Тонкая структура косейсмического электромагнитного отклика по данным геомагнитных и сейсмологических наблюдений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В настоящей работе исследуется отклик в вариациях геомагнитного поля, который был вызван землетрясениями 2020–2023 гг. с магнитудами Mw ≥ 7.0 в Эгейском море и на востоке Турции. Проведено детальное сопоставление высокоточных наблюдений геомагнитного поля и сейсмограмм, зарегистрированных на комплексных геофизических обсерваториях в радиусе 3000 км от эпицентов. В работе совместно анализируются осредненные 1-секундные данные скорости изменения магнитного поля и записи широкополосных сейсмических станций. Оцениваются их характеристики как во временной, так и частотной областях. Отдельно сопоставляются спектральные характеристики объемных и поверхностных волн с характеристиками геомагнитного сигнала. Показано, что начало возмущения магнитного поля в каждом пункте наблюдений строго совпадает с приходом P-волны и усиливается при вступлении S-волн. Максимальное геомагнитное возмущение вызывается поверхностными волнами. Амплитуда электромагнитных возбуждений пропорциональна амплитуде порождающих его сейсмических фаз. Таким образом, подтверждена косейсмическая природа наблюдаемого электромагнитного сигнала, предполагающая его возбуждение в земной коре по мере распространения сейсмических волн.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Соловьев

Геофизический центр РАН; Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.soloviev@gcras.ru
Россия, г. Москва; г. Москва

И. М. Алешин

Геофизический центр РАН; Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: a.soloviev@gcras.ru
Россия, г. Москва; г. Москва

С. В. Анисимов

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: a.soloviev@gcras.ru
Россия, г. Москва

А. Г. Гоев

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН; Институт динамики геосфер им. академика М.А. Садовского РАН

Email: a.soloviev@gcras.ru
Россия, г. Москва; г. Москва

А. Н. Морозов

Геофизический центр РАН; Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: a.soloviev@gcras.ru
Россия, г. Москва; г. Москва

Д. С. Сапронов

Геофизический центр РАН

Email: a.soloviev@gcras.ru
Россия, г. Москва

Е. Н. Соловьева

Геофизический центр РАН; Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: a.soloviev@gcras.ru
Россия, г. Москва; г. Москва

