Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Современная сейсмотектоническая деструкция земной коры Байкальской рифтовой зоны и ее прогнозирование

ВАК РФ 04.00.04, Геотектоника

Автореферат диссертации по теме "Современная сейсмотектоническая деструкция земной коры Байкальской рифтовой зоны и ее прогнозирование"

о

О?" РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

¿■О

^ СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ЗЕМНОЙ КОРЫ

На правах рукописи

РУЖИЧ Валерий Васильевич

СОВРЕМЕННАЯ СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКАЯ ДЕСТРУКЦИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ И ЕЁ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ

04.00.04 - Геотектоника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Иркутск 1996

Работа выполнена в Институте земной коры Сибирского отделения РАН

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор В.С.Куксенко

доктор геолого-минералогичсских наук Ю.К.Щукин

доктор геодого-минералогичееккх наук Е.А.Рогожин

Ведущая организация: Институт геофизики СО РАН, г. Новосибирск

Защита состоится

га состоится в _ часов на

заседании диссертационного совета Д.002.08.02 Объединенного института физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН по адресу: 123810 Москва Д-242, Б. Грузинская, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИФЗ РАН.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета капднда! фн !.-\цп . паук

А. М. Артамонов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Сейсмический процесс относится к числу наиболее грозных проявлений геотектонических процессов, происходящих на наших глазах. Разработка мер по предотвращению опасных, иногда катастрофических последствий "подземных бурь" издавна считалась одной из актуальных задач человечества и остается таковой по сей день, несмотря на большие, но еще недостаточные успехи в решении этой проблемы. Кроме прикладной значимости изучения сейсмотектонических явлений важна еще чисто научная необходимость их глубокого познания, поскольку сейсмические явления, фиксируемые прямыми и косвенными наблюдениями, несут очень обширную и важную информацию о закономерностях процессов, скрытых в недрах Земли и даже вне ее.

Представленная работа посвящена рассмотрению и теоретических, и научно-прикладных вопросов, касающихся механизмов современной деструкции земной коры. Их решение особенно важно в наше время при обеспечении сейсмобезопасности -прежде всего на территории Байкальской рифтовой зоны (БРЗ) и в смежных регионах. В пределах БРЗ, несмотря на достигнутые успехи, особенно сибирских ученых, остаются еще многие нерешенные вопросы по оценкам сейсмической опасности, инженерно-сейсмического риска и снижению экономического и социально-экологического ущерба от возможных сейсмических катастроф в Прибайкалье, вероятность которых достаточно велика и в наше время. Всем этим и определяется актуальность темы исследований.

Цель и задачи работы. В общем виде цель исследований определена как выявление новых закономерностей процесса современной сейсмотектонической деструкции в земной коре БРЗ, которые можно было бы использовать при решении теоретических и прикладных задач, связанных с изучением механизмов опасных сейсмических явлений и снижением ущерба от них. При этом акцент был сделан на рассмотрении следующих задач.

1. Определить, проявляется ли принцип иерархического подобия в развитии и распределении деструктивных элементов земной коры в масштабном диапазоне от всей БРЗ до размеров отдельных очагов землетрясений.

2. Выяснить с необходимой детальностью механизмы современной деструкции земной коры в БРЗ, сопровождаемой сейсмическими явлениями на региональном и локальном масштабных уровнях.

3. Провести анализ геотектонических условий и сейсмического режима, характерных для подготовки сильных землетрясений в БРЗ.

4. Выяснить особенности режима смещений берегов разломов в процессе современной деструкции земной коры.

5. Подобрать наиболее приемлемые сейсмотектонические модели активных структурных элементов коры, объясняющие механизмы подготовки землетрясений в условиях геодинамического режима БРЗ.

6. На основе синтеза геолого-геофизических и сейсмологических критериев разработать сейсмотектонический подход к решению вопросов, связанных с выявлением районов повышенной вероятности подготовки землетрясений с К>11.0 в ближайшие десятки лет.

Использованные материалы и методика исследований

В диссертации были использованы материалы, полученные автором при полевых сейсмогеологических и геолого-структурных исследованиях, начиная с 1963 и по 1995 гг., на территории Саяно-Байкальской горной области, Монголии, а также Алтая и Забайкалья. В течение нескольких лет для более углубленного понимания механизмов деструкции и сейсмического процесса по инициативе автора проводились эксперименты в лабораториях Института физики и механики горных пород (г.Бишкек), а также Института физики Земли (п.Борок, Геофизическая оГчерватория), при участии ведущих специалистов и с применением новейших методов изучения процессов разрушения горных пород. Кроме того автор проводил эксперименты и на эквивалентных материалах в лаборатории тектонофизики Института земной коры.

Автор использовал также сейсмологические материалы, включая каталог землетрясений, получаемые от Байкальской опытно-методической сейсмологической экспедиции, при тесном сотрудничестве с ее специалистами. Обработка и анализ сейсмологических данных осуществлялись также при постоянном контакте с сейсмологами Института земной коры. Наряду с сейсмологическими, широко использовались другие данные новосибирских и иркутских геофизиков по глубинному строению недр БРЗ.

Методы исследований, применяемые автором, представлены в очень широком диапазоне: от традиционных геологических, геолого-структурных, сейсмогеологиче-ских, тектонофизических до относительно новых - фрактографического (изучение кварцевых зерен), тренчинга, акустоэмиссионного и других. Автор использовал также ряд совершенно новых методических приемов и подходов. Главная особенность работы - широкое комплексирование различных методов для решения поставленных задач и изучения проблемы современной сейсмотектонической деструкции земной коры при рифтогенезе.

Научная новизна работы определяется постановкой новых задач и разработкой оригинальных методических подходов к их решению, получением нетрадиционных результатов. Впервые показано проявление иерархического подобия размеров разрывных нарушений и механизмов разломообразования в земной коре БРЗ, получены количественные оценки нарушенности земной коры и энергетические параметры сейсмотектонических деформаций. Показан подход и получены новые данные о геологическом устройстве очагов палеоземлетрясений, залечивании разрывных нарушений. Даны оценки скоростей современных смещений по зонам сейсмогенерирующих разломов и рассмотрен их механизм. Показано проявление в сейсмическом режиме квазицикличности и возмущений от триггерных механизмов и другие результаты.

Выявлены характерные критерии подготовки очагов ощутимых и сильных землетрясений в земной коре Прибайкалья, намечены пути выявления районов с высоким сейсмическим потенциалом и повышенной вероятностью его реализации в достаточно короткий временной интервал.

Достоверность результатов определяется подтверждением полученных автором выводов более поздними исследованиями других специалистов, а также появлением новых данных, не противоречащих заключениям, сделанным автором. Сейсмопро-гностическая ценность методического подхода и полученных решений может проверяться изменениями сейсмической погоды в регионе уже в ближайшее время. Некоторые полученные ранее результаты, имеющие сейсмопрогностическую направленность -например, выделение в БРЗ и Монголии зон ВОЗ по концентрационному критерию разрушения и другим признакам, - в достаточной мере подтверждаются более поздними сейсмическими событиями.

Практическая значимость. Выявленные закономерности сейсмотектонической деструкции земной коры в БРЗ, а также проявления иерархического подобия механизмов разрушения горных масс и ряд других результатов, могут найти применение при создании обобщенных моделей очагов землетрясений, моделей сейсмогенерирующих зон, в решениях проблем геомеханики, геодинамики и при разработке теории и моделей сейсмического процесса.

Многие авторские разработки и методические приемы были использованы при уточнении исходного балла сейсмической опасности на территориях БРЗ и Монголии, а также при детальном сейсмическом районировании на стройплощадках. В последние годы автором разработан и совершенствуется методический подход по выявлению районов с повышенной вероятностью сильных землетрясений в Южном Прибайкалье, составлен второй рабочий вариант сейсмопрогностической карты масштаба 1:1.5 млн., по которой можно проверять соответствие представлений автора реальному развитию сейсмотектонической деструкции.

Ряд положений, рассматриваемых в диссертации, изложен также в 30 научных отчетах, значительная часть которых находит практическое применение в администрациях г.Иркутска, Иркутской области и штабах гражданской обороны.

Исходя из этих рассматриваемых в работе представлений, сформулированы следующие защищаемые положения.

1. Процесс сейсмотектонической деструкции на разных масштабных уровнях - от размеров всей БРЗ до очага землетрясения - иерархически упорядочен, самоподобен и развивается в квазипериодическом режиме. Этот вывод дает основание выяснять режимы подготовки очагов сильных, но редких землетрясений (М>7.0) путем изучения известных нам более многочисленных очагов среднего энергетического уровня.

2. Процесс сейсмотектонической деструкции в БРЗ описывается двумя основными сейсмотектоническими моделями: барьерно-линеаментной - для линейной сейсмогенерн-ругащен зоны, и разломио-узловон - для зон генерации в районах узлов пересечения разломов. Обе модели наиболее часто проявляются в сейсмотектонике БРЗ. Их нспользова-

ние позволяет выявить и физически обосновать критерии подготовки землетрясений в различных сейсмотектонических условиях.

3. Для Байкальской рнфтовой зоны впервые разработан сейсмотектонический подход к решению задач среднесрочного прогноза землетрясений, основанный на использовании моделей сейсмогснернругощнх зон и выявленных закономерностей сейсмотектонической деструкции земной коры. Полученные результаты подтверждают правомерность такого подхода.

Апробация результатов работы. Материалы диссертации были представлены на многих совещаниях всесоюзного, республиканского и международного уровней: международном симпозиуме "Рифтовые зоны Земли" (Иркутск, 1975), XIII сессии научного совета СО АН СССР "Тектоника Сибири и Дальнего Востока" (Якутск, 1980), всесоюзной сессии МСССС "Геолого-геофизические методы исследований в сейсмоопасных зонах" (Фрунзе, 198!), всесоюзном совещании "Эксперимент и моделирование в геологических исследованиях" (Новосибирск, 1982), международной конференции "Результаты работ Советско-Монгольской комплексной Хубсугульской экспедиции" (Иркутск, 1985), II всесоюзной школе-семинаре "Физические основы прогнозирования разрушения горных пород" (Фрунзе, 1985), заседаниях Координационного совета по сейсмологии (Иркутск, 1986), всесоюзном семинаре МСССС "Математические и экспериментальные методы в дизъюнктивной тектонике" (Москва, 1986), международном симпозиуме "Внутриконтинентальные горные области: геологические и геофизические аспекты" (Иркутск, 1987), Всесоюзном совещании по созданию научных основ прогноза землетрясений в Сибири (Иркутск, 1988), III всесоюзной школе-семинаре "Физические основы прогнозирования разрушения горных пород" (Иркутск, 1988), всесоюзном совещании "Современная динамика литосферы континентов" (Москва, 1988), всесоюзной школе-семинаре "Геолого-геофизические исследования в сейсмоопасных зонах СССР" (Фрунзе, 1989), IX Международной конференции по механике горных пород (Фрунзе, 1989), всесоюзном совещании "Разломообразование в литосфере: тектонофизические аспекты" (Иркутск, 1990), V Традиционной сессии по физике очага землетрясений (Звенигород, 1989), 29 Международном геологическом конгрессе (Киото, Япония, 1992), международном симпозиуме "Байкал - природная лаборатория для исследования изменений окружающей среды и климата" (Иркутск, 1994), V всесоюзной школе-семинаре "Физические основы прогнозирования разрушения горных пород" (Борок, 1994), межрегиональном геоморфологическом семинаре "Байкал и горы вокруг него" (Иркутск, 1994), международной специальной конференции "Оценка геологической опасности в окружающей среде" (Бремен, Германия, 1995), XXIX тектоническом совещании "Неотектоника и современная геодинамика континентов и океанов" (Москва, МГУ, 1996).

По рассматриваемым в работе вопросам, связанным с сейсмотектонической деструкцией земной коры, автором опубликовано 103 работы, 5 работ находятся в печати.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из 4-х глав, введения и заключения объемом страниц машинописного текста, содержит рисунков, таблицы и список литературы из наименований.

Диссертация выполнена в кабинете сейсмопрогностических исследований Института земной коры СО РАН г.Иркутска.

Автор выражает благодарность академику АЕН РФ, доктору геолого-минералогических наук, профессору С.И.Шерману, докторам геолого-минералогических наук В.С.Хромовских, Г.Ф.Уфимцеву, К.Г.Леви, а также кандидатам геолого-минералогических наук В.А.Санькову, Р.М.Семенову, А.М.Алакшину, кандидату физико-математических наук В.А.Рогожиной за внимательный просмотр работы и полезное ее обсуждение. Особую признательность автор выражает академику РАН Н.А.Логачеву за проявленное к работе внимание, ценные советы и высказанные конструктивные критические замечания, способствовавшие совершенствованию диссертации. Большая помощь на разных стадиях исследований и подготовки работы была оказана Н.С. Боровик, С.И.Голенецким, И.Г.Менакером, Е.А.Левиной, В.Ю.Будцо и И.А.Емельяновой, за что автор выражает им свою глубокую признательность.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ упомянуты имена тех исследователей - М.А.Садовского, Ю.В.Ризниченко, С.Н.Журкова, Г.А.Соболева, В.С.Куксенко и других, - чьи фундаментальные работы послужили базой для понимания иерархической упорядоченности геоструктур, а также механизмов сейсмотектонической деструкции земной коры. Объясняется приверженность автора идеям и концепциям, в которых сейсмичность рассматривается как одно из следствий геотектонических процессов, и потому решение задач прогноза землетрясений должно основываться на фундаменте геологических знаний той среды, в которой формируются очаги землетрясений. Даются пояснения о структуре диссертации, идейном содержании глав и научно-прикладной ориентации исследований.

Глава I

БАЙКАЛЬСКАЯ РИФТОВАЯ ЗОНА КАК ИЕРАРХИЧЕСКИ УПОРЯДОЧЕННЫЙ РАЗВИВАЮЩИЙСЯ МЕГАРАЗРЫВ АЗИАТСКОГО

КОНТИНЕНТА

1.1. О механизмах возникновения и развития Байкальской рифтовой зоны

БРЗ располагается почти в центре восточной половины Евразиатской плиты. В таких местах, на значительном удалении от весьма тектонически активных окраин, как геодинамическая активность, так и сейсмическая обычно проявляются намного слабее. Тем не менее, в неотектонический и особенно современный периоды геодинамические процессы в Прибайкалье развиваются в достаточно интенсивном режиме, о чем свидетельствуют молодой базальтовый магматизм, высокие скорости деформаций, резко расчлененный рельеф и интенсивная сейсмичность. Вопросы, касающиеся причин, обусловливающих возникновение в центре Азии Байкальской рифтовой зоны, давно ставились, обсуждались, и на них получены разные ответы. Среди многих представлений наиболее известны две позиции исследователей. Согласно первой, БРЗ возникла в результате Индо-Евразиатской коллизии за счет трансформации горизонтального сжатия далеко на северо-восток, послужившего причиной движения и разворота Амурской плиты и рифтогенкого раскрытия грабенов в Прибайкалье и Шаньси (Мо1паг, Тарропшег, 1975; Ма Си Юань, 1990; и др.). Представители второй позиции объясняют возникновение БРЗ только местными эндогенными причинами - процессом восходящей тепловой конвекции мантии, под действием которой в земной коре возникли свод, его расколы, раздвижение, базальтовый магматизм, формирование цепи рифтовых впадин, хребтов и напряженный сейсмический режим (Белоусов, 1968; Логачев, 1968; Солонен-ко, 1968; Флоренсов, 1968; Шейнманн, 1968; Зорин, 1971; Бугаевский, 1975; Замараев, Ружич, 1978; Артюшков, 1979; Логачев, Шерман, Леви, 1986; Артюшков, Летников, Ружич, 1990; Леви, 1991; Логачев, 1994; и др.). Кроме этих появились также работы, где возникновение БРЗ объясняется комбинированным воздействием двух энергетических источников, порождающих местное растяжение земной коры на фоне регионального сжатия (Ружич, 1972, 1978; Милановский, 1976; Хаин, 1987; Ботт, 1990; Попов и др., 1991; и др.).

Все эти взгляды имеют одну общую нить - генезис всех тектонических процессов увязывается только с эндогенными для Земли причинами. Как правило, многие исследователи не считают необходимым учитывать тот факт, что наша планета развивается по законам космологии. В частности, она имеет достаточно сложный ротационный режим, а также режим орбитального вращения вокруг Солнца, непрерывно находится под космофизическими воздействиями других космических тел, имеет низковязкое раскаленное ядро и сложно построенную мантию, способные эволюционировать и реагировать на подобные внешние воздействия (Жарков, 1960, 1962; Магницкий, 1965, 1968; Киселев, 1980; Кузнецов, 1990; Киселев, Дроздова, 1995; и др.). Поэтому не случайно многие специалисты, также работающие в области планетарной геодинамики, привлекают для объяснения механизмов развития глобальных областей сжатия и растяжения гипотезы расширяющейся Земли или гипотезу пульсаций объема Земли (Фурмарье, 1971; Милановский, 1976; Гораи, 1984; Кропоткин, Ефремов, Макеев, 1987; Кузнецов, Симаков, Доровский, Котляр, 1989; Кузнецов, 1992; и др.).

Представления о наиболее разработанной модели местного энергетического источника в виде астеносферного диапира, стимулирующего утонение литосферы и ослабление ее механической прочности, рост Саяно-Байкальского сводового поднятия и развитие рифтовых впадин байкальского типа, были изложены в многочисленных публикациях (Флоренсов, 1960; Логачев, 1968; Зорин, 1971; Зорин, Логачев, Голубев и др., 1984; Зорин, Флоренсов, 1984; Зорин, Новоселова, Турутанов, Кожевников, 1990; и др.). Наряду с этой моделью известны и другие, менее разработанные, но тем не менее позволяющие обратить внимание на иные особенности механизма формирования БРЗ (Замараев, Ружич, Мазукабзов, 1977; Шерман, 1977; Замараев, Васильев, Мазукабзов и др., 1979; Алакшин, Письменный, Поспеев, 1990; Артюшков, Летников, Ружич, 1990, 1992; Попов, Киселев, Лепина, 1991; Артюшков, 1993; Логачев, 1994).

Деформация земной коры в Прибайкалье в очередной, кайнозойский период тек-тоно-магматической активизации с ее рифтогенной направленностью проявилась прежде всего в виде роста сводового поднятия на высоту до 2,5-3,2 км под влиянием конвективного всплывания разогретых масс аномальной мантии. Заметим, что в районе Среднего Байкала это поднятие практически не выражено. Отмечается приуроченность рифтовых впадин к механически ослабленным участкам земной коры типа фрагментов краевого шва Сибирской платформы северо-восточного простир1ания и других крупных разрывов земной коры (рис.1) (Флоренсов, 1964; Ружич, 1972; Замараев и др., 1977; Логачев, 1977, 1992, 1994; Йашагауеу, ЙигЫс11, 1978; и др.). Таким образом, подчеркивается преемственность рифтогенной деструкции земной коры от более древних этапов геотектонического развития при реализации механизма структурной памяти (Ружич, 1975). Помимо нисходящих и восходящих движений земной коры проявлялись и признаки горизонтального растяжения в направлениях от субширотного в Прихубсугулье до СВ-ЮЗ. Для Байкальской впадины наибольшая амплитуда растяжения определяется неоднозначно - от 3-7 км (Артюшков, Летников, Ружич, 1990) до 20-30 км (Зорин, 1971; Зорин и др., 1984; Шерман и др., 1984). Есть также некоторые расхождения во взглядах на механизм рифтогенной деструкции коры, который чаще всего объясняется как результат растяжения из-за гравитационного растекания мантийного диапира (Артюшков, 1970; Зорин, 1971; и др.) или отодвигания и вращения Амурской плиты (Шерман, Леви. 1978; Зоненшайн, Савостин, 1980; Ма Си Юань, 1990).

