Geum.ru

Оглы статические и кинематические основы сейсмической геодинамики очаговых зон землетрясений и пространственно-временного прогнозирования

Вид материалаАвтореферат
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6

Глава 6. Динамическое районирование сейсмической опасности и геодинамические модели долгосрочного прогноза очаговых зон землетрясений. Глава посвящена построениям статической модели динамического районирования сейсмической опасности зон подготовки отдельных очагов землетрясений, блоковой геодинамической модели, сейсмокинематике крупного региона подготовки максимально сильных землетрясений, модель-макет кусочно-блоковой структуры геодинамики очаговых зон землетрясений, физической модель долгосрочного динамического прогноза очаговых зон землетрясений. В основе перспектив научного решения проблемы оценки сейсмической опасности лежат принципы одновременного использования разработанных методов динамического сейсмического районирования, с одной стороны и методов долгосрочного динамического прогноза времени, места и силы готовящихся сильных сейсмических событий с другой. При этом комплексно использовались результаты предложенного сейсмологического, геофизического и геодинамического мониторинга зон процессов подготовки землетрясений, воплощающую стратегию долгосрочного динамического прогноза очагов землетрясений в блочных фрактальных средах, а также разные по природе и времени действия изученные естественные геофизические проявления предвестники процессов подготовки землетрясений. Изложены примеры оценки сейсмической опасности методами статического и динамического прогноза землетрясений. Для построения статических моделей оценки сейсмической опасности применялись такие методы снижения ущерба от землетрясений, как расчеты ускорений с использованием SEISRISK III (Bender and Perkins, 1992) для Кавказско-Каспийского-Копетдагского региона и прилегающей территории Ирана. Новые подходы аналитических расчетов численных моделей максимального ускорения грунта и интенсивности сотрясений, для сейсмического детального и микрорайонирования зон подготовки отдельных очагов Апшеронского полуострова; включая г. Баку, Сумгаит, а также методы динамического долгосрочного прогноза очаговых зон землетрясений Кавказско-Иранского региона. Как результат выполненных исследований представляются новые схематические карты сейсмического районирования очаговых зон подготовки землетрясений территории Азербайджана, Кавказа, карта сейсмической опасности и оценки максимальных магнитуд для Кавказско-Копетдагского региона, составленная с использованием независимых методик (в том числе – Probalistic и компьютерных программ) и на базе специального каталога и модели активных разломов сейсмических очаговых зон. Реализованы специальные расчеты сейсмической опасности региона, для крупных городов, таких как Ерзурум, Табриз, Баку, Тбилиси и др., а также даются периоды повторяемости в годах значений ускорений. Эти значения колеблются от 0,1g до 0,8g. Город Ерзурум (Турция) имеет самый высокий уровень опасности. В порядке убывания уровня опасности располагаются города Ашхабад (Туркменистан), Табриз (Иран), Ереван (Армения), Баку (Азербайджан), Тбилиси (Грузия). Оценочные прогнозные значения на карте максимальных магнитуд зон сейсмических очагов оказались впоследствии в хорошем согласии с реальными наблюдениями двух землетрясений, произошедших в г. Баку 25 ноября 2000 г. с М=5,8 и 6,3. Для сейсмического детального и микрорайонирования зон подготовки отдельных очагов Апшеронского полуострова была изучена сейсмичность, геология, геоморфология и топография Апшеронского полуострова, включая Баку. Выбраны типовые (близкие и удаленные) землетрясения, для которых определены коэффициенты затухания сейсмических волн. Определен фактор изменения интенсивности сейсмической волны, а также интегральный эффект многослойной среды для проходящих сейсмических волн. Построены карты сейсмического детального и микрорайонирования на основе данных о максимальных ускорениях верхней части грунта для типовых (близких и удаленных) землетрясений. Количественное исследование проведено с использованием теоретических расчетов волновых полей для типовых землетрясений и расчетов по пакетам компьютерных программ SHAKE (японская версия) и Mapinfo Professional 4.5 (США). Карты сейсмического микрорайонирования находятся в согласии с данными, основанными на макросейсмических обследованиях, и существенно уточняют существующие представления как по точности количественных оценок, так и по детальности. Дальнейшее совершенствование расчетов и использование двух- и трехмерных