Исследование, проведенное в рамках проблемы прогноза землетрясений, посвящено теоретическому обоснованию подхода для определения параметров очага по результатам спутникового мониторинга смещений земной поверхности в регионах с повышенной сейсмичностью. На основе 2D и 3D геомеханических моделей, трактующих земную кору как упругое полупространство, и представлении об очаге землетрясения как сосредоточенном источнике типа «двойная сила» сформулированы обратные коэффициентные задачи поиска координат гипоцентра и компонент силы по деформациям свободной поверхности, рассчитанным по данным спутниковой геодезии. Численными экспериментами с использованием синтетических данных установлена разрешимость обратных задач.
В работе показано, что законы Омори и Гутенберга–Рихтера могут быть записаны в дискретной форме и нет необходимости аппроксимировать их непрерывными процессами. Главную роль в отношении опасности катастроф играет дисперсия средних расстояний от трещины до ее ближайшей соседки. Нулевая дисперсия формирует катастрофы типа дискретных ударов. Увеличение дисперсии сначала вызывает ослабление катастроф вплоть до их исчезновения, затем, при дальнейшем увеличении дисперсии, возникают катастрофы совершенно иного характера, которые можно интерпретировать как разрушение тела без предварительной истории этого разрушения, т. е. как внезапное рассыпание тела с внутренней структурой. Возможно, это явление имеет отношение к возникновению роя землетрясений.
Анализировались пространственно-временные распределения афтершоковых последовательностей 9 сильнейших (7.5 ≤ Mw ≤ 7.9) коровых внутриплитных землетрясений Центральной Азии (φ=20– 50°с.ш., λ=57–120°в.д.) за период наблюдения 1976–2016 гг. Оценка динамики эволюции сейсмического процесса осуществлялась по значениям суммарных скалярных сейсмических моментов афтершоков (mb(ISC) ≥4.5), произошедших на участках, полученных при разделении линейной протяженности очага на фрагменты в 0.25о, при разных временных периодах: сутки, 10 дней, месяц, год. В результате анализа фрагментов афтершоковых серий вдоль линейной протяженности разрывов главных очагов наибольшие всплески активности отмечены вблизи эпицентра главного события или на конце афтершоковой области.
В работе рассматриваются особенности сейсмического режима Тувино-Монгольского блока, расположенного в узле сочленения Алтае-Саянской горной области и Байкальской рифтовой зоны. Проанализировано распределение очагов землетрясений в пределах блока и прилегающих территорий (Восточно-Тувинское нагорье, массив Хангай). Обсуждаются различия в типах сейсмичности соседних структур и влияние плюмовых процессов на современную сейсмическую активность региона.
Приведены новые данные о процессах формирования области подготовки землетрясения, которые получены на основе развития представлений С.В. Гольдина. Получены свидетельства о процессах переупаковки блочной системы накануне сильного землетрясения, о формировании зоны деформационной тени в районе будущего сейсмичеcкого события. Обсуждается природа среднесрочных сейсмических затиший и краткосрочных пауз молчания.
Приводится ретроспективное описание эволюции методического подхода по локализации коровых землетрясений (условно названного «уточненной гипоцентрией») на примере данных, полученных в районе Центрального Байкала. Использованы как архивные записи прошлых землетрясений (за период 2001–2003 гг.), так и относительно современные данные (2020–2021 гг.). Предложен ряд обоснованных методических решений, позволяющих повысить точность и надежность локализации с примерами их применения на реальных данных.
Рассматривается метод полноволнового обращения в области изображения. Проводится теоретический и численный анализ решений обратной динамической задачи сейсмики в области изображений с использованием асимптотических методов. При этом для перехода в область изображений используется оператор миграции на Гауссовых пучках. Представлено теоретическое и численное сравнение томографии на отраженных волнах и разработанного асимптотического метода полноволнового обращения. Установлена связь между операторами линеаризованных задач томографии на отраженных волнах и асимптотического полноволнового обращения в области изображений. Численными экспериментами установлено, что томография на отраженных волнах эффективна для реконструкции низкочастотной модели, в то время как асимптотическое полноволновое обращение в области изображений обеспечивает восстановление деталей сложной структуры среды, при этом скорость расчетов приблизительно одинакова для обоих методов.
Представлены результаты обработки детальных данных МОВ-ОГТ методом динамического пересчета. Разработан алгоритм разделения когерентных волн первых и последующих вступлений, основанный на F–K фильтрации сейсмограмм. Определено, что спектры преломленных Р- и S-волн – колоколообразные, с выраженной преобладающей частотой (меняющейся в диапазонах 15–27 и 12–17 Гц), спектры исходных записей – низкодобротные, без доминирующей частоты. В створе профиля 1-СБ получена информация о динамике преломленных волн, формирующихся в верхней части коры складчатых систем: по резко меняющимся частотным спектрам, амплитуде и коэффициенту затухания выделены блоки протяженностью от 5 до 60–300 км, разделяемые зонами с пониженной амплитудой когерентных волн и размерами до 10 км.
Проведен сравнительный дисперсионный анализ методом пассивного MASW для данных распределенных акустических сенсоров (DAS) и трехкомпонентных геофонов при регистрации поверхностных волн контролируемым источником шумов (автомобиль). Выявлено влияние параметров DAS и базы наблюдения на частотный состав. Спектральные изображения DAS отличаются от геофонов систематическим завышением скоростей, сохраняя структуру фундаментальной моды, что подтверждает применимость для мониторинга изменений скоростей приповерхностных грунтов.
В рамках данной работы реализован и исследован разработанный ранее в ИНГГ СО РАН алгоритм построения изображения околоскважинного пространства по данным вертикального сейсмического профилирования с контролем угла отражения в случае анизотропной среды в вертикальной плоскости симметрии. Рассмотрена реализация лучевого трассирования с отражением и преломлением в анизотропной среде и применение параметра, обеспечивающего стабильность решения. Для определения лучей отраженных и преломленных волн необходимо решение алгебраического уравнения четвертой степени. В общем случае в анизотропной среде потребуется разработка более сложного алгоритма.