Проведенными ранее исследованиями автора было, в частности, установлено проявление в пределах БРЗ наряду с рифтогенными признаками геодинамической направленности развития также и геологических признаков сжатия (Ружич, 1972, 1975; Ружич, Шерман, Тарасевич, 1972). Они не укладываются в традиционные представления о чисто рифтогенной геодинамике, и поэтому требовались дополнительные разъяснения причин возникновения сбросов и надвигов в Прибайкалье. В начале 70-х годов автором было установлено развитие в пределах БРЗ, особенно на флангах в горном обрамлении впадин - Тункинской, Хубсугульской и Чарской, - разломов надвигового и взбросового типов, которые активно развивались в позднем миоцене и плиоцене (Ружич и др., 1972; Ружич, 1972, 1978, 1987; Ружич, Хилько, 1987). Из этого был сделан вывод о том, что в БРЗ и за ее пределами в период рифтогенеза проявлялись тектонические тангенциальные силы сжатия, вектор которых простирался ССВ-ЮЮЗ. Он направлен почти ортогонально вектору рифтогенного растяжения. Поэтому такое соотношение векторов способно стимулировать растяжение коры для структур северовосточного простирания и препятствовать раскрытию новейших структур ЗСЗ-ВЮВ простирания. Эти геологические признаки горизонтального сжатия в неоген-четвертичное время установлены и в Прихубсугулье (Ружич, Хилько, 1987). То есть можно сделать вывод о нарастании интенсивности тангенциального сжатия в Южной Монголии и Китае, т.е. в юго-западном направлении к области коллизионной границы с Индостанской плитой. На северо-восточном фланге БРЗ такое сжатие также зафиксировано в деформациях неогеновых отложений, например, в Сюльбанской впадине. По геологическим и сейсмологическим данным В.С.Имаева (1994), оно в умеренном режиме проявляется в пределах Южной Якутии и Верхояно-Колымской области, т.е. распространено далеко на север Центральной Азии.

Проведенный нами анализ установленных сейсмологами механизмов очагов землетрясений в пределах Восточной Сибири, БРЗ, Монголии, Китая и Средней Азии также подтверждает геологические данные о проявлении сил трансконтинентального сжатия Восточной Евразии в ССВ-ЮЮЗ направлении, но уже в современный период (Ружич, 1978). Заметим, что в отдельных очагах ряда сильных землетрясений на северо-

Рис.1. Схема тектонического соотношения структуры Байкальской рифтовой зоны с древнейшим структурным планом земной коры Саяно-Байхальской складчатой системы. 1. Выступы раннеархейско-го фундамента Сибирской платформы. 2. Осадочный чехол платформы (ранний протерозой - неоген). Саяно-Байхальская складчатая система. 1. Выступы фундамента добаГжальской складчатости. 4. Выступы фундамента в байхалидах. 5. Байкалиды. 6. Области палеозойской складчатости. 7. Раннепалео-зойские прогибы. 8. Мезозойские прогибы. 9. Необайкальские рифтовые впадины: I - Дархатская, II ■ Хубсугулъская, III - Тунхинская, ¡У - байкальская, V - Баргузинская, VI ■ Верхнеангарская, VII - Ципа-Баунтовсхая (субрифтоеая), VIII - Муйсхая. IX - Чарская, Х- Токкинская. 10. Разломы. 11. Краевой шов Сибирской платформы.

востоке БРЗ и в Южной Якутии в ряде мест фиксируются оси горизонтального сжатия, имеющие субширотное, а также ЗСЗ направление. И, по геологическим данным, в этих регионах встречаются взбросо-надвиговые структуры сжатия, активные в неоген-четвертичное время (Имаев, Козьмин, 1985).

Анализ материалов других авторов совместно с нашими (Ружич, 1972, 1978; и др.) и представлений китайских и японских коллег о геодинамике смежных регионов (Моги, 1988; Ма Си Юань, 1990; и др.) позволяет сделать следующее заключение. Байкальский рифт развивается в условиях сложного поля неотектонических напряжений, обусловленных совместным действием в основном двух энергетических источников: местного мантийно-диапирового и общепланетарного, проявляющегося в виде субдол-

готного сжатия. Последнее в значительной мере может быть действительно связано с коллизией Индостанской и Евразиатской плит, но эта коллизия порождена, скорее всего, не автономным движением Индостанской плиты на ССВ, а планетарно-ротацион-ным механизмом дрейфа Евразиатской плиты на ЮЮЗ. Этот вопрос уже рассматривался нами ранее (Ружич, Мазукабзов, Васильев, 1989), и с помощью полученных ответов можно удовлетворительно объяснить дивергентно-конвергентный стиль длительного тектонического развития Альпийско-Гималайского подвижного пояса на протяжении от позднего архея до современного периода. Представления некоторых исследователей (Мо1паг, Тарропшег, 1975) о том, что смещением Индостанской плиты на север можно с такой интенсивностью смять всю восточно-азиатскую часть плиты Евразии до Северного Ледовитого океана, выглядят неубедительными и во многом не согласуются с геологической историей, что было отмечено и другими учеными (Милановский, 1983; Хаин, 1984; Кзри, 1992; и др.). Тем не менее, в этой гипотезе есть важное рациональное зерно, подтверждающее реально проявляющуюся в кайнозойский период и сейчас картину межплитной коллизии в Тянь-Шане, Гималаях и других регионах.

В общем виде развитие раскола континентальной литосферной плиты, с позиции автора и других исследователей, названных выше, можно представить в следующем виде. Первые признаки зарождения наиболее зрелой Байкальской впадины стали проявляться в миоцене - раннем плиоцене в виде пологих озерно-болотных депрессий на месте Южнобайкальской впадины. Приуроченность этого раннего структурного "элемента-зародыша" к краевому шву означает проявление преемственности рифтогсн-ной деструкции по отношению к ранее механически ослабленному участку литосферы. Как известно, в этом месте и в более ранние эпохи имели место признаки тектоно-магаагической активизации, что, по-видимому, связано с периодическим поступлением очередной порции аномальной мантии в литосферную ловушку. Повышение уровня теплового потока и температуры в мантийной части литосферы и низов коры привело к снижению длительной прочности литосферы, особенно в условиях горизонтального растяжения. Таким образом, заметно возросла неустойчивость в пластичной нижней и в

хрупкой верхней частях коры, ослабленной ранее заложенными разломами, что привело к раскрытию последних и проникновению в них мантийных флюидов, еще в большей степени снизивших прочностные свойства континентальной литосферы (рис. 2). Таким образом, существовавшее структурное устройство литосферы и очередной подъем к ее подошве астеносферных масс в виде диапира послужили в своей совокупности исходными предопределяющими факторами зарождения первых структурных элементов БРЗ на месте Южного Байкала. На дальнейший рост БРЗ как ослабленной в прочностном отношении структурной неоднородности могли оказывать влияние умеренные по амплитуде автономные смещения по границе Сибирской и Амурской плит, вследствие чего возникли локальные тектонические силы растяжения литосферы в направлении СЗ-ЮВ. Возможная причина быстрого импульсивного погружения днищ рифтовых впадин - быстрая

Рис.2. Схематический геолого-геофизический разрез вершей части литосферы вкрест Байкальской впадине (район дельты р.Селенгн) составлен на основе совокупности данных /Зорин, 1971; Пузырен и др., 1974; гашагаует, КигсЫс11, 1978; Крылов и др., 1981/ с добавлениями автора.

Условные обозначения: 1. Рыхлые осадки на дне Байкала с рассекающими их молодыми разрывами. 2. Грапнто-мегаморфический слой. 3. Гранулито-базитовый слой. 4. Асте-носфернын днапнр частично расплавленных пород перхпсп мантии. 5. Активные разломы, секущие земную кору (предполагаемые). 6. Корни разломов в нижней части коры, представленные зонами квазихрупкой деструкции разогретого граиули-то-базитового слоя. 7. Примерное положение фокусов очагов землегрясешш. 8. Граница раздела земной коры и верхней мантии.

потеря через разломы флюидной составляющей и уменьшение объема флюидизирован-ной мантии (Бэйли, 1982; Летников, 1985, 1986; Артюшков, Летников, Ружич, 1991). Представляется, что в Прибайкалье местный мантийный энергетический источник по своей эффективности на порядок или более превосходит действие планетарного, судя по геологическим и сейсмологическим проявлениям его последствий. Предположительно это можно объяснить тем, что тепловая энергия от астеносферного диапира действует на ограниченной по размерам территории, тогда как планетарные силы рассредоточены. Но зато они действуют непрерывно на протяжении миллиардов лет в отличие от эпизодических активизаций мантийного источника в течение первых десятков миллионов лет. Ниже, когда будут рассматриваться триггерные механизмы влияния на сейсмический режим, мы еще вернемся к этому фактору.

1.2. Оценка тектонической энергии развития БРЗ

Попытаемся оценить и сопоставить мощности тектонического и сейсмического процессов в различных регионах.

В работе приведены расчеты параметров сейсмической мощности некоторых регионов Земли, включая БРЗ. Суммарная энергия, выделившаяся в БРЗ за 263 года, составляет 7.6-1016 Дж. В сравнении с такими более высокоактивными регионами, как Тибет, Средняя Азия и особенно Япония, где установлены большие значения, различие, соответственно, достигает двух порядков: 1.3-10,8-2.6-10|8Дж и более. Очевидно, что только в районах с высокой сейсмической мощностью можно ожидать землетрясения с высшими значениями К^дх. Во внутриконтинентальных регионах, в достаточной степени удаленных от областей межплитных коллизий, мощность потока сейсмической энергии снижается примерно на порядок и более, что в общих чертах свидетельствует об уменьшении интенсивности сейсмотектонической деструкции во внутренних районах земной коры Центральной Азии. По мере движения от БРЗ к юго-западу эта интенсивность нарастает, и уже в районе Южной Монголии она увеличивается в 3 раза, в Северном Китае - в 7, а в районе Тибета почти на порядок. К востоку от БРЗ, в Олекмо-Становой зоне, сейсмическая мощность снижена в 20 раз в сравнении с БРЗ. Ярко выраженного геодинамического влияния со стороны Западно-Тихоокеанской активной окраины в БРЗ не установлено.

Исходя из оценок мощности сейсмического энергопотока в Прибайкалье, не трудно выяснить в первом приближении тектоническую энергию, затрачиваемую на деформацию земной коры, вследствие которой и происходит сейсмотектоническая деструкция. Такие расчеты можно сделать исходя из известных представлений М.А.Садовского (Садовский, Писаренко, 1991), в соответствии с которыми энергия сейсмических колебаний (Ес) имеет к.п.д. порядка первых процентов по отношению к общей затраченной тектонической энергии (£0): для М=6.0 £с=2%, при М=7.0 £с=5%. Поскольку основной вклад в сейсмический энергопогок БРЗ дают сильные землетрясения М=6.5-7.5, то его долю от Е0 можно оценить равной 3.5-5.5%. Тогда общая тектоническая энергия, затраченная на деформирование коры в БРЗ за последние 263 года, составит порядка 10|8Дж, а тектоническая мощность - 5.8- 1015Дж/год. Для сравнения со Средней Азией и Тибетом приведем полученные при расчетах соответственные значения тектонической мощности 1.0Т0,7Дж/год и 2.7-10|7Дж/год, а для Японии они составят 4.5-10,7Дж/год. Как видим, мощность процессов тектонического деформирования в БРЗ на 1.5-2 порядка ниже, чем на активных окраинах Евразии. Из этого следует предположение о возможности распространения деформирующего, хотя и ослабленного, влияния со стороны активных окраин на внутреннюю геодинамику в восточной части Евразиатской плиты, прежде всего из района Индо-Евразиатской коллизии.

Вышеприведенные расчеты наводят на предположение о том, что в БРЗ наблюдаемая тектоническая мощность является производной не только местного мантийного источника в виде астеносферного диапира. Она, похоже, дополняется влиянием другого источника геодинамических возмущений со стороны Индо-Евразиатской области коллизии в виде распространения деформационных пластических волн (Уломов, 1990; Никонов, 1993; и др.).

1.3. Об иерархической упорядоченности и самоподобии в строении и развитии Байкальской рифтовой зоны

Судя по геологической истории, Байкальская впадина начала свое развитие от района Южного Байкала, где в конце миоцена - начале плиоцена, примерно 12 млн лет

назад, стала оформляться обширная, но неглубокая заболоченная озерная депрессия, окруженная полого-холмистой возвышенностью (Логачев, 1968; Лут, 1982; Флоренсов, 1982; и др.). Схожая обстановка была и на месте Тункинской впадины.

Анализ имеющихся известных геологических и геофизических данных, а также собственных наблюдений автора, позволяет утверждать, что в структурном плане рифтовые впадины приурочены к зонам разломов того же простирания, возникших в до-рифтовый период и претерпевших активизацию в необайкальский этап (Замараев и др., 1979). Поэтому их можно считать в значительной мере наследующими ранее заложенные неоднородности фундамента как механически ослабленные структурные элементы - прежде всего крупные разломы и складки (Замараев, Ружич, Мазукабзов и др., 1977). Такая тектоническая преемственность рифтовых впадин от сложившейся к началу рифтогенеза структурного плана земной коры свидетельствует о соответствии кинематики развития БРЗ законам геомеханики разрушения. Согласно этим законам, нарушение целостности земной коры начинается, как правило, в местах расположения механически ослабленных участков коры. Подобная предопределенность объясняется не только с позиций геомеханики в виде реализации модели "слабого звена", но также ввиду повышенной проницаемости активизирующихся зон древних разломов, что обеспечивает дренирование аномальной мантии, поступление в кору мантийных газоводных флюидов и снижение коэффициента трения в зонах разломов. Отсюда сами наиболее крупные рифтовые впадины как прираз-ломные опущенные раздробленные участки коры можно представить в виде дизъюнк-тивно-пликативных структурных неодно-родностей, которые с некоторой условностью можно назвать элементами деструкции, но на ранг более низкого иерархического уровня по отношению к самой БРЗ.

В свою очередь, крупные рифтовые впадины состоят из отдельных структурных элементов - более мелких впадин, приуроченных к разломным зонам и осложненных, в свою очередь, разломами еще более низких иерархических уровней (рис. 3).

Сходство строения БРЗ с дизъюнктивной зоной высокого ранга в региональном масштабе еще усиливается, если рассматривать положение меж-впадинных и внутри-впадинных перемычек, описанных в работе

Рис.3. Схема распределения в БРЗ основных систем разломов и рифтовых »падин разного иерархического уровня. Составлена автором путем дешифрирования космоспимков.

Условные обозначения. 1. Глубокопогружецпые участки рифтовых впадпн. Номерами на рисунке отмечены впадины: па юго-западном фланге I - БусиГшгольская , 2 - Дархатская, 3 - Хубсугульская, 4 - Тупкинская; в центральной части 5- ЮжнобаГосальская и Среднебайкальская, 6 - Севе-робайкат.ская, 7 - Баргузнпская; на ссвдю-посточном фхганге 8 - Верхне-«нгарская, 9 - Цппя-Биуптоиская, 10 - Мунская, 11 - Чарсках. 2. Рифто-генные сбросы (а), региональные и локальные разломы (б). 3. Генеральные разломы (а), краевой топ (б).

Координатя : 46.75 - 53.25 с.и. 96.33 - 123.67 в.д.

От 00:00/01/01/1950 до 23:59/20/01/1996 число землетрясений 3253.

Рнс.4. Эпицентралыюе поле БРЗ (выведены эпицентры с К210 за период с 1950 г. до начала 1996 г.). Очаги землетрясений в большинстве группируются в пределах БРЗ, подчеркивая ее тем самым как единую развивающуюся мегатрещину высокого иерархического уровня.

С.И.Шермана и др. (1972). Их сейсмотектоническая контролирующая роль подчеркивалась также В.П.Солоненко (1968). Плотность потока сейсмической энергии во многих случаях имеет высокие значения на окончаниях рифтовых впадин и перемычках. Именно такое напряженно-деформированное состояние характерно для развития дизъюнктивной зоны. Это утверждение можно дополнить также данными сейсмологов о распределении в БРЗ механизмов очагов землетрясений нерифтового и рифтового типов (Мишарина, 1972, 1978; Голенецкий, 1989; и др.). Ранее было подмечено, что на флангах в БРЗ механизмы землетрясений зачастую не соответствуют типично рифтовым, а относятся к сдвиго-взбросовому типу, характерному для областей сжатия (Ружич, 1972). Даже в центральной части БРЗ среди преобладающих типично рифтовых механизмов сбросового типа встречаются и иные. Все это также указывает на сходство БРЗ с дизъюнктивной зоной, развивающейся в литосфере Центральной Азии в условиях взаимодействия рифтогенного и планетарного силовых полей. При этом именно на перемычках между впадинами и на дистальных окончаниях БРЗ поле напряжений, проявляющееся в очагах землетрясений, является полигенетическим, т.е. весьма неоднородным по механизмам.

Если посмотреть на картину эпицентрального поля БРЗ в мелком масштабе (рис. 4), то можно увидеть, как подчеркнута эпицентрами землетрясений ее общая структура в виде наиболее сейсмоактивных элементов: разрывов, впадин, перемычек, дизъюнктивных узлов.

Перечисленные доводы в достаточной мере подтверждают это не только как высказанную ранее интуитивную догадку (Ружич, 1972), но уже в виде достаточно обоснованного представления о БРЗ как о растущем мегаразрыве в континентальной литосфере Центральной Азии.

Можно попытаться рассматривать устройство БРЗ с позиции иерархического соотношения размеров входящих в нее впадин более низкого иерархического уровня. Как показывают геологические и геофизические исследования, впадины байкальского типа, от эмбриональных до зрелых, согласно классификации В.П.Солоненко (Солоненко и др., 1966), формируются по типу приразломных, т.е. связанных генетиче -

N - Название Длина Ранг Средняя Перех.

N длина коэфф.

1 БРЗ (вся) 2025 I 2025 2.9

2 Байкальская (вся) 705 И 705 3.0

3 Северобайкальская 270

4 С р ед н еб а й к а л ьс к а я 240 III 236

5 Южнобайкальская 210

6 Баргузинская 225 2.0

7 Тункинская (вся) 135

8 Верхнеангарская 135

9 Хубсугульская (вся) 125 IV 120

10 Муйская 120

11 Чарская 127

12 Д,архатская (вся) 100

13 Северохубсугульская 100 2.3

14 Токкинская 60

15 Среднетункинская 52

16 Северодархатская 45 V 52

17 Южнодархатская 55

18 Бусийнгольская 50 2.3

19 Томская 28

20 Хойтогольская 22

21 Мондинская 22 VI 23

22 Намаракитская 17

23 Южнохубсугульская 25

Таблица 1. Преимущественные линейные размеры впадин в БРЗ ски с активными

разломами. Фундамент и борта этих впадин, как правило, осложнены многочисленными активными разрывами преимущественно сбросового типа, и потому сами впадины байкальского типа можно с достаточным основанием считать деструктивными структурами земной коры, формирующимися в режиме растяжения земной коры и соответствующего опускания ее раздробленных блоков. Согласно представлениям М.А.Садовского (1987), можно обратить внимание на типичное полимодальное распределение средних размеров впадин, указанных в табл.1. БРЗ в своем эволюционном развитии формируется как блочно-иерархическая структура с переходным от ранга к рангу коэффициентом 2.5 (+0.5). В этой же таблице 1 приводятся осредненные размеры впадин для каждого из б иерархических рангов.

На основании рассмотренных выше данных кинематическую эволюцию БРЗ как мегараскола континентальной коры можно представить следующим образом. Судя по геологическим данным, заложение первых приразломных впадин, являющихся эмбрионами будущих рифтовых впадин - Байкальской, Тункинской, Баргузинской, Чарской и др., происходило не строго синхронно. С позиций кинематики и судя по устройству впадин, их формирование шло путем разрастания эмбриональных депрессий от более низкого иерархического ранга к высшему путем объединения в более крупные за счет увеличения размеров и разрушения межвпадинных перемычек (барьеров). В этом свете разрастание БРЗ в сторону флангов, по-видимому, происходило не из единого центра, а из нескольких, т.е. по типу формирования эшелонированного магистрального разрыва из более мелких структурных элементов - впадин и разломов более низкого иерархического уровня. Можно представить, что и в перспективе развитие БРЗ в дистальных направлениях также будет происходить путем дальнейшего разрушения межвпадинных перемычек, слияния мелких впадин в более крупные и вовлечения в зону рифтогенной деструкции новых эмбриональных приразломных впадин на флангах. Представление о строении и динамике БРЗ как иерархически упорядоченной развивающейся зоне мега-разлома в литосфере Центральной Азии логично увязывается с известной блочно-иерархической моделью геологической среды в представлениях М.А.Садовского (1989). Такой подход расширяет область применения данной модели, подчеркивая ее универсальность, а также позволяет подойти к пониманию законов планетарной деструкции, опираясь на принципы структурной самоорганизации геологической среды. Ниже для БРЗ будут рассмотрены законы деструкции в диапазоне меньших размеров и с позиции их иерархического распределения.

