SVERT

Вулканическая обстановка



Лаборатория сейсмологии
  • Сотрудников: 13
  • Кандидатов наук: 7
  • Докторов наук: 3

Краткая история лаборатории

1951 г. - создание сектора сейсмологии при Сахалинском Филиале АН СССР (зав. сектором - Ф.И. Монахов). 1953 г. – преобразование сектора в отдел сейсмологии, который в разные годы возглавляли Ф.И. Монахов (1953-1954 гг.), Р.З. Тараканов (1955-1957 гг.), В.Н. Аверьянова (1958-1961 гг.), будущий академик РАН С.Л. Соловьев (1961-1968 гг.), Р.З. Тараканов (1969-1970 гг.), Г.Н. Бугаевский (1971-1974 гг.). С конца 1961 г. по 1968 г. отделом руководил С.Л. Соловьев. В 1965 г. отдел сейсмологии был разделен на две лаборатории: сейсмологии, включая сеть сейсмических станций (Р.З. Тараканов) и цунами (С.Л. Соловьев). С 1965 г. по 1986 г. лабораторией сейсмологии руководил Р.З. Тараканов. Этот период характеризовался быстрым развитием сейсмологического направления. В результате, в 1981 г., был снова образован отдел сейсмологии, состоящий из 5 лабораторий: морской сейсмологии (зав. лаб. А.И. Иващенко), предвестников землетрясений (зав. лаб. Ф.И. Монахов до 1982 г.), сейсмологии (зав. лаб. Р.З. Тараканов), методики сейсмологических наблюдений (зав. лаб. И Н. Тихонов), современных движений земной коры (зав. лаб. В.К. Захаров). В этот период отдел (без сейсмических станций) достиг максимальной численности сотрудников - свыше 60 человек. В 1986 г. он был преобразован в два самостоятельных подразделения: лабораторию морской сейсмологии (зав. лаб. А.И. Иващенко) и лабораторию методики сейсмологических наблюдений (зав. лаб. И.Н. Тихонов). В 1991 г. была образована новая структура отдела сейсмологии: лаборатория сейсмологии (зав. лаб. А.И. Иващенко) сейсмической опасности и риска (зав. лаб. Ю.К. Чернов) и лаборатория структурной сейсмологии (зав. лаб. Т.К. Злобин), просуществовавшая всего 1,5 года. С 1996 г. произошло объединение всех сотрудников сейсмологических подразделений в одну большую лабораторию сейсмологии (зав. лаб. А.И. Иващенко). В 2006 г. и.о. зав. лабораторией сейсмологии был назначен И.Н. Тихонов, а в апреле 2007 г. он был избран на должность заведующего этой лабораторией. В июле 2007 г. из состава лаборатории сейсмологии выделилась лаборатория современных движений земной коры (зав. лаб. Н.Ф. Василенко), а с 1 января 2008 г. – лаборатория физики землетрясений (зав. лаб. А.В. Коновалов). В связи с изменением структуры института с 1 января 2014 г. лаборатория современных движений земной коры была выведена за штат, а ее сотрудники вошли в состав лаборатории сейсмологии. С 1 ноября 2015 г. зав. лабораторией сейсмологии избран А.С. Прытков.

Основные направления исследований:

  • изучение пространственно-временного распределения сейсмичности региона, выявление закономерностей ее возникновения;
  • создание и совершенствование методик и алгоритмов прогноза сильных землетрясений; совершенствование методологии и математического обеспечения для оценки и уменьшения последствий сейсмической опасности и риска;
  • изучение современной геодинамики региона и выявление связи основных закономерностей деформационных процессов с сейсмичностью;
  • изучение глубинного строения Дальневосточного региона по комплексу сейсмологических и геолого-геофизических данных;
  • изучение отклика ионосферы на изменение состояния геосреды.

