Анализ динамики сейсмических структур литосферы Прибайкалья на основе геоинформационных технологий

Новопашина, Анна Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Анализ динамики сейсмических структур литосферы Прибайкалья на основе геоинформационных технологий
ВАК РФ 25.00.35, Геоинформатика

Автореферат диссертации по теме "Анализ динамики сейсмических структур литосферы Прибайкалья на основе геоинформационных технологий"

На правах рукописи УДК: 550.348.436 (-925.16)

Новопашина Анна Владимировна

АНАЛИЗ ДИНАМИКИ СЕЙСМИЧЕСКИХ СТРУКТУР ЛИТОСФЕРЫ ПРИБАЙКАЛЬЯ НА ОСНОВЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

- 1 И/0/7 ?П1[)

Специальность 25.00.35. - геоинформатика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Иркутск-2010

004606853

Работа выполнена в Институте земной коры СО РАН, г. Иркутск и на кафедре прикладной геофизики и геоинформатики Иркутского государственного технического университета

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Леви Кирилл Георгиевич, ИЗК СО РАН, г. Иркутск

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Снетков Вячеслав Иванович,

Иркутский государственный технический университет

доктор геолого-минералогических наук, профессор Семенов Рудольф Михайлович,

Иркутский государственный университет путей сообщений

Ведущая организация: Геологический институт Бурятского научного центра СО РАН (ГИН БНЦ СО РАН), г. Улан-Удэ).

Защита состоится 18 июня 2010 в 14 час. на заседании диссертационного совета Д 212.073.01 при Иркутском государственном техническом университете по адресу: 664074, Иркутск, ул. Лермонтова 83, ауд. Е-301. Тел./факс 8(3952)405-112; e-mail: dis@istu.edu. seminskv@istu.edu

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного технического университета, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю совета

Мальцевой Галине Дмитриевне, e-mail: dis@istu.edu. тел. 8(3952)405-348

Автореферат разослан 18 июня 2010 г. Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат геолого-минералогических наук У/Сг^Р____" Мальцева Г.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Изучение истории развития сейсмичности за период инструментальных наблюдений является важной составляющей средне- и долгосрочного прогноза землетрясений и относится к статистическим методам поиска их предвестников.

Диссертационная работа посвящена изучению динамики сейсмоактивных объемов литосферы Байкальской рифтовой системы - сейсмических структур. Анализ динамики подразумевает исследование хода развития сейсмичности во времени и пространстве, инициируемой воздействием на литосферу комплекса эндогенных и экзогенных факторов, а также выявление закономерностей взаимовлияния сейсмических структур, множество которых рассматривается как сейсмогеодинамическая система взаимосвязанных структурных единиц Байкальского рифта.

Закономерности пространственно-временной взаимосвязи сейсмоактивных объемов являются важной информацией о сейсмическом процессе, использование которой позволит реконструировать его в дальнейшем. В работе представлены результаты исследования периодичности, стационарности, синхронизации, межструктурных фазовых смещений временного хода сейсмического процесса и медленных «миграций» землетрясений разной силы в пределах сейсмических структур определенного масштабного уровня. Рассмотрены возможные причины парагенетической и генетической связи сейсмических структур, а также факторы, возможно инициирующие землетрясения.

За период 1964-2002 гг. накоплено достаточно макросейсмических данных для проведения качественного статистического анализа, однако, эффективное использование информации о землетрясениях и результатов различных видов пространственно-временного анализа эпицентрального поля, возможно только при использовании геоинформационных технологий. Актуальность данной работы определена использованием системного подхода к изучению сейсмичности, реализованного с помощью современных ГИС, включающих программное обеспечение, геоданные, сервис и аппаратное обеспечение, что позволяет наглядно анализировать большой объем информации в комплексе, применяя математико-статистический аппарат.

Возможности современных открытых программных средств ГИС были использованы для организации быстрого доступа одновременно к разным базам данных о землетрясениях и различных способов визуализации сейсмологической

информации. ГИС позволили получить и иитегрировать различные данные о динамике сейсмических структур, которые возможно использовать для поиска путей прогноза течения сейсмического процесса.

Цель данной работы - охарактеризовать динамику Байкальской рифтовой системы на основе выявленных пространственно-временных закономерностей функционирования сейсмических структур.

Задачи исследования

1. Организация методического подхода к выделению проекций сейсмических структур на земную поверхность;

2. Сбор, систематизация и интегрирование геоданных различных баз данных;

3. Организация быстрого доступа к атрибутивным данным по сейсмическим структурам и формирование выборок временных рядов для дальнейшего статистического анализа параметров эпицентралыюго поля: число событий (N) и суммарной выделившейся при землетрясениях энергии для каждой сейсмической структуры (lgEsum);

4. Расчет параметров сейсмического режима; тангенса угла наклона графика повторяемости у и сейсмической активности А|0;

5. Выявление периодичности и изучение стационарности сейсмического процесса сейсмоактивных структур на основе результатов спектрально-временного анализа временных рядов N и IgEsum;

6. Определение закономерностей взаимосвязи сейсмических структур с использованием различных методик корреляционного анализа временных рядов N: выявление эпизодов синхронизации сейсмического процесса сейсмоактивных структур и установление закономерностей очередности сейсмической активизации различных структур;

7. Выявление миграции землетрясений и определение их особенностей в пределах сейсмоструктур и между ними на основе результатов анализа трехмерных пространственно-временных диаграмм параметра lgEsum

Программное обеспечение и фактический материал

Для проведения всех видов анализа, в том числе и для выделения сейсмоактивных структур, была разработана единая информационно-программная среда, включающая: ГИС-пакеты: Quantum GIS, GRASS GIS, ГИС 1С; интерфейсы: OLE Automation, ADO DB; сервер баз данных: PostgreSQL с расширением PostGIS; дополнительные программы: Microsoft office Excel, TIME SERIES PROCESSING, MathGL. Исходные векторные данные: каталог землетрясений по данным БФ ГС СО РАН за период 1960 — 2009 гг.; электронная версия каталога [Петров, Мострюков, 1994]; глобальный СМТ- каталог; гидросеть масштаба 1:1000000 по данным National Geospatial Intelligence Agency; карта активных разломов Прибайкалья и Забайкалья по данным [Леви и др., 1996]; карта неотектоники северо-восточного сектора Азии [Леви, 2008]. Исходные растровые данные: цифровая модель высот масштаба 1: 100000 по данным дистанционного зондирования Земли NASA.

Новизна результатов

Детальный анализ эпицентрального поля землетрясений на основе концепции сейсмических структур проведен впервые. В процессе выполнения работы

предложены новые методики обработки данных об эпицентральном поле и получены результаты, обладающие научной новизной:

1. Предложен методический подход к выделению сейсмических структур различных рангов и моделей на земную поверхность;

2. Выявлены доминирующие периодические составляющие сейсмического процесса сейсмоактивных структур четвертого ранга, в том числе, квазистационарные, характеризующие цикличность сейсмической активизации;

3. Установлены характерные периоды синхронизации и очередности активизации сейсмического процесса сейсмических структур четвертого ранга, выражающиеся в увеличении скорости сейсмического потока;

4. Предложен метод построения трехмерных пространственно-временных диаграмм параметра ^Е511га для выявления миграций сейсмической активности и определения особенностей миграции;

5. В Байкальской рифтовой системе выявлены миграции сейсмической активности и определены их скорости.

Практическая значимость

Дедуктивный подход к рассмотрению эпицентрального поля землетрясений Прибайкалья позволил выявить и количественно оценить закономерности протекания сейсмического процесса отдельных сейсмоактивных областей различного сейсмического режима, расположенных вблизи социально-значимых территорий. Выделенные в различных частях БРС квазистационарные гармонические компоненты временных рядов различных параметров эпицентрального поля, а также периоды синхронизации сейсмического процесса, характеризуют его динамическую устойчивость. Эта информация является дополнением к фундаментальным представлениям о динамике сейсмического процесса, а также может быть использована для более эффективной реконструкции сейсмичности.

Метод выявления миграций и измерения их скоростей может применяться не только для территории Прибайкалья, но и других территорий, так как учет направления и скорости смещения сейсмической активности, позволит, в ряде случаев, определить вероятное место и время последующего землетрясения.

Полученный автором цифровой материал может служить базой данных для интерпретаций в геоинформационных исследованиях, картографировании и геом оделировани и.

Защищаемые положения

1. Эпицентральное поле землетрясений Прибайкалья представлено сейсмическими структурами, ранжированными на основе разработанной геоинформационной технологии.

2. Геоинформационный подход к статистической обработке параметров эпицентрального поля позволяет установить спектральный состав сейсмического процесса отдельных сейсмических структур Байкальской рифтовой системы, который характеризуется присутствием гармоник: 0,7-2, 3,7 — 5,3, 6 и 7,5 лет, а также квазистационарных спектральных компонент: 9,5, 10,9,12,9 лет (погрешность 0,3 года).

3. Динамике сейсмоактивных структур БРС, как соседних, так и удаленных друг от друга, свойственна квазипериодическая (от 7 до 11 лет) синхронизация

сейсмического процесса. Временное смещение до четырех лет характерно активизации соседних сейсмических: структур. 4. Реализация методики проецирования сейсмических данных и пространственно-временной развертки сейсмического процесса позволила зафиксировать в Байкальской рифтовой системе медленные миграции сейсмической активности, проходящие вдоль осей сгущения очагов землетрясений ряда сейсмических структур четвертого ранга. Скорости миграций на флангах Байкальского рифта принимают значения в диапазоне от 10 до 20 км/год, а в центральной его части в 2 - 3 раза больше.

Личный вклад автора по подбору и разработке методик, проведению всех видов анализа, интерпретации и интегрированию результатов, является доминирующим.

• Разработка критериев выделения сейсмических структур с учетом пространственно-временной структуры распределения сейсмических событий;

• Работа с базами данных;

• Выделение сейсмических структур;

• Выбор методик статистического анализа и проведение всех расчетов, результаты которых представлены в данной работе;

• Разработка метода проецирования параметра lgEsum для построения трехмерных пространственно-временных диаграмм;

• Интеграция и визуализация результатов;

• Интерпретация, обобщение результатов, выводы.