моделей реальных нелинейно упругих сред в сочетании с новыми полевыми и лабораторными методами инженерной геологии позволит существенно улучшить метод сейсмического микрорайонирования и снизить сейсмический риск. Приводятся результаты решения проблемы сейсмической опасности на новой концептуальной и базовой основе методам и динамического прогноза очаговых зон готовящихся землетрясений. Такой долгосрочный динамический прогноз для Кавказско-Каспийского и Восточно Анатолийско-Иранского региона был основан на систематическом сейсмогеодинамическом подходе к исследованию очаговых зон подготовки сильных землетрясений разной величины и на построенной физической блоковой модели сейсмокинематики этого региона. В результате прогнозной динамическая регионализации степени сейсмической опасности дается прогноз не только места и зоны потенциальных сильных землетрясений, но также периоды увеличения вероятности их возникновения в пределах объемов будущих главных толчков. На основе сейсмогеодинамических разработок восстанавливаются формы движущихся блоков и характера их движений по системам разломов в процессе подготовки сильных землетрясений. По пространственно-временным миграциям сейсмических очагов в земной коре и новым явлением миграции грязевулканических извержений построена модель взаимодействия блоков ККИ региона, из которой вытекают связи между определенными этапами процесса взаимодействия блоков и рекомендации по экспериментальному определению этих этапов, которая и способствовала созданию физической прогностической модели очагов сильных землетрясений и очаговых зон подготовки их сейсмичности и естественных геодинамических проявлений. По согласующимся результатам разных методов установлены факты закономерного дрейфа очагов землетрясений. На основе построенных физических моделей геодинамики была установлена квазициклическая миграция очагов землетрясений вдоль линейных сейсмических поясов. Характерные расстояния – периоды между наблюденными миграционными полосами на плоскости диаграмм – время – расстояние колеблются от 6,6 до 16 лет для полос сейсмичности.


Полученное результаты впервые позволили иметь статистически значимые представления о модели сейсмокинематики для крупных сейсмоактивных, в том числе зарубежных регионов, сейсмогенетически связанных между собой. Для утверждения об их тектонической значимости были разработаны геодинамические модели сейсмокинематики региона. С этой целью привлекались оценки тектонических ситуаций, концепции по горизонтальным неоднородностям литосферы и геофизические данные о системах линейныхи колцевых разломов и блоков. Модель представляется в виде схемы распределения всех указанных элементов. Выявленные траектории миграции очагов отождествляются с моделью распространения “деформационных” волн. Полученная геодинамическая модель свидетельствует о наличии разнообразия основных систем напряжений и объемов источников деформаций. Движения волн деформаций вдоль активных разломов объясняются геодинамикой взаимодействия блоков, а также режимом коллизии литосферных плит. Движение в направлениях от Кипрской дуги, Макрана и зоны перехода к Б.Кавказу от Каспийского моря, могут являться причинами механизма субдукции. В Эрзинджан-Ванской и Копетдаг-Биналудской дугах орогенов, где пересекаются более двух систем разломов, направление движения волн деформаций согласуется с распространением отсюда осей максимальных касательных напряжений, обусловленных внедрением и давлением выступа Аравийской плиты, а также Евроазиатской и Афганской плит. Демонстрируются также и прогностические возможности модели. Активизация сейсмичности с М≥5 на Кавказе предшествует крупным событиям не только в Ванско-Эрзинджанском дизъюнктивном узле, но также и в Копетдаг-Биналудской .дуге. Подтверждением может являться наблюдаемая синхронизация периодов высокой активности в указанных узлах. Вращения блоков Южного Каспия и восточно-центрального Ирана (Лут) против часовой стрелки объясняется проявлением внутренних деформаций. Регион в целом исследовался на предмет установления зон возможного возникновения крупных землетрясений по пространственно-временным закономерностям распределения землетрясений с М≥6,2 на основе составленных каталогов за весь доступный исторический период. Местоположения зон идентифицировались по затишьям I рода и их характеристикам в результате анализа диаграмм зависимости времен землетрясений от расстояний по оси каждого пояса. Оценки интервалов времен ожидания сильных землетрясений осуществлялось графическим способом по наблюденным рядам миграционных полос с экстраполированием их в зоны затиший. Таким