Направления фундаментальных исследований, программы, контракты и гранты

Направления фундаментальных научных исследований РАН в области наук о Земле:

  • Катастрофические эндогенные и экзогенные процессы, включая экстремальные изменения космической погоды: проблемы прогноза и снижения уровня негативных последствий
Программы:
  • Тема НИР Института "Разработка моделей сейсмических и геодеформационных процессов в природно-техногенных системах и их использование в целях прогноза сильных землетрясений в Дальневосточном регионе России". – Руководитель: д.ф.-м.н. Л.М. Богомолов.

Контракты:

  • Областная целевая программа «Повышение сейсмоустойчивости жилых домов, основных объектов и систем жизнеобеспечения в Сахалинской области на 2009-2013 гг. и на период до 2017 года»;
  • Соглашение с Эксон Нефтегаз Лимитед «Геодеформационный мониторинг с использованием спутниковых приборов GPS».

Гранты:

  • Грант РФФИ 08-05-00197-а «Современная геодинамика Сахалино-Курильского региона по данным GPS наблюдений»;
  • Грант РФФИ – офи_р «Комплексный анализ проявлений природных катастроф в литосфере, гидросфере и биосфере Тихоокеанского региона»
  • Грант РФФИ 11-05-00155-а «Детальный анализ связи параметров распространения электромагнитных сигналов и сейсмических процессов в регионе Курильских островов»;
  • Грант РФФИ11-05-98529-р_восток_а «Исследование процессов деструкции берега новообразованного косейсмическими подвижками Невельского землетрясения 2007 г., Mw=6,2»
  • Грант РФФИ 14-05-00099 -a «Эффект низкочастотных возмущений атмосферы и ионосферы волной цунами, и его использование для обнаружения цунами»
  • Грант РФФИ 14-0531168-а_мол «Изучение и моделирование геодинамических процессов Курильской зоны субдукции по данным GPS/ГЛОНАСС наблюдений»;
  • Грант Президента РФ МК-4575.2011.5. «Современная геодинамика Сахалино-Курильского региона и моделирование геодинамических процессов по данным GPS/ГЛОНАСС наблюдений»;
  • Грант ДВО РАН 12-III-А-08-185 «GPS мониторинг современных геодинамических процессов в Курильской зоне субдукции»;
  • Грант ДВО РАН 13-III-В-08-007«Изучение деформаций земной поверхности в окрестностях Южно-Сахалинского грязевого вулкана на основе GPS наблюдений».
  • Подпрограмма II ДВО РАН / Проект 15-II-2-009 "Моделирование современной геодинамики юга о.Сахалин на основе GPS/ГЛОНАСС наблюдений».
  • Программа фундаментальных исследований ДВО РАН «Дальний Восток»: проект 15-I-2-087 «Разработка новых технологий мониторинга, прогноза и моделирования опасных геодинамических процессов природного и техногенного характера при промышленном освоении месторождений нефти и газа на шельфе».
  • Комплексная программа фундаментальных научных исследований ДВО РАН «Дальний Восток. Проект: Современная геодинамика Дальнего Востока России: мониторинг, моделирование, прогнозирование (раздел 1) 18-5-024.

