Сучасне стан проблеми прогнозу землетрусів

Реферат виконала студентка 507 групи Паукова Е.В.

Московський Державний Університет ім. Ломоносова

Геологічний факультет

Кафедра інженерної та екологічної геології

Москва 2003

Введення

Землетруси в провінції Шенсі

Одна з найбільших природних катастроф сталася в середні віки. 23 січня 1556 на території Китаю стався землетрус, погубили 830000 чоловік. За сучасними оцінками сейсмологів його магнітуда дорівнювала 8.OR. Найбільші лиха випали на долю густонаселеної провінції Шенсі, де житла місцевих селян представляли собою печери, вириті в схилах лесових холмов.Главний поштовх стався вночі, і люди виявилися живцем похованими у своїх будинках під зрушивши товщами лесу. Вплив землетрусу проявилося в 212 районах Китаю.

Землетрус в Лісабоні

1 Листопад 1755 грандіозне землетрус знищила майже всю Лісабона. У той час це було місто з населенням близько 275000 чоловік, розташований в центрі Португальської імперії. Головний поштовх стрясав землю кілька хвилин, потім пішла коротка пауза, і після неї сталося ще два поштовхи. Але й на це вихід величезної енергії землі не закінчився. Протягом місяця відбулася ще 500 афтершоков незначної сили. На думку деяких сейсмологів, це було найсильніше історичне землетрус, що досягло 9.0 балів і забрав до 60 тисяч життів.

Землетрус в Калабрії

В протягом лютого та березня 1783 півострів Калабрія в Італії стрясали кілька разів від сильних землетрусів. У загальному рахунку було зареєстровано шість основних поштовхів, внаслідок яких, згідно з сучасними дослідженнями, зруйновані близько 200 міст і селищ. Загинуло близько 50000 чоловік. Пізніше уряд створив спеціальну комісію з вивчення наслідків цих землетрусів та з'ясування причин загибелі стількох людей. Докладний звіт цієї комісії став важливим документом сейсмологічних досліджень.

Землетрус 1934 року.

15 Січень 1934 відбулася одна з найбільш смертельних землетрусів в історії Індії. Згідно з офіційними даними 10 653 людини загинули в результаті землетрусу, яке торкнулося більшість частин східній Індії. Поштовхи і пошкодження були навіть у Непалі.

Індійський місто Кангра ...

Кангра, Індія, 4 квітня 1905 року. У 6 годин на сплячий місто Кангру обрушилося найжорстокіше землетрус силою 8,7 балу за шкалою Ріхтера. Місто було майже повністю перетворено на руїни. 19 000 його жителів загинули, більшість зустріли смерть в ліжках. Коли почався землетрус, у древньому святий храм Бхоавн перебувало 2000 приносити молитви пілігримів. Всі вони, включаючи гуру, загинули, коли стіни храму здригнулися і обвалилися. Так храм Бхоавн став для пілігримів братською могилою. У сільській місцевості розміри завданої стихією шкоди були теж величезні. Сильно постраждали сусідні міста: Дармсала, Наггар, Сукет, Сультенпур і Манді. Зсуви, загатите річки, викликали численні повені, що затопили ферми. Плантації чаю, - такі пишні і яскраві напередодні, стали купами битого шиферу, солом'яних шматки і перемішаного з брудом чаю.

Землетрус в Сан-Франциско.

Сан-Франциско, штат Каліфорнія, США, 18 квітня 1906 року, зареєстровано 8.3 бали. Майже 7000 людей загинули, більша частина Сан-Франциско перетворилася на руїни під час найбільшого землетрусу і викликаного їм пожежі.

Італія скорботи про загиблих ...

Мессіна, Італія, 28 грудня 1908 року. За різними джерелами, під час катастрофічного землетрусу, який перетворив на руїни місто Мессіну і 25 населених пунктів по сусідству, загинули від 160 000 до 250 000 чоловік.

Землетрус у Новій Зеландії в 1931 році

Ранок 3 жовтня 1931 було спекотним, літо було сухе і довге. Перші поштовхи були зафіксовані десь в 10:47. Другий удар стихії був слідом, і він приніс найбільші руйнування. Протягом декількох хвилин після землетрусу безліч пожеж охопили місто. Згорів майже все місто. Уціліли декілька будівель що знаходилися в центрі. Численні людські жертви.

