Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2025.Т. 53. №4. C. 142 — 167. ISSN 2079-6641

ФИЗИКА
https://doi.org/10.26117/2079-6641-2025-53-4-142-167
Научная статья
Полный текст на русском языке
УДК 534, 537.2, 537.86, 539.3, 550.34, 519.254, 519.651, 519.654

Содержание выпуска

Read English Version

Предвестники землетрясений в теории критичности геодеформаций

Б. М. Шевцов^{\ast}, О. В. Шереметьева

Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, 684034, Камчатский край, c. Паратунка, ул. Мирная, 7, Россия

Аннотация. Предвестники землетрясений рассматриваются как резонансные проявления критических геодеформаций, дислокационные изменения которых отвечают за аномальные свойства, как самих деформаций, так и порожденных ими физических процессов, играющих роль индикаторов подготовки землетрясений. С учетом вихревой природы сдвиговых дислокаций показано, что критические геодеформации – это переход в турбулентное состояние реологических течений в области формирования очага сейсмического события. Дана классификация предвестников землетрясений по их прямому или опосредованному отношению к дислокационным изменениям и показано, что от этого зависит вероятность прогноза землетрясений. В рамках теории критичности обсуждаются механизмы формирования предвестников землетрясений и то, чем обусловлены их аномальные свойства. В заключение рассмотрены результаты дробно-дифференциального моделирования различных фаз сейсмичности и проверки моделей с привлечением данных сейсмического каталога.

Ключевые слова: предвестники землетрясений, критические геодеформации, аномальные физические явления, скейлинг, дислокационные изменения, сейсмоакустические колебания, электризация горных пород, электромагнитная эмиссия, электродный эффект в атмосфере, токи смещения, ионосферные возмущения, дробный пуассоновский процесс, нестационарность, эредитарность, сейсмический процесс, функция Миттаг-Леффлера, аппроксимация, статистическая модель, дробная модель.

Получение: 20.10.2025; Исправление: 12.11.2025; Принятие: 02.12.2025; Публикация онлайн: 03.12.2025

Для цитирования. Шевцов Б. М., Шереметьева О. В. Предвестники землетрясений в теории критичности геодеформаций // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2025. Т. 53. № 4. C. 142-167. EDN: WVPAWX. https://doi.org/10.26117/2079-6641-2025-53-4-142-167.

Финансирование. Работа выполнена за счёт Государственного задания ИКИР ДВО РАН (№ темы 124012300245-2)

Конкурирующие интересы. Конфликтов интересов в отношении авторства и публикации нет.

Авторский вклад и ответственность. Авторы участвовали в написании статьи и полностью несут ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать.

^{\ast}Корреспонденция: E-mail: bshev@ikir.ru

Контент публикуется на условиях Creative Commons Attribution 4.0 International License

© Шевцов Б. М., Шереметьева О. В., 2025

© ИКИР ДВО РАН, 2025 (оригинал-макет, дизайн, составление)