Основные результаты исследований

  • Разработаны методология и программное обеспечение расчета карт пиковых ускорений грунта и коэффициентов их вариации для различных периодов повторяемости землетрясений, а также карт псевдо-спектральных ускорений грунта на основе вероятностного анализа сейсмической опасности с использованием метода логического дерева. На базе этой методологии выполнено детальное сейсмическое районирование территорий более 20 населенных пунктов Сахалинской области, а также и территорий строительства инфраструктур газонефтяных проектов «Сахалин-1», «Сахалин-2» и «Сахалин-5».
  • Создана эффективная методология и математическое обеспечение среднесрочного прогноза сильных землетрясений северо-западной части Тихого океана по потоку сейсмичности, основанные на стабильных закономерностях сейсмического режима. Данная методология используется при выработке прогнозных заключений о сейсмической обстановке в Курильском и Сахалинском регионах. Перспективность разработок подтверждена успешными прогнозами ряда разрушительных землетрясений: Шикотанского 1994 г. (Mw=8.3), Токачи-оки 2003 г. (Mw=8.3), Такойского 2001 г (M=5.6) и Невельского 2007 г. (Mw=6.2).
  • Для Углегорского 2000 г. (МW = 6.8) и Невельского 2007 г. (МW = 6.2) землетрясений построены дислокационные модели очагов и схемы пространственных деформаций и смещений земной поверхности в эпицентральных зонах. По геодезическим данным для районов исследований оценен период повторяемости подобных сейсмических событий.
  • Станциями непрерывных GPS наблюдений Курильской геодинамической сети зафиксированы косейсмические смещения земной поверхности в результате Симуширских землетрясений 15.11.2006 г. (МW = 8.3) и 13.01.2007 г. (МW = 8.1). Это позволило однозначно установить параметры дислокационных моделей их очагов. Расчетные величины вертикальных смещений морского дна использованы для моделирования цунами.
  • Совместно с СФ ГС РАН и другими лабораториями Института впервые в сейсмологической практике выполнено комплексное исследование Невельского 2007 г. (Mw=6.2) землетрясения от стадии долгосрочного прогноза до последствий землетрясения. Использовалось 11 различных сейсмологических, геологических, геофизических, геодезических, гидроакустических, аэро- и спутниковых методов исследования. По результатам исследований установлен ряд уникальных фактов для землетрясения такой силы: наличие афтершоков, сопоставимых по силе с главным толчком, подъем прибрежной части акватории моря около 1 м, осушение ее на площади более 3 кв. км, аномальные заплески цунами высотой более двух метров, интенсивные эманации метана.
  • Рассчитаны значения пространственной изменчивости параметра иерархичности и временной изменчивости параметра метастабильности. Установлено, что реализации Горнозаводского 2006 г. и Невельского 2007 г. землетрясений предшествовал аномальный рост параметра неравновесности. С 2010 г. аналогичная ситуация наблюдается южнее перешейка Поясок (т.е. широты 48.0°N), что дает основание считать этот район местом подготовки очередного сильного землетрясения.
  • Для Курильской островной дуги оценена глубина залегания зоны механического контакта Североамериканской (Охотской) и Тихоокеанской литосферных плит.
  • В северной части о. Сахалин впервые выявлены два механически различных состояния Верхне-Пильтунского межплитового сдвига – запертое и свободное. Геодезические измерения позволили численно проиллюстрировать вязкоупругую модель деформирования земной поверхности до и после Нефтегорского землетрясения 1995 г. Mw=7.0.
  • GPS/ГЛОНАСС станциями Сахалино-Курильской геодинамической сети зарегистрированы косейсмические смещения земной поверхности в результате мега-землетрясения Тохоку 11.03.2011 г. Mw=9.0. В совокупности с данными других регионов Дальнего Востока для сферической Земли выполнено моделирование очага землетрясения.
  • Методом инверсии межсейсмических горизонтальных скоростей смещений земной поверхности о. Сахалин за период 1999-2012 гг. построены модели схождения Североамериканской (Охотской) и Евразийской литосферных плит. Установлены скорость схождения и глубина зоны механического контакта литосферных плит.
  • Выявлены особенности циклических вариаций сжатия Земли и рассмотрено их влияние на сейсмическую активность зоны субдукции, проанализированы ключевые характеристики сейсмичности в зоне субдукции Тихоокеанской плиты;
  • По данным мирового каталога сейсмических моментов (GCMT) за период 1976-2016 гг. построена обобщенная окрестность сильного землетрясения. Получена более полная информация по типовым сценариям развития фор- и афтершоковой активизации;
  • Предложен двухэтапный способ обнаружения завершающей стадии подготовки сильного (М≥5) землетрясения в южной части Сахалинского региона и прогнозирования момента его возникновения.

