Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Особенности глубинного строения Тянь-Шаня в связи с оценкой сейсмотектонического потенциала

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Особенности глубинного строения Тянь-Шаня в связи с оценкой сейсмотектонического потенциала"

<2? #

^ Национальная академия наук Кыргызской Республики

> ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ им. АДЫШЕВА М. М.

л 4 Министерство образования, науки и культуры ч Кыргызской Республики

КЫРГЫЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. У. А. АСАНАЛИЕВА

На правах рукописи

МУСИЕНКО Елена Васильевна

УДК: 575.2.550.4+550.34(235.21)

ОСОБЕННОСТИ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ

ТЯНЬ-ШАНЯ В СВЯЗИ С ОЦЕНКОЙ СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА

(04.00.01 — Общая и региональная геология)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

БИШКЕК 1998

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ им. АДЫШЕВАМ.М. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ ИКУЛЬТУРЫ

КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ КЫРГЫЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. У.А. АСАНАЛИЕВА

На врагах рукописи

МУСИЕНКО ЕЛЕНА ВАСИЛЬЕВНА

УДК: 575.2.550.4+550.34 (235.21)

ОСОБЕННОСТИ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ ТЯНЬ-ШАНЯ В СВЯЗИ С ОЦЕНКОЙ СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА

(04.00.61 - Общая н региональная геология )

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Бишкек 1998

Работа выполнена в Институте сейсмологии Национальной Академия Наук Кыргызской Республики

Научаыируководитедн-.

Доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент HAH KP и РАН: Ф.Н.ЮДАХИН.

Доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент HAH KP: А.Т. ТУРДУКУЛОВ.

Офиаиальаые оппоненты:

Первый оптанент: доктор геоло№минералогических наук В.В. КИСЕЛЕВ. Второе оппонент: доктор технических наук В.И. ЩАЦИЛОВ.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

Институт геологии я геофизики им. Х-М.Абдуялзева Республика Узбекистан

Защита состоится « лГ » мая 1998 года в «/У » часов на заседании Специализированного Совета Д 04.97.63 по присуждению ученой степени кандидата, геолого-мииералогичесхих наук при Национальное Академии Наук Кыргызской Рес1губмкк, Институте геология им. М-МАДышеаз^Министерстве Образована», Науки и Культуры Кыргызской Республики, Кыргызском горпо-металлу рги-ческом аиститутевм. У.А. Асаналиева. По адресу: Институт ггологии им. М.М. Адьаиеаа, г. Бишкек, проспект Эркишшк,30. *

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кыргызского горнометаллургического института им. У.А. Асаналиева,

Автореферат разослан « ^ » апреля 1998 года.

Ученый секретарь Специализированного Совета кандидат геолого-минералогических наук, профессор: КИМ В.Ф.

ВВЕДЕНИЕ

Настоящая работа была выполнена как самостоятельня часть программы научных исследований Института сейсмологии HAH Кыргызской Республики по теме: "Создание новой карты сейсмического районирования Кыргызской - Республики в масштабе 1:1000 ООО." В ней изложены методы и новые результаты исследований о взаимосвязи особенностей глубинного строения и неотектонического режима с проявлением сильной сейсмичности на Тянь - Шане.

Актуальность проблемы

Оценка сейсмотектонического потенциала в сейсмоопасных регионах является не только научной ,но и важной практической проблемой. До сих пор не существует надежной и общепризнанной методики, позволяющей с большой достоверностью оценить способность геологических структур , различающихся по рангу, генезису и вещественному составу, продуцировать землетрясения определенной энергии, поэтому данная работа является продолжением исследований в этом направлении.

Цель и задачи исследований

Исследования проводились с целью изучить какие особенности глубинного строения и современного тектонического режима характерны для областей, обладающих высоким сейсмотектоническим потенциалом на территории Кыргызстана.

Предыдущая карта сейсморайонирования Кыргызской Республики не отражала в полной мере реальный сейсмический потенциал в Тянь-Шаньском регионе. Недавнее Суусамырское землетрясение 1992 года с М=7.3 произошло в области , где максимальное значение прогнози-

руемых магнитуд не превышало М=6.1. Поэтому чтобы повысить качество результатов наших исследований, мы применили альтернативные методы, которые позволяют решить следующие задачи для реализации поставленной цели:

- определить какие геологические и геофизические параметры, характеризующие вещественный состав, физические свойства горных пород, дискретность земной коры и интенсивность новейших тектонических движений имеют наиболее тесную взаимосвязь с релаксацией упругих напряжений в виде сейсмического процесса;

- получить количественные и качественные оценки сейсмотектонического потенциала с привлечением новых и традиционных методов на основе комплексного использования геолого - геофизических данных;

- оценить глубину и направление плоскости падения разломов, чтобы выяснить влияние глубины разлома на магнитуду землетрясения;

- изучить зависимость между магнитудой землетрясения и вещественным составом пород домезозойского основания, в котором возникают очаги землетрясений.