31 Травень 1935 відбулася одна з найбільш сильних землетрусів на території Пакистану. Землетрус вдарило рано вранці по місту Кветти. Місто служив військовою базою і сотні солдат, розміщені там були вбиті. 35000 чоловік було поховано після цього жахливого землетрусу ..

Самое сильне з зареєстрованих землетрусів

Штат Ассам, Індія, 15 серпня 1950 року. Тут відбулося найсильніше з коли-небудь зареєстрованих землетрусів. Воно забрало 1000 життів. Навіть сейсмографи були не в силі його виміряти, тому що стрілки зашкалювали. Пізніше підземного поштовху стали приписувати силу 9 балів за шкалою Ріхтера. Міць землетрусу була настільки колосальною, що викликала плутанину в обчисленнях сейсмологів. Американські сейсмологи вирішили, що воно відбулося в Японії, а японські - що в Америці. У зоні Ассама ситуація була не менш заплутаною. Катастрофічні поштовхи протягом 5 днів трясли землю, разверзая провали і знову змикаючи їх, посилаючи в небо фонтани гарячої пари і перегрітої рідини, ковтаючи цілі села. Були пошкоджені дамби, затоплені міста і селища. Місцеві жителі рятувалися від стихії на деревах. За повідомленнями газет, одна з жінок примудрилася прямо на дереві народити дитину.

Землетрус в Лос-Анджелесі

Лос-Анджелес, штат Каліфорнія, США, лютий 1971 рік. Вранці, на початку сьомого, підземний поштовх силою 6,6 балу потряс місто та його околиці. Здавалося, що в більшості будівель міста це викликало лише незначні незручності і перервало сон жителів. Але 59 загиблих, кілька сотень поранених говорять про те, що не існує такого поняття, як "легка катастрофа".

Землетрус в Чилі в 1960 році.

Чилі, 21-30 травня 1960 року. Серія землетрусів забрала життя 5700 людей і залишила без даху над головою ще 100 000, зруйнувавши при цьому 20 відсотків промислового комплексу країни. Розмір завданих збитків оцінювався в 400 мільйонів доларів. За 7 днів жахливого випробування майже вся сільська місцевість країни перетворилася на руїни

Землетрус у Перу

Землетрус 1970 року в Перу було найбільш сильним для всього Західної півкулі. Його епіцентр знаходився в Перуанський-чилійському глибоководному жолобі в 25 км на схід від Чімботе, портового міста з населенням 120000 чоловік. 31 травня відбувся поштовх силою 7.7R, внаслідок якої постраждали Чімботе та інші прибережні і віддалені від моря міста, включаючи Касму, Хуармей і Хуарас. Площа території, ураженої землетрусом, склала близько 100000 кв. км. Загальна кількість жертв землетрусу і його наслідків досягло 66000 чоловік. Більше 50000 було поранено і близько мільйона позбулися даху.

Гватемали знову трясе.

Гватемала, 4 лютого 1976. Під час що обрушився на Гватемали найсильнішого землетрусу загинуло 22 000 чоловік, 70 000 осіб отримали поранення і понад мільйон жителів країни залишилися без даху над головою.

Сильне землерясеніе в Румунії.

Бухарест, Румунія, 4 березня 1977 року, зареєстровано 7,2 балу. У результаті самого страшного в історії Румунії землетрусу, епіцентр якого припав на Бухарест, загинуло 15 000 осіб, 10 500 осіб отримали поранення і десятки тисяч залишилися без даху над головою.

Дивовижне землетрус в Мехіко.

Мехіко, Мексика, 18 - 19 вересня 1985 року. 18 - 19 вересня місто Мехіко піддався двом слідував одне за одним до землетрусів. Сила першого визначалася в 8,1 балу за шкалою Ріхтера, другого - в 7,5 бали. При цьому загинуло 5526 чоловік, 40 000 осіб отримали поранення і 31 000 людей залишилися без даху над головою.

вибухнуло жахливий землетрус.

Аль-Аснам, Алжир, 10 жовтня 1980 року. О 12 годині 30 хвилин в алжирському місті Аль-Аснам вибухнуло жахливе землетрус силою 7,5 балу. Слідом за першим поштовхом прийшов другий силою 6,5 балу. Повідомлялося про 17 000 - 25 000 загиблих. Але по остаточними даними, загинуло 6000 чоловік і 250 000 залишилися без даху над головою.

У Вірменії плакали навіть камені.