Таким образом, на уровне структур планетарного масштаба мы находим, что имеется достаточно оснований рассматривать развитие БРЗ как процесс тектонической деструкции в виде хрупкого раскола континентальной литосферы, начавшегося в сред-

нем-позднем плиоцене, т.е. 3-4 млн. лет назад. Это согласуется с представлениями Brady (1974), В.С.Куксенко и др. (1985), М.А.Садовского (1989), М.Б.Гейликман, В.Ф.Писа-ренко (1989), Г.А.Соболева (1989), В.А.Мансурова (1990) и других исследователей, касающимися масштабного подобия процессов разрушения. Процесс деструкции в континентальной литосфере в планетарном масштабе укладывается в рамки представлений о квазихрупком разрушении, хотя он растянут на миллионы лет и охватывает огромные пространства. Преимущество такого подхода к развитию БРЗ заключается в возможности применения в планетарной рифтогенной геодинамике законов механики хрупкого разрушения, сопровождающегося сейсмическим процессом.

Глава II

СОВРЕМЕННАЯ СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКАЯ ДЕСТРУКЦИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ

НА РЕГИОНАЛЬНОМ МАСШТАБНОМ УРОВНЕ И ЗАЛЕЧИВАНИЕ

РАЗРЫВОВ

В главе II рассматриваются закономерности деструкции земной коры на более низком иерархическом уровне, т.е. в пределах регионального масштабного уровня, ограниченного территорией БРЗ и ее крупных фрагментов. Предпринимается попытка понять, каковы на региональном уровне закономерности разрушения коры при рифто-генном геодинамическом режиме и как они сопоставимы с глобальным. Акцент сделан нами на проявлении деструкции в современный период, о котором мы можем судить более детально по анализу сейсмического режима в БРЗ, поскольку последний несет в себе информацию об энергетике, кинематике, геодинамике и других параметрах, но уже на региональном масштабном уровне.

2.1. Анализ деструктивного процесса в коре

В качестве краеугольного камня, положенного в основу представлений автора о деструкции, взята известная кинематическая концепция прочности, разработанная в Физико-техническом институте им.А.Ф.Иоффе в Санкт-Петербурге (Журков, 1968; Журков, Куксенко, Петров, 1977; Куксенко, 1983; Петров, 1984; и ряд других). Концепция разработана на данных экспериментальных исследований по разрушению твердых материалов. Далее она была применена Г.А.Соболевым и А.Д.Завьяловым (1980, 1984) для объяснения особенностей развития и прогнозирования сейсмотектонической деструкции в сейсмоактивных зонах Камчатки. Фундаментальные положения концепции используются нами в сейсмотектоническом анализе с 1983 года для изучения механики сейсмотектонической деструкции коры в Прибайкалье и Монголии (Ружич и др., 1983, 1989, 1992, 1993). Сущность кинетической концепции прочности многократно изложена в различных публикациях, и потому можно выделить лишь самое важное для данной работы понятие - концентрационного критерия разрушения (ККР). Математическое выражение последнего имеет вид:

KKP = N"1</3. Lcp.-1 ,

где N - число разрывов в единице объема, a LCp - их средняя длина. Физический смысл рассматриваемой концепции и ККР заключается в том, что в среде, подвергающейся значительному нагружению, возникают разрывы, которые накапливаются до определенной критической концентрации, после чего происходит объединение части разрывов в кластеры, т.е. осуществляется переход на более высокий иерархический уровень и т.д. до определенного уровня концентрации кластеров. Когда достигнута предельная для взятого объема концентрация, происходит лавинообразное укрупнение трещин, вплоть до прорастания магистрального разрыва, и наступает локальное разрушение вмещающей нагруженной среды. В динамическую стадию разрушения происходит высвобождение некоторой части запасенной в среде (образце) упругой энергии в виде импульсов колебаний акустического или сейсмического диапазонов. Изучение режима таких импульсов позволяет воспроизвести обычно скрытую от наблюдателя картину разрушения в среде, если исходить из взаимосвязи амплитуды импульса или его энергии с длиной возникшего разрыва и/или величиной подвижки по уже готовому разрыву.

Особенность нашего подхода к изучению сейсмотектонической деструкции, в отличие от работ других исследователей, заключена в том, что в качестве объектов изучения были взяты разномасштабные объемы земной коры - от размеров БРЗ до локального участка, соизмеримого с очагом среднего по энергетическому уровню земле-

трясения. При расчетах учитывались как неотектонические активные разрывы, так и вся их гамма от раннеархейского возраста заложения до современных плейстосейсто-вых областей современных землетрясений. Такие расчеты стали возможными и легко осуществимыми в результате специально разработанной компьютерной программы (авторы И.Г.Менакер, 1992-1993; Е.А. Левина, 1994-1995). Исходными материалами служили геофизические и геологические карты в различных вариантах, разного масштаба (от 1:50000 до 1:3000000) и разных авторов, а также карты дешифрирования аэро- и космофотоснимков (м-ба 1:100000-1000000). Вместе с этими материалами широко использовались сейсмологические данные, которые также анализировались с применением ККР. Каждому землетрясению определенного энергетического класса придавалась длина косейсмического разрыва в очаге, согласно известному уравнению Ю.В.Ризниченко (1976):

= 0,244К- 2,266.

Переводя значения энергии землетрясения в значения размеров возникающих в очагах косейсмических разрывов, можно получить представление о процессе современной сейсмотектонической деструкции в недрах земной коры, а при очень сильных толчках (М>7.0) - и на земной поверхности. В результате анализа карт разломов и/или эпицент-ральных полей с помощью компьютера был подготовлен пакет карт в значениях ККР, позволяющих оценить интенсивность современной деструкции и представляющих теоретический и практический интерес, имея в виду сейсмопрогностический аспект.

В основном с использованием ККР строились карты двух типов (м-б от 1:200000 до 1:2000000). Первый тип карт - это результат анализа всей гаммы разрывных нарушений, сформированных за длительный период геологического развития (тип ККР_р) и в большей части активизированных при рифтогенезе. Второй тип карт (ККР_С) получен при анализе эпицентрального поля всей БРЗ или ее крупных фрагментов, где каждому эпицентру придавалось значение разрыва в соответствии с размерами его очага. Основная цель такого сопоставления - выяснить, какова пространственно-генетическая связь современной сейсмичности с существующей нарушенностью земной коры, поскольку этот вопрос связан с геологическими критериями прогноза сейсмичности. Получены следующие результаты. Коэффициент корреляции двух типов карт обычно колебался от 0,4 до 0,55 для масштабов всей БРЗ или ее крупных фрагментов. При более детальном сопоставлении на уровне более мелких участков корреляция менялась в более широких пределах. Это означает, что в одних местах связь эпицентрального поля с разломами очень тесная, она там очевидна и без расчетов, в других - практически отсутствует. В современный период наблюдений активными в сейсмическом отношении обычно являются лишь отдельные участки крупных структурных элементов: отдельные межвпадинные перемычки (Муйско-Чарская, Верхнеангарско-Муйская и др.), зарождающиеся впадины и участки крупных рифтовых впадин, реже - районы горных поднятий в обрамлении впадин (хр.Удокан, Кодар и др.). Крупные сейсмогенерирующие разломы, типа Главного Саянского, Обручевского, Тункинского и др., в современный период, как правило, обнаруживают только фрагментарную современную активность. Асейсмичные их участки, например, у Приморского разлома, иногда несут все признаки голоцен-четвертичного активного развития и следы палеоземлетрясений с возрастом в тысячи лет - например, Среднекедровская палеосейсмодислокация. Как правило, отсутствие во многих случаях количественной связи между параметрами нарушенности коры и сейсмической активностью многими авторами рассматривалось в качестве доказательства отсутствия и физической связи между процессами деструкции и сейсмичностью. Данный случай, на наш взгляд, - типичный пример проявления недостатков подхода к изучению природных явлений с помощью только статистического анализа без попыток понять физическую природу процесса. Главная причина наблюдаемого в ряде районов несоответствия нарушенности земной коры и сейсмичности заключается в том, что мы имеем возможность отслеживать пространственно-временные параметры сейсмичности только за десятки-сотни лет, редко - за одно-два тысячелетия. Следовательно, точно за такой же период можно судить и о сейсмотектонической деструкции, очаги которой в настоящее время сосредоточены не по всему объему коры, а локализованы в отдельных ее участках. Сеть разрывных нарушений в коре - результат всей геологической эволюции тектонического развития в течение многих десятков и сотен миллионов лет. Поэтому нельзя рассчитывать, что за очень кратковременный период наших сейсмических наблюдений все ослабленные участки коры, где много достаточно

крупных и активных разрывных нарушений, смогут проявить себя в сейсмическом режиме как области современной деструкции.

Как показывает анализ, пространственно районы современной сейсмической активизации представлены в виде сейсмических пятен, достаточно консервативных по местоположению. Такие сейсмические пятна - скопления эпицентров - фиксируются в течение сотен-тысяч лет (Садовский, Писаренко, 1991) и меняют местоположение весьма медленно. В физическом эксперименте по разрушению горных пород с записью акустических импульсов и локацией их очагов хорошо видно относительно медленное перемещение центров локализации источников сигналов в объеме образца. Подобная аналогия имеет место и в земной коре, но во много большие временные интервалы, согласно понятию самоподобия (инвариантности) процессов. Сейсмически пассивные участки можно рассматривать как области, находящиеся в сейсмической паузе, или такие, где уровень напряженно-деформированного состояния коры еще не достиг предельных значений. К последним, возможно, относится Байкало-Торская межвпадинная перемычка, где развитие сейсмического процесса не достигло кульминации.

Использование кинетической концепции прочности как физической базы для изучения сейсмотектонического процесса и, в особенности, применение понятия ККР как инструмента для анализа позволяют, с помощью компьютерной техники, оперативно следить за динамикой развития сейсмических событий в регионе. Наш опыт показал эффективность такого подхода к изучению сейсмотектоники и возможность использования ККР в качестве нового, достаточно весомого критерия сейсмичности, весьма полезного при среднесрочном прогнозе землетрясений. Таким образом, в региональном масштабе связь современной сейсмотектонической деструкции со структурным устройством земной коры в БРЗ, и в особенности с ее нарушенностью, становится неоднозначной и более сложной. Однако это говорит не об ее отсутствии в физическом смысле, а о том, что она не успевает проявиться в полной мере из-за краткости периода наблюдений за сейсмическим процессом.

2.2. Современная периодичность и триггериые механизмы сейсмотектонической деструкции земной коры

Выше уже рассматривалось представление о том, что в БРЗ основным источником энергии тектонических деформаций растяжения коры и ее рифтогенной деструкции являются процессы в верхней мантии - тепловая конвекция, изменение плотности вещества и его насыщенности флюидами. Однако при этом упоминалось о дополнительном влиянии на деформацию коры других энергетических источников - общепланетарного или внеземного происхождения. С ними связано, по-видимому, поле напряжений сжатия земной коры в субмеридиональном направлении. Однако эти энергетические источники относятся к классу длительно действующих и имеют примерно на 1 -2 порядка меньшую мощность. Многие исследователи БРЗ уже обращали внимание на проявление более высокочастотных воздействий на процессы деформирования коры и ее сейсмотектоническую деструкцию, следствием чего является часто наблюдаемая квазипериодичность, проявляющаяся в сейсмическом режиме разных регионов, в том числе и в БРЗ (Ламакин, !968;Ружкч и др., 1989; Гамбурцев, 1992; Чипизубов, 1993, 1994; Ружич, 1994).

Анализ каталогов современных и исторических землетрясений за период 17251994 гг. показал, что мощность потока сейсмической энергии в БРЗ в среднем составляет 2.9-10|4Дж/год, но при этом меняется во времени на два-три порядка. Обнаруживается достаточно явственная квазипериодичность в диссипации сейсмической энергии (рис. 5). В частности, с помощью гармонического анализа выявлены периоды, включающие фазы сейсмической активизации и затишья длительностью 5, 11, 22 и 45 лет. Многими исследователями и автором были отмечены более продолжительные циклы -порядка 90+10, 180+20 лет и еще длительнее - при гармоническом анализе каталогов землетрясений Японии, Китая, Средней Азии, Кавказа за более протяженные интервалы времени. Амплитуда вариаций мощности сейсмического энергопотока, как правило, растет с увеличением длительности периодов. Обнаруживаются также более короткие периоды - суточные и годичные. Например, для Прибайкалья в течение года наибольшее количество сейсмической энергии выделяется чаще всего в декабре-январе, апреле-мае, августе-сентябре, а наименьшее - в марте, июне и ноябре.

Как было отмечено выше, наблюдаемый поток сейсмической энергии - следствие высвобождения в ходе разрушения земной коры лишь небольшой части (2-5%) запасен -

Координаты : 46.00

■ 60.00 с.91.00 - 129.00 ».д. 3646210 !

Средний (.од энергии = 11. 014

Рис.5. Высвобождение сейсмической энергии при сильных землетрясениях (К> 12) в БРЗ за период 1725- 1995 гг. Видно, что диссипация сейсмической энергии происходит в кпази-пернодическом режиме.

ной тектонической энергии. Однако важно отметить, что интенсивность сейсмического процесса достаточно адекватно характеризует энергетику тектонических деформаций, которая примерно в 20-50 раз превышает энергию диссипации в виде сейсмического процесса. Очевидно, что в той же мере вариации сейсмического режима отражают и кинетику процесса тектонической деструкции. Таким образом, в современный этап мы получаем возможность анализировать этот тектонический процесс с помощью сейсмологических наблюдений и их анализа. Каждое тектоническое землетрясение свидетельствует о проявившихся в коре подвижках по разрывам, их росте или о возникновении нового разрыва. Следовательно, вышеупомянутые короткопе-риодные флуктуации сейсмической активности несут важную информацию о .современном..режиме.сейсмотектонической.деструкции земной коры. Основным источником поступления в литосферу БРЗ тектонической энергии считается тепловая конвекция в мантии, т.е. подъем мантийного диапира к подошве литосферы и ее деформирование. Однако есть геологические и сейсмологические данные по механизмам очагов, согласно которым наряду с этим местным, локализованным энергетическим источником наблюдаются признаки проявления дополнительных планетарных тектонических сил в виде субмеридионального сжатия (Ружич, 1972). Рифтогенная деформация и сейсмотектоническая деструкция земной коры в Прибайкалье, таким образом, являются результатом комбинированного действия местного мантийного и планетарного энергетических источников (Ружич, 1978; Ботт, 1990; Попов, 1995). Относительно причин, природы и механизмов, обусловливающих квазицикличность в диссипации сейсмической энергии, пока трудно сказать что-либо достаточно определенное. Тем не менее, в свете физических экспериментов в области изучения состояний предраз-рушения и самого разрушения твердых тел получены результаты, которые позволяют объяснять возможные причины сейсмических флуктуации, связывая их, например, с триггерными механизмами в виде дискретно-волновых колебательных движений различного происхождения (Бовенко, 1987, 1990; Никонов, 1993; Соболев и др., 1993; Уло-мов, 1993; и др.). Сами волновые колебания широкого спектра фиксируются геодезическими и геофизическими методами как упруго-пластические деформационные волны, порождаемые источниками различной природы. По масштабу их, видимо, можно разделить на внеземные, общепланетарные, региональные и локальные. Последние могут проявляться как деформационные волны, генерируемые из районов с высокоактивным тектоническим режимом - например, из региона Индостано-Евразиатской коллизии плит (Нерсесов и др., 1990; Уломов, 1990; Ннконов, 1993; и др.). Согласно результатам экспериментов и выводам В.Н.Бовенко (1990), а также В.Ю.Буддо (Ружич, Буддо, 1994), растущие разрывы сами способны генерировать автоколебания и таким способом воздействовать на другие разрывы, ускоряя их развитие, что способствует процессу саморазрушения в нагруженной среде. Возникает явление спонтанного или лавинно-неустойчивого трещинообразования (ЛНТ), положенное в основу известной одноименной модели. Природа внеземных и планетарных триггеров весьма разнообразна и пока не ясна, но, судя по наблюдаемым гармоникам, происхождение некоторых из них связано с ротационным режимом Земли, чэндлеровскими колебаниями ее оси вращения, орбитальным положением нашей планеты по отношению к Солнцу в разные месяцы года, приливным влиянием Луны и Солнца, и, возможно, другими космическими при-

чинами (Струве и др., 1968; Стойко, 1970; Сидоренков, 1982; Андерсон, 1984; Кузнецов, 1990; Котяяр, 1992; и др.).

Проявление квазипериодичности в сейсмическом режиме Прибайкалья позволяет более обоснованно прогнозировать наступление спокойных и весьма активных фаз в сейсмотектонических краткосрочных циклах путем их экстраполяции на ближайшие годы-десятилетия. Каждая подобная сейсмотектоническая фаза в БРЗ означает проявление фазы очередной активизации смещений по зонам рифтогенных разломов, а также появление новых разрывов при длительных процессах опускания впадин, роста горного обрамления и растяжения коры.

Наблюдаемые волновые деформации - как упругие, так и пластические - следует относить к числу важнейших факторов, обусловливающих и регулирующих режим процессов сейсмотектонической деструкции в земной коре. Изучение этих процессов создает предпосылки для прогноза изменений сейсмической погоды и разработки теории сейсмического процесса и деструкции коры.

2.3. Некоторые параметры процесса современной сейсмотектонической деструкции

Для выявления структурно-иерархической упорядоченности, установленной в ряде сейсмоактивных регионов - например, на Кавказе (Смирнов, 1993; и др.), автором был проведен количественный анализ Карты разломов юга Восточной Сибири и территории БРЗ (гл.ред.П.М.Хренов, 1982г., масштаб 1:1500000), составленной по результатам геологической съемки, а также Карты активных разломов Японии (Maps of Active Faults in Japan..., 1992) и карты дешифрирования космоснимков (Резанов и др., 1991, масштаб 1:1500000). Предпринималась попытка выявить наличие полимодального распределения в размерах длин разрывов земной коры БРЗ на региональном иерархическом уровне, а также установить примерные переходные коэффициенты между модами длин разрывов. Обработка велась с использованием пакета программ "Statgraf1.

Было установлено, что полимодальность в распределении преимущественных длин разломов территории БРЗ проявляется достаточно явственно, хотя при этом обнаруживается существенный размыв модальных пиков в зависимости от выбранного шага осреднения, особенностей составления той или иной карты и ее масштаба. Выявились следующие наиболее часто встречаемые длины (ранги в км) разрывов по Карте разломов... (1982, м-б 1:1500000), составленной по геологическим данным: 22-27: 55-75: 125-145: 225-285: 600-675. Между этими модами переходный коэффициент колеблется в пределах 1.8-2.5, а среднее значение для всех мод составляет 2.2. Уравнение L/N имеет вид:

N=e10-7/L'-6;R = 0.95.

По карте масштаба 1:500000, составленной на основе космофотодешифрирования (Резанов и др., 1991), предпочтительные по встречаемости длины разрывов таковы: 713: 21-27: 43-45: 77-105: 197-239, а среднее значение переходного коэффициента составляет 2.15+0.25. Иногда в расчетах появлялись промежуточные моды, однако из-за низкой частоты встречаемости они не учитывались. Уравнение L/N представлено в виде:

N =e10/lJ-8;R = 0.98.

Для сравнения были сделаны пробные расчеты для недавно изданной тщательно составленной, детальной Карты активных разломов Японии масштаба 1:500000. Выявлены такие основные моды: 2.5-5.5: 8.5-9.5: 23-33: 46-61, и, соответственно, переходный коэффициент составил 2.2+0.3. Уравнение связи между L и N представляется в виде:

N =e8/L2; R = 0.99.

Как видим на трех рассмотренных примерах различных карт разрывов регионального уровня, наметились предпочтительные размеры разрывных нарушений разных иерархических уровней с близким коэффициентом перехода от одного ранга к другому. Здесь интересно сходство наблюдаемых нами значений переходного коэффициента с данными физического эксперимента по разрушению тела пластинообразной формы, в котором образуется блочно-иерархическая структура с переходным коэффициентом К~2 (Асатрян, 1992; Асатрян, Соболев, Мансуров, 1993).

Таким образом, приведенные расчеты позволяют выделить 4-5 иерархических уровней разрывов земной коры на региональном масштабном уровне с переходным

коэффициентом между рангами, равным 2.2+0.3. Добавим также, что встречающиеся на рассмотренных нами картах ранги разрывов и переходные коэффициенты достаточно близки к линейным размерам рифтовых впадин разных рангов и переходному коэффициенту. Такое сходство подтверждает дополнительно, что рифтогенное впадинообра-зование - по существу, процесс, аналогичный деструкции коры в масштабе всей БРЗ и ее отдельных фрагментов. Отсюда следует предположение о том, что последовательное объединение (кластеризация) разрывных нарушений разных рангов и их переход на более высокий иерархический уровень кинематически подобны процессу деструкции более низкого уровня.