Научная новизна

Впервые для территории Тянь-Шаня сделана количественная оценка сейсмотектонического потенциала, которая базировалась на эталонных площадях, расположенных в разных тектонических зонах , выбранных с учетом различий в глубинном строении и неотектоническом режиме региона . В результате количественного моделирования получены карты максимальных прогнозируемых магнитуд землетрясений.

Выявление критериев "сейсмичности" , на примере которых картируются области с высоким сейсмическим потенциалом, базировалось не только на традиционных методах изучения особенностей глубинного

строения в очаговых зонах сильных землетрясений, но и на расчетах корреляционных зависимостей между большими массивами разнородных геолого- геофизических и сейсмологических данных (24 признака).

Такой подход позволил обосновать не только качественные признаки, присущие очагам сильных землетрясений, но и рассчитать их информативность при картировании областей с высоким сейсмотектоническим потенциалом.

Изучалось глубинное строение докембрийского основания, где происходит подавляющее число сильных землетрясений .Построена схема вещественного состава сейсмогенерирующего слоя в докембрийском основании 1 Тянь-Шаня (5-30км).

Привлечение новых и традиционных методов оценки , сейсмотектонического потенциала позволило рассмотреть вопросы ,по которым до сиЬс пор не существует единого мнения как, например, зависимость магнитуды землетрясений от глубины проникновения разломов в земную кору , от вещественного состава пород домезозойского основания, и размеров разновещественных блоков в верхней части земной коры.

Важным практическим результатом исследований является обоснование ширины сейсмогенерирующих зон , которое относится к ряду спорных вопросов сейсмического районирования. Для этой цели построены глубинные геолого-геофизические разрезы (21 профиль), секущие все эпицентральные области сильных с М > 6.0 землетрясений в пределах изучаемой территории .

Основные защищаемые положения

1. Значительные различия в глубинном геологическом строении и неотектоническом режиме в складчатых системах Северного, Срединного и Южного Тянь-Шаня не позволяют получить "универсальные" геолого • геофизические критерии для оценки сейсмотектонического потенциала.

2. Дискретность домезозойского основания и контрастность вертикальных тектонических движений^ совокупности,играют основную роль при разрядке тектонических напряжений в виде сильных с М > 6.0 землетрясений.

3. Размеры блоков в верхней части земной коры ( до 30 км), различающихся по вещественному составу, не влияют на величину сейсмотектонического потенциала, но количество сильных с М>6.0 землетрясений зависит от протяженности границ , разделяющих неоднородные участки земной коры с противоположным знаком вертикальных новейших тектонических движений.

4. Глубина очага землетрясения не влияет на величину его разломные зоны, имеющие разную глубину заложения, ровать равнозначные по энергии сейсмические события.

Практическая ценность и реализация работы

Надежность оценки сейсмотектонического потенциала на территории Республики является не только научной проблемой, но и фактором, который невозможно игнорировать в целях обеспечения безопасности человеческих жизней и предотвращения большого материального ущерба .от сильных землетрясений. Проведенные исследования позволили на основе комплексного анализа новых геолого-геофизических данных, полученных после 1980 года, определить области, обладающие высоким сейсмическим потенциалом. Результаты исследований уже нашли свое практическое применение в новой опубликованной в 1996 году карте сейсмического районирования Кыргызской республики .

магнитуды . и -могут продуци-

Исходные данные

Для количественных расчетов сейсмотектонического потенциала была создана база геолого-геофизнческих и сейсмостатистических данных, содержащая 24 параметра, наиболее полно характеризующих глубинное строение региона .его тектонический и сейсмический режим. Данные снимались с карт м-ба 1:1000000 по сети 10x10 км. Геофизические данные дают сведения о вещественном составе и физических свойствах земной коры на разных глубинных уровнях (плотности, скоростях, магнитной восприимчивости, температуре). Для того, чтобы расширить информативность данных, использовались

прикладные программы для расчетов трансформаций, горизонтальных

' )

градиентов, дисперсии и т.д.

Геологические данные позволили учесть степень дискретности среды (плотность новейших разломов на 100 кв.км ) и интенсивность вертикальных тектонических движений за новейший этап.

Сейсмостатистические данные ( плотность слабых землетрясений на 100 кв.км) характеризуют особенности площадного распределения сейсмичности на изучаемой территории.

Для изучения особенностей глубинного строения земной коры в очаговых зонах сильных с М>5.0 землетрясений привлекаюсь:

- значения силы тяжести в неполной топографической редукции трансформированные для глу бин 10, 20, 30 км ,' чтобы охарактеризовать вещественный состав геологической среды и ее дискретность в пределах сейсмоактивного слоя;

- отметки рельефа местности и разноранговые разрывные структуры , согласно данным новейшей тектоники ( Карта новейшей тектоники м-ба

1:1000000, 1990.0.К. Чедия,К.Е.Абдрахматов, А. К. Трофимов .Топографические карты Кы^-ргызской Республики м-ба 1:1000000);

- карты глубин домезозойского фундамента межгорных впадин (Кнауф В.И., Христов Е.В., Нурмамбетов К., Кузнецов М.П., Шилов Г.Г., Юда-хин Ф.Н.,1983);

- рельеф глубинной границы Мохоровичича (Тарасенко Ю.И.) (1992);

- гипоцентры сильных с М > 5.0 землетрясений ( каталог ОМСЭ Института сейсмологии HAH PK).