образом, исходя из прошлого развития сейсмической активности, ее периодичности, а также наклонов полос и направленности миграции землетрясений был осуществлен прогноз сильных землетрясений для всего региона. Результаты построения карты прогнозируемых 20 зон с интервалом времени ожидания (3-7 лет) и силы землетрясения (М=6,5÷8,0) приводятся в работе. На основе обобщения комплексных результатов исследования дается характеристика некоторых из зон. Полученные средние расстояния-периоды между наблюденными миграционными полосками сейсмических поясов использовались для построения прогнозных зон очагов, в пределах которых в будущем следует ожидать появление сильных землетрясений. Оценка интервалов времен осуществлялось графическим способом по наблюденным или миграционным полосам, с привлечением информации о сейсмических брешах, полученных по предыдущим диаграммам. Совместное рассмотрение указанных выше диаграмм и сейсмических брешей по каждому из поясов, а также построенной блоковой геодинамической модели сейсмокинематики ККИ региона позволило предсказать возникновение крупных землетрясений, исходя из прошлого развития сейсмической активности, ее периодичности, а также по динамическим структурам сейсмоскоростных аномалий, наклонов полос миграции землетрясений и направленности их в пространстве. Результаты прогнозирования потенциально возможных мест землетрясений, их силы и интервалов времени повышенной вероятности их возникновения приводится в (Бабазаде, 1991, 1996, 2000, 2004, 2005). На примере последних 200 лет развития водного бассейна Каспийского моря доказывается, что особенности проявления колебаний его уровня обусловлены подготовкой и реализацией главнейших землетрясений мира. Предложены нетрадиционные пути подхода к поиску предикторной связи характерных особенностей колебания уровня моря и параметров динамических пространственно временных структур поля сейсмичности типа областей сейсмических затиший и кольцевой формы сейсмичности в период .подготовки главных сильнейших землетрясений. При этом анализ связи с событиями осуществлялся не для отдельных флуктуации значений параметров изменения уровня моря, а для временных интервалов повышенной коррелируемости реализации этих параметров в пространстве. Подход основан также на современных представлениях о масштабности кинетики деформационного и сейсмического процессов и в первую очередь о нелокальных взаимосвязей сильных землетрясений из разных тектонических структур, о различиях областей ответственных за иерархическую подготовку сильных главных землетрясений. В результате такого анализа представилось возможным обнаружить новые предвестники землетрясений, формируемые не как единичная временная аномалия в одном пункте ожидания, а как определенная закономерность появления аномалий типа "разладки" в области подготовки землетрясений. Особый интерес представляют динамические пространственно-временные структуры, обнаруженные в связи с подготовкой максимально сильного за рассмотренный период Красноводского землетрясения 1895 г. М 8,2, имевшего место на восточном побережье Каспийского моря в Туркмении, т.к. для него устанавливались также особенности проявления колебания уровня моря. Этому землетрясению предшествовали долговременные изменения уровня моря в виде бухты и непрерывного линейного поднятия по огибающей волне колебаний за 40 лет, а также заметное аномальное опускание его уровня за 5 лет. Наблюдаемые же на фоне поднятия огибающей аномалии положительных знаков временных вариаций коррелируются с удаленными событиями относительно низшего по силе события, распределение которых в пространстве обнаруживает явление орбитальной траектории форшоков в широком смысле в виде дуги. За весь рассматриваемый период времени наблюдается четкая закономерность корреляции фаз низкого стояния колебания уровня Каспия с подготовкой удаленных от него на значительные достаточно большие расстояния главнейших землетрясений мира, вместе с тем последнее событие в Индийском океане в 2004 г. коррелируется с фазой высокоградиентного скоростного подъема его уровня на его остановке и незначтельном спаде. Синхронизация предвестниковой сейсмической активности на больших удалениях от главного очага Суматринского землетрясения в период длительной подготовки его очага вызвана, видимо, расположением Каспийского узла пересечения разломов в едином подвижном поясе с Индонезийским тектоническим узлом и вероятно с такими глобальными причинами, как изменение скорости и положение оси Земли. Полученные результаты согласуются с представлениями реализации механизма сейсмогенеза в условиях преимущественного сжатия.