DOI: https://doi.org/10.25296/1997-8669-2024-18-2-54-77
НАКЛОНОМЕРНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В СЕЙСМОАКТИВНЫХ РЕГИОНАХ: ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Глухов В.Е., Барыкина О.С.
В статье представлен краткий ретроспективный анализ совершенствования метода наклономерных наблюдений от первых маятниковых конструкций до скважинных пузырьковых наклономеров и оптических интерференционных систем. На основе классических и современных работ описываются практические и теоретические возможности метода с точки зрения прикладной геофизики. Приведен обзор выполненных ранее исследований в нашей стране и за рубежом. Отмечено, что данный метод широко используется для оценки деформаций земной поверхности длительностью от нескольких минут до нескольких месяцев и отслеживания долговременных трендов. Анализ результатов предыдущих исследований указывает на то, что при наличии достаточно плотной сети метод наклономерных наблюдений обеспечивает лучшую разрешающую способность в сравнении с признанными методами исследования движений с помощью глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) и интерферометрических радаров с синтезированной апертурой. Результаты, полученные наклономерами, могут использоваться при изучении периодических и непериодических современных движений земной поверхности различной природы, например, с деформационным откликом на приливное воздействие, движений в ходе подготовки, активной фазы и релаксации при вулканических извержениях, для получения физико-механических характеристик горных пород и во многих других направлениях. Описываются иные области применения метода, в т.ч. отмечается, что некоторые модели наклономеров могут использоваться для регистрации и получения количественных характеристик сейсмических событий. Показана роль советских и российских исследователей в развитии наклономерных наблюдений и разработке методик их проведения. Отмечаются основные этапы развития наклономерных наблюдений на п-ове Камчатка. Оцениваются возможности созданной Камчатской наклономерной сети. Показаны некоторые результаты работы сети, позволяющие утверждать, что данные, полученные при наклономерных наблюдениях, могут успешно дополнять информацию о движениях, получаемую с помощью других методов мониторинга, в т.ч. сети ГНСС-наблюдений, развернутой на п-ове Камчатка.
1. Бончковский В.Ф., 1940. Наклоны земной поверхности. Изд-во АН СССР, Москва.
2. Буланже Ю.Д., Гриднев Д.Г., Давыдов В.И., Тененбаум С.Г., Власов Б.В., 1975. Кварцевый наклономер НК-1. В сб. статей под ред. Н.Н. Парийского, Приливные деформации Земли. Наука, Москва, с. 149–157.
3. Глухов В.Е., Дрознин Д.В., Макаров Е.О., 2024. Анализ волновых форм землетрясений, полученных с помощью станций сети наклономерных наблюдений на Камчатке. Сейсмические приборы, Том 60, № 2, с. 37–52, https://doi.org/10.21455/si2024.2-3.
4. Глухов В.Е., Макаров Е.О., Болдина С.В., 2023. Аппаратурно-программный комплекс сети наклономерных наблюдений за
деформационными процессами на полуострове Камчатка. Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки, Том 44, № 3, с. 157–172, https://doi.org/10.26117/2079-6641-2023-44-3-157-172.
5. Гравиров В.В., Дещеревский А.В., Кузьмин Ю.О., Лиходеев Д.В., Собисевич А.Л., Широков И.А., 2022. Развитие систем
прецизионных наклономерных наблюдений в условиях подземной обсерватории. Сейсмические приборы, Том 58, № 1, с. 29–52, https://doi.org/10.21455/si2022.1-2.
6. Гриднев Д.Г., Барсенков С.Н., Гусева Ф.П., 1975. Наблюдение приливных наклонов в Обнинске макетом кварцевого
наклономера. В сб. статей под ред. Н.Н. Парийского, Приливные деформации Земли. Наука, Москва, с. 70–77.
7. Гриднев Д.Г., Сарычева Ю.К., Тимофеев В.Ю., 1982. Определение масштаба записи приливорегистрирующего гравиметра
GS-12 № 186. Геология и геофизика, № 3, с. 96–101.
8. Гриднев Д.Г., Сарычева Ю.К., Тимофеев В.Ю., 1989. Наклоны земной поверхности в районе водохранилища Иркутской ГЭС. Геология и геофизика, № 3, с. 116–122.
9. Двигало В.Н., Свирид И.Ю., Шевченко А.В., 2014. Первые количественные оценки параметров Трещинного Толбачинского
извержения 2012–2013 гг. по данным аэрофотограмметрических наблюдений. Вулканология и сейсмология, № 5, с. 3–11.
10. Дещеревский А.В., 1996. Фильтрация сезонных компонент вариаций геоэлектрических параметров на Гармском полигоне. Автореф. … канд. физ.-мат. наук, Объединенный институт физики Земли РАН, Москва.
11. Дещеревский А.В., Журавлев В.И., 1997. Анализ временных рядов с программой ABD. Изд-во Объединенного института
физики Земли РАН, Москва.
12. Дещеревский А.В., Сидорин А.Я., 1999. Некоторые вопросы методики оценки среднесезонных функций для геофизических данных. Изд-во Объединенного института физики Земли РАН, Москва.
13. Дещеревский А.В., Журавлев В.И., Никольский А.Н., Сидорин А.Я., 2016. Технологии анализа геофизических временных
рядов. Часть 2. WINABD — пакет программ для сопровождения и анализа данных геофизического мониторинга. Сейсмические приборы, Том 52, № 3, с. 50–80.
14. Дещеревский А.В., Журавлев В.И., Никольский А.Н., Сидорин А.Я., 2016. Проблемы анализа временных рядов с пропусками и методы их решения в программе WINABD. Геофизические процессы и биосфера, Том 15, № 3, с. 5–34.
Дещеревский А.В., Журавлев В.И., Никольский А.Н., Сидорин А.Я., 2016. Программный пакет ABD — универсальный
инструмент для анализа данных долговременных наблюдений. Наука и технологические разработки, Том 95, № 4, с. 35–48.
16. Джигаури Г.М., Мастицкий А.К., Кереселидзе С.Б., Нейштадт Л.И., Окуджава В.И., 1980. Ингурская плотина на р. Ингури. В
сб. статей под ред. А.А. Борового, Геология и плотины, Том 8. Энергия, Москва, с. 7–30.
17. Доброхотов Ю.С., 1972. Измерение наклонов земной поверхности высокочувствительными уровнями. В сб. статей под ред. Н.Н. Парийского, Е.Ф. Саваренского, Медленные движения земной коры. Наука, Москва, с. 229–238.
18. Доброхотов Ю.С., 1981. Уровенный наклономер. В сб. cтатей под ред. Ю.Д. Буланже, Измерение силы тяжести. Наука, Москва, с. 22–29.
19. Дрознин Д.В., Дрознина С.Я., 2010. Интерактивная программа обработки сейсмических сигналов DIMAS. Сейсмические
приборы, Том 46, № 3, с. 22–34.
20. Жаринов Н.А., 2018. Опыт наблюдений вертикальных смещений земной поверхности гидростатическими наклономерами на Камчатке. Вулканизм и связанные с ним процессы, Материалы XXI Региональной научной конференции, посвященной Дню вулканолога, Петропавловск-Камчатский, 2018, с. 48–51.
21. Жаринов Н.А., Доброхотов Ю.С., Магуськин М.А., Энман С.В., 1978. О наклонах земной поверхности при образовании Второго конуса Большого трещинного Толбачинского извержения 1975 г. В кн. под ред. Е.К. Мархинина, С.А. Федотова, Геологические и геофизические данные о Большом трещинном Толбачинском извержении 1975–1976 гг. Наука, Москва, с. 213–216.
22. Жаринов Н.А., Доброхотов Ю.С., Энман В.Б., 1978. Наблюдения наклонов земной поверхности уровенными наклономерами на Камчатке. Известия АН СССР. Физика Земли, № 1, с. 54–62.
23. Жаринов Н.А., Магуськин М.А., 1989. Вертикальные движения земной поверхности на малых нивелирных площадках,
Камчатка. В сб. статей под ред. М.А. Садовского, Прогноз землетрясений. Геодезические методы исследований, № 11. Дониш, Душанбе, с. 211–219.
24. Жаринов Н.А., Энман С.В., Скуридин Ю.Ф., Еремеев H.H., Локотко М.И., 1984. Об изучении деформаций земной поверхности на Ключевском вулкане (1972–1982 гг.). Вулканология и сейсмология, № 4, с. 67–75.
25. Жаринов Н.А., Фирстов П.П., 1985. Активность, сейсмический режим и наклоны земной поверхности вулкана Карымский
летом 1976 г. Вулканология и сейсмология, № 2, с. 93–95.
26. Запреева Е.А., 2004. Приливные параметры упругости земли в условиях латерально-однородной и латерально-неоднородной среды. Автореф. … канд. физ.-мат. наук, Институт геофизики Сибирского отделения РАН, Новосибирск.
27. Количко А.В., 1981. О возможности прогнозирования величин современных перемещений по тектоническим разломам. В сб. научных трудов Прогнозирование в инженерных изысканиях для гидротехнического строительства, Вып. 76. Изд-во
Гидропроекта, Москва, с. 24–30.
