Лаборатория комплексного изучения и мониторинга геодинамических процессов в Курило-Камчатской зоне субдукции

Научные результаты:

• Разработаны инновационные методы анализа геофизических данных: метод анализа собственных значений и собственных векторов корреляционной матрицы непрерывных сейсмических записей сети сейсмографов для детектирования сейсмо-вулканических треморов и локации их источников; метод детектирования низкочастотных фильтров землетрясения с применением согласованного фильтра или «корреляции по шаблону»; метод анализа каталогов землетрясений на основе статистического спектрального представления точечных процессов для выявления уровня пространственно-временной кластеризации источников; метод, который воспроизводит фильтрацию, применяемую в процессе построения гравитационных моделей спутников Грейс.
• Собраны базы спутниковых данных (ежемесячные модели гравитационного поля, радарные снимки, данные GPS) для выполнения задач проекта.
• На основе сейсмологических данных получены и проанализированы каталоги сейсмических треморов и низкочастотных землетрясений и изучена структура коры под Ключевской группой вулканов. На основе анализа низкочастотных вулканических землетрясений на Толбачике показано, что уровень пространственно-временной кластеризации уменьшается за несколько дней перед сильным извержением, поэтому предложенный метод может быть использован для мониторинга вулканических извержений.
• Проведены регулярные гидросейсмологические наблюдения. Выполнены палеосейсмологические исследования на побережье Кроноцкого залива и на полуострове Шипунский, а также работы по интерпретации собранных ранее данных по побережью Авачинского залива.
• Проведено геологическое опробование Малко-Петропавловской зоны дислокаций. Выявлены и изучены отложения 33 неизвестных ранее цунами на побережье Авачинского залива. Cоставлена тефрохронологическая шкала, позволяющая коррелировать и датировать сейсмические события и цунами.
• Выполнен анализ применимости различных технологий обработки спутниковых радарных снимков и оценки полей смещений земной поверхности в условиях Курило-Камчатской зоны субдукции (ККЗС), включая методы парной интерферометрии, устойчивых и распределенных отражателей. Методика оценки полей смещений земной поверхности была применена в областях землетрясений и вулканической активности в условиях ККЗС, и были получены первые результаты расчетов для Ключевской группы вулканов. Получены новые поля смещений для Олюторского землетрясения и начато построение новой модели поверхности разрыва с учетом данных GPS.
• Проведен анализ поведения временных рядов гравитационных аномалий в различных районах ККЗС. Выявлено несколько районов, в которых происходило изменение поведения временных рядов во времени – скачки или изменение наклона линейного тренда. Часть таких районов сопряжена с известными сейсмическими событиями (Симуширское и Охотоморское землетрясения).
• Для интерпретации наблюдений низкочастотных землетрясений исследована задача описания эволюции давления при миграции глубинных флюидов (магмы) и генерируемых при этом сейсмических сигналов.
• Разработана, отмакетирована и опробована в реальных экспериментах многоканальная модульная система нового поколения, позволяющая регистрировать и сигналы акустической эмиссии, и служебную информацию без потери данных в течение всего времени эксперимента.
• Предложены и успешно проверены на практике методики проведения экспериментов по разрушению образцов горных пород применительно к задачам проекта. Разработаны и использованы для хранения и анализа информации специализированные базы данных.

Внедрение результатов исследования:

• Разработан комплекс автоматических компьютерных программ для вычисления в реальном времени кросс-корреляций непрерывных сейсмических записей и их использования для локализации источников треморов. С декабря 2018 г. разработанный комплекс внедрен в Камчатский филиал Единой геофизической службы РАН.

• Использована технология DInSAR для анализа снимков со спутников ERS-2 на область Олюторского землетрясения 20 апреля 2006 г. Построена новая парная интерферограмма по снимкам от 19.10.2005 и 11.07.2007 г. и оценено поле косейсмических смещений, интерпретация которого будет выполнена в 2019 г.

• Разработана методика определения предполагаемых зон сцепления по графику повторяемости землетрясений. Проведен статистический анализ каталогов тектонических землетрясений Камчатки и ряда других регионов со сходной и отличной тектоникой.

• Разработаны и зарегистрированы две программы для электронно-вычислительной машины: «Программа управления модулем регистрации деформационных характеристик образца горной породы» и «Программа анализа волновых форм сигналов ультразвукового зондирования». Обе программы успешно используются в Лаборатории при проведении лабораторных экспериментов по моделированию процессов разрушения горных пород.

Образование и переподготовка кадров:

• Организованы на Камчатке полевая практика для студентов кафедры физики Земли физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова и международная вулканологическая полевая школа «Мутновская», в которой принимали участие магистранты МГУ имени М. В. Ломоносова и читал лекции руководитель проекта (2018 г.).

• Проведен курс лекций «Современные методы анализа сейсмологических данных» ведущим ученым Николаем Шапиро в МГУ имени М. В. Ломоносова (Россия).

Сотрудничество:

• Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (Россия): совместные исследования, научные мероприятия, организация полевых практик для студентов и аспирантов, составлена тефрохронологическая шкала, позволяющая коррелировать и датировать сейсмические события и цунами, проведена летняя полевая школа «Мутновская» для студентов и аспирантов.

• Камчатский филиал Единой геофизической службы РАН (Россия): совместные исследования, научные мероприятия, организация полевых практик для студентов и аспирантов, разработан комплекс автоматических компьютерных программ для вычисления в реальном времени кросс-корреляций непрерывных сейсмических записей и их использования для локализации источников треморов, проведена летняя полевая школа «Мутновская» для студентов и аспирантов.

• МГУ имени М. В. Ломоносова (Россия): совместная образовательная деятельность, создан и внедрен в образовательный процесс курс лекций «Современные методы анализа сейсмологических данных».