Документы



Очаговая сейсмология тянь-шаня icon

Очаговая сейсмология тянь-шаня

НазваниеОчаговая сейсмология тянь-шаня
страница1/4
Дата20.05.2013
Размер0.69 Mb.
ТипАвтореферат
скачать
  1   2   3   4


АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ИНСТИТУТ СЕЙСМОЛОГИИ им. Г.А.МАВЛЯНОВА


на правах рукописи

УДК 550.34


Муралиев Абдирашит Муркамилович


ОЧАГОВАЯ СЕЙСМОЛОГИЯ ТЯНЬ-ШАНЯ


04.00.22 – Геофизика


А В Т О Р Е Ф Е Р А Т


диссертации на соискание ученой степени

доктора физико-математических наук


Ташкент - 2010


Работа выполнена в Институте сейсмологии Национальной Академии Наук Кыргызской Республики


Научный консультант: доктор геолого-минералогических наук,

^ Абдрахматов Канатбек Ермекович


Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

Ибрагимов Роман Соломонович

доктор физико-математических наук,

^ Сайипбекова Анара Мурадовна

доктор физико-математических наук,

Ходжиметов Алиназар Ирисметович


Ведущая организация: Институт сейсмологии Республики Казахстан


Защита состоится «____»___________2010г. в ________ час, на заседании специализированного совета Д.015.07.01 при Институте Сейсмологии им.Г.А.Мавлянова АН РУз по адресу :700128, г.Ташкент – 128, ул. Зульфияхоним, 3.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института сейсмологии АН РУз.


Автореферат разослан «______ » __________________ 2010г.


Ученый секретарь

Специализированного совета

докт физ.-мат.наук Л.А.Хамидов




^ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА диссертации

Актуальность работы. Горная система Тянь-Шань является одним из тектонических и сейсмически активных районов Земли. В течение последних 123 лет с 1885 по 2008 годы на Тянь-Шане произошли такие сильнейшие землетрясения, как 9-10 балльное Беловодское (1885), 9-10 балльное Верненское (1887), 10-балльное Чиликское (1889), 9-10 балльное Кашгарское (1902), 10-11 балльное Кеминское (1911), 8-9 балльное Кемино-Чуйское (1938), 9-10 балльное Чаткальское (1946), 8-9 балльное Сарыкамышское (1970), 8-балльное Исфара-Баткенское (1977), 8-9-балльное Жаланаш-Тюпское (1978), 8-балльное Дараут-Курганское (1978), 9-10 балльное Суусамырское (1992), 7-8 балльное Кочкорское (2006), 8-балльное Алайское (2008) и другие менее сильные подземные толчки. Произошедшие сильные землетрясения нанесли колоссальный экономический ущерб с человеческими жертвами.

Разрушительные последствия землетрясений и, соответственно, число человеческих жертв и экономический ущерб могут быть сведены до минимума в случае применения адекватных строительных норм и страховой политики, а также повышения уровня осведомленности населения и органов местного управления. Самым эффективным выходом из этой трудной ситуации является составление карты прогноза сейсмической опасности. Сейсмологические аспекты решения этой проблемы непосредственно связаны с развитием очаговой сейсмологии Тянь-Шаня.

Для территории Кыргызстана существует и действует карта сейсмического районирования. На карте показаны вероятные места возникновения и интенсивность будущих землетрясений. Однако очаги некоторых сильных землетрясений в последние годы возникали в местах, не обозначенных на ней и на ранее составленных картах сейсмического районирования. Например, эпицентр 9-10 балльного Суусамырского землетрясения 1992 года с МS=7,3 попал в район семибалльной интенсивности сотрясений грунта на имевшейся тогда карте сейсмического районирования Кыргызстана. Аналогичную ситуацию можно увидеть и в других странах СНГ, а именно: Газлийские землетрясения 1976 и 1984 гг. в Узбекистане, Зайсанское землетрясение 1990г. в Казахстане, Спитакское землетрясение 1988г. в Армении, Нефтегорское землетрясение 1995г. в России.

Эти и другие факты указывают на необходимость проведения работы по усовершенствованию методики оценки сейсмической опасности территории с разработкой новых подходов и привлечением к анализу новых данных наблюдений. В этом плане развитие исследований по очаговой сейсмологии и физике землетрясений Тянь-Шаня является самой актуальной проблемой в современной сейсмологии. Такое развитие позволяет определить круг вопросов, связанных с решением научных и практических задач сейсмической опасности и сейсмического риска исследуемой территории.

