Введение
Глава 1. Геоакустическая эмиссия и ее связь с напряженно-деформированным состоянием геосреды 24
1.1. Характерные черты геосреды сейсмоактивных регионов 24
1.2. Источники геоакустической эмиссии 31
1.3. Особенности геоакустических процессов по данным скважинных измерений
1.3.1. Изменения с глубиной шумов дневной поверхности 36
1.3.2. Фоновые спектральные характеристики ГАЭ по данным скважинных измерений 38
1.4. Процессы, способные оказывать модулирующее воздействие на уровень геоакустической эмиссии 42
1.4.1. Возбуждение ГАЭ под воздействием сейсмических волн от землетрясений 43
1.4.1.1. Результаты лабораторных экспериментов 43
1.4.1.2. Результаты натурных измерений 45
1.4.2. Модуляция уровня геоакустической эмиссии медленными деформационными процессами в литосфере Земли 50
1.4.2.1. Результаты натурных и лабораторных экспериментов 50
1.4.2.2. Изменения характеристик ГАЭ перед сильными сейсмическими событиями 53
1.4.2.3. Модуляция ГАЭ штормовыми микросейсмами 56
1.4.2.4. Модулирующее воздействие на уровень ГАЭ деформационных процессов приливного происхождения 57
1.5. О результатах высокочувствительных скважинных широкополосных измерений ГАЭ 61
1.5.1. Интерпретация результатов высокочувствительных
скважинных широкополосных геоакустических измерений 65
Глава 2. Методы, подходы и техническая база исследований влияния электромагнитных излучений на характеристики геоакустической эмиссии 70
2.1. Конфигурация сети комплексных скважинных измерений Петропавловск-Камчатского геодинамического полигона 74
2.1.1. Измерительные скважины: состав проводимых измерений, геологическое строение участка скважины, конструкция, особенности 78
2.1.1.1. Скважина Г-1 (53003 N; 158037 48”E) 78
2.1.1.2. Скважина Р-2 (53005 25”N; 158054 20”E) 92
2.1.1.3. Скважина Е-1 (53016 N; 158029 E) 95
2.1.1.4. Скважина К-33 (52053 590”N; 158011 470”E) 96
2.1.1.5. Скважина ГК-1 (5317 6.45"N; 15824 33.75"E) 98
2.2. Техническое и методическое обеспечение сети комплексных скважинных измерений Петропавловск-Камчатского геодинамического полигона 101
2.2.1. Общая схема измерений 101
2.2.2. Датчики для геоакустических измерений 109
2.2.3. Методика и техника электромагнитных измерений
2.2.3.1. Уравнения макроскопической электродинамики 116
2.2.3.2. Измерения с подземными электрическими антеннами на Петропавловск–Камчатском геодинамическом полигоне
2.2.3.2.1. Конструкции подземных электрических антенн измерительных пунктов 125
2.2.3.2.2. О методе непрерывного мониторинга удельного сопротивления пород прискважинной зоны 134
2.3. Выводы 152
3. Глава 3. Проявление влияния электромагнитных воздействий на геоакустические процессы 155
3.1. Основные результаты геоакустических измерений на первом этапе исследований 155
3.2. Исследование возможных физических причин периодических вариаций уровня геоакустической эмиссии 162
3.2.1. Измерения на базе скважины Г-1 162
3.2.1.1. Влияние метеофакторов на результаты геоакустических измерений 164
3.2.1.2. Результаты одновременных геоакустических и электромагнитных измерений в зоне скважины Г-1 166
3.2.2. Результаты измерений на базе скважины Р-2 177
3.2.2.1. Особенности электромагнитного излучения в зоне скважины Р-2 177
3.2.3. Результаты измерений на базе скважины К-33 190
3.2.4. Проявление эффекта модулирующего воздействия внешнего электромагнитного излучения на интенсивность геоакустической эмиссии в экспериментах с образцами горных пород 194
3.2.4.1. Основные результаты лабораторных экспериментов с образцами горных пород 195
3.2.5. Результаты натурных экспериментов с искусственным источником электромагнитного воздействия 209
3.3. О связи эффекта суточной периодичности слабых землетрясений с вариациями естественного электромагнитного СНЧ излучения 214
3.4. Выводы 218
4. Глава 4. Исследование физических механизмов влияния переменных электрических полей на интенсивность геоакустической эмиссии 220