2.4. Количественная характеристика современной деструкции в очагах землетрясений региона

С позиций сейсмотектоники землетрясения можно рассматривать как акты быстрого сброса избытка накопленной в коре тектонической энергии путем увеличения нарушения сплошности среды и излучения волновых колебаний. Попытаемся в первом приближении понять - через какие сейсмические толчки преимущественно происходит основная диссипация энергии и как реализуется сейсмическое течение в коре. Расчеты проводились путем компьютерного анализа каталога землетрясений с К>8 за период 1970-1992гг. Для оценки длин разрывов (Ь), возникающих в очагах землетрясений с различной энергией (К, Дж), использовалось известное уравнение Ю.В.Ризниченко (1976).

Приведем некоторые результаты расчетов. За 1970-1992 гг. в земной коре региона, включающего БРЗ, судя по количеству зарегистрированных сейсмических толчков с К>8 (порядка 23 тысяч), соответственно возникли новые разрывные нарушения или удлинение уже имеющихся на определенную величину с общей длиной более чем 17 тыс.км. Средняя сумма длин сейсмогенных разрывов, возникающих за 1 год, составляет около 760 км. В действительности она еще больше, если учитывать еще более слабые землетрясения, вклад которых в нарушенность коры очень велик. Обратим внимание -землетрясения с К=8.0-8.9 дают вклад в рост нарушенности до 50% и выше, а вклад сильных землетрясений (К=15-17), согласно уравнению Ю.В.Ризниченко, не превышает первых процентов от общей суммы длин сейсмогенных разрывов. В годы слабой сейсмической активности - например, 1988 - вклад слабых толчков в общую сейсмотектоническую нарушенность возрастает до 54%, но суммарная длина разрывов невелика, ~300-400 км. Зато в более активные годы (1989, 199!, 1992) растет доля вклада средних и сильных толчков до 5-10%, а общая длина разрывов достигает I тыс.км и более. Как видно, подавляющий вклад в рост сейсмотектонической нарушенности дают многочисленные толчки 8-10 классов. С другой стороны, очевидно, что в высвобождении сейсмической энергии явный приоритет за редкими, но самыми сильными толчками. Причем основной сброс накопленной тектонической энергии в виде сейсмических колебаний происходит за очень короткое время - от первых секунд до первых минут. Сброс энергии и накопление повреждений в коре от слабых толчков происходит за время на много порядков большее. Поэтому здесь можно говорить о преобладающей диссипации тектонической энергии именно в виде сейсмического течения горных масс (по Ю.В.Ризниченко), т.е. в ходе квазипластических деформаций в средней и верхней частях земной коры. Значительно большая механическая энергия тектонических деформаций расходуется на образование еще более мелких разрывов, фрикционное трение и тепло.

Отметим еще одну, весьма существенную, выявленную особенность процесса современной сейсмотектонической деструкции коры. Отмеченное совпадение видов уравнений распределения количества и размерностей впадин и разломов с графиком повторяемости обнаруживает проявление иерархического принципа при деструкции горных пород на планетарном, региональном и локальном масштабных уровнях. То есть известное нам проявление этого закона в графиках повторяемости землетрясений аналогично проявляется и на более высоких масштабных уровнях тектонической деструкции.

Важное практическое следствие из этого вывода заключается в том, что, исходя из подобия механизмов деструкции горных пород и существующей иерархии разрывов, можно осуществлять экстраполяции от одного уровня к следующему в иерархической последовательности, т.е. от малых форм переходить к более крупным или наоборот. Следовательно, сделанный вывод можно использовать при изучении условий подготовки очагов землетрясений сильных, опираясь на опыт изучения более частых слабых толчков, а также данные лабораторного эксперимента. При дефиците данных о подго-

товке сильных землетрясений (К>16) такой вывод имеет практическую значимость в среднесрочном прогнозе землетрясений среднего и высокого энергетического уровня.

2.5. Восстановление сплошности земной коры путем залечивания разрывов

После получения представления о том, какова скорость роста численности разрывных нарушений при сейсмотектоническом процессе, возникает вопрос: есть ли альтернатива процессу деструкции? Нами были проведены дополнительные исследования, касающиеся залечивания сейсмогенных разрывов (Ружич, 1981; Ружич, Медведев, Иванова, 1990).

В широком смысле под процессом залечивания понимается восстановление сплошности массивов горных пород, подвергшихся деструкции. Этот процесс - следствие длительных термохимических преобразований вещества при различных сложных сочетаниях температур, давления, флюидного режима, состава горных пород, их физических свойств, тектонического режима. Скорость физико-химических реакций в геологических процессах, как известно, возрастает при росте термобарических параметров и содержания флюидов. Следовательно, в более глубоких слоях земной коры темп залечивания нарастает, и в районах с интенсивным эндогенным режимом в мантии восстановление сплошности может в значительной мере компенсировать деструкцию. По всей вероятности, в земной коре это происходит при Т~650-1000°С и Р>400 МПа, что соответствует условиям амфиболитовой фации метаморфизма и глубинам 20 км и более при температурном градиенте порядка 30°С/км. Такой тип метаморфогенного залечивания тесно связан с глубокими метаморфическими преобразованиями горных пород в нижней части континентальной земной коры, которые длятся миллионы лет.

В породах, подвергшихся хрупкому разрушению и после этого претерпевших метаморфизм амфиболитовой или гранулитовой фации, в результате глубокого преобразования вещества, вплоть до переплавления, происходит практически полное восстановление прочностных свойств. Однако этот тип залечивания, ввиду приуроченности к глубоким слоям земной коры (обычно ниже сейсмофокального слоя) и значительной длительности, не представляет большого интереса при рассмотрении прикладных проблем сейсмологии. Для их решения важнее другой тип залечивания пород. Он отличается более высокой скоростью и проявляется в средней и верхней частях земной коры, где чаще всего располагаются очаги мелкофокусных землетрясений значительных энергий. Этот тип залечивания можно назвать гидротермально-метасоматическим, и для него наиболее оптимальны значения Т=100-600°С и Р=50-400 МПа.

В основе механизмов залечивания разрывных нарушений лежит явление заполнения зон скольжения или повышенной проницаемости новообразованными минеральными агрегатами вследствие осаждения их из газоводных растворов или при перекристаллизации раздробленной активированной породы. Источниками растворов могут быть магматические очаги, области скопления флюидов или рассеянные флюиды, содержащиеся в поровом пространстве горных пород.

Возникающие при сильных землетрясениях сейсмогенные разрывы растут быстро, со скоростями порядка многих сотен - первых тысяч метров в секунду. Поэтому в них, в отличие от разрывных нарушений, растущих в криповом режиме, физико-химические процессы, в том числе залечивающие, имеют некоторые особенности. Быстрый рост сейсмогенных разрывов сопровождается резким спадом напряжений, возникновением больших барических и термических градиентов в зоне декомпрессии, значительным увеличением проницаемости раздробленных пород и усиленным флюидопо-током. Ввиду резкого нарушения физико-химического равновесия сейсмогенные разрывы залечиваются более интенсивно, чем криповые, и это находит отражение в химизме и онтогении залечивающих минералов.

Проведенный автором анализ экспериментальных и расчетных данных (Ружич и др., 1990), подкрепленный геологическими данными по изучению длительности формирования месторождений жильного типа, позволил получить уравнение зависимости времени залечивания (Т, с) от объема области дилатансионного раскрытия зоны сей-смогенного разрыва (V, мм3), пригодное пока лишь для ориентировочных оценок:

1цТ = 0.51 + 3.78.

Установлено, что прочность образцов с трещинами, залеченными при гидротермальных процессах, заметно ниже исходной. Она обусловлена соотношением механиче-

ских свойств минеральной фазы заполнителя и стенок нарушений, а также прочностью контакта жилы с вмещающими породами и ориентировкой залеченной трещины по отношению к осям скалывающих или нормальных напряжений. В большинстве случаев типичные минералы фазы выполнения трещин при гидротермальных процессах - такие, как кальцит, хлорит, эпидот, гематит и др., имеют низкие прочностные свойства. Кварц, широко распространенный в природе как залечивающий материал, обладает относительно высокой прочностью, однако он очень хрупок, в процессе деформирования вмещающих горных пород в нем возникает множество дефектов, что приводит к существенному снижению его сопротивления разрушению.

Большой опыт детального геологического изучения жильных месторождений свидетельствует о многократном возобновлении подвижек по разрывным нарушениям, залеченным при гидротермальном и гидротермально-метасоматическом процессах. При этом многократное вспарывание разрывов, залеченных разными минеральными агрегатами, происходит как по контакту жил, так и по внутрижильным дефектам. Петрографическое изучение образцов милонитов, взятых из зон таких сейсмоактивных разломов, как Главный Саянский, Северохангайский и Долиноозерский, позволяют уверенно различать следы многократного приоткрывания и смещения по трещинам с заполнением их разнообразными минеральными агрегатами.

Таким образом, исходя из сказанного выше в отношении прочности залечивания, можно утверждать, что гидротермально-метасоматический тип залечивания, характерный для верхней половины континентальной земной коры, не приводит к полному восстановлению ее прочностных свойств.

Наряду с деструкцией коры повсеместно проявляются и уравновешивающие ее конструктивные процессы, т.е. восстановление сплошности путем залечивания разрывных нарушений и консолидации среды.. Нарушение такого равновесия в сторону деструкции происходит при увеличении активности энергетического источника деформаций коры.

Отметим основные выводы по главе II.

Ввиду краткости периода сейсмологических наблюдений связь современной сейсмотектонической деструкции в земной коре БРЗ с ее нарушенностью в ряде мест не всегда очевидна. В действительности она, несомненно, существует, если учитывать природу сейсмического процесса как проявление динамически протекающей деструкции горных пород в сейсмофокальных зонах.

Опираясь на представления кинетической концепции прочности твердых тел, был применен новый критерий определения концентрации разрывов (ККР), позволяющий количественно оценивать степень уже существующей нарушенности земной коры, а также следить за современной динамикой развития косейсмических разрывов через расшифровку сейсмического процесса.

Выделяемые при анализе геологических карт иерархические ранги разломов, так же как и рифтовые впадины, имеют межранговые переходные коэффициенты, близкие к 2. Это подтверждает подобие процессов деструкции в земной коре в диапазоне размеров от БРЗ как единой развивающейся дизъюнктивной геоструктуры до уровня локальных разрывов.

Наблюдаемые флуктуации в сейсмическом режиме свидетельствуют о том, что современная сейсмотектоническая деформация и деструкция в земной коре БРЗ также происходят в волновом режиме. Проявления деформационно-волновых колебаний широкого спектрального диапазона являются неотъемлемой частью геологического процесса, и их следует учитывать при разработке методов прогноза сейсмической опасности.

Альтернативой деструкции земной коры является процесс залечивания разрывных нарушений. Последний уравновешивает деструктивный процесс и позволяет в масштабах геологического времени сохранять сплошность геологической среды. Это равновесие может нарушаться при уменьшении или увеличении интенсивности притока тектонической энергии в отдельном регионе.

Глава III

ЛОКАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД И МОДЕЛИ СЕЙСМОГЕНЕРИРУЮЩИХ ЗОН РАЗЛОМОВ

После рассмотрения процессов деструкции на уровне, соответствующем всей БРЗ и ее крупным фрагментам, анализируются особенности развития косейсмических локальных разрывов в сейсмогенерирующих зонах разломов, разломных узлах и в отдельных очагах землетрясений. На основе выявленных наиболее существенных закономерностей представлены две сейсмотектонические модели зон разломов, необходимые в качестве основы при разработке подхода к прогнозированию сейсмотектонической деструкции. Анализ существующих моделей очагов землетрясений (JIHT, ДД, "Stick-slip" и др.) и сделанные выводы были изложены нами ранее (Ружич, Хилько, 1985, 1989), и их суть сводится к следующему.

Из-за существующего в природе многообразия геодинамических режимов и сейсмотектонических условий каждая из известных моделей очагов землетрясений является лишь частным случаем подготовки события в конкретной геодинамической обстановке. Была сформулирована задача разработки разломов,

генерирующих очаги землетрясений широкого спектра, - от слабых до очень сильных.

3.1. Восстановление картины деструкции в очагах землетрясений по анализу их афтершоков

Сейсмогеологическое обследование районов возникновения природных сейсмических явлений показывает, что при сильных коровых землетрясениях с М>6.0 сейсмо-гетые разрывы часто достигают земной поверхности, проявляясь в виде сложных зон сейсмодислокаций; эпицентры афтершоков концентрируются вдоль зон сейсмодисло-каций вблизи линии магистрального разрыва, его ответвлений и оперяющих нарушений (Солоненко, I960; Моги, 1988; Борисов, Рогожин, 1989; Рогожин, 1990; Кочетков, Зорин и др., 1993; Segall, 1993; и др.). Сейсмодислохации, как правило, приурочены к зонам активных долгоживущих разломов и в редких случаях являются новообразованными, т.е. рассекающими ранее ненарушенные блоки горных пород. Установлено, что сейсмотектоническая деструкция земной коры, локализованная в очагах землетрясений, преимущественно развивается путем подновления древних нарушений с подчиненной долей новообразованных разрывов. Остается неясным, как идет процесс деструкции в глубине очагов.

При недоступности прямого изучения механизма деструкции в очагах более слабых землетрясений с разрывами, не выходящими на поверхность, возникает необходимость применения иных способов восстановления картины внутриочаговой деструкции.

Для восстановления картины деструкции в очаговой области автором, совместно с Н.С.Боровик, были рассмотрены афтершоки 7 сильных землетрясений с М=5.0-6.8, эпицентры которых расположены западнее оз.Хубсугул в районе границы Тувы и Монголии в пределах западной окраины Байкальской рифтовой зоны, а также в районе Центрального Байкала.

Анализировались афтершоки, отмеченные в течение первых суток после главного землетрясения. Сделаны следующие основные выводы.

Изучение картины деструкции в очагах землетрясений с помощью анализа аф-тершоковых последовательностей на стадии афтершокового "доламывания" позволяет, на наш взгляд, выявить обычно скрытые на глубине особенности, которые достаточно хорошо согласуются с картиной поверхностного вспарывания или подновления уже имеющихся разрывов.

Обнаруживаемые в ряде случаев расхождения с решениями механизмов очагов, полученными традиционным способом, можно рассматривать как расширение возможностей интерпретации сейсмологических данных с помощью данного методического подхода.

В соответствии с опытами разрушения горных пород в лабораторных условиях можно предполагать, что данный методический подход дает картину более адекватную природной, чем с помощью только традиционного метода определения механизмов очагов. В действительности же можно предположить, что реальная картина разрушения горных пород в очагах землетрясений еще более сложная, если судить по строению

сейсмодислокаций.

Таким образом, на основании рассмотрения афтершоковых последовательностей в первые часы - сутки после землетрясений можно в некотором приближении представить механизмы возникновения косейсмических разрывов в локальных объемах очагов землетрясений.

3.2. Основные черты современной сейсмотектонической деструкции по результатам интерпретации сейсмического режима

В углублении такого понимания и расшифровки сейсмического режима большую роль играет физический эксперимент, на основе которого, с учетом иерархического подобия, в основном и создается в настоящее время теория макроразрушения горных пород. Накопленный разными исследователями значительный опыт многочисленных лабораторных экспериментов по разрушению образцов с использованием акустоэмисси-онного метода позволяет, например, дать удовлетворительное объяснение причин некоторых часто наблюдаемых явлений в сейсмическом процессе Прибайкалья и смежных территорий.

Сейсмическое затишье. Этот признак подготовки широко распространен и в других регионах и наблюдается в сейсмическом режиме БРЗ во многих случаях перед значительными толчками, если судить по уменьшению энерговыделения в сравнении с фоновыми значениями. Например, перед Бусийнгольским землетрясением 27.12.1991г. (К=16.2) в районе будущего очага примерно с 1980 года возникла область, где проявлялись только слабые и редкие толчки, в основном 8-10 энергетических классов. Такая же ситуация имела место и при Среднебайкальском (29.08.1959г., К= 15.0), и недавнем Южноякутском (20.04.1989г., К= 16.5) землетрясениях, где период затишья охватывал соответственно 7 и 24 года. В пределах большой области затишья толчки 10 класса отмечались как единичные, а в основном фиксировались слабые землетрясения с К<9. С позиций физического эксперимента (Бовенко, 1987, 1989, 1990; Виноградов, 1989; Соболев и др., 1993; Шпетцлер, Кольцов, Челидзе, 1993; и др.), объяснение этого явления заключается в том, что в предельно нагруженной среде, где происходит подготовка более крупного кластера, необходимо соответствующее время и дополнительное накопление тектонической энергии. В этот период исчерпываются малопрочные участки, завершается рост имеющихся элементарных разрывов. Когда в среде достигается предельная прочность - например, в крупной неровности, тормозящей сдвижение берегов крупного разрыва, - после пластической деформации начинается ее динамическое разрушение в виде серии сильных сейсмических толчков. В макромасштабе разрушение больших перемычек между крупными разрывами может длиться, по-видимому, десятки, сотни или тысячи лет. Среда за период затишья накапливает за счет деформационной накачки дополнительную энергию, и в момент главного толчка происходит переход на следующий иерархический уровень, возникает более крупный магистральный разрыв более высокого иерархического уровня. Например, в 1991 г. деструкция коры в БРЗ в подавляющей части была сосредоточена в районе очага Бусийнгольского землетрясения, где при главном толчке возник разрыв длиной 48 км. Вблизи очага 01.04.1976г. был предваряющий толчок (отдаленный форшок) с К=14, при котором возник разрыв протяженностью 14 км. Судя по геологической обстановке, можно предполагать, что в районе Бусийнгольского очага имел место, как частный случай, иерархический переход сейсмогенных разрывов с 14-километрового уровня на 48-километровый с переходным коэффициентом 3.4. Как хороший пример можно упомянуть Могодское землетрясение (МНР) 05.01.1967г. (К=17). При нем в очаге возник разрыв протяженностью 76 км, а ранее, в 1958 году, на этой же зоне разлома, в 60 км севернее, был зафиксирован наиболее сильный толчок с К=16 и длиной сейсмогенного разрыва в очаге порядка 24 км. Если эти события рассматривать как геодинамически взаимосвязанные, то тогда переход с низшего иерархического уровня на смежный более высокий происходил с переходным коэффициентом 3.2.

При Среднебайкальском землетрясении 29.08.1959г. (К=15) предваряющие толчки (1952г.) имели К=13. Тогда иерархический переход в очаге при землетрясении произошел от длины 8 км до 24 км с коэффициентом 3.0. Такое или близкое к нему значение скачка длин сейсмогенных разрывов в очагах землетрясений наиболее характерно, хотя есть примеры и других значений, что зависит от свойств коры и скорости ее деформирования. В районе разломных узлов подобные отличия, по-видимому, объясняются более сложной геоструктурной ситуацией, механизмом деструкции и резко диф-

ференцированным напряженным состоянием горных масс в очаговой области. Такова, вероятно, картина кинематики иерархических переходов на уровне локальных очагов объемов коры при ее деструкции в сравнительно короткие временные периоды.

Необходимо отметить проявление эффекта относительного сейсмического затишья и в более широком масштабном диапазоне сейсмотектонических структур. Оно проявляется в масштабе от всей БРЗ в целом до крупных фрагментов БРЗ, зон разломов и на уровне сильных землетрясений, и даже в эксперименте на образцах горных пород.

В качестве характерного примера можно вновь взять землетрясение 14-го энергетического класса 01.04.1976г. также в районе Бусийнгольской впадины. Его эпицентр расположен в 20 км к ССЗ от эпицентра вышеупомянутого Бусийнгольского сильного землетрясения. Перед ним также имея место относительный дефицит землетрясений 1011 энергетического класса, начиная примерно с 1968 года. Такое проявление подобия отмечалось при Таас-Юряхском (1967), Южноякутском (1989) и других землетрясениях. К этому можно добавить также еще один пример, касающийся режима сейсмического энерговыделения в масштабе всей БРЗ как единой мегаструктуры дизъюнктивного типа. В сейсмическом цикле обычно фазе увеличения сейсмической активности длительностью порядка 10-15 лет предшествует примерно равная по длительности фаза спада.

