Вулканология и сейсмологияВулканология и сейсмология0203-0306The Russian Academy of Sciences1191210.31857/S0203-0306201923-20Research ArticleHydrogeoseismological Research in Kamchatka: 1977–2017KopylovaG. N.gala@emsd.ruBoldinaS. V.gala@emsd.ruKamchatka Branch of the Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences21042019232019042019Copyright © 2019, Russian Academy of Sciences2019<p>This paper is concerned with the main stages in the setting-up and technical development of a system specializing in physical and chemical parameters of groundwater at a network of wells and springs in the Petropavlovsk Geodynamic Test Area, Kamchatka. The focus is on a description of hydrogeochemical and hydrogeodynamic precursors to Kamchatka earthquakes (Мw = 6.6‒7.8) that occur a few weeks to a few months before a seismic event, manifesting themselves in anomalous changes in chemical composition and groundwater level. The precursors are discussed in application to their use at specialized councils on earthquake prediction. It is shown that the system of automated observation of groundwater parameters at wells as developed at the Kamchatka Branch of the Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences (KB GS RAS) is capable of identifying hydrogeodynamic precursors of water-level in near real time and of providing, in some particular cases, quantitative estimates of pre-seismic and coseismic deformation of water-saturated rocks. This can be useful in geophysical monitoring and intermediate-term prediction of strong earthquakes for the Kamchatka region.</p>Kamchatkaearthquakewellwater levelunderground water chemical compositionprecursorearthquake predictionКамчатказемлетрясениескважинауровень водыхимический состав подземной водыпредвестникпрогнозирование землетрясений[Багмет А.Л., Багмет М.И., Барабанов В.Л. и др. Исследование земноприливных колебаний уровня подземных вод на скважине “Обнинск” // Физика Земли. 1989. № 11. С. 84–95.][Болдина С.В., Копылова Г.Н. Косейсмические эффекты сильных камчатских землетрясений 2013 г. в изменениях уровня воды в скважине ЮЗ-5 // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2016. № 2. Вып. № 30. С. 66–76.][Болдина С.В., Копылова Г.Н. Эффекты Жупановского землетрясения 30 января 2016 г., Мw = 7.2, в изменениях уровня воды в скважинах ЮЗ-5 и Е-1, Камчатка // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 4. С. 863–880. DOI: 10.5800/GT-2017-8-4-0321.][Киссин И.Г. Флюиды в земной коре: геофизические и тектонические аспекты. М.: Наука, 2009. 328 с.][Киссин И.Г., Пиннекер Е.В., Ясько В.Г. Подземная гидросфера и сейсмические процессы // Основы гидрогеологии. Т. 4. Геологическая деятельность и история воды в земных недрах. Новосибирск: Наука, 1982. С. 57–78.][Копылова Г.Н. Анализ влияния сейсмичности на режим Пиначевских термопроявлений на Камчатке (по результатам наблюдений в 1979-1988 гг.) // Вулканология и сейсмология. 1992. № 2. С. 3–18.][Копылова Г.Н. Изменения уровня воды в скважине Елизовская-1, Камчатка, вызванные сильными землетрясениями (по данным наблюдений в 1987–1998 гг.) // Вулканология и сейсмология. 2001. № 2. С. 39–52.][Копылова Г.Н. Изменения уровня воды в скважине ЮЗ-5, Камчатка, вызванные землетрясениями // Вулканология и сейсмология. 2006. № 6. С. 52–64.][Копылова Г.Н. Сейсмичность как фактор формирования режима подземных вод // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2006а. № 1. Вып. № 7. С. 50–66.][Копылова (Гриц) Г.Н. Эффекты сейсмичности в режиме подземных вод (на примере Камчатского региона) // д/я. ... доктора геол.-мин. наук по специальности 25.00.07 – Гидрогеология. г. Петропавловск-Камчатский, 2010. 219 с.][Копылова Г.Н. О вероятностном среднесрочном прогнозе сильных землетрясений Камчатки и параметризации предвестников // Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России. Труды Четвертой научно-технической конференции. Петропавловск-Камчатский. 29 сентября – 5 октября 2013 г. Обнинск: ГС РАН, 2013. С. 382–386.][Копылова Г.