^ Степень изученности проблемы. Развития очаговой сейсмологии и физики землетрясений определяется тем, что она стала развиваться позже, чем структурной ветви сейсмологии. В данной работе впервые рассматривается проблема развития очаговой сейсмологии Тянь-Шаня.

Исследование сейсмотектонической деформации и напряженного состояния земной коры по данным фокальных механизмов землетрясений получило дальнейшее развитие. Впервые проведен анализ сейсмичности Тянь-Шаня с учетом особенностей деформационной структуры земной коры.

^ Связь диссертационной работы с тематическими планами НИР. Исследование сейсмотектонических деформаций и напряженного состояния земной коры Тянь-Шаня, его сейсмичности и прогноз сейсмической опасности территории Кыргызстана непосредственно связаны с основными научно-исследовательскими работами Института сейсмологии Национальной академии наук Кыргызской Республики. Диссертационная работа связана с выполнением трех заданий научно-технической проблемы 0.74.03 «Сейсмология и сейсмостойкое строительство». Соискатель является участником и ответственным исполнителем следующих отчетов: Отчет о Кочкор-Атинском землетрясении на юге Кыргызстана 15 мая 1992г. (№721, Бишкек, 1992); Отчет о результатах эпицентральных работ по изучению Суусамырского землетрясения в Кыргызстане 19 августа 1992 года (№722, Бишкек, 1993); Отчеты о результатах работ Опытно-методической сейсмологической экспедиции Национальной академии наук Кыргызской Республики; отчет по теме «Изучение сейсмичности районов действующих, строящихся и проектируемых ГЭС в нижнем течении реки Нарын». Госбюджетный проект Института сейсмологии Национальной академии наук Кыргызской Республики: «Разработка научных основ определения сейсмической опасности территории Кыргызской Республики» (2002-2006гг.).

При непосредственном участии соискателя собраны обширные материалы по сейсмологии Тянь-Шаня, которые были положено в основу диссертации. Кроме того, накоплены опыт, знания, получен ряд практических результатов, разработаны новые методические подходы в процессе выполнения исследований в рамках Международных проектов: Оползни, спровоцированные землетрясениями (1998-2000). Проект INCO-COPERNICUS, Европейский союз; EC, DG XII contract IC15-CT97 – 0202. (участник); Оценка и уменьшение сейсмического риска в Ташкенте, Узбекистан и Бишкек, Кыргызской Республики (2001-2003гг.). NATO, sfp-971923, США (участник); Оценка сейсмической опасности Центральной Азии. KR-1176, МНТЦ. 2006-2008гг.

^ Цель исследования. Построить сейсмотектоническую модель механизма деформирования и напряженного состояния земной коры Тянь-Шаня, установить связь между напряженным состоянием земной коры и распределением количества землетрясений по энергии и, используя предложенную модель, дать прогнозную оценку степени сейсмической опасности территории Кыргызстана и сопредельных областей.

^ Задачи исследования.

1. Изучить кинематические (механизмы очагов землетрясений) и статистические (сейсмический режим) свойства совокупности очагов землетрясений Тянь-Шаня;

2. Проводить исследование развития очаговой сейсмологии (очагов землетрясений, тектонические движения и сейсмичности Тянь-Шаня);

3. Разработать метод определения механизма деформирования и напряженного состояния земной коры Тянь-Шаня;

4. Изучить механизмы очагов землетрясений Тянь-Шаня по наблюдениям объемных сейсмических волн, зарегистрированных высокочувствительными сейсмографами региональной сети сейсмических станций;

5. Выполнить расчеты и провести картирования компонентов тензора сейсмотектонической деформации, в географических координатах, определить напряженное состояние горных масс в земной коре; перейти от тензора-девиатора сейсмотектонической деформации к полному тензору действующих напряжений;

6. Построить сейсмотектоническую модель механизма деформирования и напряженного состояния земной коры Тянь-Шаня;

7. Исследовать проявление сейсмичности и сейсмический режим Тянь-Шаня в современном поле напряженно-деформированного состояния земной коры;

8. Построить карту ожидаемых сильных землетрясений на основе совместного анализа деформационной структуры земной коры и пространственно-временного поля сейсмичности Тянь-Шаня.

^ Объект и предмет исследования. Объектом исследований является орогенная часть Тянь-Шаня на современном этапе геологического развития. Предметом исследований является получения общего представления о напряженном состоянии земной коры исследуемого объекта на базе построения и анализа механизмов очагов тектонических землетрясений.