Апробация работы

1. Представленные в диссертации научные и практические результаты докладывались на научных конференциях:: «Строение литосферы и геодинамика», ИЗК СО РАН, г. Иркутск, 2007 г.; «Conference commemorating the 50th anniversary of the 1957 Gobi-Altay earthquake», Институт астрономии и геофизики, Ulaanbaatar, Mongolia, 2007 г.; «Современные проблемы геофизики. Девятая Уральская молодежная школа по геофизике», Екатеринбург: УрО РАН, 2008 г.; «Строение литосферы и геодинамика», ИЗК СО РАН, г. Иркутск, 2009 г.; Всероссийская научно-техническая конференция ИрГТУ, Иркутск, 2009 г.; Всероссийского совещания: «Разломообразование и сейсмичность в литосфере: тектонофизические концепции и следствия», г. Иркутск, 18-21 августа 2009 г. ИЗК СО РАН.

2. На научных семинарах и секциях в Институте Земной коры СО РАН, Иркутск, 2009 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано четыре статьи и шесть тезисов. Две из статей - в журналах перечня ВАК РФ.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав (от трех до пяти подглав в каждой) и заключения общим объёмом 149 страниц, 68 рисунков, 16 таблиц, 3 приложений.

Благодарности

За постановку темы и руководство исследованиями автор благодарен своему научному руководителю, зам. директора по науке ИЗК СО РАН д.г.-м.н., профессору К.Г. Леви; за ценные идеи и постоянную поддержку - заведующему лабораторией современной геодинамики ИЗК СО РАН, к.г.-м.н. В.А. Санькову; за поддержку, советы и сделанные комментарии - заведующему кафедрой прикладной геофизики и геоинформатики ИрГТУ д.г.-м.н., профессору А.Г. Дмитриеву, заведующему кафедрой информатики ИрГТУ д.г.-м.н., профессору В.В. Ломтадзе; д.ф.-м.н. профессору А.Ю. Давыденко; д.г.-м.н., профессору С.И. Шерману, д.г.-м.н., профессору P.M. Семенову, к.г.-м.н. Я.Б. Радзиминович; за помощь в работе над созданием информационной системы - программисту К.Л. Петухову.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Понятие сейсмических структур: определения, ранги и модели.

В главе приведено описание геодинамической обстановки и сейсмичности региона, даны различные определения сейсмических структур.

Под «сейсмическими структурами» [Леви, 2009] понимаются геометризованные объемы тектоносферы, включающие в себя очаги известных, в результате инструментальных наблюдений, сильных землетрясений. В работе [Саньков, 1991] сейсмические структуры определяются как «объемные, развивающиеся во времени геологические тела (рис. 1), в которых происходят образования разрывов и быстрые смещения по ним, фиксируемые в виде землетрясений. Сейсмические структуры отражают напряженно-деформированное состояние и современные процессы разломообразования в земной коре».

На основе классификации К.Г. Леви [2003] в зависимости от размера и конфигурации, в данной работе сейсмоактивные структуры Байкальской рифтовой системы ранжированы на 6 рангов.

Сейсмической структурой первого ранга является глобально распространенный сейсмоактивный слой.

На базе неравномерности распределения очагов сильных землетрясений в сейсмоактивном слое можно выделить сейсмоактивные структуры второго ранга -сейсмические пояса. Рассматриваемая в данной работе Байкальская рифтовая система, как основная сейсмоактивная часть Монголо-Байкальского подвижного пояса, является частью сейсмической структуры второго ранга.

Сейсмические пояса являются сложными образованиями, и внутри них могут быть выделены структурные элементы третьего ранга - сегменты сейсмических поясов.

Сейсмическими структурами четвертого ранга в сейсмических поясах выступают сейсмические зоны, представляющие собой узкие (первые десятки километров) и протяженные (первые сотни километров) структурные элементы. Именно здесь обычно и наблюдается, хотя и временное, резкое утолщение сейсмоактивного слоя. Тяготеют сейсмические зоны в тектонической структуре литосферы к наиболее крупным глубинным разломам или системам подобных разломов, нередко являющихся составными частями межплитных границ.

Сейсмические структуры пятого ранга в сейсмоактивных поясах - это сейсмические узлы. Они представляют собой .небольшие по размерам (до 100 км) изометричные в плане скопления очагов землетрясений. В сейсмоактивных поясах сейсмические узлы, объединяясь, формируют узкие сейсмические зоны, в которых располагаются с довольно выдержанным шагом на некотором удалении друг от друга. Междоузлия отличаются от узлов уменьшением числа землетрясений, а иногда между узлами и внутри их наблюдаются «сейсмические окна» или «бреши».

Сейсмоактивные структуры шестого ранга - сейсмические «линзы» — это собственно сейсмические очаги. Форма их обычно расшифровывается по анализу афтершоковых областей и зависит главным образом от формы той неоднородности литосферы, которая разрушается или разрушилась в результате конкретного сейсмического события.

В диссертационной работе определены два основных подхода к выделению сейсмических структур. Первый - рассмотрение тех сейсмоактивных областей, к которым приурочена основная масса только сильных землетрясений. Это сейсмические события с энергетическим классом К > 11,5, как представляющие основную сейсмическую опасность (табл. 1). В работе они условно именуются сейсмическими структурами первой, модели. Второй подход предусматривает совместное рассмотрение структур сильных и слабых представительных событий в пределах одной концентрации эпицентров и подразумевает фрагментальный анализ всего эпицентрального поля БРС. Эти структуры отнесены к модели, условно названной второй.

Обе модели рассмотрены в контексте зоны деструкции литосферы Байкальской рифтовой системы. Они представлены на рисунке 1.1, где Т1 и Т2 - разные периоды наблюдений.

Таблица 1.

Условная градация силы сейсмических событий

Условное наименование сейсмических событий для БРС Интервал магнитуд МЬ по Рихтеру, единицы Интервал энергетических классов К, единицы Модельная форма очага [Уломов, 19991

Очень слабые 0-2,8 1-9 шар

Слабые 2,8-4,3 9-11,5

Умеренные 4,3-4,8 11,5-12,5

Сильные 4,8-6,2 12,5-15,5 цилиндр

Очень сильные 6,2-7,3 15,5-17,5

Катастрофические' 7,3-7,8 17,5-20

А Б

И— 1 ✓- 2 /- 3 Оо 4 1 > а 5 6

Рис. 1. Модель зоны современной деструкции литосферы по работе {Шерман, 2005 г.] с добавлениями автора (добавлены контуры сейсмических структур): 1 - корневая часть зоны, представленная региональными, многократно активизированными разломами, большая часть которых докайнозойского заложения; 2 - региональные разломы, характеризующиеся нестационарной моделью развития; 3 — локальные разломы, характеризующиеся нестационарной моделью развития; 4 - гипоцентры очагов землетрясений различных магнитуд; 5 - примерные контуры зоны современной деструкции литосферы; 6 - сейсмическая структура первой модели; 7 - сейсмическая структура второй модели. А - период Т1; Б-периодТ2.

Глава 2. Выделение сейсмических структур

В главе определены условия выделения контуров проекций сейсмических структур в эпицентральном поле землетрясений Прибайкалья в зависимости от их ранга и модели, рассмотренных в главе 1. Представлены карты структур первого, второго, третьего, четвертого рангов первой и второй модели, а также увеличенные фрагменты участков карт с визуализацией структур пятого и шестого рангов. Также рассмотрено соотношение сейсмических структур с тектоническими.

Энергетическими условиями являются обязательное наличие сильных землетрясений, аномальность поля плотностей эпицентров, направленность вектора его градиента. Также учтена представительность данных для обеспечения однородности анализируемых выборок временных рядов. Чтобы обеспечить однородность и представительность выборок данных для анализа, в них вошли землетрясения К > 8, произошедшие в период 1964 - 2002 гг. Аномальность уровня плотности эпицентров установлена с использованием процедуры центрирования, позволяющей удалить из полного поля менее вероятные сейсмические События.

Пространственное условие - оптимальный размер ячейки карты плотностей эпицентров, определяемый в зависимости от ранга и конфигурации выделяемой структуры.

В главе описана методика построения карты плотностей эпицентров с использованием сети шестиугольных ячеек, в каждой их которых организован подсчет количества землетрясений (рис. 2). Размер соты устанавливается в соответствии с рангом выделяемой сейсмической структуры. Для структур второго и третьего рангов - 0,5°; для четвертого и пятого ранга - 0,1°.

Для уточнения; принадлежности той или иной концентрации эпицешров к определенной структуре были использованы векторы градиента поля эпицентров, показывающие направление наискорейшего возрастания поля и служащие вспомогательным критерием его разделения. Методика расчета вектора градиента также описана в данной главе.

Точку с координатами

Рис. 2. Схема построения шестиугольной ячейки.

Составляющими элементами всех сейсмических структур являются сейсмические линзы или структуры шестого ранга, контуры которых определяются

по размерам и направлению большей оси очага землетрясения и площади распространения афтершоков. В процессе работы были построены полигональные слои электронной карты, содержащие проекции сейсмических очагов на земную поверхность, а также окружности областей их афтершоков, отображаемые в масштабе. С учетом этих полигонов проведены контуры сейсмических структур пятого и четвертого рангов.

Кроме проекций очагов сильных землетрясений и областей их афтершоков, карты выделенных сейсмоактивных структур содержат слои цифровой модели рельефа, поля плотностей эпицентров, активных разломов, векторов градиента, и контуров сейсмических структур первой и второй модели.

Выделенные области структур первой модели всех рангов являются зонами, где происходит наибольшее количество сильных землетрясений, то есть самыми сейсмоопасными зонами БРС.

Абрис сейсмоструктуры второго ранга второй модели оконтуривает саму БРС.

Структуры третьего ранга второй модели условно названы: SW (юго-западная), Center (центральная), NE (северо-восточная), ENE (удаленная северо-восточная).

Области сейсмических структур четвертого ранга (рис. 3) второй модели (26 структур) являются источником исходных данных для анализа, обеспечивающим достаточную статистическую достоверность. Закономерности взаимосвязи и взаимодействия сейсмических структур четвертого ранга характеризуют динамику всей Байкальской рифтовой системы с приемлемой детальностью, поэтому, именно эти структуры изучались как основные элементы БРС. По ним были сформированы выборки для дальнейшего статистического анализа.

% 100 104 108 112 116 1 20 124

рифтовой системы.

