Выделение геодинамически неустойчивых зон на территории Соединенного Королевства Великобритании и Северной Ирландии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Горный институт Уральского отделения РАН

ВЫДЕЛЕНИЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИ НЕУСТОЙЧИВЫХ ЗОН НА ТЕРРИТОРИИ СОЕДИНЁННОГО КОРОЛЕВСТВА ВЕЛИКОБРИТАНИИ И СЕВЕРНОЙ ИРЛАНДИИ

Т.С. Блинова, Д.Р. Эванс

г. Пермь

Составление карт сейсмического районирования имеет очевидное научное и практическое значение. Землетрясения, имеющие значения магнитуд М=5-6, вызывают разрушения жилья и другие нежелательные последствия в сейсмически слабоактивных регионах. К таким регионам можно отнести Соединённое Королевство. В данном регионе с помощью стандартных методов получены карты сейсмического районирования, но использование других технологий построения таких карт открывает новые возможности в понимании геодинамики региона и расчета его сейсмического потенциала. Сейсмическое районирование Соединённого Королевства проводится по разработанной в Горном институте УрО РАН методике основанной на прогнозировании геодинамически неустойчивых зон с использованием геолого-геофизических данных и определении сейсмического потенциала региона [1]. Эти зоны отличаются свойствами среды и динамикой процессов, которые стремятся к их дестабилизации под действием региональных и глобальных сил, и находят свое проявление в сейсмичности. Согласно данной методике проведен анализ геолого-геофизических и сейсмологических данных, предоставленных Британской Геологической Службой, применены способы выделения геодинамически неустойчивых зон и создана их региональная модель с применением ГИС-технологий. сейсмологический земной кора литосфера

Первым этапом решения задач сейсмического районирования является создание электронной базы геолого-геофизических и сейсмологических данных региона. База данных была передана Британской Геологической Службой Горному институту УрО РАН, согласно договору о международном совместном научном сотрудничестве. Она была передана в формате геоинформационной системы «ARCGIS» и в процессе работы преобразована в формат геоинформационной системы «ГЕО» [2].

Британской Геологической Службой были переданы следующие карты: карта аномального магнитного поля, гравитационная карта в редукции Буге, карта рельефа земной поверхности, структурная схема поверхности Мохоровичича, карта теплового потока, карта плотности пород фундамента, карта разломов с указанием их возраста, схема тектонического районирования фундамента Соединённого Королевства.

Вторая часть карт, составляющих базу данных, получена в геоинформационной системе «ГЕО» при помощи подсистемы генерирования знаний и фактов [2]. В данной подсистеме была построена карта плотности разломов без учета их рангов, а также поля максимальных и минимальных значений и их разность для глубин залегания границы Мохоровичича, рельефа земной поверхности и теплового потока. Практически для всех геолого-геофизических характеристик, если это имело физический смысл, были рассчитаны и построены модули их градиентов, а также азимуты градиентов.

Неотъемлемой частью базы данных, предназначенной для решения вопросов сейсмического районирования, является каталог землетрясений.

Он был передан Британской Геологической Службой в пределах трапеции ц N = 48?…63? - л Е = -11?…7?. Каталог содержит 1452 землетрясения с 1382 по 2008 год, магнитуды землетрясений изменяются от 2 до 6,1, глубины от 0 до 33 км. Каталог землетрясений был преобразован в формат системы «ГЕО». Для оцифровки региональной модели региона, полученной в геоинформационной системе «ГЕО», было создано несколько каталогов со значениями магнитуд: М=2-2,9; M=3,0-3,9; M= 4,0-4,9; M=5,0-6,1.

Вторым этапом разработанной методики является выделение геодинамически неустойчивых зон по комплексу геолого-геофизических данных для территории Соединённого Королевства. Предложенный комплекс признаков выделения таких зон был разработан для территории Западно-Уральского региона, который располагается в пределах трех геоструктур земной коры: восточной окраине Восточно-Европейской платформы, Предуральском краевом прогибе и Западно-Уральской складчатой зоне [1], а также использован для выделения геодинамически неустойчивых зон на территории Западно-Сибирской плиты.

Однако есть своя особенность в выделении геодинамически неустойчивых зон в пределах Соединённого Королевства. Большое количество землетрясений в данном регионе не позволяет учитывать сейсмичность при выделении геодинамически неустойчивых зон, как это делалось для ранее исследованных территорий с помощью предложенной методики. Отсутствие в базе данных информации о глубине залегания фундамента, скоростных характеристик разреза, сведений о современных вертикальных движениях земной коры, неполные данные о глубине залегания поверхности Мохоровичича также затрудняют выделение геодинамически неустойчивых зон. В связи с этим все имеющиеся признаки были изучены в геоинформационной системе «ГЕО» в позиции «Разрез» [2]. Были заданы траектории разрезов через один градус с севера на юг по изучаемому региону и получены изменения параметров по этим направлениям.