Таким образом физически можно объяснить, почему в сейсмическом режиме БРЗ и Прибайкалья возникновение периода сейсмического затишья и пространства, где оно локализовано, можно считать важным прогностическим признаком.

Отдаленные во времени форшоки. Термин "отдаленные форшоки" применен в достаточной мере условно для обозначения сейсмических толчков, которые возникают за многие месяцы - годы, а их эпицентры располагаются на периферии будущего очага сильного землетрясения. То есть предполагается генетическая и пространственно-временная связь подобных форшоков с иерархически более поздним значительным событием, чем и обусловлено назначение этого термина. По энергетическому соотношению (К) такие форшоки обычно на 3+1 порядка ниже, чем у последующего более сильного землетрясения. Статистика проявления подобных отдаленных форшоков для сильных землетрясений БРЗ и смежных территорий невелика, они отмечались для Таас-Юряхского (1967), Южноякутского (1989) и Бусийнгольского (1991) землетрясений, но подобные явления известны и для более многочисленных землетрясений среднего энергетического уровня - Тагархайского (1985), Бабушкинского (1991) и других. В работе К.Моги (1988) также отмечены подобные толчки, возникающие по периферии брешей на месте будущих толчков. Наконец, в лабораторном эксперименте при разрушении образцов горных пород и других твердых материалов также перед затишьем во многих случаях фиксировались заметные всплески энергетических импульсов акустической эмиссии (АЭ). В свете сказанного отдаленные по пространственно-временным параметрам форшоки следует рассматривать как сейсмотектонические кластеры смежного, но более низкого иерархического уровня. Появление таких землетрясений на периферии сейсмической бреши может в ряде случаев рассматриваться как признак подготовки еще более сильного толчка в ближайшие месяцы - годы.

Разработанная под руководством автора компьютерная программа позволяет производить оперативные расчеты параметров энергий землетрясений, длин разрывов, количества толчков, графиков Беньоффа, повторяемости, построение типов карт и многое другое. Это позволило сравнить кинематику и динамику в процессах сейсмотектонической деструкции на разных пространственных и временных иерархических уровнях - от всей БРЗ до размеров очагов землетрясений. При таком сопоставлении хорошо выявляются черты самоподобия в механизмах разрушения от уровня очага слабого землетрясения до масштабов всей БРЗ.

При компьютерном анализе хорошо видна картина подобия в накоплении количества, энергии и других параметров землетрясений во всей БРЗ, в ее фрагментах и на уровне очагов сильных и средних по энергетическому уровню сейсмических толчков. Это подобие в механике разрушения горных масс прослеживается и во временном диапазоне периодов при переходе с более низкого иерархического уровня на смежный более высокий. Например, в очаге сильного землетрясения такой переход осуществляется десятки секунд - первые минуты, а подготовка - в течение многих лет. Крупные барьеры между растущими разломами и неровности берегов разрывов (asperity) подвергаются деструкции за многие акты сейсмотектонической активизации, т.е. в течение сотен-тысяч лет и более. Перемычки между рифтогенными впадинами разного уровня теряют свою целостность и разрушаются в течение десятков - сотен тысяч - миллионов лет, как,

например, в районе Академического хребта, отделяющего Северобайкальскую впадину от Среднебайкальской. По геологическим данным, время развития межплитной границы при расколе континентальной литосферной плиты охватывает периоды в десятки-сотни миллионов лет.

Обращает на себя внимание еще одна интересная особенность в динамике напряженно-деформируемого состояния среды при землетрясениях в БРЗ. На стадии подготовки очага сильного землетрясения (М>6.5) заметно увеличивается размер сейсмического пятна, а после основного события, за период афтершоковой деятельности порядка нескольких месяцев, площадь такого пятна почти мгновенно (за часы-дни) уменьшается до размеров очага. Это означает - на окружающей территории практически не происходит землетрясений, например, с К>9.5, в течение одного-двух лет. Радиус области "молчания" очагов сильных землетрясений иногда составляет две-три сотни километров и более. Постепенно, за 1-2 года или более, общие размеры пятна восстанавливаются. Складывается впечатление, что наблюдаемое фокусирование эпицентров в очаговой области обусловливается резким перераспределением тектонических напряжений в области, которую можно было бы назвать донорской для данного очага, т.е. ответственной за накопление напряжений и подготовку очага. В таких случаях можно оценивать размеры области подготовки очагов по данному критерию. В качестве ярких примеров можно отметить пространственно-временной характер сейсмического режима Среднебайкальского (29.08.1959г.), Могодского (05.01.1967г.) и Бусийнгольского (27.12.1991г.) сильных землетрясений. Подобное явление в сейсмическом режиме, по-видимому, можно представить как проявление известного в материаловедении эффекта Кайзера в процессе деструкции в земной коре, когда после главного толчка восстановление среды до исходного уровня напряженного состояния и возобновление сейсмичности происходит в течение достаточно продолжительного времени. В ряде случаев достаточно сильные землетрясения не сопровождаются длительным шлейфом афтершоковой последовательности - например, недавние землетрясения 21.08.1994г. в Чар-ской впадине (К= 15.5) и Тункинское 30.06.1995г. (К=14.1). Судя по механизмам очагов, такие явления могут быть объяснены, например, одноактным проседанием блока земной коры при ее растяжении или срезанием выступа на плоскости разлома.

По этому подразделу сделан вывод о проявлении принципа самоорганизации и самоподобия механизмов разрушения на разных иерархических уровнях, который особенно отчетливо заметен при переходах в смежных масштабных уровнях. Например, при сильном землетрясении в его очаге в стадию афтершоков деструкция идет какое-то время спонтанно, за счет дренирования тектонической энергии из соседних объемов земной коры. Причем возникновение косейсмических разрывов провоцирует появление новых разрывов за счет автовозбуждения среды при перераспределении напряжений, возникновении колебательных волновых воздействий и проявлении других триггеркых механизмов.

3.3. О барьерно-линеамеитной сейсмотектонической модели

Экспериментальные данные

Для разработки модели была предпринята попытка лабораторного моделирования совместно с В.А.Мансуровым и Б.Ц.Манжиковым в Институте физики и механики горных пород АН КиргССР (г.Фрунзе) на базе технического оборудования лаборатории экспериментальных методов исследования разрушения горных пород (Ружич, Манжиков, Мансуров и др., 1990). В период с 1982 по 1989 гг. были испытаны образцы горных пород, отобранные в зонах сейсмоактивных разломов Прибайкалья, Средней Азии и МНР. Отличительной особенностью экспериментов было применение новейшей методики изучения акустоэмиссии (АЭ), разработанной В.С.Куксенко и его коллегами в Физико-техническом институте им.Иоффе (Санкт-Петербург). Использовались образцы различных горных пород: от монолитных до трещиноватых - и с природными, и с искусственно пророщенными трещинами при контролируемом разрушении. Применялось также разработанное нами бандажное устройство для создания дополнительного бокового сжатия сдвигающихся частей образцов. Варьировались степень шероховатости стенок трещин, состав пород и наполнитель в полостях сдвиговых трещин. С помощью метода АЭ при скольжении стенок сдвиговых (сколовых) трещин изучались механизмы возникновения очагов, генерирующих упругие импульсы. Визуальный осмотр поверхностей стенок трещин до и после эксперимента позволял установить расположение источников излучения АЭ, их размеры и характер разрушения неровностей. Обычно при

амплитудах смещения берегов трещин порядка 2-3 мм площадь их соприкосновения, несмотря на боковое обжатие до 20-40 МПа, не превышала 10-15% от площади общей поверхности. По существу, соприкосновение стенок магистральной трещины, полученной при предварительном контролируемом разрушении образца, было точечным, т.е. прикладываемая к такому образцу осевая нагрузка (20-50 МПа) концентрировалась на отдельных выступах и мелких шероховатостях поверхностей сдвиговой трещины, где под нагрузкой возникали перенапряженные участки разрушения - очаги интенсивной генерации АЭ. По ходу смещения берегов трещины в соприкосновение последовательно вступали различные выступы, и таким образом локализованные очаги разрушения как бы "мигрировали" вдоль зоны скольжения.

В свете работ П.И.Мануйлова (1974), установлено, что пологие выступы могут играть роль клина в сдвиговой зоне, создавая условия локального бокового распора стенок разрыва, равного высоте уступа, и очень высокой концентрации нормальных и касательных напряжений как в самом теле выступа, так и в его окрестности. Если в месте концентрации касательных напряжений оказывался ослабленный по прочности участок, то возникала повышенная вероятность его разрушения. При наличии крупных выступов происходило их разрушение и формирование очагов излучения не только в самой зоне, но и в ее периферийной области. Таким образом, установлено, что ширина области динамического влияния зоны сдвигания непосредственно зависит от степени шероховатости стенок разрывов и упругих свойств породы, выраженных в способности передавать напряжение на то или иное расстояние от основания выступа, воспринимающего сдвиговую нагрузку. В период нагружения выступа зона динамического влияния сдвиговой трещины расширяется, после разрушения выступа происходит ее резкое сужение и превращение в область пониженных напряжений.

Большое внимание в экспериментах было уделено исследованию характера смещений стенок сдвиговой трещины с учетом имеющихся неровностей. Особый интерес вызывали изменения характера подвижки и АЭ на разных стадиях взаимодействия неровностей в виде выступов и выемок на стенках трещины. Перед разрушением выступа происходило снижение скорости смещения ее берегов, вплоть до остановки на несколько секунд при одновременном быстром росте напряжений. В момент разрушения выступа отмечался спад напряжений на десятки-сотни мегапаскалей, всплеск интенсивности АЭ и мгновенное проскальзывание берегов трещин на доли миллиметра. В природных условиях сходный режим подобных изменений скорости смещения в зонах сей-смогенерирующих разломов фиксируется геодезическими методами на Алма-Атинском геодинамическом полигоне.

Геологические данные

Устройство верхней части очагов сильных землетрясений в БРЗ и Монголии, а также других регионах, достаточно хорошо изучено многими сейсмогеологами, включая автора, при обследовании их плейстосейстовых областей (Солоненко, 1957, 1963; Рогожин, 1991, 1992, 1995; Ружич, 1992; Кочетков, Хилько, Зорин и др., 1993; и многие другие источники). Проведенные нами раскопки сейсмодислокаций и их детальное картирование позволяют получить представление и о кинематике вспарывания косейсми-ческого разрыва. Главный вывод из такого изучения "макушек очагов" заключается в том, что сейсмодислокации, как правило, приурочены к уже существующим зонам сей-смогенерирующих разломов. Косейсмические разрывы наследуют ослабленные зоны в коре, и достаточно редко мы можем наблюдать случаи сейсмогенного вспарывания "по живому", т.е. там, где еще не было подготовленных структур. Подобные места приурочены к изгибам в траекториях существующих зон разломов, перемычкам между локальными разрывами или являются оперяющими разрывами по отношению к основным сейсмоактивным зонам разломов. Такие подробности достаточно известны, и есть смысл подчеркнуть одну важную черту - проявление подобия в развитии и строении сейсмотектонических разрывов с тем, что можно видеть в эксперименте. Автор сделал попытку как геолог представить, что происходит в глубинных областях очагов землетрясений. Изучение этих явлений было осуществлено путем следующего подхода, изложенного в ряде работ (Ружич, 1986, 1989, 1992; Ружич, Горобец, 1991).

В местах, где имело место значительное вертикальное поднятие земной коры в процессе орогенеза, из-за денудационного срезания и сноса материала на поверхности обнажаются некогда глубинные горизонты земной коры, где были и очаги древних землетрясений. Возникает необходимость определить, по каким признакам можно распознать палеоочаговые области, и попытаться понять их устройство, а следовательно,

и механизмы самого сейсмического акта.

Началом решения этого вопроса можно считать выявление тектонических зеркал скольжения с блестящей остеклованной поверхностью, обнаруженных в зоне Долиноо-зерского разлома на юге Монголии в 1986 году. Именно в этой зоне в декабре 1957 года произошло катастрофическое Гоби-Алтайское землетрясение, однако обнаруженные остеклованные зеркала скольжения связаны с более древними сейсмическими событиями. Это удалось выяснить с помощью проведенных исследований.

Как известно, отличительной чертой землетрясений является проявление быстрых смешений по сейсмогенным разрывам со спадом напряжений. Скорости подобных смещений в моменты сильных землетрясений достигают порядка 10 м/с, а величины амплитуд до 8 -10 м. В отличие от криповых смещений вдоль сейсмогенерирую-щих зон разломов со скоростями 1-10 мм/ год, при сейсмогенном быстром проскальзывании берегов разрывов в плоскостях скольжения за счет фрикционного нагревания достигаются температуры плавления перегретых пород и образуются тонкие пленки стекла. Наличие признаков остеклования в трещинах скалывания и может служить одним из доказательств их приуроченности к очагу землетрясения.

Теоретические расчеты показывают, что в таких условиях при сдвиговых напряжениях порядка 10 МПа фрикционного тепла достаточно для мгновенного плавления пород в тонкой пленке на плоскости скольжения (Теркот, Шуберт, 1985). Результаты подобных расчетов зависят от точности ряда исходных данных: РТ-условий, наличия флюидной фазы, состава пород, а также таких параметров очага, как степень шероховатости, мощность зоны перетертых продуктов катаклаза, скорость смещения, глубина очага и др. Спады напряжений в моменты сейсмогенных подвижек на сотни бар - первые хилобпры, а также наличие газоводной флюидной фазы, тоже могут способствовать проявлению процессов спекания и избирательного плавления раздробленного материала в сдвиговых трещинах.

Лабораторный эксперимент дает более конкретные результаты, касающиеся условий возникновения плавления при фрикционном нагреве в плоскости сухой сдвиговой трещины. В работе (Friedman, Logan, Rigert, 1974) приведены сведения об остекло-вании кварцевой глинки трения на песчанике Теннесси при проскальзывании берегов сдвиговой трещины. При различных вариациях температуры предварительного нагрева (24-410°С), гидростатического давления Р (0.14-5 кбар), скоростях относительного сокращения (lO-lO'^c) и величине смещений до 10 мм в плоскости сдвиговой трещины образцов песчаника за счет фрикционного разогрева образуются "куски спекания" обломков, "волокнистые пятна" стекол и "пластинки слипания". Наличие стекла указывает на достижение в локальных участках поверхности скольжения температуры плавления кварца. С ростом первоначальной температуры нагрева образца и давления коэффициент трения скольжения меняется от 0.58 при 25°С до 0.72 при 410°С. Соответственно меняется характер смещения - от прерывистого (Т=25°С) до эпизодического (Т=150+250°С) и устойчивого (Т=410°С).

Геологические данные также однозначно свидетельствуют о возникновении локального плавления с образованием псевдотахилитов при хрупком динамическом разрушении в зонах активных разломов различных регионов Земли (Scott, Drever, 1954; Лутц, 1962; McKenzie, Brune, 1972; Friedman, Logan, Rigert, 1974). Нами проведено специальное изучение поверхности сколовых трещин в зонах длительно живущих и глубоко денудированных разломов, расположенных в Монгольском Алтае, которые и в настоящее время являются сейсмогенерирующими. На плоскостях так называемых зеркал скольжения с характерным стеклянным блеском в образцах, отобранных из зон разломов, было установлено наличие очень тонких (микроны - десятки микрон) пленок стекла с коэффициентом преломления 1.51-1.53 (Ружич и др., 1990). Много таких зеркал скольжения с признаками остеклования обнаружено в породах рифейского и нижне-среднепалеозойского возраста на юге Монголии, в том числе в зоне Долиноозерского глубинного разлома (рис. 6), к которому приурочен очаг Гоби-Алтайского землетрясения, а также в ряде мест Прибайкалья - зонах разломов Приморского, Главного Саянского и др.

Таким образом, на основании двух рассмотренных положений, районы, где при длительной денудации обнажены глубинные участки зон крупных разломов и установлено наличие зеркал скольжения со следами остеклования, можно изучать как места очагов древних землетрясений.

Опыт полевого обследования палеоочагов в глубоких срезах приводит автора к

2СМ

ШЭ' Ü32 gg^

выводу, что их устройство практически соответствует устройству зон активных длительно живущих и многократно активизированных разломов. На рис. 7 в схематическом объемном виде показан вариант сейсмогенерирующей зоны сбросового типа.

При полевом изучении строения плей-стосейстовых областей обычно видно, что возникшие сенсмоднслока-ции приспосабливаются к ранее существовавшим разрывным нарушениям.

Рнс.6. Поперечное сечение трещины скалывания с хлорит-эгащотовым зеркалом скольжения (рисунок с аншлифа). Этот образец взят нз зоны Долиноозсрского разлома (МНР), и его можно рассматривать как мюеромолель шероховатой сдвиговой зоны и по ней судить о механизме разрушен™ неровностей. та

Условные обозначения: 1 - плоскость зеркала скольжения, покры- Обращает на себя вни тая тонкой пленкой сгекла в раздробленной перекристаллизованной мание породе, заполняющей магистральную трещину; 2 - сдвиговые трещины прерывистость второго иерархического ранга, заполненные перетертой эпидотизиро- сейсмодислокаций ванной породой; 3 - мелкие локальные трещины третьего ранга; 4 - пол- '

костью отторгнутый выступ стенки трещины; 5 - полуотторгнутый вы- указывает "" и" ступ. Кроме мелких выступов видны более крупные, отделенные трещинами 2 и 3 рангов.

извилистость и трасс что

на наличие неровностей в генеральной плоскости очаговой зоны сохранившихся перемычек между кулисообразными разрывами.

На основе синтеза полученных автором геологических, экспериментальных и сейсмологических данных высказывается отношение к активно разрабатываемой концепции барьеров и выступов (Aki, 1979; Mogi, 1979; Kanamori, 1980, 1982; King, 1986; Hempton, Neuer, 1986; Раутиан, 1987; Соболев, 1987, 1993; Ружич, Боровик, 1991; и др.). Согласно современным представлениям в физике разрушения, возникновение барьеров и выступов в плоскости развивающегося сейсмогенерирующего разлома уже изначально обусловлено слиянием мелких разрывов в более крупные. Такое объединение происходит за счет роста и взаимодействия разрывов низшего иерархического ранга и осуществляется путем разрушения разделяющих ближайшие трещины перемычек, которые можно именовать как прочностные барьеры. На месте такой перемычки после объединения двух сближенных трещин образуется уступ; совокупность их обусловливает "шероховатость" поверхности сдвиговой зоны разлома. Динамическое разрушение барьеров и уступов рассматривается как причина возникновения многих субисточников волновых колебаний, в результате чего при Рис.7. Схематическая (барьерно- многочисленных актах высвобождается некоторый шшеамемтная) модель одного из фраг- запас упругой энергии, накопленной в окрестностях

разлома при тектонических деформациях.

Таковы, в общих чертах, представления, объясняющие условия подготовки и возникновения очагов коровых землетрясений, приуроченных к зонам сейсмогенерирующих длительноживущих разломов.

Геологическое обследование глубоко денуди-

меитов зоны сейсмогенерирующего разлома сбросового типа. На грубоше-роховатой плоскости сместителя разлома видны выступы, при динамическом многоактном разрушении которых с еще не разрушенных частей выступов на поверхность проецируются гипоцентры землетрясений и сейсмическая "брешь".

рованных зон разломов в местах, где для визуального изучения доступны фрагменты палеоочагов землетрясений, позволяет выявить элементы сейсмогенерирующих смести-телей разломов, в плоскостях которых можно обнаружить как уступы, так и барьеры между крупными трещинами. Полевые наблюдения показывают, что в зоне разлома при его росте барьеры-перемычки возникают, как правило, между кулисообразными, а не эшелонированными трещинами скалывания. Такая особенность механизма слияния мелких трещин в более крупные хорошо моделируется и в лабораторном эксперименте на глинистой пасте (Hempton, Neuer, 1986; Шерман, Борняков, Буддо и др., 1991, 1994). Авторам этих работ удалось воспроизвести кинетику взаимодействия вершин двух кулисных трещин путем разрушения барьера-перемычки системой соединительных трещин. Обращает на себя внимание существенная деталь - максимальные напряжения на барьере устанавливаются в момент накопления предельных деформаций и прорастания соединительных трещин, рассекающих тело перемычки между кулисами. Далее происходит его доламывание в сочетании с деформацией вращения. Таким образом можно объяснить механизм трансформации перемычки и неровность (уступ) на плоскости возникшей магистральной трещины.