Обсуждения и публикации

По теме диссертации опубликовано 15 научных статей в местной и зарубежной печати.Основяые выводы были доложены и представлены на Международном симпозиуме по геологии и сейсмологии (Ереван, 1989); Всесоюзной школе-семинаре " Геолого-геофизические исследования в сейсмоопасных зонах СССР'; Совещании Китайско-Советской рабочей группы по геодинамике и оценке сейсмического риска (Beijing,China, 1992); Международных курсах по сейсмологии и оценке сейсмической опасности ( Потсдам, Германия, 1996) ; Международной конференции '* Высокогорные исследования: Изменения и перспективы в XXI веке ". Бишкек; 1996), а также на заседаниях Ученого Совета Института сейсмологии HAH Кыргызской Республики в 1990-1996 годах.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения. Основное содержание работы изложено на 92 страницах машинописного текста, включая 28 рисунков и 5 таблиц. Список литературы включает 61 наименование. Диссертация выполнена в Институте сейсмологии Национальной Академии Наук Кыргызской Республики .

В первой главе приводится обзор существующих методов оценки сейсмотектонического потенциала и максимальных магнитуд землетрясений( или К мах) по работам Рубина И.Е., Крестникова В.Н., Рейснера Г.И., Тиму-ша A.B., Уломова В,И.. Щукина Ю.К., Gruenthal G., Lomnitz С., Reiter L,n обосновывается необходимость комплексных- качественных и количественных, оценок для повышения надежности результатов исследований.

Во второй главе дана характеристика района исследований согласно его подразделению на разновозрастные складчатые системы Северного, Срединного и Южного Тянь-Шаня. Результаты исследований по глубинному строению и тектонике изложены по известным работам Абдрахматова К.Е., Бакирова А.Б., Киселева В.В.,Королева В.Г., Кнауфа В.И., Мико-лайчука A.B., Нурмамбетова К.,Садь1бакасова- И.С., Трофимова А.К., Тимуша А.В.,Чедия O.K.., Юдахина Ф.Н. Характеристика сейсмического редима приводится по работам Джанузакова К.Д., Ильясова Б.И., Кальметьевой З.А., Меджитовой З.А. Обзор сейсмотектонических исследований ,на основе синтеза геологических и сейсмостатистических данных, сделан по работам Абдрахматова К.Е., Кнауфа В.И., Миколайчука A.B., Нурмамбетова К., Трофимова А.К., Христова Е.В., Чедия O.K.

В третьей главе проанализировано глубинное строение сейсмогенери-руюшего слоя в докембрийском основании Тянь-Шаня и особенности площадного распределения гипоцентров сильных с Мгб.О землетрясений.

В четвертой главе рассмотрены особенности глубинного строения очаговых зон сильных (с М>5.0) землетрясений и проводилось картирование сейсмогенерирующих зон по методу экспертных оценок.

Пятая глава посвящена количественным расчетам информативности геолого-геофизических и сейсмостатистических признаков для оценки сейсмотектонического потенциала . В ней также представлена методика и результаты количественной оценки сейсмотектонического потенциала в виде карт максимальных прогнозируемых магнитуд землетрясений.

Автор выражает глубокую благодарность за научные консультации и практическую помощь E.A. Кривич, А.Н. Лобанченко, доктору геолого -минералогических наук, профессору O.K. Чедня, доктору геолого - минералогических. наук К.Е. Абдрахматову, научным оппонентам .доктору геолого - минералогических наук В.В. Киселеву и доктору технических наук В. И. Шацилову, научным руководителям : член - корреспонденту Национальной Академии Наук Кыргызской Республики и Российской Академии Наук Ф.Н. Юдахину и член - корреспонденту Национальной Академии Наук Кыргызской Республики А.Т. Турдукулову . а также искреннюю признательность представителю Германского фонда ДААД в Кыргызстане доктору Кристиану Е. Гукш.

ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

1. Значительные- различия в глубинном геологическом строении и нео-тектоническо.м режиме в складчатых системах Северного, Срединного и . Южного Тннь-ПЬшк не позволяют получить "уннврп^ч^ъньи:" геологе -геофизические критерии для оценки сейсмотектонического потенциала . (Глава V).

Изучение глубинного строения земной коры геологическими и геофизическими.методами позволяет выявить характерные особенности . присущие местам-, возникновения сильных землетрясений. Эти особенности , полученные как качественные "критерии сейсмичности'', не всегда дают нам возможность определить реальный сейсмотектонический потенциал. Ярким примером является Суусамырское землетрясение 1992 года . которое легко разрушило наши предшествующие представления о более, низком сейсмическом потенциале во внутренней области орогена. Таким образом возник вопрос о выявлении количественных взаимосвязей

между большими массивами разнородных данных для того, чтобы уменьшить неопределенность в оценке величины будущего землетрясения и выявить геологические и геофизические признаки , имеющие значимую корреляционную взаимосвязь с сейсмичностью.

