Лаборатория методов прогноза землетрясений (702)

Заведующий - д.г.-м.н. Е.А. Рогожин

Сотрудники лаборатории:

   

Основные направления и методики исследований

Мониторинг и прогноз сильных землетрясений в сейсмических системах мира и РФ на основе метода сейсмической энтропии. Исследование разных проявлений сейсмичности и составление динамических карт сейсмической опасности. Метод исследования основан на введении новых параметров в сейсмологию - кумулятивной энергии, сейсмической энтропии, динамической вероятности. Это позволило эмпирически выявить (на примере многочисленных сейсмических систем мира) и затем теоретически обосновать закон производства сейсмической энтропии.

Оценка параметров сейсмического движения грунта для строительных целей.

Исследование некоторых характеристик тензора сейсмического момента (скалярный момент, норма и детерминант матрицы, с.з. и с.ф., механизмы очагов) с целью использования при разработке подходов к среднесрочному прогнозу землетрясений и общему анализу геодинамической обстановки.

Оперативная работа –в режиме близком к реальному времени - по краткосрочному прогнозированию землетрясений с использованием в качестве предвестника кинематического параметра Vp/Vs.  Метод основан на эмпирически установленном факте: сильным землетрясениям предшествуют – с известным интервалом времени -так называемые «аномалии» значений параметра. Природа явления не вполне ясна, однако статистически установлено, что метод дает, в общем, неплохие результаты. В настоящее время используются данные Дагестанской и Камчатской сейсмический сетей.

Установлены корреляции пространственного распределения параметра Vp/Vs со строением и пространственной структурой геологической среды, ее напряженно-деформированным состоянием. Предполагается, что медленные изменения пространственного распределения кинематического параметра несут информацию об изменении поля напряжений, то есть являются ключом к задаче среднесрочного прогноза землетрясений. Отдельный интерес представляет наблюдение за поведением параметра Vp/Vs у относительно быстроразвивающихся, высоко динамичных процессов (афтершоковых и т.п.). Можно с известной степенью уверенности говорить о наличии корреляционной связи пространственного распределения параметра в афтершоковых облаках с фокальным механизмом землетрясения, а так же об изменении распределения параметра вызываемого постепенным снятием – «рассасыванием» напряжений.

Результаты исследований

С участием сотрудников лаборатории Российским экспертным советом (РЭС) составляются ежеквартальные справки о вероятном развитии сейсмической обстановки на территории России, представляемые в ФКУ ЦЕНТР "АНТИСТИХИЯ" МЧС РОССИИ.

Разработана технология мониторинга и прогнозирования сильных землетрясений на основе энтропийной сейсмологии для всей территории России.

Метод сейсмической энтропии применен для: выявления динамики поведения больших объемов сейсмотектонических структур, мониторинга возникновения в них сейсмической неустойчивости; для прогноза двойных землетрясений и ндуцированной сейсмичности; решения технологических задач в нефтегазовой отрасли и разработки сланцевого газа; .

Разработана теория энтропийной сейсмологии на основе концепции открытых диссипативных сейсмических систем, сформулированы аналоги законов термодинамики в сейсмостатистике, разработана азбука эволюции.

Сформулирован сейсмический формализм, который позволяет с необычных позиций сейсмологии взглянуть на физические процессы, космологию, описывать эволюции Вселенной, начиная с темной энергии, темной материи и гравитации.

Обнаружена зависимость амплитуды ускорений от типа подвижки по разлому. Это противоречит определению магнитуды, согласно которому при фиксированных магнитуде и расстоянии должны быть одинаковы и амплитуды. Вывод: определение магнитуды соответствует задаче определения энергетической характеристики землетрясений на региональных и телесейсмических расстояниях, но определение противоречит теории размерностей и подобия (фиксированное значение референц-расстояния 100 км, независимо от магнитуды землетрясения). Поэтому в эпицентральной области определение магнитуды неприменимо.

Обнаружено возрастание амплитуды ускорения при удалении от разлома (1996 г). Американские ученые обнаружили это только в 2007 г.

Обнаружены стоячие волны при землетрясениях и взрывах. Перепад интенсивности в узлах и пучностях может достигать 6 баллов при одинаковых грунтовых условиях. До сих пор в Британской энциклопедии стоячие волны в сейсмологии отмечаются только при собственных колебаниях Земли. Явление стоячих волн необходимо учитывать при микрорайонировании.

