3.8. Сейсмология

Сейсмология представляет собой раздел геофизики, предметом изучения которого являются землетрясения (ЗТ), их причины, последствия и меры защиты искусственных сооружений. Ключевым вопросам этой науки является прогнозирование землетрясений. Прогноз ЗТ складывается из предсказания места, силы и времени его проявления. Задача прогнозирования времени и места возникновения сильных ЗТ не решена до настоящего момента. Некоторый прогресс в части предсказания силы ЗТ достигнут с помощью сейсмического районирования, результатом которого являются карты, на которых выделены районы возможной максимальной силы и средние частоты повторения ЗТ.

Ряд стран, в том числе и Россия, проводят комплексы работ по непрерывным наблюдениям ЗТ и обработке материалов по стандартным программам и методике. В их распоряжении имеются специально созданные, хорошо оснащенные аппаратурой сети сейсмических станций.

Землетрясение 11 марта 2011 г. у восточного побережья о. Хонсю (побережье Санрику). В потоке научных публикаций по сейсмологии в последнее время выделяется заметная часть, посвященная изучению природы и последствий одного из крупнейших страшных землетрясений, которые привели к многочисленным жертвам и значительному экономическому ущербу. Современная цивилизация получила вызов. Известные достижения и возрастающая мощь цивилизации оказываются бессильными перед природой. Естественно возникает вопрос, что не позволяет решить проблему прогноза, хотя во многих регионах созданы долговременно и непрерывно работающие системы мониторинга. Иллюстрацией действующей ситуации является пропуск крупнейшего японского землетрясения 11 марта 2011 г. у восточного побережья о. Хонсю (побережье Санрику), хотя условия мониторинга были уникальны. Фокальная зона находится от сети мониторинга на расстоянии 100-200 км. Это зона постоянной сейсмической опасности, и ее мониторинг осуществлялся непрерывно и долговременно. Необходимо осознать причины общего провала с учетом результатов исследований за последние 50-60 лет. Очевидным является то, что не удалось выделить предвестники конкретных землетрясений. Наблюдавшиеся локальные аномалии различных полей перед землетрясениями отражали другие процессы, которые ошибочно отождествляли с процессами подготовки крупномасштабных разрывов (КР). Длительное время анализ геотектонических ситуаций осуществлялся на основе переноса представлений физики разрушения лабораторных изделий на условия литосферы. Многие понимают ошибочность этих представлений, однако и в последние годы продолжаются упорные попытки на современной вычислительной базе все же обнаружить аномалии различных полей, которые можно было бы трактовать как предвестники. Иллюзию этих попыток разрушило Великое Японское землетрясение. Очевидным является также то, что фундаментальным исследованиям сейсмического процесса уделялось недостаточное внимание. Для успешного решения задачи прогноза ЗТ необходим анализ движущих сил сейсмотектонического процесса. Изучение вариаций параметров среды, в том числе очень быстрых (часовые или суточные), показало, что в литосфере не учитываются процессы, обусловливающие внутреннее напряженное состояние или энергонасыщенность среды. Это состояние рассматривается на основе процессов взаимодействия восходящих потоков водорода и гелия с твердой фазой литосферы. Следствием этих процессов является формирование газовой пористости, контролирующей многие параметры среды, и колебательный режим объемно-напряженного состояния блоковых структур, влияющий на динамику движения блоков. Дегазация легких газов контролирует внутреннюю активность литосферы и ее нестабильность [Гуфельд И.Л., Матвеева М.И., Новоселов О.Н. Почему мы не можем осуществить прогноз сильных коровых землетрясений. //Геодинам. и тектонофиз. -2011. 2. -№ 4, с. 379-415.].

Великое Японское землетрясение 11 марта 2011 считается сильнейшим за всю историю инструментальных наблюдений в сейсмологии. Очаг оказался далеко за пределами зон ожидаемых в течение ближайших 30 лет ЗТ, обозначенных на официальной карте сейсмической опасности Японии. Несмотря на своевременное предупреждение, жертвами сгенерированного им разрушительного цунами (Ц) с высотами до 40 м стали ок. 24000 человек. За 22 часа Ц. пересекло Тихий океан и достигло Южной Америки с высотой до 4,5 м. На ближайшем к очагу побережье Санрику более 125 тысяч зданий были полностью разрушены или серьезно повреждены, 4,5 млн жилищ остались без электричества и свыше 1,5 млн - без водоснабжения. Материальный ущерб от ЗТ и цунами составил около. 250 млрд долларов. ЗТ вызвало аварийное отключение 11 из 55 существующих в стране ядерных реакторов и привело к тяжелой аварии на трех реакторах АЭС Фукусима-1. ЗТ началось в 05:46 по Гринвичу (14:46 по местному времени). Сильнейшие сотрясения (9 - 10 баллов в ближайших к очагу точках побережья Санрику) продолжались ок. 5 мин. Сеть акселерометров зарегистрировала мгновенные ускорения > 1,5 g на большой территории в эпицентральной области (максимум 2,7 g на территории преф. Мияги). В районе Токио сильные сотрясения продолжались ок. 1,5 минут (максимум 0,16 g). По данным GPS ближайшие к очагу участки с.-в. побережья о. Хонсю опустились на 50 – 70 см (максимум 75 см) и сдвинулись к В. на 2 – 2,5 м (макс. горизонтальное смещение 4,4 м). По данным одного из донных GPS датчиков (MIGI), располагавшегося наиболее близко к инструментальному эпицентру ЗТ, горизонтальные смещения непосредственно в очаговой области достигали 24 м, с вертикальным подъемом дна до 3 м. Площадь афтершоков (АШ) главного толчка 550×230 км². Эпицентр главного точка (ГТ) оказался примерно в центре облака АШ (обычно при сильных цунами генерирующих ЗТ эпицентр ГТ располагается на краю области АШ). Сильный форшок с М = 7,2 произошел 9 марта в 50 км от эпицентра ГТ, после него ЯМА объявляло тревогу цунами. Вызванное им цунами с высотой до 1 м было зарегистрировано несколькими береговыми мареографами. Сильнейшие АШ произошли в течение 40 минут после ГТ: с М = 7,4 в 06:08, с M = 7,9 в 06:15 и с M = 7,7 в 06:25. Они произошли на сев., юж. и вост. краях очаговой области, сразу же очертив размеры очага [Гусяков В.К. Катастрофическое землетрясение и цунами 11 марта 2011 года в Японии и его влияние на стратегию оценки сейсмо- и цунамиопасности в Дальневосточном регионе РФ. //Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России. Труды 3 Региональной научно-технической конференции, посвященной 50-летию организации детальных сейсмологических наблюдений на Камчатке, Петропавловск-Камчатский, 9-15 окт., 2011. -Петропавловск-Камчатский. -2011. С. 48-52.: ил.].

Японское землетрясение 2011 г. зарегистрировали более 1000 сейсмостанций в ближней зоне и множество сейсмических групп с большими апертурами. По результатам анализа записей, полученных сейсмологическими сетями США и Европы, установлено, что распространение разрыва при ЗТ началось вниз по падению плоскости разрыва с медленной фазой, долговременная скорость распространения была ок. 3 км/с. Затем в течение 60 с вспарывание замедлилось до скорости 1,5 км/с. Серия разрывов произошла в направлении вниз по падению этого медленного и почти кругового фронта разрыва. Перед окончанием процесса, протекавшего в медленной фазе, возникло чрезвычайно быстрое вспарывание (со скоростью 5 км/час) в сев. направлении. В финале фронт вспарывания распространялся со скоростью 2,5 км/с на протяжении 100 км в юж. направлении. Основные особенности процесса вспарывания были получены из результатов анализа акселерограмм сетей K-net и KIK-net. Эпизоды высокочастотного сейсмического излучения во время медленной фазы авторы связывают с фрагментарностью хрупко-вязкой переходной зоны, состоящей из дискретных хрупких шероховатостей внутри вязкой материнской породы. Генерация высоких частот связана с краевой частью по падению плоскости основных подвижек, выделяемой по геодезическим данным. Предполагается изменчивость механических свойств по падению меганадвига или их пространственная неоднородность, что влияет на время нарастания процесса [Meng Lingsen, Inbal Asaf, Ampuero Jean-Paul. A window into the complexity of the dynamic rupture of the 2011 M_w Tohoku-Oki earthquake. //Geophys. Res. Lett. -2012. -39. -№ 7. с. L00G07/1-L00G07/6.: ил.].