Подтверждающие рассматриваемую концепцию результаты детального изучения механизма разрушения барьера между двумя эшелонированными трещинами и режима акустической эмиссии в лабораторном эксперименте на образцах из бетона приведены в работах В.И.Лыкова и его коллег (1992), а также Г.А.Соболева (1992). Чтобы показать сходство данных эксперимента и развития сейсмического процесса в реальной геологической среде, обратимся теперь к сейсмологическому примеру. 15 мая 1970г. на крайнем северо-востоке Байкальской рифтовой зоны произошло землетрясение с М=5,5. В течение первых суток определены параметры 133 афтершоков, из них 39 с К>8 (землетрясения с К>8 регистрируются на территории Прибайкалья без пропуска). Первые 10 афтершоков в течение 60 минут образовали первую цепочку субмеридиональной ориентации. Была высвобождена энергия - 2-10'ОДж. Следующие три землетрясения в течение 11 минут образовали цепочку 2 длиной порядка 10 км. Их высвобожденная энергия равна I, 1-я и 2-я цепочки расположены кулисообразно, причем вторая

сдвинута к юго-востоку. Затем в течение 33 минут 6 афтершоков образовали цепочку 3. но уже субширотной ориентации. Главный толчок и первый член этой цепочки имели близкие координаты, направление развития афтершоков цепочки - восток, длина ее порядка 8 км, суммарная энергия - б-Ю^Дж. Следующие 13 эпицентров в течение 330 минут образовали 4-ю цепочку вновь субмеридиональной ориентации, ее положение совпало с цепочкой 1, высвобожденная энергия -

1,3-101ОД ж. Последняя цепочка, 5-я, как бы соединяя цепочки 1 и 2, сформировалась в течение 638 минут, суммарная энергия -10'2Дж. Цепочки 3-я и S-я образовали кулисы.

Приведенные сейсмологические данные позволяют интерпретировать сейсмический процесс в афтершоковой стадии как отражение сложного взаимодействия разнонаправленных систем кулисообразных сейсмогенных разрывов при укрупнении разрывов в период доламывания и разрушении перемычек между ранее возникшими кулисообразными трещинами.

Таким образом, на рассмотренных примерах геологические, а также сейсмологические данные, по нашему мнению, позволяют убедиться в реальности модели барьеров и неровностей для коровых землетрясений в БРЗ и Монголии.

В свете вышеизложенного барьерно-линеаментная модель сейсмогенерирующей зоны может иметь следующие особенности, важные для среднесрочного прогноза землетрясений.

1. Прежде всего, она характеризует активный разлом как деструктивный элемент земной коры, способный диссипировать в виде многочисленных различного энергетического уровня землетрясений ту часть тектонической энергии, которая была накоплена в прилегающем объеме земной коры. Интенсивность и мощность сейсмической диссипации прямо пропорционально связаны с линейными размерами зоны сейсмогенери-рующего разлома, объемом области дренирования энергии, а также его строением (степенью шероховатости) и скоростью смещения крыльев.

2. Модель позволяет определить следующие основные критерии оценки современного сейсмического потенциала зоны разлома:

а) Линейные, размеры юны разлома. Энергетический класс генерируемых в зоне землетрясений зависит от протяженности разлома, что было отмечено и ранее (Tocher, 1962; Шебалин, 1968; Солоненко, 1973; Хромовских и др., 1982, 1992; и др.). Сильные

толчки (М>7.0) возможны только в разрывах достаточно высокого иерархического уровня (L> 150-200 км), когда размер очага готовящегося землетрясения в несколько раз меньше длины сейсмогенерирующего разрыва. Для условий БРЗ и МНР оно может быть определено таким образом: для подготовки землетрясения с К=16 протяженность сейсмогенерирующей зоны должна быть не меньше чем 200 км (Кочетков, Хилько, Зорин и др., 1993).

Становится очевидным, что оценки максимального сейсмического потенциала в зависимости от зоны активного разлома являются, скорее всего, полуколичественными, а именно - в отличие от слабых, сильные землетрясения (М>7.0) могут возникать только в зонах протяженностью 150-200 км и более. Однако зачастую и очень крупные региональные разломы (L>200 км) являются лишь фрагментарно активными в сейсмическом отношении. Многие зоны являются малоактивными или пассивными, если располагаются в тектонически слабоактивной области или имеют неблагоприятное для развития расположение по отношению к осям главных тектонических напряжений.

б) Скорость современных смещений по зоне разлома. Этот параметр является одним из наиболее важных, поскольку связан с показателем скорости тектонических деформаций и, следовательно, накоплением энергии в крыльях. Важным условием является существенное превышение скорости накопления над скоростью релаксации напряжений в горном массиве. Согласно данным японских исследователей (Matsuda, 1975; Моги, 1988), потенциал разлома можно, в первом приближении, оценить по трем уровням скоростей смещений (V^ V2, V3). Для разломов класса А Уд>1м/1тыс.лет, класса Б -Vg=0.1-1м/1тыс.лет и класса В - Ув<0.1м/1тыс.лет. Данная классификация, на наш взгляд, физически обоснована и, как показал наш опыт, может быть использована для условий Прибайкалья и Монголии. В пределах БРЗ активные разрывы попадают в классы Б и В, а в Монголии выделяются все три класса. По этому критерию, исходя из скорости накопления деформаций в разломах и возраста последнего сильного события, можно оценивать сейсмический потенциал зоны и вероятность возникновения очередного сильного землетрясения в районах палеосейсмодислокаций на ближайшие временные интервалы.

в) Геометрия зоны разлома. Она претерпевает стадии развития от грубо-шероховатой после недавнего объединения (кластеризации) до относительно гладкой, когда после длительного развития в течение десятков-сотен миллионов лет неровности постепенно истираются, а зона заполняется продуктами дробления, милонитизации, перекристаллизации горных пород и их залечивания при достаточно высоких температурах, давлениях и содержании флюидов. Соответственно механизмы подготовки и деструкции в области очагов землетрясений в зонах разломов разной зрелости меняются. На ранних стадиях кинетика в очаге развивается по сценарию, напоминающему модель ЛНТ, а в позднюю - модель "stick-sleep". Исходя из этого, сейсмический потенциал более зрелой и гладкой зоны может оказаться сниженным в сравнении с более молодой зоной.

Необходимо отметить, что указанная модель отнюдь не исключает существования других - в БРЗ или смежных регионах. Ниже рассмотрена еще одна из наиболее вероятных моделей.

3.4. Разломно-узловая модель сейсмогенерирующей зоны (экспериментальные и сейсмогеологические данные)

Помимо барьерно-линеаментной модели зоны сейсмогенерирующего разлома рассмотрим еще одну - разломно-узловую модель, или модель разломного узла (РУ). Она разрабатывается нами с учетом признания многими исследователями факта частой приуроченности эпицентров слабых и сильных землетрясений к местам сочленения или пересечения зон разломов, то есть к разломным узлам (РУ) (Гельфанд и др., 1972; Мишарина и др., 1973; Рейснер, 1980; Бунэ и др., 1980; и др.). Такая особенность хорошо проявляется и в рассматриваемом регионе на таких ярких примерах, как Муйское сильное землетрясение 1957г., Южно-Якутское 1989г., а также в сближенных во времени и пространстве очагах трех достаточно сильных землетрясений на юге Якутии: Нюкжин-ского 05.01.1958г. (М=6.5), Олекминского 14.09.1958г. (М=6.5) и Таас-Юряхского 18.01.1967г. (М=7.0). Последние три землетрясения, компактно расположенные и возникшие с небольшими интервалами, способны поколебать у некоторых специалистов все представления о квазирегулярности сейсмического процесса, если не принять во внимание геокинематическую специфику развития такой сейсмической структуры. По-

пытка выяснения причин таких явлений была предпринята в свете результатов многочисленных экспериментов (Ружич и др., 1984; Лыков и др., 1992). В 1993 году был специально спланирован эксперимент, проведенный В.И.Лыковым, А.В. Патониным и А.О.Мострюковым, при участия автора, в геофизической обсерватории "Борок" Института физики Земли РАН. Испытания проводились на прессе "ИНОВА-ЮОО" чехословацкого производства с программно-управляемой нагрузкой и фиксацией таких параметров, как осевая нагрузка, тензометрия, акустическая эмиссия, с локацией местоположения источника сигналов.

Испытанию были подвергнуты 6 изготовленных бетонных моделей размером 30x20x10см. Расположение и рост трещин в модели задавались плексигласовыми пластинами толщиной 1 мм (инденторами), которые фиксировались в форме до заливки бетона. Состав бетона: 3 части цемента М-400 и 1 часть кварцевого песка с зернами не крупнее 1-2мм. В ходе эксперимента проводилось также и визуальное наблюдение за кинематикой разрастания и взаимодействия трещин с фотографированием состояния модели на разных этапах испытания. После завершения испытания проводилась разборка моделей с изучением их внутреннего строения, состояния поверхности имитаторов, а также продуктов дробления. На твердые копии выводились графические данные "нагрузка-время", а также три проекции моделей с гипоцентрами источников акустических импульсов.

Из наиболее важных особенностей деструкции в ходе эксперимента особого внимания заслуживает кинематика взаимодействия растущих сдвиговых трещин в центре модели, где формировался узел их сочленения. При разрастании встречных сдвиговых трещин от кончиков инденторов (Б, Г) к центру они отклонялись от строго диагональной ориентации инденторов и поэтому позднее, сливаясь друг с другом, образовывали типичные крупные неровности (рис. 8). Последние возникали также и в центре модели при слиянии сдвиговых трещин иного знака сдвиговых смещений, растущих от одного из инденторов другой диагонали. В завершающей стадии эксперимента, когда окончательно формировалась единая диагональная сдвиговая трещина, рассекающая модель на две части, интенсивность излучения акустических сигналов во многом определялась степенью шероховатости этой магистральной трещины. Именно в центре модели, где на поздней стадии произошло сочленение трещин, возникал наиболее сложный по морфологии грубошероховатый рельеф поверхности магистральной трещины. В этом месте деструкции фронтальных частей крупных неровностей были отмечены признаки наиболее интенсивного разрушения материала моделей с дроблением кварцевых зерен и образованием сколовых поверхностей со штриховкой, присущей зеркалам скольжения в горных породах.

В средней стадии деформирования модели при переходе в запредельное состояние интенсивность излучения АЭ достигала предельно высокого уровня, если учитывать не только общее число сигналов, но и их энергию. На этой стадии в центре модели происходило объединение главных встречно растущих и разноориентированных сдвиговых трещин, формирование магистральной сдвиговой трещины и разрушение выступов. Последние, как правило, возникали именно в месте соединения трещин, т.е. в узле трещин. Фиксировались отчетливо слышимые трески, иногда подряд два и даже три, чаще всего именно в центре модели, о чем свидетельствуют и данные по локации сигналов АЭ. В этой связи есть основание предполагать, что механизмы вспышек интенсивного излучения сигналов АЭ были связаны с финальным разрушением перемычек между главными сдвиговыми трещинами, а также выступов на их плоскостях.

На последней стадии деформирования, когда нагрузка после формирования магистрального разрыва значительно снизилась, происходило преимущественно сглаживание неровностей на фоне прерывистого смещения берегов. Периоды равномерного смещения берегов трещин чередовались с замедлениями и быстрыми скачками, что находило соответствующее отражение в режиме периодических вспышек АЭ, чередующихся с более продолжительными фазами снижения активности излучения упругих импульсов. Такой механизм очень напоминает известную модель "stick-slip", однако в целом режим излучения упругой энергия акустических импульсов имел более сложный характер.

Возникновение источников АЭ, наиболее крупных по энергетическим параметрам, было связано с разрушением различных по геометрии и размерам неровностей, возникших в плоскости магистральной трещины на местах слияния и перфорации (пересечения) трещин. Данный механизм источников генерации акустических импуль-

в-

£3« ЕЭ> В'

Б Ф+

сов проявлялся при разрушении крупных выступов в обстановке предельно высоких локализованных сжимающих напряжений с дроблением кварцевых зерен. На записях акустограмм можно видеть, что разрушение крупных выступов происходило в виде нескольких актов повышенной активности АЭ, среди которых отмечено наибольшее количество энергетически мощных импульсов. Локация гипоцентров таких источников указывает на их приуроченность к лобовым частям крупных выступов, возникших во внутренней части модели, где находится узел трещин (рис. 8). Фазы подготовки таких вспышек для отдельных сигналов трудно выделить из-за наложения сигналов других источников. Можно отметить такую тенденцию в подготовке пакетов крупных импульсов: вначале фиксировались сигналы типа форшоков и последующих фаз "затишья" перед наиболее мощными импульсами. После таких импульсов следовала спадающая афтершоковая последовательность.

Опираясь на результаты проведенного эксперимента и принцип самоподобия в деструкции горных пород, можно и в природном сейсмическом процессе попытаться понять механизмы разрушения горных масс, обусловившие проявление того или иного режима сейсмических актов в

Рис.8. Иллюстрация одного из результатов лабораторного эксперимента по моделированию сейсмического режима в узлах сочленетшя активных разломов (геофизическая обсерватория "Борок"): 1 -инденторы; 2 - трещины сдвига, инициированные в ходе нагружения бехошюй модели; 3 - надвиговые трещины сжатия; 4 - положение гипоцентров сильных и ела- области ру и таки*м образом вести разработку бых сигналов АЭ в трех проекциях, стрел- „ с г г К. 1

у у г моделей очагов и более целенаправленный поиск

областей подготовки сильных землетрясений и их предвестников в сейсмическом режиме.

Результаты этого и более раннего (Ружич и др., 1984) экспериментального изучения позволяют сделать следующие выводы. При выяснении уровня сейсмической опасности конкретного РУ необ-

I трех проекциях, стрелки указывают направление приложения усилий (основное и дополнительное) на образец. Видно, что наиболее мощные импульсы АЭ сгруппированы в области пересечения сдвиговых трещин. Показаны проекции сверху и сбоку испытуемого образца.

Кооряимлти : 56.16 - 57.04 с.м. 120.37

Х Я

- 121.63 •«.

От 00:00/01/01/1930 до 23:39/31/12/1960 число з»мп#тряс»ний 107.

Рис.9. Пример проявления сейсмического процесса в районе сочленения активных разломов на северо-востоке БРЗ: среднее течение р.Олекмы (землетрясения - Нгохжинское 05.01.1958г., М=6.5; Олекминское 14.09.1958г., М=6.5; Таас-Юряхское 18.01.1967г., М=7.0).

ходимо учитывать стадийность его развития, а также иерархический ранг. Следует предполагать выраженную тенденцию к группированию очагов сильных землетрясений во времени и пространстве, как это имело место, например, в указанных выше районах среднего течения р.Олекмы (рис. 9), а также при Муйском (1957г.) и Южно-Якутском (1989г.) землетрясениях. То есть данная модель предполагает высокую вероятность более частого возникновения сильных толчков на небольшой площади в местах крупных узлов сочленения активных разломов.

Исходя из этого, можно с достаточной сейсмогео-логической обоснованностью

предполагать вероятность формирования сильных землетрясений, приуроченных к РУ, например, в районах Усть-Селенгинской и Бусийнгольской впадин, а также Верхнеан-гарско-Муйской межвпадинной перемычки и в других местах со сходной обстановкой.

Рассмотренная вторая модель сейсмогенерирующих зон разломов в месте их сочленения или пересечения представлена в более схематичном виде, нежели первая, поскольку ее разработка еще далека от завершения. Однако и в таком виде она позволяет прояснить некоторые причины подготовки пространственно сближенных очагов сильных землетрясений, наблюдаемых в природе. Практическая значимость выделения данной модели в том, что на основе выдвинутого объяснения она позволяет в ряде мест пересечения активных разломов предполагать именно такой сейсмический режим высвобождения тектонической энергии, что имеет прямое отношение к долго- и среднесрочному прогнозу землетрясений.

Автор осознает, что две предложенные модели сейсмогенерирующих. зон. разломов достаточно широко представлены в БРЗ, но далеко не исчерпывают всего их многообразия в данном регионе.

Основные результаты исследований, изложенные в третьей главе, можно свести к следующим выводам.

1. На примере изучения строения и развития БРЗ обнаруживается иерархическое подобие в механизмах сейсмотектонической деструкции земной коры на планетарном, региональном, локальном и очаговом уровнях. Переход с низких уровней на смежные более высокие осуществляется после квазипластических деформаций пород и при последующем быстром прорастании разрывов за счет кластеризации (слияния) с высвобождением части накопленной тектонической энергии в виде генерации землетрясений, упорядоченных по энергии и количеству. На стадии бухтообразного проявления подготовки подобных переходов проявляются две основные фазы - отдаленных форшоков и затишья, являющихся среднесрочными предвестниками землетрясений.

2. Особенности наблюдаемой сейсмотектонической деструкции земной коры БРЗ на качественном уровне можно представить в виде двух наиболее типичных моделей -барьерно-линеаментной и разломно-узловой. Они имеют свои отличия и общее сходство в подготовке и генерации очагов землетрясений. Общей особенностью является бухтообразный режим подготовки очагов - наличие фаз отдаленных форшоков и затишья перед сейсмическим шоком. Главная отличительная особенность разломно-узловой модели - повышенная группируемость сильных толчков в пространстве и времени. Последнее означает возможность проявления сильных толчков в более ограниченном пространстве и с меньшими интервалами времени, т.е. в течение месяцев -нескольких лет. Это следует учитывать при оценках сейсмического потенциала в районах, где, по сейсмотектоническим данным, обнаруживаются элементы разломно-узловой модели, и потому повторяемость сильных толчков в периоды активной фазы будет значительно выше.

Подобие в механизмах деструкции горных пород на разных иерархических уровнях позволяет более успешно изучать развитие крупных сейсмотектонических структур по более мелким, и наоборот - иногда удобнее понимать механику формирования мелких разрывов, изучая крупные структурные зоны. При недостатке информации ее можно извлекать, изучая механизмы деструкции в наиболее благоприятном иерархическом диапазоне размеров.

Глава IV

О НОВЫХ МЕТОДАХ ИЗУЧЕНИЯ СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ В БРЗ И ЕЁ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

В этой главе обсуждается весь комплекс рассмотренных выше закономерностей деструкции земной коры в БРЗ, исходя из иерархического принципа и самоподобия сейсмогенерирующих структурных элементов. Поскольку интенсивная деструкция хрупкой части коры неизменно сопровождается сейсмическими явлениями, которые достаточно хорошо контролируются сейсмологами, то, представляя механизмы деструкции и модели сейсмогенерирующих зон разломов, можно попытаться экстраполировать наблюдаемые явления сейсмотектоники и сейсмичности на ближайшее будущее, учитывая при этом представления о развитии очагов землетрясений в работах Б.В.Кострова (1975), В.И.Мячкина (1978), В.Н.Николаевского (1984), М.А.Садовского, В.Ф.Писаренко (1991), Г.А.Соболева (1993) и других авторов.

4.1. Методы изучения режимов и механизмов современных сейсмотектонических смещений по зонам разрывных нарушений

Существующие способы оценок скоростей и характера современных подвижек по зонам разрывных нарушений являются трудоемкими, дорогостоящими, и далеко не всегда их можно применить в том или ином районе. В некоторых случаях, при отсутствии других возможностей, нами были использованы два метода - метод изучения глинки трения и метод пломбирования разрывных нарушений.

Метод изучения морфологии кварцевых зерен из глинки трения зон разломов

Этот метод недавно разработан в Японии для дифференциации зон разломов по преобладающему режиму смещений их крыльев (Kanaori, 1985, 1988; Kanaori, Miyakoshi, Tanake, Satake, 1986). С его помощью удается выявить медленные и быстрые (сейсмогенные) смещения берегов разрывов и примерный временной интервал проявления таких смещений. Нами этот метод достаточно успешно использовался начиная с 1989 года'. Полученные результаты позволяют судить об эффективности его применения в Прибайкалье, Монголии, Алтае и других регионах, прежде всего с целью выявления сейсмогенерирующих разломов.