7 Грудень 1988 важке стихійне лихо трапилося в південно-західній частині колишнього СРСР. У цей день відбулася одна з найбільш сильних землетрусів у цій країні. Вплив підземних поштовхів проявилося на території республіки Вірменія, яка знаходиться на кордоні двох тектонічних плит - Анатолійське, зміщається на південь, і Євразійської, зміщається на север.Магнітуда землетрусу була зафіксована на 6.9R, що за мірками сейсмологів не є показником сильного землетрусу. Однак за своїми наслідками, це подія, безумовно, стало тяжкою людською трагедією, тому що забрало 50000 життів, залишило десятки тисяч поранених, завдало великої матеріальної шкоди. Другий великий місто Вірменії з населенням близько 250000 жителів, Ленінакан, втратив три чверті всіх своїх будівель, а місто Спітак (населення 16000) буквально зрівнявся з землею. Руйнування посилилися після того, як за головним поштовхом пішла серія афтершоков, найсильніший з яких дорівнював 5.8R.Около 2 мільйонів жителів Вірменії залишилися без житла і страждали від зимових морозів.

Землетрус торкнулося віддалені райони країни.

6 Серпень 1988 землетрус прокотилося по кордоні Індії та Бангладеш. Землетрус зачепило віддалені райони і області на кордоні. Зареєстрвоано 7.2 бали. Загинуло 3 людини, і 12 було покалічено.

Глава 1. Прогноз землетрусів: перші проби і помилки

Проблема прогнозу землетрусів цікавила людство з часів його появи. У протягом століть землетруси та їх передбачення були оточені багатьма легендами. Наприклад, в стародавні часи землетрусу сприймалися людиною як якась кара за провини, Аристотель роздумував про землетруси, як про результаті діяльності повітря і пари в печерах, в 19 столітті французький вчений Пере і німецька - Рудольф Фальтом шукали і знаходили зв'язок між землетрусами і положенням небесних світил. Вперше наукову і цілком обгрунтовану точку зору про причини землетрусу висловив у 1757 році М. В. Ломоносов. У своїй мови "про народження металів від трясенія Землі" він розділив землетрусу на 4 типу, причому, вперше були встановлені хвилеподібні коливання, розповсюджуються в корі, і нечутливі трясенія, непомітні для відчуття. Едуард Зюсс висловив вчення про зв'язок землетрусу з тектонічними процесами. Там чином, проблеми прогнозу землетрусів цікавила людство багато століть.

Після ряду руйнівних землетрусів в багатьох країнах світу - в Японії, США, КНР і в ті роки ще до розпаду СРСР в першу чергу почалися організаційні роботи з прогнозу землетрусів. В СРСР це була друга спроба: ще в 50-х роках минулого століття під керівництвом академіка Г. А. Гамбурцева була розгорнута програма досліджень з прогнозу землетрусів. Були отримані нові, надзвичайно цікаві відомості про будову земної кори, проведені регіональні сейсмологічні спостереження, поставлені роботи з пошуку різних геофізичних провісників землетрусів. Результатів було багато, що очікувалися ознак прийдешніх підземних ударів виявити не вдалося: вони потонули в шумі побічних процесів в Землі, залишилися не поміченими і недослідженими. Перший підхід до прогнозу закінчився повною невдачею [3].

Наступну спробу зробили в КНР. Китайські сейсмологи, які навчалися в 50-ті роки в СРСР, постаралися врахувати наш досвід. Прогнозні роботи в КНР були розгорнуті з надзвичайною широтою. Тут було створено Центральне сейсмологічне бюро і провінційні центри, куди повинні були регулярно надходити відомості про всякого роду аномалії в природі. Робота почалася, досвід копілся, кілька разів досить вдало сейсмологи вказували місця і приблизний час землетрусів. І першим грандіозна удача про яку китайські сейсмологи докладно розповіли в 1976 році на міжурядовому нараді ЮНЕСКО - це передбачене за кілька годин землетрус 1975 року в місті Хайчен. Загальна радість було, однак, передчасним. Далеко не всі землетрусу слідували Хайченскому зразком. Трагедії не змусила себе чекати. 26 липня 1976 відбулося не передбачуване землетрусу з магнітудою 7 і епіцентром в 150 км на схід від Пекіна.

Після цього випадку оптимізм світової громадськості щодо прогнозу землетрусів сильно зменшився. А справи у сейсмологів йшли зі змінним успіхом. Було 2-3 більш і менш вдалих прогнозів часу і місця землетрусу в Мексиці. У Китаї теж кілька разів прогноз виправдовувався з відносною точністю. Але основний відсоток складали землетрусу, які не були передбачені [3] ...