Глава 3. Информационно-программная среда

В главе описаны используемые в данной работе ГИС-приложения, интерфейсы и системы управления базами данных (СУБД). Приведена концептуальная схема информационно-программного комплекса, используемого как для выделения сейсмических структур, так и для многокомпонентного математико-статистического анализа; описан информационный поток.

На рисунке 4 представлена инфраструктура информационно-программной среды, обусловленная разнообразием задач, решаемых при анализе эпицентрального поля БРС.

Информационно-программная среда Источник аналитической информации

гис

зрф-'- г ^ " "

Источник картографической информации

интерфейс

ADO DB

Mkrwoft

ofBcc Кит»

rzi.

япв К MathGL ютммй

PostgreSQL

PestClS

Векторные данные Растровые данные

Рис. 4. Инфраструктура информационно-программной среды.

Первоочередной из таких задач является выделение контуров сейсмических структур. Затем следует формирование выборок временных рядов и проведение, по сформированным выборкам, комплексного статистического анализа. Далее результаты интерпретируются и визуализируются.

Алгоритмы формирования ячеистых карт, выборок данных по землетрясениям, а также различных видов анализа временных рядов, реализованы в среде 1С Предприятие 8.1, - системы, позволяющей создавать сложные запросы к базам данных и работу аналитических алгоритмов со сложной математической основой. Данная среда включает векторную ГИС, поддерживающую формат ESRI Shapefile. Но функционал работы с картографической информацией ГИС 1С ограничен: нет инструментов редактирования векторной информации и отображения растровой информации. Поэтому, для интегрирования картографической информации с результатами исследований, а также для создания и редактирования векторных слоев, была использована ГИС с открытым исходным кодом - Quantum GIS, используемая в комплексе с другой ГИС: GRASS GIS. Quantum GIS, и GRASS GIS, являются независимыми инструментальными ГИС, но GRASS GIS также может использоваться в Quantum GIS как расширение, предоставляющее набор разнообразных инструментов по работе с растровыми и векторными данными. Обе программы

способны работать под операционными системами Windows, Linux, Mac OS X, FreeBSD. Данный проект создан в ОС Windows.

Взаимообмен данными между ГИС 1С и Quantum GIS реализован с помощью внешних интерфейсов через OLE Automation, поддерживаемый системой 1С. С помощью OLE Automation и интерфейс ADO DB обеспечено взаимодействие с внешними СУБД, такими как PostgreSQL и его расширением PostGIS, также являющимися системами с открытым исходным кодом. Эта возможность позволяет выгружать данные из системы 1С на сервер PostGIS для передачи в Quantum GIS. Такая связка программ использована для выделения контуров сейсмических структур (см. рис. 4).

Аналитическая часть системы полностью отвечает за расчет параметров сейсмического режима: Аю и 7.

В ГИС 1С также была организована выгрузка временных рядов для дальнейшего анализа периодичности в программу TIME SERIES PROCESSING, являющейся разработкой ИФЗ РАН (см. рис. 4).

Корреляционный анализ временных рядов реализован в программе 1С с последующей выгрузкой результатов обработки временных рядов напрямую в Microsoft office Excel для дальнейшей неавтоматизированной интерпретации (см. рис.

4).

Для выявления миграций сейсмической активности в ГИС 1С организовано проецирование сейсмических данных с последующей выгрузкой в программу построения графиков MathGL (см. рис. 4).

Quantum GIS и GRASS GIS в качестве функционального расширения Quantum GIS (рис. 5) позволили наглядно отобразить комплекс результатов анализа эпицентрального поля и сопоставить их со структурно-топографическими особенностями исследуемой территории.

В геоинформационном проекте, созданном для решения поставленных задач, использовано несколько баз данных (БД): базы исходных данных, базы промежуточных результатов, базы данных конечных результатов различных видов обработки. В главе приведено описание каждой таблицы БД и схемы реляционных БД, отображающие их целостную структуру.

К исходным относятся данные о землетрясениях и цифровой модели местности. Данные о землетрясениях формализованы в связанных между собой таблицах, объединяющих информацию с различной структурой и из разных источников.

В таблицы промежуточных результатов входят данные, используемые для выделения сейсмических структур. Это атрибуты шестиугольных ячеек (сот), дополнительные расчетные данные, такие, как параметры векторов градиента поля плотностей эпицентров и геометрия различных расчетных окружностей. Например, область афтершоков, или окружность, радиус которой равен расчетному минимальному расстоянию между событиями одной магнитуды. Контуры выделенных сейсмических структур хранятся в БД промежуточных результатов в виде набора координат краевых точек.

Базы данных конечных результатов представлены таблицами атрибутов сейсмических структур, по временным рядам параметров которых был проведен комплексный геоинформационный анализ. Это таблицы спектральной плотности выделенных доминирующих гармонических компонент сейсмического процесса.

Рис. 5. ГИС-проект Quantum GIS.

Глава 4. Статистический анализ динамики сейсмических структур

Исследование сейсмического режима сейсмоактивных структур

С использованием аналитической части информационно-программного комплекса проведены расчеты параметров сейсмического режима сейсмических структур с целью сопоставления последних с результатами дальнейшего статистического анализа.

Для каждой сейсмической структуры четвертого ранга второй модели за весь инструментальный период были получены значения углового коэффициента графика повторяемости у, и сейсмической активности Аю. Результаты анализа позволили получить временные вариации указанных параметров, используемые в качестве дополнительной информации к результатам последующих видов анализа.

Периодичность и стационарность сейсмического процесса

Используемый программный комплекс позволяет формировать временные ряды известных параметров зшщентрального поля за любой период, с любым временным разрешением и энергетическим диапазоном, проводить предварительную обработку временных рядов, такую, как интерполяция. Эта возможности обеспечили подготовку временных рядов N и lgEsum для изучения периодичности и стационарности сейсмического процесса сейсмоактивных структур.

Спектр временного ряда сейсмического процесса может выступать одной из характеристик сейсмического режима, свойственного той или иной сейсмической структуре, а по спектрально-временной диаграмме (СВАН-диаграмме), представляющей собой частотно-временную развертку временного ряда параметра N или lgEsum, можно исследовать изменение спектрального состава этого ряда во времени. При проведении СВАН было проанализировано 26 СВАН-диаграмм параметра N и 26 диаграмм параметра lgEsum, построенных по временным рядам сейсмических структур четвертого ранга второй модели.

Анализ СВАН-диаграмм параметров N и lgEsum показал, что в целом, сейсмический процесс не является стационарным, но частотный состав сейсмоактивных структур характеризуется наличием гармоник с узкой частотной локализацией, длительность пиков которых близка к периоду наблюдений у временных рядов сейсмоактивных структур со стабильно высокой сейсмической активностью А|0 (структуры 8, 9, 10, 12, 17), Пики спектральной плотности этих гармоник (частоты 0,006 - 0,008) зачастую имеют наивысшие значения относительно других частотных составляющих. Периоды этих гармоник: 9,5, 11 и 12,8, являются близкими к периодам 11-летнего солнечного триплета, или цикла Швабе [Леви, 1997; Задошша, 2007}, который представляет собой набор трех гармоник: 9,5,10,9, 12,9 лет (рис. 6). Погрешность периодов выделенных гармоник составляет 0,3 года.

Наряду с широко известными циклами, близкими к 11-летнему солнечному, по каждом}' из используемых параметров, для большинства сейсмических структур выделены циклы с меньшими значениями периода, характеризующие режим сейсмичности Байкальской рифтовой системы: 7,5, 6, 3,7-5,5, 0,7-2 лет. Продолжительность максимумов спектральной плотности указанных гармоник, как правило, не превышает 0,5 длины всего исследуемого периода.

Выделенные циклы сейсмичности характерны для всех частей БРС: для структур с разной сейсмической активностью Аю и различным соотношением сильных и слабых событий (параметр у). Только у структур центральной части оз.

Байкал и близкорасположенных к ним участках юго-западного и северо-восточного фланга БРС, сейсмических процесс обладает чертами динамической устойчивости. Результаты, представленные в данной работе, отличаются пространственной детальностью и согласуются с результатами изучения периодичности сейсмической активизации Прибайкалья, полученным другими исследователями [Ламакин, 1966; Ружич, 1994; Леви, 1997; Любушин, 1998; Дядьков, 2000; Чипизубов, 2006, Задонина 2007 и мн. др.].

96 100 1<И 108 112 116 120 121

оз. Байкал

96 100 1СИ 108 112 116 120 124

спм

О 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Рис. 6. Распределение спектральной плотности мощности гармоник, близких к гармоникам цикла Швабе, полученной по параметру по сейсмическим структурам БРС четвертого ранга.

Корреляционный анализ режима сейсмических структур

Другим аспектом изучения сейсмического процесса является выявление пространственно-временных связей между различными сейсмическими структурами. Такая связь может быть определена по кривым взаимной корреляции (ВК) временных рядов. Она может быть прямой, отражающей геодинамическое взаимодействие сейсмических структур, а может быть косвенной или парагенети ческой.

В первом случае может наблюдаться смещение максимумов корреляции во времени, во втором случае, если корреляция наблюдается без временного смещения, сейсмические события близки по времени и могут быть вызваны влиянием какого-либо внешнего или внутреннего триггерного фактора, либо суперпозицией таких факторов.

В аналитической части информационно-программного комплекса производится расчет корреляционных кривых временных рядов N.

Вероятностное распределение параметра N во времени является степенным. Это требует использования непараметрических статистик, которыми являются коэффициенты ранговой корреляции Спирмена или Кэндела. В данной работе была рассчитана корреляция Спирмена [Гмурман, 1979]. Для коэффициентов корреляции была рассчитана значимость.

Временные ряды были прокоррелированы двумя способами. Для получения общей картины статистической связи структур, отражающей очередность их активизации, за основу взят алгоритм корреляции со смещением. По этой же методике были рассчитаны функции автокорреляции, по которым можно судить о коррелируемое™ и периодичности сейсмического процесса. Для выделения эпизодов синхронизации сейсмического процесса структур была использована методика корреляции без смещения. Для каждой комбинации пар сейсмических структур третьего и четвертого рангов установлены значимые уровни ВК временных рядов параметра N.