Из глинки трения, т.е. продуктов длительного дробления, перетирания и выветривания горных пород в зонах активных разломов, путем отмывки извлекаются зерна кварца определенных размеров - от 50 до 850 микрон, и очищаются в 10%-ном растворе HCl. Далее, отобранные зерна, после напыления на них слоя золота или алюминия, изучаются под растровым электронным микроскопом при больших увеличениях - с тем, чтобы получить представление о рельефе поверхности зерен, несущем информацию о режиме его механической обработки в зоне разлома при быстрых или медленных смещениях крыльев. При быстрых смещениях, обычно связанных с сейсмогенными подвижками, зерна кварца, подвергаясь динамическим воздействиям, часто раскалываются с образованием характерных изломов зерен. Если движения были очень медленными, зерна кварца окатываются и приобретают облик гальки. Иногда такие зерна также имеют следы хрупкого раскола, что указывает на проявление сейсмогенных смещений в сочетании с предшествующими медленными. Возраст проявления смещений и механической обработки зерен определяют либо путем применения термо- и фотолюминесцентного физических методов анализа, либо по разработанной классификации типов морфологии поверхности с учетом длительности химической коррозии. Долго (сотни тысяч - миллионы лег) находившееся в глинке трения зерно кварца глубоко корродируется растворами и приобретает характерный вид в зависимости от продолжительности их воздействия. Если поверхность зерна имеет остроугольные очертания, т.е. не окатанная, или поверхности расколов "гальки" не корродированные, то делается заключение о недавнем "свежем" расколе зерен при сейсмогенных смещениях. Это может означать, что такие подвижки произошли, например, в голоценовый период, т.е. в течение последних десяти тысяч лет. Иногда удается выявить несколько этапов расколов зерен и получить их относительные датировки.

Полученные результаты обработки и анализа проб глинки трения из зон сейсмоактивных разломов в БРЗ - Приморского, Главного Саянского, Тункинского, а также в Монголии - Тулэтского и Долиноозерского, в свете рассматриваемого вопроса о режиме смещений крыльев сводятся к следующему.

Во всех упомянутых зонах разломов, так же как и в ряде других, были установлены признаки проявления и медленных, и быстрых смещений крыльев, но в различных сочетаниях. Например, в зоне Главного Саянского разлома преобладали зерна в виде галек, указывающие на медленный, длительный характер смещений. В Тулэтском разломе (Монголия), в районе Могодского сильного землетрясения количественно явно преобладали группы зерен со свежими и относительно молодыми следами расколов. В Тункинском и Приморском разломах сочетание признаков медленных и быстрых смещений было примерно равным. Кроме того, полученные с помощью этого метода данные позволили выявить разломы сейсмоактивные и, следовательно, сейсмоопасные в тот или иной период.

Освоение и использование данного метода осуществлялось при участии Д.С.Хилько. внесшего серьезный вклад в эти работы.

Метод пломбирования разрывов

Он разработан и испытан в полевых условиях для измерения амплитуд и определения направления микросмещений крыльев разрывов. Сущность метода проста и заключается в следующем. В полость разрыва, очищенную от продуктов катаклаза или глинки трения, вводится композитный раствор - смесь цемента и песка в соотношении 1:3, 1:4 или 1:5 - с последующим тщательным заглаживанием лицевой части цементной пломбы и нанесением маркирующих рисок. Для пломбирования выбирались разрывы с шириной зон катаклаза от первых сантиметров до 1-2 метров. Следует учитывать при этом, что более крупные разрывы имеют большие интегральные скорости и амплитуды смещений, и потому в них меньше погрешности их измерений. Прочность цементной пломбы выбирается так, чтобы она была ниже, чем у горных пород в крыльях разрывов. Это в большинстве случаев достигается указанным составом смеси. Если прочность пломбы окажется большей, то микросмещения будут проявляться в горных породах, слагающих крылья разрыва, а не в самой пломбе.

"Чувствительность" пломб к деформированию в зонах разрывов может определяться по появлению сейсмотектонических первичных трещин. Как показывает наш четырехлетний опыт применения этого метода в Прибайкалье, сейсмотектонические смещения по зонам разрывов начинают проявляться в виде возникновения в пломбах тонких трещин длиной до 10-30 см и более при амплитудах смещения крыльев порядка 0,1-0,3 мм и выше. Например, в районах, испытавших 3-4-балльные сейсмические сотрясения от недавних землетрясений в Южном и Центральном Байкале, Тункинской впадине, в пломбах на разрывах появились кулисообразные эшелонированные тонкие трещины с длинами, достигающими 55 см, и раскрытием до 1-2 мм. Данный метод фиксации современных смещений по локальным разрывным нарушениям, несмотря на его простоту, позволяет получать вполне удовлетворительные результаты измерений современных сейсмотектонических микросмещений по разрывам.

Таким образом, результаты измерений, полученные с помощью данного метода, позволяют судить о характере современной кинетики разрывообразования в Южном Прибайкалье и приводят к следующим, пока еще предварительным, выводам.

В локальных разрывах с длинами в сотни-тысячи метров, являющихся элементами разрывов более высокого иерархического уровня (Приморский и Тункинский сбросы, зона Главного Саянского разлома и др.), происходят микроподвижки с амплитудами в десятки-сотни микрон. Они имеют, в основном, сейсмотектоническую природу, т.е. связаны с проявлением сейсмической деятельности. Величина годичных смещений по всей зоне этих разломов является суммой микросмещений всей совокупности микроподвижек по локальным разрывам и составляет, по нашим предварительным оценкам, десятые доли - первые миллиметры.

Тщательное изучение микротрещин в пломбах позволяет в ряде случаев, когда накопленная суммарная амплитуда микросмещений достигает 1.0-1.5 мм и более, выяснять направление остаточных микросмещений. Это дает возможность судить, на полуколичественном уровне, не только об амплитуде и скорости сдвигания крыльев в настоящее время, но определять морфогенетический тип разрывных нарушений и соответственное положение действующих осей главных напряжений. По типу разрушения пломбы определяются активные и пассивные крылья разрывов.

В свете полученных данных можно сделать вывод о том, что так называемый тектонический крип в зонах разломов по своей природе есть проявление реакции существующих разрывных нарушений на различные виды волновых воздействий на геологическую среду, среди которых главную роль могут играть близкие сильные землетрясения. Режим смещений по тектоническим разрывам отражает режим их роста и взаимодействия друг с другом путем перераспределения напряжений и энергетического обмена в виде излучаемых при землетрясениях волновых колебаний. Можно также говорить о проявлении деформационно-волнового механизма передачи энергии на малые и большие расстояния. Подготовленная и находящаяся в неравновесном состоянии геологическая среда "откликается" на эти колебания путем активизации процессов деструкции горных масс, проявляя, таким образом, признаки самоорганизации в геологических процессах (Николис, Пригожин, 1979). По-видимому, наблюдаемая квазипериодичность в современном сейсмическом режиме является следствием влияния волновых колебаний и "отклика" геологической среды, в том числе и на слабые воздействия триггер-ного типа от внутриземных и внеземных энергетических источников, что подтверждает высказываемые представления В.И.Кейлиса-Борока (1976), А.Г.Гамбурцева (1992) и др.

4.2. Сейсмотектонический подход к выявлению районов с повышенной сейсмической опасностью

Предлагаемый методический подход является результатом целенаправленных исследований автора в течение последних 5 лет при соучастии коллег-сейсмологов. Некоторые положения подхода основаны на результатах еще более ранних экспериментальных, полевых и теоретических исследований в областях механики разрушения, сейсмо-геодинамики, тектонофизики и сейсмогеологии. В нем учтены и используются известные разработки сотрудников и творческих коллективов Института физики Земли РАН (г.Москва), Международного института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН (г.Москва), Санкт-Петербургского технологического института, Института физики и механики горных пород (г.Бишкек), а также ряда других коллективов и специалистов из стран СНГ, Японии и США. Данный методический подход можно назвать интегральным, он достаточно оригинален и адаптирован для сейсмогеодинамических условий Байкальской рифтовой зоны, поскольку в значительной мере учитывает опыт изучения сейсмического процесса в Прибайкалье.

В основу подхода положены следующие факторы: отмеченное выше подобие механизмов подготовки очагов землетрясений на разных иерархических уровнях; оценка накопления и расходования сейсмотектонической энергии; тектоническое строение земной коры и проявление квазипериодичности в сейсмическом режиме. Весьма важное значение придается балансу сейсмотектонической энергии, генерируемой, в основном, недрами Земли, значительная часть которой расходуется на деформации и деструкцию земной коры.

Согласно известному принципу самоорганизации геологических систем, стремящихся к уменьшению степеней свободы (Кузнецов, Кейлис-Борок, 1993; и др.), при увеличении притока энергии в геологическую среду в ней возрастает неустойчивость и следует ожидать соответствующего сброса части этой энергии в виде деформаций, нарушения целостности коры и землетрясений. То есть возникновение очагов землетрясений отражает насыщение коры энергией от тектонических деформаций, а их энергетические характеристики указывают на степень этого насыщения. Структурные особенности земной коры (насыщенность разрывами, магматическими телами) через механические свойства определяют характер напряженного состояния, степень концентрации напряжений и, соответственно, места формирования очагов землетрясений. Проявление квазицикличности (сейсмических ритмов) в сейсмическом режиме с периодами 2-3, 5-6, 10-12, 20-25, 38-42 года и более длительными позволяет экстраполировать поток сейсмических событий на ближайший временной интервал с точностью, приближающей нас к требованиям среднесрочного прогноза.

В практике оценки параметров ожидаемых землетрясений главными, как известно, являются: место, энергия, время. Наиболее важным и сложным до настоящего времени остается выяснение последнего параметра. Важным потому, что без этого параметра невозможно оценивать уровень сейсмической опасности и сейсмического риска. Это означает, что без этого параметра можно принимать превентивные меры многие десятки и сотни лет, ожидая сильные землетрясения, и когда они не происходят, затраты намного превысят предполагаемый ущерб. Столь же опасно совсем игнорировать возможность подобного события, когда последствия будут весьма серьезными или катастрофическими, как при недавних Южнокурильском и Нефтегорском землетрясениях. Выяснение времени возникновения сильного землетрясения остается наиболее серьезной и труднорешаемой проблемой по двум главным причинам.

1. У специалистов имеется слишком короткий ряд наблюдений за сейсмическим режимом и подготовкой редких сильных землетрясений, что затрудняет создание моделей, в достаточной мере адекватных природным явлениям. Выход из этой ситуации автор видит в рассмотренном выше подобии механизмов очагов и их подготовки, проявляющемся на разных иерархических уровнях, и использовании этого подобия для прогноза сильных землетрясений при изучении множества более слабых.

2. Разнообразие условий подготовительного режима очагов землетрясений и факторов, влияющих на этот режим. Каждое землетрясение чем-то отличается от других, хотя, несомненно, есть набор общих признаков. Поэтому в настоящее время решение данной проблемы возможно только в вероятностном смысле, т.е. с той или иной степенью достоверности в зависимости от полноты и правильности наших представлений и моделей развития очагов и очаговых зон.

В рамках данной работы впервые для Прибайкальского региона предлагается

новый подход к выявлению районов повышенной вероятности возникновения сейсмических событий на ближайшие 15 лет.

Приведем используемые в методическом подходе основные сейсмологические и сейсмотектонические критерии, которые применены для обоснования определения энергии, места и времени ожидаемого сейсмического события при составлении карты сейсмоопасных районов. Вся обработка каталогов землетрясений проводилась с использованием разработанного И.Г.Менакером (1990-1992) и Е.А.Левиной (1995-1996) специального пакета программ на ПК АТ-286, -386, -486, -репИигп.

Оценка энергии ожидаемого землетрясения. Этот параметр устанавливается по многим уже известным геологическим и сейсмологическим критериям. Нами использованы некоторые критерии из этого числа наряду с теми новыми, которые были установлены в процессе изучения сейсмического режима в Прибайкалье. Подбор критериев сделан соответственно специфике решаемой задачи - прогноза энергии на ближайший временной интервал (15 лет), соответственно длительности фазы активизации полувекового сейсмического цикла, начавшейся в БРЗ в 1989 году .

Сейсмологические критерии для конкретного района:

1. длительность периода проявления сейсмоэнергетического дефицита в последние годы - десятки лет (период подготовки - Тп);

2. длительность сейсмического затишья (Г3); А/=0.357з+4.53;

3. оценки Мтях по площади сейсмического пятна (критерий М.А.Садовского, В.Ф.Писаренко, 1991), Мтг%=4.1+/^ (км2);

4. оценки по площади сейсмической бреши при отсутствии в ней землетрясений 10-го энергетического класса и выше; М=4.6+0.000555(км2);

5. анализ аномалий графика повторяемости (/#£//£АО и оценка по нему вероятности возникновения землетрясений того или иного энергетического класса.

Сейсмогеологические критерии:

1. наличие в районе сейсмоактивных разломов протяженностью 150-200 км и более, а также активных разломных узлов высокого иерархического ранга, наличие следов палеоземлетрясений, рассматриваемых как указание на имеющийся высокий сейсмический потенциал - М>6.5.

Установление места ожидаемого землетрясения

Сейсмологические критерии:

1. наличие длительно существующего "сейсмического пятна", т.е. места скопления эпицентров землетрясений с К>8;

2. наличие сейсмических брешей в области сейсмического пятна;

3. районы, где в последние годы отмечено проявление значительных аномалий в значениях графика повторяемости землетрясений (у<0,4);

4. места значительного дефицита сейсмического энерговыделения за последние годы - десятилетия;

5. места появления признаков периферийной активизации и кольцевой миграции эпицентров слабых землетрясений вокруг сейсмической бреши за месяцы - первые годы перед землетрясением.

Сейсмогеологические критерии:

1. зоны разломов протяженностью 100-150 км и более с признаками современной сейсмической активизации;

2. узлы пересечений крупных сейсмоактивных разломов;

3. места палеосейсмодислокаций или очагов недавних сильных землетрясений, являющихся показателем высокого сейсмического потенциала в этом районе, где возможны очередные толчки, например, согласно разломно-узловой модели подготовки очагов.

Оценка времени возникновения вероятного землетрясения

В части, касающейся данного параметра, необходимо отметить следующее. Подбор критериев был сделан с акцентом на анализ исторических землетрясений и современного сейсмического режима. Опыт исследований в области лабораторного моделирования сейсмического режима, учет иерархического принципа и самоподобия, а также современные представления в области сейсмотектонической деструкции, дают основание предполагать, что в'БРЗ в течение десятков и даже сотен лет местоположение сейсмических пятен достаточно стабильно в пространстве. Такие же взгляды изложены в работе М.А.Садовского и В.Ф.Писаренко (1991). Однако при этом размер пятен и их суммарная энергетическая отдача в виде землетрясений могут существенно меняться во

времени.

При гармоническом анализе каталога исторических и современных землетрясений Прибайкалья выделены периоды сейсмической активизации и затиший длительностью 11(±2) и 40(+4) лет, а также обнаружены менее значимые, но представляющие практический интерес гармоники длительностью 3-4 месяца, I год, 5+1 лет.

Перечислим используемые нами сейсмологические критерии, выявленные при анализе местного режима подготовки очагов известных нам землетрясений (К=12-17) в пределах рассматриваемой территории:

1. длительность известных периодов подготовки землетрясений (Гп) в зависимости от их энергетического уровня. Установлено, в частности, что в сейсмическом режиме региона признаки подготовки землетрясений с М=5-7 появляются за время от 2-3 до 25-31 года;

2. длительность периодов затишья в сейсмическом пятне (Т, год = 1,29М-3,42);

3. период времени возникновения кольцевой миграции эпицентров слабых землетрясений по периферии сейсмических брешей;

4. суперпозиции фаз полувекового сейсмического цикла (40+4 лет) с более краткими периодами (11+2), (5+2), включая колебания сейсмической активности в течение года;

5. установленные при анализе периоды повторяемости ощутимых и сильных землетрясений;

6. оценки вероятности их возникновения в намеченные периоды, согласно графику повторяемости в данном районе.

Все три представленных набора критериев в будущем можно расширить за счет включения данных по инструментальным измерениям деформаций, скоростей смещений по разрывам или других геофизических предвестников.

Поступающие в каталог оперативные сейсмологические данные позволяют контролировать развитие сейсмического процесса в целом, по всей территории, в ее отдельных регионах и участках и оценивать эффективность среднесрочного прогноза с необходимой корректировкой. Предложенный сейсмотектонический подход автор рассматривает как первый для Прибайкалья опыт синтеза геолого-геофизических, экспериментальных и теоретических сведений.

4.3. Пример использования сейсмотектонического подхода к среднесрочному вероятностному прогнозу землетрясений в Прибайкалье

Как первую попытку реализации подхода можно рассматривать представленный вариант составленной в конце 1994 года карты потенциально сейсмоопасных районов (карты "сейсмоопасных окон") Южного Прибайкалья, Восточного Саяна и Прихубсу-гулья (рис.10).

Основой карты является схема расположения рифтовых впадин и активных разломов, на фоне которой эллипсами выделены "сейсмоопасные окна", т.е. места повышенной вероятности будущих землетрясений. Эллипсы имеют порядковые номера с 1 по 31, согласно которым в имеющемся специальном каталоге заносятся их координаты и данные сейсмомониторинга, а также время реализации ожидаемых землетрясений и их энергия, т.е. конкретные параметры для каждого окна. Сами окна, как это видно в условных обозначениях, дифференцируются на три уровня по энергии. Время реализации ожидаемых сейсмических событий в окнах - период 1995-2010 гг., что примерно соответствует длительности фазы сейсмической активизации в сейсмическом цикле 40±4 года. Уровень наших представлений на сегодняшний день не позволяет нам однозначно утверждать, что за предстоящие 15 лет прогнозируемый поток сейсмических событий широкого энергетического диапазона - от 10'1 Дж до 1016-9 Дж - реализуется в пределах окон на 100%. Это означает, что не во всех окнах обязательно произойдут ожидаемые землетрясения верхнего указанного энергетического уровня и в указанные временные интервалы. Как показал опыт, некоторая часть эпицентров землетрясений появляется и будет появляться за пределами окон, особенно если учесть невысокую точность их инструментального определения (10+5 км). Особенно это касается толчков нижнего энергетического уровня (К=11.0-12.9), которых в рассматриваемом регионе, согласно графику повторяемости за 1950-1996 гг. (у=0.47), за предстоящие 15 лет должно быть около 3-4 десятков. Но эти толчки не являются главным объектом внимания. Они прогнозируются скорее с целью тестирования подхода.

Судя по сценарию прошлого полувекового сейсмотектонического цикла, в его

Рис.10. Карт потенциально сейсмоопасных районов Южного Прибайкалья, составленной на период повышенной вероятности реализации среднесрочного прогноза землетрясений с конца 1994 по 2010 гг.

Условные обозначения. 1. Места повышенной вероятности землетрясений различных энергетических классов: от К=11.0-12.9 до К=13.0-14.9 и К=15.0-16.9 в соответствии с тремя размерами эллипсов. 2. Рнфтовые впадины - Байкальская и Хубсугульская, - имеющие кроме осадков водную линзу. 3. Сухопутные рифтовые впадины Тунхинская и Устьселекгинская. 4. Глубинные сейсмоактивные разломы. 5. Локальные разломы. Кружками показаны эпицентры землетрясений, возникших с начала прогнозируемого периода - 20.12.1994г.-31.03.1996г.

фазу активизации сильные землетрясения произошли в такой пространственно-временной последовательности: на западном фланге (Мондинское землетрясение 04.04.1950г., М=7.0), затем на северо-восточном (Муйское землетрясение 27 04 1957г М-7.5) и в акватории Байкала (29.08.1959г„ М=6.8) (Сейсмическое районирование ...'! 1977). Если учесть три недавних сильных толчка в районах Чарской и Муйской впадин (1994-1995 гг.), а также на другом фланге БРЗ - в районе Бусийнгольской и Тункинской впадин (1991 и 1995 гг.), то текущая фаза сейсмической активизации развивается по такому же пространственно-временному сценарию. Вероятность (Р) очередного сильного толчка (М>5.5) в районе Южного-Среднего Байкала возрастает не только исходя из упомянутого сценария, но и судя по фиксируемым параметрам сейсмического режима за последние годы в Байкальской впадине. Расчеты по оценке вероятности землетрясений, проведенные согласно уравнению В.ЕрзСеш, СХотпкг (1966), показывают следующее. Исходя из статистики землетрясений за 1950-1995 гг., в пределах территории Южного Прибайкалья (районы Байкальской и Тункинской впадин) сейсмические события с К-16 в течение ближайших 10 лет имеют вероятность возникновения Р=0 36 а за 50 лет-Р=0.89. ' '

Ряд используемых в подходе разработок с сейсмопрогностическим уклоном был опубликован автором и изложен в научных отчетах, результаты которых внедрены в производство (Ружич, Хромовских, Перязев, 1989; Кочетков, Хилько, Зорин Ружич и др., 1993; Ружич, 1996; Леви, Буддо, Ружич и др., 1996).