28. Кортацци И.Е., 1895. Наблюдения с помощью горизонтального маятника Ребер-Пашвица на Николаевской обсерватории. Известия Русского Астрономического общества, Том 4, с. 24–55.
29. Кугаенко Ю.А., Титков Н.Н., Салтыков В.А., Воропаев П.В., 2015. Анализ подготовки Трещинного Толбачинского извержения 2012–2013 гг. в параметрах сейсмического режима и деформаций земной коры по данным системы комплексного мониторинга активности вулканов Камчатки. Вулканология и сейсмология, № 4, с. 40–58.
30. Кузьмин Ю.О., 2019. Индуцированные деформации разломных зон. Физика Земли, № 5, с. 61–75, https://doi.org/10.31857/S0002-33372019561-75.
31. Кузьмин Ю.О., 2020. Современная геодинамика и медленные деформационные волны. Физика Земли, № 4, с. 172–182,
https://doi.org/10.31857/S0002333720040055.
32. Кузьмин Ю.О., 2021. Геодинамическая эволюция Центральной Азии и современная геодинамика Копетдагского региона
(Туркменистан). Физика Земли, № 1, с. 144–153, https://doi.org/10.31857/S0002333721010051.
33. Куюнджич Б.Д., Савич А.И. (ред.), 1990. Комплексные инженерно-геофизические исследования при строительстве
гидротехнических сооружений. Недра, Москва.
34. Любушин А.А., 1993. Многомерный анализ временных рядов систем геофизического мониторинга. Физика Земли, № 3,
с. 103–108.
35. Молоденский М.С., Крамер М.В., 1967. Приливы в упругой вращающейся Земле с жидким ядром. Земные приливы и
внутреннее строение Земли. Наука, Москва.
36. Невмержицкий И.С., Тимофеев В.Ю., Ардюков Д.Г., Бойко Е.В., Тимофеев А.В., Семибаламут В.М., Терешкин Д.О., Фомин Ю.Н., Панов С.В., Парушкин М.Д., Узбеков Н.Б., 2017. Деформографические наблюдения в Средней Азии и Байкальской рифтовой зоне. Результаты наблюдений и связь с сейсмичностью. Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных, Материалы XII Международной сейсмологической школы, Алматы, 2017, с. 236–240.
37. Островский А.Е., 1961. Наклономер с фотоэлектрической регистрацией. В сб. статей под ред. Ю.Д. Буланже, Изучение земных приливов. Изд-во АН СССР, Москва, с. 41–75.
38. Островский А.Е., 1978. Деформации земной коры по наблюдениям наклонов. Наука, Москва.
39. Прошкина З.Н., Валитов З.Н., Кулинич Р.Г., Колпащикова Т.Н., 2015. Изучение приливных вариаций силы тяжести в зоне
перехода от континента к Японскому морю. Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле, № 3, Вып. 27, с. 71–79.
40. Ризниченко Ю.В., 1965. О сейсмотектоническом течении горных масс. В сб. статей под ред. Ю.В. Ризниченко, Динамика
земной коры. Наука, Москва, с. 56–63.
41. Сероветников С.С., 2013. Сеть наклономерных станций регистрации поверхностных деформационных процессов,
обусловленных сейсмической и вулканической активностью Камчатского региона. Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России, Труды Четвертой научно-технической конференции, Петропавловск-Камчатский, 2013, c. 108–112.
42. Сенюков С.Л., Нуждина И.Н., 2019. Сейсмический мониторинг вулканов Камчатки. В сб. статей Землетрясения Северной
Евразии, Вып. 22. Изд-во Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба РАН», Обнинск, с. 485–501.
43. Собисевич А.Л., Гриднев Д.Г., Собисевич Л.Е., Канониди К.Х., 2008. Аппаратурный комплекс Северокавказской геофизической обсерватории. Сейсмические приборы, Том 44, № 1, с. 21–42.
44. Тимофеев В.Ю., Тимофеев А.В., Ардюков Д.Г., Бойко Е.В., 2019. Кварцевые наклономеры и опыт их использования в
геофизических исследованиях. Сейсмические приборы, Том 55, № 3, с. 24–47, https://doi.org/10.21455/si2019.3-2.
45. Токарев П.И., 1982. Низкочастотное вулканическое дрожание. Вулканология и сейсмология, № 6, с. 56–78.
46. Федотов С.А., Соломатин А.В., 2017. Долгосрочный сейсмический прогноз для Курило-Камчатской дуги на IV.2016 — III.2021 гг., его развитие и применение; особенности сейсмичности Курило-Камчатской дуги до и после глубокого Охотоморского землетрясения 24.V.2013 г., М = 8.3. Вулканология и сейсмология, № 3, с. 3–17, https://doi.org/10.7868/S0203030617030014.
47. Фирстов П.П., Глухов В.Е., Макаров Е.О., Жаринов Н.А., Титков Н.Н., Сероветников С.С., Такахаши Х., 2019. Геодинамические процессы, предшествующие глубокому Охотоморскому землетрясению 24 мая 2013 г. с магнитудой МW = 8.3. Доклады Академии наук, Том 489, № 3, с. 83–86, https://doi.org/10.31857/S0869-56524893303-306.
48. Фирстов П.П., Макаров Е.О., Глухов В.Е., Титков Н.Н., Жаринов Н.А., Такахаши Х., 2021. Наклономерные наблюдения на
полуострове Камчатка в 2012–2016 гг. Сейсмические приборы, Том 57, № 1, с. 49–68, https://doi.org/10.21455/si2021.1-4.
49. Чебров В.Н. (ред.), 2014. Сильные Камчатские землетрясения 2013 г. Новая книга, Петропавловск-Камчатский.
50. Чебров В.Н., Кугаенко Ю.А., Абубакиров И.Р., Дрознина С.Я., Иванова Е.И., Матвеенко Е.А., Митюшкина С.В., Ототюк Д.А.,
Павлов В.М., Раевская А.А., Салтыков В.А., Сенюков С.Л., Серафимова Ю.К., Скоркина А.А., Титков Н.Н., Чебров Д.В., 2016.
Жупановское землетрясение 30.01.2016 г. с Ks = 15.7, MW = 7.2, I = 6 (Камчатка). Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле, № 1,
Вып. 29, с. 5–15.
51. Чебров В.Н., Кугаенко Ю.А., Викулина С.А., Кравченко Н.М., Матвеенко Е.А., Митюшкина С.В., Раевская А.А., Салтыков В.А.,
Чебров Д.В., Ландер А.В., 2019. Глубокое Охотоморское землетрясение 24.05.2013 г. у юго-восточного побережья Камчатки с магнитудой MW = 8.3 — сильнейшее сейсмическое событие у берегов Камчатки за период детальных сейсмологических
наблюдений. Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле, № 1, Вып. 21, с. 17–24.
52. Широков И.А., Жаринов Н.А., Перцев Б.П., Анохина К.М., 2009. Вариации наклонов земной поверхности на Камчатке в районе Ключевского вулкана. Вулканология и сейсмология, № 6, с. 44–53.
53. Agnew D.C., 1986. Strainmeters and tiltmeters. Reviews of Geophysics, Vol. 24, Issue 3, pp. 579–624, https://doi.org/10.1029/RG024i003p00579.
54. Agnew D.C., 1997. NLOADF: a program for computing ocean-tide loading. Journal of Geophysical Research, Vol. 102, No. B3,
pp. 5109–5110, https://doi.org/10.1029/96JB03458.
55. Anderson K., Lisowski M., Segall P., 2010. Cyclic ground tilt associated with the 2004–2008 eruption of Mount St. Helens. Journal of Geophysical Research Atmospheres, Vol. 115, Issue B11, ID 201, https://doi.org/10.1029/2009JB007102.
56. Azaryan N., Batusov V., Budagov J., Glagolev V., Lyablin M., Trubnikov G., Shirkov G., Gayde J.-Ch., Di Girolamo B., Mergelkuhl D.,
Nessi M., 2015. The precision laser inclinometer long-term measurement in thermo-stabilized conditions (first experimental data).
Physics of Particles and Nuclei Letters, Vol. 12, No. 4, pp. 532–535, https://doi.org/10.1134/S1547477115040056.
57. Battaglia M., Troise C., Obrizzo F., Pingue F., De Natale G., 2006. Evidence for fluid migration as source of deformation at
CampiFlegrei caldera (Italy). Geophysical Research Letters, Vol. 33, No. L01, ID 307, https://doi.org/10.1029/2005GL024904.
58. Beaumont C., Berger J., 1974. Earthquake prediction: modification of the earth tide tilts and strains by dilatancy. Geophysical Journal International, Vol. 39, Issue 1, pp. 111–121, https://doi.org/10.1111/J.1365-246X.1974.TB05441.X.
59. Bruno V., Aloisi M., Gambino S., Mattia M., Ferlito C., Rossi M., 2022. The most intense deflation of the last two decades at Mt. Etna: the 2019–2021 evolution of ground deformation and modeled pressure sources. Geophysical Research Letters, Vol. 49, Issue 6, ID e2021GL095195, https://doi.org/10.1029/2021GL095195.