Глава 2. Види прогнозу

Розрізняють довгостроковий, середньостроковий та короткостроковий прогнози.

Найменш дискусійним, мабуть, є довгостроковий прогноз, плавно змикається з завданнями районування [5]. Цей прогноз грунтується на спостереженнях за зміною режиму землетрусів, тобто за появою зон сейсмічного застою, за змінами напруженого стану речовини літосфери, зміною її сейсмічної прозорості, спостереженні за тим, як окремі невеликі блоки в своїй поведінці поступово відмовляються від самостійності і об'єднуються в процесі підготовки одного великого удару. Спостереження над цими процесами можуть дати відомості про підготовку землетруси за термін від декількох місяців до кількох років [3].

Середньостроковий прогноз, що дає можливість одержати попередження про сейсмічні події за тижня-місяці має практичної конкретністю. Цей прогностичний рівень припускає сценарій розвитку процесу руйнування за даними поточних спостережень за геофізичними полями, за змінами нахилів земної поверхні, режимні спостереження над дебітом і хімічним складом водних джерел і глибоких водяних, нафтових і газових свердловин. Використовуються формалізоване критерії оцінки статистичної значущості кожного з провісників і їх комплексу. На основі встановлених головним чином емперіческіх зв'язків між параметрами провісників і землетрусами знаходиться оцінка місця і магнітуди очікуваного землетрусу [3,5].

Успіхи з досліджень середньострокових провісників скромні. Також як і в довгостроковому прогнозі фахівці вправі пишається конкретними результатами, але це виняток у загальному потоці подій.

Короткостроковий прогноз - прогноз із завчасністю в кілька годин або днів. Тут зберігають силу майже всі методи, описані вище, але особливу увагу приділяють активізації процесу зміни напружено-деформованого стану [3,5].

До надійності короткострокового прогнозу зважаючи на його великого соціального значення повинні пред'являтися найсуворіші вимоги. Особливо висока відповідальність вчених і посадових осіб при оголошенні "сейсмічної тривоги". Щоб було зрозуміло, наскільки не проста тут ситуація, нагадаємо про знаменитого прогнозі китайських сейсмологів. У 1975 році вони неодноразово оголошували тривогу в районі відносно невеликого міста Хайчена, навіть проводили евакуацію населення. Кілька тривог виявилися помилковими, але в умовах аграрного району це не призводило до значних економічних втрат. Зате одна з евакуацій була проведена за 2 години до 9-бального землетрусу і дозволила зберегти тисячі життів. Проте вже в наступному році, виявивши провісники що насувається землетрусу, вчені не наважилися оголосити тривогу в м. Таншане6 з населенням 1.3 млн. чоловік і розвиненою гірничодобувної промисловістю. Настало землетрус призвів до загибелі сотень тисяч людей [9].

Глава 3. Провісники землетрусів

Стежачи за зміною різних властивостей Землі, сейсмологи сподіваються встановити кореляцію між цими змінами і виникненням землетрусів. Ті характеристики Землі, значення яких регулярно змінюються перед землетрусами, називають провісниками, а самі відхилення від нормальних значень - аномаліями [2].

Нижче будуть описані основні (вважають, що їх більше 200) провісники землетрусів, вивчаються в даний час.

Сейсмічність. Положення і число землетрусів різної магнітуди може служити важливим індикатором що наближається сильного землетрусу. Наприклад, сильне землетрус часто передує роєм слабких поштовхів. Виявлення і підрахунок землетрусів вимагає великої кількості сейсмографів та відповідних пристроїв для обробки данных [2].

Руху земної кори. Геофізичні мережі за допомогою тріангуляціонной мережі на поверхні Землі і спостереження з супутників з космосу можуть виявити великомасштабні деформації (зміна форми) поверхні Землі. На поверхні Землі проводиться виключно точна зйомка за допомогою лазерних джерел світла. Повторні зйомки вимагають великих витрат часу і коштів, тому іноді між ними проходить декілька років і зміни на земній поверхні не будуть вчасно помічені і точно датовані. Проте подібні зміни є важливим індикатором деформацій в земній корі [2].

Опускання і підняття ділянок земної кори. Вертикальні руху поверхні Землі можна виміряти за допомогою точних нівеліровок на суші або мареографов в море. Оскільки мареографи встановлюються на грунті, а записують положення рівня моря, вони виявляють тривалі зміни середнього рівня води, які можна інтерпретувати як підняття та опускання самої суші [2].