Результаты анализа показывают значимую статистическую связь между большим количеством сейсмических структур. На территории БРС выделяются группы структур, корреляционным кривым которых свойственно временное смещение.корреляционных максимумов от одного до четырех лет. Одна из зон самых высоких коэффициентов корреляций (до г = 0,86) включает в себя сейсмические структуры Средне-Байкальской впадины: 10 и 12. Временного смещения максимумов между этими структурами нет, что свидетельствует о синхронности их сейсмического процесса. Структуры 5, 6, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 20, 22, 24, 26 образуют группу высоких корреляций, как с частичным временным смещением локальных корреляционных максимумов, так и с полным их совпадением. Особенно явно выражена статистическая связь структур центральной части оз. Байкал и структур Северо-восточного фланга БРС, для которых характерно временное смещение до 4 лет в различных направлениях. Автокорреляционные кривые временных рядов некоторых структур содержат максимумы, повторяющиеся каждые 2 года, что говорит о присутствии в их режимах некоторой двухлетней или близкой к ней гармоники. По результатам СВАН также выявлена гармоника 2 + 0,3 года.

По результатам взаимокорреляционного анализа, проведенного по методике без смещения, были выявлены следующие эпизоды синхронизации. Для сейсмических структур четвертого ранга выделяются множественные периоды когерентности продолжительностью от двух до восьми лет. Корреляция характеризуется значимыми высокими положительными коэффициентами: от 0,65 до 0,9 — 1. За каждый год за период 1964-2002 годы было подсчитано количество зафиксированных значимых и продолжительных корреляционных связей. Гистограмма такого количества приведена на рисунке 7. На гистограмме четко видна периодичность синхронизации сейсмического процесса. Время промежутков между максимумами (1965, 1973, 1983, 1990,1997) 7 - 11, в среднем, 9 лет.

Максимум, приходящийся на начало восьмидесятых годов обусловлен общим увеличением скорости сейсмического потока в этот период сразу во всех частях БРС [Ключевский, 2007].

Периодичность сейсмического процесса, выявленная по результатам СВАН, проявляется и в периодичности синхронизации, выявленной по результатам взаимокорреляционного анализа без смещения. Это дает основания предполагать воздействие на литосферу некого фактора, влияющего сразу на все сейсмические структуры одновременно. Реакция среды на это воздействие не является

одномоментной, но проявляется в ограниченном временном интервале. В данной главе рассмотрены различные факторы, возможно обуславливающие периодичность и синхронность сейсмического режима сейсмоактивных структур БРС.

>я 40

о 30

о 25

н о 20

у 15

к 10

"КгттИ-

Рис. 7. Количество корреляционных связей временных рядов параметра N за период 1964 - 2002 год сейсмических структур четвертого ранга.

Миграции землетрясений в сейсмическом процессе сейсмоактивных структур

Прибайкалья

Взаимовлияние и взаимодействие сейсмических структур различных рангов может проявляться в явлениях миграции сейсмической активности. В работе реализована методика пространственно-временной развертки сейсмического процесса, позволяющей выявить миграции вдоль заданного направления, и определить их скорости. В главе приведены результаты анализа трехмерных пространственно-временных диаграмм параметра ^Е5ит, построенных для каждой сейсмической структуры четвертого ранга второй модели в программе Math.IL. Диаграмма образована координатными осями: «направление», «время», «параметр 1§Е8Ш1». Прослеживание смещений максимумов 1§Е5ШТ1 в пространстве со временем позволяет зафиксировать миграции землетрясений и определить их скорости.

Для построения пространственно-временных диаграмм для каждой сейсмической структуры в ГИС 1С задана область проецирования сейсмических данных (рис. 8), представляющая собой полосу, пересеченную ячейками размером ДЬ = 0,1°. Положение прямоугольника проецирования задается точкой центра и азимутом наклона оси проецирования поворачивающейся относительно центра.

Простирание полос максимально приближено к осям концентраций эпицентров сейсмических структур, а ширина и длина определены их размером. Энергия представительных землетрясений суммировалась за период времени АТ = 1 месяц в пределах ячеек проецирования. Значения ^Е^ интерполировались в окне 3 АТ на 3 АЬ методом линейной интерполяции. Реализованная методика позволяет выделять медленные миграции землетрясений, скорости которых приходятся на часть спектра скоростей, измеряемых километрами - первыми десятками километров в год.

Анализ двадцати шести полученных диаграмм показал, что существуют четко выраженные продольные миграционные последовательности сейсмических событий, проходящие вдоль некоторых сейсмических структур. Зачастую, миграции носят циклический характер, являясь маятниковыми [Ружич, Хромовских, 1989; Шерман, 2005] или односторонними [Ружич, Хромовских, 1989].

Цепочки максимумов используемого параметра образованы как слабыми сейсмическими событиями (11.5>К>8), так и сильными (16,2>К> 11,5). В

(сновном, миграции проявляются в областях с относительно высоким числом слабых событий (параметр у).

На рисунке 9 приведен пример диаграммы для одного из районов северовосточного фланга БРС, соответствующего области проецирования 15 рисунка 8. Сильные землетрясения отмечены на диаграммах условными знаками.

Отдельным зонам, на которых зафиксировано закономерное смещение сейсмического процесса, свойственны определенные моды скоростей миграций. Скорости меняются в узком интервале в пределах одной сейсмоактивной зоны и могут сменить диапазон при переходе в соседнюю зону.

Основной части сейсмических зон юго-западного и северо-восточного флангов Байкальского рифта свойственны скорости до 20 км/год (см. рис. 8). Мода 30-35 км/год, среднее значение 34 ±2 км/год, а также скорости 35-70 км/год характерны для района Средне-Байкальской впадины.

В районе Южно-Байкальской впадины зафиксированы миграции, проходящие со скоростью 15-20 км/год, некоторые из которых накладываются на тренд 3,4 ± 0,4 км/год, представляющий собой закономерное длительное (39 лет) смещение сейсмического процесса с северо-востока на юго-запад, включающее землетрясения энергетических классов 15,9 > К > 14 (врезка на рис. 8).

Длины миграционных последовательностей, обусловленные блочной делимостью земной коры и соответствующие длинам сегментов активных разломов [Мишарина, Солоненко, 1990], ответственных за генерацию землетрясений, принимают характерные значения 50, 70, 160 ± 10 км на северо-восточном фланге Байкальского рифта и до 50 ± 10 км - на юго-западном.

В центральной части миграционные расстояния самые различные: 30- 100, с преобладанием длины траекторий до 50 км (±10 км). Это те разломы, которые расчленяют впадины на более мелкие блоки. Длины миграциошшх цепочек до 60 км соответствуют, так называемым, внутренним разломам Байкальской рифтовой зоны, не проникающим ниже подошвы земной коры [Лобацкая, 1987]. Те миграционные последовательности, длины траекторий которых превышают 60 - 70 км, приурочены к краевым разломам, т.е. к ограничивающим рифтовые впадины.

В главе также рассмотрены возможные причины, вызывающие медленные миграции различных скоростей, в том числе, - медленные деформационные волны [Викулин, 1992, Быков, 2005], распространяющиеся в литосферном пространстве, скорость продвижения фронтов которых зависит от прочностных свойств разломпых зон. Миграция фронтов деформаций может быть спровоцирована как триггерными эффектами, гак и динамикой процесса деформации земной коры в Байкальской рифтовой системе.

Значения скоростей медленных продвижений фронтов деформаций вдоль активных разломов (2-30 км/год), полученные авторами работы [Шерман, Горбунова, 2008] для района Центральной Азии, близки к значениям скоростей миграций, полученным используемым в данной работе методом. Скорость мшрации сильных землетрясений Южно-Байкальской впадины приходится на диапазон 2-6 км/год - характерный для сильнейших землетрясений района Средней Азии [Никонов, 1975].

1 2 3

4 Е35

Рис. 8. Зоны медленных миграций сейсмичности Байкальской рифтовой системы: 1 -области проецирования сейсмических данных; 2 - зоны миграций с преобладанием скоростей 5-10 км/год; 3 - зоны миграций с преобладанием скоростей 10-20 км/год; 4 - зоны миграций с преобладанием скоростей 30 - 32 км/год и выше. На врезке - план Южно-Байкальской впадины с указанием направления миграции сильных землетрясений; овальные полигоны - расчетные проекции эпицентров сильных землетрясений.

____ т ф 151К>14 • ыгк>и • игк>и • 11*К*11.$ ■ ! . _ -- ^ .1 1ЭЕ«. 1

• ** . • а • » л£_««: л». щл в

• ■ 0.0

1972 1976

1984 1988 1992 1996

Рис. 9. Пространственно-временная диаграмма области проецирования 15.

Заключение

Применение геоинформационных технологий позволило использовать методический подход к выделению сейсмических структур, исследовать их пространственно-временные характеристики, а также интегрировать информацию о

сейсмических структурах. Комплекс методов статистического анализа временных рядов позволил получить новую информацию о Байкальском рифте как о динамической системе. Полученные результаты позволили сделать следующие выводы.

1. По результатам гармонического анализа временных рядов параметров N и

выявлены доминирующие периодические составляющие сейсмического процесса, а также спектральные компоненты, преобладающие на протяжении периода, соизмеримого с инструментальным. Это гармоники, скорее всего, связаны с 11-летней периодичностью солнечной активности. Природу других доминирующих циклов однозначно объяснить нельзя. Циклы 7,5 лет и 3,8-4 года проявляются у большинства структур БРС. В сейсмическом процессе некоторых сейсмических структур с преобладанием фоновой сейсмичности на кривых автокорреляции также видна четкая периодичность 2 и 4 года.

2. Взаимокорреляционный анализ временных рядов параметра N позволил выделить максимумы синхронизации сейсмического процесса сейсмоактивных структур различных частей БРС, повторяющиеся через семь-девять лет, что говорит о влиянии некого периодического фактора, вызывающего сейсмическую активность большинства частей БРС.

3. По взаимокорреляционному анализу также выделены области корреляций с временным смещением, внутри которых сейсмический процесс сейсмических структур четвертого ранга смещен то фазе. Временное смещение активизации соседних сейсмических структур, в основном, составляет один - четыре года. Это может быть свидетельством взаимовлияния соседствующих сейсмических структур посредством передачи напряженно-дефформационного состояния геологической среды, которое может проявляться как межструктурная миграция землетрясений, а может и не проявляться в сейсмическом процессе межструктурного пространства.