Список литературы

1. Shevtsov B., Sheremetyeva O. Fractional models of seismoacoustic and electromagnetic activity // E3S Web Conf., 2017. vol. 20, pp. 020013 DOI: 10.1051/e3sconf/20172002013.
2. Шереметьева О. В.Модель процессов релаксации в различных режимах пластических деформаций // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки, 2018. Т. 25, №5, С. 74–82 DOI: 10.18454/2079-6641-2018-25-5-74-82.
3. Sheremetyeva O., Shevtsov B. Fractional Model of the Deformation Process // Fractal Fract., 2022. vol. 6, no. 7, pp. 372 DOI: 10.3390/fractalfract6070372.
4. Шереметьева О. В., Шевцов Б. М. Аппроксимация законов распределения времён ожидания форшоков на основе дробной модели деформационной активности // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки, 2022. Т. 40, №3, С. 137–152 DOI: 10.26117/2079-6641-2022-40-3-137-152.
5. Shevtsov B., Sheremetyeva O. Power-Law Compound and Fractional Poisson Process in the Theory of Anomalous Phenomena / Solar-Terrestrial Relations and Physics of Earthquake Precursors. STRPEP 2023, Springer Proceedings in Earth and Environmental Sciences, vol. 12. Cham, Switzerland, Springer, 2023, pp. 266–275 DOI: 10.1007/978-3-031-50248-4_27.
6. Shevtsov B., Sheremetyeva O. Fractional Criticality Theory and Its Application in Seismology // Fractal Fract., 2023. vol. 7, no. 12, pp. 890 DOI: 10.3390/fractalfract7120890.
7. Шереметьева О. В., Шевцов Б. М. Приложение эредитарной модели критичности к исследованию характеристик сейсмического процесса в зоне субдукции Курило-Камчатской островной дуги // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки, 2024. Т. 46, №1, С. 89–102 DOI: 10.26117/2079-6641-2024-46-1-89-102.
8. Шереметьева О. В., Шевцов Б. М. Характеристики деформационного процесса в зоне субдукции Курило-Камчатской островной дуги в фазе афтершоков на основе дробной модели деформационной активности // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки, 2024. Т. 49, №4, С. 50–64 DOI: 10.26117/2079-6641-2024-49-4-50-64.
9. Шевцов Б. М., Шереметьева О. В. Аномальная диффузия с памятью в теории критичности // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки, 2024. Т. 49, №4, С. 220–230 DOI: 10.26117/2079-6641-2024-49-4-220-230.
10. Sheremetyeva O. V. Hereditarian properties of foreshock distributions in the framework of a fractional model of the deformation process / Hereditary Models of Dynamic Processes in Geospheres, Mathematics of Planet Earth, vol. 12. Cham, Switzerland, Springer, 2024, pp. 69–82 DOI: 10.1007/978-3-031-70114-6.
11. Burridge R., Knopoff L.Model and theoretical seismicity // Bulletin of the Seismological Society of America, 1967. vol. 57, no. 3, pp. 341–371.
12. Shevtsov B. M. Relaxation oscillations in energy active zones // E3S Web Conf., 2020. vol. 196, pp. 02026 DOI: 10.1051/e3sconf/202019602026.
13. Дружин Г. И., Марапулец Ю.В., Чернева Н. В., Исаев А. Ю., Солодчук А. А. Акустические и электромагнитные излучения перед землетрясением на Камчатке // Доклады академии наук, 2017. Т. 472, №5, С. 584–589.
14. Луковенкова О. О., Малкин Е. И., Мищенко М. А., Солодчук А. А. Аномалии перед камчатскими землетрясениями (ML ≥ 4.75) в сигналах электромагнитного излучения и геоакустической эмиссии в 2013 году // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки, 2021. Т. 34, №1, С. 75–87 DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-75-87.
15. Пархоменко Э. И. Явления электризации в горных породах. М.: Наука, 1968. 256 с.
16. Titova M. A., Zakharov V. I., Pulinets A. S. Interpretation of Ionospheric Disturbances During the Largest Earthquake by the Using the Differentiated Approach for the Special Methods to Processing Satellite Radio Signals // Geomagnetism and Aeronomy, 2022. vol. 62, no. 6, pp. 783–801 DOI: 10.1134/S0016793222060159.