^ Методы исследований. При решении поставленных задач в диссертации были использованы методы вычислительной математики, теории вероятностей и математической статистики, механики деформируемого твердого тела. В работе разработан метод совместного рассмотрения кинематических (механизмов очагов землетрясений) и статистических (сейсмического режима) свойств совокупности очагов коровых землетрясений.

^ Гипотеза исследования. В работе предложена гипотетическая зависимость характера проявления сейсмичности от тензора действующих напряжений. Из экспериментальной практики известно явление, которое может быть описано следующим образом. Общее число трещин, реализующихся в нагруженном материале, а также распределение числа трещин по их размерам зависит от напряженного состояния, в котором находится тело, а именно от соотношения девиаторной и шаровой частей полного тензора действующих напряжений. С ростом девиатора (касательных напряжений) уменьшается число, и увеличиваются преобладающие размеры трещин, а с ростом шаровой части тензора (всестороннего давления) происходит обратное – число трещин растет, преобладающие размеры их уменьшаются. Таким образом, разность и сумма главных напряжений определяют статистический характер разрушения.

Полагается, что сейсмические и другие геофизические явления, сопутствующие большим землетрясениям, а также параметры их очагов (отношение энергии к сейсмическому моменту, сброс напряжений и др.) должны зависеть от положения точки на плоскости, т.е. от структуры напряженного состояния очаговой области.

^ Основные положения, выносимые на защиту.

1. Очаги трех сильнейших землетрясений (Чиликского 1889г., Кашгарского 1902г., Кеминского 1911г.) с магнитудами М=8 и более характеризуются надвиговым типом смещения по крутопадающим плоскостям разрыва. Такой тип смещения обусловлен напряженным состоянием – горизонтальным меридиональным сжатием и вертикальным растяжением. С уменьшением величины магнитуды землетрясений механизмы их очагов становятся разнообразными, в очагах происходят взбросовые, надвиговые, сбросовые, сдвиговые подвижки и их комбинации. Плоскости разрывов в очагах землетрясений Северного Тянь-Шаня, в основном, имеют субширотные ориентации и совпадают с простиранием геологических структур, разломов и хребтов. В Юго-Западной зоне механизмы землетрясений имеют разные направления. Оси сжатия в очагах как сильных, так и слабых землетрясений Тянь-Шаня имеют наиболее устойчивый характер и ориентированы в направлении север-юг. Создана база данных о механизмах очагов землетрясений Тянь-Шаня за период 1946-2008гг. в международном формате.

2. Сейсмотектоническая модель (карта-схема) механизма деформирования и напряженного состояния земной коры Тянь-Шаня построена по данным очаговой сейсмологии и предложена как современное поле деформаций и напряжений земной коры. На Тянь-Шане выявлены четыре типа деформационных структур земной коры: поднятия горизонтального сжатия (I тип), поднятия вертикального сжатия (II тип), впадина вертикального растяжения (III тип) и впадина горизонтального растяжения (IV тип). Сопоставление деформационных структур земной коры с картой эпицентров сильных землетрясений позволяет определить физические условия возникновения сильных землетрясений Тянь-Шаня.

3. Совместные пространственные вариации сейсмической активности А10 и сейсмической дробности γ отражают, наряду с другими факторами, действие структуры тензора напряжений (шаровой и девиаторной частей).

4. Карта ожидаемых сильных землетрясений Кыргызстана и сопредельных территорий построена на основе анализа карт эпицентров сильных землетрясений, сейсмических швов, сейсмогенных зон и деформационных структур земной коры и предложена как практическое приложение проведенных исследований. Постепенный переход от эмпирических данных к теоретико-физической методологии исследований есть развитие очаговой сейсмологии в современной геофизике.

^ Научная новизна.

1. Впервые проведено совместное исследование кинематических (механизмы очагов землетрясений) и статистических (сейсмического режима) свойств совокупности очагов землетрясений Тянь-Шаня для выявления физических закономерностей сейсмического процесса, протекающего в земной коре. Изучение механизма очагов землетрясений и сейсмического режима земной коры до сих пор рассматривалось, как самостоятельные, независимые друг от друга направления классической сейсмологии. В данной работе эти направления объединены в единое целое в рамках очаговой сейсмологии.

