Seismohydrogeological Phenomena as an Earthquakes’ Trigger Impact on Groundwater (by the Example of the Wells of the Petropavlovsk-Kamchatsky Test Site, Kamchatka Peninsula)

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Based on the long-term observations of the wells on the Petropavlovsk-Kamchatsky Test Site, the Kamchatka Peninsula, the paper analyzes manifestations of three main types of seismohydrogeological effects – hydrogeological precursors, coseismic pressure jumps and postseismic effects of the vibrational impact of seismic waves in measurements of the pressure and chemical composition of groundwater, depending on the earthquake parameters (magnitude, epicentre distance, intensity of seismic impact in the observation areas). The paper presents data on the earthquakes that were preceded by hydrogeological precursors in several (n = 2–4) wells. It is discussed whether it is possible to use hydrogeological precursors to predict strong earthquakes in Kamchatka. The authors also discuss the results of their experimental use in a real-time environment with weekly reports on the current observational data for the Kamchatka Branch of the Russian Expert Council. By the example of water level observations in YUZ-5 Well, the authors analyzed coseismic jumps in the groundwater pressure due to rupture formation in the sources of local Mw > 6.0 earthquakes and four types of effects of the vibrational impact of seismic waves during local and distant Mw = 6.8–9.3 earthquakes at epicentral distances from 80 to 14 600 km; the study demonstrates that such effects depend on the earthquake parameters and the intensity of seismic impact in the well area.

Sobre autores

G. Kopylova

Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences, Kamchatka Branch

Autor responsável pela correspondência
Email: gala@emsd.ru
Russia, 683006, Petropavlovsk-Kamchatsky

S. Boldina

Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences, Kamchatka Branch

Autor responsável pela correspondência
Email: boldina@emsd.ru
Russia, 683006, Petropavlovsk-Kamchatsky