Нахили земної поверхні. Для вимірювання кута нахилу земної поверхні був сконструйований прилад, званий наклономером. Наклономери зазвичай встановлюються близько розломів на глибині 1-2 м нижче поверхні землі та їх виміру вказують на виразні зміни нахилів незадовго до виникнення слабких землетрусів [2].

Деформації. Для вимірювання деформацій гірських порід бурять свердловини і встановлюють в них деформографи, що фіксують величину відносного зміщення двох точок. Після цього деформація визначається шляхом ділення відносного зміщення точок на відстань між ними. Ці прилади настільки чутливі, що вимірюють деформації в земній поверхні внаслідок земних припливів, викликаних гравітаційним тяжінням Місяця і Сонця. Земні припливи, що представляють собою рух мас земної кори, схоже на морські приливи, викликають зміни висоти суші з амплітудою до 20 см. Кріпометри подібні деформографам і використовуються для вимірювання Крип, або повільного відносного руху крил розлому. [2].

Швидкості сейсмічних хвиль. Швидкість сейсмічних хвиль залежить від напруженого стану гірських порід, через які хвилі поширюються. Зміна швидкості поздовжніх хвиль - спочатку її зниження (до 10%), а потім, перед землетрусом, - повернення до нормального значення, пояснюється зміною властивостей гірських порід при накопиченні напружень [2].

Геомагнітізм. Земне магнітне поле може відчувати локальні зміни через деформації гірських порід та утворення земної кори. З метою вимірювання малих варіацій магнітного поля були розроблені спеціальні магнітометри. Такі зміни спостерігалися перед землетрусами в більшості районів, де були встановлені магнітометри [2].

Земне електрику. Зміни електроопору гірських порід можуть бути пов'язані з землетрусом. Виміри проводяться за допомогою електродів, поміщених в грунт на відстані декількох кілометрів один від одного. При цьому вимірюється електричний опір товщі землі між ними. Досліди, проведені сейсмологами Геологічної служби США виявили деяку кореляцію цього параметра зі слабкими землетрусами [2].

Зміст радону в підземних водах. Радон - це радіоктівний газ, що присутній у грунтових водах і у воді свердловин. Він постійно виділяється з Землі в атмосферу. Зміни вмісту радону перед землетрусом вперше були помічені в Радянському Союзі, де десятирічне зростання кількості радону, розчиненого у воді глибоких свердловин, змінилося різким його падінням перед Ташкентським землетрусом 1966 року (магнітуда 5.3) [2].

Рівень води в колодязях і свердловинах. Рівень грунтових вод перед землетрусами часто підвищується або знижується, як це було в Хайчене (Китай), мабуть через змін напруженого стану гірських порід. Землетруси можуть і прямо впливати на рівень води, вода в свердловинних може коливатися при проходженні сейсмічних хвиль, навіть якщо свердловина знаходиться далеко від епіцентру. Рівень води в свердловинах, що знаходяться поблизу епіцентру, часто відчуває стабільні зміни: в одних свердловинах він стає вище, в інших - нижче [2].

Зміна температурного режиму приповерхневих земних шарів. Інфрачервона зйомка з космічної орбіти дозволяє "розглянути" своєрідне теплове покривало нашої планети - невидимий оку тонкий шар у сантиметри товщиною, що створюється поблизу земної поверхні її тепловим випромінюванням. Зараз накопичено багато факторів, які говорять про зміну температурного режиму приповерхневих земних шарів в періоди сейсмічної активізації [8].

Зміна хімічного складу вод і газів. Всі геодинамічних активні зони Землі відрізняються істотної тектонічної роздробленістю земної кори, високим тепловим потоком, вертикальної розвантаженням вод і газів найстрокатішого і нестабільного під часу хімічного і ізотопного складу. Це створює умови для вступу до підземні

Поведінка тварин. Протягом століть багато разів повідомлялося про незвичайне поведінці тварин перед землетрусом, хоча до останнього часу повідомлення про це завжди з'являлися після землетрусу, а не до нього. Не можна сказати, чи справді описане поведінка була пов'язана із землетрусом, або ж це було просто звичайне явище, яке щодня трапляється де-небудь у околицях; до того ж в повідомленнях згадуються як ті події, які начебто б трапилися за кілька хвилин до землетрусу, так і ті, що відбулися за кілька днів [2].