2. Впервые получено наиболее точное решение механизма очагов землетрясений Тянь-Шаня с использованием компьютерных технологий. Если раньше механизмы очагов землетрясений Тянь-Шаня определялись ручным (графическим) способом разными авторами и результаты представлялись в разных форматах, то в настоящее время такое определение в Кыргызстане полностью компьютеризировано. Результаты компьютерных определений даны в едином, доступном всем исследователям международном формате. Тем самым резко увеличились качество, точность и надежность определения параметров механизмов очагов землетрясений. Создана компьютерная база данных, которая содержит сведения о 5322 землетрясениях с М≥3,0 Тянь-Шаня за период 1946-2008 гг. Проведена классификация исследованных землетрясений по типам подвижек в их очагах. Тянь-Шань по данным фокальных механизмов землетрясений находится в состоянии север-северо-западного сжатия, что хорошо согласуется с общей геологической концепцией о меридиональном тангенциальном сжатии региона.

3. Впервые построена сейсмотектоническая модель (карта-схема) механизма деформирования и напряженного состояния земной коры Кыргызстана и сопредельных территорий. В результате выявлены четыре вида напряженно-деформированного состояния земной коры: 1) поднятие горизонтального сжатия, 2) поднятие вертикального сжатия, 3) впадина горизонтального растяжения и 4) впадина вертикального растяжения. Проведено районирование территории Кыргызстана по указанным видам деформационной структуры земной коры.

4. Разработан и предложен физический подход к определению полного тензора напряжений, действующих в земной коре Тянь-Шаня. Такой подход основан на использовании деформационной структуры, параметров сейсмического режима и результатов лабораторных испытаний горных пород при высоких давлениях.

5. Впервые выявлена корреляция между распределением числа землетрясений по энергии и видом напряженно-деформированного состояния горных масс. Эта корреляция объясняется с позиции механики разрушения, поскольку тензор сейсмотектонической деформации определяется лишь девиаторной частью тензора напряжений, а на наклон графика повторяемости землетрясений, наряду с другими факторами, влияет и шаровой тензор напряжений. Совместное рассмотрение вида сейсмотектонической деформации, пространственной вариации сейсмической активности (А10) и сейсмической дробности (γ) позволяет уменьшить неоднозначность реконструируемого полного тензора действующих тектонических напряжений и, в благоприятных случаях, подойти к определению алгебраических знаков его главных значений. Это, в свою очередь, открывает новые возможности для уточнения сейсмогеодинамической ситуации.

6. Впервые установлено, что распределение эпицентров коровых землетрясений Тянь-Шаня показывает действия разного вида напряженного состояния, различные соотношения шаровой и девиаторной части тензора напряжений. Эпицентры сильных землетрясений с энергетическим классом К=14-18 часто приурочены к линиям крупных сейсмических швов (Северо-Тянь-Шаньского, Южно-Тянь-Шаньского и Юго-Западного). Эти линии, вероятно, можно принять в качестве границ крупных тектонических блоков земной коры Тянь-Шаня.

7. Очаги сильных землетрясений с К14 Тянь-Шаня приурочены, в основном, к границам между I и II видом напряженно-деформированного состояния земной коры Тянь-Шаня.

8. Выделены важнейшие сейсмоопасные зоны на Тянь-Шане: Северо-Тянь-Шанская, Юго-Западная, Центрально-Тянь-Шанская и Южно-Тянь-Шанская, каждая из которых может генерировать сильные землетрясения. Предложена карта ожидаемых сильных землетрясений для Кыргызстана и сопредельных территорий.

^ Научная и практическая значимость результатов исследования.

Метод определения механизма деформирования и вида напряженного состояния земной коры, разработанный на сейсмологическом материале Тянь-Шаня, может найти применение для изучения современных тектонических движений и сейсмической опасности других регионов. Полученные представления о виде сейсмотектонического деформирования и напряженного состояния горных масс можно использовать для изучения особенностей современных тектонических движений, процесса горообразования и для выяснения причин возникновения сильных землетрясений. Результаты изучения очаговой сейсмологии (механизмов очагов землетрясений, сейсмотектонической деформации и напряженного состояния земной коры, параметров сейсмического режима и др.) можно использовать для прогноза землетрясений, оценки степени сейсмической опасности и сейсмического риска сейсмоактивной территории. База данных о механизмах очагов землетрясений Тянь-Шаня, созданная и систематизированная в рамках международного формата, является информационной основой для решения задач региональной сейсмологии, геофизики и геотектоники, а также в разработке количественной модели сейсмогеодинамики региона.