60. Bonaccorso A., Falzone G., Gambino S., 1999. An investigation into shallow borehole tiltmeters. Geophysical Research Letters, Vol. 26, Issue 11, pp. 1637–1640, https://doi.org/10.1029/1999GL900310.
61. Bullen K., 1963. An Introduction to the Theory of Seismology. Cambridge University Press, New York, NY, USA.
62. Buys-Ballot C.H.D., 1847. Leo claemert periodiques de temperature. Kemint et Fills, Utrecht, The Netherlands.
63. Castle R.O., Alt J.N., Savage J., Balazs E.I., 1974. Elevation changes preceding the San Fernando earthquake of February 9, 1971.
Geology, Vol. 2, Issue 2, pp. 61–66, https://doi.org/10.1130/0091-7613(1974)22.0.co;2.
64. Churei M., Katayama H., 2006. Ground tilt change associated with the 2004 eruption at Asamayama volcano, Japan. Bulletin of the Volcanological Society of Japan, Vol. 50, pp. 91–101, https://doi.org/10.18940/kazan.51.1_91.
65. Cooper G.L. (ed.), 1970. Autonetics technical report for guidance, control and flight mechanics. Publishing hose of the American
Institute of Aeronautics and Astronautics, Santa Barbara, СA, USA.
66. Costa A., Melnik O., Sparks R.S.J., Voight B., 2007. Control of magma flow in dykes on cyclic lava dome extrusion. Geophysical
Research Letters, Vol. 34, No. L02, ID 303, https://doi.org/10.1029/2006GL027466.
67. Darwin G.H., 1882. On variations in the vertical due to elasticity of the Earth’s surface. The London, Edinburgh, and Dublin
Philosophical Magazine and Journal of Science, Series 5, Vol. 14, No. 90, pp. 409–427, https://doi.org/10.1080/14786448208628439.
68. Dehant V., 1987. Tidal parameters for an inelastic Earth. Physics of the Earth and Planetary Interiors, Vol. 49, Issue 1–2, pp. 97–116, https://doi.org/10.1016/0031-9201(87)90134-8.
69. Dzurisin D., 2003. A comprehensive approach to monitoring volcano deformation as a window on the eruption cycle. Reviews of Geophysics, Vol. 4, Issue 1, ID 1001, https://doi.org/10.1029/2001RG000107.
70. Endo E., Ward P., Harlow D., Allen R., Eaton J., 1974. A prototype global volcano surveillance system monitoring seismic activity and tilt. Bulletin of Volcanology, Vol. 38, pp. 315–344, https://doi.org/10.1007/BF02599410.
71. Ferreira A., D’Oreye N., Woodhouse J., Zürn W., 2006. Comparison of fluid tiltmeter data with long-period seismograms: Surface
waves and Earth’s free oscillations. Journal of Geophysical Research Atmospheres, Vol. 111, Issue B11, ID 307,
https://doi.org/0.1029/2006JB004311.
72. Ferro A., Gambino S., Panepinto S., Falzone G., Laudani G., Ducarme B., 2011. High precision tilt observation at Mt. Etna Volcano,
Italy. Acta Geophysica, Vol. 59, No. 3, pp. 618–632, https://doi.org/10.2478/s11600-011-0003-7.
73. Firstov P., Makarov E., Glukhov V., Titkov N., Zharinov N., Takahashi H., 2021. Tilt observations on the Kamchatka Peninsula in 2012–2016. Seismic Instruments, Vol. 57, Issue 4, pp. 424–437, https://doi.org/10.3103/S074792392104006X.
74. Fournier N., Jolly A. Miller C., 2011. Ghost tilt signal during transient ground surface deformation events: insights from the September 3, 2010 Mw = 7.1 Darfield earthquake, New Zealand. Geophysical Research Letters, Vol. 38, No. L16, ID 305,
https://doi.org/10.1029/2011GL048136.
75. Gambino S., Falzone G., Ferro A., Laudan G., 2014. Volcanic processes detected by tiltmeters: a review of experience on Sicilian
volcanoes. Journal of Volcanology and Geothermal Research, Vol. 271, pp. 43–54, https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2013.11.007.
76. Gambino S., Guglielmino F., 2008. Ground deformation induced by geothermal processes: a model for La Fossa Crater (Vulcano Island, Italy). Journal of Geophysical Research, Vol. 113, Issue B07, ID 402, https://doi.org/10.1029/2007JB005016.
77. Gilli E., Boudin F., Longuevergne L., Florsch N., Walch J.-J., Gomez A., Depeyre J., Marie J.-C., 2010. Neotectonics and current
hydrologically-induced karst deformation. Case study of the Plateau de Calern (Alpes-Maritimes, France). Geodinamica Acta, Vol. 23, Issue 1–3, pp. 49–64, https://doi.org/10.3166/ga.23.49-64.
78. Goulty N., 1976. Strainmeters and tiltmeters in geophysics. Tectonophysics, Vol. 34, Issue 3, pp. 245–256, https://doi.org/10.1016/0040-1951(76)90099-8.
79. Harrison J.C., 1976. Cavity and topographic effects in tilt and strain measurement. Journal of Geophysical Research, Vol. 81, No. 2, pp. 319–328, https://doi.org/10.1029/jb081i002p00319.
80. Hengler L., 1832. Astronomishe Pendelwaage? NebsterneuenItivellirewaage, erfunden und dargestelt. Dingler’s Polytechnisches
Journal, Bd. 43, pp. 81–92.
81. Herbst K., 1979. Interpretation of tilt measurements in the period range above that of the tides. URL:
https://archive.org/details/DTIC_ADA074525/page/7/mode/2up (дата обращения: 10.05.2024).
82. Inouye W., 1933. Earth-tilts obreved at Mt. Tukuba, Japan. Bulletin of the Earthquake Research Institute, Vol. XI, pp. 693–703.
83. Ishimoto M., 1928. Construction d’un pendule horizontal de quartz et observations sur les variations de I’inclinaison de la surface terrestre. Japanese Journal of Astronomy and Geophysics, Vol. 6, pp. 83–118.
84. Jacob T., Chéry J., Boudin F., Bayer R., 2010. Monitoring deformation from hydrologic processes in a karst aquifer us-ing long-baseline tiltmeters. Water Resources Research, Vol. 46, Issue W09, ID 542, https://doi.org/10.1029/2009WR008082.
85. Johnston M., 1981. Tiltmeter measurements on Mt. St. Helens. Publishing house of the U.S. Geological Survey, Washington, WA, USA, pp. 169–174.
86. Jovanovich D.B., 1975. An inversion method for estimating the source parameters of seismic and aseismic events from static strain data. Geophysical Journal International, Vol. 43, Issue 2, pp. 347–365, https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1975.tb00639.x.
87. Kaariainen J., 1979. Observing the earth tides with a long water-tube tiltmeter. Publication house of the Finnish Geodetic Institute, Masala, Finland, https://doi.org/http://hdl.handle.net/10138/346929.
88. Kanamori H., 1970. Recent developments in earthquake prediction research in Japan. Tectonophysics, Vol. 9, Issue 2, pp. 291–300, https://doi.org/10.1016/0040-1951(70)90023-5.
89. Kirsch R., Zschau J., 1986. The influence of a dilatant region in the Earth’s crust on the Earth tide tilt and strain (earthquake prediction). Journal of Geophysics, Vol. 59, No. 3, pp. 157–163, https://doi.org/10.23689/fidgeo-3177.
90. Larson K.M., Cervelli P., Lisowski M., Miklius A., Segall P., Owen S., 2001. Volcano monitoring using Global Position System:
filtering strategies. Journal of Geophysical Research Atmospheres, Vol. 106, pp. 19453–19464, https://doi.org/10.1029/2001JB000305.
91. Lennon G., Baker T., 1973. The Earth tide signal and its coherency. Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, Vol. 14,
pp. 161–182, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1973QJRAS..14..161L/abstract.
92. Lesparre N., Boudin F., Champollion C., Chéry J., Danquigny C., Seat H.C., Cattoen M., Lizion F., Longuevergne L., 2017. New
insights on fractures deformation from tiltmeter data measured inside the Fontaine de Vaucluse karst system. Geophysical Journal
International, Vol. 208, Issue 3, pp. 1389–1402, https://doi.org/10.1093/gji/ggw446.
93. Levine J., Meertens С., Busby R., 1989. Tilt observations using borehole tiltmeters 1. Analysis of tidal and secular tilt. Journal of
Geophysical Research Atmospheres, Vol. 94, Issue B1, pp. 574–586, https://doi.org/10.1029/JB094iB01p00574.
94. Marsden L., Neuberg J., Thomas M., 2019. Topography and tilt at volcanoes. Frontiers in Earth Science, Vol. 7, ID 317,
https://doi.org/10.3389/feart.2019.00317.
95. Melchior P., 1966. Diurnal Earth tides and the Earth’s liquid core. Geophysical Journal International, Vol. 12, Issue 1, pp. 15–21,
https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1966.tb03097.x.