4. Взаимодействие сейсмических структур проявляется в миграциях очагов сильных землетрясений, возможно, происходящих по причине существования медленных деформационных волн, распространяющихся в земной коре и литосфере БРС. Проведенный анализ пространственно-временных диаграмм позволил определить области миграций, как слабых, так и сильных землетрясений. Зачастую, миграция землетрясений является маятниковой и имеет квазипериодический характер. Длины миграционных последовательностей могут быть сопоставлены с длинами разломов, обрамляющих отдельные блоки земной коры, а продолжительность цикличных миграций - с цикличностью сейсмического процесса сейсмических структур. Знание особенностей медленных миграций зон, расположенных вблизи социально-значимых территорий служит важной информацией для прогноза сильных землетрясений - для определения не только времени события, рассчитанного по графику повторяемости, но и места землетрясения, так как можно учесть тенденцию смещения сейсмического процесса вдоль оси сгущения эпицентров сейсмической структуры.

Обобщая результаты, можно сделать вывод, что динамика процесса сейсмических структур центральной части БРС и ее северо-восточного фланга характеризуется высокой активностью, динамической устойчивостью, высокой степенью взаимосвязи и интенсивной миграцией сейсмической активности. Для сейсмических структур всех частей БРС характерны единые циклы сейсмичности и периодическая синхронизация сейсмического процесса.

Список публикаций автора по теме диссертации

1. Новопашина A.B. Выделение ритмов в режиме сейсмичности Байкальской рифтовой системы методом спектрально-временного анализа // Строение литосферы и геодинамика: Тез. докл. XXII Всероссийской молодежной конференции. Иркутск: ИЗК СО РАН, 2007. С. 45.

2. Novopashina А.V., Sankov V.A., Buddo V.Yu. Spatio-temporal variations earthquake epicentral field of the Baikal rift sustem // Conference commemorating the 50th anniversary of the 1957 Gobi-Altay earthquake: Extended abstract volume. Ulaanbaatar, Mongolia, 2007. C. 178.

3. Новопашина A.B. Мегодический подход к исследованию пространственно-временных вариаций эпицентрального поля землетрясений Байкальской рифтовой системы // Современные проблемы геофизики. Девятая Уральская молодежная школа по геофизике: Сборник материалов. Екатеринбург: УрО РАН, 2008. С. 129-132.

4. Новопашина A.B. Миграции землетрясений Байкальской рифтовой системы Современные проблемы геофизики. Десятая Уральская молодежная школа по геофизике: Сборник материалов. Екатеринбург: УрО РАН, 2009. С. 169— 172.

5. Новопашина A.B. Медленные миграции землетрясений Байкальской рифтовой системы // Строение литосферы И геодинамика: Тез. докл. XXII Всероссийской молодежной конференции. Иркутск: ИЗК СО РАН, 2009. С. 41-42.

6. Новопашина A.B. Скорости медленных миграций землетрясений в Байкальской рифтовой системе // Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований: Материалы Всерос. Науч.-техн. конф. «ГЕОНАУКИ», Вып. 9. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2009. С. 28-33.

7. Новопашина A.B., Саньков В.А. Скорости миграций землетрясений в Байкальской рифтовой системе // Разломообразование и сейсмичность в литосфере: тектонофизические концепции и следствия: материалы Всероссийского совещания. Иркутск: ИЗК СО РАН, 2009. Т. 1. С. 180-182.

8. Novopashina A.V., San'kov V.A. Velocities of slow migration of seismic activity in Cis-Baikal region // Geodynamics & Tectonophysics. 2010. V. 1. № 2. P. 197203.

Публикации в реферируемых журналах, рекомендованных списком

иеречпя ВАК РФ:

9. Новопашина A.B. Изучение динамики сейсмических структур Байкальской рифтовой системы с использованием геоинформационных технологий // Геоинформатика. 2009. № 1. С. 14-21.

10.Новопашина A.B. Геоинформационный анализ сейсмических структур литосферы Байкальской рифтовой системы // Известия Сибирского отделения секции наук о Земле Российской академии естественных наук. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2009. № 1 (34). С. 160-169.

Подписано в печать 18.05.10. Формат 210x147 1/16. Бумага писчая белах. Печать RIZO .Усл.печ.л.1.6. Отпечатано в типографии ИП Овсянников A.A. Тираж 100 экз. Заказ № 74

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Новопашина, Анна Владимировна

Введение.

1. Концепция сейсмических структур.

1.1. Геодинамическая обстановка и сейсмичность Прибайкалья.

1.2. Определения сейсмических структур.

1.3. Ранги сейсмических структур.

1.4. Модели сейсмических структур.

2. Выделение сейсмических структур.

2.1. Критерии выделения.

2.2. Методики выделения.

2.3. Выделенные сейсмические структуры.

2.4. Соотношение сейсмических и тектонических структур.

3. Структура информационно-программной среды.

3.1. Программное обеспечение.

3.2. Базы данных.

3.2.1. Базы исходных данных.

3.2.2. Базы данных промежуточных результатов.

3.2.3. База данных конечных результатов./.

3.3. Информационный поток.

4. Статистический анализ динамики сейсмических структур.

4.1. Исследование сейсмического режима сейсмических структур.

4.2. Исследование периодичностей в сейсмическом режиме.

4.2.1. Методика спектрально-временного анализа (СВАН).

4.2.2. Результаты СВАН.

4.2.3. Выводы.

4.3. Корреляционный анализ режима сейсмических структур.

4.3.1. Методики корреляционного анализа.

4.3.2. Результаты корреляционного анализа.

4.3.3. Выводы.

4.4. Анализ трехмерных пространственно-временных диаграмм (ТПВД).

4.4.1. Методика построения и анализа ТПВД.

4.4.2. Медленные миграции землетрясений БРС.

4.4.3. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Анализ динамики сейсмических структур литосферы Прибайкалья на основе геоинформационных технологий"

Актуальность работы

Область литосферы, к которой приурочена основная масса землетрясений, получила различные наименования: «сейсмофокальная зона» [Тараканов, 1952], «фокальный слой» [Токарев, 1970], «сейсмоактивный слой» [Шебалин, 1971], «гипоцентральная зона» [Нерсесов и др. 1974], «очаговая зона» [Онофраш, 1974] «сейсмоактивный объем» [Гусев, Шумилина, 1976], «очаговый слой» [Крылов и др, 1981]. Термин «сейсмическая структура» предложил в 1987 году К.Г. Леви: «геометризованный объем литосферы, включающий в себя очаги сильных землетрясений» [Леви, 1987]. Также, в 1987 году, Н.В. Шебалин назвал такие объемы «собственными структурами сейсмичности» [Шебалин и др., 1987]. К.Г. Леви классифицировал сейсмические структуры по объему и конфигурации на 6 рангов [Леви, 1991]. Понятие сейсмических структур было дополнено В.А. Саньковым [Саньков и др., 1991]. Подробно сформировавшаяся парадигма сейсмических структур рассмотрена в главе 1. В данной работе предложены методы выделения равноранговых сейсмических структур Байкальской рифтовой системы (БРС) на основе геоинформационного анализа эпицентрального поля, что позволило проанализировать динамику сейсмичности за инструментальный период с использованием методов статистического анализа. Для всей БРС исследования динамики сейсмичности, на основе концепции сейсмических структур, результаты которых приведены в данной работе, проведены впервые.

В работе представлены результаты исследования периодичности, стационарности, синхронизации, межструктурных фазовых смещений временного хода сейсмического процесса и медленных «миграций» землетрясений разной силы в пределах сейсмических структур определенного масштабного уровня. Рассмотрены возможные причины парагенетической и генетической связи сейсмических структур, а также факторы, возможно инициирующие землетрясения.

С 1964 — 2002 гг. накоплено достаточно макросейсмических данных для проведения качественного статистического анализа. Но эффективное использование массовых данных о землетрясениях и результатов различных видов пространственно-временного анализа этих данных возможно только при использовании геоинформационных технологий. Актуальность данной работы определена использованием системного подхода к изучению сейсмичности, реализованного с помощью современных ГИС, включающих в себя программное обеспечение, геоданные, также сервис и аппаратное обеспечение, так как они позволяют наглядно анализировать большой объем различных геоданных в комплексе, применяя математико-статистический аппарат. Возможности современных открытых программных средств ГИС были использованы для организации быстрого доступа одновременно к разным базам данных о землетрясениях и различных способов визуализации сейсмологической информации. ГИС позволили получить и интегрировать самые различные данные о динамике сейсмических структур, которые возможно использовать для поиска путей прогноза течения сейсмического процесса.

Цель работы — охарактеризовать динамику Байкальской рифтовой системы на основе выявленных пространственно-временных закономерностей функционирования сейсмических структур.

Задачи исследования:

1. Организация методического подхода к выделению проекций сейсмических структур на земную поверхность;

2. Сбор, систематизация и интегрирование геоданных различных баз данных;

3. Реализация быстрого доступа к атрибутивным данным по сейсмическим структурам и формирование выборок временных рядов для дальнейшего статистического анализа параметов эпицентрального поля: число событий (N) и суммарной выделившейся при землетрясениях энергии для каждой сейсмической структуры (lgEslim);

4. Расчет параметров сейсмического режима: тангенса угла наклона графика повторяемости у и сейсмической активности Аю;

5. Выявление периодичности и изучение стационарности сейсмического процесса сейсмоактивных структур на основе результатов спектрально-временного анализа (СВАН) временных рядов N и lgEsum;

6. С использованием различных методик корреляционного анализа временных рядов N определение закономерностей взаимосвязи сейсмических структур: выявление эпизодов синхронизации сейсмического процесса сейсмоактивных структур и установление закономерностей очередности сейсмической активизации различных структур;

7. Выявление миграции землетрясений и определение их особенностей в пределах сейсмических структур и между структурами на основе результатов анализ трехмерных пространственно-временных диаграмм параметра lgEsum.

8. Сопоставление полученных результатов.

Программное обеспечение и фактический материал

• ГИС-пакеты: Quantum GIS, GRASS GIS, ГИС 1С;

• Интерфейсы: OLE Automation, ADO DB;

• Сервер баз данных: PostgreSQL с расширением PostGIS;

• Дополнительные программы: Microsoft office Excel, TIME SERIES PROCESSING, MathGL;

• Исходные векторные данные: Исходные векторные данные: каталог землетрясений по данным БФ ГС СО РАН за инструментальный период наблюдений 1960 — 2009 гг.; электронная версия каталога [Петров, Мострюков, 1994]; глобальный СМТ — каталог; гидросеть масштаба 1:1000000 по данным National Geospatial Intelligence Agency; карта активных разломов Прибайкалья и Забайкалья по данным [Леви и др. 1996]; карта неотектоники северо-восточного сектора Азии [Леви, 2008].