Список литературы

  1. Адушкин В.В., Овчинников В.М., Санина И.А., Ризниченко О.Ю. “Михнево”: от сейсмостанции № 1 до современной геофизической обсерватории // Физика Земли. 2016. № 1. С. 108–119. doi: 10.7868/S0002333715060010
  2. Антоновская Г.Н., Конечная Я.В., Ваганова Н.В., Басакина И.М., Морозов А.Н., Шахова Е.В., Михайлова Я.А., Данилов К.Б. Вклад уникальной научной установки “Архангельская сейсмическая сеть” в изучение сейсмичности Российской Арктики // Геодинамика и тектонофизика. 2022. Т. 13. № 2. С. 1–8.
  3. Гвишиани А.Д., Соловьёв А.А., Сидоров Р.В., Краснопёров Р.И., Груднев А.А., Кудин Д.В., Карапетян Д.К., Симонян А.О. Успехи организации геомагнитного мониторинга в России и ближнем зарубежье // Вестник ОНЗ РАН. 2018. № 10. NZ4001. doi: 10.2205/2018NZ000357
  4. Гоев А.Г., Алешин И.М., Константиновская Н.Л., Резниченко Р.А., Юдочкин Н.А., Дробышев М.Н. Новые широкополосные сейсмические станции в центральной части Восточно-европейской платформы // Физика Земли. 2024. (подана в редакцию)
  5. Иванов А.Г. Эффект электризации пластов земли при прохождении через них упругих волн // Докл. АН СССР. 1939. Т. 24. № 1. С. 41–43.
  6. Канониди Х.Д. Об источнике особого вида геомагнитных пульсаций во время землетрясений // Изв. ВУЗов. Северо-кавказский регион. Естественные науки. № 2. 2014. С. 29–44.
  7. Кудин Д.В., Соловьев А.А., Сидоров Р.В., Старостенко В.И., Сумарук Ю.П., Легостаева О.В. Система ускоренной подготовки квазиокончательных данных стандарта ИНТЕРМАГНЕТ // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61. № 1. С. 46–59. doi: 10.31857/S0016794021010090
  8. Рябова С.А., Шалимов С.Л. О геомагнитных вариациях, наблюдаемых на поверхности Земли и приуроченных к сильным землетрясениям // Физика Земли. 2022. № 4. С. 30–45. doi: 10.31857/S0002333722040081
  9. Смирнов В.Б., Шебалин П.Н. От редколлегии журнала “Физика Земли” // Физика Земли. 2023. № 6. C. 3–4. doi: 10.31857/S0002333723060121
  10. Соловьев А.А. Геомагнитный эффект землетрясений Mw = 7.5–7.8 в Турции 6 февраля 2023 г. // Докл. РАН. Науки о Земле. 2023. Т. 511. № 1. С. 78–85. doi: 10.31857/S2686739723600613
  11. Соловьев А.А., Кудин Д.В., Сидоров Р.В., Котиков А.Л. Детектирование геомагнитного джерка 2020 г. по оперативным данным магнитных обсерваторий “Санкт-Петербург” и “Климовская” // Докл. РАН. Науки о Земле. 2022. Т. 507. № 1. С. 85–90. doi: 10.31857/S2686739722601375
  12. Соловьев А.А., Сидоров Р.В., Красноперов Р.И., Груднев А.А., Хохлов А.В. Новая геомагнитная обсерватория “Климовская” // Геомагнетизм и аэрономия. 2016. Т. 56. № 3. С. 365–379.
  13. Ahmad R.A., Singh R.P., Adris A. Seismic hazard assessment of Syria using seismicity, DEM, slope, active faults and GIS // Remote Sensing Applications: Society and Environment. 2017. V. 6. P. 59–70. doi: 10.1016/j.rsase.2017.04.003
  14. Akkar S., Azak T., Çan T. et al. Evolution of seismic hazard maps in Turkey // Bulletin of Earthquake Engineering. 2018. V. 16. P. 3197–3228. doi: 10.1007/s10518-018-0349-1
  15. Alver F., Kılıçarslan Ö., Kuterdem K., Türkoğlu M., Şentürk M.D. Seismic Monitoring at the Turkish National Seismic Network (TNSN) // Summ. Bull. Internatl. Seismol. Cent., July–December 2017. 2019. 53(II). P. 41–58. doi: 10.31905/D9GRP8RD
  16. Güvercin S.E., Karabulut H., Konca A.O., Doğan U., Ergintav S. Active seismotectonics of the East Anatolian Fault // Geophysical Journal International. 2022. V. 230. № 1. P. 50–69. doi: 10.1093/gji/ggac045
  17. Hayakawa M., Kasahara Y., Nakamura T., MutoF., Horie T., Maekawa S., Hobara Y., Rozhnoi A.A., Solovieva M., Molchanov O.A. A statistical study on the correlation between lower ionospheric perturbations as seen by subionospheric VLF/LF propagation and earthquakes // J. Geophys. Res. 2010. V. 115.A09305. doi: 10.1029/2009JA015143
  18. International Seismological Centre. 2024a. International Seismograph Station Registry (IR). doi: 10.31905/EL3FQQ40
  19. International Seismological Centre. 2024b. On-line Bulletin. doi: 10.31905/D808B830
  20. Kadirioğlu F.T., Kartal R.F. The new empirical magnitude conversion relations using an improved earthquake catalogue for Turkey and its near vicinity (1900–2012) // Turkish Journal of Earth Sciences. 2016. V. 25. № 4. P. 300–310. doi: 10.3906/yer-1511-7
  21. Kudin D., Soloviev A., Matveev M., Shevaldysheva O. On a novel approach to correcting temperature dependencies in magnetic observatory data // Applied Sciences. 2023. V. 13. № 14 8008. doi: 10.3390/app13148008
  22. Molchanov O. A., Hayakawa M. Seismo-Electromagnetics and Related Phenomena: History and Latest Results // TERRAPUB. Tokyo. 2008. 189 p.
  23. Molchanov O., Kulchitsky A., Hayakawa M. Inductive seismo-electromagnetic effect in relation to seismogenic ULF emission // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2001. V. 1. P. 61–67. doi: 10.5194/nhess-1-61-2001
  24. Sakkas V. Ground Deformation Modelling of the 2020 Mw 6.9 Samos Earthquake (Greece) Based on InSAR and GNSS Data // Remote Sens. 2021. V. 13. 1665. doi: 10.3390/rs13091665
  25. Soloviev A., Dobrovolsky M., Kudin D., Sidorov R. Minute values of X, Y, Z components and total intensity F of the Earth’s magnetic field from Geomagnetic Observatory Klimovskaya (IAGA code: KLI)ESDB repository. Geophysical Center of the Russian Academy of Sciences. 2015. doi: 10.2205/kli2011min
  26. Soloviev A., Dzeboev B., Karapetyan J., Grudnev A., Kudin D., Sidorov R., Nisilevich M., Krasnoperov R. Minute values of X, Y, Z components and total intensity F of the Earth’s magnetic field from Geomagnetic Observatory Gyulagarak (IAGA code: GLK). ESDB repository. Geophysical Center of the Russian Academy of Sciences. 2020. doi: 10.2205/GLK2020min
  27. Soloviev A., Gvishiani A., Turuntaev S., Sidorov R., Ryakhovsky I., Kudin D., Krasnoperov R., Grudnev A. 1-second sampled values of X, Y, Z components and total intensity F of the Earth’s magnetic field from Geomagnetic Observatory Mikhnevo (IAGA code: MHV). ESDB repository. 2023. Moscow. doi: 10.2205/MHV2023sec
  28. Soloviev A., Kopytenko Y., Kotikov A., Kudin D., Sidorov R., Matveev M. 2020 definitive data from geomagnetic observatory Saint Petersburg (IAGA code: SPG): minute values of X, Y, Z components and total intensity F of the Earth’s magnetic field. ESDB repository, GCRAS. 2021. Moscow. doi: 10.2205/SPG2020min-def
  29. St-Louis B. INTERMAGNET Operations Committee and Executive Council, 2020. INTERMAGNET Technical Reference Manual, Version 5.0.0
  30. Surkov V.V., Pilipenko V.A., Sinha A.K. Possible mechanisms of co-seismic electromagnetic effect // ActaGeod.Geophys. 2018. V. 53. P. 157–170. doi: 10.1007/s40328-018-0211-6
  31. Thomson A.W.P., Flower S.M. Modernizing a global magnetic partnership // Eos. 2021. V. 102. doi: 10.1029/2021EO156569
  32. Yamazaki K. Revised set of equations describing the seismo-electromagnetic coupled wave field in an ambient geomagnetic field // Geophysical Journal International. 2024. V. 236. № 2. P. 946–951. doi: 10.1093/gji/ggad461