Н. Гидрогеосейсмологические исследования на Камчатке: 1977–2017 гг. // Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России. Труды Шестой научно-технической конференции. Петропавловск-Камчатский. 1–7 октября 2017 г. Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2017. С. 16–19.][Копылова Г.Н., Болдина С.В. О механизме гидрогеодинамического предвестника Кроноцкого землетрясения 5 декабря 1997 г., Мw = 7.8 // Тихоокеанская геология. 2012. Т. 31. № 5. С. 104–114.][Копылова Г.Н., Болдина С.В. Аномальные изменения химического состава подземных вод в связи с Камчатским землетрясением 02.03.1992 г. (Мw = 6.9) // Геофизические исследования. 2012а. Т. 13. № 1. С. 39–49.][Копылова Г.Н., Болдина С.В. О связи изменений уровня воды в скважине Е-1, Восточная Камчатка, с активизацией вулкана Корякский в 2008–2009 гг. и сильными (М ≥ 5) землетрясениями // Вулканология и сейсмология. 2012б. № 5. С. 41–54. DOI: 10.1134/S074204631205003X.][Копылова Г.Н., Воропаев П.В. Процессы формирования постсейсмических аномалий химического состава термоминеральных вод // Вулканология и сейсмология. 2006. № 5. С. 42–48.][Копылова Г.Н., Сизова Е.Г. О предвестнике землетрясений, проявляющемся в изменениях уровня воды в скважине Е-1, Камчатка // Вулканизм и связанные с ним процессы. Материалы конференции, посвященной Дню вулканолога. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2012. С. 116–125.][Копылова Г.Н., Смолина Н.Н. Изменения уровня воды в скважинах Камчатки в период Олюторского землетрясения 20.04.2006 г., Мw = 7.6 // Вулканология и сейсмология. 2010. № 3. С. 36–49.][Копылова Г.Н., Таранова Л.Н. Сигналы синхронизации в изменениях химического состава подземных вод Камчатки в связи с сильными (Мw ≥ 6.6) землетрясениями // Физика Земли. 2013. № 4. С. 135–144.][DOI: 10.7868/S0002333713040066.][Копылова Г.Н., Куликов Г.В., Тимофеев В.М. Оценка состояния и перспективы развития гидрогеодеформационного мониторинга сейсмоактивных регионов России // Разведка и охрана недр. 2007. № 11. С. 75– 83.][Копылова Г.Н., Сугробов В.М., Хаткевич Ю.М. Особенности изменения режима источников и гидрогеологических скважин Петропавловского полигона (Камчатка) под влиянием землетрясений // Вулканология и сейсмология. 1994. № 2. С. 53–37.][Копылова Г.Н., Болдина С.В., Смирнов А.А., Чубарова Е.Г. Опыт регистрации вариаций уровня и физико-химических параметров подземных вод в пьезометрических скважинах, вызванных сильными землетрясениями (на примере Камчатки) // Сейсмические приборы. 2016. № 4. С. 43–56. DOI: 10.21455/si2016.4-4.][Копылова Г.Н., Стеблов Г.М., Болдина С.В., Сдельникова И.А. О возможности оценок косейсмической деформации по данным уровнемерных наблюдений в скважине // Физика Земли. 2010. № 1. С. 51–61. DOI: 10.1134/S1069351310010040.][Копылова Г.Н., Болдина С.В., Смолина Н.Н. и др. Гидрогеосейсмические вариации уровня воды в пьезометрических скважинах Камчатки (по данным наблюдений 1987–2011 гг.) // Сейсмологические и геофизические исследования на Камчатке. К 50-летию детальных сейсмологических наблюдений / Под ред. Е.И. Гордеева, В.Н. Чеброва. Петропавловск-Камчатский: Новая книга, 2012. С. 236–269.][Копылова Г.Н., Гусева Н.В., Копылова Ю.Г., Болдина С.В. Химический состав подземных вод режимных водопроявлений Петропавловского геодинамического полигона, Камчатка: типизация и эффекты сильных землетрясений // Вулканология и сейсмология. 2018. № 4. С. 43–62.][Левина В.И., Гусев А.А., Павлов В.М. и др. Кроноцкое землетрясение 5 декабря 1997 г. с Мw = 7.8, I0 = 8 (Камчатка) // Землетрясения Северной Евразии в 1997 г. Обнинск: ГС РАН, 2003. С. 251–271.][Манухин Ю.Ф. Влияние землетрясений на динамику термальных вод Камчатки // Тезисы докладов IX совещания по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. Иркутск, Петропавловск-Камчатский, 1979. С. 135.][Медведев С.В., Шпонхойер В., Карник В. Шкала сейсмической интенсивности MSK-64. М.: МГК АН СССР, 1965. 