01-30

2.9638

1.7480

 

–19.8948

–17.9715

4.1343

–1.7929

1985.08.01-30

2.9631

1.7480

 

–19.8944

–17.9724

4.1351

–1.7931

1985.09.02-30

2.9637

1.7476

–12.3479

–19.8954

–17.9721

4.1347

–1.7935

1985.10.02-31

2.9636

1.7476

–12.3482

–19.8957

 

4.1343

–1.7936

1985.11.04-29

 

1.7483

–12.3494

–19.8962

–17.9726

4.1344

–1.7937

1985.12.05-26

2.9627

1.7474

–12.3499

–19.8955

–17.9728

4.1345

–1.7932

1986.01.09-28

 

1.7484

–12.3495

–19.8955

–17.9730

4.1346

–1.7927

1986.02.05-26

 

1.7473

–12.3492

–19.8954

–17.9721

4.1340

–1.7941

1986.03.04-21

 

1.7480

 

–19.8949

–17.9722

4.1341

–1.7934

1986.04.09-23

 

1.7475

–12.3482

–19.8943

–17.9715

4.1503

–1.8084

1986.05.16 22

 

1.7474

–12.3482

–19.8950

–17.9712

4.1505

–1.8091

1986.06.04-25

2.9632

1.7477

–12.3482

–19.8934

–17.9720

4.1498

–1.8092

1986.07.03-29

2.9642

1.7475

–12.3488

–19.8951

–17.9723

4.1494

–1.8090

1986.08.02-22

2.9633

1.7482

–12.3490

–19.8948

–17.9727

4.1501

 

1986.09.02 13

2.9626

1.7473

–12.3499

–19.8952

–17.9740

4.1500

 

1986.10.30

2.9636

 

–12.3495

-19.8966

–17.9741

4.1506

–1.8097

1986.11.04

2.9631

 

–12.3499

-19.8972

 

4.1503

–1.8103

1987.03.24

 

 

 

–19.8955

 

 

 

1987.04.06 16

2.9627

1.7463

–12.3498

–19.8963

–17.9731

4.1497

–1.8103

1987.05.28-29

 

1.7483

–12.3495

–19.8954

 

4.1501

–1.8101

1987.07.03-31

 

1.7483

–12.3491

–19.8959

–17.9731

4.1501

–1.8094

1987.10.08-28

 

1.7477

–12.3497

–19.8972

–17.9723

4.1492

–1.8107

1988.01.21

 

 

–12.3497

–19.8955

–17.9732

4.1496

–1.8110

1988.05.25 30

2.9628

1.7482

–12.3496

 

–17.9738

4.1492

–1.8096

1988.06.01-29

2.9634

1.7480

–12.3496

–19.8951

–17.9728

4.1498

–1.8098

1988.07.01-20

 

1.7484

–12.3496

–19.8955

–17.9733

4.1496

–1.8100

1988.08.01 05

 

1.7481

–12.3499

–19.8960

–17.9739

4.1493

–1.8097

1988.10.11-20

 

1.7479

–12.3498

–19.8954

–17.9738

4.1502

–1.8100

1989.05.18-31

 

1.7471

–12.3494

–19.8961

–17.9735

4.1499

–1.8094

1989.06.02-20

 

1.7471

–12.3495

–19.8954

–17.9738

4.1498

–1.8093

1989.07.21

 

1.7471

–12.3494

 

 

 

 

1990.06.15

 

 

–12.3486

–19.8946

–17.9722

4.1502

–1.8092

Примечание. 09 апреля 1986 г. было обнаружено, что латунный штырь репера 8 согнут, вследствие чего изменились превышения 8–9 и 7–8, соответственно, на 15 мм и на 16.2 мм. Эти изменения на графиках не показаны.

 

За горизонтальными подвижками следили повторными измерениями длин 4-х линий высокоточным светодальномером СП-2, установленном на пункте 10 (см. рис. 5а). Результаты приведены в табл. 8, из которой следует, что в изменениях длин линий не наблюдается тренд; их отклонения от среднего за все годы не превышают двойной точности измерений.

