Временные вариации сейсмичности регионов Дальнего Востока как фактор среднесрочного прогноза сейсмической опасности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Московской области "Университет "Дубна"

ВРЕМЕННЫЕ ВАРИАЦИИ СЕЙСМИЧНОСТИ РЕГИОНОВ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА КАК ФАКТОР СРЕДНЕСРОЧНОГО ПРОГНОЗА СЕЙСМИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ

Архипова Е.В., к. г-м. н., доц.

Гусева И.С., магистр 1-го года обучения

Дубна, Московская область, Россия

Восточные регионы современной России являются приоритетными для хозяйственного освоения, в ходе которого увеличивается техногенная нагрузка на геологическую среду, растут масштабы и темпы возведения объектов - источников потенциальной опасности, растет население. Вместе с тем, именно восточные регионы характеризуются сложной геоэкологической обстановкой, и одним из серьезных источников опасности является сейсмичность. Сильные землетрясения представляют собой одну из наиболее масштабных природных катастроф, сопровождающихся массовыми жертвами и разрушениями, вызывают активизацию вторичных природных процессов, таких как цунами, лавины, обвалы, оползни, сели, а также являются исходной причиной множества катастроф природно-техногенного характера. Деформация и разрушение потенциально опасных объектов, в свою очередь, ведет к появлению пожаров, выбросов вредных веществ, загрязнению всех компонентов окружающей среды. Многочисленные прямые и косвенные геоэкологические последствия землетрясений требуют особого внимания к изучению сейсмического процесса и выявлению закономерностей, которые помогают пролить свет на режим и характер функционирования сейсмичности и, возможно, со временем помогут снизить ущерб, вызываемый сейсмическими катастрофами.

Среди множества опасных природных и природно-техногенных процессов, характерных для Дальнего Востока и Восточной Сибири, следует особо выделить сейсмическую активность ряда территорий. Проблема предсказания времени землетрясений в пределах Байкальской рифтовой системы, Олёкмо-Становой зоны разломов, Курило-Камчатской островной дуги и о. Сахалин является одной из наиболее сложных. Учет множества факторов в современном сейсмогеодинамическом развитии этих регионов позволяет в настоящее время наметить основы среднесрочного прогноза на месяцы - годы, и одним из таких факторов являются временные вариации сейсмичности.

В работе исследованы регионы, которые представляют три принципиально разные структурно-геодинамические обстановки. Байкальская рифтовая система (БРС) охватывает юг Восточной Сибири и север Центральной Монголии, протягиваясь на 2500 км. Она сформирована в условиях растяжения и относится к категории внутриконтинентальных рифтов и представлена серией грабенообразных впадин, ограниченных, осложнённых и соединённых между собой сложной системой разломов [2]. БРС возникла на месте Саяно-Байкальского сводового поднятия в южной краевой части Восточно-Сибирской платформы под действием активных тектонических движений, начавшихся в эоцене-олигоцене и продолжающихся в настоящее время. Главная впадина БРС, а также ее западные, восточные и юго-восточные высокие горные хребты расположены над прочной и довольно мощной литосферой окраины Сибирской платформы. Современное развитие сейсмического Саяно-Байкальского пояса происходит в условиях СЗ-ЮВ растяжения, и сопровождается сейсмогенными подвижками по разломам сложной кинематики с преобладающей сбрососдвиговой компонентой. Сейсмопроявления в районе Иркутского амфитеатра Восточно-Сибирской платформы и БСР, являются проявлением единого процесса формирования протяженной межблоковой границы на юге Сибирского кратона, и сосредоточены в диапазоне глубин до 40 км [1]. геоэкологический сейсмичность землетрясение литосфера

Олекмо-Становая сейсмотектоническая зона (ОСЗ) располагается на стыке двух крупных геоструктурных элементов - Алданского щита Сибирской платформы и северной окраины Джугджуро-Становой складчатой области, разделенных Становым краевым швом. ОСЗ - область интенсивной хрупкой деформации с образованием многочисленных разломов с преобладающей сдвиговой компонентой смещений. Современная геодинамика ОСЗ характеризуется развитием парагенезиса сейсмогенных структур, объединяющих продольные сдвиги и обрамляющие их системы крупных надвигов и взбросов.

Курило-Камчатская островная дуга и Сахалин, который рассматривают как ее западное продолжение, являются частью обширной области так называемого "Тихоокеанского кольца" - зоны субдукции, где происходит погружение Тихоокеанской литосферной плиты с корой океанического типа, под континентальную литосферу Евразии, которое сопровождается высокоинтенсивной сейсмичностью, локализованной в сейсмофокальной зоне ЗВБ.

При исследовании временных тенденций в изменении сейсмической активности этих регионов ставилась цель выявить и сопоставить вариации сейсмической активности как для регионов в целом, так и для отдельных уровней литосферы, соответствующих верхней и нижней коре и верхней сейсмоактивной части мантии на различных отрезках сейсмофокальной зоны.