Представленная карта "сейсмоопасных окон" - первый пример реализации сей-

смотектонического подхода, но не объект защиты. Ее следует также рассматривать и как первую попытку практического решения задач среднесрочного прогноза землетрясений в БРЗ. На рис. 10 видно, что за период с конца декабря 1994г. по март 1996г. большинство эпицентров произошедших землетрясений с К=11.0-14.5, в том числе самые сильные (К=13.0 и К= 14.5), попали в сейсмоопасные окна или оказались с ними рядом. Такой результат реализации предлагаемого сейсмотектонического подхода можно назвать обнадеживающим.

Отметим основные выводы по IV главе.

1. Примененный новый методический подход к измерению микросмещений по разрывным нарушениям и полученные с его помощью новые данные дают возможность изучать современный режим процесса сейсмотектонической деструкции. Это, в свою очередь, позволяет получить сведения о дискретно-волновом механизме передачи тектонической энергии от ближних и удаленных энергетических источников в виде волн широкого спектрального диапазона. Скорость и вариации микросмещений, а также квазипериодичность, наблюдаемую в процессах сейсмотектонической деструкции, можно использовать в прогностических целях.

2. На основе совокупности выводов, сделанных по всем 4-м главам, разработан новый сейсмотектонический подход к решению задач среднесрочного прогноза землетрясений; он адаптирован для условий геодинамического развития сейсмического процесса в БРЗ, и прежде всего для Южного Прибайкалья. Сейсмические события последних лет в Прибайкалье показали достаточную правомерность этого подхода (пока еще не метода), который представлен как третье защищаемое положение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключительной части работы обращено внимание на наиболее важные следствия, и в первую очередь те, которые вытекают из полученных результатов и являются предметом защиты.

Выявленные по геологическим и сейсмогеологическим данным пространственно-временная иерархическая упорядоченность в развитии тектонической деструкции земной коры в пределах БРЗ, а также признаки автомодельности в механизмах деструкции на разных уровнях размеров структур, расширяют и дополняют выводы других исследователей в этой области (Садовский, 1987; Садовский, Писаренко, 1989; Гамбурцев, 1992; Соболев, 1993; и др.). Эти вместе взятые результаты свидетельствуют о проявлении в БРЗ общепланетарных законов развития геологических систем различных масштабных уровней.

Полученный вывод о проявлении самоподобия имеет не только теоретическое, но и важное прикладное значение ввиду того, что позволяет, например, судить о характере развития всей БРЗ как крупномасштабного деструктивного элемента, исходя из механизмов развития более мелких разломных зон. Соответственно, можно изучать особенности развития очагов сильных землетрясений по режиму формирования очагов более низкого иерархического уровня или используя результаты лабораторного эксперимента.

Имеющийся для БРЗ дефицит длительных рядов наблюдений за развитием сейсмического процесса и сейсмотектонической деструкцией не позволяет делать эмпирические заключения о механизмах его развития и удовлетворительно решать проблемы прогноза сейсмических событий и обеспечения сейсмобезопасности в регионе. Выход из тупиковой ситуации заключается в использовании принципа автомодельности и самоподобия в развитии сейсмотектонических структур и разработке моделей, адекватно отражающих механизмы возникновения сильных землетрясений в геодинамических условиях развития БРЗ. Поэтому внимание автора было сконцентрировано на создании таких моделей.

Две представленные в работе модели являются наиболее типичными, но не единственными, их может быть и больше в условиях сейсмотектонической деструкции земной коры в БРЗ. С помощью этих моделей легче представить и понять механизмы глубинных особенностей формирования очагов сильных землетрясений в различных районах БРЗ с последующим использованием полученных знаний в сейсмопрогностических работах.

Поскольку Саяно-Байкальский регион, вовлеченный в рифтогенную активизацию,

[ относится к числу высоко сейсмоопасных, то решение актуальной проблемы обеспече-! ния сейсмобезопасности требует соответствующего уровня развития научных знаний. Подход к ее решению путем традиционного сейсморайонирования в состоянии в лучшем случае обеспечить оценки сейсмического потенциала геологических структур в том или ином районе без углубленного рассмотрения сроков реализации сейсмической угрозы. Автором предложен новый сейсмотектонический подход, позволяющий сделать очередной шаг по пути повышения эффективности оценок сейсмической опасности в регионе на ближайшие десятилетия.

Примером реализации данного подхода при практическом использовании можно считать карту с указанием сейсмоопасных районов, где отмечаются признаки повышенной вероятности возникновения ощутимых и сильных землетрясений в ближайшие 15 лет. Эти материалы уже используются для разработки мер по обеспечению сейсмобезопасности Иркутской области и Республики Бурятия, а также для оценок инженерно-сейсмического риска в ряде крупных населенных пунктов. Три сформулированных во вводной части реферата защищаемых положения, на взгляд автора, призваны связать логически полученные результаты в единое и упорядоченное целое, позволяющее взглянуть на сейсмотектоническую деструкцию земной коры в БРЗ с различных позиций.

Автору представляется, что в рамках создаваемой в наше время теории деструкции земной коры должны найти свое место дискретно-волновые проявления деформаций, поскольку геологическая среда постоянно находится под воздействием вибраций очень широкого спектрального диапазона от многочисленных энергетических источников разной природы, масштабов и мощности. Волновые процессы в геологической среде являются естественной ее особенностью, которую, по-видимому, важно рассматривать с точки зрения переноса и передачи энергии от одного структурного элемента к другому, согласно их иерархическому распределению при сейсмотектонической деструкции.

Изучение дискретно-волновых особенностей в развитии деструкции земной коры создает дополнительные возможности для разработки принципиально новых подходов к прогнозированию процессов сейсмогенерации упругих колебаний сейсмического диапазона, которые, в свою очередь, стимулируют подготовку новых землетрясений. В этой связи очень важное значение приобретают исследования различных по природе триггерных эффектов в возбуждении сейсмических колебаний и управляющем регулировании режима диссипации сейсмической энергии. Возможно, что в будущем упреждающее техногенное волновое воздействие на "созревший" очаг землетрясения позволит более эффективно решать проблемы сейсмобезопасности населения и объектов строительства.

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ружич В.В. К вопросу о динамике тектонического развития земной коры Прибайкалья в кайнозое // Геол. и геофиз. - 1972.-N 4. - С. 122-126.

2. Ружич В.В., Шерман С.И., Тарасович С.И. Новые данные о надвигах в юго-западном фланге Байкальской рифтовой зоны//ДАН СССР.- 1972.-Т. 205.-N4.-C. 1041-1044.

3. Шерман С.И., Медведев М.Е., Ружич В.В. и др. Тектоника и вулканизм юго-западного фланга БаГжальской рифтовой зоны. - Новосибирск: Наука, ¡973. - 134 с.

4. Ружич В.В. Влияние древних разрывов на развитие новейших структур Байкальского рифта 11 Геол. н геофиз. - 1975. - N 1. - С. 130-136.

5. Замараев С.М., Ружич В.В., Мазукабзов A.M. и др. О связи молодых континентальных рифтов с древними тектоническими структурами U Там же. - С. 39-40.

6. ZamarayevS.M., Ruzitch V.V., Ryazanov G.V., Mazukabzov A.M., Vasilyev E.P. On relations of new rift with ancient tectonic structures // Rifting Probl. Symposium on zones of the Earth. - Irkutsk: 1975. - C. 3738.

7. Ружич В.В. Зависимости между параметрами разрывных нарушений и их практическое применение // Механизмы формирования тектонических структур Восточной Сибири. - Новосибирск: Наука, 1977.-С. 41-48.

8. Ружич В.В. Пластические и хрупкие деформации геологической среды в связи с тектоническим режимом // Там же. - С. 77-81.

9. Замараев С.М., Ружич В.В., Мазукабзов A.M. Байкальский тектонофер //Там же. - С. 3-12.

10. Замараев С.М., Ружич В.В., Мазукабзов A.M. и др. О связи молодых континентальных рифтов с древними тектоническими структурами // Континентальный рнфтогеиез. - М.: Сов. радио, 1977. - С. 2330.

11. Ружич В.В. О сочетании напряжений растяжения и сжатия в Байкальском рифте // Тектоника и

сейсмичность континентальных рифтовых зон. - М.: Наука, 1978. - С. 27-32.

12. Ружич В.В. Разрывы и нх рош> в формировании Чарской рифтовой впадины // Динамика земной коры Восточной Сибири. - Новосибирск: Наука, 1978. - С. 47-52.

13. Ружич В.В., UlqiMati С.И. Оценка связи между длиной и амплитудой разрывных нарушений // Там же. - С. 52-57.

14. Zamarayev S.M., Ruzitch V.V. On relationships between the Baikal rift and ancient structures // Tcctonophysics. - 1978. -V. 45. -N I. - P. 41-47.

15. Замараев C.M., Васильев Е.П., Мазукабзо» A.M., Рязанов Г.В., Ружич B.B. Соотношение древней и кайнозойской структур в Байкальской рифтовой зоне. - Новосибирск: Наука, 1979. - 125 с,

16. Ружич В.В. Активные разрывы в районе Кодарского тоннеля трассы БАМ // Сейсмотектоника и сейсмичность района строительства БАМ. - М.: 1980. - С. 77-86.

17. Ружич В.В. Глубинная анизотропия земной коры северо-восточного фланга Байкальского рифта и некоторые особенности сейсмичности // Проблемы разломиой тектоники. - Новосибирск: Наука, 1981.-С. 101-112.

18. Ружич В.В., Мишарина Л.А. Некоторые особенности сейсмичности и механизм очагов землетрясений Чаро-Муйского региона в сопоставлении с геологическим строением // Сейсмические исследования в Восточной Сибири. - М.: Наука, 1981. - С. 12-28.

19. Ружич В.В., Саньков В.А., Днепровский Ю.И. Дендрохронологическое датирование сейсмо-гениых разрывов в Становом нагорье II Геол. и геофиз. - 1982. - N 8. - С. 122-126.

20. Павлов О.В., Дрекнов А.Ф., Ружич В.В. и др. Анализ колебаний грунтов при землетрясениях. -Новосибирск: Наука, 1983. - 96 с.

21. Ружич В.В., Днепровский Ю.И., Саиьхов В.А., Трусков В.А. Разломные узлы, их распределение н роль в процессах деструкции земной коры Байкальской рифтовой зоны // Эксперимент и моделирование в геологических исследованиях. - Новосибирск: 1984. - С. 88-105.

22. Шермак С.И., Леви К.Г., Ружич В.В. и др. Геология и сейсмичность зоны БАМ (от Байкала до Тьщды): Неотектоника. - Новосибирск: Наука, 1984. - 206 с.

23. Ружич В.В., Мансуров В.А., Бабичев A.A. О сейсмотектоническом критерии рифтогашой деструкции земной коры Прибайкалья II ДАН СССР. - 1985. - Т. 281. - N 3. - С. 566-569.

24. Ружич В.В., Хилько С.Д. Некоторые вопросы новейшей и современной геодинамики Прихуб-сугулья II Труды междуиар. конф. по рез-там работы Сов.-Монг. комплекс. Хубсугульской экспедиции. -Иркутск: 1985.-С. 20-21.

25. Ружич В.В., Хилько С.Д. Анализ моделей очагов землетрясений с сейсмогеологических позиций II Физические основы прогнозирования разрушения горных пород при землетрясениях. - М.: Наука, 1987.-С. 113-122.

26. Арпошков Е.В., Летников Ф.А., Ружич В.В. Об одном из возможных механизмов возникновения Байкала II Матер, междуиар. симпоз.: Внутрнконтинентальные горные области: геол. и геофиз. аспекты. - Тез. докл. - Иркутск: 1987. - С. 283-284.

27. Ружич В.В. Тектонические условия возникновения некоторых очагов сильных землетрясений в зонах длительно живущих разломов // Матер, всесоюз. совещ.: Современная динамика литосферы континентов. - Тез. докл. - М.: 1988. - С. 73.

28. Ружич В.В., Хилько С.Д., Нартов С.В., Чипизубов A.B. Тектонический крип в зонах сейсмо-дислокацкй сильных землетрясений МНР // MaTq). всесоюз. совещ.: Прикладная геоморфология и неотектоника юга Восточной Сибири. - Тез. докл. - Иркутск: 1988. - С. 24-25.

29. Ружич В.В. Физико-мехашгческие условия формирования зеркал скольжения в зонах разломов II Геол. и геофиз. - 1989. - N 11. - С. 39-45.

30. Ружич В.В. Геологический подход к изучению очагов палеоземлетрясеиий II Экспериментальные и численные методы в физике очага землетрясения. - М.: Наука, 1989. - С. 68-78.

31. Ружич В.В., Мансуров В.А. О тектоническом подходе к изучению механизмов вспарывания сейсмогенерирукшшх разломов //Там же. - С. 79-81.

32. Ружич В.В., Боровик Н.С., Гилева H.A., Менакер И.Г. Изменения значений конценгращюшю-го критерия разрушения в эпицентр а льных областях сильных землетрясений Байкальского рифта // Матер. всесоюз. школы-семинара: Геолого-геофизтеские исследования в сейсмоопасных зонах СССР. -Тез. докл. - Фрунзе: Ишм, 1989. - С. 44-45.

33. Ружич В.В., Хромовских B.C., Перязев В.А. Анализ глобальной пространственно-временной миграции очагов сильных землетрясений с геотектонических позиций II Инженерная геодинамика и геологическая среда. - Новосибирск: Наука, 1989. - С. 72-81.

34. Ружич В.В., Мазукабзов A.M., Васильев В.П. О роли Индо-Азиатской коллизии в становлении современной структуры Центральной Азии II Инженерная геодинамика и геологическая среда. - Новосибирск: Наука, 1989. - С. 96-103.

35. Ружич В.В., Боровик Н.С. Расчет концентрационного Kpirrepira разрушения по сейсмологическим данным II Исследования по создашпо научных основ прогноза землетрясений (оперативная информация). - Вып. 3. - Иркутск: 1989. - С. 46-47.

36. Ружич В.В., Маижиков Б.Ц., Мансуров В.А. к др. Некоторые итоги моделирования сейсмического режима зон активных разломов // Сейсмичность Байкальского рифта (прогностические аспекты). -Новосибирск: Наука, 1990. - С. 51-57.

37. Ружич В.В., Медведев В.Я., Иванова Л.А. Залечивание сейсмогашых разрывов и повторяемость землетрясений // Там же. - С. 44-50.

38. Артюшков Е.В., Летников Ф.А., Ружич В.В. О разработке нового механизма формирования Байкальской впадины // Геодинамика внутриконтипентальпых горных областей. - Новосибирск: Наука, 1990.-С. 367-378.

39. Artyushkov E.V., Lctnikov F.A., Ruzitch V.V. The formation of paper the Baikal basin II Geodynamics. - 1990. -V. 11. -N 4. - P. 277-292.

40. Ружич В.В. Опыт количественно» оценки паруменностп земной коры юго-западного фланга Байкальской рифтовой зоны // Тектонофизические аспекты разломообразопамля п литосфере (матер, всесоюз. совещ.: Разломообразование в литосфере: тектопофш. аспекты). - Тез. докл. - Иркутск: 1991. -С. 55-56.

41. Ружнч В.В., Боровик Н.С. К вопросу о концепции барьеров н выступов // Модельные н натурные исследования очагов землетрясений. - М.: 199!. - С. 6-10.

42. Ружич В.В., Горобец Л.Ж. Некоторые результаты геологического изучения строения палеооча-гов землетрясений II Там же. - С. 11-16.

43. Artyushkov E.V., Ваег М.А., Letnikov F.A., Ruzitch V.V. On the mechanism of graben formation /I Tectonophysics. - 1991. - V. 197. - N 2/4. - P. 99-115.

44. Ружнч В.В. О геологическом выявлении палеоочягопых зон сильных землетрясений в местах глубоких денудационных срезов // Физические и сейсмологические основы прогнозирования разрушения горных пород. - М.: Наука, 1992.-С. 10-14.

45. Ружич В.В., Манжиков Б.Ц., Мансуров В.А. Проявление нестационарности процесса разрушения горных пород в графиках повторяемости//Там же. - С. 71-74.

46. Ruzitch V.V. Physical-chemical changes of rocks from the zones of seismicaly activ faults // Abstracts.

- 1992.-V. 3.-P. 1131.

47. Ruzitch V.V. Indications of friction melting of rocks from the zones of scismi caly activ faults // Abstracts. - 1992.-V. 3. - P. 1132.

48. Ружич В.В., Белоусов О.В., Петухов О.П. Современная сейсмотектоническая деструкция земной коры в Байкальской рифтовой зоне II Геоморфологический риск (матер, межрегион. Геоморфологического семинара). - Тез. докл. - Иркутск: 1993.-С. 107-110.

49. Ружич В.В. Геодшшмические условия подготовки сильных землетрясений в Байкальской рифтовой зоне в связи с оценками сейсмического риска II Там же. - С. 118-121.

50. Ружич В.В., Боровик Н.С. Сейсмотектоническая модель рнфтогенного сдвиго-сброса II Там же.

- С. 124-126.

51. Голенецкий С.И., Ружич В.В., Дреннова Г.Ф. Землетрясение 12 (13) мая 1991г. в районе г. Бабушкина и сейсмичность Южного Байкала II Геол. и геофиз. - 1993. - N 11. - С. 27-36.

52. Кочетков В.М., Хилько С.Д., Зорин Ю.А., Ружич В.В. и др. Сейсмотектоника и сейсмичность Прихубсугулья. - Новосибирск: Наука, 1993. - 280 с.

53. Ружич В.В. О современной периодичности и rpnrrqmbtx механизмах сейсмотектошгаеской деструкции земиой коры в Прибайкалье II Байкал и горы вокруг него (матер, межрегион. Геоморфологического семинара). - Тез. докл. - Иркутск: 1994. - С. 37-39.

54. Ружич В.В., Петухов О.П. Метод цементации разрывных нарушений II Там же. - С. 68-70.

55. Ружич В.В. Сейсмический режим и его вариации в Байкальской впадине II Матер, междунар. совещ.: Байкал - природная лаборатория для исследования изменений окружающей среды и климата. -Тез. докл. - Иркутск: 1994. - Т. 4. - С. 40-41.

56. Ружич В.В., Буддо В.Ю. О режиме и причинах сейсмотектонических пульсаций в Байкальской рифтовой зоне И Матер. V всерос. школы-ceMiutapa: Физические основы прогнозирования разрушения горных пород. - Тез. докл. - Борок: 1994. - С. 51-52.

57. Ружич В.В., Петухов О.П, Анализ пространственно-временных параметров сейсмического режима БРЗ в связи с оценками сейсмической опасности и сейсмического риска II Матер, межреслуб, науч. семинара: Сейсмический риск и сейсмическое районирование. - Тез. докл. - Иркутск: 1994. - С. 14-15.

58. Леви К.Г., Масальский O.K., Ружич В.В. Сильные землетрясения в Прибайкалье и их социально-экономические последствия // ФССН: информ.-анадитич. бюллетень. - 1994. - Т. 1. - N 3. - С. 37-48.

59. Голенецкий С.И., Ружич В.В., Дреннова Г.Ф., Емельянова И.А. Ощутимые и сильные землетрясения района дельты реки Селенги и толчок 13 толя 1993 г. // Вулканол. и сейсмол. - 1995. - N 4-5. - С. 215-223.

60. Леви К.Г., Бабущкзш С.М., Бадардднов А.А., Буддо В.Ю., Ларкин Г.В., Мирошниченко А.И., Саньков В.А., Ружич В.В., Вонг Х.К., Дельво Д., Колман С. Активная тектоника Байкала // Геол. и геофиз. - 1995. -N 10.-С. 154-163.

61. Ружич В.В. О сейсмотектоническом подходе к среднесрочному прогнозу землетрясений в Прибайкалье И Геофизические исследования в Восточной Сибири на рубеже XXI века. - Новосибирск: Наука, 1996.-С. 143-147.

62. Лепи К.Г., Буддо В.Ю., Ружич В.В. н др. Системная организация природных процессов, экспертные системы, прогноз землетрясений и оценка риска для инженерных сооружений II Там же. - С. 153160.

63. Ruzitch V.V., Takeutchi A. The assessment of a seismic potential paleoearthqake areas in Pribaikalye IIXIV INQUA Congress. - Berlin, Germany: 1995 (in press).

64. Ruzitch V.V. Seismic hazard assesmcnt in the Baikal rift zone II Special conferense: Enviromental Assessment of geological of Hazards. - Abstract. - Bremen, Germany: 1995 (in press).