Тридцать шесть сейсмических станций сетей K-NET и KiK-net, расположенные на эпицентральных расстояниях от 120 до 400 км произвели записи колебаний, полученные при Японском землетрясении 2011 г. Модель зоны разлома представлена прямоугольной областью: 510 км вдоль Японского жeлоба и 210 км вдоль направления субдукции Тихоокеанской плиты. Выполнен инверсионный анализ во временных окнах в зонах субразломов 30×30 км² Полученная модель смещений имеет одну большую область сдвига, протянувшуюся из гипоцентральной области в сторону поверхности и к С. и Ю. вдоль оси желоба, расположенной далеко от юж. части преф. Ивате, преф. Мияги и сев. части преф. Фукусима. Сейсмический момент ЗТ 4.42×10²² Нм (М_w = 9.0), макс. смещение 48 м. Подвижки у побережья относительно небольшие, за исключением зоны у побережья преф. Мияги (>5 м). Из неглубокой области больших смещений, где подвижки длились от 60 до 100 с после начала разрыва, отмечено излучение низкочастотных волн (<0.02 Гц). После 100 с разрывообразование распространялось в юж. часть разлома, что выразилось в отдельных фазах, наблюдавшихся в префектурах Фукусима и Ибараки. Связь между предложенной моделью процесса вспарывания и особенностями волновых форм акселерограмм неочевидна и предполагает частотную зависимость сейсмического излучения [Suzuki Wataru, Aoi Shin, Sekiguchi Haruko, Kunugi Takashi. Rupture process of the 2011 Tohoku-Oki mega-thrust earthquake (M9.0) inverter from strong-motion data. //Geophys. Res. Lett. -2012. -39. -№ 7. с. L00G16/1-L00G16/6.: ил.]

Особенностью рассматриваемого катастрофического Японского землетрясения является то, что оно произошло в зоне плитовой границы, характеризующейся предположительно слабым сцеплением и наличием редких небольших шероховатостей. Типичный разрыв шероховатости вызвал ЗТ с М_w = 7,5, сопровождавшееся расширением активности афтершоков (АШ) над зоной главного разрыва. В противоположность предшествовавшим сильным ЗТ катастрофическое ЗТ с M_w = 9.0, произошедшее 11 марта 2011 г., сопровождалось активностью АШ не в столь обширной области. Однако область с дефицитом сдвига в области главного разрыва заполнялось АШ с возрастающей активностью. С помощью сейсмической томографии по волнам P и S получено явное изображение сегментации физических свойств субдуктирующей плиты. Выделяемые вариации отделяют зоны с преобладающим высокочастотным излучением вниз по падению плоскости разлома главного толчка и с преобладающим низкочастотным излучением вверх по падению той же плоскости. Эти вариации указывают на сильную изменчивость эффективного межплитового сцепления, что приводит к взаимоблокировке очаговых областей прошлых ЗТ, отдалeнных друг от друга [Tajima Fumiko, Kennett Brian L.N. Interlocking of heterogeneous plate coupling and aftershock area expansion pattern for the 2011 Tohoku-Oki M_w 9 earthquake. //Geophys. Res. Lett. -2012. -39. -№ 5. с. L05307/1-L05307/5.: ил.].

Для построения геодезической модели смещений, вызванных Японским землетрясением 2011 г. с M = 9, были привлечены данные GPS. Исследования охватывают большую область, где проявились деформации: от области вблизи разрыва с большими смещениями до удаленных областей на расстояниях ок. 4000 км от разрыва. Результаты инверсии поля смещений для подвижек по падению: разный наклон падения, простирание 195° , компактный максимум смещений ок. 33 м в 200 км² к В. от г. Сендай. Геодезический момент 4.06×10²² Нм (что соответствует M_w = 9,0). Макс. сдвиги сконцентрировались в области на глубине ок. 10 км, которая располагалась вверх по падению от зон разрывов при ЗТ с М ≥ 7, произошедших у побережья преф. Мияги в 1933, 1936, 1938 и 1978 гг., и практически совпадала с областью разрыва ЗТ 1981 г. с М = 7,1 у побережья Мияги. Наложение зон разрывов приводит к выводу о существовании одних и тех же шероховатостей, повторяющийся разрыв которых происходит с периодом несколько десятилетий при ЗТ с М ≥ 7.

Получены данные о косейсмических смещениях и изменениях гравитационного поля, вызванных Японским землетрясением 2011 г. По результатам сопоставления трех моделей подвижек (USGS, UCSB и ARIA) макс. косейсмические изменения геоида достигали 2,5 см, косейсмические гравитационные изменения были 1000 - 600 мкгал для твердой Земли. По данным GRACE преобладало уменьшение гравитационного поля в задуговой области с косейсмическим коровым расширением плиты со стороны суши. Эти данные согласуются с результатами моделирования. [Zhou Xin, Sun Wenke,Zhao Bin, Fu Guangyu, Dong Jie, Nie Zhaosheng. Geodetic observations detecting coseismic displacements and gravity changes caused by the M_w = 9,0 Tohoku-Oki earthquake. //J. Geophys. Res. B. -2012. 117. -№ 5.].

С помощью анализа сейсмической истории японского региона за последние 110 лет установлено, что скалярный сейсмический момент в период 1898 - 1968 гг. высвобождался приблизительно линейно. Последующие 42 года могут рассматриваться как период сейсмического затишья. Реализация землетрясения с M_w = 9,1 привела к достаточно полной разгрузке накопившихся в рассматриваемом регионе напряжений, так что в ближайшие несколько десятилетий возникновение здесь землетрясений подобной силы маловероятно. Аномально высокое значение индекса упорядоченности в форшоковых событиях 9 - 10 марта 2011 г. (κ = 0.986 ± 0.034) может рассматриваться как предвестник сильного землетрясения, магнитуда которого согласно ходу высвобождения была грубо оценена как M_w [Лутиков А.И. Развитие афтершокового процесса землетрясения 11.03.2011 г. (M_w=9,1) у восточного побережья о. Хонсю (Япония). //Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России. Труды 3 Региональной научно-технической конференции, посвященной 50-летию организации детальных сейсмологических наблюдений на Камчатке, Петропавловск-Камчатский, 9-15 окт., 2011. -Петропавловск-Камчатский. -2011. С. 185-190.: ил.].

Для построения 3М модели сейсмической структуры преддуговой с.-в. области Японии использованы первые вступления P- и S-волн многочисленных записей местных землетрясений. Результаты анализа показывают, что главный толчок Японского ЗТ 2011 г. произошел в области с высокими скоростями V_p и V_s и с большим значением коэффициента Пуассона. Положение очагов афтершоков (АШ) было уточнено с помощью метода положения главного события. Большая часть очагов АШ располагалась в угловой области мантийного клина вдоль верхней границы субдуктирующей Тихоокеанской плиты. Глубина очагов АШ немного меньше, чем у фоновой сейсмичности. Томографические построения и распределение очагов АШ указывают на сильное межплитовое сцепление (большую шероховатость) в зоне главного толчка и слабое сцепление в её окрестности. Предполагают, что давление и химические изменения в коровой и верхнемантийной жидкости могли сыграть роль в генерации ЗТ 2011 г. Кроме того на возникновение ЗТ 2011 г. и разрывообразование при АШ могло повлиять проникновение жидкостей в зону вспарывания, вызванное дегидратацией субдуктирующей Тихоокеанской плиты. По мнению авторов, ключевая роль в инициации главного толчка и афтершоков принадлежит флюидонасыщенным структурным неоднородностям с термально-петрологическими вариациями в зоне меганадвига [Wang Zhi, Huang Wenli, Zhao Dapeng, Pei Shunping. Mapping the Tohoku forearc: implicationa for the mechanism of the 2011 East Japan earthquake (M_w = 9.0). //Tectonophysics. -2012. 524-525, с. 147-154.: ил.].