Глава 4. Міграція провісників землетрусів

Значну складність при визначенні місця вогнища майбутнього землетрусу за спостереженнями за провісниками являє собою великий ареал розповсюдження останніх: відстані, на яких спостерігаються провісники, в десятки разів перевищують розміри розриву в осередку. При цьому короткострокові провісники спостерігаються на великих відстанях, ніж довгострокові, що підтверджує більш слабку їх зв'язок з вогнищем (рис. 1) [9].

Глава 5. Теорія ділатансіі

Теорія, здатна пояснити деякі з провісників, заснована на лабораторних дослідах із зразками гірських порід при дуже високих тисках. Відома під назвою "Теорія ділатансіі", вона вперше була висунута в 1960-х роках У. Брейсом з Массачусетського технологічного інституту і розвинена в 1972 році А.М. Нуром з Стенфордського університету. У цій теорії ділатансія позначає збільшення обсягу гірської породи при деформації. Коли відбуваються рухи земної кори, в породах ростуть напруги і утворюються мікроскопічні тріщини. Ці тріщини змінюють фізичні властивості порід, наприклад, зменшуються швидкості сейсмічних хвиль, збільшується обсяг породи, змінюється Електроопір (зростає в сухих породах і зменшується у вологих). Далі, у міру того, як в тріщини проникає вода, вони вже не можуть схлопиваться; отже, породи збільшуються в обсязі, і поверхня Землі може піднятися. В результаті вода поширюється по всій розширюється зане, підвищуючи поровое тиск у тріщинах і знижуючи міцність порід. Ці зміни можуть призвести до землетрусу. Землетрус вивільняє накопичені напруги, вода видавлюється з пір, і багато хто з колишніх властивостей порід відновлюються [2].

Глава 6. Методи прогнозу землетрусів

6.1. Моделі підготовки землетрусів

Сучасні моделі підготовки землетрусів побудовані на підставі зіставлення досвіду лабораторного моделювання і результатів польових спостережень сейсмічності. Теоретичну основу складають подання механіки і фізики руйнування матеріалів і гірських порід. Акт землетрусу розглядається як підсумок довготривалої еволюції тріщиноутворення в землі. У різних моделях приділяється різне увагу масштабу розглянутих геологічних розривів - тріщин, їх розташування у просторі, додатковим фізико-механічних факторів, що впливає на протікання процесу трещинообразования [10]. Тут описуються тільки найбільш розроблені моделі, що претендують на пояснення природи провісників.

Модель лавинно-нестійкого тріщиноутворення (ЛНТ)

Модель створена фахівцями інституту "Фізика Землі". Суть моделі полягає в тому, що різні стадії утворення тріщин (різних масштабів), супроводжувані змінами швидкості деформування в вогнищевою області і поза нею, неминуче ведуть до змін фізичних властивостей середовища. Відображається це і у варіаціях сейсмічного режиму, тобто зміни числа слабких землетрусів, їх величини і просторового розташування [9].

Одна з таких ситуацій нещодавно перевірялася Г. А. Соболєвим в лабораторії на просте моделі землетрусу, що розвивається в умовах довготривалого сейсмічного затишшя. На безлічі зразків розміром від десятків сантиметрів до декількох метрів було простежити всі етапи утворення тріщин і встановлені три головні стадії підготовки мікроземлетрясенія [9].

На першій стадії поступово накопичувалися тріщини, розмір яких на кілька порядків менше головного розриву. Потім дрібні розриви об'єднувалися в більш великі. Н а завершальній стадії утворення розривів лавиноподібно наростало, причому всі вони локалізувалися в області майбутнього головного розриву. Характерно, що навіть у такій спрощеній моделі вдалося виділити періоди підвищення сейсмічної активності та затишшя, аналогічні що спостерігається перед реальними землетрусами [9].

Експерименти підтвердили справедливість основних положень моделі ЛНТ. Зокрема, було доведено, що зміни поля пружних деформацій і сейсмічного режиму можна розглядати як довгострокові провісники. Проте в рамках даної моделі наразі не вдалося знайти надійні короткострокові провісники [9].