Для выделения геодинамически неустойчивых зон были использованы все данные, переданные Британской Геологической Службой и поля, полученные в системе «ГЕО». Геодинамически неустойчивые зоны проявляются в уменьшении глубины залегания границы Мохоровичича, такое поведение границы в пределах этих зон связано с процессами, происходящими в мантии. Значения глубины залегания границы Мохоровичича в пределах исследуемого региона для выделяемых зон составляют 29-31 км, при изменении параметра для всей территории от 28 до 36 км. Далее для выделения геодинамически неустойчивых зон была использована карта модуля градиента глубин залегания границы Мохоровичича. Данный параметр в пределах зон, намеченных по глубине залегания самой границы Мохоровичича, характеризуется резким увеличением значений от 40 до 100 м/км при изменении его на всей островной части региона в пределах 10-126 м/км. Такое изменение значений модуля градиентов показывает резкое поднятие границы Мохоровичича в пределах геодинамически неустойчивых зон. Были проанализированы изменения значений модуля градиентов гравитационного поля в редукции Буге. В пределах намеченных зон на территории островной части региона диапазон изменения параметра составляет (20-40) 10 -2 мГал/км, при этом на краях зон значения модуля градиентов сильно повышаются и изменяются в диапазоне (60-170)·10 -2 мГал/км. Модуль градиента магнитного поля ведет себя аналогично, но зависимость менее четкая. В пределах намеченных зон, значения модуля градиентов аномального магнитного поля изменяются от 1 до 16 нТ/км, при этом на краях зон значения данного параметра повышаются и составляют 8-45 нТ/км.

Таким образом, для выделения геодинамически неустойчивых зон на территории Соединённого Королевства были использованы новые параметры, которые ранее применялись только для расчета прогнозных карт Мmax .

Разломы земной коры и литосферы контролируют широкий комплекс процессов, протекающих в недрах Земли и у ее поверхности. Для получения характеристики количественного состояния раздробленности земной коры для территории Соединённого Королевства была построена карта плотности разломов в системе «ГЕО» [2]. Поле плотности разломов рассчитывается следующим образом: каждому узлу сетки создаваемого поля приписывается величина равная отношению числа линий в круге радиусом Rmax к площади этого круга (Rmax2). За единицу площади при построении карты плотности разломов земной коры принималась площадь круга R=15 км. Исследование данной карты с позиций возможности выделения геодинамически неустойчивых зон проводилось методом построения разрезов через один градус с севера на юг региона и дополнительно построены три разреза через весь регион в различных направлениях. Карта плотности разломов земной коры изучаемого региона сопоставлялась с намеченными зонами, выделенными по вышеописанным признакам. На всех разрезах, прослеженных на карте плотности разломов земной коры региона, эти зоны выделяются средними значениями плотности разломов равными (230-330)•10 - 5, при шкале изменения всего параметра (41-497)•10 - 5. Таким образом, намеченные зоны характеризуются средними значениями плотности разломов, т.е. являются «живущими» участками земной коры, для которых характерна не наибольшая и не самая низкая плотность разломов. На этих участках создаются условия для накопления упругих тектонических напряжений и для их разрядки.

Не менее важным параметром в определении расположения геодинамически неустойчивых зон и понимания причин землетрясений являются зоны сочленения разломов. С этими зонами связан большой комплекс геологических процессов, от движения флюидов и рудообразования до сильных землетрясений. Для территории Соединённого Королевства использовались не отдельно взятые разломы, а зоны сочленения систем разломов, что также было предложено ранее для Западно-Уральского региона [1]. Было выделено пять зон сочленения систем разломов, большая часть из которых совпала с намеченными по предыдущим признакам геодинамически неустойчивыми зонами. В северной части выделена одна зона сочленения разломов, но она не является достаточно четкой и только частично совпадает с геодинамически неустойчивый зоной в этой части региона. Три западные зоны сочленения трех систем разломов различных направлений частично или полностью совпадают с геодинамически неустойчивыми зонами. Восточная зона сочленения разломов совпадает с геодинамически неустойчивой зоной и представляет собой, как сочленение трех систем разломов, так и зону, в которой происходит изменение направления распространения разломов на 90?. Такие зоны, как и зоны сочленения разнонаправленных систем разломов, являются сейсмоактивными.

На территории островной части Соединённого Королевства и в пределах небольшого удаления от береговой линии выделено пять геодинамически неустойчивых зон. В геоинформационной системе «ГЕО» построена их региональная модель и оцифрована с использованием созданных каталогов землетрясений.

При расширении базы данных будет проведено уточнение выделенных геодинамически неустойчивых зон и региональной модели для территории Соединённого Королевства.

Список литературы

1. Блинова Т.С. Прогноз геодинамически неустойчивых зон / Т.С. Блинова. - Екатеринбург: УрО РАН, 2003. - 163 с.

2. Гитис В.Г. Основы пространственно-временного прогнозирования в геоинформатике / В.Г. Гитис, Б.В. Ермаков. - М.: Физматлит, 2004. - 256 с.

Размещено на Allbest.ru