ВАРИАЦИИ ВЕРТИКАЛЬНОГО ГРАДИЕНТА СИЛЫ
ТЯЖЕСТИ - ВОЗМОЖНЫЙ ПРЕДВЕСТНИК ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Антонов Ю.В., Слюсарев С.В., Жаворонкин В.И.
Воронежский госуниверситет

Начиная с середины 80-х годов кафедрой геофизики Воронежского госуниверситета проводятся высокоточные измерения силы тяжести с использованием гравиметров с точностью единичного измерения 1 - 3 мкГала. Наряду с полевыми измерениями, регулярно проводятся стационарные наблюдения вертикального градиента силы тяжести Vzz. В результате этих исследований были обнаружены неприливные вариации вертикального градиента силы тяжести.
Полученные данные показывают, что вариации вертикального градиента силы тяжести имеют период колебаний от нескольких минут до нескольких часов, а их периоды в диапазоне от 2 минут до 1,5 часов полностью совпадают с периодами собственных колебаний Земли. Это подтверждается и синхронными измерениями Vzz, выполненными в 1995 году в г. Мирном (Якутия) и г.Воронеже, которые показали, что фазы колебаний Vzz совпали независимо от часового пояса пунктов наблюдений, а различие наблюдается лишь в величине амплитуд колебаний, что вероятно обусловлено разной широтой пунктов наблюдений. Выше указанное позволяет утверждать, что аномальная часть спектра вариаций вертикального градиента силы тяжести обусловлена собственными колебаниями Земли. Следует отметить, что последние были впервые установлены только во время сильнейших землетрясений - Камчатского в 1952 г. и Чилийского в 1960г., в то время как измерения Vzz с использованием микрогальных гравиметров позволяет уверенно регистрировать эти колебания на протяжении всего периода исследований независимо от географического положения источника землетрясения, по крайней мере для землетрясений с магнитудой Мs > 5.
Анализ влияния землетрясений на измерения Vzz показал, что уверенно выделяется ряд закономерностей в их изменениях. Во-первых наблюдается зависимость величины амплитуды вариаций от сейсмической активности. Так результаты измерений Vzz в период Копетдагского (март 1989 г.), Молдавского (май 1990 г.), Кавказского (май 1991 г.), Каспийского (1 июля 1994 г.) и Мексиканского (7 июля 1994 г.) землетрясений показали, что наблюдается постепенное увеличение амплитуды вариаций Vzz за 3-4 дня до землетрясения, достигающее максимума в день землетрясения и постепенно уменьшается в последующие 3-4 дня. Отметим , что для оценки в этом случае лучше использовать среднее значение амплитуды за день. Величина амплитуды в день землетрясения в 2,5-3 раза больше, чем в обычные дни. Во-вторых в день землетрясения за несколько часов до него отмечается изменение формы и самого характера колебаний. Так, в сейсмически спокойные дни вариации Vzz имеют синусоидальную форму колебаний. Перед землетрясением, за несколько часов, наблюдается постепенное увеличение значений в течении 20-30 минут, а затем наступает резкое их уменьшение в течении 3-5 минут. Кроме этого колебания имеют характер цугов, то есть наблюдаются периоды до 15 минут, когда амплитуда их практически равна нулю. Так же следует отметить, что в дни повышенной сейсмической активности (амплитуда колебаний мажет увеличиваться в 1,5-2 раза) характер колебаний остается синусоидальным.
Стационарные измерения Vzz выполненные в 1994-1997 гг., показали, что в период землетрясений наблюдаются изменения не только короткопериодной составляющей вариаций, но длиноперидной составляющей вариаций с периодом от 3 до 31 дня. Источник этих вариаций пока неизвестен. Однако установлено, что землетрясения происходят в дни, когда уровень значений Vzz резко уменьшается и особенно в дни, когда он достигает наименьших значений. Так, в 1994 г. значения Vzz с 2.06.94 по 23.06.94 изменялись в пределах от 3100 Е до 3500 Е. С 23.06.94 по 1.07.94 наблюдалось их резкое уменьшение, а с 1.07.94 по 12.07.94 они изменялись в пределах от 2800 Е до 2950 Е. Первое землетрясение произошло 1.07.94 (Каспийское море, 40,2 j0N, 53,2 l0E, Ms=5,8, глубина очага 42 км), второе - 7.07.94 (Мексика, 15,04 j0N, 97,2 l0W, Ms=6,0, глубина очага 33 км). Такая же закономерность отмечалась при землетрясениях в 1996-1997 гг. (Китайское, Тбилисское, Иранское и др.).
Таким образом, в основу короткосрочного прогноза землетрясений по вариациям вертикального градиента силы тяжести можно положить следующие установленные зависимости:
- вариации Vzz связаны с собственными колебаниями Земли и полностью отражают ее динамическое состояние;
- землетрясения приурочены к периодам резкого уменьшения значений Vzz, а за несколько дней до них происходит резкое увеличение амплитуды короткопериодной составляющей вариаций;
- за несколько часов до землетрясения изменяется форма и характер самих колебаний, которые резко отличаются от непрерывных синусоидальных колебаний.