Bibliografia

  1. Болдина С.В., Копылова Г.Н. О возможности получения оценок упругих параметров водовмещающих пород по данным уровнемерных наблюдений в пьезометрических скважинах // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2013. Т. 22. № 2. С. 231-243.
  2. Болдина С.В., Копылова Г.Н. Косейсмические эффекты сильных камчатских землетрясений 2013г. в изменениях уровня воды в скважине ЮЗ-5 // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2016. Т. 30. № 2. С. 66–76.
  3. Болдина С.В., Копылова Г.Н. Эффекты Жупановского землетрясения 30 января 2016 г., Mw =7.2, в изменениях уровня воды в скважинах ЮЗ-5 и Е-1, Камчатка // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 4. С. 863–880.
  4. Болдина С.В., Копылова Г.Н., Кобзев В.А. Исследование эффектов землетрясений в изменениях давления подземных вод: аппаратура и некоторые результаты наблюдений в скважинах полуострова Камчатка // Геодинамика и Тектонофизика. 2022. Т. 13. № 2. С. 0594.
  5. Копылова Г.Н. Изменения уровня воды в скважине Елизовская-1, Камчатка, вызванные сильными землетрясениями (по данным наблюдений в 1987–1998 гг.) // Вулканология и сейсмология. 2001. № 2. С. 39–52.
  6. Копылова Г.Н. Изменения уровня воды в скважине ЮЗ-5, Камчатка, вызванные землетрясениями // Вулканология и сейсмология. 2006. № 6. С. 52–64.
  7. Копылова Г.Н., Болдина С.В. Оценка пороупругих параметров резервуара подземных вод (по данным уровнемерных наблюдений на скважине ЮЗ-5, Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 2006. № 2. С. 17–28.
  8. Копылова Г.Н., Болдина С.В. Отклик уровня воды в скважине ЮЗ-5, Камчатка, на Суматра-Андаманское землетрясение 26 декабря 2004 г., М = 9 // Вулканология и сейсмология. 2007. № 5. С. 39–48.
  9. Копылова Г.Н., Болдина С.В. О механизме гидрогеодинамического предвестника Кроноцкого землетрясения 5 декабря 1997 г., Мw = 7.8 // Тихоокеанская геология. 2012. № 5. С. 104–114.
  10. Копылова Г.Н., Болдина С.В. О связи изменений уровня воды в скважине Е-1, Восточная Камчатка, с активизацией вулкана Корякский в 2008–2009 гг. и сильными (М ≥ 5) землетрясениями // Вулканология и сейсмология. 2012а. № 5. С. 41–54.
  11. Копылова Г.Н., Болдина С.В. Гидрогеосейсмологические исследования на Камчатке: 1977–2017 гг. // Вулканология и сейсмология. 2019. № 2. С. 3–20.
  12. Копылова Г.Н., Болдина С.В. Эффекты сейсмических волн в изменениях уровня воды в скважине: экспериментальные данные и модели // Физика Земли. 2020. № 4. С. 102–122.
  13. Копылова Г.Н., Воропаев П.В. Процессы формирования постсейсмических аномалий химического состава термоминеральных вод // Вулканология и сейсмология. 2006. № 5. С. 42–48.
  14. Копылова Г.Н., Болдина С.В., Серафимова Ю.К. Предвестники землетрясений в изменениях ионного и газового состава подземных вод: обзор мировых данных // Геохимия. 2022. Т. 67. № 10. С. 921–941.
  15. Копылова Г.Н., Иванов В.Ю., Касимова В.А. Разработка элементов информационной системы комплексных геофизических наблюдений на территории Камчатки // Российский журн. наук о Земле. 2009. Т. 11. RE2002.
  16. Копылова Г.Н., Латыпов Е.Р., Пантюхин Е.А. Информационная система “Полигон”: комплекс программных средств для сбора, хранения и обработки данных геофизических наблюдений. Проблемы сейсмологии III-го тысячелетия. Материалы международной геофизической конференции. Новосибирск: изд-во СО РАН. 2003. С. 393–399.
  17. Копылова Г.Н., Сугробов В.М., Хаткевич Ю.М. Особенности изменения режима источников и гидрогеологических скважин Петропавловского полигона (Камчатка) под влиянием землетрясений // Вулканология и сейсмология. 1994. № 2. С. 53–37.
  18. Копылова Г.Н., Болдина С.В., Смирнов А.А., Чубарова Е.Г. Опыт регистрации вариаций уровня и физико-химических параметров подземных вод в пьезометрических скважинах, вызванных сильными землетрясениями (на примере Камчатки) // Сейсмические приборы. 2016. № 4. С. 43–56.