17. Богданов В. В., Павлов А. В. Динамика поведения ионосферных параметров накануне землетрясений в периоды 28.02.−01.03.2013г. и 19.05−24.05.2013г // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки., 2018. Т. 22, №2, С. 85–99 DOI: 10.26117/2079-6641-2018-22-2-85-99.
18. Богданов В. В., Павлов А. В. Построение на основе сейсмических и ионосферных прогностических признаков методики оценки области временного периода ожидания сильных камчатских землетрясений // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки, 2020. Т. 30, №1, С. 59–78 DOI: 10.26117/2079-6641-2020-30-1-59-78.
19. Мандрикова О. В., Полозов Ю.А. Метод выделения аномальных особенностей в данных критической частоты ионосферы на основе совмещения вейвлет-преобразования и нейронных сетей // Цифровая обработка сигналов, 2012. №2, С. 29–35.
20. Rodkin M. V., Liperovskaya E. V.On the Difference in Physical Mechanisms of Earthquakes at Different Depths and Their Ionospheric Response // Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 2023. vol. 59, pp. 377–390 DOI: 10.1134/S1069351323030114.
21. Bychkov V. V., Korsunova L.P., Smirnov S. E., Hegai V. Anomaliesin the ionosphereandelectricity of the surfacelayer of the atmospherebefore the Kamchatkaearthquake of 30.01.2016 according to the ParatunkaObservatory // Geomagnetism and Aeronomy, 2017. vol. 57, no. 4, pp. 532–540 DOI: 10.1134/S0016793217040053.
22. Denisenko V. V., Ampferer M., Biernat H. K. Ionospheric conductivity effects on the electric field penetration from the atmosphere into the ionosphere // Natural Hazards and Earth System Sciences, 2008. vol. 8, no. 5, pp. 57–60 DOI: 10.5194/nhess-8-1009-2008.
23. Denisenko V. V., Boudjada M. Y., Horn M., Pomozov E. V., Biernat H. K., Schwingenschuh K., Lammer H., Prattes G., Cristea E. Ionospheric conductivity effects on electrostatic field penetrationinto the ionosphere // Natural Hazards and Earth System Sciences, 2008. vol. 8, no. 5, pp. 1009–1017 DOI: 10.5194/nhess-8-1009-2008.
24. Poklad Yu. V., Ermak V. M., Gavrilov B. G., Ryakhovskiy I. A. Variations in the parameters of the Signal from the A1F3 VLF Transmitter Received at the Mikhnevo Geophysical Observatory During a Series of Earthquakes in Turkey in February 2023 / Solar-Terrestrial Relations and Physics of Earthquake Precursors. STRPEP 2023, Springer Proceedings in Earth and Environmental Sciences. Cham, Switzerland, Springer, 2023, pp. 179–185 DOI: 10.1007/978-3-031-50248-4_27.
25. Муллаяров В. А., Абзалетдинова Л. М., Аргунов В. В., Корсаков А. А. Вариации параметров грозовых электромагнитных сигналов на трассах, проходящих над областями землетрясений // Геомагнетизм и аэрономия, 2011. Т. 51, №6, С. 841–851.
26. Аргунов В. В., Муллаяров В. А.О проявлении землетрясений в сигналах атмосфериков // Успехи современного естествознания, 2010. №8, С. 29.
27. Smirnov S. E. Association of the negative anomalies of the quasistatic electric field in atmosphere with Kamchatka seismicity // Natural Hazards and Earth System Sciences, 2008. vol. 8, no. 5, pp. 745–749 DOI: 10.5194/nhess-8-1009-2008.
28. Липеровская Е. В., Парро М., Богданов В. В., Мейстер К. В., Родкин М. В., Липеровский В. А. Об инфракрасном излучении в атмосфере перед землетрясениями // Геофизические исследования, 2008. №8, С. 51–68.
29. Беляков А. С., Лавров В. С., Николаев А. В., Худзинский Л. Л. Подземный фоновый звук и его связь с приливными деформациями // Физика Земли, 1999. №12, С. 39–46.
30. Гаврилов В. А., Пантелеев И. А., Рябинин Г. В. Физическая основа электромагнитного воздействия на интенсивность геоакустических процессов // Физика Земли, 2014. №1, С. 89–103.
31. Марапулец Ю.В., Щербина А. О. Оценка ориентации оси наибольшего сжатия пород с использованием точечной приемной системы на основе комбинированного приемника // Акустический журнал, 2018. Т. 64, №6, С. 703–711.