96. Melchior P., 1966. The Earth tides. Pergamon Press, New York, NY, USA.
97. Melchior P., 1974. Earth tides. Geophysical Surveys, Vol. 1, pp. 275–303, https://doi.org/10.1007/bf01449116.
98. Merritt E., 1936. Installation of tiltmeters. Publishing house of the National Research Council, Washington, WA, USA.
99. Meurers B., Papp G., Ruotsalainen H., Benedek J., Leonhardt R., 2021. Hydrological signals in tilt and gravity residuals at Conrad
Observatory (Austria). Hydrology and Earth System Sciences, Vol. 25, Issue 1, pp. 217–236, https://doi.org/10.5194/hess-25-217-2021.
100. Michelson А.А., 1914. Preliminary results of measurements of the rigidity of the Earth. The Astrophysical Journal, Vol. 38, No. 2,
pp. 105–138, https://doi.org/10.1086/142058.
101. Mothes P., Aguaiza S., Neuberg J., Amy Collinson, 2016. Strategically located tiltmeter provides strong deformation signals before Vulcanian eruption onset at Tungurahua volcano, 2013–2016. Cities on Volcanoes-9, Proceedings of the Conference, Vol. S 3.4, Puerto Varas, Chile, 2016, pp. 193–200 (ID 311430160).
102. Murray J.B., Wooller L.K., 2002. Persistent summit subsidence at Volcán de Colima, Mexico, 1982–1999: strong evidence against Mogi deflation. Journal of Volcanology and Geothermal Research, Vol. 117, No. 1–2, pp. 69–78.
103. Pauk B., Gallaher W., Dittmann T., Smith S., 2007. The EarthScope Plate Boundary Observatory Akutan Alaskan Volcano tiltmeter installation. Abstracts of the American Geophysical Union fall Meeting, Vol. 88(52), Washington, WA, USA, 2007,
ID 2007AGUFM.G33A0911P.
104. Peltier A., Bachèlery P., Staudacher T., 2010. Early detection of large eruptions at Piton de La Fournaise volcano (La Réunion Island): contribution of a distant tiltmeter station. Journal of Volcanology and Geothermal Research, Vol. 199, Issue 1–2,
https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2010.11.006.
105. Penna N., Bos M., Baker T., Scherneck H., 2008. Assessing the accuracy of predicted ocean tide loading displacement values. Journal Geodesy, Vol. 82, Issue 12, pp. 893–907, https://doi.org/10.1007/s00190-008-0220-2.
106. Petrosino S., Falanga M., Song Teh-Ru, 2023. Hydrothermal signature on episodic deflation/inflation ground tilt at Aso Volcano. Earth Planets and Space, Vol. 75, ID 132, https://doi.org/10.1186/s40623-023-01889-2.
107. Privitera L., Ferrari F., Ferro A., Gambino S., 2023. Mt. Etna tilt signals associated with February 6, 2023, M = 7.8 and M = 7.5 Turkey earthquakes. International Journal of Geophysics, Vol. 2023, Issue 1, ID 9030495, https://doi.org/10.1155/2023/9030495.
108. Rikitake T., 1974. Earthquake prediction studies in Japan. Geophysical Surveys, Vol. 1, pp. 4–26, https://doi.org/10.1007/BF01449549.
109. Ruotsalainen H., 2018. Interferometric water level tilt meter development in Finland and comparison with combined earth tide and ocean loading models. Pure and Applied Geophysics, Vol. 175, Issue 5, pp. 1659–1667, https://doi.org/10.1007/s00024-017-1562-6.
110. Ruotsalainen H., Nordman M., Virtanen J., Virtanen H., 2015. Ocean tide, Baltic Sea and atmospheric loading model tilt comparisons with interferometric geodynamic tilt observation — case study at Lohja2 geodynamic station, southern Finland. Journal of Geodetic Science, Vol. 5, Issue 1, pp. 156–162, https://doi.org/10.1515/jogs-2015-0015.
111. Sakata S., Sato H., 1986. Borehole-type tiltmeter and three-component strainmeter. Journal of Physics of the Earth, Vol. 34, Issue Supplement, pp. 129–140, https://doi.org/10.4294/jpe1952.34.Supplement_S129.
112. Schuite J., Longuevergne L., Bour O., Burbey T., Boudin F., Lavenant N., Davy P., 2017. Understanding the hydromechanical behavior of a fault zone from transient surface tilt and fluid pressure observations at hourly time scales. Water Resources Research, Vol. 53, Issue 12, pp. 10558–10582, https://doi.org/10.1002/2017WR020588.
113. Sherrod D., Krug R., Ripepe M., Gengo R., Marchetti E., 2005. High-frequency sampling from shallow borehole tiltmeters extends the monitoring capabilities at Stromboli Volcano, Italy. Abstracts of the American Geophysical Union fall Meeting, Vol. 86(52), San-Francisco, CA, USA, 2005, ID 2005AGUFM.G53B0881S.
114. Sun H., Ducarme B., Xu H., Vandercoilden L., Xu J., Zhou J., 2005. Adaptability of the ocean and earth tidal models based on global observations of the superconducting gravimeters. Science in China Series D Earth Sciences, Vol. 48, Issue 11, pp. 1859–1869,
https://doi.org/10.1360/04yd0071.
115. Tenze D., Braitenberg C., Nagy I., 2012. Karst deformations due to environmental factors: evidences from the horizontal pendulums of Grotta Gigante, Italy. Bollettino di Geofisica Teorica ed Applicata, Vol. 53, Issue 3, pp. 331–345, https://doi.org/10.4430/bgta0049.
116. Ueda H., Fujita E., Ukawa M., Yamamoto E., Irwan M., Kimata F., 2005. Magma intrusion and discharge process at the initial stage of the 2000 Miyakejima activity inferred from tilt and GPS data. Geophysical Journal International, Vol. 161, Issue 3, pp. 891–906, https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2005.02602.x.
117. Waite G.P., Smith R.B., 2002. Seismic evidence for fluid migration accompanying subsidence of the Yellowstone caldera. Journal of Geophysical Research, Vol. 107, No. B9, ID 2177, http://dx.doi.org/10.1029/2001JB000586.
118. Wayne F., Miller R., Geller J., Seth S., 1978. Use of a bubble tiltmeter as a horizontal seismometer. Geophysical Journal International, Vol. 54, Issue 3, pp. 661–668, https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1978.tb05500.x.
119. Wenzel H.G., 1994. Earth tide analysis package ETERNA 3.0. Marees Terrestres Bulletin d’Informations, Vol. 118, pp. 8719–8721.
120. Westphal J.A., Carr M.A., Miller W.F., Dzurisin D., 1983. Expendable bubble tiltmeter for geophysical monitoring. Review of Scientific Instruments, Vol. 54, No. 4, pp. 415–418, https://doi.org/10.1063/1.1137408.
121. Zeeuw-van Dalfsen E., Rymer H., Sigmundsson F., Sturkell E., 2005. Net gravity decrease at Askja volcano, Iceland: constraints on processes responsible for continuous caldera deflation, 1988–2003. Journal of Volcanology and Geothermal Research, Vol. 139,
No. 3–4, pp. 227–239, https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2004.08.008.
ГЛУХОВ В.Е.*
Федеральный исследовательский центр «Единая геофизическая служба Российской академии наук», г. Обнинск, Калужская область, Россия, glukhov_v@emsd.ru
Адрес: пр-кт Ленина, д. 189, г. Обнинск, Калужская область, 249035, Россия
Камчатский государственный университет им. Витуса Беринга, г. Петропавловск-Камчатский, Россия
Адрес: ул. Пограничная, д. 4, г. Петропавловск-Камчатский, 683032, Россия
БАРЫКИНА О.С.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, barykinaos@my.msu.ru
Адрес: Ленинские горы, д. 1, г. Москва, 119991, Россия
TILTMETER OBSERVATIONS OF SURFACE DEFORMATIONS IN SEISMICALLY ACTIVE REGIONS: STAGES OF DEVELOPMENT AND PROSPECTS FOR USE
Glukhov V.E., Barykina O.S.
The paper provides a brief retrospective analysis of the evolution of the tiltmeter observations’ method, from the first pendulum to borehole bubble tiltmeters and optical interferometry systems. Based on both classical and modern studies, the practical and theoretical potential of this method from the perspective of applied geophysics is described. An overview of previous research conducted in our country and abroad is provided. It is noted that this technique is widely used to monitor surface deformations lasting from several minutes to several months, as well as to track long-term trends. Analysis of previous studies suggests that, when a sufficiently dense network is available, the tiltmeter observations’ method provides better resolution compared to other methods such as Global Navigation Satellite Systems (GNSS) and interferometric synthetic aperture radar. The results obtained from tiltmeters can be used in studying various types of modern movements on the Earth’s surface, both periodic and non-periodic. These movements include deformation responses to tidal forces, movements during the preparation, active phase, and relaxation stages of volcanic eruptions. Tiltmeter data can also be used to obtain information about the physical and mechanical properties of rocks. Other applications of this method include monitoring seismic activity, as some tiltmeter models have the ability to record and quantify seismic events. The role of Soviet and Russian researchers in the development of tiltmeter observations and the development of methods for their implementation is shown. The main stages in the development of tiltmeter observations on the Kamchatka Peninsula are also highlighted. The potential of the Kamchatka tiltmeter network is being explored. Some results of the network operation are presented, which allow us to conclude that the data obtained from tiltmeter observations can effectively supplement the information about movements obtained using other monitoring techniques, including the GNSS observation network deployed on the Kamchatka Peninsula.