• Исходные растровые данные: цифровая модель высот масштаба 1:100000 по данным дистанционного зондирования Земли NASA.

Новизна результатов

Детальный анализ эпицентрального поля землетрясений на основе концепции сейсмических структур проведен впервые. В процессе выполнения работы получены результаты, обладающие научной новизной:

1. Предложен методический подход к выделению сейсмических структур на земную поверхность;

2. Выявлены периодические составляющие сейсмического процесса, в том числе, квазистационарные, характеризующие цикличность сейсмической активизации.

4. Предложен метод построения трехмерных пространственно-временных диаграмм параметра lgEsum для выявления миграций сейсмической активности и определения особенностей миграции;

5. В Байкальской рифтовой системе выявлены миграции сейсмической активности и определены их скорости.

Практическая значимость.

Дедуктивный подход к рассмотрению эпицентр ального поля землетрясений Прибайкалья позволил выявить и количественно оценить закономерности протекания сейсмического процесса отдельных сейсмоактивных областей различного сейсмического режима, расположенных вблизи социально-значимых территорий. Выделенные в различных частях БРС стационарные гармонические компоненты временных рядов различных параметров эпицентрального поля, а также периоды синхронизации сейсмического процесса являются показателем его динамической устойчивости. Эта информация является дополнением к фундаментальным представлениям о динамике сейсмического процесса, а также может быть использована для более эффективной реконструкции сейсмического процесса.

Метод выявления миграций и измерения их скоростей может применяться не только для территории Прибайкалья, но и других территорий, т. к. учет направления и скорости смещения сейсмической активности, позволит, в ряде случаев, определить вероятное место и время последующего землетрясения.

Полученный автором цифровой материал может служить базой данных для различных интерпретаций в геоинформационных исследованиях, картографировании и геомоделировании.

Защищаемые положения

2. Геоинформационный подход к статистической обработке параметров эпицентрального поля позволяет установить спектральный состав сейсмического процесса отдельных сейсмических структур Байкальской рифтовой системы, который характеризуется присутствием гармоник: 0,7-2, 3,7-5,3, 6 и 7,5 лет, а также квазистационарных спектральных компонент: 9,5, 10,9, 12,9 лет (погрешность 0,3 года).

3. Динамике сейсмоактивных структур БРС, как соседних, так и удаленных друг от друга, свойственна квазипериодическая (от 7 до 11 лет) синхронизация сейсмического процесса. Временное смещение до четырех лет характерно активизации соседних сейсмических структур.

4. Реализация методики проецирования сейсмических данных и пространственно-временной развертки сейсмического процесса позволила зафиксировать в Байкальской рифтовой системе медленные миграции сейсмической активности, проходящие вдоль осей сгущения очагов землетрясений ряда сейсмических структур четвертого ранга. Скорости миграций на флангах Байкальского рифта принимают значения в диапазоне от 10 до 20 км/год, а в центральной его части в 2 — 3 раза больше.

Личный вклад автора по подбору и разработке методик, проведению всех видов анализа, интерпретации и интегрированию результатов, является доминирующим. А именно:

• Работа с базами данных;

• Выделение сейсмических структур;

• Выбор методик статистического аналза и проведение всех расчетов, результаты которых представлены в данной работе;

• Разработка метода проецирования параметра lgEsum для построения трехметных пространственно-временных диаграмм;

• Интеграция и визуализация результатов;

• Интерпретация, обобщение результатов, выводы.

Апробация работы

1. На научных конференциях: «Строение литосферы и геодинамика», ИЗК СО РАН, г. Иркутск, 2007 г.; «Conference commemorating the 50th anniversary of the 1957 Gobi-Altay earthquake», Институт астрономии и геофизики, Ulaanbaatar, Mongolia, 2007 г.; «Современные проблемы геофизики. Девятая Уральская молодежная школа по геофизике», Екатеринбург: УрО 8

РАН, 2008 г.; «Строение литосферы и геодинамика», ИЗК СО РАН, г. Иркутск, 2009 г.; Всероссийская научно-техническая конференция ИрГТУ, г. Иркутск, 2009 г., Всероссийского совещания: «Разломообразование и сейсмичность в литосфере: тектонофизические концепции и следствия», г. Иркутск, 18-21 августа 2009 г. ИЗК СО РАН.

2. На научных семинарах: в Институте Земной коры СО РАН, Иркутск, 2009 г.

Благодарности

За постановку темы и руководство исследованиями автор благодарен своему научному руководителю, зам. директора по науке ИЗК СО РАН д.г.-м.н., профессору К.Г. Леви; за ценные идеи и постоянную поддержку - заведующему лабораторией современной геодинамики ИЗК СО РАН, к.г.-м.н. В.А. Санькову; за поддержку, советы и сделанные комментарии — заведующему кафедрой прикладной геофизики и геоинформатики ИрГТУ д.г.-м.н., профессору А.Г. Дмитриеву; заведующему кафедрой информатики ИрГТУ д.г.-м.н., профессору В.В. Ломтадзе, д.ф.-м.н.; профессору А.Ю. Давыденко; д.г.-м.н., профессору P.M. Семенову, к.г.-м.н. Я.Б. Радзиминович; за помощь в работе над созданием информационной системы — программисту К.Л. Петухову.

Заключение Диссертация по теме "Геоинформатика", Новопашина, Анна Владимировна

4.4.3. Выводы

Предложенная и реализованная в ГИС методика проецирования сейсмических данных позволила получить доказательства существования медленных миграций сейсмической активности в Байкальской рифтовой системе.

Пространственные миграции сейсмического процесса, как отражения изменения напряженно-деформированного состояния земной коры, интерпретируются по-разному. Распространенной является точка зрения о волновой природе таких миграций [Быков, 2005; Николаевский, 2005; Шерман, 20056]. Наличие достаточно широкого спектра скоростей миграций, проявляющихся одновременно в различных частях рифтовой системы, не позволяет использовать для их объяснения идею прохождения единой деформационной волны через всю зону. Одним из редких проявлений такого процесса, возможно, является меридиональная миграция сейсмической активности, отмеченная в работе [Саньков и др., 1998]. Вместе с тем широко известны триггерные эффекты сильных землетрясений (stress transfer), когда сопоставимые по энергии события следуют друг за другом с небольшим (годы, первые десятки лет) интервалом [Chery, 2001]. При этом предполагается, что передача напряжений может происходить быстро в результате упругой реакции верхней коры [Chery, 2001], и замедленно в результате вязко-упругой реакции нижней коры и верхней мантии [Pollitz, 2003] на большие расстояния. Землетрясения меньшей силы также способны приводить к изменениям напряженного состояния в соответствующей их энергии области.

Таким образом, в коре может существовать огромный набор источников возмущений, распространяющихся с различными скоростями на различные расстояния. Потенциально их прохождение может фиксироваться в виде миграций сейсмического процесса с широким спектром скоростей.

В пределах сейсмоактивных зон, которые генетически связаны с активными разломами и их ансамблями, миграция сейсмической активности может отражать медленное продвижение фронта деформаций, по механизму, подобному предлагаемому в работе [Нелинейная механика., 2007]. В этом случае скорость миграции будет зависеть от прочностных свойств зоны, вдоль которой она распространятся.

Миграция фронтов деформаций может быть спровоцирована как триггерными эффектами, так и динамикой процесса деформации земной коры в Байкальской рифтовой системе.

Размеры сейсмоактивных сегментов областей проецирования, на которых зафиксированы миграции, соизмерим с размером сечения сейсмических узлов, и за некоторыми исключениями, не превышают 70 килоемтров, что обусловлено их приуроченностью к внутренним разломам земной коры. Можно предположить, что именно в этих простанственных рамках происходит непосредственное упруго-вязкое геодинамическое взаимодеймтвие очаговых зон, как в центральной части оз. Байкал и активных сегментах зоны проецирования 15, а упругое взаимодействие не проявляется в миграционных процессах, как в зоне проецирования 14. Возвращаясь к результатам корелляционного анализа, показавшего синхронность сейсмического процесса сейсмических структур центра оз. Бакал, можно отметить, что на трехмерных пространственно-временных диаграммах с более лучшим временным разрешением, также видна коггерентность процесса. Это говорит о взаимовлиянии очаговых зон в пределах сейсмоактивных сегментав, но за периодическую сейсмическую активизацию, скорее всего ответственней некий фактор, воздействующий одновременно на все структуры центральной части оз. Байкал.

Заключение

Сейсмические структуры литосферы являются частями целостной системы, взаимодействие и взаимовлияние которых определяет закономерности течения сейсмического процесса всей БРС. С использованием производительного информационно-программного комплекса, предоставляющего решения для широкого круга задач обработки и анализа массовых геоданных, были выявлены существующие закономерности и взаимосвязи. Полученные результаты позволили сделать следующие выводы.

По результатам гармонического анализа временных рядов параметров N и lgEsum. выявлены доминирующие периодические составляющие сейсмического процесса, а также спектральные компоненты преобладающие на протяжении периода, соизмеримого с инструментальным. Полученные результаты позволяют судить как о спектральном составе сейсмического режима всей БРС и отдельных ее частей, так и о динамической устойчивости процесса. Ряд гармоник, возможно, связан с 11-летней периодичностью солнечной активности. Природу циклов меньшей продолжительности однозначно объяснить нельзя. В сейсмическом процессе некоторых сейсмических структур с преобладанием фоновой сейсмичности на кривых авто- и взаимокорреляции также видна четкая периодичность 4 года. Периодичность проявления сейсмической активизации может быть основой для осуществления долго и среднесрочного прогноза землетрясений только в том случае, если выявленные гармонические составляющие процесса являются стационарными.

Взаимокорреляционный анализ временных рядов параметра N позволил выделить области синхронизации сейсмического процесса, являющиеся областями схожего сейсмического режима.

По взаимокорреляционному анализу также выделены области корреляций с временным смещением, внутри которых сейсмический процесс сейсмических структур четвертого ранга смещен по фазе. Это может быть свидетельством взаимовлияния соседствующих сейсмических структур друг на друга посредством передачи напряженно-деформированного состояния геологической среды, которое может проявляться как межструктурная миграция землетрясений.