На основании гипотезы стационарности сейсмического режима разработана методика оценки в очаговых зонах сильных землетрясений накопленного дефицита в высвобождении скалярного сейсмического момента, а по его величине оценить магнитуду готовящегося сильного землетрясения.

Эмпирически установлено существование квазистационарной фазы при высвобождении скалярного сейсмического момента (M0) в ходе развития афтершокового процесса многих сильных землетрясений. Это позволяет аппроксимировать высвобождение M0 в квазистационарной фазе линейной зависимостью, что, в свою очередь, дает возможность прогнозировать возникновение сильных афтершоков и оценивать их вероятную магнитуду.  Метод успешно проверен на афтершоках Олюторского землетрясения 2006 г. на Камчатке, Непальского (Горкха) землетрясения 2015 г., Сильных землетрясенияй в Центральной Италии в 2016 – январе 2017 гг.

Исследованы такие характеристики афтершокового процесса как суммарный  скалярный сейсмический момент, высвободившийся в афтершоках, и продолжительность афтершокового процесса в зависимости от магнитуды. (На примере Курило-Камчатских и Кавказских землетрясений.)

Накоплена значительная база данных, в которой хранится информация о параметрах гипоцентров, временах пробега сейсмических P− и S− волн и рассчитанных по ним значениях параметра Vp/Vs. База поддерживается на протяжении неполных десяти лет, без существенных пропусков.Подготовлено программное обеспечение, позволяющее вести оперативную деятельность по наблюдению за поведением целевого параметра; сформированы механизмы свопевременного оповещения заинтересованных ведомств и лиц о тревожных ихменениях сейсмической обстановки;

Интересные результаты были получены при изучении поля параметра Vp/Vs в вулканических областях. В частности, была выбрана Северная группа вулканов Камчатки, ввиду наличия в ней развитой сейсмической сети принадлежащей ОМЭ ГС РАН. Оказалось, что в таких случаях поле параметра формируется в значительной мере не тектоническими, а иными – вероятно, прежде всего термодинамическими – факторами, и подвержено довольно быстрым изменениям во времени. Не исключено, что дальнейшее развитие этих работ приведет к установлению природы и характера связи между полем кинематического параметра и состоянием вулкана, его активностью.

Проведенные работы

Отчет о выполнении договорных работ по теме: «Сейсмотектонические и сейсмологические исследования (УИС) на объекте «Нефтепродуктопровод «Комсомольский НПЗ – порт Де-Кастри» 2012.

Отчет о выполнении договорных работ по теме: «Сейсмотектонические исследования и оценка сейсмической опасности (УИС) на объекте «Восточный коридор. Линейная часть газопровода с притрассовыми сооружениями км 1225 - км 1363. Краснодарский край».

Договор № 25-07/2009 о выполнении работ по теме по теме: «Изучение сейсмических и сейсмотектонических условий полосы трассы трубопроводной системы «МН «Тихорецк – Туапсе-2». Участок Тихорецк – Заречье».

В 2017 г. принят  ГОСТ Р 57546-2017 «Землетрясения. Шкала сейсмической интенсивности»

В 2016 году принят СП 286.1325800.2016 «Объекты строительные повышенной ответственности. Правила детального сейсмического районирования».

В 2017 году Советом НОПРИЗ принята вторая редакция СП ХХХ.1325800.2017 «Детальное сейсмическое районирование и сейсмомикрорайонирование для территориального планирования»

Эти своды правил разработаны впервые. СП по детальному сейсмическому районированию. Подготовлены и приняты в качестве нормативного документа.

В 2016 г. разработан СП 283.1325800.2016 «Объекты строительные повышенной ответственности. Правила сейсмического микрорайонирования», который развивает методики СМР на новой научно-методической основе с использованием параметров сейсмических воздействий и грунтовой толщи, непрерывно распределенных в пространстве. Это позволяет уточнить сейсмические нагрузки на сооружения, повысить сейсмическую безопасность и сэкономить средства. (Дата введения 2017-06-17.) 

СП по ДСР для территориального планирования. Ведется подготовка для принятия в качестве нормативного документа.