 

Таблица 8. Наклонные расстояния, измеренные на деформационной площадке "Объездная", м

Дата

год/месяц/число

название линий

10–13

10–9

10–12

10–11

1984.09.13

 

678.244

1342.088

1205.709

1985.06.27

2327.584

678.244

1342.090

1205.709

1985.07.09

2327.583

678.243

1342.088

1205.707

1985.07.13

2327.580

678.244

1342.091

1205.711

1985.07.19

2327.580

678.242

1342.086

1205.707

1985.07.27

2327.579

678.242

1342.086

1205.706

1987.07.02-09

2327.580

678.245

1342.090

1205.712

1987.07.12-18

2327.585

678.244

1342.082

1205.706

1987.07.20-31

2327.586

678.245

1342.082

1205.706

1987.08.02-10

2327.586

678.244

1342.083

1205.704

1987.08.11-24

 

678.243

 

1205.706

1987.08.25-31

 

678.249

 

1205.706

1987.09.01-05

 

 

 

1205.704

1987.10.07-10

2327.584

 

 

1205.709

1987.10.14-29

2327.581

 

 

1205.707

 

Деформационная площадка “Налычево” расположена на побережье Авачинского залива, в районе так называемого “Халактырского” пляжа. Нивелирный профиль, совмещенный с линейным, вытянут вдоль берега Авачинского залива, имеет общую длину 7 км (рис. 6). Измерения линий (светодальномером СГ-3 с пункта 6, погрешностью 2 мм + 1·10-6·D) выполнялись с целью обнаружения ожидаемых деформаций сжатия перед сильными землетрясениями. Результаты измеренных наклонных расстояний и превышений приведены в табл. 9 и 10. Из этих данных следует, что в наклонных расстояниях в период 1982–1984 гг. не наблюдается ни сжатие, ни растяжение. Отклонения их от среднего в целом не превосходят двойной точности их определения. Из сравнения превышений, измеренных в период 1983–1986 гг., можно заключить, что в этот период значимых вертикальных подвижек земной поверхности в этом районе не происходило.

 

Рис. 6. Схема расположения пунктов на деформационной площадке “Налычево”.

Условные обозначения см. рис. 1 и рис. 2.

 

Таблица 9. Наклонные расстояния, измеренные на деформационной площадке "Налычево", м

Дата

Название линий

6–62

6–63

6–64

6–65

6–66

6–67

6–68

62–63

1982

7658.922

7322.130

6974.354

6702.777

5777.032

5596.335

6019.167

 

1983

 

7322.137

6974.368

6702.793

5777.050

5596.333

6019.160

509.607

1984

7658.906

7322.123

 

6702.789

5777.045

5596.331

6019.180

509.608

Дата

Название линий

63–64

64–65

65–66

66–67

67–68

 

 

 

1982

 

472.375

1855.929

1903.425

1785.565

 

 

 

1983

526.502

 

1855.923

1903.418

1785.557

 

 

 

1984

 

 

1855.921

1903.420

1785.561

 

 

 

 

Таблица 10. Превышения, измеренные на деформационной площадке "Налычево" нивелированием I класса, м

Дата

г/мес.

Название секций нивелирного хода

62–63

63–64

64–65

65–66

66–554

554–67

67–993

993–68

1423–65

65–1492

1983.07

0.4434

0.0112

0.3009

0.8538

–1.2324

0.4433

–0.2915

–0.0942

 

 

1984.06

0.4452

0.0112

0.2996

0.8538

–1.2327

0.4431

–0.2916

–0.0934

–15.6904

–1.3008

1984.09

0.4454

0.0113

0.3208

0.8559

–1.2328

0.4449

–0.2900

–0.0910

 

 

1985.07

0.4448

0.0103

0.3208

0.8559

–0.7902 (66–67)

–0.3835 (67–68)

–15.6896

–1.3035

1986.09

 

 

 

0.8568

–0.7913

–0.3823

–15.6915

–1.3010

 

Деформационная площадка “Чапаевка” состоит из двух участков – геодезического четырехугольника и обособленного нивелирного профиля (рис. 7а). За горизонтальными подвижками планировалось следить повторными измерениями расстояний между пунктами светодальномером СП-2 (погрешность 2 мм + 2·10-6·D). Результаты измеренных в 1989 г. линий приведены в табл. 11. В другие годы измерения не выполнялись. С целью определения вертикальных движений земной поверхности, перед сильными (М > 7) землетрясениями в Авачинском заливе, выполнялись нивелирования I класса по трассе от репера 800 до репера 275, проходящей вдоль автомобильной дороги (см. рис. 7а). С июня 1993 г. по май 1994 г. превышения между реперами определялись ежемесячно и изменения их оказались случайными (± 3 мм от среднего значения за год) (табл. 12). Не наблюдается связь изменений превышений от температуры и влажности воздуха. Колебания значений превышений (от рп. 139 до рп. 275) связаны с неустойчивостью грунтовых реперов в условиях разной увлажненности почвы, уровня грунтовых вод (см. рис. 7б).

 

Рис. 7. Деформационная площадка “Чапаевка”.

а – схема расположения пунктов (условные обозначения см. рис. 1 и рис. 2); б – изменения превышений.