Рядом исследователей проведены работы по изучению триггерных землетрясений (ТЗТ) перед катастрофическим Японским землетрясением 2011 г., возникших под действием приливов. В сев. части очаговой области ЗТ 2011 г. (где произошло зарождение разрыва) обнаружена строгая корреляция между напряжениями, возбужденными приливами, и временем возникновения ТЗТ. Распределение приливной фазы сейсмической активности в этот период характеризовалось пиком, в котором сдвиговые напряжения приблизились к максимуму, содействуя разрывообразованию. С другой стороны, явных приливных корреляций после ЗТ 2011 г. в Тохоку не было выявлено. Результаты наблюдений позволяют предположить, что приливное возбуждение возникло за десятилетие до ЗТ 2011 г., а участок начального разрывообразования при ЗТ 2011 г. был в критическом состоянии напряжений в этот предшествующий период [Tanaka Sachiko. Tidal triggering of earthquakes prior to the 2011 Tohoku-Oki earthquake (M_w = 9.1). //Geophys. Res. Lett. -2012. 39. -№ 7, с. L00G26/1-L00G26/4].

Проанализирован процесс разрывообразования при землетрясении с М_w = 7.4 (форшок), произошедшем 9 марта 2011 г. у побережья Санрику за 51 час до катастрофического ЗТ 11 марта у побережья Тохоку. Результаты показывают, что при ЗТ 9 марта преобладало вспарывание шероховатости эллиптической формы, вытянутой в направлении движения плит. Разрыв зародился на ю.-в. конце этой шероховатости и распространялся в основном в з.-с.-з. направлении со скоростью вспарывания 3,1 км/с в первые 15 с и со скоростью 1,1 км/с в следующие 40 с. Высвободился момент 1,6*10²⁰ Нм, причем 82% высвободились в первые 25 с. Макс. смещение было 1 м, сброс напряжений составил 0,9 МПа. При этом разрывообразование 9 марта не затронуло область разрыва 11 марта, но слегка увеличило в ней кулоновские напряжения. Обнаружена корреляция между зоной больших смещений и высоких значений V_p/V_s в наползающей плите прямо над межплитовым интерфейсом. Это позволило предположить, что ЗТ у побережья Санрику и его множественные предшественники вспороли относительно слабую часть в большой шероховатости с сильным сцеплением [Shao Guangfu, ji Chen, Zhao Dapeng. Rupture process of the 9 March, 2011 M_w = 7.4 Sanriku-Oki, Japan earthquake constrained by jointly inverting teleseismic waveforms, strong motion data and GPS observations. //Geophys. Res. Lett. -2012. 39. -№ 7, с. L00G20/1-L00G20/6].

За 51 час до катастрофического Японского землетрясения с М = 9.0, а именно, 9 марта 2011 г. у побережья Санрику произошел форшок с М = 7,3. Для форшока построены модели распределения ко- и постсейсмических деформаций. Постсдвиги распределялись вверх по падению косейсмического сдвига при форшоке 9 марта и к С. от гипоцентра ЗТ, произошедшего 11 марта у побережья Тохоку. По высвобождению момента в течение 51 часа после форшока определена магнитуда 6,8. [Onta Yusaku, Hino Ryota, Inazu Daisuke и др. Geodetic constraints on afterslip characteristics following the March 9, 2011, Sanriku-oki earthquake, Japan. //Geophys. Res. Lett. -2012. 39. -№ 16, с. L16304/1-L16304/6.].

США получили телесейсмические записи Р-волн землетрясения, произошедшего 11 марта 2011 г. с М_w = 9,0 у побережья обл. Тохоку (Хонсю, Япония). Приводится теория используемого итеративного метода обратных проекций в применении к сильным ЗТ, состоящим из субземлетрясений (субЗТ). Для Японского ЗТ 2011 г. выделены 16 субЗТ в частотной полосе 0.2 - 1.0 Гц, которые произошли вокруг гипоцентра (ГЦ) или к З. от него в области по падению плоскости разрыва. Происходил билатеральный разрыв по простиранию. В первые 90 с преобладало излучение энергии из зоны вблизи ГЦ. Несколько субЗТ возникли вокруг ГЦ в первые 90 с, что позволяет предположить низкую скорость начального разрыва и повторный разрыв или сдвиг около ГЦ. Вспарывание достигло береговой области на расстоянии 106 км к СЗ от ГЦ через 43 с и 110 км к С. от ГЦ через 105 с со скоростью направленного на С. вспарывания 2 км/с в интервале 60 - 110 с. Через 110 с серия субЗТ произошла в 120 - 220 км к ЮЗ от ГЦ со скоростью вспарывания вдоль простирания ок. 3 км/с. Высокочастотное излучение в области вниз по простиранию вблизи побережья указывает на возможное импульсное разрывообразование в хрупко-вязкой переходной зоне. Отсутствие такого излучения вверх по плоскости разлома связано, по-видимому, с тем, что разрыв вблизи жeлоба был более продолжительным из-за предполагаемых более однородных фрикционных свойств неглубокого плитового интерфейса. Отсутствие ранних афтершоков в области вверх по падению связывают с тем, что большая часть сдвигов, накопленного в этой области в межсейсмический период, могла высвободиться во время главного толчка. [Uao Huajian, Shearer Peter M, Gerstoft Peter. Subevent location and rupture imaging using iterative backprojection for the 2011 Tohoku M_w = 9.0 earthquake. //Geophys. J. Int. -2012. 190. -№ 2, с. 1152-1168.].

В полученной очаговой модели макс. косейсмический сдвиг был ок. 35 м, общий сейсмический момент 4.2×10²² Нм, что соответствует М_w=9,0. Главный разрыв распространялся не только в направлении простирания, но и по падению плоскости разлома. Он включал в себя две области: глубинную у побережья Мияги и компактную неглубокую около Японского желоба [Yokota Iusuke, Koketsu Kazuki, Fujii Yushiro и др. Joint inversion of strong motion, teleseismic, geodetic, and tsunami datasets for the rupture process of the 2011 Tohoku earthquake. //Geophys. Res. Lett. -2012. 39. -№ 7, с. L00G21/1-L00G21/5.].

Для анализа сейсмических записей, полученных в Северной Америке в период между 9 марта и 7 апреля 2011 г., с целью изучения сильного Японского землетрясения у побережья Тохоку и его форшоков и афтершоков был использован метод обратных проекций. Обнаружены различия в разрывообразовании при анализе с позиций частоты и положения по падению плоскости разрыва. Наиболее высокочастотным излучением характеризовалась нижняя граница плоскости разрыва. Излучение с меньшими частотами было характерно для разрыва области вверх по плоскости разрыва. Через 200 с после начала вспарывания в гипоцентре излучение на всех частотах сосредоточилось вблизи желоба на 37° с. ш. Считают, что здесь зародилось цунами. Сопоставление площадей плоскости разрыва при главном толчке и площади разрывов при форшоках с М ≥ 6 и афтершоках за период с 9 марта по 7 апреля показало, что общая площадь разрыва в 2 раза больше площади разрыва при главном толчке. Если предположить, что главный толчок был результатом разрыва на нескольких участках, то результаты показывают, что общая площадь разрыва плитового интерфейса может представлять область, которая может вспороться в течение одного ЗТ как серия синфазных интерфейсных участков [Kiser Eric, Ishii Miaki. The March 11, 2011 Tohoku-oki earthquake and cascading failure of the plate interface. //Geophys. Res. Lett. -2012. -39. -№ 7, с. L00G25/1-L00G25/7.].