11 с.][Рикитаке Т. Предсказание землетрясений. М.: Мир, 1979. 388 с.][Ризниченко Ю.В. Размеры очага корового землетрясения и сейсмический момент // Исследования по физике землетрясений. М.: Наука, 1976. С. 9–27.][Сильные камчатские землетрясения 2013 года / Под ред. В.Н. Чеброва. Петропавловск-Камчатский: Холд. комп. “Новая книга”, 2014. 252 с.][Уломов В.И., Мавашев Б.З. О предвестнике сильного тектонического землетрясения // Докл. АН СССР. № 2. 1967. Т. 176. С. 319–321.][Хаткевич Ю.М. О возможности среднесрочного прогноза землетрясений интенсивностью свыше пяти баллов, проявляющихся в г. Петропавловске-Камчатском // Вулканология и сейсмология. 1994. № 1. С. 63–67.][Хаткевич Ю.М., Рябинин Г.В. Гидродинамические и гидрогазохимические вариации параметров режима подземных вод в периоды подготовки и реализации Кроноцкого землетрясения 05.12.1997 г. // Кроноцкое землетрясение на Камчатке 5 декабря 1997 г. Предвестники, особенности, последействия. Петропавловск-Камчатский: Изд-во КГАРФ, 1998. С. 134–147.][Хаткевич Ю.М., Рябинин Г.В. Гидрогеохимические исследования на Камчатке // Комплексные сейсмологические и геофизические исследования Камчатки. Петропавловск-Камчатский: Камчатский печатный двор, 2004. С. 96–112.][Чебров В.Н., Салтыков В.А., Серафимова Ю.К. Прогнозирование землетрясений на Камчатке. По материалам работы Камчатского филиала Российского экспертного совета по прогнозу землетрясений, оценке сейсмической опасности и риска в 1998–2009 гг. М.: Светоч Плюс, 2011. 304 с.][Чебров В.Н., Кугаенко Ю.А., Абубакиров И.Р. и др. Жупановское землетрясение 30.01.2016 г. с КS = 15.7, MW = 7.2, I = 6 (Камчатка) // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2016. № 1. Вып. 29. С. 5–16.][Фирстов П.П., Копылова Г.Н., Соломатин А.В., Серафимова Ю.К. О прогнозировании сильного землетрясения в районе полуострова Камчатка // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2016. № 4. Вып. 32. С. 106–114.][Bella F., Biagi P.F., Caputo E. et al. Hydrogeochemical anomalies in Kamchatka (Russia) // Phys. Chem. Earth. 1998. V. 23. № 9–10 P. 921–925.][Biagi P.F., Ermini A., Kingsley S.P. et al. Possible precursors in groundwater ions and gases content in Kamchatka (Russia) // Phys. Chem. Earth. (A). 2000. № 3. V. 25. P. 295–305.][Biagi P.F., Ermini A., Kingsley S.P. et al. Groundwater ion content precursors of strong earthquakes in Kamchatka (Russia) // Pageopch. 2000a. V. 157. P. 1359–1377.][Biagi P.F., Ermini A., Cozzio E. et al. Hydrogeochemical precursors in Kamchatka (Russia) related to the strongest earthquakes in 1988–1997 // Natural Hazard. 2000b. V. 21. P. 263–276.][Biagi P.F., Piccolo R., Ermini A. et al. Hydrogeochemical precursors of strong earthquakes in Kamchatka: further analysis // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2001. V. 1. № 1–2. P. 9–14.][Gordeev E.I., Gusev A.A., Levin V.E. et al. Preliminary analysis of deformation at the Eurasia-Pacific-North America plate junction from GPS data // Geophys. J. Int. 2001. V. 147. P. 189–198.][Kingsley S.P., Biagi P.F., Piccolo R. et al. Hydrogeochemical precursors of strong earthquakes: a realistic possibility in Kamchatka // Phys. Chem. Earth (C). 2001. V. 26. № 10–12. P. 769–774.][Kopylova G.N., Boldina S.V., Smirnov A.A., Chubarova E.G. Experience in Registration of Variations Caused by Strong Earthquakes in the Level and Physicochemical Parameters of Ground Waters in the Piezometric Wells: the Case of Kamchatka // Seismic Instruments. 2017. V. 53. № 4. P. 286–295. DOI: 10.3103/S0747923917040065.][Okada Y. Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-space // Bull. of Seism. Soc. Amer. 1985. V. 75. P. 1135–1154.][Wang R., Woith H., Milkereit C., Zschau J. Modeling of hydrogeochemical anomalies induced by distant earthquakes // Geophys. J. Int. 2004. V. 157. P. 717–726.][Wang C.-Y., Manga M. Earthquakes and Water / Lecture Notes in Earth Sciences. V. 114. Berlin: Springer, 2010. 249 p. DOI 10.1007/978-3-642-00810-8.]