Исследование основано на данных Всемирного каталога землетрясений Геологической службы США [4]. Выделено пять основных регионов - БРС, ОСЗ, Камчатки, Курилы, о-ва Сахалин, по каждому из которых составлена выборка сейсмических событий с магнитудой более четырех за период с 1973 по 2014 гг. Выборки просканированы по глубинам, и в каждом из регионов выявлены уровни максимальной активности, которые, в основном, соответствуют глубинам верхней и нижней коры и верхней части сейсмоактивной мантии. На следующем этапе, для того, чтобы попытаться обнаружить закономерности во временном ходе сейсмичности, для регионов в целом и для различных глубинных горизонтов рассчитано несколько вариантов временных рядов: ряды годовых сумм, ряды пятилетних сумм и ряды годовых сумм со скользящим осреднением по пяти годам и сдвигом в один год. Для каждой из групп рядов рассчитаны корреляционные таблицы и построены графики временных вариаций (рис. 1, 2, табл. 1, 2).

Сопоставление временных рядов показало, что высокая положительная корреляция наблюдается для подавляющего большинства регионов. Сопоставление временных рядов позволило выявить регионы с синхронным или близким изменением сейсмичности, а также уровни литосферы, вариации сейсмичности в пределах которых дают основание предполагать единое управляющее начало. Выяснилось, что распределение сейсмических событий во времени не равномерно. Отмечаются как периоды относительных затиший, так и периоды пиковой активизации, которые способны синхронизироваться. Наличие синхронных всплесков для определенных регионов и уровней литосферы свидетельствует, что вариации сейсмичности являются не хаотичными автоколебаниями - они являют собой отчетливый "пульс" современных геотектонических процессов.

Рис. 1. Временные ряды годовых сумм числа землетрясений со скользящим осреднением по пяти годам и сдвигом в 1 год с 1973 по 2014 г.

Наиболее значимые коэффициенты корреляции и, соответственно, наиболее близкое совпадение графиков, получено при сопоставлении временных рядов годового числа землетрясений со скользящим осреднением по пяти годам и сдвигом в один год. На рис. 1 видно, что наибольшее число землетрясений в исследованных регионах наблюдалось в период 1993 - 1997 гг. и 2003 - 2007 гг. График отражает близкую по времени сейсмическую активизацию с повышения числа землетрясений к началу 90-х годов и резким спадом с 2007 года.

При анализе сейсмической активности на различных глубинах отмечено, что наиболее сейсмоактивными являются горизонты, соответствующие верхней и нижней коре - глубины 10-15 км и 30-35 км. Выявлена синхронность длиннопериодных вариаций числа землетрясений регионов на каждом из активных уровней верхней и нижней коры (см. табл. 2), а также корреляция глубинных мантийных землетрясений Камчатки, Курил и Сахалина (см. рис. 2).

В итоге следует отметить близкую по времени активизацию Байкальской рифтовой системы, Олёкмо-Становой зоны, Курило-Камчатской островной дуги и о. Сахалин. Несмотря на структурные и геодинамические различия регионов, отдельные литосферные оболочки северо-западной периферии Тихого океана развиваются как единые ансамбли, активизация которых прослеживается в общем ритме сейсмичности.

Таблица 1. Корреляция пятилетних сумм временных рядов для регионов в целом со скользящим осреднением по пяти годам и сдвигом в один год

Таблица 2. Корреляция годовых сумм землетрясений со скользящим осреднением по пяти годам и сдвигом в один год для сейсмоактивных уровней глубины в регионах

Рис. 2. Временные ряды годовых сумм числа мантийных землетрясений (годовой ход со скользящим осреднением по 5 гг., сдвиг 1 г., h>=100 км, М от 4, 1973 - 2014 гг.)

Наличие синхронной активизации на уровне отдельных регионов и оболочек литосферы Дальнего Востока и Восточной Сибири позволяет предположить наличие единых сейсмогеодинамических механизмов, проявляющих себя "пульсом" временных вариаций. Намеченные закономерности могут быть использованы для среднесрочного прогноза и оценки сейсмической опасности регионов, освоение которых является приоритетом государственной стратегии.

Литература

1. Имаев В.С., Имаева Л.П., Козьмин Б.М. Сейсмотектоника Олёкмо-Становой сейсмической зоны (Южная Якутия) // Литосфера. - 2005. - №2. - с. 21-40

2. Семинский К.Ж., Радзиминович Я.Б. Сейсмичность юга Сибирской платформы: пространственно-временная характеристика и генезис / Физика Земли. 2007. №9, с. 18-30.

3. Трифонов В.Г. Неотектоника Евразии. - М.: Научный мир, 1999. - с. 252

4. Earthquake Data Base USGS http://earthquake.usgs.gov

Размещено на Allbest.ru