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта эпицентров землетрясений с магнитудой Mw ≥ 7 за период 01.01.2020–15.02.2024 гг. по данным USGS (серые круги), отобранные магнитные обсерватории, предоставляющие 1-секундные данные (черные звезды – обсерватории сети ИНТЕРМАГНЕТ, полые звезды – не входящие в ИНТЕРМАГНЕТ обсерватории), и сейсмические станции (обозначены треугольниками).

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Графики Fs (сверху) и dF (снизу) за 30.10.2020 г., построенные по секундным данным обсерваторий BDV (а) и KLI (б), и за 5–6 февраля 2023 г. по секундным данным обсерваторий GLK (в) и KLI (г). Моменты первого вступления обозначены вертикальными пунктирными линиями.

Скачать (1000KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Графики геомагнитных индексов Kp, ap (сверху) и Dst (снизу) за 29–30 октября 2020 г. (а) и 5–6 февраля 2023 г. (б).

Скачать (859KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Шумовые характеристики данных вариометров обсерваторий KLI (а) и MHVg (б) по 1-секундным наблюдениям вертикальной Z-компоненты.

Скачать (672KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Примеры совмещенных графиков северной (верхний), восточной (средний) и вертикальной (нижний) компонент смещений (синий) и dB/dt (оранжевый) в нормированном виде за вычетом среднего по данным пары наблюдений KLM-KLI для ЗТ-1 (а); VJF-SPG для ЗТ-2 (б); KHC-BDV для ЗТ-2 (в); MHVs-MHVg для ЗТ-3 (г); TASB-GLK для ЗТ-3 (д). Вертикальной пунктирной линией обозначен момент прихода P-волны на соответствующую сейсмическую станцию.

Скачать (2MB)
Метаданные
7. Рис. 6. Примеры периодограмм по нормированным данным для трех компонент смещений (синий) и двух горизонтальных компонент скорости изменения магнитного поля (оранжевый), зарегистрированных за 15-минутный интервал с момента первого вступления: пары пунктов наблюдений GKP-HLP и MHVs-MHVg для события ЗТ-1 (а); KHC-BDV и ADZR-KLI для события ЗТ-2 (б); TASB-GLK и PUL-SPG для события ЗТ-3 (в).

Скачать (1MB)
Метаданные
8. Рис. 7. Периодограммы Z-компоненты сейсмического сигнала при прохождении волны Релея (вверху) и трех компонент (X, Y, Z) электромагнитного отклика dB/dt на трех парах пунктов наблюдений: VJF-SPG (ЗТ-1) (а); MHVs-MHVg (ЗТ-3) (б); PUL-SPG (ЗТ-3) (в).

Скачать (942KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Периодограммы модуля сейсмического сигнала |(N, Z)| при прохождении объемных P- и S-волн (вверху) и трех компонент (X, Y, Z) электромагнитного отклика dB/dt на паре пунктов наблюдений MHVs-MHVg для события ЗТ-2.

Скачать (562KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».