В результате анализа данных спутника Envisat подтвержден факт раскола шельфового ледника в Антарктике в результате воздействия цунами, возникшим в Северном полушарии. Расстояние, между событиями составляет более 13 000 км. Цунами, образовавшееся 11 марта 2011 г. у с.-в. побережья о. Хонсю, достигло района ледника Сульцбергера менее чем через 18 часов. Силы ударной волны хватило на то, чтобы расколоть на несколько кусков шельфовый ледник, высота которого достигала 80 м. От ледника Сульцбергера, который был стабильным более 46 лет, откололись два огромных айсберга и несколько небольших общей площадью 125 км². Получена запись цунами на мысе Робертса на побережье Земли Виктории (координаты 77° 02' ю. ш., 163° 12' в. д.). Макс. высота цунами ок. 15 см [Brunt Kelly M., Okal Emile A. MacAyeal Douglas R. Antarctic ice-shelf calving triggered by the Honshu (Japan) earthquake and tsunami, March 2011. //Glaciol. -2011. 57. -№ 205, с. 785-788.].

Три разрушительных землетрясения в 2008 (Wencha), 2010 (Haiti) и 2011 (Tohoku) гг. произошли на территориях, которые в соответствии с картами были отнесены к категории безопасных. Проведен детальный анализ прогноза опасности возникновения землетрясения Tohoku для выявления ошибочных положений. Рассмотрено семь сейсмоопасных территорий для того чтобы обратить внимание на комплексность причин, приводящих к образованию землетрясений. Модели, с помощью которых осуществлялось построение карт зон сейсмической опасности, были слишком упрощены. Имеет место медленный прогресс в проблеме уточнения карт сейсмоопасных зон из-за ограниченности знаний о процессе формирования землетрясений. Для совершенствования технологии построения подобных карт необходимо более тщательно оценивать элементы неопределенности, которые в прогнозах опасных геологических процессов всегда существуют. Кроме того, карты сейсмоопасных зон должны тестироваться по существующим объективным данным, как это делается в смежных областях знаний о прогнозе случайных природных явлений. До настоящего времени не выработана надежная технология построения карт сейсмоопасных зон из-за существенной изменчивости внутренних процессов, приводящих к землетрясениям. [Stein Seth, Geller Robert J., Liu Mian. Why earthquake hazard maps often fail and what to do about it. //Tectonophysics. -2012. 562-563, с. 1-25.]

Прогноз землетрясений. Для прогноза ЗТ сейсмологи широко привлекают статистические методы. Пять землетрясений с M ≥ 8,5, произошедших с 2004 г., породили дискуссию о кластеризации сильных ЗТ, подняв при этом вопрос о растущих рисках возникновения ЗТ с магнитудой, превышающей прогнозную. Использованы три класса статических тестов, направленных на то, чтобы определить, могут ли ЗТ с М ≥ 7, зарегистрированные с 1900 г., опровергнуть основную гипотезу возникновения независимых случайных событий с постоянной частотой и локальных последовательностей афтершоков. Полученные данные не могут опровергнуть эту основную гипотезу. Распределение сильных ЗТ во времени, а также локальные афтершоки хорошо описываются стохастическим процессом, и наблюдаемая кластеризация объясняется случайной вариативностью. Таким образом, риск возникновения в будущем ЗТ не увеличивается, за исключением тех событий, что могут произойти в пределах областей афтершоковых последовательностей. Риски возникновения ЗТ необходимо рассчитывать на основе максимально длительного периода регистрации ЗТ [Michael Andrew J. Random variability explains apparent global clustering of large earthquakes. //Geophys. Res. Lett. -2011. 38. -№ 21, с. L21301/1-L21301/5.: ил.].

В методическом арсенале сейсмического районирования находятся как традиционные, так и новые методы его осуществления, которые могут дать более эффективные результаты. В сейсмическом районировании территорий наряду с сейсмотектоническими характеристиками предлагается применять данные о радоновых концентрациях и тепловом поле. Для определения глубин, на которых могут возникнуть зоны инициации и очаги землетрясений, рекомендуется использовать расчеты упругих и прочностных параметров горных пород по сейсмоструктурным этажам земной коры [Лютоев В.А., Пономарева Т.А. Геолого-геофизическая основа сейсмического районирования Европейского Северо-Востока России. //Вестн. Ин-та геол. Коми науч. центра УрО РАН. -2011. -№ 12, с. 7-12.].

Высокоточная регистрация сейсмической активности проводится по всему миру. Получено большое количество данных, которые способствуют пониманию, когда может произойти землетрясение. С точки зрения комплекса стохастических временных рядов такие данные можно анализировать с помощью методов, которые позволяют глубже проникнуть в их природу. Представлено доказательство в пользу недавно выдвинутого предположения о существовании перехода в форме функции плотности вероятности (ФПВ) последовательных приращений с исключенным трендом стохастических флуктуаций вертикальной скорости Земли V_z, полученных широкополосными станциями перед сильными и умеренными ЗТ. Для демонстрации этого перехода проведен всесторонний анализ данных V_z для 12 ЗТ в нескольких регионах мира, включая катастрофическое ЗТ 2010 г. на Гаити. Анализ поддерживает гипотезу, что за некоторое время и непосредственно перед ЗТ форма ФПВ претерпевает значительные и хорошо видимые изменения, что можно охарактеризовать количественно. Обычное время, в течение которого ФПВ претерпевает переход, 5-10 час. до сильного или умеренного ЗТ [Manshour Pouya, Ghasemi Fatemeh, Matsumoto T. и др. Anomalous fluctuations of vertical velocity of Earth and their possible implications for earthquakes. //Phys. Rev. E. -2010. 82. -№ 3, с. 036105/1-036105/9.: ил.]

Одним из гидрогеохимических предвестников сильных ЗТ является так называемое «геохимическое затишье». В Армении проанализирован этот предвестник в связи с динамикой подготовки сильного землетрясения. Теоретическая модель подготовки основана на периодичности активизации геодинамических процессов в регионе и на продолжительности проявления геохимического предвестника. Динамическая подготовка характеризуется периодичностью с экспоненциальным нарастанием к моменту сильного ЗТ. По результатам исследований химических компонентов в воде скважины установлена связь между региональными ЗТ различной силы [Казарян А.Э. Гидрогеохимические предвестники сильных землетрясений по результатам наблюдений в скважине «Каджаран» и их связь с процессом подготовки землетрясения. //Изв. НАН Респ. Армения. Н. о Земле. -2011. 64. -№ 3, с. 3-13.].