1. Bonchkovsky V.F., 1940. Slopes of the Earth’s surface. Publishing house of the USSR Academy of Sciences, Moscow. (in Russian)
2. Bulanzhe Yu.D., Gridnev D.G., Davydov V.I., Tenenbaum S.G., Vlasov B.V., 1975. Quartz tiltmeter NK-1. In collection of papers
N.N. Pariyskiy (ed.), Tidal deformations of the Earth. Nauka, Moscow, pp. 149–157. (in Russian)
3. Glukhov V.E., Droznin D.V., Makarov E.O., 2024. Analysis of earthquake waveforms obtained using tiltmeter observation network
stations in Kamchatka, Seismicheskie Pribory, Vol. 60, No. 2, pp. 37–52, https://doi.org/10.21455/si2024.2-3. (in Russian)
4. Glukhov V.E., Makarov E.O., Boldina S.V., 2023. Hardware and software complex of the tilt-measuring observations network of
deformation processes on the Kamchatka Peninsula. Vestnik KRAUNC. Fiziko-Matematicheskie Nauki, Vol. 44, No. 3, pp. 157–172,
https://doi.org/10.26117/2079-6641-2023-44-3-157-172. (in Russian)
5. Gravirov V.V., Deshcherevskii A.V., Kuzmin Yu.O., Likhodeev D.V., Sobisevich A.L., Shirokov I.A., 2022. Improvements in the highprecision tiltmeter instrument systems located in the underground geophysical observatory. Seismicheskie Pribory, Vol. 58, No. 1, pp. 29–52, https://doi.org/10.21455/si2022.1-2. (in Russian)
6. Gridnev D.G., Barsenkov S.N., Guseva F.P., 1975. Observation of tidal tilts in Obninsk using a quartz tiltmeter model. In collection of papers N.N. Pariyskiy (ed.), Tidal deformations of the Earth. Nauka, Moscow, pp. 70–77. (in Russian)
7. Gridnev D.G., Sarycheva Yu.K., Timofeev V.Yu., 1982. Determination of the recording scale of the GS-12 tidal gravimeter No. 186.
Geologiya i Geofizika, No. 3, pp. 96–101. (in Russian)
8. Gridnev D.G., Sarycheva Yu.K., Timofeev V.Yu., 1989. Slopes of the earth’s surface in the area of the Irkutsk hydroelectric power
station reservoir. Geologiya i Geofizika, No. 3, pp. 116–122. (in Russian)
9. Dvigalo V.N., Svirid I.Yu., Shevchenko A.V., 2014. First quantitative estimates of the parameters of the Tolbachik fissure eruption of 2012–2013 based on aerial photogrammetric observations. Vulkanologiya i Sejsmologiya, No. 5, pp. 3–11. (in Russian)
10. Deshcherevskii A.V., 1996. Filtering of seasonal components of variations of geoelectric parameters at the Garm polygon. Extended abstract of PhD Thesis, Joint Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences, Moscow. (in Russian)
11. Deshcherevskii A.V., Zhuravlev V.I., 1997. Time series analysis with the ABD program. Publishing house of the Joint Institute of
Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences, Moscow. (in Russian)
12. Deshcherevskii A.V., Sidorin A.Ya., 1999. Some issues of the methodology for assessing seasonal average functions for geophysical data. Publishing house of the Joint Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences, Moscow. (in Russian)
13. Deshcherevskii A.V., Zhuravlev V.I., Nikolsky A.N., Sidorin A.Ya., 2016. Technology for analyzing geophysical time series: Part 2.
WINABD-A software package for maintaining and analyzing geophysical monitoring data. Seismicheskie Pribory, Vol. 52, No. 3,
pp. 50–80. (in Russian)
14. Deshcherevskii A.V., Zhuravlev V.I., Nikolsky A.N., Sidorin A.Ya., 2016. Problems in analysis of time series with gaps and their
solutions in WINABD software package. Geophysical Processes and Biosphere, Vol. 15, No. 3, pp. 5–34. (in Russian)
15. Deshcherevskii A.V., Zhuravlev V.I., Nikolsky A.N., Sidorin A.Ya., 2016. ABD software package: universal tool for analysis of
monitoring data. Science and Technological Developments, Vol. 95, No. 4, pp. 35–48. (in Russian)
16. Dzhigauri G.M., Mastitsky A.K., Kereselidze S.B., Neishtadt L.I., Okudzhava V.I., 1980. Inguri Dam on the Inguri River. In collection
of papers A.A. Borovoy (ed.), Geology and dams, Vol. 8. Energiya, Moscow, pp. 7–30. (in Russian)
17. Dobrokhotov Yu.S., 1972. Measuring the tilt of the earth's surface with highly sensitive levels. In collection of papers N.N. Pariysky, E.F. Savarensky (eds), Slow movements of the Earth’s crust. Nauka, Moscow, pp. 229–238. (in Russian)
18. Dobrokhotov Yu.S., 1981. Tilt meter. In collection of papers Yu.D. Bulanzhe (ed.), Measuring gravity. Nauka, Moscow, pp. 22–29. (in Russian)
19. Droznin D.V., Droznina S.Ya., 2010. Interactive program for processing seismic signals DIMAS. Seismicheskie Pribory, Vol. 46, No. 3, pp. 22–34. (in Russian)
20. Zharinov N.A., 2018. Experience of observing vertical displacements of the earth’s surface with hydrostatic tiltmeters in Kamchatka. Volcanism and related processes, Materials of the XXI Regional scientific Conference dedicated to the Day of the Volcanologist, Petropavlovsk-Kamchatsky, 2018, pp. 48–51. (in Russian)
21. Zharinov N.A., Dobrokhotov Yu.S., Maguskin M.A., Enman S.V., 1978. On the tilts of the Earth’s surface during the formation of the Second Cone of the Great Tolbachin Fissure Eruption of 1975. In E.K. Markhinin, S.A. Fedotov (eds), Geological and geophysical data on the Great Tolbachik fissure eruption of 1975–1976. Nauka, Moscow, pp. 213–216. (in Russian)
22. Zharinov N.A., Dobrokhotov Yu.S., Enman S.V., 1978. Observations of the tilt of the Earth’s surface using level tiltmeters in
Kamchatka. Izvestiya AN SSSR. Fizika Zemli, No. 1, pp. 54–62. (in Russian)
23. Zharinov N.A., Maguskin M.A., 1989. Vertical movements of the Earth’s surface on small leveling sites, Kamchatka. In collection of papers M.A. Sadovsky (ed.), Earthquake forecast. Geodetic research methods, No. 11. Donish, Dushanbe, pp. 211–219. (in Russian)
24. Zharinov N.A., Enman S.V., Skuridin Yu.F., Eremeev H.N., Lokotko M.I., 1984. On the study of deformations of the Earth’s surface on Klyuchevskoy volcano (1972–1982). Vulkanologiya i Sejsmologiya, No. 4, pp. 67–75. (in Russian)
25. Zharinov N.A., Firstov P.P., 1985. Activity, seismic regime and tilts of the Earth’s surface of the Karymsky volcano in the summer of 1976. Vulkanologiya i Sejsmologiya, No. 2, pp. 93–95. (in Russian)
26. Zapreeva E.A., 2004. Tidal parameters of the elasticity of the earth in conditions of a laterally homogeneous and laterally
inhomogeneous environment. Extended abstract of PhD Thesis, Institute of Geophysics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Novosibirsk. (in Russian)
27. Kolichko A.V., 1981. On the possibility of predicting the magnitude of modern movements along tectonic faults. In collection of
scientific papers Forecasting in engineering surveys for hydraulic engineering, Issue 76. Publishing house of the Institute Hydroproject, Moscow, pp. 24–30. (in Russian)
28. Cortazzi I.E., 1895. Observations with the horizontal pendulum of Reber-Pashvits at the Nikolaev Observatory. Izvestiya Russkogo Astronomicheskogo obshchestva, Vol. 4, pp. 24–55. (in Russian)
29. Kugaenko Yu.A., Titkov N.N., Saltykov V.A., Voropaev P.V., 2015. An analysis of precursory phenomena for the 2012–2013 Tolbachik fissure eruption: seismicity parameters and crustal strain as inferred from data supplied by the system of multidisciplinary monitoring of volcanic activity in Kamchatka. Vulkanologiya i Sejsmologiya, No. 4, pp. 40–58. (in Russian)
30. Kuzmin Yu.O., 2019. Induced deformations of fault zones. Fizika Zemli, No. 5, pp. 61–75, https://doi.org/10.31857/S0002-
33372019561-75. (in Russian)
31. Kuzmin Yu.O., 2020. Recent geodynamics and slow deformation waves. Fizika Zemli, No. 4, pp. 172–182, https://doi.org/10.31857/S0002333720040055. (in Russian)
32. Kuzmin Yu.O., 2021. Geodynamical evolution of the Earth’s crust of Central Asia and recent geodynamics of the Kopet Dag region, Turkmenistan. Fizika Zemli, No. 1, pp. 144–153, https://doi.org/10.31857/S0002333721010051. (in Russian)
33. Kuyundzhich B.D., Savich A.I. (eds), 1990. Complex engineering and geophysical studies in the construction of hydraulic structures. Nedra, Moscow. (in Russian)
34. Lyubushin A.A., 1993. Multivariate analysis of time series of geophysical monitoring systems. Fizika Zemli, No. 3, pp. 103–108.
