ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2012, том 443, № 4, с. 495-499
= ГЕОФИЗИКА
УДК 550.34.042+551.243
ЭНЕРГИЯ СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ ЛИТОСФЕРЫ МОНГОЛИИ © 2012 г. А. В. Ключевский, В. М. Демьянович, С. Дэмбэрэл, Б. Лхагвадорж
Представлено академиком Г.С. Голицыным 10.11.2011 г. Поступило 07.11.2011 г.
Информация о сильных землетрясениях Монголии за инструментально-исторический период обобщена в карте-схеме энергии сейсмотектонических деформаций литосферы, которая поставлена в соответствие карте общего сейсмического районирования территории Монголии. Полученные результаты характеризуют энергию сейсмотектонических деформаций литосферы в абсолютных единицах, что удобно для проектирования и строительства. Разрабатываемый подход к оценке энергии сейсмотектонических деформаций рекомендуется к использованию с целью развития современных проектно-изыскательских, конструкторских и строительных технологий в рамках проблемы обеспечения сейсмической безопасности в регионах.
Значительная часть территории Монголии расположена в высокосейсмичных областях Центрально-Азиатского складчатого пояса и подвержена частым и сильным землетрясениям [1]. Особенно опасны в сейсмическом отношении Монгольский и Гобийский Алтай: только в ХХ в. здесь произошли несколько десятков землетрясений с магнитудой М > 6 (интенсивностью 10 от 8 до 11— 12 баллов) (рис. 1). Некоторые землетрясения вызвали нарушения земной поверхности в десятки километров, а сейсмические катастрофы (Бол-найское 1905 г., Монголо-Алтайское 1931 г. и Гоби-Алтайское 1957 г.) сопровождались сейсмотектоническими деформациями протяженностью до нескольких сотен километров. Судя по сохранившимся следам древних землетрясений и летописным сведениям подобные и, возможно, более грандиозные сейсмические события происходили здесь в недавнем прошлом. Поскольку решение проблем сейсмической безопасности является составной задачей социально-экономического развития сейсмоактивных регионов, то
Институт земной коры
Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск
Исследовательский центр по астрономии и геофизике Монгольской академии наук, Улан-Батор
понимание важности создания и безопасной эксплуатации территориально-промышленных комплексов и стратегических транспортных коридоров в Монголо-Байкальском регионе предопределяет актуальность детального изучения геодинамических и сейсмических процессов в зонах активных разломов при сейсмическом районировании территорий [2, 3].
В настоящее время в очаговой сейсмологии широкое применение получил сейсмический момент — параметр, характеризующий работу по перемещению "очагового" блока в стесненных условиях литосферы [4, 5]. Этот параметр определяется как
М0 = ц£Ю, (1)
где ц — модуль сдвига, S и Б — площадь дислокации и смещение по разлому, и через S и Б связан с сейсмотектоническим деформированием горных пород. Он использовался нами при оценке энергии сейсмотектонических деформаций литосферы Байкальской рифтовой зоны (БРЗ) для более надежного и обоснованного подхода к решению проблем обеспечения сейсмической безопасности в Байкальском регионе [2]. В настоящей работе рассматривается сейсмичность Монголии (ф = = 42°—54° с.ш., X = 87°—120° в.д.), представленная землетрясениями с магнитудой М> 3, происшедшими за период инструментальных наблюдений (1964—2008 гг.), и сейсмичность исторического периода, представленная землетрясениями с магнитудой М> 6 в электронном "Каталоге землетрясений Монголии" (1740—1963 гг.). Как видно из каталога, в период инструментальных наблюдений такие землетрясения регистрировались без пропусков, а ошибки в определении координат эпицентров толчков не превышают 20 км. Можно полагать, что в исторический период часть землетрясений с М > 6 была пропущена и не внесена в "Каталог землетрясений Монголии", а погрешность в определении координат эпицентров некоторых событий может достигать единиц градуса. Такие неопределенности послужили причиной разделения исследуемой сейсмичности на два периода (инструментальный и исторический) и использования осреднения дан-
чо сл
О
И £ К К
м
>
с.ш.
104°
3 л
и а
о
К=
тз
Рис.1. Карта эпицентров и гистограмма распределения (врезка) по магнитуде сильных землетрясений Монголии за инструментально-исторический период (1740—2008 гг.). 1 — озера, 2— аймаки, 3 — граница России и Монголии, 4— основные разломы, 5и 6 — эпицентры (год и магнитуда) землетрясений с 6.0 <М< 6.9 и М> 7.0 соответственно.
ных при построении карт по крупным площадкам размером 200 х 200 км2 с перекрытием в половину площадки. В целом анализируется интервал времени более 260 лет, а рекуррентные интервалы сильнейших землетрясений в Монголии составляют около 200 лет [6].
Для перехода от магнитуд к сейсмическому моменту, характеризующему работу и энергию сейсмотектонических деформаций, используется корреляционное уравнение, установленное по данным о сильных землетрясениях мира [4]:
^М0 ± 0.6 = 8.4 + 1.6М. (2)
В площадках размером 200 х 200 км2 определены максимальные значения магнитуд землетрясений, которые по формуле (2) пересчитаны в величины сейсмического момента в единицах ньютон на метр (Н • м, работа), эквивалентных джоулю (Дж, энергия).