Для того, чтобы главная проблема сейсмологии, прогноз ЗТ, была успешно разрешена, необходимо глубокое изучение сейсмоопасных территорий в геологическом тектоническом и геофизическом планах с привлечением передовых методов, современной техники и развития теоретических вопросов. Пример такого подхода, применительно к Камчатскому региону России рассмотрен ниже. Авторы начали с общей характеристики сейсмичности Камчатки (в рамках 2008 г.). Ими были построены площадные распределения параметров фоновой сейсмичности. В комплекс рассматриваемых характеристик введена общая выделившаяся сейсмическая энергия, активность А10, наклон графика повторяемости g, параметры методик RTL-, DS- и Z-функция, кластеризация землетрясений. Оценки сейсмичности сделаны для района, ограниченного координатами j=50.5° с. ш. и 56.5° с. ш., l=156° в. д. и 167° в. д., глубиной от 0 до 300 км. Рассматривался региональный каталог землетрясений с энергетическим классом не менее 8,5 по классификации С.А. Федотова. Оценена общая выделившаяся сейсмическая энергия в 2008 г. Согласно функции распределения годовой сейсмической энергии, ее значение близко к медианному. Более 2/3 всей выделившейся в 2008 г. сейсмической энергии приходится на три наиболее сильных землетрясения этого года. Число группированных землетрясений (афтершоков и роев) в 2008 г. составило 5% от общего количества сейсмических событий. Определение наклона графика повторяемости g и сейсмической активности A₁₀ основано на повторяемости землетрясений как фундаментальном свойстве сейсмического процесса. Наклон графика повторяемости рассчитывается исходя из непрерывного экспоненциального распределения землетрясений по классам. Использование g связано с наблюдаемым иногда уменьшением наклона графика повторяемости перед сильными событиями. Активность A₁₀ рассчитывается из числа землетрясений N и наклона графика повторяемости g. Рассчитаны средние по исследованию району значения наклона графика повторяемости g и сейсмической активности A₁₀, согласно которым 2008 г. не является аномальным. Построено площадное распределение g в 2008 г., которое позволяет выделить в южной части Камчатской сейсмоактивной зоны область пониженных значений g. Карты нормированной вариации g для 2007-2008 гг. и 2006-2008 гг. подтверждают статистическую значимость уменьшения g в течение последних трех лет в этой зоне. Построены карты сейсмической активности A₁₀ для 2008 г., для сравнения - 1962-2008 гг. и карты относительных значений A₁₀, полученных на каталоге 2008 г. и многолетнем каталоге. В 2008 г. повышенные значения A₁₀ наблюдались на юге Авачинского залива и на севере Камчатского залива, в северной акватории острова Беринга. Аномальное поведение параметров RTL, DS и кластеризация землетрясений могут иметь предвестниковый характер. Отрицательные значения RTL соответствует сейсмическому затишью, увеличение площадей сейсмогенных разрывов DS - форшоковой активизации, появление кластеров может свидетельствовать о стягивании активности к месту будущего макроразрыва. В 2008 г. в сейсмоактивной зоне Камчатки были выделены три зоны сейсмического затишья по параметру RTL. Для расчетных точек с максимальными по модулю значениями параметра RTL построены временные RTL-графики, которые позволяют оценить длительность аномалии и степень ее проявления. Составлена карта вариаций площадей сейсмогенных разрывов DS, согласно которой сейсмическая активизация в 2008 г. проявилась в основном на юге Камчатской сейсмоактивной зоны. Большая часть кластеров различной энергии 2008 г. также зафиксирована в южной части Камчатки. Северная цепочка кластеров приходится на границу развивающейся сейсмической аномалии по параметру RTL. Методика Z также ориентирована на выявление сейсмических затиший как временных аномалий в сейсмическом режиме отдельных пространственных областей. Методом Z-функция в 2008 г. была выделена зона уменьшения скорости сейсмического потока в восемь раз, частично перекрывающаяся с южной аномалией по параметру RTL. Согласно приведенному графику Z(t), построенному для этой зоны для временного окна 12 месяцев, сейсмическое затишье статистически значимо. Следует отметить, что эпицентры трех наиболее сильных землетрясений 2008 г. приурочены к выделенным аномалиям сейсмических затиший. Учитывая хорошее пространственно-временное соответствие ряда признаков, имеющих потенциально предвестниковый характер, можно сделать заключение о повышенной сейсмической опасности южной части Камчатки и района Камчатского залива [Салтыков В.А., Кравченко Н.М. Параметры сейсмичности Камчатки в 2008 году. //Геодинам. и тектонофиз. -2010. 1. -№ 2, с. 5-7.: ил.].

Для территории Дальневосточного федерального округа (ДВФО) сопоставлена информация, полученная в процессе морфоструктурных и палеосейсмогеологических исследований. Выявлены неизвестные ранее сейсмоактивные морфоструктуры, морфоструктурные зоны и районы, что свидетельствует о более высоком, чем принято считать, уровне сейсмической опасности для Дальневосточного федерального округа. В связи с этим весьма актуальным представляется составление новых карт сейсмического районирование на морфоструктурно-палеосейсмогеологической основе, разработка и реализация мероприятий для защиты населения и экономической инфраструктуры от возможных сильных землетрясений [Кулаков А.П. Новые сейсмоопасные районы в Дальневосточном федеральном округе России. //Геогр. и природ. ресурсы. -2012. -№ 3, с. 173-178.].

В настоящее время Россию захватил строительный бум, усугубленный необходимостью скоростного восстановления на российском Дальнем Востоке разрушенных наводнением строительных объектов гражданского и промышленного назначения. Возникла потребность использования инструментальных оценок параметров сейсмических воздействий. Действующие в настоящее время в России нормы сейсмостойкого строительства основаны на макросейсмических оценках с использованием понятия «сейсмический балл». В соответствии с сейсмической шкалой интенсивность (в баллах) определяет как степень разрушений зданий и инженерных сооружений, так и параметры сейсмических воздействий: максимальные ускорения и спектры реакции [Алешин А.С. Макросейсмические основы сейсмического микрорайонирования. //Вопр. инж. сейсмол. -2011. 38. -№ 4, с. 15-28.].

Кризис проблемы прогноза землетрясений является следствием ошибочно выбранной стратегии ее решения, а именно: методами обратных задач по набору аномалий в различных полях. Эти обратные задачи отнесены А.К. Певневым к классу некорректно поставленных. Однако существует возможность точного прогноза места и максимальной силы очагов, готовящихся ЗТ, если опираться на прямые задачи. Автор считает, что геодезический метод пригоден для обнаружения возможных мест подготовки коровых землетрясений и для прогноза времени в местах, не доступных для проведения геодезических измерений непосредственно в очаговых зонах (мантийная сейсмичность) [Певнев А.К. Прогноз землетрясений - место геодезического мониторинга в его решении. //Учен. зап. Рос. гос. гидрометеорол. ун-та. -2012. -№ 23, с. 105-116.].

Как известно, основной источник бюджета России заключен в торговле минеральным сырьем. Для его извлечения из земных недр проектируются, а потом и строятся горных выработки. Сооружение шахт, бурение скважин, извлечение из земной коры жидких, твердых и газообразных полезных ископаемых, а также заполнение водой искусственных сооружений (водохранилищ) и строительство многоэтажных зданий, нарушает внутреннее равновесие напряжений в горных массивах, установившееся в течение нескольких веков. Восстановление равновесия может происходить в виде землетрясений. С целью мониторинга сейсмических событий на шахтах и рудниках предлагается новая методика, заключающаяся в выделении участков массива с приблизительно одинаковыми скоростями прохождения волн до сейсмодатчиков, периодическом проведении тарировочных взрывов и групповой локации, происходящих в выделенных участках сейсмособытий с помощью итерационной процедуры. Метод позволил не только существенно уточнить вертикальные координаты происходивших на руднике Октябрьский сейсмических событий, но также установить тектонические структуры, с которыми они связаны [Цирель С.В., Таратинский Г.М., Мулев С.Н. Методика групповой локации техногенных сейсмических событий при ведении горных работ в глубоких рудниках. //Физ.-техн. пробл. разраб. полез. ископаемых. -2011 -№ 3, с. 36-46.].

Сейсмические волны от далеких сильных землетрясений также могут быть причиной динамически вызванной сейсмичности. Подтверждение - связь всплеска сейсмической активности в США, России, Китае, Эквадоре и Мексике. Найдены четкие свидетельства связи сейсмичности на Кубе, в Тайване, Армении и в США с прохождением сейсмических волн от главного толчка 11 марта 2011 г. [Gonzalez-Huizar Hector, Valesco Aaron A., Peng Zhigang, Castro Raul. Remote triggered seismicity caused by the 2011, M9.0 Tohoku-Oki, Japan earthquake. //Geophys. Res. Lett. -2012. 39. -№ 10, с. L10302/1-L10302/5.: ил.].

В среде сообщества сейсмологов всегда имеются специалисты, полагающие, что вариации геофизических полей, наблюдаемые в сейсмоопасных районах, могут быть предвестниками сильных землетрясений. Поэтому часто публикуются работы, касающиеся этой проблемы. В частности, произведены измерения вариаций горизонтальных и вертикальных составляющих электромагнитного поля Земли в 9 пунктах вокруг оз. Байкал. За 20 мин. до Култукского землетрясения 2008 г. (М = 6,3) было отмечено затухание вариаций электрического поля с периодом первые десятки секунд. Эффект был выражен в вариациях горизонтальной составляющей магнитного поля. Эффект в электрическом поле проявился в разных пунктах в различной мере, что связывают с особенностями распределения электропроводности геологической среды (выявленной по данным МТЗ). В поведении электрического поля выявлен и косейсмический эффект, вызванный сейсмической волной. Он проявился в большей мере в вертикальной составляющей. В электрическом поле внутриземных источников и в поведении электрического типпера выявлены бухтообразные аномалии, предваряющие и сопровождающие Култукское ЗТ. Время проявления аномалий согласуется со временем подъема подземных вод в скважине [Мороз Ю.Ф., Мороз Т.А. Аномалии электрического поля и электропроводности земной коры в связи с Култукским землетрясением на оз. Байкал. //Физ. Земли. -2012. -№ 5, с. 64-76.].