Экспедиционные исследования

Геодинамические исследования с использованием GPS методов на острове Сахалин проводятся с 1995 г. Для мониторинга региональных деформаций земной поверхности созданы субширотные профили, пересекающие островную сушу на севере и в центральной части острова. На юге сеть геодинамических наблюдений к настоящему времени покрывает практически всю территорию и состоит из 54 пунктов периодических наблюдений.

В 2006 г. создана высокоточная геодезическая основа геодинамических исследований в зоне схождения Тихоокеанской и Североамериканской (Охотской) литосферных плит. Курильская островная дуга на всем ее простирании охвачена сетью GPS наблюдений.

На фотографии показана одна из приемных антенн GPS при проведении периодических измерений на территории о. Сахалин.

Основные публикации в реферируемых журналах за последние 5 лет:

RodkinM.V., Tikhonov I.N. Seismic regime in the vicinity of the 2011 Tohoku mega earthquake (Japan, Mw=9) // Pure and Applied Geophysics. 2014, 15 pages. doi:10.1007/s00024-013-0768-5.

Rodkin M.V., Tikhonov I.N. Seismic regime in the vicinity of the 2011 Tohoku mega earthquake (Japan, Mw=9) // Pure and Applied Geophysics. 2014. 15 pages doi:10.1007/s00024-013-0768-5.

Wu Hong-Chun, Tikhonov I.N. Jet streams anomalies aspossible short-term precursorsof earthquakes with M>6.0 // Research in Geophysics 2014; 4:4939 doi:10.4081/rg.2014.4939.

Прытков А.С., Василенко Н.Ф., Ершов В.В. Моделирование извержения Южно-Сахалинского грязевого вулкана в 2011 г. по данным GPS наблюдений // Тихоокеанская геология. 2014. Т. 33, № 3. С. 78-86.

Steblov G.M., Ekström G., Kogan M.G., Freymueller J.T., Titkov N.N., Vasilenko N.F., Nettles M., Gabsatarov Yu.V., Prytkov A.S., Frolov D.I., Kondratyev M.N. First geodetic observations of a deep earthquake: the 2013 Sea of Okhotsk MW 8.3 event // Geophysical Research Letters. 2014. Vol. 41, № 11. P. 3826-3832. DOI: 10.1002/2014GL060003.

Левин Б.В., Сасорова Е.В. Динамика сейсмической активности Земли за 120 лет // Доклады Академии Наук. 2015. Т. 461, № 1. С. 82–87.

Левин Б.В., Сасорова Е.В. О связи вариаций скорости вращения Земли и ее сейсмической активности // Доклады Академии Наук. 2015. Т. 464, № 3. С. 351–355.

Levin B., Sasorova E. The spatial-temporal distributions of the tsunamigenic earthquake sources. Science of tsunami hazards // Journal of Tsunami Society International. ISSN 8755-6839. 2015. Vol. 34, N 1. P. 23-49.

Богомолов Л.М., Сычева Н.А., Закупин А.С., Каменев П.А., Сычев И.В. Особенности распределения спада напряжений в очагах землетрясений (на примере двух сейсмоактивных регионов северной Евразии) // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2015. №2. С.64 -71.

Hong-Chun Wu, Ivan N. Tikhonov, Ariel R. Cesped. Multi-parametric analysis of earthquake precursors // Russian Journal of Earth Sciences. 2015. Vol. 15,

Тараканов Р.З., Веселов О.В., Андреева М.Ю. О возможной границе фазовых переходов на глубине 350 км для зоны перехода от континента к океану // Доклады академии наук. 2015. Т. 460, № 5. С. 585-588.

Rodkin M.V., Tikhonov I.N. The typical seismic behavior in the vicinity of a large earthquake // Physics and Chemistry of the Earth. 2016. V. 95. P. 73-84.

Закупин А.С. Программный комплекс для анализа неустойчивости сейсмического процесса // Геоинформатика. 2016. № 1. С. 34-43

Сычева Н.А., Богомолов Л.М. Закономерности падения напряжений при землетрясениях Северного Тянь-Шаня // Геология и геофизика. 2016. Т.57. № 11. С. 2071-2083.