На карте (рис. 1) наблюдается довольно равномерное распределение эпицентров сильных сейсмических событий Монголии вдоль системы разломов Гобийского и Монгольского Алтая, а также концентрация эпицентров сильных исторических толчков в юго-западной части БРЗ. Вдоль Болнайской системы разломов и в центральной части Монголии в XX в. произошли сильнейшие континентальные землетрясения — Болнайское (23.07.1905, М = 8.2, 10 = 11-12), Цэц-эрлэгское (09.07.1905, М= 7.6, /0 = 10) и Могод-ское (05.01.1967, М = 7.8, 10 = 10-11). На врезке к рис. 1 приведена гистограмма распределения чисел сильных землетрясений по магнитуде, указывающая на неполную представительность исторических толчков с магнитудами от 6 до 6.5. В целом наблюдаемое на рис. 1 распределение толчков свидетельствует о высочайшем сейсмическом потенциале литосферы региона.
На рис. 2 представлена карта-схема изолиний логарифма суммарного сейсмического момента землетрясений, построенная по материалам о сейсмических событиях инструментально-исторического периода. Она характеризует работу, выполненную в результате землетрясений, и в рамках теории последействия интерпретируется нами как карта-схема энергии сейсмотектонических деформаций литосферы Монголии. Анализ карты указывает на неоднородность распределения сейсмотектонических деформаций литосферы - области максимальной энергии приурочены к крупным разломным зонам и узлам, генерирующим землетрясения максимальной магнитуды. На рис. 2 повышенным уровнем энергии сейсмотектонических деформаций выделяется система разломных структур, окружающих Долину Озер.
Максимальный уровень 1§ М0 ~ 22 соответствует очагу катастрофического Монгольского землетрясения (М = 8.3, 1761 г.) на западе Монголии.
Несколько меньше уровень энергии сейсмотектонических деформаций при катастрофическом
Болнайском (М = 8.2, 1905 г., ^М0 ~ 21.9), Монголо-Алтайском (М= 8.0, 1931 г., ^М0 ~ 21.2) и
Гоби-Алтайском (М = 8.1, 1957 г., ^М0 ~ 21.4) землетрясениях. В очаге Могодского землетрясения (М = 7.8, 1967) М0 ~ 20.8. В менее значительных максимумах 1§М0 ~ 18-19, а территория повышенного уровня энергии сейсмотектонических деформаций выделяется изолинией ^М0 ~ 16. Распределение сейсмотектонической энергии во времени характеризуется гистограммой логарифма суммарного значения сейсмических моментов землетрясений, происшедших в регионе с 1740 г. за интервалы времени в 10 лет (рис. 2, врезка). Наблюдаемый на гистограмме высокий уровень логарифма суммарного сейсмического момента совпадает во времени с наиболее сильными землетрясениями, указывая на то, что сбросы сейсмотектонической энергии свыше 1020 Дж происходили в результате сильнейших землетрясений с М> 7.5, и относительно этих величин доля выделенной энергии менее значительными толчками невелика.
В современном представлении разломообра-зование и землетрясения являются разномасштабными свойствами одной динамической системы — разломной зоны [7]. Между разломной структурой и эпицентральным полем землетрясений установлена связь, используемая в линеа-ментно-доменно-фокальной модели общего сейсмического районирования территорий [8, 9]. Так как наиболее сильные землетрясения генерируются литосферными блоками высшего иерархического уровня, то обусловленность их наиболее крупными разломами постулируется. В таком случае главные сейсмически активные разломы территории Монголии формируют доминантный образ и задают основные параметры карты общего сейсмического районирования [10]. Если сопоставить карту энергии сейсмотектонических деформаций (рис. 2) и карту общего сейсмического районирования Монголии [10], то видно, что в конфигурации изолиний на этих картах прослеживается определенное сходство. Следует учесть, что карта общего сейсмического районирования получена для системы однородных разломов, а на карте энергии сейсмотектонических деформаций отражена реальная картина фрактального неоднородного разломообразования. Так и должно быть, если рассматривать разломы как источники землетрясений и учитывать масштабную связь размеров разломов и магнитуды землетрясений. Мы попытались установить эту связь путем корреляции интенсивности сейсмических сотрясений (10, балл) с энергией сейсмо-
7 ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 443 № 4 2012
Рис.2. Карта-схема изолиний логарифма энергии сейсмотектонических деформаций литосферы Монголии и гистограмма распределения (врезка) логарифма энергии во времени. 1 — озера, 2 — аймаки, 3 — граница России и Монголии, 4— основные разломы, 5— шкала логарифма энергии сейсмотектонических дефор-
тектонических деформаций (lgM0 ), снятых в соответствующих точках сопоставляемых карт. Уравнения прямой и обратной линейной корреляции получены в следующем виде:
I0 = 0.9 lg M0 - 7.3, р = 0.75, (3)
lg Mo= 0.6Io + 11.8. (4)
В настоящее время перед проектировщиками и строителями чрезвычайно остро стоит вопрос об уточнении исходной балльности территории г Улан-Батор — сто
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.