4.1. Оценка возможного влияния на амплитуды откликов ГАЭ пьезоэлектрических свойств пород 221
4.2. Влияние влагонасыщенности геосреды на амплитуды откликов ГАЭ 225
4.2.1. Особенности геологического строения участка скважины Г-1 на разных глубинах 226 4.2.2. Результаты одновременных геоакустических измерений в скважине Г-1 на глубинах 270 м и 1012 м 227
4.2.3. Результаты натурного эксперимента на скважине Г-1 в 2014 г 230
4.2.3.1. О физическом смысле трендовых составляющих рядов ГАЭ 234
4.3. Возможный механизм модулирующего электромагнитного влияния на интенсивность геоакустической эмиссии 240
4.3.1. Строение двойного электрического слоя на границах раздела твердой и жидкой фаз горных пород 240
4.3.2. Возможный механизм модулирующего влияния внешнего ЭМИ звукового диапазона частот на интенсивность ГАЭ 243
4.3.2.1. Изменения амплитуд откликов ГАЭ при воздействии гармонического электрического поля с медленно меняющейся амплитудой напряженности 251
4.4. Возможные причины и механизмы изменений характеристик ГАЭ во временных окрестностях землетрясений 253
4.4.1. Влияние изменений влагонасыщенности геосреды на характер данных геоакустических и электромагнитных измерений во временных окрестностях землетрясений 254
4.4.2. Влияние электрокинетических процессов на характеристики ГАЭ 269
4.4.2.1.Теоретические предпосылки 269
4.4.2.2. Влияние электрокинетических процессов на характеристики ГАЭ по данным комплексных скважинных измерений 271
4.4.2.3. Результаты численных расчетов эволюции электрокинетического тока при подготовке тектонического землетрясения 276
4.5. Выводы 278
5. Глава 5. Применение результатов исследований для развития методов комплексного геофизического мониторинга напряженно-деформированного состояния геосреды 280
5.1. Отражение процессов подготовки сильных тектонических землетрясений в данных комплексных скважинных измерений. Роль скважинных геоакустических измерений 280
5.1.1. Сильнейшие камчатские землетрясения 2001 – 2003 гг 281
5.1.1.1. Рой сильных землетрясений в Авачинском заливе в октябре 2001 г 284
5.1.1.2. Землетрясения на интервале январь 2002 г. – июнь 2003 г. 291
5.1.1.3. Обсуждение результатов первого этапа измерений (2001 – 2003 гг.)
302
5.1.2. Изменения параметров ГАЭ на завершающей стадии подготовки Тохокского мегаземлетрясения 304
5.1.3. Характер изменений напряженно – деформированного состояния геосреды в зоне скважины Г-1 после Тохокского мегаземлетрясения 312
5.1.4. Сильнейшие сейсмические события 2013 - 2016 гг.: отражение в результатах комплексных скважинных измерений
5.1.4.1. Особенности изменений характеристик ГАЭ во временных окрестностях сильнейших камчатских сейсмических событий 2013 г. 322
5.1.4.2. Сильные землетрясения, произошедшие на интервале июнь 2013 г. – июнь 2015 г. 322
5.1.4.3. Жупановское землетрясение 30 января 2016 г 325
5.2. Тенденции изменений регистрируемых величин на основных стадиях напряженно–деформированного состояния геосреды 328
5.2.1. Стадия уменьшения всесторонних сжимающих напряжений в районе скважины, влагонасыщенная геосреда 329
5.2.2. Стадия уменьшения всесторонних сжимающих напряжений в районе скважин, экстремально низкая влагонасыщенность геосреды 330
5.2.3. Стадия роста всесторонних сжимающих напряжений в районе скважины, влагонасыщенная геосреда 332
5.2.4. Стадия роста всесторонних сжимающих напряжений в районе скважины, экстремально низкая влагонасыщенность геосреды 334
5.2.5. Стадия повышения в районе скважины градиента порового давления, вектор градиента направлен вверх, влагонасыщенная геосреда 336
5.3. О применении результатов проводимых исследований для прогноза землетрясений 338
5.3.1. Результаты пробных прогнозов землетрясений в реальном времени в 2002 – 2003 гг. 338
5.3.2. Результаты пробных краткосрочных прогнозов землетрясений в реальном времени в 2004 – 2008 гг. 340
5.3.3. Результаты пробных прогнозов землетрясений в реальном времени на этапе 2010 - 2016 гг. 342
5.4. Выводы