Научные исследования проводились при финансовой поддержке государства в лице Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы» (уникальный идентификатор проекта RFMEFI57714X0108).

В рамках договорных работ проведены:

  • Изыскания под строительство трубопроводов: Дагестан, Восточная Сибирь – Тихий океан и др.
  • Изыскания под строительство мостовых переходов: Волга, Кама, Амур и др.
  • Изыскания для модернизации аэродромов: Симферополь, Саратов.
  • Изыскания под строительство АЭС: Бушер (Иран) и на территории России.

Эртелева О.О. Банк синтетических акселерограмм. 2012.

Проект новой Российской сейсмической шкалы. Национальный стандарт Российской Федерации. Проф. Ф.Ф. Аптикаев (ред.); к.ф.-м.н. О.О. Эртелева; к.ф.-м.н. Ю.А. Бержинский; к.т.н. М.А. Клячко; д.г.-м.н., проф. Г.С. Шестоперов, к.г.-м.н. А.Л.Стром. Москва. 2012.

Сейсмотектническое исследование и сейсмическое микрорайонирование по геологическим и геофизическим данным территории объекта “комбинированная установка вакуумной перегонки мазута и висбрекинга гудрона”, 2013.

Сейсмическое микрорайонирование по инженерно-геологическим данным  объекта «Реконструкция КЛС газопровода Моздок – Казимагомед», 2012.

НИР по теме «Разработка детальной карты нового поколения оценки сейсмических рисков территории Северо-Кавказского федерального округа», 2012-13 гг.

НИР по теме: «Создание программно-технического обеспечения оперативного анализа прогностических и геодинамических параметров для обеспечения принятия решений в Национальном центре», 2012-13 гг.

Экспертная оценка сейсмических воздействий на площадке амурского преобразовательного комплекса на пс 22 кв хани, 2014.

Договор № 01/02-15/СИ от 06 февраля 2015г. о выполнении работ по теме «Оценка сейсмических воздействий для пяти участков проектирования строительства транспортного перехода через Керченский пролив», 2015.

Детальная оценка сейсмической опасности для проектирования объектов при разработке проектной документации по объекту «Строительство железнодорожных подходов к транспортному переходу через Керченский пролив», 2016.

Договор по теме «Уточнение исходной сейсмичности (карты ОСР A, B, C) в полосе проектирования высокоскоростной железнодорожной магистрали «Москва-Казань-Екатеринбург» (ВСМ-2) на участке от г. Нижний Новгород до г. Казань», 2016.

ГК "Росатом", 2014 – 3 площадки.

«Уточнение исходной сейсмичности и сейсмическое микрорайонирование на площадке проектируемого аэропорта г. Саратов», 2013.

Экспертное заключение по оценке сейсмических воздействий по объекту: «Проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию перинатального центра на 120 коек в г. Улан-Удэ», 2014.

Отчет по договору «ИФЗ РАН / СевКавТИСИЗ-3613» от 21 марта 2018 г. о выполнении договорных работ по теме: «Сейсмотектонические, сейсмологические исследования и уточнение фоновой сейсмичности на объекте «МН «Тихорецк– Туапсе-2», участок Тихорецк-Заречье. Строительство».

Научное сотрудничество

Научное сотрудничество с ГК "Росатом".
По результатам конкурсного отбора, проведенного госкорпорацией "Росатом" 13 декабря 2017 года, "Компьютерная технология для прогнозирования ожидаемого сейсмического воздействия и построения динамических карт сейсмической опасности для районов проектирования и размещения АЭС" была включена в Реестр инновационных решений, технологий, продукции, высокотехнологичных услуг в сфере капитального строительства объектов с использованием атомной энергии (сертификат ГК "Росатом" № 002 2017). 

Аптикаев Ф.Ф. - соруководитель Индийско-Российского проекта ILTP.

Аптикаев Ф.Ф. - соруководитель проекта НАТО (Румыния, Молдавия, Россия) по оценке сейсмических воздействий.

Аптикаев Ф.Ф. - рецензент журнала Soil Dynamics and Earthquake Engineering.

Аптикаев Ф.Ф. - член Комиссии ЮНЕСКО по сейсмической опасности (Global Task Force on Building Codes).