The article presents data on the main stages of creating a network of multidisciplinary borehole measurements at the Petropavlovsk-Kamchatsky geodynamic testing area, its current configuration, the composition of the measurements, and technical support. Matters related to the choice of measuring boreholes are discussed, as well as organizational and technical solutions that ensured the creation and successful operation of the network for more than 20 years. Currently, the network includes five radiotelemetric points created on the basis of boreholes, where geoacoustic measurements, electromagnetic measurements with underground electric antennas, and other types of measurements are carried out. The network makes it possible to conduct promising fundamental scientific research in the study of endogenic processes associated with preparation of strong earthquakes. In the course of long-term measurements, it was found that the developed methods for monitoring changes in the stress-strain state of the geomedium, which are based on data from borehole geoacoustic measurements and measurements with underground electric antennas, can be successfully used in regional systems for medium- and short-term earthquake forecasting. Most of the technical tools used in the borehole measurement network are the authors’ own developments. In fact, the network is an experimental base for studying the processes of preparation of strong earthquakes in one of the most seismically active regions of the world, as well as the information base of a system for medium- and short-term forecasting of strong Kamchatka earthquakes, operating in the area of Petropavlovsk-Kamchatsky.

Созданная к настоящему времени на территории Петропавловск-Камчатского геодинамического полигона (ПГП) уникальная сеть непрерывных комплексных скважинных измерений (далее – «Сеть») дает возможность проведения перспективных фундаментальных научных исследований в области изучения эндогенных процессов, связанных с подготовкой сильных землетрясений. Кроме этого Сеть является информационной основой системы средне- и краткосрочного прогноза сильных камчатских землетрясений Института вулканологии и сейсмологии (ИВиС) ДВО РАН. Первый измерительный пункт Сети был создан в конце 1990-х годов на базе скважины Г-1, расположенной в черте г. Петропавловска-Камчатского. В этот период были организованы непрерывные скважинные геоакустические измерения на глубине 1035 м, дополненные в 2003 г. электромагнитными измерениями с подземной электрической антенной. Уже самые первые результаты показали, что геоакустические измерения, проводимые in situ в глубоких скважинах в сочетании с электромагнитными измерениями с подземными электрическими антеннами, позволяют получать научные результаты, недостижимые при измерениях на дневной поверхности. К таким результатам, в первую очередь, можно отнести открытие эффекта модулирующего воздействия слабых электромагнитных СНЧ полей на интенсивность геоакустической эмиссии горных пород [7, 20], а также установление и описание механизма указанного эффекта [3, 9, 21]. Указанные результаты легли в основу нового научного направления [6]. Следует также выделить разработку нового метода непрерывного мониторинга удельного сопротивления пород геосреды, базирующегося на использовании подземных электрических антенн [5]. В ходе многолетних измерений на ПГП было установлено, что разработанные методы мониторинга изменений напряженно-деформированного состояния (НДС) геосреды, основой которых являются данные скважинных геоакустических измерений и измерений с подземными электрическими антеннами, могут с успехом использоваться в региональных системах среднесрочного и краткосрочного прогноза землетрясений [6−9, 12, 18]. С января 2014 г. заключения о текущей сейсмической опасности для района г. Петропавловска-Камчатского, подготавливаемые лабораторией комплексного мониторинга сейсмоактивных сред ИВиС ДВО РАН на основе данных комплексных скважинных измерений, каждые две недели или чаще подаются в Камчатский филиал Российского экспертного совета по прогнозу землетрясений, оценке сейсмической опасности и риска, а также в Совет по прогнозу землетрясений и извержений вулканов ИВиС ДВО РАН.

The problems and procedures for obtaining high quality results of multidisciplinary geophysical monitoring at the stage of preliminary data processing are considered. The case study of solving different technical problems during the long-term multidisciplinary borehole geophysical observations at the Petropavlovsk- Kamchatsky geodynamic research area is described. The algorithms for preliminary data processing and flawed data discard combining automated approaches and expert screening developed by the authors are presented. Suppression of quasi-regular disturbances is especially important in the studies of interrelations between geoacoustic, electromagnetic, and meteorological processes and seismicity because of the clear diurnal periodicity in all these processes that significantly complicates the signal extraction from the noise. The key technical, organizational, and methodical measures aimed at improving the data should be provided at the project planning stage of the measurement system. The optimal selection and reasoned application of special procedures for data preprocessing can crucially affect the research results.

The results of synchronous geoacoustic and electromagnetic measurements at three boreholes located in the Petropavlovsk-Kamchatsky geodynamic survey area with considerably different electromagnetic environments are studied. It is shown that reliable detection of geoacoustic emission responses to natural electromagnetic radiation in the range of 0.01–1.0 kHz is possible if geophones are placed in sufficiently deep boreholes. The results demonstrate the fundamental possibilty of using natural super-low-frequency electromagnetic radiation to monitoring of stress–strain states of the geological environment.