32. Gapeev M. I., Solodchuk A. A. Mathematical Model of the Formation of Geoacoustic Emission Zones in the Elastic Approximation of the Medium / Parovik R., Zunnunov R.T. (eds) Hereditary Models
    of Dynamic Processes in Geospheres, Mathematics of Planet Earth, vol. 12. Cham, Switzerland, Springer, 2024, pp. 109–120 DOI: 10.1007/978-3-031-70114-6_6.
33. Гапеев М. И., Солодчук А. А.Моделирование направления осей главных напряжений горных пород при подготовке землетрясений // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки, 2024. Т. 49, №4, С. 171–184 10.26117/2079-6641-2024-49-4-171-184.
34. Gapeev M. I., Marapulets Yu. V., Solodchuk A. A. Orientation of the Principal Stress Axes as a Possible Cause of Geoacoustic Radiation Anisotropy During Earthquake Preparation // Geodynamics and Tectonophysics, 2025. Т. 16, №5, С. 0846 DOI: 10.5800/GT-2025-16-5-0846.
35. Huang F., Liu J., Kopylova G., Martinelli G., Mokhtari M., Singha RoyP. N. Editorial: From preparation to faulting: multidisciplinary investigations on earthquake processes, volume II // Front. Earth Sci., 2024. vol. 12, pp. 1467641 DOI: 10.3389/feart.2024.1467641.
36. Копылова Г. Н., Любушин А. А., Таранова Л. Н. Новая прогностическая технология анализа вариаций низкочастотного сейсмического шума (на примере районов Дальнего Востока России) // Российский сейсмологический журнал, 2021. Т. 3, №1, С. 75–91 DOI: 10.35540/2686-
    7907.2021.1.05.
37. Parovik R. I., Shevtsov B. M., Firstov P.P.A model of radon (222Rn) transport in the superdiffusion mode in a fractal medium // Reports of the Adyghe (Circassian) International Academy of Sciences, 2008. vol. 10, no. 2, pp. 79–85.
38. Janossy L., Renyi A., Aczel J.On composed Poisson distributions // I. Acta Math. Acad. Sci. Hungar., 1950. no. 1, pp. 209–224.
39. Adelson R. M. Compound Poisson distributions // Oper. Res. Quart., 1966. vol. 17, pp. 73–75.
40. Antonio Di Crescenzo, Barbara Martinucci, Alessandra MeoliA fractional counting process and its connection with the Poisson process // ALEA, Lat. Am. J. Probab. Math. Stat., 2016. no. 13, pp. 291–307 DOI: 10.30757/ALEA.v13-12.
41. Beghin L., Macci C. Multivariate fractional Poisson processes and compound sums // Adv. in Appl. Probab., 2016. vol. 48, no. 3 DOI: 10.1017/apr.2016.23 author.
42. Khandakar M., Kataria K. K. Some Compound Fractional Poisson Processes // Fractal Fract., 2023. vol. 7, no. 1, pp. 15 DOI: 10.3390/fractalfract7010015.
43. Kanamori Hiroo The Energy Release in Great Earthquakes // J. of Geophysical Research, 1977. vol. 82, no. 20, pp. 2981–2987.
44. Gutenberg B., Richter C. F. Frequency of Earthquakes in California // Bulletin of the Seismological Society of America, 1944. vol. 34, pp. 185–188.
45. The Geophysical Service of the Russian Academy of Sciences. Available online: http://www.gsras.ru/new/eng/catalog/.
46. Bak P., Christensen K., Danon L., Scanlon T. Unified scaling law for earthquakes // Phys. Rev. Lett., 2002. vol. 88, no. 17, pp. 178501–11785014.
47. Carbone V., Sorriso-Valvo L., Harabaglia P., Guerra I. Unified scaling law for waiting times between seismic events // Europhys. Lett., 2005. vol. 71, no. 6, pp. 1036–1042 DOI: 10.1209/epl/i2005-10185-0.
48. Riga G., Balocchi P. Short-term earthquake forecast with the seismic sequence hierarchization method // Open Journal of Earthquake Research, 2016. vol. 5, pp. 79–96 DOI: 10.4236/ojer.2016.52006.
49. Shevtsov B. M., Sagitova R. N. Statistical analysis of seismic processes on the basis of the diffusion approach // Doklady Earth Sciences, 2009. vol. 426, no. 1, pp. 642–644 DOI: 10.4236/ojer.2016.52006.
50. Dobrovolsky I.R., Zubkov S. I., Myachkin V. I. Estimation of the size of earthquake preparation zones // Pageoph., 1979. no. 117, pp. 1025–1044.

---

Информация об авторах

---

---