Исследуется подготовка одиночного тектонического землетрясения — элемента сейсмического процесса. Анализируются общие черты явления, детализация проводится неглубоко, но не исключается возможность произвольно глубокой физической детализации. Ведущими признаются механические процессы, которые инициируют проявление актов иной физической природы. Сформулированы постулаты и основные принципы построения теории. Теория содержит в основных чертах все существующие модели подготовки. Произведён расчёт ряда предвестников различной физической природы, который привёл к удовлетворительному согласию расчётных и опытных данных. Показано также, что большое число опубликованных эмпирических данных, трактуемых как предвестники, на самом деле предвестниками не являются. Прогноз сейсмического события определён как обратная задача теории подготовки, и в рамках этого подхода получены ретроспективные решения конкретных задач прогноза места и энергии тектонического землетрясения по данным сейсмического просвечивания, вертикальным движениям и ускорению свободного падения. Получилось почти полное согласие с параметрами произошедших землетрясений. Приводятся метод и оригинальные решения задач теории упругости о локальной неоднородности и включении в пространстве и полупространстве.

Для геофизиков, механиков и математиков, интересующихся постановкой и решением прикладных задач геофизики.

Подготовка тектонического землетрясения по сравнению с актом землетрясения представляет собой длительный процесс, который проявляется в предвестниках, может быть зафиксирован современными приборами и направленно ведёт к возникновению сейсмического события. Интерес к процессу подготовки понятен — именно наличие такого этапа определяет, в частности, принципиальную возможность прогноза сейсмических событий. Даже монографическая литература, посвящённая изучению этого этапа, обширна. Если провести анализ указанной литературы, то можно выделить пять основных тем, фигурирующих в ней: фактический материал по предвестникам, статистическая обработка, лабораторные эксперименты, подробное физическое описание моделей подготовки и описание некоторых методов прогноза статистического толка.

Эта книга отличается от упомянутых публикаций. Эмпирические данные по предвестникам приводятся лишь для сравнения с теоретическими результатами, статистическая обработка и описание лабораторных экспериментов отсутствуют, физическое описание процессов подготовки приводится относительно скупо и основной упор делается на общие черты явления и феноменологический подход, проблема прогноза анализируется и решается нетрадиционными для сейсмологии методами, и статистический прогноз не рассматривается. Основной объект исследования — подготовка одиночного, изолированного тектонического землетрясения — элемента сейсмического процесса. На каждом этапе выделяются общие черты процесса в форме, доступной для перевода на математический язык и постановки конкретных задач математической физики. В результате возникают непростые задачи в области механики сплошной среды и математики.

Существо книги можно кратко сформулировать и так — это взгляд специалиста по механике деформируемого твёрдого тела на процессы подготовки тектонического землетрясения и сопутствующие явления. В итоге многолетней работы автора по рассматриваемой тематике выкристаллизовался замечательный, можно сказать удивительный, результат: даже относительно простые задачи механики деформируемого твёрдого тела для однородных сред с высокой точностью описывают ход многих процессов в довольно сложной по своему строению земной коре. Это даёт хорошую базу и уверенность, что попытки более глубокого анализа перспективны.

В 1991 году вышла книга (Добровольский И. П. Теория подготовки тектонического землетрясения. — М.: ИФЗ АН СССР, 1991. — 217 с.), которая, как видно, посвящена той же теме, что и предлагаемая монография. Однако эти монографии различаются не только по объёму материала, но и по существу, и я думаю, имеет смысл в явном виде отметить основные особенности.

Предлагаемая книга называется «Математическая теория подготовки и прогноза тектонического землетрясения», и, как всякая теория, должна основываться на достаточно полной системе непротиворечивых постулатов. Стремление следовать такому общему принципу, принятому в методологии современной науки, обусловило построение монографии. Сначала на базе не вызывающего сомнений минимального по объёму наблюдательного материала анализируются наиболее общие характерные феноменологические аспекты цикла тектонического землетрясения. Этот материал подготавливает читателя к приёму формулируемых ниже основных постулатов теории. Подчеркнём, что только подготавливает, а не является обоснованием или, тем более, доказательством этих постулатов. Отмеченные постулаты, несмотря на определённую конкретность, допускают построение разных вариантов теории подготовки. Это требует введения ряда принципов, с помощью которых выделяется единственный вид теории. Далее следует собственно построение теории подготовки в количественной форме, где, в частности, обращается внимание на совокупность величин, берущихся из опыта, что характерно вообще для феноменологических теорий. На базе построенной теории производится расчёт предвестников, и в нём рассматривается ряд задач, которые были решены ранее. Но это не простое переписывание: благодаря совершенствованию известных компьютерных математических программ появилась возможность получить практически точные решения задач, исследованных ранее в довольно грубом приближении. При таком стратегическом подходе разнообразные конкретные модели подготовки, которые в книге 1991 года до некоторой степени выполняли роль исходного материала для построения теории, становятся лишь иллюстрациями и отнесены на более позднее место. Кстати, и там их анализ претерпел заметные изменения: на базе построенной теории впервые появилась возможность их обоснованной классификации.

В монографии решены некоторые задачи ретроспективного прогноза места и силы землетрясения по предвестникам конкретных землетрясений. Если принять во внимание погрешности измерений и обработки фактического материала, то можно признать, что вычисленные параметры практически точно совпали с таковыми для реальных землетрясений. Надо признаться, что такое согласие даже для автора оказалось совершенно неожиданным. В целом же проведённый анализ задач прогноза поставил множество новых проблем, и его нужно считать лишь обнадёживающим началом исследований в этом направлении. Подобного материала ранее не было, и он достойно венчает построение теории подготовки.

ПРЕДИСЛОВИЕ
И. П. Добровольский

Книги на ту же тему

1. Теоретические проблемы в геофизике. Вычислительная сейсмология. Выпуск 29, Кейлис-Борок В. И., Молчан Г. М., ред., 1997
2. Предсказание землетрясений, Рикитаке Т., 1979
3. Проблемы геотомографии, Николаев А. В., Галкин И. Н., Санина И. А., ред., 1997
4. Физика землетрясений и предвестники, Соболев Г. А., Пономарев А. В., 2003
5. Избранные труды. Геофизика и физика взрыва, Садовский М. А., 1999
6. Среднесрочный прогноз землетрясений: основы, методика, реализация, Завьялов А. Д., 2006
7. Долгосрочный сейсмический прогноз для Курило-Камчатской дуги, Федотов С. А., 2005
8. Проблемы геофизики XXI века: В 2 кн. (комплект из 2 книг), Николаев А. В., ред., 2003
9. Распространение сейсмических волн, Сердобольский Л. А., 2012
10. Сейсмическое микрорайонирование территорий городов, населённых пунктов и больших строительных площадок, Заалишвили В. Б., 2009
11. Внутреннее строение Земли и планет, Жарков В. Н., 1978
12. Новые методы инженерной геофизики, Бондаренко В. М., Викторов Г. Г., Демин Н. В., Кульков Б. Н., Лумпов Е. Е., Христич В. А., 1983
13. Зыбкая твердь: Что такое землетрясение и как к нему подготовиться, Гир Д., Шах X., 1988
14. Землетрясения, Эйби Д. А., 1982
15. Теория и оперативный прогноз цунами, Соловьев С. Л., ред., 1980
16. Сооружения с выключающимися связями для сейсмических районов, Айзенберг Я. М., 1976
17. Геотермия сейсмичных и асейсмичных зон, 1993