Сейсмический процесс является одной из разновидностей нелинейных диссипативных систем, проявляющих противоположные тенденции стремления к порядку и хаосу. Переходы от состояния равновесия к неустойчивому равновесию и локальной динамической неустойчивости возникают при условии притока энергии и обратные переходы - при условии диссипации энергии. Проявлениями фаз неустойчивого равновесия выступают такие явления как сейсмическое затишье, форшоковая активизация, возникновение и исчезновение периодических колебаний и их синхронизация в разных местах сейсмоактивного региона, импульсы сейсмического шума и др. По мере приближения системы к неустойчивости возрастает влияние триггерных эффектов разного рода. Существенной особенностью отклонений сейсмических параметров от стационарного состояния является их неоднократное появление во времени и мозаичное расположение в пространстве, что определяет невысокую надежность прогноза такого рода природных катастроф. Возникновение вспышек импульсов, возрастание дисперсии шумов и появление квазипериодических колебаний - распространенное явление эволюции неравновесных систем. [Соболев Г.А. Аномалии сейсмичности и предсказуемость землетрясений. //Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России. Труды 3 Региональной научно-технической конференции, посвященной 50-летию организации детальных сейсмологических наблюдений на Камчатке, Петропавловск-Камчатский, 9-15 окт., 2011. -Петропавловск-Камчатский. -2011. С. 26-34.].

Для изучения миграции сейсмической и вулканической активности предлагается новая методика, в основе которой заложен способ пересчета географических координат очагов землетрясений и вулканов в координаты вдоль осей активных поясов планеты. Эта методика позволяет изучать сейсмический и вулканический процессы единообразным способом и получать сопоставимые данные, описывающие различные геодинамические процессы. Процесс миграции является характерным волновым свойством геодинамической активности. Определены основные параметры миграционного процесса, протекающего на разных энергетических уровнях, которые могут быть использованы при прогнозировании сейсмической и вулканической активности в различных регионах Земли [Акманова Д.Р., Долгая А.А., Осипова Н.А. Миграция сейсмической и вулканической активности. Методические аспекты. //Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России. Труды 3 Региональной научно-технической конференции, посвященной 50-летию организации детальных сейсмологических наблюдений на Камчатке, Петропавловск-Камчатский, 9-15 окт., 2011. -Петропавловск-Камчатский. -2011. С. 170-174.: ил.].

По данным анализа практики применения различных методов средне- и краткосрочного прогноза землетрясений за последние десять лет предлагается остановиться на моделях физических процессов (алгоритм М8, изменения величины b, ускорение высвобождения сейсмического момента, типичные ЗТ, методы RTL, LURR и индекс PI структурной информативности), а также на моделях «сглаженной» сейсмичности (модели EEPAS, ETAS, TriplS, не зависящей от времени сглаженной сейсмичности, метод относительной интенсивности, непуассоновской кластеризации ЗТ, модели сейсмического потенциала) [Tiampo Kristy F., Shcherbakov Robert. Seismicity-based earthquake forecasting techniques: Ten years of progress. //Tectonophysics. -2012. С. 522-523.].

Описание землетрясений. Существенной частью сейсмологии является описание самого землетрясения и его последствий. В описание включаются как сведения природного характера (частоты сейсмических волн, их динамика, ускорение, выделившаяся энергия, время события, местоположение эпицентра и т.п.), так и различные другие, например, техническая характеристика регистрирующей аппаратуры, регистрационной сети, геологические особенности территории и т.п. Особенностью данных является их постоянное пополнение в течение нескольких лет по мере изучения события. Примером детальнейшего описания ЗТ служит материал в виде научных статей (публикаций), послуживший основой составления той части настоящего обзора, которая касается крупнейшего японского землетрясения 11 марта 2011 г. у восточного побережья о. Хонсю (побережье Санрику), условия мониторинга которого были уникальны. Ниже приведены описания некоторых ЗТ, полученные из потока публикаций по рассматриваемой проблеме.

В Л.’Аквиле (Италия) 6 апреля 2009 г. произошло разрушительное землетрясение, с M_w = 6,3. Были разрушены средневековые строения в центре Л'Аквилы, погибло 308, ранено более 1000, остались без крова над головой ок. 60000 человек. Для ЗТ характерна высокая пространственная изменчивость сильных поверхностных колебаний (0,1 - 10 Гц), зарегистрированных в ближней зоне. Было выполнено моделирование поверхностных колебаний с помощью гибридного интегрально-композитного метода, основанного на кинематической модели вспарывания типа k², комбинирующей низкочастотное когерентное и высокочастотное некогерентное излучение очага с очаговым спектральным затуханием типа ω². Моделирование показало, что учет локальных грунтовых условий улучшает результаты, однако основную роль играет кинематика разрывообразования на разломе. Подтверждено существование двух крупных шероховатостей (их позиция и распределение подвижек между ними), задержка вспарывания большей шероховатости и распределение скорости вспарывания на разломе. Отмечают частотные различия когерентных и некогерентных полей излучений, что важно для анализа записей близких и дальних сейсмостанций [Ameri G., Gallovic F., Pacor F. Complexity of the M_w = 6,3 2009 L'Aquila (central Italy) earthquake. 2. Broadband strong motion modeling. //J. Geophys. Res. B. -2012. 117. -№ 4, с. B04308/1-B04308/18.: ил.].

Землетрясение с М_w = 8,6, произошедшее 11 апреля 2012 г. у побережья Суматры, было сильнейшим внутриплитовым в этой области за инструментальный период. Происходил сдвиг по простиранию в зоне диффузных деформаций, где осуществляется накопление дифференциальных ротационных деформаций вследствие взаимодействия Индийской и Австралийской плит. Для построения модели разрывообразования при главном толчке анализируются записи короткопериодных телесейсмических Р-волн, полученные сейсмостанциями Европы. Волны Лява проанализированы для определения азимутальных изменений кажущейся глобальной длительности в очаге, обусловленных пространственно-временной протяженностью очага. В сложном разрывообразовании выделяют три эпизода излучения энергии. Последний эпизод связан с зоной, лежащей в 370 км к З. от эпицентра, на подводном хребте Найнти-Ист (Восточно-Индийский хр. на 90° в. д.), где процесс возник с задержкой 120 с. Результаты анализа показывают, что ЗТ 2012 г. связано с донной структурой с.-с.-в. простирания, на которой происходила серия сдвигов по простиранию с распространением разрыва в зап. направлении. Предположительно причиной динамического триггерного механизма могло быть взаимодействие жидкостей и напряжений, возбуждаемых проходящими поверхностными волнами [Satriano Claudo, Kiraly Eszter, Bernard Pascal, Vilotte Jean-Pierre. The 2012 M_w = 8,6 Sumatra earthquake: evidence of westward sequential seismic ruptures associated to the reactivation of a N-S ocean fabric. //Geophys. Res. Lett. -2012. 39. -№ 15, с. L15302/1-L15302/6.].

Теория сейсмологии и методика исследований. Исследование синхронизма геофизических событий было начато во второй половине 20-го века практически одновременно в СССР и в США. После 20-летнего перерыва интерес к данному явлению возродился в последние годы. Это связано с успешным использованием метода синхронного детектирования для анализа больших массивов цифровой информации об электромагнитных волнах в магнитосфере и о землетрясениях. В результате обнаружены признаки синхронного строго периодичного воздействия техносферы на режим электромагнитных колебаний космической плазмы и на сейсмическую активность. Явление синхронизма электромагнитных и сейсмических событий проявляется в форме так называемых эффектов часовых меток и выходных дней. Эффект часовых меток возникает на 24-й, 48-й и 96-й гармонике, а эффект выходных дней на 7-й субгармонике циркадного ритма. Оба эффекта свидетельствуют о нетривиальном воздействии техносферы на магнитосферу и литосферу. Цель выполненного обзора состоит в том, чтобы представить морфологию явления и обратить внимание исследователей на сложную проблему физической интерпретации эффектов синхронизма. Подчеркнуто принципиальное и прикладное значение проблемы. В частности, высказано предположение о том, что изучение антропогенной модуляции естественных волновых процессов будет стимулировать развитие энергосберегающих технологий [Гульельми А.В., Зотов О.Д. Явление синхронизма в динамической системе магнитосфера-техносфера-литосфера. //Физ. Земли. -2012. -№ 6, с. 23-33.].