^ Реализация результатов. Под руководством автора в Опытно-методической сейсмологической экспедиции Института сейсмологии Национальной Академии наук Кыргызской Республики была организована группа для определения механизмов очагов землетрясений Тянь-Шаня. В настоящее время эта работа успешно выполняется в лаборатории «Сейсмологические методы прогноза землетрясений» Института сейсмологии Национальной Академии наук Кыргызской Республики, возглавляемой автором. Создана база данных по фокальным механизмам землетрясений Тянь-Шаня в международном формате. Каталог механизмов очагов землетрясений Тянь-Шаня постоянно пополняется новыми определениями и публикуется в ежегодном журнале «Землетрясения Северной Евразии», который выпускается в г.Обнинск Геофизической службой Института Физики Земли РАН.

^ Апробация работы. Результаты исследований, изложенные в диссертации, докладывались и обсуждались на Всесоюзном школе-семинаре: Физические основы прогнозирования разрушения горных пород (Бишкек, 1989); на научном семинаре Института Физики Земли РАН (Москва, 1989), на Международном Казахстано-Китайском симпозиуме по прогнозированию землетрясений (Алма-Ата, Урумчи, 1992, 1994); в Европейском Геофизическом обществе (European Geophysical Society, Katlenburg-Lindau, 1995); на научной конференции, посвященной 30-летию Института сейсмологии АН РУз (Ташкент, 1996); на Международной конференции «Высокогорные исследования: изменения и перспективы в ХХI веке» (Бишкек, 1996); в Международном Институте сейсмологии и инженерной сейсмологии (Япония, Тцукуба, 1998, 2001); в Сейсмологическом бюро Китая (Пекин, 1999); на 10-й Международной конференции по динамике грунта и инженерной сейсмологии (США, University Philadelphia, 2001); на Международном Казахстано-Японском совещании (Алматы, 2003); на четвертом международном симпозиуме «Геодинамика внутриконтинентальных орогенов и геоэкологические проблемы» (Бишкек, 2008), на Международной конференции «Сейсмичность Северной Евразии» (Обнинск, 2008), на международной конференции «Проблемы оценки сейсмической опасности и снижения последствий землетрясений» (Ташкент, 2008), на научных советах Института Сейсмологии Национальной Академии наук Кыргызской Республики.

^ Опубликованность результатов. По теме диссертации опубликованы 3 монографии, 50 научных статьей и тезисов научных докладов, в том числе 14 в отечественных и ведущих зарубежных журналах.

^ Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из Введения, 7 глав, Заключения, списка литературы включающих 243 наименований. Общий объем работы 243 страницы. В тексте имеются 10 таблиц и 62 рисунка.

В процессе выполнения работы автор сотрудничал с д.ф-м.н. К.И.Кузнецовой, д.ф-м.н. С.Л..Юнга, к.ф.-м.н. Р.С.Михайловой, д.ф-м.н. О.В.Соболевой, к.т.н. К.Джанузаковым, член.-корр .НАН Кыргызстана, проф. А.Т.Турдукуловым, к.т.н. К.Молдобековым, к.ф.-м.н. А.Г.Фроловой, Dr. D.Suetsuge and Y.Yagi, рrof. C.Yong, Hu Yu-Xian, рrof. Dr. P.Bormann, Dr.D.Delvaux, Dr. E.Smit. Всем им автор выражает искреннюю благодарность за ценные советы и постоянную поддержку.

Автор благодарен доктору геолого-минералогических наук, профессору К.Е.Абдрахматову за всестороннюю помощь и поддержку при завершении работы, а также всем товарищам, коллегам и сотрудникам Института сейсмологии Национальной Академии наук Кыргызской Республики.

Автор выражает благодарность всему коллективу Института Сейсмологии Академии наук РУз во главе с д.ф.-м.н.Ф.Ф.Зияудиновым, академику К.Н.Абдуллабекову, д.г.-м.н., проф. Р.Н.Ибрагимову, д.ф.-м.н. Л.А.Хамидову за ценные замечания и поддержку работы в процессе завершения.

^ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

  1   2   3   4



Похожие:

Очаговая сейсмология тянь-шаня iconАэрация зонасининг лёсс тоғ жинсларида тузларнинг тўпланиши ва уларнинг
Збекистон республикаси фанлар академияси ғ. О. Мавлонов номидаги сейсмология институти
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©uz.denemetr.com 2000-2015
При копировании материала укажите ссылку.
обратиться к администрации