Взаимодействие сейсмических структур проявляется в миграциях очагов сильных землетрясений, возможно, происходящих по причине существования медленных деформационных волн, распространяющихся в земной коре и литосфере БРС.

Проведенный анализ пространственно-временных диаграмм, позволил определить области миграций, как слабых, так и сильных землетрясений. Зачастую, миграция землетрясений является маятниковой, и имеет квазипериодический характер. Длины миграционных последовательностей могут быть сопоставлены с длинами разломов, обрамляющих отдельные блоки земной коры, а продолжительность цикличных миграций - с цикличностью сейсмического процесса сейсмических структур. Как правило, время прохождения миграции внутри одной структуры, соответствует периоду одной из гармонических составляющей, нередко представляющей полупериод основных циклов: квазиодиннадцатилетних, и 7,5 лет. Всплески сейсмической активности с периодами 1 год и меньше, которые хорошо видны на пространственно-временных диаграммах lgEsum как звенья миграционной цепи, выражают периодичность процесса фиксируемую на СВАН-диаграммах как высокочастотные гармонические составляющие с периодами 0,7—1,3 года.

Знание особенностей медленных миграций зон-сейсмических структур, расположенных вблизи социально-значимых территорий служит важной информацией для прогноза сильных землетрясений — для определения не только времени события, рассчитанного по графику повторяемости, но и места землетрясения, так как можно учесть смещение сейсмического процесса вдоль оси сгущения эпицентров сейсмической структуры.

Обобщая результаты, можно сделать вывод, что динамика процесса сейсмических структур центральной части БРС и ее северо-восточного фланга характеризуется высокой активностью, динамической устойчивостью с периодичностью активизации 7-12 лет. и высокой степенью взаимосвязи. Для сейсмических структур всех частей БРС характерны единые циклы сейсмичности и периодическая синхронизация сейсмического процесса.

Комплекс методов статистического анализа временных рядов позволил получить новую информацию о Байкальском рифте как о динамической системе и определить направление дальнейших исследований в этой области.

126

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Новопашина, Анна Владимировна, Иркутск

1. Андерсон Т. Статистический анализ временных рядов. М.: Мир, 1976.774 с.

2. Андронов И.В., Жадин В.В., Поташников И.А. Пространственно-временная структура миграции землетрясений и сейсмические пояса // Докл. АН СССР. 1989. Т. 306. № 6. С. 1339-1342.

3. Астафьева Н. Вейлет анализ: основы теории и примеры применения. // Успехи физических наук. 1996. № 11. С. 11—45.

4. Барабанов В.Л., Гриневский А.О., Киссин И.Г., Милъкис М.Р. Проявления деформационных волн в гидрогеологическом и сейсмическом режимах зоны Передового Копетдагского разлома // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1988. №5. С. 21-31.

5. Быков В.Г. Деформационные волны Земли: концепция, наблюдения и модели//Геология и геофизика. 2005. Т. 46. № 11. С. 1176-1190.

6. Вшъкович Е.В., Губерман Ш.А., Кейлис-Борок В.И. Волны тектонических деформаций на крупных разломах // Докл. АН СССР. 1974. Т. 219. № 1.С. 77-80.

7. Викулин А.В. Миграция очагов сильнейших Камчатских и СевероКурильских землетрясений и их повторяемость // Вулканология и сейсмология. 1992. № 1.С. 46-61.

8. Викулин А.В. Физика волнового сейсмического процесса // Природа. 1992. №7. С. 11-19.

9. Викулин А.В. Физика волнового сейсмического процесса // Петропавловск-Камчатский: КОМСП ГС РАН КГПУ. 2003. 151 с.

10. Вшъкович Е.В., Шнирман М.Г. Волны миграции эпицентров (примеры и модели) // Математические модели строения Земли и прогноза землетрясений. М.: Наука, 1982. С. 27-37 (Вычислительная сейсмология. Вып. 14).

11. Виноградов С.Д., Пономарев B.C. Экспериментальное изучение сейсмического режима // Природа. 1999. № 3. С. 77-89.

12. Вощеховский А. И. Виновница земных бед. М.: Знание, 1990. 48. с.

13. Гзовский М.В., Осокина Д.Н., Ломакин А.А., Кудряшова В.В. Напряжения, разрывы, очаги землетрясения (результаты моделирования) // Региональные исследования сейсмического режима. Кишинев: Изд-во «Штиинца», 1974. С. 113-123.

14. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике. М.: Высшая школа, 1979. - 400 с.

15. Голенецкий С.И., Букина К.И., Новомейская Ф.В. и др. Землетрясения Прибайкалья // Землетрясения в СССР в 1970 году. М.: Наука, 1973. С. 124^145.

16. Голенецкий С.И. Сейсмичность Прибайкалья — история ее изучения и некоторые итоги // Сейсмичность и сейсмогеология Восточной Сибири. — М.: Наука, 1977.-c.3-42.

17. Грачев А.Ф. Асимметрия Байкальской рифтовой зоны (геофизическое решение геоморфологической проблемы) // Геоморфология и геофизика. JL: Наука, 1972.-с. 95-106.

18. Дядъков П.Г., Егоров В.И. Мониторинг в квазиреальном времени гелиогеодинамических факторов в районе Южного Байкала // Солнечная активность и ее земные проявления: Тезисы докл. конференции, посвещенной памяти Г.В. Куклина. Иркутск, 2000. С. 76-77.

19. Задонина Н.В. Динамика временных вариаций интенсивности опасных природных процессов. Анализ временных рядов. Иркутск: Из-во ИрГТУ, 2007. 102 с.

20. Замараев С.М., Васильев Е.П., Мазукабзов A.M., Ружич В.В., Рязанов Г.В. Соотношение древней и кайнозойской структур в Байкальской рифтовой зоне. -Новосибирск.: Наука, Сиб.отд-е, 1979, 126с.

21. Касахара К. Механика землетрясений. М.: Мир, 1985. 264 с.

22. Канасевич Э.Р. Анализ временных последовательностей в геофизике. М.: Недра, 1985. 400 с.

23. Ключевский А.В. Корреляция скорости потока землетрясений в литосфере Байкальской рифтовой зоны // Геодинамическая эволючия литосферы Центрально-Азиатскаго подвижного пояса (от океана к контиеннту). Иркутск: ИЗК СО РАН, 2007. Т1. С. 102-104.

24. Кобори С. Кометы и землетрясения // Jishin to yochi. 1981. Vol. 8. № 2.1. P. 5.

25. Козлов В.И., Крымский П.Ф. Физические основы прогноза катастрофических геофизических явлений. Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1993. 164 с.

26. Котляр П.Е., Kim В.И. Положение полюса и сейсмическая активность Земли. Новосибирск: ОИГГиМ СО РАН, 1994. 123 с.

27. Крамер Г. Математические методы статистики: Пер. с англ. 2-е изд. — М., 1975. 648 с.

28. Кропоткин П.Н. Возможная роль космических факторов в геотектонике // Геотектоника. 1970. № 2. С. 30-46.

29. Крылов С.В. и др. Недра Байкала (по сейсмическим данным). Новосибирск: Наука, 1981. С. 101-105.

30. Ламакин В.В. Периодичность байкальских землетрясений // Докл. АН СССР. 1966. Т. 170. № 2. С. 410-413.

31. Леей К.Г. Сейсмические структуры литосферы и тектонические движения // Актуальные проблемы современной геодинамики и глубинного строения территории СССР: Тезисы докл. XX Всесоюз. тектонического совещ. М., 1987. С. 9.

32. Леей К.Г. Тектонические движения и сейсмоактивный (очаговый) слой континентальной литосферы // Сейсмичность Байкальского рифта. Прогностические аспекты. Новосибирск: Наука, 1990. С. 7-18.

33. Леей К.Г. Неотектонические движения земной коры в сейсмоактивных зонах литосферы: Тектонофизический анализ. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1991. 166 с.

34. Леей К.Г., Балабушкин С.М., Бадардиное А.А. и др. Активная тектоника Байкальской впадины. Геология и геофизика, 1995, № 10. С. 154-163.

35. Леей КГ. Периодичность природных явлений в Прибайкалье и сейсмичность // Современная геодинамика и сейсмичность Байкальского рифта. Иркутск, 1997. С. 171-188.

36. Леей КГ., Задонина Н.В., Бердникоеа Н.Е. и др. Современная геодинамика и гелиогеодинамика. 500-летняя хронология аномальных явлений в Сибири и Монголии. Книга 2. Иркутск: ИрГТУ, 2003. 383 с.

37. Лобацкая P.M. Структурная зональность разломов. М.: Недра, 1987.128 с.

38. Логачев Н.А. Осадочные и вулканогенные формации Байкальской рифтовой зоны. В кн.: Байкальский рифт. М.: Наука, 1968. С. 72-101.

39. Логачев НА. Об историческом ядре Байкальской рифтовой зоны // Докл. АН РАН. 2001. Т. 376. № 4. С. 510-513.

40. Логачев Н.А. История и геодинамика Байкальского рифта // Геология и геофизика. 2003. Т. 44. № 5. С. 391-^06.

41. Ломтадзе В.В. Программное и информационное обеспечение геофизических исследований. М.: Недра, 1993. 268 с.

42. Лукк А.А., Дещеревский А.В., Сидорин А.Я., Сидорин И.А. Вариации геофизическох полей как проявление детерминированного хаоса во фрактальной среде. М.: ОИФЗ РАН, 1996. 210 с.

43. Марпл С.Л. (мл.). Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1990. 584 с.

44. Мельникова В.И., Гилева Н.А., Р.А. Курушин и др. Выделение условных районов для ежегодных обзоров сейсмичности региона Прибайкалья и Забайкалья // Землетрясения Северной Евразии в 1997 г. Обнинск: ГС РАН, 2003. 280 с.

45. Мишарина Л. А., Солоненко А. В. Влияние блоковой делимости земной коры на распределение сейсмичности в Байкальской рифтовой зоне // Сейсмичность Байкальского рифта. Прогностические аспекты. Новосибирск: Наука, 1990. С. 70-78.

46. Нелинейная механика геоматериалов и геосред / Отв. ред. Л.Б. Зуев. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2007. 235 с.

47. Sl.Hepcecoe И.Л., Пономарев B.C., Кучай В.К. Особенности пространственного распределения сейсмического фона // Поиски предвестников землетрясений на прогностических полигонах. М., 1974. С. 119-131.