Обоснование информативности геолого-геофизических критериев сейсмичности было сделано в процессе количественной оценки сейсмотектонического потенциала.

Первоначально опенка информативности 24 геолого-геофизических признаков проводилась по методу М.М. Чагина для всей территории , без учета различий в глубинном строении складчатых систем Северного,.Срединного и Южного Тянь-Шаня. Из 24 первоначальных признаков осталось лишь 12 с наибольшими значениями информационных весов. Эти признаки мы использовали в дальнейшем для количественных оценок сейсмотектонического потенциала .которые представлены в виде карт максимальных прогнозируемых магнитуд землетрясений. При расчетах максимальных прогнозируемых магнитуд был опробирован итерационный метод целевого классифицирования и упорядочения объектов (Федосеев Г.С.,Бабич В.В.), который обрабатывает информацию, содержащую качественные , порядковые и количественные признаки . Метод предназначен для решения задач "обучения" через поиск решающего правила в области линейных функций с одновременным отсевом малоинформативных признаков. Чтобы выяснить как различия в глубинном строении домезозойского основания и тектоническом режиме в разных складчатых системах Тянь-Шаня влияют на информативность признаков и на качество распознавания областей с высоким сейсмотектоническим потенциалом, были выбраны 4 эталонных участка:

-эталон 1 расположен, в Северном Тянь-Шане, в зоне сочленения Чуй-ской впадины и Кыргызского хребта 42°34'- 43°03'с.ш. и 73°02 - 76в09' в.д. Он включает 6 сильных землетрясений с М >'6.0 ( Ммах =6.9 );

-эталон 2 также расположен в Северном Тянь-Шане, на границе Тянь-Шаньскогс орогена и Казахского щита 42°30'- 43°29 с.ш.'; 76°13' -78°54 в.д.'.Он включает Кунгейский хребет, его северную и южную тектонические границы с Илийской и Иссык - Кульской впадинами. В его пределах зарегистрировано 10 сильных землетрясений с М >6.0, два из них имели магнитуды: 8.2:8.3 ( 1889, 1911 гг.).

-эталон 3 выбран в Южном Тянь - Шане и охватывает Ферганскую впадину и ее северное горное обрамление 40°34'-41° 59'с.ш.; 69° 10' -73°40'в.д. На этой территории произошло 7 сильных с М & 6.0 событий, сильнейшее из них с М = 7.5 ( 1946 г.);

-эталон 4 включает высокосейсмичную южную тектоническую границу Тянь - Шаньского орогена с Таримским бассейном и зону сближения Памира и Алая, отделяющую глубокие Памирские ( Н = 70 - 100 кт) землетрясения oí коровых ( Н < 40 кт ) землетрясений Тянь-Шаня , 39° 18' - 40°08 'с.ш.; 71°30' - 78°05'в.д. В его пределах зарегистрировано 27 событий с М а 6.0 , Ммах = 8.1 .При моделировании Ммах было выяснено, что информативность признаков, расчитанная для всей площади исследований и для отдельных эталонных участков , неравнозначна . Число признаков ,в дальнейшем , уменьшалось с 12 до 9 - 5 для разных эталонов . Набор признаков и их информационные веса также изменялись для разных эталонных участков.

Четыре признака неизменно оставались информативными: плотность слабых с М54.3 землетрясений на 100 км2; суммарные скорости вертикальных тектонических движений за новейший этап; данные гравиметрии и сейсмометрии , характеризующие различия в вещественном составе до-геосинклинального основания . Однако степень информативности признаков различалась в зависимости от выбранного эталона. Таким образом ,изменение набора признаков и их информационных весов ,в

зависимости от выбраиньгх! эталонных площадей , свидетельствует об отсутствии "универсальных критериев сейсмичности" , имеющих устойчивые корреляционные связи с площадным распределением сильных землетрясений на Тянь-Шане .

Моделирование магнигуд землетрясений также показало, что различия в глубинном строении в разных тектонических системах Тянь-Шаня существенно влияют на качество распознавания областей с высоким сейсмотектоническим потенциалом. Качество распознавания оценивалось как процентное соотношение событий с М>6.0, попавших в пределы оконтуренных зон с общим количеством зарегистр1грованных землетрясений с М>6.0, исключая события в пределах эталона. На примере эталона 1 было распознано 77% сильных событий, эталон 2 - 74% ; эталон 3 - 55%; эталон 4 - 68% распознанных событий с М>6.0. Высокое качество распознавания на примере эталонов 1 и 2 подтверждает существенное влияние различий в вещественном составе домезозойского основания при оценке сейсмотектонического потенциала. Эталон 1 и 2 выбраны в Северном Тянь-Шане , где гранито-гнейсовое домезозойское . основание занимает большую часть исследуемой территории. Эталон 4, показавший более низкое качество распознавания,, включает как гранито-гнейсовый, так и меланократовый тип домезойского основания, но гранито-гнейсовое основание имеет преобладающее площадное распространение. Эталон 3, с самым низким качеством распознавания, включает примерно равные площади с обоими типами домезозойского основания, поэтому эталонные узлы сети и соответствующие им вектора с закодированными значениями полезных признаков, существенно отличаются от Других эталонных площадей.

Для всех вариантов прогнозных карт получено хорошее совпадение в местоположении областей, обладающих высоким сейсмотектоническим потенциалом. Это северная и южная тектонические границы орогена ,

район Ферганской впадины и ее горное обрамление ,а также локальные участки в Срединном Тянь - Шане. Полученные высокие значения прогнозируемых магнитуд (М>6.0) в южной части Иссьпс - Кульской впадины не подтверждены до настоящего времени данными сейсмологических наблюдений. Однако геологические данные Трофимова А.К. о "катастрофическом" сбросе в позднем голоцене, когда центральная часть впадины опустилась на 200 метров, могут быть косвенным подтверждением высокого сейсмотектонического потенциала .

Особое внимание .следует уделить Суусамырскому землетрясению с М =7.3 , которое также не было распознано ни на одной из прогнозных карт-Оно не прогнозировалось и по наблюдениям за изменением параметров сейсмического режима. Следовательно, известные нам и используемые на практике различные " критерии " сейсмичности не дают полный список природных факторов, с которыми связано возникновение очага землетрясения.

2. Дискретность домезозойскош основания и контрастность вертикальных тектонических двнжеиий ,в совокупности, кгрзют основную роль при разрядке тектонических напряжений в виде сильных с М > 6,0 землетрясений^ Главы III, IV ).

На первоначальном этапе исследований проводилось изучение вещественного состава докеыбрийского основания в слое от 5 до 30 км. Этот слой земной корь: назван «сейсмогенерирующим» , так как нем происходит подавляющее количество всех землетрясений на Тянь-Шане.

Чтобы сделать выводы о вещественном составе и дискретности докем-брийского основания в интервале глубин 5-30 км, привлекались:

-геологические данные о вещественном составе пород ( Киселев В.В., Королев В.Г., Кнауф В.И., Миколайчук A.B.. Нурмамбетов К., Христов Е.В., Шилов Г Г.);

-данные о физических свойствах горных пород и их изменении под влиянием глубинных факторов , которыми являются температура и давление (Курскеев А.К., Мамыров Э., Юдахин Ф.Н.);

-каталог землетрясений ( ОМСЭ ИС HAH KP);

-карты гравитационных полей, представляющие разности полей , осредненных с радиусом 20-40 км и 40-100 км, которые характеризуют распределение плотностных неоднородностей в слоях земной коры 5-15 кми15т30км (Лобанченко А.Н.).

На основе совместного анализа вышеперечисленных данных , была составлена схема вещественного состава сейсмогенерирующего слоя до-кембрийского основания. На схеме выделяются участки, сложенные породами с разным вещественным составом, показано направление падения границ неоднородностей на глубину и площадное распределение сильных с М>6.0 землетрясений. Данные гравиметрии позволили дифференцировать гранито-гнейсовое основание (на глубине более 15 км) на гранит-гранодиоритовое и гнейсово-сланцевое и сделать вывод о том, что гнейсово-сланцевое основание не отличается по значениям плотности от меланократового. Основное различие сводится к обилию интрузии основного и ультраосновного состава в последнем, которые обеспечивают его пластичность. Унаследованность поверхностными структурами черт докембрийсхой тектоники прослеживается неравнозначно в верхних и нижних горизонтах земной коры. В нижних горизонтах картируются только региональные тектонические элементы^ такие как северная тектоническая граница Тянь-Шаньского орогена с Туранской плитой и Казахским щитом , восточная часть Курамино-Ферганского краевого массива и гранито-гнейсовая купольная Суусамырская структура. В верхнем слое эта унаследованность выражена более ярко. Анализ площадного распределения гипоцентров сильных с М>6.0 землетрясений в

пределах глубин 5-30 км, показывает их приуроченность к границам блоков с разным вещественным составом, которые могут служить индикаторами высокого сейсмотектонического потенциала. Очаг землетрясения формируется в породах земной коры под воздействием современных тектонических напряжений. Для того чтобы выяснить, какие особенности глубинного строения и неотектонического режима способствуют релаксации упругих напряжений в виде сильных с М>5.0 землетрясений^ проанализированы особенности глубинного строения очаговых зон, где уже произошли землетрясения с М>5.0. Для этой цели были построены глубинные геолого - геофизические разрезы (2) разрез ) вкрест простирания основных структур , секущие все эпицентральные области сильных с М>5.0 землетрясений. Для характеристики вещественного состава пород домезозойского основания мы использовали данные гравиметрии (трансформированное гравитационное поле для глубин -10,-20,-30 км) и геологические данные (Нурмамбетов К. по материалам Кнауфа В.И., Миколайчука A.B., Христова Е.В.,Шилова Г.Г., 1992). На разрезах также показаны отметки рельефа , типы вертикальных тектонических движений и новейшие разломы (по данным Чедия O.K., Трофимова А.К., Абдрахматова К.Е., Лемзнна И.Н., Чаримова Т., 1990 г). Рельеф границы Мохоровичича построен по данным Тарасенко Ю.И., 1992 г. Сейсмостатистические данные взяты из каталога землетрясений ОМСЭ ИС HAH KP, 1996 г.

Разрезы построены до глубины 30 км, поскольку 93% сильных с М>6.0 землетрясений на Тянь-Шане произошло в слое земной коры от 5 км до 30 км . Изучение особенностей глубинного строения очаговых зон сильных землетрясений на примере геолого - геофизических разрезов показало, что 72% событий произошло вблизи или на границах блоков домезозойского основания с разным' вещественным составом, которые испытывают разнонаправленные вертикальные тектонические движения. Вертикальные

границы раздела разновещественных блоков совпадают с разноранговыми разломами на дневной поверхности: Каракольским, Джётымбельским, Шамси-Тюндюкским, Туркестано-Алайским, Южно-Ферганским, Таласо-Ферганским, Атбаши-Иныльчекским, Сёверо-Кокшальским. Протяженными горизонтальными границами раздела,в основном, являются поверхности раздела консолидированного домезозойского фундамента межгорных впадин и отложений - К2. возраста, заполняющих впадины, как например в Ферганской впадине.

Блоково-глыбовая структура домезозойского основания , включающего нижний архей-протерозойский структурный этаж , где произошло большинство сильных землетрясений, обеспечивает его дискретность на разных глубинных уровнях. Блоки испытывают вертикальные тектонические движения под воздействием регионального субмередионального сжатия. Если соседние блоки характеризуются противоположными типами движений- один блок погружается, а другой воздымается, то вблизи такой границы происходят сильные землетрясения. Таким образом, дискретность домезозойского основания и контрастность вертикальных тектонических движений,» совокупности,играют основную роль прп релаксации современных тектонических напряжений на Тянь-Щана, в впде сильных землетрясений .

Изучение связи величины магнитуды землетрясений с вещественным составом пород домезозойского основания проводилось по данным гравиметрии, которые позволяют оценить доминирующий вещественный состав. Мы использовали прикладные программы для трансформации гравитационного поля в неполной топографической редукции , чтобы получить его осредненные значения для слоя земной коры в интервале глубин 10-25 км, где произошло подавляющее количество землетрясений с М>5.0. Отрицательные гравитационные аномалии указывают на преобладающий гранит, гранодиоритовый состав пород с малой плот-

ностью, а положительные - на базит - гнпербазитовый состав или гней-сово-сланцевый вещественный состав.

График зависимости магнитуды землетрясений и интенсивности трансформированного гравитационного поля показывает, что события с мапш-тудой до 6.0 могут происходить повсеместно н обеспечивают высокий энергетический уровень фоновой сейсмичности на Тянь-Шане. Из графика также следует, что события с М = 8.2 и 8.3 являются максимальными точками графика и соответствуют нулевому значению гравитационного поля , которое согласуется с физической границей раздела пород с разным вещественным составом.• От верхней точки графика маг-нитуда землетрясений убывает . как в сторону минимальных, так и в сторону максимальных значений гравитационного поля, т.е. к более однородным участкам земной коры. Однако землетрясения с М >6.0 концентрируются в полосе доверительного интервала вблизи нулевого значения. Отсюда следует, что землетрясения с М>6.0 не происходят повсеместно, а локализуются на грашшах блоков домезозоиского основания, различающихся по вещественному составу.

3. Размеры блоков в вс-рхиен части земной коры ( до 30 км), различающихся но вещественному составу, не влияют на величину сейсмотектонического потенциала, но количество сильных с \1>6.0 землетрясений зависит от протяженности границ , разделяющих неоднородные участки земной коры с противоположным знаком вертикальных новейших тектонических движений. (Главы III, IV ).

Существует мнение о том, что вдоль границ больших блоков земной коры происходят более сильные землетрясения , чем на границах меньших по размерам. То есть блоки большого объема могут накапливать значительный сейсмотектонический потенциал в отличии от малых. Так как этот вопрос очень важен для сейсмического районирования, то мы проверили

правомочность этого мнения на геолого-геофизических разрезах , где по интенсивности и знаку гравитационного поля выделяются неоднородные блоки разных размеров. В верхней части земной коры (0-15 км) поле более дифференцировано, что позволяет выделить отдельные приповерхностные блоки с разным вещественным составом. Эти небольшие блоки включены в более крупные вмещающие блоки, границы которых уходят на глубину более 30 км. Фактический материал , представленный на разрезах, показывает. что размеры блоков в верхней.части земной коры , отличающиеся по вещественному составу, не влияли на магнит уд у землетрясений . Сильные с \1>6.0 события происходили вблизи границ блоков разной величины. Однако количество сильных с Мйб.О событий вдоль внешннх тектонических границ орогена с Казахским щитом н ТуранскоГ» плитой на севере н Таримской «литой на юге , по сравнению с внутренней областью Тянь-Шаня, значительно различается . Во внутренней области орогена отсутствуют подобные протяженные глубинные границы ,так ках., на глу бине превышающей 15 км .докембрийское основание в Срединном и Южном Тянь-Шане становится практически однородным с гранит-гранодноритовым вещественным составом. Но так как локальные неоднородности все-таки существуют в верхней части земной коры (до 15-20 км) Срединного и Южного Тянь-Шаня , то контрастные вертикальные тектонические движения могут обеспечивать высокий тектонический потенциал на границах их. раздела. Это подтверждают палеосейсмодислокации , найденные в Срединном к Южном Тянь-Шане (Абдрахмтов К.Е., Лемзин И.Н.. Чаримов Т., 1990) и С.уусамырское землетрясение во внутренней области орогена. Вышеупомянутые данные противоречат предшествующим предположениям о том, что сильные землетрясения маловероятны во внутренней области орогена.

4. Глубина очага землетрясения не влияет на величину его магнитуды . н -разломные зоны, имеющие разную глубину заложения, могут продуцировать равнозначные по энергии сейсмические события. (Главы III, IV).

По вопросу о зависимости магнитуды землетрясения от глубины очага и глубины проникновения разломов в земную кору, до сих пор не существует единого мнения. Зависимость магнитуды землетрясения от глубины очага представлена в графическом виде. На график вынесены магнитуды землетрясений начиная с М=4.5 и соответствующие им значения глубин/График зависимости магнитуды землетрясений от их глубины показывает отсутствие взаимосвязи между этими параметрами , то есть землетрясения с М^б.О происходят в интервале глубин от 5 до 40 км . Чтобы выяснить правомочность предположения о том, что разломные зоны, имеющие большую глубину заложения, продуцируют сейсмические события большей энергии, были проанализированы материалы представленные на геолого-геофизических разрезах . Данные гравиметрии, трансформированные для отметок - 10, -20, -30 км, позволяют оценить глубину проникновения разломов в земную кору . Если граница инверсии знака гравитационного поля совпадает с разломом, картируемым на дневной поверхности геологическими методами, то можно апроксимировать разлом в более глубокие горизонты земной коры. Сопоставительный анализ землетрясений с магнитудами Мйб.О , произошедших вблизи разломов с разной глубиной ,позволяет сделать вывод , что несмотря на различия в глубине разломных зон от 5 до 40 км в их пределах происходят сильные г М>6.0 землетрясения. Однако эффекты сотрясаемости на дневной поверхности могут существенно отличаться в зависимости от грунтовых условий.

Важным практическим результатом исследований является возможность обосновать ширину сейсмогенерируюших зон на примере геолого-геофизических разрезов, секущих очаговые зоны, й данных о глубине

сильных ( М>5.0) Тянь-Шаньских землетрясений, 87% которых произойти в пределах глубин 5-30км. Ширина выявленных сейсмогенернрующих зон определялась как проекция отрезка сейсмоонасиого участка на дневную поверхность, взятая а интервале глубин 5-30км.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Существенные различия в глубинном геологическом строении доме-зозойского основания и особенности неотектонического режима в системах Северного, Срединного и Южного Тянь-Шаня не позволяют получить устойчивых корреляционных взаимосвязей между геолого-геофизическими параметрами и площадным распределением сильных землетрясений. Это означает отсутствие "универсальных" критериев для оценки сейсмотектонического потенциала. Необходимо применять альтернативные методы для повышения надежности результатов ис* следований.

2. Дискретность домезозойского основания по вещественному составу на разных глубинных уровнях и направленность современных вертикальных тектонических движений играют основную роль в обеспечении высокого сейсмотектонического потенциала. Разрядка современных тектонических напряжений в виде сильных с М>6.0 землетрясений происходит на границах блоков домезойского основания, различающихся по вещественному составу, которые испытывают контрастные вертикальные тектонические движения в условиях субмеридионального регионального сжатия.

3. Магнитуда землетрясений не зависит от глубины очага, и разломные зоны .имеющие разную глубину заложения ( от 5 до 40 км). могут продуцировать равнозначные по энергии сейсмические события.

4. Размеры разновещественных блоков в верхней части земной коры (до 30 км) не влияют на сейсмотектонический потенциал, и эквивалентные по энергии землетрясения происходят на границах блоков разной величины . которые испытывают контрастные вертикальные тектонические движения. Следовательно .сильные землетрясения мог\т происходить во внутренней области орогена, хотя и значительно реже, чем вдоль его внешних протяженных тектонических границ.

Основные публикации но теме диссертации:

1 .Плотностные неоднородности в верхней части кристаллической коры.В кн.: Литосфера Тянь-Шаня.М:Наука,1986.с.90.

2.Ф.Н.Юдахин, Е.В.Мусиенко.Выделение разрывных нарушений и оценка вещественного состава пород сейсмогенного слоя.В кн.: Детальное сейсмическое районирование Восточной Киргизии. Фрунзе : Илим.1988. с.99-109.

3. Юдахин Ф.Н., Мусиенко Е.В.Зоны возникновения ожидаемых очагов землетрясений.В кн.: Детальное сейсмическое районирование Восточной Киргизии.Фрунзе:Илим. 1988.с. 133-137.