 

Таблица 11. Наклонные расстояния, измеренные на деформационной площадке"Чапаевка", м

Дата

число/месяц/год

Название линий

17-16

15-17

17-14

15-14

16-14

15-16

28.09.1989

1692.5781

5831.1839

 

 

 

 

31.10.1989

1692.5734

5831.1629

3979.2773

3647.6946

5181.0002

6047.0419

27.11.1989

1692.5720

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 12. Превышения, измеренные на деформационной площадке "Чапаевка" нивелированием I класса, м

Дата

год/месяц/число

Названия секций нивелирного хода

800–183

183–139

139–275

1993.06.01-02

–7.4932

–12.3566

35.8554

1993.07.08-10

–7.4954

–12.3591

35.8586

1993.08.16 21

–7.4924

–12.3598

35.8614

1993.09.13 23

–7.4943

–12.3583

35.8597

1993.10.07

–7.4961

–12.3565

35.8642

1993.11.10

–7.4947

–12.3606

35.8642

1993.12.26 27

–7.4953

–12.3562

35.8552

1994.01.14

–7.4960

–12.3602

35.8548

1994.02.13

–7.4930

–12.3579

35.8574

1994.03.09-10

–7.4986

–12.3582

35.8610

1994.04.13

–7.4980

–12.3576

35.8582

1994.05.17

–7.4981

–12.3570

35.8576

Среднее:

–7.4954

–12.3582

35.8590

 

Подобные геодезические наблюдения на ограниченных площадях в сейсмоактивных разломных зонах на территории бывшего СССР проводились многими исследователями. Часть результатов этих исследований, выполненных в 1980-х годах, приведены в публикациях [Жаринов, Магуськин, 1989; Лотоцкий, 1989; Чудновский, Гусева, 1989]. Результаты повторных измерений длин линий с одного пункта, ориентированных по разным направлениям, подробно анализированы в работах [Бахтиаров, Левин, 1991; Корчагин, 1989; Трапезников и др., 1989]. Все авторы отмечают связь изменений длин линий с сейсмичностью района но нет зафиксированных деформационных предвестников происшедших землетрясений. Возможно, из-за дискретности наблюдений, а, скорее всего, из-за малых величин предшествующих землетрясению кратковременных деформаций, которые выходят за пределы чувствительности имеющейся геодезической аппаратуры. Например, в отрогах Заилийского Алатау на севере Тянь-Шаня, непрерывная запись кварцевого деформографа с базой 25 м за 15 дней до землетрясения с М = 6.0 на эпицентральном расстоянии 250 км показала деформацию сжатия величиной 9·10-8[Калабаев, 1989]. Такие деформации не могут быть обнаружены геодезическими измерениями. Даже сильное (М = 6.8) землетрясение 2 марта 1992 г., очаговая зона которого расположена в подводном продолжении полуострова Шипунский (Камчатка), не вызвало косейсмические деформации на площадках “Океанская” и “Островная”, находящихся на расстоянии 100–120 км от эпицентра. По модельным представлениям о вертикальных и горизонтальных смещениях земной поверхности [Кузьмин, Чуриков, 1998] на таких расстояниях ожидаемые смещения не будут превосходить величину, равную двойной точности их определения.

Авторам известен единственный случай на Камчатке, когда была зарегистрирована вертикальная составляющая деформационного краткосрочного предвестника сильного (М = 6.9) землетрясения, происшедшего 17 августа 1983 г. в центре излучины побережья Камчатского залива, вблизи устья р. Сторож. На нивелирной трассе, удаленной от эпицентра на 7–20 км, вертикальные деформации начались примерно за 12 суток и происходили с нарастанием вплоть до момента землетрясения [Fedotov et al., 1992].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На побережье Авачинского залива, в г. Петропавловск-Камчатский и его окрестностях, в предполагаемых разломных зонах на сравнительно небольших участках (деформационных площадках) заложены долговременные геодезические центры. В период 1984–1995 гг. между этими центрами определены расстояния и превышения с многократным повторением.

Повторными геодезическими измерениями на деформационных площадках не зафиксированы горизонтальные и вертикальные деформации земной поверхности, в 2–3 раза превышающие погрешности их определения, которые в геодезической практике считаются значимыми. В наблюдаемый период в Авачинском заливе и поблизости от деформационных площадок не происходили землетрясения с М > 7, а происшедшее 2 марта 1992 г. землетрясение с М = 6.8 на эпицентральном расстоянии 100–120 км от мест расположения деформационных площадок могло бы вызвать, по модельным представлениям [Кузьмин, Чуриков, 1998], вертикальные движения реперов только в пределах первых мм и горизонтальные деформации до 4·10-6.

Опубликованные фактические данные (расстояния и превышения), доступные исследователям через много лет, необходимы для выявления косейсмических деформаций, которые с большой вероятностью возможны после сильного (M ≥ 7) землетрясения с эпицентром в Авачинском заливе или вблизи г. Петропавловск-Камчатский.