48. Ни Ф. Возможный астрономический фактор для возникновения больших сейсмических событий // Acta Geophys. Sin. 1982. Vol. 25. № 3. P. 270275.

49. Никитин A.A. Теоретические основы обработки геофизической информации: Учебник для вузов. М.: Недра, 1986. 342 с.

50. Новопашина А.В. Выделение ритмов в режиме сейсмичности Байкальской рифтовой системы методом спектрально-временного анализа // Строение литосферы и геодинамика: Тез. докл. XXII Всероссийской молодежной конференции. Иркутск, 2007. С. 45.

51. Новопашина А.В. Миграции землетрясений Байкальской рифтовой системы Современные проблемы геофизики. Десятая Уральская молодежная школа по геофизике. Сборник материалов. Екатеринбург: УрО РАН, 2009а. С. 169— 172.

52. Новопашина А.В. Медленные миграции землетрясений Байкальской рифтовой системы // Строение литосферы и геодинамика: Тез. докл. XXII Всероссийской молодежной конференции. Иркутск: ИЗК СО РАН, 20096. С. 41-42.

53. Новопашина А.В. Изучение динамики сейсмических структур Байкальской рифтовой системы с использованием геоинформационных технологий // Геоинформатика. 2009в. № 1. С. 14-21.

54. Онофраш Н. И. Статистическая модель режима очаговой зоны землетрясений // Региональные исследования сейсмического режима. Кишинев: Изд-во «Штиинца», 1974. С. 19-24.

55. Петров В.А., Мострюков А.О. Каталог механизмов очагов землетрясений, 1964-1990. Материалы мирового центра данных. М., 1994. 87 с.

56. Петров А.В., Трусов А.А. Компьютерная технология статистического и спектрально-корреляционного анализа трехмерной информации КОСКАД 3D // Геофизика. 2000. № 4. С. 29-33.

57. Пономарев B.C., Тейтелъбаум Ю.М. Динамические взаимодействия между очагами землетрясений // Региональные исследования сейсмического режима. Кишинев: Изд-во «Штиинца», 1974. С. 79-92.

58. Ризниченко Ю.В. Об изучении сейсмического режима // Изв. АН СССР. Сер. геофиз. 1958. № 9. С. 1057-1074.

59. Ризниченко Ю.В. О связи энергии максимальных землетрясений с сейсмической активностью // Докл. АН СССР. 1964. Т. 157. № 6. С. 3-7.

60. Руэ/сич В.В. О динамике тектонического развития Прибайкалья в кайнозое //Геология и геофизика, №4, 1972, с. 122-126.

61. И.Ружич В.В. Сейсмотектоническая деструкция в земной коре Байкальской рифтовой зоны. Новосбирск: Изд-во СО РАН, 1997. 130 с.

62. Ружич В.В. О динамике тектонического развития Прибайкалья в кайнозое // Геология и геофизика. 1972. № 4. С. 122-126.

63. Ружич В.В., Хромовских B.C., Перязев В.А. Анализ глобальной пространственно-временной миграции очагов сильных землетрясений с геотектон ических позиций // Инженерная геодинамика и геологическая среда. Новосибирск: Наука, 1989. С. 7281.

64. Ружич В.В. О современной периодичности и триггерных механизмах сейсмотектонической деструкции земной коры в Прибайкалье // Байкал и горы вокруг него: Тезисы докл. Межрегион, геоморфол. семинара. Иркутск, 1994. С. 40-41.

65. Санъков В.А., Днепровский Ю.И. Сдвиговые поля тектонических движений и кайнозойские надвиги в Байкальской рифтовой зоне // Геология кайнозоя юга Восточной Сибири. Иркутск.: 1987. С. 8.

66. Санъков В.А., Днепровский Ю.И., Коваленко С.Р. и др. Разломы и сейсмичность Северо-Муйского геодинамического полигона. Новосибирск, 1991.-111 с.

67. Смекалин О.П. Изучение палеосейсмогенных деформаций Южного По-рибайкалья. М.: ИФЗ РАН, 2008. 102 с.

68. Сейсмотектоника и сейсмичность юго-восточной части Восточного Саяна / Под ред. В.П. Солоненко. Новосибирск: Наука, 1975. 134 с.

69. Солоненко В.П. Сейсмичность Южного Прибайкалья и опыт сейсмического микрорайонирования конуса выноса на оз. Байкал // Вопросы сейсмичности Сибири. Вып. 18, Новосибирск, 1964, с. 169-203.

70. Тамразян Г.П. Склонение луны в кульминациях и высвобождение энергии наисильнейших землетрясений Земли // Изв. АН АрмССР. Науки о Земле. 1979. Т. 32. № 2. С. 57-60.

71. Тараканов Р.З. Повторные толчки землетрясения 4 ноября 1952 года // Труды СКНИИ СО АН СССР. 1961. Вып. 10. С. 112-116.

72. Токарев 77.77. О фокальном слое, сейсмичности и вулканизме Курило-Камчатской зоны // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1970. № 3. С. 15-30.

73. Уломов В.И. Динамика земной коры Средней Азии и прогноз землетрясений. Ташкент, Изд-во «Фан» УзССР, 1974. 215 с.

74. Уломов В.И. Динамика земной коры и прогноз землетрясений. Ташкент: Фан, 1974. С. 82-84.I

75. Уломов В.И. Сейсмогеодинамика и сейсмическое районирование северной Евразии // Вестник ОГГГГН РАН. 1999. № 1(7). С. С. 55-71.

76. Уфимцев Г.Ф. Неотектоника Байкальского рифта и прогноз его глубинного строения // Советская геология. 1986. №11. С. 90-98.

77. Флоренсов Н.А. Мезозойские и кайнозойские впадины Прибайкалья. -Л.: Изд-во АН СССР, I960.

78. Чипизубов А.В. Реконструкция хода сейсмичности Земли за последние 4 столетия//Геология и геофизика. 1994. № 12. С. 138-150.

79. Чипизубов А.В., Смекалин О.П., Белоусов О.В. и др. Взбросо-сдвиговые палеосейсмодислокации по зоне Главного Саянского разлома // Док. Акад. наук, 1994, т.338, № 5, с. 672-674.

80. Шебалин Н.В. Замечания о преобладающих периодах, спектре и очаге сильного землетрясения // Сейсмические исследования для строительства. М.: Наука, 1971. С. 50-72 (Вопр. инж. сейсмологии; Вып. 14).

81. Шебалин Н.В., Арефьев С.С., Татевосян Р.Э. О собственных структурах сейсмичности // Актуальные проблемы современной геодинамики: Тез. докл. XX Всесоюз. тектонического совещ. М., 1987. 18 с.

82. Шерман С.И., Днепровский Ю.И. Поля напряжений земной коры и геолого-структурные методы их изучения. — Новосибирск, Наука, 1989.

83. Шерман С.И., Демьянович В.М., Лысак С.В. Новые данные о современной деструкции литосферы в Байкальской рифтовой зоне // Докл. АН. 2002. Т. 387. № 4. С. 533-536.

84. Шерман С.И. Нестационарная тектонофизическая модель разломов и ее применение для анализа сейсмического процесса в деструктивных зонах литосферы// Физическая мезомеханика. 2005а. Т. 8. № 1. С. 71-80.

85. Шерман С.И. Тектонофизический анализ сейсмического процесса в зонах активных разломов литосферы и проблема среднесрочного прогноза землетрясений // Геофизический журнал. 20056. Т. 27. № 1. С. 20-38.

86. Шерман С.И., Горбунова Е.А. Волновая природа активизации разломов Центральной Азии на базе сейсмического монитиоринга // Физическая мезомеханика. 11, 2008. - С. 115-122.

87. Якубов М.С., Соколов М.В. Определение оптимальной площади и продолжительности афтершоковой деятельности сильных землетрясений // Геология и минеральные ресурсы. 2000. № 4. С.

88. Chery J., Merkel S., Bouissou S. A Physical Basis for Time Clustering of Lage Earthquakes //Bull. Seismol. Soc. Am. 2001. Vol. 91. P. 1685-1693.

89. Logatchev N.A. History and geodynamics of the lake Baikal rift in the con-tex of the Eastern Siberia rift system: a review. Bull. Centers Rech. Explor. Prod. Elf Aquitaine. 1993. Vol. 17, № 2, pp. 353-370.

90. MogiK. Migration seismic activity // Bull. Earthqake. Res. Inst. 1968. Vol. 46. P. 53-74.

91. Novopashina A.V., San'kov V.A. Velocities of slow migration of seismic activity in Cis-Baikal region // Geodynamics & Tectonophysics. 2010. V. 1. № 2. P. 197-203.

92. Jacubcova I., Pick M. Correlation between solar motion, earthquakes and other geophysical phenomena // Ann. Geophys. 1987. Vol. B5. № 2. P. 135-141.

93. Pollitz F., Vergnolle M., Calais E. Fault interaction and stress triggering of twentieth century earthquakes in Mongolia // J. Geophys. Res. 2003. Vol. 108. № B10. 2503. doi: 10.1029/2002JB002375.

94. Solonenko A.V., Solonenko N.V., Melnikova V.I. Steiman E.A. In: Earthquake Hazard and Risk. Kluwer. The Netherlands; 1996. P. 49-62.

95. Пространственное соотношение сейсмических структур с геолого-морфологическими особенностями территории Прибайкалья

96. Номер сейсмической структуры четвертого ранга Приуроченные тектонические структуры Приуроченные сейсмические события

97. Внадины Депрессии Поднятия Неактивные разломы Активные Разломы (критерии: сейсмичность, сейсмодислокации, современный рельеф)

98. Бусингольская - - - Бусингольское 1.27.12.1991, М=6,3; Бусингольское 2 27.4.2005, М=5,32 Дархатская - - -

99. Южный Хубсугул - - Хубсугульский4 - Хребет Кут-Тайга, Хребет академика Обручева (юго-запад), Большой Саян (северо-восток) - - 5 Северный Хубсугул - - - 6 Окинская - - Окинский

Информация о работе

Новопашина, Анна Владимировна
кандидата геолого-минералогических наук
Иркутск, 2010
ВАК 25.00.35

Диссертация

Анализ динамики сейсмических структур литосферы Прибайкалья на основе геоинформационных технологий - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы