Сейсмические активизации блоковой структуры в условиях сжатия

Еманов, Алексей Александрович

Автореферат диссертации по теме "Сейсмические активизации блоковой структуры в условиях сжатия"

На правах рукописи

ЕМАНОВ Алексей Александрович

СЕЙСМИЧЕСКИЕ АКТИВИЗАЦИИ БЛОКОВОЙ СТРУКТУРЫ В УСЛОВИЯХ СЖАТИЯ (НА ПРИМЕРЕ АЛТАЕ-САЯНСКОЙ ОБЛАСТИ)

25.00.10 — геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

НОВОСИБИРСК 2006

Работа выполнена в Лаборатории инженерной сейсмологии Института геофизики СО РАН.

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук Селезнев Виктор Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук Дучков Альберт Дмитриевич

кандидат геолого-минералогических наук Мельникова Валентина Ивановна

Ведущая организация: Институт физики Земли РАН (г. Москва)

Защита состоится 15 марта 2006 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 003.050.05 при Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии им. A.A. Трофимука СО РАН в конференц-зале.

Адрес: пр-т Ак. Коптюга 3, Новосибирск, 630090. Факс: (383) 333-27-92

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН.

Автореферат разослан 13 февраля 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физ.-мат. наук

2006 А $£57

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Объект исследования — сейсмические активизации и весь процесс сейсмичности Алтае-Саянской области и их связь с блоковой структурой земной коры.

Актуальность исследований. Крупнейшие землетрясения наносят огромный урон народному хозяйству и нередко приводят к гибели людей. В Алтае-Саянской области за исторически обозримое время происходили землетрясения с магнитудами 7 -т- 8. Изучение условий возникновения крупнейших землетрясений и сейсмических активизаций, вызванных ими в Алтае-Саянской области, представляет интерес для определения основных закономерностей сейсмического процесса, для совершенствования учета региональных особенностей в сейсмическом районировании территории, для обоснованного определения зон ВОЗ (возможных очагов землетрясений), а также для разработки методик среднесрочного прогноза землетрясений в регионе.

Данное исследование по времени совпало с периодом технического перевооружения сети сейсмических станций Алтае-Саянской области. Происходила замена аналоговых станций на цифровые, формировался компьютеризированный региональный центр, появились портативные цифровые станции для организации временных сейсмических сетей. Новые технические возможности сделали актуальным рассмотрение сейсмического процесса Алтае-Саянской области на новом уровне с применением компьютерной обработки данных, возможностей ГИС систем, с использованием информации международных банков данных, а также с использованием сетей временных станций для уточнения сейсмического режима отдельных геологических структур.

Формирование в 2002 году локальной сети станций Алтайского сейсмологического полигона в Чуйско-Курайской зоне и серия экспериментов с установкой временных локальных сетей станций в этой зоне до и после Чуйского землетрясения 27.09.2003 (М.ч = 7.3) создали уникальные возможности по исследованию крупнейшей активизации за инструментальный период наблюдений. Детальное изучение афтершокового процесса и связей локальных особенностей с блоковым строением эпицентральной области позволяет глубже понимать тектонический процесс. Высокоточные данные локальных сейсмических сетей крайне важны для совершенствования теоретических моделей очага землетрясения и для разработки концепций тектонического развития региона.

Полученные высокоточные данные об афтершоковом процессе по материалам плотных сетей станций сделали возможным применение новых методик обработки материалов региона пьной сейсмической сети Алтае-

РОр. НАЦИОНАЛЬНАЯ |

БИБЛИОТЕКА | СПетярб^ 08

Саянской области, определение глубин землетрясений и использование более точных скоростных моделей земной коры. Актуальным стало использование методик обработки, обеспечивающих максимальную точность определений гипоцентров и фокальных механизмов по данным плотных сетей.

Сейсмичность в Алтае-Саянской области — это одно из проявлений тектонического процесса в этом регионе, и весьма актуальны сопоставления данных о сейсмичности с данными о других процессах, тесно связанных с тектоникой. Отражением новейших тектонических процессов является рельеф местности. В последние годы в сети Интернет стали доступны цифровые модели рельефа, такие как GLOBE, высокоточные модели на основе интерферометрии спутниковых радаров (SRTM, пространственное горизонтальное разрешение около 90 м); были созданы карты активных разломов, разработано программное обеспечение, позволяющее проводить анализ пространственных данных на качественно новом уровне. Однако совместного анализа различных проявлений тектонических процессов, таких как сейсмичность, рельеф (цифровые модели рельефа) и разломная структура, для Алтая и Саян на детальном уровне не проводилось.

Таким образом, актуальность работы определяется возможностью использования современных методик получения и обработки сейсмических данных, результаты которых с высокой степенью точности отражают детали протекания тектонических процессов, необходимостью поиска новых методов анализа сейсмических активизаций и сейсмического процесса в пространстве и времени с учетом рельефа и блоковой структуры.

Цель исследований — на основе экспериментальных данных о землетрясениях в Алтае-Саянской области определить характер развития сейсмических активизаций с учетом рельефа и блоковой структуры.

Основные задачи исследований:

1. Определить роль регионального сжатия и блокового строения в формировании сейсмичности Алтае-Саянской области.

2. Определить детальную структуру сейсмической активизации Чуй-ского землетрясения.

Фактический материал, методы исследования. Основой решения поставленных задач является комплексная обработка сейсмологической и другой геолого-геофизической информации на базе высокопроизводительного компьютеризированного регионального центра сбора и обработки сейсмологической информации с использованием реляционных баз данных, ГИС-систем и программ, позволяющих с помощью методов пространственной цифровой обработки данных, методов линейной алгебры и

методов статистической оценки точности результатов извлекать полезную информацию из сложной по структуре связей, объемной информации о сейсмичности и геодинамических процессах в регионе.

Фактическим материалом является большой объем разнородной геолого-геофизической информации. Это каталоги землетрясений Алтае-Саянской области инструментального периода (с 1963 года), данные высокоточных цифровых сейсмических станций региональной сети Алтае-Саянской области (сеть переоснащена в 1997-2000 годы), материалы экспедиционных исследований автора с временно устанавливаемыми цифровыми сейсмологическими станциями в Чуйско-Курайской зоне в 2002 году для изучения землетрясений малых энергий, а в 2003 - 2005 годах для изучения афтершокового процесса Чуйского землетрясения, а также данные локальной сети цифровых станций Алтайского сейсмологического полигона, в формировании которой автор активно участвует.

В работе широко используются интернет-ресурсы как России, так и мирового сообщества, с базами данных о рельефе местности, информация о регистрации землетрясений в Алтае-Саянской области сетями иностранных государств, в том числе Казахстана, Монголии, Непала, сетью IRIS, и др., математическое обеспечение для обработки сейсмологических данных, признанное мировым сообществом и выставленное на сайтах крупных сейсмологических центров.

В работе используются методы формирования реляционных баз данных в среде Oracle, MySQL. Применяются возможности геоинформационных систем. Для построения гипоцентров землетрясений используются улучшенные слоистые скоростные модели земной коры, применяется метод сейсмической томографии, методы анализа точности определений.

Для массовой обработки афтершоков Чуйского землетрясения в рамках данного исследования применялись следующие современные методики обработки сейсмических данных: определение координат гипоцентров сейсмических событий с использованием слоистой скоростной модели земной коры; построение фокальных механизмов и анализ направлений осей сжатия и растяжения; относительная высокоточная локализация сейсмических событий с использованием метода двойных разностей; итерационный алгоритм сейсмической томографии с двойными разностями (DD-томография), осуществляющий совместное уточнение скоростной модели и координат гипоцентров событий.

Защищаемые научные положения и научные результаты:

• Фоновая сейсмичность Алтае-Саянской области с увеличением временных интервалов анализа упорядочивается в соответствии с блоковой структурой, концентрируясь преимущественно в горном обрам-

лении впадин. Наблюдается иерархия тектонически активных зон по скорости проявления в фоновой сейсмичности.

• В Алтае-Саянской области сейсмические активизации, сформировавшиеся после крупных землетрясений, представляют собой сложное явление и, как правило, не укладываются в рамки афтершокового процесса, соответствующего закону Омори. Развитие афтершокового процесса осложнено активизацией пространственно разнесенных элементов блоковой структуры эпицентральной области и является наложением нескольких отдельных сейсмических процессов, образующих одну активизацию.

• При сейсмической активизации, вызванной Чуйским землетрясением, преимущественно происходит разрушение окраинных частей Чуйской и Курайской впадин. Выявлена поэлементная структура афтершокового процесса и существование фаз развития, увязывающихся с блоковым строением. Обнаружено существование аномалий повышенной скорости продольных волн в Чаган-Узунском блоке и в северо-западной части Курайской впадины.

Новизна работы. Личный вклад.

• Разработаны структура вычислительных средств и программное обеспечение регионального центра сбора и обработки сейсмологической информации, позволяющие на основе высокопроизводительных компьютеров, реляционных баз данных, ГИС-систем и современных пакетов программ для обработки данных сейсмологии осуществлять совместную обработку и анализ больших объемов (десятки терабайт) сейсмологической и региональной геолого-геофизической информации.

• При совместной обработке цифровой модели рельефа местности с данными о сейсмичности региона и активных разломах Алтае-Саянской области рассмотрена скорость самоорганизации фоновой сейсмичности во времени, что позволило установить:

— хаотичная фоновая сейсмичность с увеличением временных интервалов анализа упорядочивается в соответствии с блоковой структурой;

— фоновая сейсмичность организуется в активные зоны в горных обрамлениях впадин, чем данный регион существенно отличается от впадин Прихубсугулья, где сейсмичность преимущественно тяготеет к внутренним частям впадин;

— в Велино-Бусингольской системе впадин, по которым проходит граница между Алтае-Саянским и рифтовым Байкальским ре-

гионами, сейсмичность концентрируется и внутри, и в горном обрамлении впадин;

— наблюдается иерархия активных зон (геологических структур) по скорости самоорганизации фоновой сейсмичности в них;

— все землетрясения с магнитудой более шести произошли в зонах, которые стабильно проявляются в повышенном уровне слабой сейсмичности в течение годового временного промежутка, но не во всех подобных структурах уже были крупнейшие землетрясения.

С использованием пространственно-временного представления сейсмичности зон крупнейших землетрясений Алтае-Саянской области, изучения соответствия афтершоковых серий закону Омори, сопоставления сейсмичности с моделью рельефа и информацией о границах блоков по данным геоморфологии, с помощью математического обеспечения ГИС-систем получены следующие новые результаты: сформировавшиеся после крупных землетрясений в Алтае-Саянской области сейсмические активизации являются сложным явлением, часто не укладывающимся в рамки простого афтершокового процесса. Например:

— при Урег-Нурском землетрясении 16.05.1970 (Мв = 7.0) к аф-тершоковому процессу примыкает сопутствующая активизация, появление которой не соответствует закону Омори;

— при Бусингольском землетрясении 27.12.1991 (М$ — 6.5) наблюдается сложная пространственная структура активизации — работают то тектонические нарушения горного обрамления впадины, то разломы внутри нее. Таким образом, организована уникальная по длительности (более 15 лет) и пульсирующая во времени сейсмическая активизация.

На основе экспериментальных данных, полученных высокоточной цифровой портативной аппаратурой при активном участии автора, при плотных системах наблюдений (до 30 временных станций в аф-тершоковой области), ориентированных на конкретные задачи, применяя современные методы обработки сейсмологических материалов — определения координат гипоцентров землетрясений с использованием слоистой скоростной модели земной коры, построения фокальных механизмов, метода двойных разностей уточнения положений гипоцентров, метода сейсмической томографии с двойными разностями для совместного уточнения скоростной модели среды и положения гипоцентров, удалось достичь рекордной для исследо-

ваний на Алтае точности по определению координат гипоцентров афтершоков и получить надежные данные для определения механизмов очагов большого количества событий (в том числе и землетрясений малых энергий).

— В развитии афтершокового процесса Чуйского землетрясения выделено две фазы: первая связана с процессами вокруг Чаган-Узунского приподнятого блока, а вторая - с линейной зоной вдоль юго-западной границы Курайской и Чуйской впадин.

— Установлено, что линейная зона афтершоков обладает поэлементно организованной структурой.

— По крупным землетрясениям установлено, что центральная часть афтершоковой области по механизму подвижки - горизонтальный сдвиг, а на окончаниях линейной зоны механизмы изменяются, существенной становится вертикальная составляющая сдвига.

— На границе Курайской впадины с Северо-Чуйским хребтом аф-тершоковая область наклонена под хребет.

— По результатам локальной сейсмической томографии обнаружены аномалии повышенной скорости под Чаган-Узунским блоком и в северо-западном окончании Курайской впадины. Вдоль линии афтершоков установлена линейная зона контрастных изменений скоростей продольных волн.

Аппробация. Основные научные результаты докладывались: Межд. геофиз. конф. "Сейсмология в Сибири на рубеже веков" (г.Новосибирск, 2000), 14th Geopys. Congr. (Ankara, Turkey, 2001), Межд. геофиз. конф. "Проблемы региональной геофизики" (г.Новосибирск, 2001), 8-ая Межд. геофиз. конф. "Глубинное строение и геодинамика Фенноскандии, окраинных и внутриплатформенных транзитных зон" (г.Петрозаводск, 2002), Всероссийское совещание "Напряжённо-деформир. сост. и сейсмичн. ли-тосф." (г.Иркутск, 2003), Межд. геофиз. конф. "Проблемы сейсмологии Ш-го тысячелетия" (г.Новосибирск, 2003), Межд. научн. конф. поев. 90лет. акад. Н.Н.Пузырева (г.Новосибирск, 2004), Научн. конф. "Алтайское (Чуйское) землетрясение: прогнозы, характеристики, последствия" (г.Горноалтайск, 2004), Третья Межд. Конф. "Мониторинг ядерных испытаний и их последствий" (г.Боровое, Казахстан, 2004). на XXVII плен. Геоморф. Комисс. РАН (г.Новосибирск, 2004), Шестая Уральская мол. школа по геоф. (г.Пермь, 2005), итоговая научн. конф. преподавателей и аспирантов НГПУ, секция географии (г.Новосибирск, 2005), Второй Межд. Симпоз. "Активный геофизический мониторинг литосферы Земли"

(г.Новосибирск, 2005), Третий Межд. Симпоз. 'Теодинамика и геоэкология высокогорных регионов в XXI веке" (г.Бишкек, Киргизия, 2005), заседание СеоРогсЬип(£82еп1;гит (г.Потсдам, Германия, 2005). По теме диссертации опубликовано 32 статьи.

Практическая значимость результатов.

Созданное программное обеспечение регионального центра сбора и обработки сейсмологической информации и разработанная конфигурация технических средств заложены в основе программно-технического комплекса Регионального информационно-обрабатывающего центра АСФ ГС СО РАН и обеспечивают сбор, хранение, обработку информации всей сети цифровых станций.

Установленные связи сейсмичности с блоковым строением и выявленная в работе иерархия сейсмоактивных структур по времени проявления в сейсмичности важны для обоснования зон ВОЗ при детальном сейсмическом районировании.

Полученные данные о глубинах афтершоков, поэлементной структуре и другие количественные характеристики афтершокового процесса Чуй-ского землетрясения и сейсмических активизаций, вызванных крупнейшими землетрясениями, являются основой разработки геотектонических и геомеханических моделей развития сейсмических процессов для более точного изучения сейсмоопасности и прогнозирования особенностей сейсмичности Алтая и Саян во времени и пространстве.

Благодарности. Автор благодарен своему научному руководителю, д.г.-м.н. В. С. Селезневу, за советы и поддержку в проведении исследований и написании работы. Признателен академику С. В. Гольдину за оказанное плодотворное влияние на работу, помощь и поддержку в создании Алтайского сейсмологического полигона и проведении временных полевых экспериментов, д.т.н. А. Ф. Еманову за советы, обсуждение и совместную работу, В. И. Самойловой за методическую помощь в написании диссертации. Особо благодарен Е. В. Лесковой за неоценимую помощь в обработке и интерпретации материала, А. Г. Филиной за ценные советы и обсуждения, д.г.-м.н. И. С. Новикову, к.г.-м.н. Е. М. Высоцкому и к.г.-м.н. А. Р. Агатовой за интересные дискуссии в обсуждении геологических результатов и предоставленные материалы по блоковому тектоническому строению Алтае-Саянского региона, к.г.-м.н. В. М. Соловьеву и А. В. Лисейкину за плодотворные обсуждения и предоставленные данные о скоростном строении Чуйско-Курайской зоны. Автор признателен зав. лаб. к.т.н. Ю. И. Колесникову и коллегам из Института Геофизики СО РАН к.г.-м.н. П. Г. Дядькову, д.ф.-м.н. В. Ю. Тимофееву, д.г.-м.н. В. Д. Суворову, к.ф.-м.н. О. А. Кучай за активные обсуждения в процессе

работы. Благодарен д.ф.-м.н. С. С. Арефьеву и сотрудникам ИФЗ РАН, участвовавшим в эпицентральных полевых работах, за обсуждение полевых экспериментов и результатов, коллективу Алтае-Саянского филиала Геофизической Службы СО РАН за совместное проведение полевых экспериментов в Чуйско-Курайской зоне и помощь в обработке огромного объема полученного материала.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. «Информационно-техническое обеспечение», посвящена краткому описанию созданной технической конфигурации регионального информационно-обрабатывающего центра Алтае-Саянского филиала Геофизической Службы СО РАН. На основе широко известной схемы CSS 3.0 была создана база данных Алтае-Саянской области, созданы массивы данных, на которых в настоящий момент располагаются десятки терабайт волновых форм. Рассматриваются некоторые возможности геоинформационных систем, цифровые карты и цифровые модели рельефа, которые применялись в данной работе.

В начале главы 2 приводится изученность вопроса и даются некоторые определения терминов, использованных в работе.

Ряд исследователей проводили сейсмологические наблюдения и исследования Алтае-Саянской области: С.И. Масарский, Ф.С. Моисеенко, Г.И. Рейснер, П. Молнар, В.Н. Гайский. Н.Д. Жалковский, Г.А. Чернов, В.И. Мучная, A.A. Дергачев, O.A. Кучай, А.Г. Филина, Г.М. Цибульчик, В.М. Кочетков, В.И. Мельникова, С.Д. Хилько, Г. Баяр, Д. Монкоо, М. Адьяа и др. Был создан каталог землетрясений Алтая и Саян, проводилось сейсмическое районирование, строились карты сейсмической активности, по данным каталога фокальных механизмов рассчитывались сейсмотектонические деформации земной коры, были построены сводные годографы сейсмических волн землетрясений и т.д. Новые возможности, открывшиеся вследствие развития компьютерной техники, методов анализа пространственной информации, создания моделей рельефа, разработки карт разломов и блоковой делимости позволили взглянуть на характер сейсмичности Алтае-Саянской области на новом качественном уровне.

Для изучения пространственно-временных характеристик сейсмичности Алтае-Саянской области автором работы построено множество карт суммарной выделившейся сейсмической энергии как за весь период инструментальных наблюдений, так и за отдельные отрезки времени. На основе этих данных сделано заключение, что в целом сейсмичность Алтае-Саянской области характеризуется наличием ярко выраженных линейных структур и наличием площадей с существенно различным уровнем сей-

смичности.

В основу сформированного в данной работе подхода к изучению сейсмичности региона взято предположение, что информация, содержащаяся в фоновой сейсмичности за инструментальный период, избыточна для анализа устойчивых во времени тектонических процессов.

За минимальный интервал времени для анализа сейсмичности взят один год. Наиболее сейсмоактивные структуры проявляют свои особенности в этом временном интервале в достаточной мере (рис. 1). Информацию о сейсмичности в другие годы можно использовать для оценки устойчивости тектонических процессов во времени. Взяв фиксированный интервал более года, мы получаем возможность видеть более медленные тектонические процессы и оценивать их устойчивость во времени. В сейсмическом режиме региона следует выделить фоновую сейсмичность и сейсмические активизации, как правило, связанные с крупными землетрясениями.

Фоновая сейсмичность, на первый взгляд хаотичная, с увеличением временных интервалов анализа упорядочивается в соответствии с блоковой структурой Алтае-Саянского региона, концентрируясь преимуще-

т %

J ' ^

* ( и

ь ' и.

ÍJ ; *

-

л ,

■ 'i

-----г1 " 1 КГ 92*

„ * -,"4» V

и * N

U! lár

fe«?. - Z-

Jg-t -

12 - Ky райский хребет

3 4v йская впадина

4 • Урег-Нурсюл ютловина - Хр Западный Танн> -Огз

6 Хр Восточный Таииу-Ота

7 Хр Хор> мн> г Тайга

8 - Терехо1ьскм впадина

9 - Бусннголье км впадмв

10 Бе ти некая впадина

11 - Шишхнхкое нагорье

Сейси события К - Знсрг класс

О 8

о 9

О ю

О п

О

О 13

-ч»---^ 1С "N

Гранит

Алтэс-Саднсюй

области Станции

Рис. 1: Карта эпицентров землетрясений Алтае-Саянской горной области за 1999 год

ственно в горном обрамлении впадин. Впадины Алтае-Саянской области, являясь более крупными, прочными блоками, чем блоки горных хребтов, оказывают сопротивление процессам регионального сжатия, и фоновая сейсмичность приурочена в основном к зонам контакта впадин и горных хребтов, а так же к редким линейным разломам, секущим впадины. Горные хребты представляют собой зоны квазипластического течения. Наиболее уязвимыми являются зоны контакта горных хребтов и впадин вследствие различия в реологии материалов. Сейсмоактивные зоны возникают с двух сторон от впадины по направлению сжатия, являясь результатом реализации укорочения в виде взброса или сдвига. Может возникать сейсмоактивная зона внутри, когда под воздействием сжатия происходит разламывание впадины. Наблюдается стабильность проявления тектонических процессов в фоновой сейсмичности во времени, а так же иерархия этих процессов по скорости проявления в сейсмичности. Геологические структуры с наиболее быстро протекающими тектоническими процессами проявляются в фоновой сейсмичности за год (рис. 1), основные черты которой повторяются из года в год. Разделение структур по скорости проявления в фоновой сейсмичности проливает свет на напряженное состояние блоков земной коры.

Существование линейных зон позволило провести пространственно-временной анализ сейсмичности целого ряда линейных структур Алтае-Саянской области. Для изучения пространственно-временного ре-

Рис. 2: Пространственно-временное представление сейсмического режима линейной зоны. Линия: Восточный Саян Белинская впадина — Бусингольская впадина.

жима линейной сейсмоактивной геологической структуры была использована идея исключения одного пространственного измерения: выбирается линия вдоль структуры, задается ширина полосы вокруг линии, в пределах которой все эпицентры проецируются на линию и весь сейсмический процесс представляется на плоскости, координатами которой являются по одной оси расстояние вдоль линейной структуры, а по другой - время (рис. 2).

Вусингольское землетрясение вызвало уникальную пульсирующую сейсмическую активизацию (рис. 2). Сейсмичность впадины то ослабевает, то усиливается. Можно выделить порядка десятка циклов рассматриваемой активизации. Такая активизация может быть объяснена одновременным присутствием и регионального сжатия, и рифтогенеза.

Активизация, вызванная Урег-Нурским землетрясением, не ограничивается затухающим афтершоковым процессом. Обнаружен сопутствующий сейсмический процесс (рис. 3), не укладывающийся в рамки закона Омори, связанный с активизацией параллельного разлома. Сейсмическая активизация отражает процесс перестройки структуры горного блока между впадиной Урег-Нур и котловинами Убсу-Нур и Тувинской. Хотя само Урег-Нурское землетрясение произошло на границе блока в зоне крупного Цаган-Шибетинского разлома, дальнейшее развитие сейсмической активизации связано с изменениями внутри этого блока.

ВО* И* И* «Г № «1* «Г вв*

Рис. 3: Пространственное разделение двух сейсмических процессов при Урег-Нурском землетрясении: а) главный афтершоковый процесс; б) активизация структуры, прилегающей к эпицентральной области.

Сейсмичность Алтае-Саянской области в основном формируется под воздействием сжатия, являющимся результатом столкновения Индии с Евразией, и лишь на восточном фланге появляются впадины (Белинская и Бусингольская), где процессы сжатия и растяжения сопоставимы по си-

11

ле, а за ними выстраивается система впадин, где доминируют рифтовые механизмы формирования сейсмичности.

Определяющее влияние на протекание сейсмического процесса оказывает блоковая структура Алтае-Саянской горной области. Сочетание приподнятых горных массивов с впадинами создает ячеистую структуру, которая оказывает упорядоченное сопротивление коллизионному воздействию со стороны Джунгарской впадины, являющейся прочным квазиплатформенным элементом между мобильными зонами Алтая и Тянь-Шаня.

Сейсмические активизации можно рассматривать как нестационарный режим той или иной геологической структуры. Крупным землетрясениям сопутствуют достаточно индивидуальные по сценарию развития сейсмические активизации. За инструментальный период все крупные землетрясения приурочены к зонам, стабильно проявляющим себя в повышенном уровне фоновой сейсмичности в течение годового интервала анализа.

Глава 3 посвящена детальному исследованию Чуйского (Горный Алтай) землетрясения.

Чуйскому землетрясению 27 сентября 2003 г. 11:33 GMT предшествовали сейсмические активизации в 1985 г., в 1996 г., в 2000 г., во второй половине 2002 г. и сейсмическое затишье в 2003 г. Сейсмическое затишье характеризуется упорядоченной структурой микроземлетрясений. Отмечаются линейные цепочки событий по Курайской впадине. Чуйское землетрясение произошло на юго-западной границе Чаган-Узунского блока В этой зоне не было землетрясений при сейсмической активизации 2002 г., и не было микроземлетрясений в период затишья. Афтершоки охватили структуры, которые не активизировались в 2002-2003 гг. Разрядка напряжений с разрушениями геологической среды произошла не по тем структурам, в которых появлялись микроземлетрясения в предшествующий Чуйскому землетрясению период. В начальной стадии афтершоково-го процесса выделяются две фазы развития: первая связана с процессами вокруг Чаган-Узунского приподнятого блока, вторая - с линейной зоной вдоль юго-западной границы Курайской и Чуйской впадин. В первые сутки после главного толчка произошла мощнейшая серия афтершоков по периметру Чаган-Узунского блока. Отмечается разрушительное влияние процесса на северо-западное окончание Чуйской впадины. В последующие сутки афтершоковый процесс начал распространяться от Чаган-Узунского блока вдоль юго-западной границы Курайской и Чуйской впадин. Сформировалась линейная зона афтершоков. Сейсмический процесс по периметру Чаган-Узунского блока при этом затих. Если Чуйская впадина оказалась лишь слегка вовлечена в афтершоковый процесс, то Ку-

райская испытывает мощнейшую активизацию всей юго-западной границы с Северо-Чуйским хребтом. На данной стадии происходило изменение соседних с Чаган-Узунским блоком структур.

Алгоритмы построения эпицентров землетрясений, применяющиеся в Алтае-Саянском регионе до настоящего времени, были рассчитаны на редкую сеть региональных наблюдений. С появлением более плотной сети станций Алтайского сейсмологического полигона стало возможным применять методики, позволяющие получать более точные решения при локальных наблюдениях. На первом шаге выполнялись определения гипоцентров со слоистой скоростной моделью. Вместе с плотными локальными временными сетями это позволило уменьшить ошибку определения координат землетрясений до нескольких сотен метров. В результате изучения распределения глубин афтершоков Чуйского землетрясения по выборке из 165 событий с точностью определения глубины в пределах 1 км и максимальным азимутальным промежутком между станциями < 180°, сделаны следующие выводы: сейсмическая активизация протекает в верхней части земной коры (4 — 16 км, единичные события имеют глубины до 25 км) и имеет место трехмодальное распределение по глубинам афтершоков.

Для изучения детальной структуры афтершокового процесса применялся метод двойных разностей и сейсмическая томография с двойными разностями. Эти два метода используют взаимное относительное определение положения землетрясений и, таким образом, минимизируют эффекты несоответствия модели скоростной структуры реальной среде, что позволяет получить еще более точные определения координат, относительные для метода двойных разностей и абсолютные для сейсмической томографии с двойными разностями. По полученным положениям событий было выделено 4 элемента структуры афтершокового процесса (рис. 4): линейная структура на северо-западном окончании зоны активизации; затем центральная структура из двух параллельных линеаментов; линейная структура поперек зоны активизации возле эпицентра главного толчка; и юго-восточное окончание зоны активизации, представляющее собой серии цепочек землетрясений.

Для ряда афтершоков, в том числе для наиболее крупных событий данной активизации были рассчитаны фокальные механизмы. Для каждого события в расчетах участвовало от 15 до 34 наблюдений полярности первых вступлений на станциях Алтае-Саянской сети, в некоторых случаях дополнительно использовались волновые формы станций IRIS. Механизм очага главного толчка удалось уточнить, используя 27 наблюдений первых вступлений на различных станциях, ближайшая из которых находилась в

32 км от эпицентра. Три станции располагались в пределах 100 км от эпицентра. Погрешность положения плоскости разлома составила 3°для углов падения и подвижки, 5°для угла простирания.

На рис. 4 представлены фокальные механизмы в проекции нижней полусферы, построенные для некоторых крупнейших событий активизации. Видно, что по линии главного разлома вдоль Северо-Чуйского хребта фокальные механизмы показывают почти четко горизонтальный правосторонний сдвиг, а на окончаниях зоны активизации существенной становится вертикальная составляющая. На северо-западном окончании активизации отмеченные изменения механизмов скорее всего связаны со структурами оперяющих разломов, характерных для окончаний сдвиговых зон.

Для удобства восприятия и дальнейшего анализа разделим все события на основные типы механизмов смещений, происходящих при различных тектонических процессах, по углам погружения главных осей напряжения на: сдвиги, взбросы и сбросы. Анализ диаграмм распределения азимутов осей сжатия и растяжения позволил выявить определенную тенденцию

2««7к-п7 г* и к. и« г-12лк««е.б гГ»лк»И4 г>и$к*ки 2И1дк*1М г* 14 к» и в гм7к*«то гчыо*

Рис. 4: Фокальные механизмы крупнейших событий активизации (К > 10,5). Положения эпицентров по данным сейсмической томографии с двойными разностями.

х «г. . 'г ' '; ■ --V.-

Г>ТГ гг^г'" х ' //^гЩ"1'

■ / II

< . 'Л,/ •

Ш

жуа "с

• -пиит' .

^ ч _ 'г* Д

?

Сдвиги

Ось растяжения

Взбросы

Ось растяжения

* « ао ею«««

Угол погружения Угол погружения

Сбросы

Ось растяжения

Рис. 5: Фокальные механизмы очагов афтершоков Чуйского землетрясения и диаграммы распределения осей главных напряжений по типам подвижки. 1 х

в направлениях главных осей напряжения: основное направление сжатия для зоны активизации почти строго "север - юг", растяжения — "восток-запад" (рис. 5).

Сдвиги характерны для всей зоны активизации, за исключением области сочленения Чаган-Узунского блока с Курайской впадиной. На этом участке активизации в основном наблюдаются механизмы взбросового типа. Это может свидетельствовать о надвиге Чаган-Узунского блока на Ку-райскую впадину. Обращает на себя внимание линия взбросов в урочище Ештыкель, расположенная ортогонально к линии распространения афтер-шоков. Такое положение взбросовых механизмов можно связать с окончанием северо-западной структуры афтершоков, выделенной по данным переопределения гипоцентров афтершоков методом сейсмической томографии с двойными разностями. Интересно, что ось сжатия взбросов немного * отклонена от направления оси сжатия сдвигов (рис. 5).

О Чуйском землетрясении 2003 года имеется несравнимо более полная информация, чем о любом другом крупном событии Алтая, но главным недостатком имеющихся на сегодняшний день данных является незавершенность активизации. Мы не можем делать окончательных заключений об активизации, которая продолжается, и обработка данных по которой далека от завершения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработана конфигурация вычислительных средств, баз данных и математического обеспечения центра сбора и обработки сейсмологической информации. Данные сети сейсмологических станций дополнены материалами экспедиционных работ с временными цифровыми станциями в эпицентральной зоне Чуйского землетрясения, материалами сети IRIS о землетрясениях Алтае-Саянской области. Это позволило провести анализ сейсмологических данных с учетом цифровых моделей рельефа (данные спутниковой интерферометрии) с использованием ГИС, на новом уровне точности и информативности

Наряду с автоматизацией стандартного построения карт эпицен- f

тров землетрясений, суммарной сейсмической энергии и т.п., применены новые подходы к анализу данных о сейсмичности. Пространственная фильтрация карт суммарной сейсмической энергии позволяет избавиться от дискретности процесса и отфильтровать ошибки определения координат эпицентров. Проверить организованность фоновой сейсмичности во времени и пространстве, сопоставить ее с данными о рельефе местности — задача, которая была легко реализована с использованием геоинформационных систем и созданного математического обеспе-

чения.

Сопоставление сейсмичности с цифровой моделью рельефа местности позволило понять существование достаточно строгой закономерности в упорядочивании фоновой сейсмичности относительно блокового строения Алтае-Саянской области. Процесс регионального сжатия Алтае-Саянской области в условиях блокового строения приводит к тому, что фоновая сейсмичность упорядочивается вокруг впадин.

Крупнейшие землетрясения Алтае-Саянской области порождают сейсмические активизации, которые в данных условиях протекают как сложное явление, не укладывающееся в рамки простого афтершокового процесса: при Урег-Нурском землетрясении к афтершоковому процессу примыкает сопутствующая активизация, появление которой не соответствует закону Омори; при Бусингольском землетрясении мы сталкиваемся со сложной пространственной структурой активизации - работают то разные тектонические нарушения горного обрамления впадины, то разломы внутри нее, и мы имеем пульсирующую активизацию длительностью уже около 15 лет.

Данные о Чуйском землетрясении по точности и детальности

изучения афтершокового процесса и периода предшествовавшего главному толчку существенно превосходят все другие инструментальные наблюдения за крупными землетрясениями Алтае-Саянской области. Локальные сети временных наблюдений и высокоточные современные методики обработки, такие как метод двойных разностей и сейсмическая томография с двойными разностями, позволили взглянуть на характер афтершокового процесса на качественно новом уровне. Было установлено, что: до Чуйского землетрясения сейсмичны были Курайский хребет и Чаган-Узунский блок; после — активизировалось горное обрамление Чуйской и Курайской впадин с другой стороны; в начальной стадии афтершокового процесса выделяются две фазы развития, первая связана с процессами вокруг Чаган-Узунского блока, вторая — с линейной зоной вдоль юго-западной границы Чуйской и Курайской впадин; во второй фазе развития установлено поэлементное строение линейной зоны афтер-шоков; показано, что наибольшее количество афтершоков, как и главный толчок — сдвиги, также присутствуют и взбросы на окончаниях афтер-шоковой области, в углу Курайской впадины у Чаган-Узунского блока, в пограничной зоне между элементами афтершоковой области и сбросы в окончаниях зоны активизации; весь афтершоковый процесс развивается в верхней части земной коры с глубинами от первых километров до двадцати; афтершоки в углу Чуйской впадины имеют меньшие глубины, чем в других структурах; по сейсмическим данным определен наклон афтер-

шоковой области от Курайской впадины под Северо-Чуйский хребет.

Крупнейшие землетрясения за время существования региональной сети станций произошли в зонах, проявляющихся в упорядоченной фоновой сейсмичности в течение годового интервала анализа, но не все быстро проявляющие себя в слабой сейсмичности зоны отмечены крупными землетрясениями. До 2003 года такой активной зоной без крупных землетрясений была область Чуйской и Курайской впадин.

Вопрос прогноза крупных землетрясений в данном исследовании не затрагивался. Пока не ясно как это делать, но некоторые факты из данного исследования позволяют надеяться, что есть шанс успеха при дальнейших исследованиях. Чуйскому землетрясению предшествовала серия активизаций и затишье. Весьма интересны факты существования одновременной активизации линейных структур, многократно возникавшие в зоне Бусингольского землетрясения и имеющих место и в других структурах Алтае-Саянской области, где крупных землетрясений не происходило. Детальное изучение фоновой сейсмичности и структуры активизаций приблизит нас к пониманию условий возникновения крупных землетрясений в Алтае-Саянской области.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

[1] Еманов А. А., Кабанник А. В, Информационная система сейсмологической сети ISSN // Сейсмология в Сибири на рубеже веков: Материалы международной геофизической конференции 27-29 сентября 2000 г. — Новосибирск. Издательство СО РАН, 2000. — С. 75-80.

[2] Еманов А. Ф., Еманов А. А., Селезнев В. С, Филина А. Г. Поиск подходов к сейсмологическому мониторингу Алтае-Саянской складчатой области // Сейсмология в Сибири на рубеже веков: Материалы международной геофизической конференции 27-29 сентября 2000 г. — Новосибирск: Издательство СО РАН, 2000.- С. 81-85.

[3] Emanov A. F., Emanov A. A., Fütna A. G. Realized seismic energy correlation of the different structures / / 25th General Assembly European Geophysical Society, Nice, Prance (April 25, 2000) , Geophysical Research Abstracts. — Vol. 2. — Katlenburg-Lindau: European Geophysical Society, 2000. — CDROM.

[4] Emanov A. F., Emanov A. A., Seleznev V S., Fihna A. G. Seismological monitoring of Altai-Sayan fold area // 14th Geophysical Congress and Exhibition of Turkey. - Ankara: 2001. — Pp. 196-197.

|5] Emanov A. A., Emanov A. F., Kabanmk A V. System of gathering and processing of a seismological information of Altai-Sayan network of station // 14th Geophysical Congress and Exhibition of Turkey. — Ankara: 2001. — P. 198.

|6] Еманов А. А., Еманов А. Ф., Селезнев В. С., Филина А. Г. Подходы к изучению пространственно-временных связей в сейсмичности Алтае-Саянской складчатой зоны // Проблемы региональной геофизики: Материалы геофизической конференции. — Новосибирск: ООО Типография Сибири, 2001. — С. 65-67.

[7| Еманов А. А., Кабанник А. В. Система сбора и обработки сейсмологической информации Алтае-Саянской сети станций // Методы, технические сред-

ства, методика обработки и интерпретации геолого-геофизических исследований при создании государственной сети опорных геофизических профилей: Доклады всероссийского семинара, г. Новосибирск, 10-13 ноября 1999 г. - Новосибирск: СНИИГГиМС, 2001. - С. 61-71.

[8] Еманов А. А., Еманов А. Ф., Селезнев В. С., Филина А. Г. Пространственно-временные связи сейсмичности Алтае-саянской складчатой зоны // Глубинное строение и геодинамика Фенноскандии, окраинных и внутриплатформенных транзитных зон: Материалы восьмой международной конференции. — Петрозаводск: КНЦ РАН, 2002. — С. 91-92.

[9] Еманов А. Ф., Филина А. Г., Еманов А. А., Фатеев А. В. и др. Алтай и Саяны // Землетрясения Северной Евразии в 1997 году. — Обнинск: ГС РАН, 2003. - С. 92-98.

[10] Еманов А А., Валдхаузер Ф., Лескова Е. В. Применение метода двойных разностей для уточнения координат сейсмических событий // Проблемы сейсмологии Ш-го тысячелетия: Материалы междунар. геофиз. конф., г. Новосибирск, 15-19 сент. 2003 г. — Новосибирск: Издательство СО РАН, 2003. - С. 161-168.

[11] Еманов А. Ф., Колесников Ю. И., Еманов А. А. и др. Изучение землетрясений малых энергий на локальной сети Алтайского сейсмологического полигона // Напряжённо-деформированное состояние и сейсмичность литосферы: Труды Всерос. Совещания. — г. Иркутск: Изд-во СО РАН, филиал ГЕО, 2003.- С. 324-326.

[12] Еманов А. Ф., Колесников Ю. И., Селезнев В. С., Еманов А. А. и др. Алтайский сейсмологический полигон: начальный этап становления и первые результаты // Проблемы сейсмологии Ш-го тысячелетия: Материалы междунар. геофиз. конф., г. Новосибирск, 15 - 19 сент. 2003 г. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. - С. 138 144.

[13] Еманов А. Ф., Еманов А. А., Филина А. Г., Кунгурцев Л. В., Лескова Е. В. и др. Пространственно-временной анализ сейсмичности Алтае-Саянской складчатой зоны // Проблемы сейсмологии Ш-го тысячелетия: Материалы международной геофиз. конф. — Новосибирск: Издательство СО РАН, 2003. — С. 73-86.

[14] Еманов А. А., Кабанник А. В., Корабельщиков Д. Г., Янкайтис В. В. Региональный (Алтае-Саянский) центр сбора и обработай сейсмологической информации: технические решения, программное обеспечение, организация хранения и обработки данных / / Проблемы сейсмологии Ш-го тысячелетия: Материалы междунар. геофиз. конф., г. Новосибирск, 15 -19 сент. 2003 г. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. — С. 389-393.

[15] Гольдин С. В., Селезнёв В. С., Еманов А. Ф., Филина А. Г., Еманов А. А., Новиков И. С. и др. Чуйское землетрясение 2003 года (М=7.5) // Электронный на^но-информационный журнал Вестник отделения наук о Земле РАН. — 2003. — Т. 1, № 21. http://www.scgis.ru/russian/cpl251/h_dgggms/ 1-2003/всгep-7.pdf.

[16] Гольдин С. В., Селезнёв В. С., Еманов А. Ф., Филина А. Г., Еманов А. А., Новиков И. С. и др. Чуйское землетрясение и его афтершоки // Докл. РАН. - 2004. - Т. 395, № 4. - С 534-537

[17] Еманов А. А., Лескова Е. В. Некоторые особенности структуры афтершоко-вого процесса Чуйского землетрясения // Алтайское (Чуйское) землетрясение: прогнозы, характеристики, последствия. Сборник материалов научной конференции. — Горно-Алтайск: 2004. — С. 21-28.

[18] Новиков И. С., Еманов А. Ф., Еманов А. А., Лескова Е. В., Агатова А. Р., Высоцкий Е. М., Деев Е. В. Сдвиговая модель неотектонической структуры Алтая и ее проверка по результатам интерпретации данных сейсмической

активизации 2003 г. // Алтайское (Чуйское) землетрясение- прогнозы, характеристики, последствия. Сборник материалов научной конференции. — Горно-Алтайск: 2004. — С. 15-20.

[19] Еманов А. Ф., Селезнев В. С., Голъдин С. В., Еманов А. А., Филина А. Г., Колесников Ю. И., Фатеев А. В., Лескова Е. В., Ярыгина М. А. Чуйское землетрясение и динамика сейсмической активизации эпицентральной области // Алтайское (Чуйское) землетрясение: прогнозы, характеристики, последствия. Сборник материалов научной конференции. — Горно-Алтайск:

2004. - С. 3-14.

[20] Еманов А, А., Лескова Е. В. Структура афтершокового процесса Чуйского землетрясения // Вестник НЯЦ PK. — 2004. — Т. 2. — С. 184-189.

[21] Новиков И. С., Еманов А. Ф., Еманов А. А., Лескова Е. В., Агатова А. Р., Высоцкий Е. М., Деев Е. В. Прогнозирование характера движений по новейшим разломам Алтая и соотношение прогнозов с перемещениями в ходе сейсмической активизации 2003 г., реконструируемым по фокальным механизмам землетрясений // Рельефообразующие процессы: теория, практика, методы исследований: Материалы XXVII Пленума Геоморфологической комиссии РАН, Новосибирск, ИГ СО РАН, 20-24 сентября 2004 года. — Новосибирск: 2004. — С. 206-210.

[22] Еманов А. Ф., Филина А. Г., Еманов А. А., Фатеев А. В., Ярыгина М. А. Алтай и Саяны // Землетрясения Северной Евразии в 1998 году. — Обнинск: ГС РАН, 2004.-С. 116-125.

[23] Еманов А. А., Лескова Е. В., Новиков И С, Высоцкий Е. М., Агатова А. Р. Афтершоковая последовательность и неотектоническая структура зоны Чуйского землетрясения // Сейсмические исследования земной коры - Доклады Межд. научн. конф. поев. 90-лет. акад. Н.Н.Пузырева. — Новосибирск: 2004. - CDROM.

[24] Голъдин С. В., Селезнев В. С., Еманов А. Ф-, Филина А. Г., Еманов А. А., Новиков И. С., Гибгиер А. С. и др. Чуйское (Алтайское) землетрясение 2003 г.: материалы сейсмологического изучения // Сильное землетрясение на Алтае 27 сентября 2003 г.: материалы предварительного изучения. — М.: ИФЗ РАН, 2004. - С. 55-60.

[25] Еманов А. А., Лескова Е. В. Структурные особенности афтершокового процесса Чуйского (Алтайского) землетрясения 2003 г // Сильное землетрясение на Алтае 27 сентября 2003 г.: материалы предварительного изучения. — М.: ИФЗ РАН, 2004.-С. 83-91.

[26] Еманов А. Ф., Еманов А. А., Филина А. Г., Лескова Е. В. Пространственно-временные особенности сейсмичности Алтае-Саянской складчатой зоны // Физическая мезомеханика. — 2005. - Т. 8, № 1. - С. 49-64.

[27] Еманов А. А., Лескова Е. В. Структура афтершоковой последовательности Чуйского землетрясения по данным DD-томографии и фокальным механизмам // Шестая Уральская молодежная научная школа по геофизике: Сборник науч. материалов. — Пермь: Горный Институт УрО РАН, 2005. — С. 63-67.

[28] Еманов А. А., Лескова Е. В. Структурные особенности афтершокового процесса Чуйского (Горный Алтай) землетрясения // Геология и геофизика —

2005. - Т. 46, Ш 10. - С. 1065-1072.

[29] Еманов А. Ф., Еманов А. А., Филина А. Г., Лескова Е. В., Колесников Ю. И., Ярыгина М. А., Рудаков А. Д. Сейсмические активизации Алтае-Саянской горной области // Активный геофизический мониторинг литосферы Земли. Материалы 2го Международного симпозиума 12-16 сентября 2005 г. Академгородок, г.Новосибирск. — Новосибирск: Издательство СО РАН, 2005. - Сентябрь. - С. 283-299.

[30] Еманов А. А., Лескова Е. В. Особенности строения эпицентральной зоны Чуйского (Горный Алтай) землетрясения по данным метода сейсмической томографии с двойными разностями // Активный геофизический мониторинг литосферы Земли. Материалы 2го Международного симпозиума 12-16 сентября 2005 г. Академгородок, г.Новосибирск. — Новосибирск: Издательство СО РАН, 2005. - Сентябрь. - С. 300-307.

[31] Лескова Е. В., Еманов А. А. Массовый анализ фокальных механизмов аф-тершоков Чуйского землетрясения // Активный геофизический мониторинг литосферы Земли. Материалы 2го Международного симпозиума 12-16 сентября 2005 г. Академгородок, г.Новосибирск. — Новосибирск: Издательство СО РАН, 2005. — Сентябрь. - С. 313-319.

[32] Еманов А. Ф., Еманов А. А., Филина А. Г., Лескова Е. В., Ярыгина М. А., Рудаков А. Д. Пространственно-временные особенности связи сейсмичности с рельефом местности для Алтае-Саянской горной области // Вестник НЯЦ РК. - 2005. - Т. 2, № 22. - С. 127-141.

Технический редактор: О.М. Вараксина

Подписано к печати 06.02.2006 Формат 60x84/16. Бумага офсет № 1. Гарнитура Тайме. Офсетная печать. Печ. л. 1,2. Тираж 150. Заказ 49.

НП АИ «Гео». 630090, Новосибирск, пр-т Ак Коптюга, 3.

ZOÖ<* A t ses 7

36 5 7 f

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Еманов, Алексей Александрович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ИНФОРМАЦИОННО - ТЕХНИЧЕСКОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ.

• 1.1 База сейсмологических данных.

1.2 Геоинформационные системы в сейсмологии. 1.2.1 Программное обеспечение.

1.2.2 Карты, топография, цифровые модели рельефа

1.2.3 Геологические пространственные данные.

Глава 2. СЕЙСМИЧЕСКИЕ АКТИВИЗАЦИИ АЛТАЯ И

САЯН.

2.1 Пространственно - временная структура сейсмичности Алтае-Саянского региона по картам суммарной щ выделившейся сейсмической энергии.

2.2 Пространственно-временной анализ сейсмичности. ф 2.3 Особенности крупнейших активизаций.

2.3.1 Бусингольское землетрясение.

2.3.2 Урег-Нурское землетрясение.

2.3.3 Зайсанское землетрясение.

2.4 Основные особенности сейсмического режима Алтае

Саянской горной области.

• Глава 3. ДЕТАЛЬНАЯ СТРУКТУРА АФТЕРШОКОВОГО

ПРОЦЕССА ЧУЙСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

3.1 Сейсмичность Чуйско-Курайской зоны за инструментальный период.

3.2 Определение положения гипоцентров с использованием слоистой скоростной модели.

3.3 Фокальные механизмы афтершоков.

3.4 О точности определения параметров гипоцентра с использованием слоистой скоростной модели.

3.5 Примеиеиие метода двойных разностей.

3.5.1 Метод двойных разностей для определения относительного положения землетрясений.

3.5.2 Переопределение положения афтершоков Чуйского землетрясения.

3.6 Сейсмическая томография с двойными разностями

3.6.1 Метод сейсмической томографии с двойными разностями

3.6.2 Применение DD-томографии к афтершокам

Чуйского землетрясения.

3.7 Анализ афтершокового процесса

3.7.1 Распределение глубин афтершоков.

3.7.2 Анализ каталога фокальных механизмов.

3.7.3 Развитие активизации и северо-западный фланг активизации.

3.8 Верификация сдвиговой модели неотектонической структуры Алтая по результатам интерпретации данных сейсмической активизации 2003 г.

3.9 Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Сейсмические активизации блоковой структуры в условиях сжатия"

Объект исследования — сейсмические активизации и весь процесс сейсмичности Алтае-Саянской области и их связь с блоковой структурой земной коры.

Актуальность исследований. Крупнейшие землетрясения наносят огромный урон народному хозяйству и нередко приводят к гибели людей. В Алтае-Саянской области за исторически обозримое время происходили землетрясения с магнитудами 7-f-8. Изучение условий возникновения крупнейших землетрясений и сейсмических активизаций, вызванных ими в Алтае-Саянской области, представляет интерес для определения основных закономерностей сейсмического процесса, для совершенствования учета региональных особенностей в сейсмическом районировании территории, для обоснованного определения зон ВОЗ (возможных очагов землетрясений), а также для разработки методик среднесрочного прогноза землетрясений в регионе.

Данное исследование по времени совпало с периодом технического перевооружения сети сейсмических станций Алтае-Саянской области. Происходила замена аналоговых станций па цифровые, формировался компьютеризированный региональный центр, появились портативные цифровые станции для организации временных сейсмических сетей. Новые технические возможности сделали актуальным рассмотрение сейсмического процесса Алтае-Саянской области на новом уровне с применением компьютерной обработки данных, возможностей ГИС систем, с использованием информации международных банков данных, а также с использованием сетей временных станций для уточнения сейсмического режима отдельных геологических структур.

Формирование в 2002 году локальной сети станций Алтайского сейсмологического полигона в Чуйско-Курайской зоне и серия экспериментов с установкой временных локальных сетей станций в этой зоне до и после Чуйского землетрясения 27.09.2003 (Ms = 7.3) создали уникальные возможности по исследованию крупнейшей активизации за инструментальный период наблюдений. Детальное изучение афтершокового процесса и связей локальных особенностей с блоковым строением эпицентралыюй области позволяет глубже понимать тектонический процесс. Высокоточные данные локальных сейсмических сетей крайне важны для совершенствования теоретических моделей очага землетрясения и для разработки концепций тектонического развития региона.

Полученные высокоточные данные об афтершоковом процессе по материалам плотных сетей станций сделали возможным применение новых методик обработки материалов региональной сейсмической сети Алтае-Саянской области, определение глубин землетрясений и использование более точных скоростных моделей земной коры. Актуальным стало использование методик обработки, обеспечивающих максимальную точность определений гипоцентров и фокальных механизмов по данным плотных сетей.

Сейсмичность в Алтае-Саянской области — это одно из проявлений тектонического процесса в этом регионе, и весьма актуальны сопоставления данных о сейсмичности с данными о других процессах, тесно связанных с тектоникой. Отражением новейших тектонических процессов является рельеф местности. В последние годы в сети Интернет стали доступны цифровые модели рельефа, такие как GLOBE, высокоточные модели на основе интерферометрии спутниковых радаров (SRTM, пространственное горизонтальное разрешение около 90 м); были созданы карты активных разломов, разработано программное обеспечение, позволяющее проводить анализ пространственных данных на качественно новом уровне. Однако совместного анализа различных проявлений тектонических процессов, таких как сейсмичность, рельеф (цифровые модели рельефа) и разломная структура, для Алтая и Саян на детальном уровне не проводилось.

Таким образом, актуальность работы определяется возможностью использования современных методик получения и обработки сейсмических данных, результаты которых с высокой степенью точности отражают детали протекания тектонических процессов, необходимостью поиска новых методов анализа сейсмических активизаций и сейсмического процесса в пространстве и времени с учетом рельефа и блоковой структуры.

Цель исследований — на основе экспериментальных данных о землетрясениях в Алтае-Саянской области определить характер развития сейсмических активизаций с учетом рельефа и блоковой структуры.

Основные задачи исследований:

1. Определить роль регионального сжатия и блокового строения в формировании сейсмичности Алтае-Саянской области.

2. Определить детальную структуру сейсмической активизации Чуй-ского землетрясения.

Фактический материал, методы исследования. Основой решения поставленных задач является комплексная обработка сейсмологической и другой геолого-геофизической информации на базе высокопроизводительного компьютеризированного регионального центра сбора и обработки сейсмологической информации с использованием реляционных баз данных, ГИС-систем и программ, позволяющих с помощью методов пространственной цифровой обработки данных, методов линейной алгебры и методов статистической оценки точности результатов извлекать полезную информацию из сложной по структуре связей, объемной информации о сейсмичности и геодинамических процессах в регионе.

Фактическим материалом является большой объем разнородной геолого-геофизической информации. Это каталоги землетрясений Алтае-Саянской области инструментального периода (с 1963 года), данные высокоточных цифровых сейсмических станций региональной сети Алтае-Саянской области (сеть переоснащена в 1997-2000 годы), материалы экспедиционных исследований автора с временно устанавливаемыми цифровыми сейсмологическими станциями в Чуйско-Курайской зоне в 2002 году для изучения землетрясений малых энергий, а в 2003 - 2005 годах для изучения афтершокового процесса Чуйского землетрясения, а также данные локальной сети цифровых станций Алтайского сейсмологического полигона, в формировании которой автор активно участвует.

В работе широко используются интернет-ресурсы как России, так и мирового сообщества, с базами данных о рельефе местности, информация о регистрации землетрясений в Алтае-Саянской области сетями иностранных государств, в том числе Казахстана, Монголии, Непала, сетью IRIS, и др., математическое обеспечение для обработки сейсмологических дан-пых, признанное мировым сообществом и выставленное на сайтах крупных сейсмологических центров.

В работе используются методы формирования реляционных баз данных в среде Oracle, MySQL. Применяются возможности геоинформационных систем. Для построения гипоцентров землетрясений используются улучшенные слоистые скоростные модели земной коры, применяется метод сейсмической томографии, методы анализа точности определений.

Для массовой обработки афтершоков Чуйского землетрясения в рамках данного исследования применялись следующие современные методики обработки сейсмических данных: определение координат гипоцентров сейсмических событий с использованием слоистой скоростной модели земной коры; построение фокальных механизмов и анализ направлений осей сжатия и растяжения; относительная высокоточная локализация сейсмических событий с использованием метода двойных разностей; итерационный алгоритм сейсмической томографии с двойными разностями (DD-томография), осуществляющий совместное уточнение скоростной модели и координат гипоцентров событий.

Защищаемые научные положения и научные результаты:

• Фоновая сейсмичность Алтае-Саяпской области с увеличением временных интервалов анализа упорядочивается в соответствии с блоковой структурой, концентрируясь преимущественно в горном обрамлении впадип. Наблюдается иерархия тектонически активных зон по скорости проявления в фоновой сейсмичности.

• В Алтае-Саяпской области сейсмические активизации, сформировавшиеся после крупных землетрясений, представляют собой сложное явление и, как правило, не укладываются в рамки афтершокового процесса, соответствующего закону Омори. Развитие афтершокового процесса осложнено активизацией пространственно разнесенных элементов блоковой структуры эпицентральной области и является наложением нескольких отдельных сейсмических процессов, образующих одну активизацию.

• При сейсмической активизации, вызванной Чуйским землетрясением, преимущественно происходит разрушение окраинных частей Чуйской и Курайской впадин. Выявлена поэлементная структура афтершокового процесса и существование фаз развития, увязывающихся с блоковым строением. Обнаружено существование аномалий повышенной скорости продольных волн в Чаган-Узунском блоке и в северозападной части Курайской впадины.

Новизна работы. Личный вклад.

• Разработаны структура вычислительных средств и программное обеспечение регионального центра сбора и обработки сейсмологической информации, позволяющие на основе высокопроизводительных компьютеров, реляционных баз данных, ГИС-систем и современных пакетов программ для обработки данных сейсмологии осуществлять совместную обработку и анализ больших объемов (десятки терабайт) сейсмологической и региональной геолого-геофизической информации.

• При совместной обработке цифровой модели рельефа местности с данными о сейсмичности региона и активных разломах Алтае-Саянской области рассмотрена скорость самоорганизации фоновой сейсмичности во времени, что позволило установить: хаотичная фоновая сейсмичность с увеличением временных интервалов анализа упорядочивается в соответствии с блоковой структурой; фоновая сейсмичность организуется в активные зоны в горных обрамлениях впадин, чем данный регион существенно отличается от впадин Прихубсугулья, где сейсмичность преимущественно тяготеет к внутренним частям впадин;

- в Белино-Бусингольской системе впадин, по которым проходит граница между Алтае-Саянским и рифтовым Байкальским регионами, сейсмичность концентрируется и внутри, и в горном обрамлении впадин;

- наблюдается иерархия активных зон (геологических структур) по скорости самоорганизации фоновой сейсмичности в них;

- все землетрясения с магнитудой более шести произошли в зонах, которые стабильно проявляются в повышенном уровне слабой сейсмичности в течение годового временного промежутка, но не во всех подобных структурах уже были крупнейшие землетрясения.

С использованием пространственно-временного представления сейсмичности зон крупнейших землетрясений Алтае-Саянской области, изучения соответствия афтершоковых серий закону Омори, сопоставления сейсмичности с моделью рельефа и информацией о границах блоков по данным геоморфологии, с помощью математического обеспечения ГИС-систем получены следующие новые результаты: сформировавшиеся после крупных землетрясений в Алтае-Саянской области сейсмические активизации являются сложным явлением, часто не укладывающимся в рамки простого афтершокового процесса. Например:

- при Урег-Нурском землетрясении 16.05.1970 (Ms = 7.0) к аф-тершоковому процессу примыкает сопутствующая активизация, появление которой не соответствует закону Омори;

- при Бусингольском землетрясении 27.12.1991 (Ms = 6.5) наблюдается сложная пространственная структура активизации — работают то тектонические нарушения горного обрамления впадины, то разломы внутри нее. Таким образом, организована уникальная по длительности (более 15 лет) и пульсирующая во времени сейсмическая активизация.

На основе экспериментальных данных, полученных высокоточной цифровой портативной аппаратурой при активном участии автора, при плотных системах наблюдений (до 30 временных станций в аф-тершоковой области), ориентированных на конкретные задачи, применяя современные методы обработки сейсмологических материалов — определения координат гипоцентров землетрясений с использованием слоистой скоростной модели земной коры, построения фокальных механизмов, метода двойных разностей уточнения положений гипоцентров, метода сейсмической томографии с двойными разностями для совместного уточнения скоростной модели среды и положения гипоцентров, удалось достичь рекордной для исследований на Алтае точности по определению координат гипоцентров аф-тершоков и получить надежные данные для определения механизмов очагов большого количества событий (в том числе и землетрясений малых энергий).

В развитии афтершокового процесса Чуйского землетрясения выделено две фазы: первая связана с процессами вокруг Чаган-Узунского приподнятого блока, а вторая - с линейной зоной вдоль юго-западной границы Курайской и Чуйской впадин.

Установлено, что линейная зона афтершоков обладает поэлементно организованной структурой.

По крупным землетрясениям установлено, что центральная часть афтершоковой области по механизму подвижки - горизонтальный сдвиг, а на окончаниях линейной зоны механизмы изменяются, существенной становится вертикальная составляющая сдвига.

На границе Курайской впадины с Северо-Чуйским хребтом аф-тершоковая область наклонена под хребет.

По результатам локальной сейсмической томографии обнаружены аномалии повышенной скорости под Чаган-Узунским блоком и в северозападном окончании Курайской впадины. Вдоль линии афтершоков установлена линейная зона контрастных изменений скоростей продольных волн.

Аппробация. Основные научные результаты докладывались: Межд. геофиз. конф. "Сейсмология в Сибири на рубеже веков" (г.Новосибирск, 2000), 14th Geopys. Congr. (Ankara, Turkey, 2001), Межд. геофиз. конф. "Проблемы региональной геофизики" (г.Новосибирск, 2001), 8-ая Межд. геофиз. конф. "Глубинное строение и геодинамика Фенноскандии, окраинных и внутриплатформенных транзитных зон" (г.Петрозаводск, 2002), Всероссийское совещание "Напряжённо-деформир. сост. и сейсмичн. литосф." (г.Иркутск, 2003), Межд. геофиз. конф. "Проблемы сейсмологии Ш-го тысячелетия" (г.Новосибирск, 2003), Межд. научн. конф. поев. 90лет. акад. Н.Н.Пузырева (г.Новосибирск, 2004), Научн. конф. "Алтайское (Чуйское) землетрясение: прогнозы, характеристики, последствия" (г.Горноалтайск,

2004), Третья Межд. Конф. "Мониторинг ядерных испытаний и их последствий" (г.Боровое, Казахстан, 2004), на XXVII плен. Геоморф. Комисс. РАН (г.Новосибирск, 2004), Шестая Уральская мол. школа по геоф. (г.Пермь,

2005), итоговая научн. конф. преподавателей и аспирантов НГПУ, секция географии (г.Новосибирск, 2005), Второй Межд. Симпоз. "Активный геофизический мониторинг литосферы Земли" (г.Новосибирск, 2005), Третий Межд. Симпоз. "Геодинамика и геоэкология высокогорных регионов в XXI веке" (г.Бишкек, Киргизия, 2005), заседание GeoForchungsZentrum (г.Потсдам, Германия, 2005). По теме диссертации опубликовано 32 статьи.

Практическая значимость результатов.

Созданное программное обеспечение регионального центра сбора и обработки сейсмологической информации и разработанная конфигурация технических средств заложены в основе программно-технического комплекса Регионального информационно-обрабатывающего центра АСФ ГС СО РАН и обеспечивают сбор, хранение, обработку информации всей сети цифровых станций.

Установленные связи сейсмичности с блоковым строением и выявленная в работе иерархия сейсмоактивных структур по времени проявления в сейсмичности важны для обоснования зон ВОЗ при детальном сейсмическом районировании.

Полученные данные о глубинах афтершоков, поэлементной структуре и другие количественные характеристики афтершокового процесса Чуйско-го землетрясения и сейсмических активизаций, вызванных крупнейшими землетрясениями, являются основой разработки геотектонических и геомеханических моделей развития сейсмических процессов для более точного изучения сейсмоопасности и прогнозирования особенностей сейсмичности Алтая и Саян во времени и пространстве.

Благодарности. Автор благодарен своему научному руководителю, д.г.-м.н. В. С. Селезневу, за советы и поддержку в проведении исследований и написании работы. Признателен академику С. В. Гольдину за оказанное плодотворное влияние на работу, помощь и поддержку в создании Алтайского сейсмологического полигона и проведении временных полевых экспериментов, д.т.н. А. Ф. Еманову за советы, обсуждение и совместную работу, В. И. Самойловой за методическую помощь в написании диссертации. Особо благодарен Е. В. Лесковой за неоценимую помощь в обработке и интерпретации материала, А. Г. Филиной за ценные советы и обсуждения, д.г.-м.н. И. С. Новикову, к.г.-м.н. Е. М. Высоцкому и к.г.-м.н. А. Р. Агатовой за интересные дискуссии в обсуждении геологических результатов и предоставленные материалы по блоковому тектоническому строению Алтае-Саянского региона, к.г.-м.н. В. М. Соловьеву и А. В. Лисейкину за плодотворные обсуждения и предоставленные данные о скоростном строении Чуйско-Курайской зоны. Автор признателен зав. лаб. к.т.н. Ю. И. Колесникову и коллегам из Института Геофизики СО РАН к.г.-м.н. П. Г. Дядькову, д.ф.-м.н. В. Ю. Тимофееву, д.г.-м.н. В. Д. Суворову, к.ф-м.н. О. А. Кучай за активные обсуждения в процессе работы. Благодарен д.ф.-м.н. С. С. Арефьеву и сотрудникам ИФЗ РАН, участвовавшим в эпи-центральных полевых работах, за обсуждение полевых экспериментов и результатов, коллективу Алтае-Саянского филиала Геофизической Службы СО РАН за совместное проведение полевых экспериментов в Чуйско-Курайской зоне и помощь в обработке огромного объема полученного материала.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Еманов, Алексей Александрович

3.9 Выводы

Представленные материалы позволяют сформировать предварительные представления об особенностях сейсмотектонических процессов, происходивших в зоне Чуйского землетрясения:

1. Чуйскому землетрясению 27 сентября 2003 г. предшествовали сейсмические активизации в 1985 г., в 1996 г., в 2000 г., во второй половине 2002 г. и сейсмическое затишье в 2003 г.

2. В 1985 г. наибольший вклад в повышенное значение выделившейся энергии внесло одно землетрясение в горном обрамлении юго-восточного угла Чуйской впадины. В этом году достаточно активен Чаган-Узунский блок.

3. В 1996 г. наблюдается активизация Чаган-Узунского блока и Курай-ского хребта в зоне, граничащей с одноименной впадиной в виде роя землетрясений.

4. В 2000 г. практически в эпицентре будущего Чуйского землетрясения произошло землетрясение двенадцатого энергетического класса. Это крупнейшее событие за инструментальный период в рассматриваемой структуре.

5. Сейсмическая активизация 2002 г. проявилась на большей площади, чем афтершоковый процесс Чуйского землетрясения и имела ореол событий вокруг себя. По-видимому, в рассматриваемой зоне происходила релаксация напряжений в виде распределенного по большой площади не очень интенсивного сейсмического процесса.

6. Сейсмическое затишье, природа которого остается загадочной и по отношению к другим крупным землетрясениям, характеризуется упорядоченной структурой микроземлетрясений. Отмечаются линейные цепочки событий по Курайской впадине. Можно предположить, что под тектоническим воздействием окружающих горных блоков даже внутри мощного блока впадины начинают происходить микроземлетрясений.

7. Чуйское землетрясение произошло на юго-западной границе Чаган-Узунского блока. В этой зоне не было землетрясений при сейсмической активизации 2002 г., и не было микроземлетрясений в период затишья. Афтершоки охватили структуры, которые не активизировались в 2002-2003 гг. Разрядка напряжений с разрушениями геологической среды произошла не по тем структурам, в которых появлялись микроземлетрясения в предшествующий Чуйскому землетрясению период.

8. В начальной стадии афтершокового процесса выделяются две фазы развития: первая связана с процессами вокруг Чаган-Узунского приподнятого блока, вторая - с линейной зоной вдоль юго-западной границы Курайской и Чуйской впадин.

9. В первые сутки после главного толчка работала мощнейшая серия афтершоков по периметру Чаган-Узунского блока. Отмечается разрушительное влияние процесса на северо-западное окончание Чуйской впадины. Подвижка на одном крае блока привела к разрядке созданных напряжений по всему периметру. Новое положение блока повысило напряжения в соседних структурах.

10. В последующие сутки афтершоковый процесс начал распространяться от Чаган-Узунского блока по разломам, идущим вдоль юго-западной границы Курайской и Чуйской впадин. Сформировалась линейная зона афтершоков. Сейсмический процесс по периметру Чаган-Узунского блока при этом затих. Если Чуйская впадина оказалась лишь слегка вовлечена в афтершоковый процесс, то Курайская испытывает мощнейшую активизацию всей юго-западной границы с Северо-Чуйским хребтом. На данной стадии происходило изменение соседних с Чаган-Узунским блоком структур.

11. Линейная зона афтершоков обладает сложной поэлементно организованной структурой. Процесс разрушения охватывает краевые части Чуйской и Курайской впадин.

12. Наиболее характерным механизмом очагов для афтершоков Чуйского землетрясения является сдвиг с некоторой вертикальной составляющей. Учитывая тектоническую обстановку района, это правый сдвиг. Правый сдвиг характерен как для большинства крупных афтершоков, так и для событий малых энергий.

13. Механизмы очагов взбросового и сбросового типа наблюдаются на окончаниях зоны активизации. Об этом свидетельствует пространственное расположение событий, для которых определены фокальные механизмы.

14. Для области взаимодействия Чаган-Узунского блока с Курайской впадиной со стороны Северо-Чуйского хребта характерны механизмы очагов афтершоков взбросового типа. Это может свидетельствовать о надвиге Чаган-Узунского блока на Курайскую впадину.

15. Анализ диаграмм распределения азимутов осей сжатия и растяжения позволил выявить определенную тенденцию в направлениях главных осей напряжения: основное направление сжатия для зоны активизации почти строго "север - юг", растяжения — "восток-запад".

16. Анализ графика углов наклона к горизонту главных осей напряжения показал: оси сжатия для большей части событий близгоризон-тальны (максимальное количество событий приходится на 10°); для оси растяжения проявляются максимумы на 10°и 50°(в таком случае одна из нодальных плоскостей близгоризонтальна, другая - близвер-тикальна).

17. На северо-западном окончании активизации изменения механизмов очагов, скорее всего, связаны со структурами оперяющих разломов, типа конского хвоста. По геологическим представлениям такие структуры характерны для окончаний сдвиговых зон.

18. О Чуйском землетрясении 2003 года имеется несравнимо более полная информация, чем о любом другом крупном событии Алтая, но главным недостатком имеющихся на сегодняшний день данных является незавершенность активизации. Мы не можем делать окончательных заключений об активизации, которая продолжается, и обработка данных по которой далека от завершения.

Заключение

Разработана конфигурация вычислительных средств, баз данных и математического обеспечения центра сбора и обработки сейсмологической информации. Данные сети сейсмологических станций дополнены материалами экспедиционных работ с временными цифровыми станциями в эпицен-тральной зоне Чуйского землетрясения, материалами сети IRIS о землетрясениях Алтае-Саянской области. Это позволило провести анализ сейсмологических данных с учетом цифровых моделей рельефа (данные спутниковой интерферометрии) с использованием ГИС, на новом уровне точности и информативности

Наряду с автоматизацией стандартного построения карт эпицентров землетрясений, суммарной сейсмической энергии и т.п., применены новые подходы к анализу данных о сейсмичности. Пространственная фильтрация карт суммарной сейсмической энергии позволяет избавиться от дискретности процесса и отфильтровать ошибки определения координат эпицентров. Проверить организованность фоновой сейсмичности во времени и пространстве, сопоставить ее с данными о рельефе местности — задача, которая была легко реализована с использованием геоинформационных систем и созданного математического обеспечения.

Сопоставление сейсмичности с цифровой моделью рельефа местности позволило понять существование достаточно строгой закономерности в упорядочивании фоновой сейсмичности относительно блокового строения Алтае-Саянской области. Процесс регионального сжатия Алтае-Саянской области в условиях блокового строения приводит к тому, что фоновая сейсмичность упорядочивается вокруг впадин.

Крупнейшие землетрясения Алтае-Саянской области порождают сейсмические активизации, которые в данных условиях протекают как сложное явление, не укладывающееся в рамки простого афтершокового процесса: при Урег-Нурском землетрясении к афтершоковому процессу примыкает сопутствующая активизация, появление которой не соответствует закону Омори; при Бусингольском землетрясении мы сталкиваемся со сложной пространственной структурой активизации — работают то разные тектонические нарушения горного обрамления впадины, то разломы внутри нее, и мы имеем пульсирующую активизацию длительностью уже около 15 лет.

Данные о Чуйском землетрясении по точности и детальности изучения афтершокового процесса и периода предшествовавшего главному толчку существенно превосходят все другие инструментальные наблюдения за крупными землетрясениями Алтае-Саянской области. Локальные сети временных наблюдений и высокоточные современные методики обработки, такие как метод двойных разностей и сейсмическая томография с двойными разностями, позволили взглянуть на характер афтершокового процесса на качественно новом уровне. Было установлено, что: до Чуйского землетрясения сейсмичны были Курайский хребет и Чаган-Узунский блок; после — активизировалось горное обрамление Чуйской и Курайской впадин с другой стороны; в начальной стадии афтершокового процесса выделяются две фазы развития, первая связана с процессами вокруг Чаган-Узунского блока, вторая — с линейной зоной вдоль юго-западной границы Чуйской и Курайской впадин; во второй фазе развития установлено поэлементное строение линейной зоны афтершоков; показано, что наибольшее количество афтершоков, как и главный толчок — сдвиги, также присутствуют и взбросы на окончаниях афтершоковой области, в углу Курайской впадины у Чаган-Узунского блока, в пограничной зоне между элементами афтершоковой области и сбросы в окончаниях зоны активизации; весь афтершоковый процесс развивается в верхней части земной коры с глубинами от первых километров до двадцати; афтершоки в углу Чуйской впадины имеют меньшие глубины, чем в других структурах; по сейсмическим данным определен наклон афтершоковой области от Курайской впадины под Северо-Чуйский хребет.

Крупнейшие землетрясения за время существования региональной сети станций произошли в зонах, проявляющихся в упорядоченной фоновой сейсмичности в течение годового интервала анализа, но не все быстро проявляющие себя в слабой сейсмичности зоны отмечены крупными землетрясениями. До 2003 года такой активной зоной без крупных землетрясений была область Чуйской и Курайской впадин.

Вопрос прогноза крупных землетрясений в данном исследовании не затрагивался. Пока не ясно как это делать, но некоторые факты из данного исследования позволяют надеяться, что есть шанс успеха при дальнейших исследованиях. Чуйскому землетрясению предшествовала серия активизаций и затишье. Весьма интересны факты существования одновременной активизации линейных структур, многократно возникавшие в зоне Бусингольского землетрясения и имеющих место и в других структурах Алтае-Саянской области, где крупных землетрясений не происходило. Детальное изучение фоновой сейсмичности и структуры активизаций приблизит нас к пониманию условий возникновения крупных землетрясений в Алтае-Саянской области.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Еманов, Алексей Александрович, Новосибирск

1. Агатова А. Р., Новиков И. С., Высоцкий Е. М. и др. Геоморфологические эффекты землетрясений 27 сентября и 1 октября 2003 года в Горном Алтае // Геоморфология. — 2004. — № 3. — С. 3-12.

2. Адъяа М. Об афтершоках Бусингольского землетрясения // Исследования по поискам предвестников землетрясений в Сибири. — Новосибирск: Наука, 1988. —С. 115-118.

3. Адъяа М., Олзийбат М. О некоторых вопросах сейсмичности При-хубсугулья // Сейсмологический мониторинг в Сибири и на Дальнем Востоке (100-летие сейсмической станции "Иркутск"). — Иркутск: Арт-пресс, 2002. С. 51-55.

4. Арефьев С. С. Эпицентральные сейсмологические исследования,— М.: ИКЦ "Академкнига", 2003.-375 с.

5. Баяр Г., Монкоо Д. Сейсмичность территории Монголии за 1991-1998 гг. // Сейсмологический мониторинг в Сибири и на Дальнем Востоке (100-летие сейсмической станции "Иркутск").— Новосибирск: Арт-пресс., 2002.-С. 43-50.

6. Вдовин В. В. Следы землетрясений в Белино-Бусингольской впадине Восточной Тувы // Сейсмогеология восточной части Алтае-Саянской горной области. — Новосибирск: Наука, 1978. — С. 68-72.

7. Гайский В. И., Жалковский Н. Д. Исследование повторяемости землетрясений Западной Тувы // Изв. АН СССР. 1971. - № 9. - С. 1627.

8. Гайский В. Н. Сейсмический режим и физика очагов землетрясений // Региональные геофизические исследования в Сибири. — Новосибирск, 1975. — С. 85-98.

9. Голенецкий С. И., Рилёва Н. А., Мельникова В. И. и др. Байкал // Землетрясения Северной Евразии в 1996 году. — М.: ГС РАН, 2002. — С. 81-94.

10. Голъдин С. В. Деструкция литосферы и физическая мезомеханика // Физическая мезомеханика. — 2002. — Т. 5, № 5. — С. 5-22.

11. Голъдин С. В., Селезнёв В. С., Еманов А. Ф., Филина А. Г., Еманов А. А., Новиков И. С. и др. Чуйское землетрясение и его афтер-шоки // Докл. РАН. 2004. - Т. 395, № 4. - С. 534-537.

12. Девяткин Е. В. Новейшие структуры западной Монголии // Мезозойская и кайнозойская тектоника и магматизм Монголии. — М.: Наука, 1975.-С. 264-282.

13. Делъво Д., Тениссен К., дер Мейер В., Берзин Н. А. Динамика формирования и палеостресс при образовании Чуйско-Курайской депрессии Горного Алтая: тектонический и климатический контроль // Геология и геофизика. — 1995. — Т. 36, № 10.— С. 31-51.

14. Добрецов Н. Л., Берзин Н. А., Буслов М. М., Ермиков В. Д. Общие проблемы эволюции Алтайского региона и взаимоотношения между строением фундамента и развитием неотектонической структуры // Геология и геофизика. — 1995. — Т. 36, № 10. — С. 5-19.

15. Добрецов Н. Л., Кирдяшкин А. Г, Кирдяшкин А. А. Глубинная геодинамика. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал ГЕО, 2001. — 409 с.

16. Еманов А. А., Кабанник А. В. Информационная система сейсмологической сети ISSN // Сейсмология в Сибири на рубеже веков: Материалы международной геофизической конференции 27-29 сентября 2000 г. Новосибирск: Издательство СО РАН, 2000.- С. 75-80.

17. Еманов А. А., Лескова Е. В. Структура афтершокового процесса Чуйского землетрясения // Вестник НЯЦ РК — 2004. — Т. 2. — С. 184-189.

18. Еманов А. А., Лескова Е. В. Структурные особенности афтершокового процесса Чуйского (Алтайского) землетрясения 2003 г // Сильное землетрясение на Алтае 27 сентября 2003 г.: материалы предварительного изучения. М.: ИФЗ РАН, 2004. - С. 83-91.

19. Еманов А. А., Лескова Е. В. Структурные особенности афтершокового процесса Чуйского (Горный Алтай) землетрясения // Геология и геофизика. 2005. - Т. 46, № 10. - С. 1065-1072.

20. Еманов А. Ф., Еманов А. А., Филина А. Г., Лескова Е. В. Пространственно-временные особенности сейсмичности Алтае

21. Саянской складчатой зоны // Физическая мезомеханика. — 2005. — Т. 8, № 1.-С. 49-64.

22. Еманов А. Ф., Еманов А. А., Филина А. Г., Лескова Е. В., Ярыгина М. А., Рудаков А. Д. Пространственно-временные особенности связи сейсмичности с рельефом местности для Алтае-Саянской горной области // Вестник НЯЦ РК. 2005. - Т. 2, № 22. - С. 127-141.

23. Еманов А. Ф., Филина А. Г., Еманов А. А., Фатеев А. В., Ярыгина М. А. Алтай и Саяны // Землетрясения Северной Евразии в 1998 году. Обнинск: ГС РАН, 2004.- С. 116-125.

24. Еманов А. Ф., Филина А. Г., Еманов А. А., Фатеев А. В. и др. Алтай и Саяны // Землетрясения Северной Евразии в 1997 году. — Обнинск: ГС РАН, 2003. С. 92-98.

25. Жалковский Н. Д. Некоторые результаты исследований сейсмичности Алтае-Саянской горной области // Региональные геофизические исследования в Сибири. — Новосибирск: Наука, 1967. — С. 170-183.

26. Жалковский Н. Д., Кучай О. А., Мучная В. И. Общие проблемы эволюции Алтайского региона и взаимоотношения между строением фундамента и развитием неотектонической структуры // Геология и геофизика. 1995. - Т. 36, № 10. - С. 20-30.

27. Жалковский Н. Д., Мучная В. И. Зависимость интенсивности процесса афтершоков от уровня фоновой сейсмичности очаговых зон // Геология и геофизика. 1995. - Т. 36, № 2. — С. 126-129.

28. Жалковский Н. Д., Чернов Г. А., Мучная В. И. Сейсмическое районирование территории Алтае-Саянской горной области // Сейсмогеология восточной части Алтае-Саянской горной области. — Новосибирск: Наука, 1978. С. 79-90.

29. Зятъкова Л. К. Структурная геоморфология Алтае-Саянской горной области. — Новосибирск: Наука, 1977. — 215 с.

30. Ильин Е. В., Ситникова А. А. О возможности применения навигационных GPS-приемников для топографо-геодезических работ. //

31. Шестая Уральская молодежная научная школа по геофизике: Сборник науч. материалов. — Пермь: Горный Институт УрО РАН, 2005. — С. 86-90.

32. Кирнос Д. П., Харин Д. А., Шебалин Н. В. История развития инструментальных сейсмических наблюдений в СССР // Землетрясения СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1961.- С. 9-16.

33. Ключевский А. В. Кинематика и динамика афтершоков Бусийнголь-ского землетрясения 1991 г // Вулканология и сейсмология. — 2003. — № 4. С. 65-78.

34. Кочетков В. М., Хилько С. Д., Зорин Ю. А. и др. Сейсмотектоника и сейсмичность Прихубсугулья. — Новосибирск: ВО Наука. Сибирская издательская фирма, 1993. — 184 с.

35. Лескова Е. В. — Исследование механизмов очагов афтершоков Чуйского землетрясения (27 сентября 2003 г., Ms = 7.3).— Квалификационная работа на соискание степени магистра, НГУ, Новосибирск, 2005.

36. Масарский С. И., Моисеенко Ф. С. О сейсмичности Алтая // Геология и геофизика. 1962. - № 8. - С. 104-106.

37. Масарский С. ИРейснер Г. И. Новейшие тектонические движения и сейсмичность Западного Саяна и Западной Тувы. — М.: Наука, 1971.- 154 с.

38. Милаповский Е. Е. Геология России и ближнего зарубежья (Северной Евразии). — М.: Изд-во МГУ, 1996.-448 с.

39. Мишарина JI. А., Солоненко Н. В. О напряжениях в очагах слабых землетрясений Прибайкалья // Физика Земли. — 1972. № 4. -С. 24-36.

40. Новиков И. С. Кайнозойская сдвиговая структура Алтая // Геология и геофизика. 2001. - Т. 42, № 9. - С. 1377-1388.

41. Новиков И. С. Позднепалеозойская, среднемезозойская и позднекай-нозойская эпохи орогенеза Алтая // Геология и геофизика. — 2002. — Т. 43, № 5. С. 434-445.

42. Новиков И. С. Морфотектоника Алтая // Геоморфология. — 2003.— № 3. — С. 10-25.

43. Новиков И. С. Морфотектоника Алтая. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал Гео, 2004.- 313 с.

44. Новиков И. С., Высоцкий Е. М., Агатова А. Р. Морфотектоника и сейсмогеология Алтая // Сейсмические исследования земной коры Доклады Межд. научн. конф. поев. 90-лет. акад. Н.Н.Пузырева. — Новосибирск: 2004. - С. 370-375.

45. Новиков И. С., Высоцкий Е. М., Агатова А. Р. и др. Сильные землетрясения 2003 года в Горном Алтае и сейсмогеология Большого Алтая // Природа. 2004. - № 3. - С. 19-26.

46. Нурмагамбетов А., Садыков А., Тимуш А. и др. Зайсанское землетрясение 14 июня 1990 г. // Землетрясения в СССР в 1990 году. — М.: ОИФЗ РАН, 1996. С. 54-60.

47. Обручев В. А. Геология Сибири. — M.-JL: Изд-во Ак. Наук, 1935. — 363 с.

48. Панин В. Е., Егорушкин В. Е., Макаров П. В. и др. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов: В 2т. — Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1995. — Т. 1.-298 с.

49. Панин В. Е., Егорушкин В. Е., Макаров П. В. и др. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов: В 2т. —

50. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1995. — Т. 2. 320 с.

51. Ризниченко Ю. В. Проблемы сейсмологии, избранные труды. — М.: Изд-во "Наука", 1985. 408 с.

52. Рогожин Е. А., Платонова С. Г. Очаговые зоны сильных землетрясений Горного Алтая в голоцене. — М.: ОИФЗ РАН, 2002. — 130 с.

53. Садовский М. А. Автомодельность геодинамических процессов // Избранные труды. Геофизика и физика взрыва.— М.: Наука, 1999.— С. 171-177.

54. Садовский М. А., Писаренко В. Ф. Сейсмический процесс в блоковой среде. — М.: Наука, 1991. — 96 с.

55. Уфлянд А. К., Ильин А. В., Спиркин А. И. Впадины байкальского типа Северной Монголии // Бюлл. м. о-ва исп. Природы, отд. геологии. 1969. - Т. 44, № 6. - С. 18-24.

56. Филина А. Г. Землетрясения Алтая и Саян // Землетрясения в СССР в 1991 году. М.: ОИФЗ РАН, 1997.- С. 38-39.

57. Филина А. Г. Землетрясения Алтая и Саян // Землетрясения в СССР в 1991 году. М.: ОИФЗ РАН, 1997.- С. 38-39.

58. Филина А. Г. Алтай и Саяны // Землетрясения Северной Евразии в 1996 году. М.: ГС РАН, 2002. - С. 76-80.

59. Флоренсов Н. А. Очерки структурной геоморфологии, — М.: Наука, 1978. 238 с.

60. Хилъко С. Д. Отражение Байкальского рифтогенеза в морфострукту-ре и сейсмотектонике Северной Монголии // Континентальный риф-тогенез. — М.: Советское радио, 1977. — С. 47-55.

61. Цибульчик Г. М. О голографах сейсмических волн и строении земной коры Алтае-Саянской области // Региональные геофизические исследования в Сибири. — Новосибирск: Наука, 1967.— С. 159-169.

62. Чернов Г. А. К изучению сейсмогеологии и неотектоники Алтае-Саянской горной области // Сейсмогеология восточной части Алтае-Саянской горной области. — Новосибирск: Наука, 1978.— С. 6-27.

63. АЫ К., Richards P. G. QUANTITATIVE SEISMOLOGY second edition. — Sausalito, California: University Science Books, 2002. — 700 pp.

64. Anderson J., Farrell W. E., Garcia K., Given J., Swanger H. — Center for Seismic Studies Version 3 Database: Schema Reference Manual, 1990.-September.

65. Douglas A. D., Browsers D., Young J. B. On the onset of the P seismo-grams 11 Geophys. J. Int. 1997.- Vol. 129.- Pp. 681-690.

66. Emanov A. A., Emanov A. F., Kabannik A. V. System of gathering and processing of a seismological information of Altai-Sayan network of station // 14th Geophysical Congress and Exhibition of Turkey. — Ankara: 2001.-P. 198.

67. Emanov A. F., Emanov A. A., Seleznev V. S., Filina A. G. Seismological monitoring of Altai-Sayan fold area // 14th Geophysical Congress and Exhibition of Turkey. Ankara: 2001. - Pp. 196-197.

68. Farr T. G., Kobrick M. Shuttle Radar Topography Mission produces a wealth of data // Amer. Geophys. Union Eos.— 2000,— Vol. 81.— Pp. 583-585.

69. Frechet J. Sismogene'se et doublets sismiques. — The'se d'Etat, Univer-site: Scientifique et Medicale de Grenoble, 1985. — 206 pp.

70. Geiger L. Herdbestimming bei Erdbeben aus den Ankunftszeiten // K. Ges. Wiss. Go.tt. — 1910. — no. 4.- P. 331-349.

71. Klein. F. W. User's Guide to HYPOINVERSE-2000, a Fortran Program to Solve for Earthquake Locations and Magnitudes. — U.S. Geol. Surv., 2002. http://geopubs.wr.usgs.gov/open-file/of02-171/.

72. Molnar P., Tapponier P. Cenozoic tectonics of Asia: Effects of a continental collision // Science. — 1975. — Vol. 189, no. 4201.- Pp. 419-426.

73. Pavlis G. L. Appraising earthquake hypocenter location errors: a complete practical approach for single-event locations // Bulletin of the Seis-mological Society of America. — 1986. — December. — Vol. 76, no. 6.— Pp. 1699-1717.

74. Reasenberg P. A., Oppenheimer. D. FPFIT, FPPLOT, and FPPAGE: Fortran computer programs for calculating and displaying earthquake fault-plane solutions. — U.S. Geol. Surv., 1985.

75. Rosen P. A., Hensley S., Joughin I., Li F., Madsen S., Rodriguez E., Goldstein R. Synthetic aperture radar interferometry // Proc. IEEE. — 2000. Vol. 88. - Pp. 333-382.

76. Schaff D. P., Bokelmann G. H. R., Beroza G. C., Waldhauser F., Ellsworth W. L. High Resolution Image of Calaveras Fault Seismicity // Journal of Geophysical Research, B, Solid Earth and Planets. — 2002. — September. Vol. 107, no. 9. - Pp. 937-950.

77. Tapponier P., Molnar P. Active faulting and Cenozoic tectonics on the Tien-Shan, Mongolia and Baikal region // J. Geophys. Res.— 1979. — Vol. 84, no. 7. Pp. 3425-3459.

78. VanDecar J. C., Crosson R. S. Determination of teleseismic relatival phase arrival times using multy-channel cross-correlation and least squares // Bulletin of the Seismological Society of America. — 1990. — Vol. 80. Pp. 1548-1560.

79. Waldhauser F.— hypoDD: a computer program to compute double-difference hypocenter locations. — U. S. Geological Survey, 2001. http: //www.ldeo.Columbia.edu/~felixw/hypoDD.pdf.

80. Waldhauser F., Ellsworth W. L. Fault structure and mechanics of the Hay ward Fault, California from double-difference earthquake locations / / J. Geophys. Res. 2002. - Vol. 107.

81. Waldhauser F., Ellsworth W. L., Cole A. Slip-Parallel Seismic Lineations on the Northern Hayward Fault, California // Geophysical research letters. 1999. - December. - Vol. 26, no. 3. - Pp. 3525-3528.

82. Zhang H. Double-difference seismic tomography method and its applications: A dissertation submitted in partial fulfillment of doctor of philosophy (geophysics) / UNIVERSITY OF WISCONSIN-MADISON. -1982. 189 pp.

83. Zhang H., Thurber С. H. Double-Difference Tomography: The Method and Its Application to the Hayward Fault, California // Bulletin of the Seismological Society of America.— 2003.— Vol. 93, no. 5.— P. 1875-1889.