  19. Копылова Г.Н., Гусева Н.В., Копылова Ю.Г., Болдина С.В. Химический состав подземных вод режимных водопроявлений Петропавловского геодинамического полигона, Камчатка: типизация и эффекты сильных землетрясений // Вулканология и сейсмология. 2018. № 4. С. 43–62.
  20. Копылова Г.Н., Стеблов Г.М., Болдина С.В., Сдельникова И.А. О возможности оценок косейсмической деформации по данным уровнемерных наблюдений в скважине // Физика Земли. 2010. № 1. С. 51–61.
  21. Копылова Г.Н., Юсупов Ш.С., Серафимова Ю.К., Шин Л.Ю., Болдина С.В. Гидрогеохимические предвестники землетрясений (на примере районов полуострова Камчатка, Россия, и Республики Узбекистан) // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2020. Т. 48. № 4. С. 5–20.
  22. Медведев С.В., Шпонхойер В., Карник В. Шкала сейсмической интенсивности MSK-64. М.: МГК АН СССР. 1965. 11 с.
  23. Ризниченко Ю.В. Размеры очага корового землетрясения и сейсмический момент. Исследования по физике землетрясений. М.: Наука. 1976. С. 9–27.
  24. Рябинин Г.В., Полетаев В.А. Изменения ионно-солевого состава термоминеральных вод в связи с сильнейшими землетрясениями (ML ≥ 7.0) юго-востока полуострова Камчатка. Труды Восьмой Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. Петропавловск-Камчатский. 26 сентября–2 октября 2021 г. Петропавловск-Камчатский: КФ ФИЦ ЕГС РАН. 2021. С. 283-287.
  25. Рябинин Г.В., Хаткевич Ю.М. Гидрогеохимические эффекты, предшествующие сильным землетрясениям Камчатки. Алгоритм идентификации и морфологический анализ // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2009. Т. 13. № 1. С. 107–122.
  26. Хаткевич Ю.М. О возможности среднесрочного прогноза землетрясений интенсивностью свыше пяти баллов, проявляющихся в г. Петропавловске-Камчатском // Вулканология и сейсмология. 1994. № 1. С. 63–67.
  27. Хаткевич Ю.М., Рябинин Г.В. Гидрогеохимические исследования на Камчатке. Комплексные сейсмологические и геофизические исследования Камчатки / Е.И. Гордеева, В.Н. Чеброва (ред). Петропавловск-Камчатский: Камчатский печатный двор. 2004. С. 96–112.
  28. Чебров В.Н., Салтыков В.А., Серафимова Ю.К. Прогнозирование землетрясений на Камчатке. По материалам работы Камчатского филиала Российского экспертного совета по прогнозу землетрясений, оценке сейсмической опасности и риска в 1998–2009 гг. М.: Светоч Плюс. 2011. 304 с.
  29. Чебров Д.В., Кугаенко Ю.А., Ландер А.В., Абубакиров И.Р., Гусев А.А., Дрознина С.Я., Митюшкина С.В., Ототюк Д.А., Павлов В.М., Титков Н.Н. Ближне-Алеутское землетрясение 17.07.2017 г. с Mw = 7.8. I. Протяженный разрыв вдоль Командорского блока Алеутской островной дуги по данным наблюдений на Камчатке // Физика Земли. 2019. № 4. С. 48–71.
  30. Юсупов Ш.С., Нурматов У.А., Шин Л.Ю. и др. Аномальные вариации гидрогеосейсмологических параметров в период возникновения Туябугузского и Маржанбулакского землетрясений 25 и 26 мая 2013 г. // Докл. АН РУз: ФАН. 2014. № 6. С. 38–40.
  31. Barberio M.D., Barbieri M., Billi A., Doglioni C., Petitta M. Hydrogeochemical changes before and during the 2016 Amatrice-Norcia seismic sequence (central Italy) // Scientific Reports. 2017. V. 7. № 1. P. 11735.
  32. Boschetti T., Barbieri M., Barberio M.D., Billi A., Frondini S., Petitta M. CO2 inflow and elements desorption prior to a seismic sequence, Amatrice-Norcia 2016 // Italy. Geochem. Geophys. 2019. V. 20. P. 2303–2317.
  33. Chiodini G., Cardellini C., Di Luccio F., Selva G., Frondini F., Caliro S., Rosiello A., Beddini G., Ventura G. Correlation between tectonic CO2 Earth degassing and seismicity is revealed by a 10-year record in the Apennines // Italy. Sci. Adv. 2020. V. 6. P. eabc2938.
  34. Kitagawa Y., Koizumi N., Takahashi M., Matsumoto N., Sato T. Changes in groundwater levels or pressures associated with the 2004 earthquake off the west coast of northern Sumatra (M9.0) // Earth Planets Space. 2006. V. 58. P. 173–179.