(in Russian)
35. Molodensky M.S., Kramer M.V., 1967. Tides in an elastic rotating Earth with a liquid core. Earth tides and the internal structure of the Earth. Nauka, Moscow. (in Russian)
36. Nevmerzhitsky I.S., Timofeev V.Yu., Ardyukov D.G., Boyko E.V., Timofeev A.V., Semibalamut V.M., Tereshkin D.O., Fomin Yu.N.,
Panov S.V., Parushkin M.D., Uzbekov N.B., 2017. Deformographic observations in Central Asia and the Baikal rift zone. Observation
results and relationship with seismicity. Modern methods of processing and interpretation of seismological data, Materials of the
XII International seismological school, Almaty, 2017, pp. 236–240. (in Russian)
37. Ostrovsky A.E., 1961. Tiltmeter with photoelectric registration. In collection of papers Yu.D. Bulanzhe (ed.), Study of the Earth’s tides. Publishing house of the USSR Academy of Sciences, Moscow, pp. 41–75. (in Russian)
38. Ostrovsky A.E., 1978. Deformations of the Earth’s crust based on observations of tilts. Nauka, Moscow. (in Russian)
39. Proshkina Z.N., Valitov Z.N., Kulinich R.G., Kolpashchikova T.N., 2015. Investigation of tidal gravity in the transition zone from
continent to the Sea of Japan. Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle, No. 3, Issue 27, pp. 71–79. (in Russian)
40. Riznichenko Yu.V., 1965. On the seismotectonic flow of rock masses. In collection of papers Yu.V. Riznichenko (ed.), Dynamics of the Earth’s crust. Nauka, Moscow, pp. 56–63. (in Russian)
41. Serovetnikov S.S., 2013. Network of tiltmeter stations for recording surface deformation processes caused by seismic and volcanic activity in the Kamchatka region. Problems of complex geophysical monitoring of the Russian Far East, Proceedings of the 4th scientific and technical Conference, Petropavlovsk-Kamchatsky, 2013, pp. 108–112. (in Russian)
42. Senyukov S.L., Nuzhdina I.N., 2019. Seismic monitoring of Kamchatka volcanoes. In collection of papers Earthquakes of Northern Eurasia, Issue 22. Publishing house of the Federal Research Center “Unified Geophysical Service of the Russian Academy of Sciences”, Obninsk, pp. 485–501. (in Russian)
43. Sobisevich A.L., Gridnev D.G., Sobisevich L.E., Kanonidi K.Kh., 2008. The hardware complex of the North Caucasus Geophysical
Observatory. Seismicheskie Pribory, Vol. 44, No. 1, pp. 21–42. (in Russian)
44. Timofeev V.Yu., Timofeev A.V., Ardyukov D.G., Boyko E.V., 2019. Quartz-tiltmeters and experience of their use for geophysical
research. Seismicheskie Pribory, Vol. 55, No. 3, pp. 24–47, https://doi.org/10.21455/si2019.3-2. (in Russian)
45. Tokarev P.I., 1982. Low-frequency volcanic tremor. Vulkanologiya i Sejsmologiya, No. 6, pp. 56–78. (in Russian)
46. Fedotov S.A., Solomatin A.V., 2017. The long-term earthquake prediction for the Kuril-Kamchatka Island arc for the April 2016 through March 2021 period, its modification and application; the Kuril-Kamchatka seismicity before and after the May 24, 2013, M 8.3 deepfocus earthquake in the Sea of Okhotsk. Vulkanologiya i Sejsmologiya, No. 3, pp. 3–17, https://doi.org/10.7868/S0203030617030014. (in Russian)
47. Firstov P.P., Glukhov V.E., Makarov E.O., Zharinov N.A., Titkov N.N., Serovetnikov S.S., Takahashi H., 2019. Geodynamic processes
preceding the Sea of Okhotsk deep earthquake of May 24, 2013, with magnitude MW = 8.3. Doklady Akademii Nauk, Vol. 489, No. 3, pp. 83–86, https://doi.org/10.31857/S0869-56524893303-306. (in Russian)
48. Firstov P.P., Makarov E.O., Glukhov V.E., Titkov N.N., Zharinov N.A., Takahashi H., 2021. Tilt observations on the Kamchatka
Peninsula in 2012–2016. Seismicheskie Pribory, Vol. 57, No. 1, pp. 49–68, https://doi.org/10.21455/si2021.1-4. (in Russian)
49. Chebrov V.N. (ed.), 2014. Strong Kamchatka Earthquakes of 2013. Novaya kniga, Petropavlovsk-Kamchatsky. (in Russian)
50. Chebrov V.N., Kugaenko Yu.A., Abubakirov I.R., Droznina S.Ya., Ivanova E.I., Matveenko E.A., Mityushkina S.V., Ototyuk D.A.,
Pavlov V.M., Raevskaya A.A., Saltykov V.A., Senyukov S.L., Serafimova Yu.K., Skorkina A.A., Titkov N.N., Chebrov D.V., 2016. The
January 30th, 2016 earthquake with Ks = 15.7, MW = 7.2, I = 6 in the Zhupanovsky region (Kamchatka). Vestnik KRAUNTs. Nauki
o Zemle, No. 1, Issue 29, pp. 5–15. (in Russian)
51. Chebrov V.N., Kugaenko Yu.A., Vikulina S.A., Kravchenko N.M., Matveenko E.A., Mityushkina S.V., Raevskaya A.A., Saltykov V.A.,
Chebrov D.V., Lander A.V., 2019. The deep Okhotsk Sea earthquake of 24 May 2013 off the southeastern coast of Kamchatka with a
magnitude of MW = 8.3 is the strongest seismic event off the coast of Kamchatka during the period of detailed seismological
observations. Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle, No. 1, Issue 21, pp. 17–24. (in Russian)
52. Shirokov I.A., Zharinov N.A., Pertsev B.P., Anokhina K.M., 2009. Variations in the slopes of the Earth’s surface in Kamchatka in the
area of the Klyuchevskoy volcano. Vulkanologiya i Sejsmologiya, No. 6, pp. 44–53. (in Russian)
53. Agnew D.C., 1986. Strainmeters and tiltmeters. Reviews of Geophysics, Vol. 24, Issue 3, pp. 579–624,
https://doi.org/10.1029/RG024i003p00579.
54. Agnew D.C., 1997. NLOADF: a program for computing ocean-tide loading. Journal of Geophysical Research, Vol. 102, No. B3,
pp. 5109–5110, https://doi.org/10.1029/96JB03458.
55. Anderson K., Lisowski M., Segall P., 2010. Cyclic ground tilt associated with the 2004–2008 eruption of Mount St. Helens. Journal of Geophysical Research Atmospheres, Vol. 115, Issue B11, ID 201, https://doi.org/10.1029/2009JB007102.
56. Azaryan N., Batusov V., Budagov J., Glagolev V., Lyablin M., Trubnikov G., Shirkov G., Gayde J.-Ch., Di Girolamo B., Mergelkuhl D.,
Nessi M., 2015. The precision laser inclinometer long-term measurement in thermo-stabilized conditions (first experimental data).
Physics of Particles and Nuclei Letters, Vol. 12, No. 4, pp. 532–535, https://doi.org/10.1134/S1547477115040056.
57. Battaglia M., Troise C., Obrizzo F., Pingue F., De Natale G., 2006. Evidence for fluid migration as source of deformation at
CampiFlegrei caldera (Italy). Geophysical Research Letters, Vol. 33, No. L01, ID 307, https://doi.org/10.1029/2005GL024904.
58. Beaumont C., Berger J., 1974. Earthquake prediction: modification of the earth tide tilts and strains by dilatancy. Geophysical Journal International, Vol. 39, Issue 1, pp. 111–121, https://doi.org/10.1111/J.1365-246X.1974.TB05441.X.
59. Bruno V., Aloisi M., Gambino S., Mattia M., Ferlito C., Rossi M., 2022. The most intense deflation of the last two decades at Mt. Etna: the 2019–2021 evolution of ground deformation and modeled pressure sources. Geophysical Research Letters, Vol. 49, Issue 6, ID e2021GL095195, https://doi.org/10.1029/2021GL095195.
60. Bonaccorso A., Falzone G., Gambino S., 1999. An investigation into shallow borehole tiltmeters. Geophysical Research Letters, Vol. 26, Issue 11, pp. 1637–1640, https://doi.org/10.1029/1999GL900310.