На пояснення природи довгострокових провісників претендує і гіпотеза підготовки землетруси за рахунок ущільнення речовини, запропонована І. П. Добровольським. Остання стадія процесу підготовки пояснюється в ній все тим же лавинно-нестійким трещинообразование [9]

Ділатантно-дифузійна (ДД) модель  

Модель ДД розроблена американськими вченими. У ній прояв провісників пояснюється надходженням води в осередкову зону майбутнього землетрусу, після того, як із-за різкого зростання тектонічних напруг там починається масове освіта мікротріщин. Останнім часом ця модель доповнено кількісними оцінками. Розглядаючи варіант так званого м'якого включення, Дж. Райс показав, що стан динамічної (сейсмічної) нестійкості в реальному масиві порід має наступати з запізненням, тому що змінюється внутріпоровое тиск і починається фільтрація рідини. Якщо виходити з передбачуваної швидкості збільшення механічної напруги в сейсмонебезпечних районі, що дорівнює 1 кг/кв см на рік, то розрахунковий час "запізнювання" землетрусу в порівнянні з початком фільтрації води в осередкову зону повинно становити кілька місяців, тобто цей ефект докладемо тільки до довгострокових і середньострокових провісників. Питання про природу короткострокових провісників в За цією моделлю залишається відкритою [9].

Модель "Крип" - поступово прискорює бортів вже існуючого розлому  

В різних країнах широко розвивається гіпотеза появи землетруси за рахунок Крип - поступово прискорює бортів вже існуючого розлому. Класичні лабораторні експерименти в рамка цієї гіпотези виконав у США Дж.Дітріх. Перед зрушення, що розглядається як аналог землетрусу, на лабораторної моделі землетрусу послідовно спостерігалися два явища. Спочатку реєструвався повільний (кілька сантиметрів в секунду) Крип. Потім уздовж розлому або його частини він експоненціально прискорювався (до десятків і сотень метрів на секунду), завершуючись динамічної зрушення і випромінюванням сейсмічних хвиль. Незважаючи на привабливість моделі, при поясненні природи короткострокових провісників землетрусів вона також наштовхується на ряд труднощів. По-перше, залишаються незрозумілими великий ареал поширення таких провісників, а також обширність області їх генерації. По-друге, навіть у районі розлому Сан-Андрес в Каліфорнії, де ця модель працює найкращим чином, перед більшістю землетрусів зареєструвати короткострокові провісники не вдалося. Можливо, це пояснюється малою областю розвитку Крип, що передує нестійкого розповсюдженню розриву. У такому випадку виявити попередню міграцію Крип як короткостроковий провісник принципово можливо, але практично важко здійснимо [9]

Можна навести ще багато моделей підготовки землетрусів, таких як: модель консолідації, модель нестійкого ковзання, модель фазових перетворень і ін, але при їх детальному розгляді виявляється, що достоїнства моделі перекриваються її недоліками.

Всі розглянуті вище моделі засновані на спробі відтворити досліджуваний процес, що відбувається в природі, на моделі. Але при моделюванні землетрусів у лабораторних умовах варто, строго кажучи, дотриматися умов подібності процесів в натурі і моделі. Гірські породи ж у лабораторному експерименті НЕ можуть моделювати самих себе в природних умовах. Крім того, марно моделювати всі властивості природного процесу в одному досвіді [10].

В лабораторії ми вибираємо модель лінійного розвитку процесу, але в природі не існує чисто лінійних процесів. Крім цього, для моделювання в лабораторії треба знати початкові параметри досліджуваного процесу, а їх визначення з необхідною точністю неможливо, але навіть дослідження цього дає поведінка системи тільки в певних умовах. А значить, моделювання не дає можливості прогнозувати досліджуваний процес. В даний час моделювання не завжди приводить до бажаних результатів, але можливо, з часом, прийде нове поняття поведінки цієї системи, і вчені доб'ються бажаного результату.

6.2. Алгоритм КН -- ретроспективний аналіз

Алгоритм КН запропонований для середньострокового прогнозу землетрусів, тобто прогнозу, в якому тривога оголошується на кілька років. Алгоритм КН був розроблений близько 20 років тому шляхом ретроспективного аналізу каталогів землетрусів Каліфорнії і Невади., звідси й його назва. Він належить до сімейства алгоритмів, заснованих на аналізі характерних особливостей, що виникають у загальному потоці землетрусів перед сильним землетрусом [6].

Дамо якісний опис алгоритму КН. Сильний землетрус визначається умовою М> Мо, де М-магнітуда, а Мо вибирається так, щоб середній інтервал часу між сильним землетрусом в досліджуваному регіоні був достатньо великим, практично 7-10 років. Тривога оголошується, якщо групування землетрусів велике, сейсмічна активність висока і продовжує рости, і зростання сейсмічної активності попереджав затишшям [6,7].