4. Юдахин Ф.К..Мусиенко Е.В.Комплексные геологические и геофизические модели очаговых областей сильных землетрясений. В кн.: Геология - сейсмология : Стресс и прогноз. Тезисы доклада Международного симпозиума в Ереване, 2-6 октября. 1989, Москва: Наука.

5.Юдахнн ФН..Шварцман Ю.Г..Мусиенко Е.В. Особенности строения верхней мантии Тянь-Шаня и их связь скоровой сейсмичностью.В кн:.Структура литосферы Тянь-Шаня. Бишкек: Илим.1990. с.56-60.

6.Юдахин Ф.Н..Мусиенко Е.В.Геофизические критерии сейсмичности Тянь-Шаня. В кн.: Современная геодинамика континентов и литосферных поясов.М:Наука,1991. с.180-183.

7 Юдахин Ф.Н..Чедия О.К.,Мусиенко Е.В.Результаты сравнительных геологических и геофизических структурных исследований сейсмо-генерируюших областей Тянь-Шаня. В кн. : Современная геодинамика литосферы Тянь-Шаня.М:Наука.1991,192с.

3.Yudakhin F.N.. Chedija O.K. , Djanuzakov К.. D., Musienko E. The application of geologic, geophysical data for the compilling of seismic zoning maps of Kyrgvzstan. Book: PRC/USSR Workship on geodynamics and seismic risk assessment. May 1991, Beijing , China , p .44.

9.Мусиенко Е.В.Геофизические поля и их интерпретация.В кн.:Типовые геолого - геофизические модели сейсмичных и асейсмичных райо-нов.Бишкек :Илим,1992.с.70-77.

Ю.Кальметева З.А.,Китаева Л.М.,Мельникова Т.А.,Мусиенко Е.В., Погребной В.Н.,Сабитова Т.М..Шварцман Ю.Г.,Юдахин Ф.Н.Модели сейсмичных и асейсмичных сред. В кн.:Типовые геолого-геофизические модели сейсмичных и асейсмичных районов.Бишкек:Илим,1992, с.120-123.

1 ¡.Кальметьева 3.А..Мельникова Т.А;,Мусиенко Е.В..Юдахин Ф.Я. Модели очаговых зон сильных землетрясений.В кн.:Типовые геоло-

го-геофизические модели сейсмичных и асейсмичных райо-нов.Бишкек:Илим, 1992,с. 124-130.

12.Yudakhin F.,Kalmetieva Z.,Musienko E.,Melnicova Т. Geology -geophysical models of media in seismic and aseismic regions by the example of Central Asia.Book: Abstracts,29th International Geological Congress, Volum3 oD, Kyoto, Japan,24 August -3September, 1992.

13.Трофимов А.К.,Мусиенко E.B.Геофизические поля и сейсмичностъ.В кн.: Детальное сейсмическое районирование Иссык - Кульской впадины .Бишкек: Илим,1993,с.134-136.

14.Kaimetieva Z.,Musienko E.The regularity of appearing, distribution and interaction of the strong Tien-Shan earthquakes by seismological and geophysical data. BookrXXI General Assembly Boulder , Colorado .July, 2- 14 1995.Geophysics and the Environment (International Union of Geodesy and Geophysics) Abstracts WeekB.

15.Kalmetieva Z.,Musienko E.Tien-Shan sources distribution, deep structure, defopmations resulted from India-Earasia plate convergence. Book: XXVIII General Assembly of the European Geophysical Society. 21 April -25 April 1997, Viena, Austria.

Бул иште Кыргыз Республика-сегнын территориясынын сейсмотектони-калык потенциалын аныктоо ¥Ч¥н жаны натыйжалар керсвтулгон.

Тададте, Ортолук жана Т*штак Тянь-Шань системаларында жер кыр-тышынылган тере^игинин т¥3¥Лушун, неотектоникалык жана сейсмика-

лык режимдердин айрымагылычын изилдеенун негизинде сейсмотектони-калык потенциалга баа берилген.

Жертитреенун очогунун влчомуна неотектоникалык кыймылдар, дис-кретик геологиялык чвйрвлвр, затгардын аралашмалары кандай таасир этишин бил¥¥ Y4VH б из жацы жана традициялык методаорду жана хом-плекстик геолого-геофизикалык изилдвелерд^н натыйжаларын колдон-дук.

В работе представлены новые результаты оценки сейсмотектонического потенциала для территории Кыргызской Республики.

Оценка сейсмотектонического потенциала базировалась на изучении особенностей глубинного строения, неотектонического и сейсмического режима в системах Северного, Срединного и Южного Тянь-Шаня.

Были использованы комплексные геолого-геофизические данные и применены новые и традиционные методы чтобы изучить, как вещественный состав, дискретность геологической среды и характер неотектонических движений влияют на энергию очага землетрясения.

The new results of the seismotectonic potential estimation are submited in the present thesis.

The deep structure, neotectonic and seismic regime particularities were studed to determine the seismotectonic potential for systems of the Northern, Central and Southern Tien-Shan.

We used new and traditional methods and complex geological and geophysical data to research how the substantial composition, media breaking and neotectonic regime influence on the earthquake source energy.