61. Bullen K., 1963. An Introduction to the Theory of Seismology. Cambridge University Press, New York, NY, USA.
62. Buys-Ballot C.H.D., 1847. Leo claemert periodiques de temperature. Kemint et Fills, Utrecht, The Netherlands.
63. Castle R.O., Alt J.N., Savage J., Balazs E.I., 1974. Elevation changes preceding the San Fernando earthquake of February 9, 1971.
Geology, Vol. 2, Issue 2, pp. 61–66, https://doi.org/10.1130/0091-7613(1974)22.0.co;2.
64. Churei M., Katayama H., 2006. Ground tilt change associated with the 2004 eruption at Asamayama volcano, Japan. Bulletin of the Volcanological Society of Japan, Vol. 50, pp. 91–101, https://doi.org/10.18940/kazan.51.1_91.
65. Cooper G.L. (ed.), 1970. Autonetics technical report for guidance, control and flight mechanics. Publishing hose of the American
Institute of Aeronautics and Astronautics, Santa Barbara, CA, USA.
66. Costa A., Melnik O., Sparks R.S.J., Voight B., 2007. Control of magma flow in dykes on cyclic lava dome extrusion. Geophysical
Research Letters, Vol. 34, No. L02, ID 303, https://doi.org/10.1029/2006GL027466.
67. Darwin G.H., 1882. On variations in the vertical due to elasticity of the Earth’s surface. The London, Edinburgh, and Dublin
Philosophical Magazine and Journal of Science, Series 5, Vol. 14, No. 90, pp. 409–427, https://doi.org/10.1080/14786448208628439.
68. Dehant V., 1987. Tidal parameters for an inelastic Earth. Physics of the Earth and Planetary Interiors, Vol. 49, Issue 1–2, pp. 97–116, https://doi.org/10.1016/0031-9201(87)90134-8.
69. Dzurisin D., 2003. A comprehensive approach to monitoring volcano deformation as a window on the eruption cycle. Reviews of Geophysics, Vol. 4, Issue 1, ID 1001, https://doi.org/10.1029/2001RG000107.
70. Endo E., Ward P., Harlow D., Allen R., Eaton J., 1974. A prototype global volcano surveillance system monitoring seismic activity and tilt. Bulletin of Volcanology, Vol. 38, pp. 315–344, https://doi.org/10.1007/BF02599410.
71. Ferreira A., D’Oreye N., Woodhouse J., Zürn W., 2006. Comparison of fluid tiltmeter data with long-period seismograms: Surface
waves and Earth’s free oscillations. Journal of Geophysical Research Atmospheres, Vol. 111, Issue B11, ID 307,
https://doi.org/0.1029/2006JB004311.
72. Ferro A., Gambino S., Panepinto S., Falzone G., Laudani G., Ducarme B., 2011. High precision tilt observation at Mt. Etna Volcano,
Italy. Acta Geophysica, Vol. 59, No. 3, pp. 618–632, https://doi.org/10.2478/s11600-011-0003-7.
73. Firstov P., Makarov E., Glukhov V., Titkov N., Zharinov N., Takahashi H., 2021. Tilt observations on the Kamchatka Peninsula in
2012–2016. Seismic Instruments, Vol. 57, Issue 4, pp. 424–437, https://doi.org/10.3103/S074792392104006X.
74. Fournier N., Jolly A. Miller C., 2011. Ghost tilt signal during transient ground surface deformation events: insights from the September 3, 2010 Mw = 7.1 Darfield earthquake, New Zealand. Geophysical Research Letters, Vol. 38, No. L16, ID 305,
https://doi.org/10.1029/2011GL048136.
75. Gambino S., Falzone G., Ferro A., Laudan G., 2014. Volcanic processes detected by tiltmeters: a review of experience on Sicilian
volcanoes. Journal of Volcanology and Geothermal Research, Vol. 271, pp. 43–54, https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2013.11.007.
76. Gambino S., Guglielmino F., 2008. Ground deformation induced by geothermal processes: a model for La Fossa Crater (Vulcano Island, Italy). Journal of Geophysical Research, Vol. 113, Issue B07, ID 402, https://doi.org/10.1029/2007JB005016.
77. Gilli E., Boudin F., Longuevergne L., Florsch N., Walch J.-J., Gomez A., Depeyre J., Marie J.-C., 2010. Neotectonics and current
hydrologically-induced karst deformation. Case study of the Plateau de Calern (Alpes-Maritimes, France). Geodinamica Acta, Vol. 23, Issue 1–3, pp. 49–64, https://doi.org/10.3166/ga.23.49-64.
78. Goulty N., 1976. Strainmeters and tiltmeters in geophysics. Tectonophysics, Vol. 34, Issue 3, pp. 245–256, https://doi.org/10.1016/0040-1951(76)90099-8.
79. Harrison J.C., 1976. Cavity and topographic effects in tilt and strain measurement. Journal of Geophysical Research, Vol. 81, No. 2, pp. 319–328, https://doi.org/10.1029/jb081i002p00319.
80. Hengler L., 1832. Astronomishe Pendelwaage? NebsterneuenItivellirewaage, erfunden und dargestelt. Dingler’s Polytechnisches
Journal, Bd. 43, pp. 81–92.
81. Herbst K., 1979. Interpretation of tilt measurements in the period range above that of the tides. URL: https://archive.org/details/DTIC_ADA074525/page/7/mode/2up (accessed: 10 May 2024).
82. Inouye W., 1933. Earth-tilts obreved at Mt. Tukuba, Japan. Bulletin of the Earthquake Research Institute, Vol. XI, pp. 693–703.
83. Ishimoto M., 1928. Construction d’un pendule horizontal de quartz et observations sur les variations de I’inclinaison de la surface terrestre. Japanese Journal of Astronomy and Geophysics, Vol. 6, pp. 83–118.
84. Jacob T., Chéry J., Boudin F., Bayer R., 2010. Monitoring deformation from hydrologic processes in a karst aquifer us-ing long-baseline tiltmeters. Water Resources Research, Vol. 46, Issue W09, ID 542, https://doi.org/10.1029/2009WR008082.
85. Johnston M., 1981. Tiltmeter measurements on Mt. St. HelensPublishing house of the U.S. Geological Survey, Washington, WA, USA, pp. 169–174.
86. Jovanovich D.B., 1975. An inversion method for estimating the source parameters of seismic and aseismic events from static strain data. Geophysical Journal International, Vol. 43, Issue 2, pp. 347–365, https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1975.tb00639.x.
87. Kaariainen J., 1979. Observing the earth tides with a long water-tube tiltmeter. Publication house of the Finnish Geodetic Institute, Masala, Finland, https://doi.org/http://hdl.handle.net/10138/346929.
88. Kanamori H., 1970. Recent developments in earthquake prediction research in Japan. Tectonophysics, Vol. 9, Issue 2, pp. 291–300, https://doi.org/10.1016/0040-1951(70)90023-5.
89. Kirsch R., Zschau J., 1986. The influence of a dilatant region in the Earth’s crust on the Earth tide tilt and strain (earthquake prediction). Journal of Geophysics, Vol. 59, No. 3, pp. 157–163, https://doi.org/10.23689/fidgeo-3177.
90. Larson K.M., Cervelli P., Lisowski M., Miklius A., Segall P., Owen S., 2001. Volcano monitoring using Global Position System:
filtering strategies. Journal of Geophysical Research Atmospheres, Vol. 106, pp. 19453–19464, https://doi.org/10.1029/2001JB000305.
91. Lennon G., Baker T., 1973. The Earth tide signal and its coherency. Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, Vol. 14,
pp. 161–182, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1973QJRAS..14..161L/abstract.
92. Lesparre N., Boudin F., Champollion C., Chéry J., Danquigny C., Seat H.C., Cattoen M., Lizion F., Longuevergne L., 2017. New
insights on fractures deformation from tiltmeter data measured inside the Fontaine de Vaucluse karst system. Geophysical Journal
International, Vol. 208, Issue 3, pp. 1389–1402, https://doi.org/10.1093/gji/ggw446.
93. Levine J., Meertens С., Busby R., 1989. Tilt observations using borehole tiltmeters 1. Analysis of tidal and secular tilt. Journal of
Geophysical Research Atmospheres, Vol. 94, Issue B1, pp. 574–586, https://doi.org/10.1029/JB094iB01p00574.
94. Marsden L., Neuberg J., Thomas M., 2019. Topography and tilt at volcanoes. Frontiers in Earth Science, Vol. 7, ID 317,
https://doi.org/10.3389/feart.2019.00317.
95. Melchior P., 1966. Diurnal Earth tides and the Earth’s liquid core. Geophysical Journal International, Vol. 12, Issue 1, pp. 15–21,
https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1966.tb03097.x.
96. Melchior P., 1966. The Earth tides. Pergamon Press, New York, NY, USA.
97. Melchior P., 1974. Earth tides. Geophysical Surveys, Vol. 1, pp. 275–303, https://doi.org/10.1007/bf01449116.
98. Merritt E., 1936. Installation of tiltmeters. Publishing house of the National Research Council, Washington, WA, USA.