Результати випробувань алгоритму КН на незалежному матеріалі наступний: за розглянутий період часу в досліджених регіонах відбулося 29 сильних землетрусів, діагностовано 23 з них; середня тривалість тривоги на сильне землетрус - 1,8 року [6,7].

Глава 7. Спеціальне засідання Відділення геології, геофізики, геохімії і гірничих наук АН СРСР 1989 року

Академік В.І.Кейліс-Борок.

Чому довгострокові прогнози поки не точні? І чому не вдаються короткострокові прогнози? Головна причина - хаотичний характер динаміки сейсмо-активних розломів в тому масштабі часу, який якраз і цікавий для прогнозу, тобто роки і місяці. У системі розломів діють багато механізмів, що створюють сильну нестійкість. Наприклад, міграція флюїдів - циркулюючих в земній корі насичених газами розчинів - здатна знизити міцність розлому на цілих п'ять порядків. Значить, вторгнення флюїдів може спровокувати землетрус майже несподівано, відбившись в електропровідності або слабкої сейсмічності. Нестійкість створюють та хімічна знеміцнення порід, і фазові переходи з втратою об'єму, а також чисто механічні явища - розтріскування, зминання порід і т.д. Діючи разом, всі ці механізми перетворюють літосферу в хаотичну нелінійну систему, а в такій системі, як відомо, минуле не визначає майбутнє. Звідси труднощі прогнозу [11].

Поведінка нелінійної системи можна предсказат?? ціною її згладжування - з втратою деталей. І чим більше згладжування, тим більшими стають просторові і тимчасові масштаби, у яких прогноз, не скажу - можливий, але, принаймні, не неможливий. Так що завдання прогнозу стає як послідовне звуження просторово-часового обсягу, де слід очікувати сильного землетрусу. Тому, я думаю, нам потрібно сприймати прогноз землетрусів як певний процес згладжування невизначеності, а не як несподіване оголошення тривоги. Точні і малоточние прогнози дозволяють запобігати великої шкоди за рахунок економічних заходів "ранньої готовності" [11].

Що ж необхідно для успішного передбачення землетрусів [11]?

Перш за все, нова теорія. Не маючи її, ми намагалися давати прогнози: короткостроковий і сильних повторних поштовхів. І тут же гостро відчули, що однією феноменології недостатньо. Але ж прогноз сильних повторних поштовхів - це критична завдання, особливо якщо говорити не буквально про ці поштовхи, а взагалі про землетруси неподалік [11].

Член-кореспондент АН СРСР В. Н. Страхов.

Що стосується прогнозу землетрусів, то його не слід розглядати як якийсь НЕ розв'язні в майбутньому питання. Цьому допоможуть сейсмостатіка, геологія, тектоніка, сейсморайонуванні [11].

В нашій країні 20 інститутів Академії наук займаються проблемою прогнозу, а разом з іншими міністерствами і відомствами число таких організацій становить 50. Для порівняння скажу, що в усьому світі цією проблемою займаються теж 50 інститутів і університетів [11].

Якщо ми виділимо розумний масштаб часу для досліджень такого напрямку, врахуємо прогрес, який існує зараз в сейсмології, і не будемо вкладати в термін "Прогноз" адміністративний сенс, ми зможемо домогтися успіху. Але за однієї умови: потрібна служба уніфікованих спостережень, оснащена сучасною апаратурою, і хороша інспекція, і потужний алгоритм обробки [11].

Глава 8. Нарада "Оцінка проектів з прогнозу землетрусів" 1996 року в Лондоні

На нараді "Оцінка проектів з прогнозу землетрусів", що проводився в Лондоні 7-8 листопада 1996 Королівським астрономічним товариством спільно з Об'єднаної Асоціацією геофізики розглядалися принципові питання ефективності проектів прогнозування в найбільш загальної, в деякій мірі, філософської постановці. На нараді панував глибокий песимізм не тільки з приводу стану проблеми на сьогодні, але і щодо планів на найближче майбутнє. По суті учасники наради вторили доводам JBMaceiwane і CF/Richter, доводили неможливість прогнозування землетрусів. За минулі 50 років, на думку учасників конференції, цьому, практично, нічого протиставити [5].

Основні аргументи наради 1996 зводилися до наступного:

1. Прогноз в даний час не можливий внаслідок хаотичної, надзвичайно не лінійно природи процесів підготовки в осередку (IGMain).

2. Земна кора перебуває в стані самоорганізованість