Прытков А.С., Василенко Н.Ф. Геодинамика Северного Сахалина после Нефтегорского землетрясения 1995 г. Mw=7.1 по данным GPS наблюдений // Мониторинг. Наука и технологии. 2016. № 3(28). С. 9-12.

Попова И., А. Рожной, М. Соловьева, Б. Левин, В. Чебров. Нейросетевая методика прогнозирования сейсмических событий по низкочастотным электромагнитным сигналам в Курило-Камчатском регионе // Физика Земли. 2016. №. 2. С. 162-174.

Ершов В.В., Левин Б.В. Новые данные о вещественном составе продуктов деятельности грязевых вулканов Керченского полуострова. Доклады Академии наук. 2016. Т. 471. № 1.С. 82-86.

Levin B.W., Nosov M.A. Physics of Tsunamis. Springer International Publishing Switzerland, the Second Edition, 2016. 388 p.

Тихонов И.Н., Михайлов В.И., Малышев А.И. Моделирование последовательностей землетрясений юга Сахалина, предваряющих сильные толчки, с целью краткосрочного прогноза времени их возникновения // Тихоокеанская геология, 2017. Т. 36, № 1. С. 5-14.

Андреева М.Ю., Родкин М.В. К сейсмотектонической обстановке на океанической стороне глубоководных желобов // Тихоокеанская геология, 2017. Т. 36, № 1. С. 15-22.

Прытков А.С., Василенко Н.Ф., Фролов Д.И.Современная геодинамика Курильской зоны субдукции // Тихоокеанская геология, 2017. Т. 36, № 1. С. 23-28.

Каменев П.А., Богомолов Л.М., Закупин А.С. О напряженном состоянии земной коры Сахалина по данным бурения глубоководных скважин // Тихоокеанская геология, 2017. Т. 36, № 1. С. 29-38.

Сафонов Д.А., Нагорных Т.В., Коновалов А.В., Степнов А.А. Тензор момента, механизмы очага землетрясений и напряженное состояние территории о. Сахалин // Вулканология и сейсмология. 2017. № 3. С. 59-70.

Kogan M.G., Frolov D.I., Vasilenko N.F., Freymueller J.T., Steblov G.M., Ekström G., Titkov N.N., Prytkov A.S.. Plate coupling and strain in the far western Aleutian arc modeled from GPS data // Geophysical Research Letters. 2017. Vol. 44. P. 3176-3183, doi:10.1002/2017GL072735.

Levin B.W., Sasorova E.V., Steblov G.M., Domanski A.V., Prytkov A.S.,Tsyba E.N. Variations of the Earth's rotation rate and cyclic processes in geodynamics // Geodesy and Geodynamics. 2017. Vol. 8, Issue 3. Р. 206-212.

Сим Л.А., Богомолов Л.М., Брянцева Г.В., Савичев П.А. Неотектоника и тектонические напряжения острова Сахалин // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 1. С. 181-202. doi:10.5800/GT‐2017‐8‐1‐0237.

Левин Б.В., Сасорова Е.В., Стеблов Г.М., Доманский А.В., Прытков А.С., Цыба Е.Н. Циклические вариации сжатия Земли и вопросы сейсмотектоники // Физика Земли. 2017. № 4. С. 1-5.

Pisarenko V.F., Rodkin M.V. The Estimation of probability of extreme events for small samples // Pure and Applied Geophysics. 2017. Vol. 174 (4). P. 1547-1560.

Левин Б.В., Родкин М.В., Сасорова Е.В.О воздействии вращения Земли на процесс субдукции // Доклады академии наук. 2017. Т. 476. № 3. 343-346.

Каменев П.А., Богомолов Л.М. О распределении по глубине коэффициента внутреннего трения и сцепления в массивах осадочных пород о. Сахалин // Геофизические исследования. 2017. Т. 18. № 1. С. 5-19.