Для выявления краткосрочных деформационных предвестников сильных землетрясений геодезические наблюдения должны выполняться непрерывно в автоматическом режиме, данные передаваться по каналам связи в центр обработки и анализа со многих пунктов наблюдений, которые размещены вблизи примерно известных очаговых зон землетрясений.

I. K. Mironov

Institute of Volcanology and Seismology, Far East Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: taliks123@mail.ru

Russian Federation, bul’var Piipa 9, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683006

V. M. Maguskin

Institute of Volcanology and Seismology, Far East Branch, Russian Academy of Sciences

Email: magma@kscnet.ru

Russian Federation, bul’var Piipa 9, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683006

  1. Бахтиаров В.Ф., Левин В.Е. Светодальномерные измерения из обсерватории Мишенная. Анализ результатов наблюдений // Вулканология и сейсмология. 1991. № 3. С. 85 –89.
  2. Буланже Ю.Д., Певнев А.К. Геодезия и прогнозы землетрясений // Современные движения и деформации земной коры на геодинамических полигонах. М.: Наука, 1983. С. 7 –10.
  3. Жаринов Н.А., Магуськин М.А. Вертикальные движения земной поверхности на малых нивелирных площадках (Камчатка) // Прогноз землетрясений, № 11. Геодезические методы исследований. Душанбе, М.: “Дониш”, 1989. С. 234 –243.
  4. Калабаев Н.Б. Связь горизонтальных смещений земной поверхности на деформационной площадке Алма-Атинского геодинамического полигона с некоторыми показателями сейсмичности // Прогноз землетрясений, № 11. Геодезические методы исследований. Душанбе, М.: “Дониш”, 1989. С. 156 –162.
  5. Кафтан В.И., Докукин Н.А. Определение смещений и деформаций по данным спутниковых геодезических измерений // Геодезия и картография. 2007. № 9. С. 18 –22.
  6. Корчагин Ф.Г. Исследование короткопериодных горизонтальных блоковых движений в районе Зейского водохранилища // Прогноз землетрясений, № 11. Геодезические методы исследований. Душанбе, М.: “Дониш”, 1989. С. 201–210.
  7. Кузьмин Ю.О., Чуриков В.А. Механизм формирования аномальных деформационных процессов в период подготовки Камчатского землетрясения 2 марта 1992 г. // Вулканология и сейсмология. 1998. № 6. С. 37–50.
  8. Лакотко М.И., Сапрыкин А.В., Чуриков В.А. Результаты и особенности круглогодичного нивелирования в связи с поиском предвестников землетрясений на восточном побережье Камчатки // Прогноз землетрясений, № 11. Геодезические методы исследований. Душанбе, М.: “Дониш”, 1989. С. 220–233.
  9. Лотоцкий В.Д. Локальные изменения превышений над активным тектоническим разломом и их связь с сейсмичностью // Прогноз землетрясений, № 11. Геодезические методы исследований. Душанбе, М.: “Дониш”, 1989. С. 138–145.
  10. Трапезников Ю.А., Медведев В.В., Белокопытов В.А. Результаты геодезических исследований в предгорьях Киргизского хребта // Прогноз землетрясений, № 11. Геодезические методы исследований. Душанбе, М.: “Дониш”, 1989. С. 127–137.
  11. Федотов С.А., Энман В.Б. Программа геодезических работ по изучению современных движений земной коры на Камчатке // Современные движения земной коры. 1973. Вып. 5. С. 267–273.
  12. Чудновский В.С., Гусева Т.В. Прецизионные светодальномерные измерения в зоне Вахшского надвига // Прогноз землетрясений, № 11. Геодезические методы исследований. Душанбе, М.: “Дониш”, 1989. С. 258–263.
  13. Fedotov S.A., Maguskin M.A., Kirienko A.P., Zharinov N.A. Vertical ground movements on the coast of the Kamchatka Gulf: their specific features in the epicentral zone of the august 17, 1983, earthquake M = 6.9, before and after // Tectonophysics 202. Amsterdam: Elsevier Science Publishers B.V., 1992. P. 157–162.

Supplementary files

Supplementary Files Action
1. Fig. 1. Deformation site “Center”. View (250KB) Indexing metadata
2. Fig. 2. Deformation platform “Stvor”. View (231KB) Indexing metadata
3. Fig. 3. Deformation platform “Oceanic”. View (265KB) Indexing metadata
4. Fig. 4. Deformation platform “Ostrovnaya”. View (350KB) Indexing metadata
5. Fig. 5. Deformation platform “Bypass”. View (405KB) Indexing metadata
6. Fig. 6. The layout of the points on the deformation site “Nalychevo”. View (489KB) Indexing metadata
7. Fig. 7. Deformation platform “Chapaevka”. View (335KB) Indexing metadata

Views

Abstract - 14

PDF (Russian) - 23

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2019 Russian academy of sciences