В.И. Герман предлагает для прогноза ЗТ использовать метод выделения локальных сейсмических затиший перед возникновением сильных ЗТ на основе анализа параметра B, который равен тангенсу угла наклона графика изменения сейсмической активности во времени. Дальнейшее развитие метода автор усматривает в анализе прогностической значимости пространственных карт параметра B [Герман В.И. Скорость изменения сейсмической активности как предвестник возникновения сильных землетрясений. //Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России. Труды 3 Региональной научно-технической конференции, посвященной 50-летию организации детальных сейсмологических наблюдений на Камчатке, Петропавловск-Камчатский, 9-15 окт., 2011. -Петропавловск-Камчатский. -2011. С. 212-216.: ил.].

На основании данных каталогов NEIС и IERS рассмотрены связи между неравномерностью скорости вращения Земли и общей сейсмической активностью, измеряемой количеством землетрясений в единицу времени. Установлено, что сейсмичность увеличивается как при ускорении, так и при замедлении вращения Земли. Между изменением скорости вращения и началом ЗТ проходит не менее двух суток, что позволяет организовать краткосрочный прогноз тектонического события на основании этого явления [Уткин В.И., Юрков А.К., Цурко И.А. Вариации неравномерного вращения Земли как триггирующий фактор сейсмичности планеты. //Геол. и геофиз. Юга России. -2012. -№ 1, с. 3-13.].

Наблюдаемые особенности вариаций сейсмичности и вулканизма позволяют предположить существование общего векового цикла эндогенной активности Земли, делящегося на три периода (продолжительностью ок. 33 лет) и связанного с солнечной и геомагнитной активностью. Отмечают значимую отрицательную корреляцию сейсмичности и вулканизма с солнечной и геомагнитной активностью. В результате наземных измерений тепловых и быстрых нейтронов, а также гамма-излучения в г. Троицк (Московская область) и тепловых нейтронов вблизи Петропавловска-Камчатского (Камчатка) были зарегистрированы частицы, связанные с землетрясением 27 февраля 2010 г. в Мауле (М_w = 8,8, Чили) и извержением влк. Эйяфьядлайeкюдль (март - апрель 2010 г., Исландия). Отмечены возмущения геомагнитного поля и генерация нейтронов, которые регистрируются в удаленных от эпицентров ЗТ и вулканов районах. Предполагают, что механизм первичной генерации нейтронов связан с ядерными реакциями в недрах [Белов С.В., Шестопалов И.П., Кузьмин Ю.Д. О взаимосвязях сейсмичности и вулканизма с солнечной и геомагнитной активностью и о генерации нейтронов и геомагнитных возмущениях в связи с Чилийским землетрясением 27.02.2010 г. и извержением вулкана Эйяфьядлайекюдль весной 2010 г. /Теоретическая физика. Материалы Международной конференции, Москва, 20-25 июня, 2011. -М. -2012. С. 168-175.: ил.].

В мировой сейсмичности выявлены 2-, 4- и 8-летняя периодичности, связанные с подготовкой сильнейших мировых землетрясений с моментной магнитудой М_w ≥ 8,8: Эквадорское (М_w = 8,8, 1906 г.), сильное Камчатское (М_w = 9,0, 1952 г.), Чилийские (М_w = 9,5, 1960 г. и М_w = 8,8, 2010 г.), Аляскинское (М_w = 9,2, 1964 г.), Суматранское (М_w = 9,1, 2004 г.) и сильное Японское в обл. Тохоку (М_w = 9,0, 2011 г.). Для камчатских землетрясений периода с 1900 по 2011 гг. с М_w ≥ 7,3 обнаружены 4- и 8-летняя периодичности, имеющие прогностическое значение. В ближайшие 10 лет наиболее опасным периодом для возникновения на Камчатке землетрясений с М_w ≥ 7,6 являются 2015 г. и период с июня 2016 г. по март 2017 г. (вероятность p = 0,3). Этот прогноз согласуется с независимым прогнозом, основанным на 19-летнем лунном и 22-летнем солнечном циклах. Выявлены также 4-летний ритм для сильных камчатских извержений и значимый ритм с периодом 29,56 г. для сильных извержений вулканов Земли, связанный с резонансным орбитальным движением Сатурна и Юпитера вокруг Солнца [Широков В.А., Широкова Н.В. О ключевой роли космических ритмов при подготовке сильных камчатских и мировых землетрясений и больших извержений вулканов Земли по данным наблюдений XVIII-XXI веков. //Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России. Труды 3 Региональной научно-технической конференции, посвященной 50-летию организации детальных сейсмологических наблюдений на Камчатке, Петропавловск-Камчатский, 9-15 окт., 2011. -Петропавловск-Камчатский. -2011. С. 266-270.].

Анализ распределения во времени сильнейших землетрясений мира с М_w ≥ 8,6 за период1900 - 2011 гг. показал ярко выраженное группирование событий как следствие общепланетарных процессов накопления и разрядки сейсмической энергии для Земли в целом. По результатам анализа распределения ЗТ на фазовой плоскости выявлен значимый эффект группирования для варианта Т₁ = 55,8 года (три лунных прилива с периодами 18,6 лет.) и Т₂ = 22 года для ЗТ с М_w ≥ 8,7. Показано, что сильнейшие ЗТ этого масштаба не подчиняются выявленным ранее закономерностям для более слабых ЗТ. Уточнены формулировки региональных долгосрочных прогнозов по методу фазовых траекторий – ограничить верхний порог магнитуды величиной М_w = 8,7. В связи с этим задача прогноза места возникновения сильнейших мировых ЗТ требует отдельного решения. В соответствии с выявленной закономерностью для сильнейших ЗТ мира XX - XXI веков с М_w ≥ 8,7 нельзя исключить вероятность возникновения таких ЗТ примерно до мая 2013 г. Затем можно ожидать достаточно длительный перерыв. Объeм статистики использованных данных не позволяет делать более определенные выводы [Серафимова Ю.К., Широков В.А. Особенности связи сильнейших землетрясений мира (M_w ≥ больше или равно 8,7) с циклами солнечной активности и 18,6-летним лунным приливом. //Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России. Труды 3 Региональной научно-технической конференции, посвященной 50-летию организации детальных сейсмологических наблюдений на Камчатке, Петропавловск-Камчатский, 9-15 окт., 2011. -Петропавловск-Камчатский. -2011. С. 191-194.: ил.].

В.А. Муллаяров, В.В. Аргунов и Л.М. Абзалетдинова рассмотрели эффекты проявления в грозовых радиосигналах ионосферных возмущений, обусловленных литосферными процессами в период сильных землетрясений 09 марта (форшок) и 11 марта 2011 г. и последующих афтершоков вблизи о. Хонсю (Япония). Эффекты землетрясений и их предвестники выражаются в однодневном возрастании среднечасовой амплитуды сигналов. Проанализирована зависимость степени возрастания от вида амплитудного распределения сигналов. В период сложной афтершоковой серии также зарегистрированы возрастания амплитуды, которые можно рассматривать как проявления наиболее сильных ЗТ в этой серии. В период всех усилений сигналов зарегистрированы цуги квазипериодических вариаций [Муллаяров В.А., Аргунов В.В., Абзалетдинова Л.М. Возмущения нижней ионосферы в период землетрясений в Японии в марте 2011 г. по наблюдениям грозовых электромагнитных сигналов. //Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы. 18 Международный симпозиум, Иркутск, 2-6 июля, 2012. -Томск. -2012. С. 83.].