99. Meurers B., Papp G., Ruotsalainen H., Benedek J., Leonhardt R., 2021. Hydrological signals in tilt and gravity residuals at Conrad
Observatory (Austria). Hydrology and Earth System Sciences, Vol. 25, Issue 1, pp. 217–236, https://doi.org/10.5194/hess-25-217-2021.
100. Michelson А.А., 1914. Preliminary results of measurements of the rigidity of the Earth. The Astrophysical Journal, Vol. 38, No. 2,
pp. 105–138, https://doi.org/10.1086/142058.
101. Mothes P., Aguaiza S., Neuberg J., Amy Collinson, 2016. Strategically located tiltmeter provides strong deformation signals before Vulcanian eruption onset at Tungurahua volcano, 2013–2016. Cities on Volcanoes-9, Proceedings of the Conference, Vol. S 3.4, Puerto Varas, Chile, 2016, pp. 193–200 (ID 311430160).
102. Murray J.B., Wooller L.K., 2002. Persistent summit subsidence at Volcán de Colima, Mexico, 1982–1999: strong evidence against Mogi deflation. Journal of Volcanology and Geothermal Research, Vol. 117, No. 1–2, pp. 69–78.
103. Pauk B., Gallaher W., Dittmann T., Smith S., 2007. The EarthScope Plate Boundary Observatory Akutan Alaskan Volcano tiltmeter installation. Abstracts of the American Geophysical Union fall Meeting, Vol. 88(52), Washington, WA, USA, 2007,
ID 2007AGUFM.G33A0911P.
104. Peltier A., Bachèlery P., Staudacher T., 2010. Early detection of large eruptions at Piton de La Fournaise volcano (La Réunion Island): contribution of a distant tiltmeter station. Journal of Volcanology and Geothermal Research, Vol. 199, Issue 1–2,
https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2010.11.006.
105. Penna N., Bos M., Baker T., Scherneck H., 2008. Assessing the accuracy of predicted ocean tide loading displacement values. Journal Geodesy, Vol. 82, Issue 12, pp. 893–907, https://doi.org/10.1007/s00190-008-0220-2.
106. Petrosino S., Falanga M., Song Teh-Ru, 2023. Hydrothermal signature on episodic deflation/inflation ground tilt at Aso Volcano. Earth Planets and Space, Vol. 75, ID 132, https://doi.org/10.1186/s40623-023-01889-2.
107. Privitera L., Ferrari F., Ferro A., Gambino S., 2023. Mt. Etna tilt signals associated with February 6, 2023, M = 7.8 and M = 7.5 Turkey earthquakes. International Journal of Geophysics, Vol. 2023, Issue 1, ID 9030495, https://doi.org/10.1155/2023/9030495.
108. Rikitake T., 1974. Earthquake prediction studies in Japan. Geophysical Surveys, Vol. 1, pp. 4–26, https://doi.org/10.1007/BF01449549.
109. Ruotsalainen H., 2018. Interferometric water level tilt meter development in Finland and comparison with combined earth tide and ocean loading models. Pure and Applied Geophysics, Vol. 175, Issue 5, pp. 1659–1667, https://doi.org/10.1007/s00024-017-1562-6.
110. Ruotsalainen H., Nordman M., Virtanen J., Virtanen H., 2015. Ocean tide, Baltic Sea and atmospheric loading model tilt comparisons with interferometric geodynamic tilt observation — case study at Lohja2 geodynamic station, southern Finland. Journal of Geodetic Science, Vol. 5, Issue 1, pp. 156–162, https://doi.org/10.1515/jogs-2015-0015.
111. Sakata S., Sato H., 1986. Borehole-type tiltmeter and three-component strainmeter. Journal of Physics of the Earth, Vol. 34, Issue Supplement, pp. 129–140, https://doi.org/10.4294/jpe1952.34.Supplement_S129.
112. Schuite J., Longuevergne L., Bour O., Burbey T., Boudin F., Lavenant N., Davy P., 2017. Understanding the hydromechanical behavior of a fault zone from transient surface tilt and fluid pressure observations at hourly time scales. Water Resources Research, Vol. 53, Issue 12, pp. 10558–10582, https://doi.org/10.1002/2017WR020588.
113. Sherrod D., Krug R., Ripepe M., Gengo R., Marchetti E., 2005. High-frequency sampling from shallow borehole tiltmeters extends the monitoring capabilities at Stromboli Volcano, Italy. Abstracts of the American Geophysical Union fall Meeting, Vol. 86(52), San-Francisco, CA, USA, 2005, ID 2005AGUFM.G53B0881S.
114. Sun H., Ducarme B., Xu H., Vandercoilden L., Xu J., Zhou J., 2005. Adaptability of the ocean and earth tidal models based on global observations of the superconducting gravimeters. Science in China Series D Earth Sciences, Vol. 48, Issue 11, pp. 1859–1869,
https://doi.org/10.1360/04yd0071.
115. Tenze D., Braitenberg C., Nagy I., 2012. Karst deformations due to environmental factors: evidences from the horizontal pendulums of Grotta Gigante, Italy. Bollettino di Geofisica Teorica ed Applicata, Vol. 53, Issue 3, pp. 331–345, https://doi.org/10.4430/bgta0049.
116. Ueda H., Fujita E., Ukawa M., Yamamoto E., Irwan M., Kimata F., 2005. Magma intrusion and discharge process at the initial stage of the 2000 Miyakejima activity inferred from tilt and GPS data. Geophysical Journal International, Vol. 161, Issue 3, pp. 891–906, https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2005.02602.x.
117. Waite G.P., Smith R.B., 2002. Seismic evidence for fluid migration accompanying subsidence of the Yellowstone caldera. Journal of Geophysical Research, Vol. 107, No. B9, ID 2177, http://dx.doi.org/10.1029/2001JB000586.
118. Wayne F., Miller R., Geller J., Seth S., 1978. Use of a bubble tiltmeter as a horizontal seismometer. Geophysical Journal International, Vol. 54, Issue 3, pp. 661–668, https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1978.tb05500.x.
119. Wenzel H.G., 1994. Earth tide analysis package ETERNA 3.0. Marees Terrestres Bulletin d’Informations, Vol. 118, pp. 8719–8721.
120. Westphal J.A., Carr M.A., Miller W.F., Dzurisin D., 1983. Expendable bubble tiltmeter for geophysical monitoring. Review of Scientific Instruments, Vol. 54, No. 4, pp. 415–418, https://doi.org/10.1063/1.1137408.
121. Zeeuw-van Dalfsen E., Rymer H., Sigmundsson F., Sturkell E., 2005. Net gravity decrease at Askja volcano, Iceland: constraints on processes responsible for continuous caldera deflation, 1988–2003. Journal of Volcanology and Geothermal Research, Vol. 139,
No. 3–4, pp. 227–239, https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2004.08.008.
VITALY E. GLUKHOV*
Federal Research Center “Unified Geophysical Service of the Russian Academy of Sciences”; Obninsk, Kaluga Region, Russia
Address: Bld. 189, Lenina Ave, 249035, Obninsk, Kaluga Region, Russia
Vitus Bering Kamchatka State University; Petropavlovsk-Kamchatsky, Russia
Address: Bld. 4, Pogranichnaya St., 683032, Petropavlovsk-Kamchatsky, Russia
OLGA S. BARYKINA
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; barykinaos@my.msu.ru
Address: Bld. 1, Leninskie Gory, 119991, Moscow, Russia
ЧИСЛЕННАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ СТАТИСТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ РАСЧЕТА ДАЛЬНОСТИ ВЫБРОСА СНЕЖНОЙ ЛАВИНЫ
Различия в результатах расчетов дальности выброса снежных лавин при использовании разных методик — давно известный и вполне объяснимый факт. Однако даже после появления нормативного документа, в котором прописана методика определения ...
ДЕГРАДАЦИЯ МЕРЗЛОТЫ И ИНФРАСТРУКТУРА РОССИЙСКИХ ПОСЕЛКОВ БАРЕНЦБУРГ И ПИРАМИДА НА АРХИПЕЛАГЕ ШПИЦБЕРГЕН
В результате потепления климата в Арктике возможны деградация многолетней мерзлоты и потеря несущей способности грунтов в основании сооружений. Для архипелага Шпицберген — первого из арктических архипелагов Евразии, стоящего на пути ...
АКТИВНОСТЬ И ОПАСНОСТЬ ОБВАЛЬНО-ОСЫПНЫХ ПРОЦЕССОВ В ДОЛИНАХ РЕК — ПРИТОКОВ р. АРДОН (РЕСПУБЛИКА СЕВЕРНАЯ ОСЕТИЯ — АЛАНИЯ)
Рассмотрены результаты систематизации и анализа различных источников, содержащих информацию об активности проявления обвально-осыпных процессов в долинах рек — притоков р. Ардон (Республика Северная Осетия — Алания) за 2003–2023 гг. Охарактеризованы ...
НАКЛОНОМЕРНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В СЕЙСМОАКТИВНЫХ РЕГИОНАХ: ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
В статье представлен краткий ретроспективный анализ совершенствования метода наклономерных наблюдений от первых маятниковых конструкций до скважинных пузырьковых наклономеров и оптических интерференционных систем. На основе классических и современных работ описываются практические ...
Мероприятия