  35. Kopylova G., Boldina S. Hydrogeological Earthquake Precursors: A Case Study From the Kamchatka Peninsula // Front. Earth Sci. 2020. V.8. P. 576017.
  36. Kopylova G., Boldina S. Preseismic Groundwater Ion Content Variations: Observational Data in Flowing Wells of the Kamchatka Peninsula and Conceptual Model // Minerals. 2021. V. 11. P. 731.
  37. Martinelli G. Previous, current, and future trends in research into earthquake precursors in geofluids // Geosciences. 2020. V. 10. № 5. P. 189.
  38. Okada Y. Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-space // Bulletin of the Seismological Society of America. 1985. V. 75. № 4. P. 1135–1154.
  39. Reddy D., Nagabhushanam P., Sukhija B.S. Earthquake (M = 5.1) induced hydrogeochemical and δ18O changes: Validation of aquifer breaching − Mixing model in Koyna, India // Geophysical J. International. 2011. V. 184. № 1. P. 359–370.
  40. Skelton A., Andrén M., Kristmannsdóttir H., Stockmann G., Mörth C.-M., Sveinbjörnsdóttir A., Jónsson S., Sturkell E., Guõrúnardóttir H.R., Hjartarson H., Siegmund H., Kockum I. Changes in groundwater chemistry before two consecutive earthquakes in Iceland // Nature Geoscience. 2014. V. 7. № 10. P. 752–756.
  41. Skelton A., Liljedahl-Claesson L., Wästeby N., Andrén M., Stockmann G., Sturkell E., Mörth C.-M., Stefansson A., Tollefsen E., Siegmund H., Keller N., Kjartansdóttir R., Hjartarson H., Kockum I. Hydrochemical changes before and after earthquakes based on long-term measurements of multiple parameters at two sites in northern Iceland − A review // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2019. V. 124. P. 2702–2720.
  42. Shi Zh., Wang G., Liu C. Co-seismic groundwater level changes induced by the May 12, 2008 Wenchuan earthquake in the near field // Pure Appl. Geophys. 2013. V. 170. P. 1773–1783.
  43. Shi Zh., Wang G., Manga M., Wang C.-Y. Mechanism of co-seismic water level change following four great earthquakes – insights from co-seismic responses throughout the Chinese mainland // Earth and Planetary Science Letters. 2015. V. 430. P. 66–74.
  44. Sun X., Wang G., Yang X. Coseismic response of water level in Changping well, China, to the Mw = 9.0 Tohoku earthquake // J. Hydrology. 2015. V. 531. P. 1028–1039.
  45. Tsunogai U., Wakita H. Precursory chemical changes in ground water: Kobe earthquake, Japan // Science. 1995. V. 269. № 5220. P. 61–63.
  46. Zhou Z., Tian L., Zhao J., Wang H., Liu J. Stress-Related Pre-Seismic Water Radon Concentration Variations in the Panjin Observation Well, China (1994–2020) // Front. Earth Sci. 2020. V. 8. P. 596283.
  47. Wakita H. Water wells as possible indicators of tectonic strain // Science. 1975. V. 189. P. 553–555.
  48. Wang C.-Y. Liquefaction beyond the near field // Seismol. Res. Lett. 2007. V. 78. P. 512–517.
  49. Wang C.-Y., Manga M. Earthquakes and Water. Lecture Notes in Earth Sciences 114. Berlin: Springer. Germany, 2010. 249 p.
  50. Wang Ch.-Y., Manga M. Water and Earthquakes. Lecture Notes in Earth System Sciences. Cham: Springer, Switzerland. 2021. 387 p.
  51. Wang C.-Y., Cheng L.H., Chin C.V., Yu S.B. Coseismic hydrologic response of an alluvial fan to the 1999 Chi-Chi earthquake, Taiwan // Geology. 2001. V. 29.№ 9. P. 831–834.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2.

Baixar (822KB)
Metadados
3.

Baixar (868KB)
Metadados
4.

Baixar (445KB)
Metadados
5.

Baixar (114KB)
Metadados
6.

Baixar (80KB)
Metadados
7.

Baixar (164KB)
Metadados
8.

Baixar (286KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2023

Este site utiliza cookies

Ao continuar usando nosso site, você concorda com o procedimento de cookies que mantêm o site funcionando normalmente.

Informação sobre cookies