Актуальными задачами современных исследований земной коры геофизическими методами остаются вопросы по изучению динамических характеристик разломов. К динамическим характеристикам разломов относят суммарную величину подвижки и величину деформации по активизированным разломам вследствие произошедших землетрясений за установленный интервал времени. Признаками активности разломов являются расположенные вдоль них цепочки эпицентров землетрясений. На характер подвижек по разлому могут также указывать особенности происходивших вдоль него землетрясений. Совместное применение двух методов позволяет дополнить и детализировать динамику разлома с изменениями его параметров вдоль разлома и на глубину, а также с временными вариациями их проявлений. Способ оценки мест и максимальной магнитуды M_max землетрясений по данным об активных разломах основан, во-первых, на самом факте приуроченности большинства сильных землетрясений разломам и, во-вторых, на их длине и амплитудах выявленных сейсмогенных подвижек. Хотя очаги современных сильных землетрясений могут располагаться в любой части зоны живого разлома, выявлены места, где они возникают особенно часто. Это пересечения и сочленения разнонаправленных разломов и участки, где кулисно-расположенные сегменты разломов надстраивают друг друга. Именно там непрерывное движение по разлому затормаживается и происходит накопление упругой деформации, приводящее к сейсмогенерирующему срыву [Пушкаревский Ю.С., Трофименко С.В. Разработка алгоритма и программы анализа сейсмической активности в задачах изучения активных разломов Южной Якутии. //Геология и минерально-сырьевые ресурсы Северо-Востока России. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, Якутск, 29-30 марта, 2012. -Якутск. -2012. С. 115-120.].

В задачах изучения сейсмической опасности для промышленных сооружений в сейсмоактивных зонах особая роль отводится исследованию активизации разломов в определенные временные интервалы жизни тектонических структур. Установление активности изучаемых структур связывают с их динамическими параметрами в виде средней скорости, рассчитываемой по амплитуде смещения в установленный промежуток геологического времени, направлению смещения и кинематике движений. При детальной оценке сейсмической опасности, одно из важнейших мест занимает анализ сейсмической активности зон сочленения основных морфоструктурных элементов на выделенных масштабах времени и установление взаимосвязи геологических предпосылок возникновения землетрясений разной силы с активными тектоническими структурами. Для установления связи высокой сейсмической активности изучаемого региона с геологическими особенностями строения необходимо производить оценки параметров активности основных разломных структур в течение позднего плейстоцена и голоцена, то есть последних 100-150 тыс. лет, с уточнением за голоценовый период геологического развития [Трофименко С.В., Овсюченко А.Н. Уточнение зон возможных очагов сильных землетрясений в задачах сейсмической безопасности Южной Якутии. //Геология и минерально-сырьевые ресурсы Северо-Востока России. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, Якутск, 29-30 марта, 2012. -Якутск. -2012. С. 194-200.].

В зоне перехода от Евроазиатского континента к Тихому океану в Курило-Охотском регионе в районе Средних Курил 15.11.2006 г. произошло катастрофическое Симуширское землетрясение, после которого наблюдалась серия сильных землетрясений. Установлено, что подготовка этого землетрясения произошла на участке повышенного уровня эффективного всестороннего давления на границе с областью низких напряжений. При этом очаг был расположен на границе градиентной зоны. Для оценки в регионе напряженного состояния, предшествующего Симуширскому землетрясению, по каталогу GlobalCMT (Harvard) построены механизмы очагов землетрясений и определены типы подвижек, изучены тектонические напряжения, сейсмотектоническая обстановка и распределение землетрясений по типам очаговых подвижек. Выявлено пять зон разных типов подвижек, из которых три вытянуты вдоль Курильской островной дуги. В них установлено закономерное распределение типов подвижек в очагах землетрясений. Закономерность выражается в концентрации в каждой из выделенных зон преимущественного типа подвижек (сбросов или взбросов). Это свидетельствует о чередовании и смене зон сжатия и горизонтального растяжения. Наличие зон горизонтального сжатия и растяжения может быть объяснено моделью субдукции и подтверждается при детальных исследованиях напряженного состояния на Курилах. Установленные особенности тектонических напряжений перед катастрофическим Симуширским землетрясением 15.11.2006 г. способствуют решению проблемы прогноза землетрясений. Закономерности распределения горизонтального сжатия, растяжения и сдвигов в земной коре и верхней мантии региона позволяют судить о напряженном состоянии среды и указывают на геодинамические условия возникновения новых землетрясений [Злобин Т.К., Полец А.Ю. Анализ закономерностей распределения землетрясений по типам очаговых подвижек в Курило-Охотском регионе перед катастрофическим Симуширским землетрясением 15.11.2006 года. //Геодинам. и тектонофиз. -2012. -3. -№ 2, с. 115-127.].

Для реконструкции современного поля напряжений за счет афтершоковой последовательности Алтайского (27 сентября 2003 г., M=7,3, φ = 50,061° , λ = 87,966° ) и Бусийнгольского (27 декабря 1991 г. M=6,5 φ=51,1°, λ = 98,13°) землетрясений, произошедших в Алтае-Саянской горной области, использовался катакластический метод Ю.Л. Ребецкого. В результате восстановления поля напряжений, полученного за счет афтершоков разных амплитуд, проявилась несоосность в ориентации осей максимальных девиаторных напряжений, которая может свидетельствовать об отсутствии подобия поля напряжений разных масштабных уровней. Поля напряжений по слабым Алтайским и Бусийнгольским афтершоковым последовательностям обнаруживают свойство изменения ориентации осей главных напряжений по разные стороны сдвиговых разрывов. Ориентация осей максимального девиаторного напряжения за счет сильных повторных толчков, соответствующая региональному полю напряжений, не меняется вблизи области плоскости разрыва исследованных сильных землетрясений Алтая и Саян [Кучай О.А. Особенности поля напряжений афтершоковых процессов землетрясений Алтае-Саянской горной области. //Геодинам. и тектонофиз. -2012. 3. -№ 1, с. 59-68.: ил.].

После сильных землетрясений наблюдается рост сейсмической активности на различных удалениях от зоны очага. Увеличение количества ЗТ обычно называют афтершоками, если область их эпицентров в пределах зоны вспарывания в результате главного толчка, и удаленными ЗТ, если они происходят на большом расстоянии от зоны очага сильного ЗТ. Возникновение таких ЗТ можно объяснить изменением статических и/или динамических напряжений в результате главного толчка. Анализ показывает, что ЗТ, последовавшие сразу после ЗТ 11 марта 2011 г. (M_w=9,0) у побережья обл. Тохоку (Хонсю, Япония), систематически распространялись по территории Японии в ю.-з. направлении, что объясняется сильными сейсмическими волнами, идущими из очаговой зоны. Сбросы напряжений были зарегистрированы на расстоянии 1350 км от эпицентра, и фронт их распространения согласовывался с приближением поверхностных волн большой амплитуды, скорость которых составляла 3.1-3.3 км/с. Изменение динамических напряжений может стать причиной возникновения удаленных ЗТ, если величина таких изменений превышает 500 кПа [Miyazawa Masatoshi. Propagation of an earthquake triggering front from the 2011 Tohoku-Oki earthquake. //Geophys. Res. Lett. -2011. 38. -№ 23, с. L23307/1-L23307/6.: ил.].

Точное определение положения гипоцентра землетрясений (ГЦЗТ) - ключевая проблема в сейсмологии, поскольку это необходимо для определения параметров сейсмогенерирующих разломов. При решении этой задачи недостаточно учитывать только время прихода сейсмических волн, т. к. критерию соответствия могут удовлетворять различные варианты положения ГЦЗТ. Авторы предлагают для определения положений ГЦЗТ метод, в котором учитывается пространственная привязка ГЦЗТ к определенным плоскостям [Santana Flavio L., Medeiros Walter E., Do Nascimento Aderson, Bezerra Francisco H.R. Hypocentral relocation using clustering-along-planes constraints: implications for fault geometry. //Geophys. J. Int. -2012. 190. -№ 2, с. 1077-1090.].