ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2014, № 2, с. 114-123
УДК 551.2/.3:550.34
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ НА ТЕРРИТОРИИ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА
© 2014 г. В. Б. Заалишвили, Н. И. Невская, Д. А. Мельков
Центр геофизических исследований ВНЦ РАН и РСО-А, г. Владикавказ, Россия
E-mail: cgi_ras@mail.ru Поступила в редакцию 19.08.2013 г.
В связи с активизацией опасных природных процессов на Кавказе и, в частности, сходом ледника Колка 20 сентября 2002 года в конце 2003 года была организована система комплексных наблюдений "Кармадонский параметрический полигон". Целью функционирования системы является инструментальное исследование природно-техногенных опасных геологических процессов в горных районах.
Ключевые слова: опасные природно-техногенные процессы, мониторинг, сейсмологические наблюдения, геодинамические сети, гравиметрические наблюдения.
DOI: 10.7868/S0002333714020124
СЕЙСМОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ
Ежедневно в мире происходят сотни катастроф природного и техногенного характера. Среди других катастроф сейсмическая занимает особое место. По данным ООН (Living with risk, 2002), они составляют около 51% от общего числа природных катаклизмов и доминируют в ряду всех видов катастроф [Баласанян и др., 2004].
Наибольшую опасность в силу своей близости к территории г. Владикавказа представляет Владикавказский разлом, сейсмический потенциал которого оценивается М = 7.1 [Рогожин, 2007; Горбати-ков и др., 2011; Заалишвили и др., 2011; Zaalishvili, Rogoshin, 2011]. В связи с этим, а также учитывая активизацию других опасных природных процессов на Кавказе, в том числе, неожиданный сход ледника Колка 20 сентября 2002 года, в конце 2003 г. существующая Республиканская сейсмическая сеть наблюдений Центра была преобразована в сеть комплексных наблюдений "Кармадонский параметрический полигон" (рис. 1) [Заалишвили и др., 2008]. Была поставлена задача организации современной системы сейсмологических, геодинамических и гравиметрических наблюдений [Заалишвили, Невская, 2004; Бондырев, Заалишвили, 2005]. В середине 2006 года сейсмологическая сеть была модернизирована. Была произведена замена устаревших цифровых регистраторов сейсмических сигналов (РСС) "Альфа-Геон" на регистраторы нового поколения "Дельта-Геон". Это позволило увеличить продолжительность регистрации записей за счет применения флеш-карт большой емкости, наладить службу точного времени за счет использования GPS и т.д.
Целью функционирования указанной сети является разработка концепции безопасности населения горных регионов и создание эталонных сценариев опасных геологических процессов (оползни, движения ледников, землетрясения и т.д.) [Заалишвили, 2009; Заалишвили и др., 2009; 2012а]. Именно для этих целей нами в сентябре 2003г. была организована базовая станция в п. Кармадон и создана постоянно пополняемая база данных сильных движений [Заалишвили, Харебов, 2004а]. В 2012 году непосредственно в районе ледника Колка была организована соответствующая станция (КЬК) [Заалишвили и др., 2012в].
Для обработки получаемых данных сети Кар-мадонского параметрического полигона, сотрудниками Центра был разработан пакет программ:
— программа ADB2DB, предназначенная для ввода в единую базу данных записей сейсмических событий;
— программа "Выборка событий", предназначенная для выделения сейсмических событий для их последующей обработки;
— программа WINADB-SEV, предназначенная для монтажа событий в формат SEV и позволяющая вызывать служебные программы для их последующей обработки;
— утилиты, предназначенные для просмотра и редактирования заголовков аёЪ файлов, конвертер аёЪ файлов в текстовый формат.
Такое структурирование данных позволяет не только находить нужные записи из банка данных, но и производить более сложные операции с по-
43°50'0'' N -
43°40'0'' N
43°30'0'' N -
43°20'0'' N
43°10'0'' N -
43°0'0'' N -
42°50'0'' N
42°40'0'' N -
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ КАРМАДОНСКИЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ПОЛИГОН
M 1:200000
0 5 10 15 20 км
~г
~Г
43°30'0'' E 43°50'0'' E 43°10'0'' E 44°30'0'' E 44°50'0'' E
Рис. 1. Сеть сейсмологических наблюдений Кармадонского параметрического полигона.
мощью SQL-запросов. Важным элементом обработки записей любой локальной сети сейсмологических наблюдений является выборка событий. Событие считается выделенным, если оно зарегистрировано не менее чем N станциями (например, тремя), причем время включения регистраторов, попадает в определенный временной интервал (временное окно) Л. Разработанная программа "Выборка событий" позволяет производить процедуру поиска записей, удовлетворяющих данным условиям. Программа имеет графический интерфейс, разделенный на несколько областей: календарь, текстовая область. Также в программе можно вызвать окно ввода SQL-запроса, что поз-
воляет передавать дополнительные параметры, выполняя более гибкие запросы для выборки данных [Заалишвили, Кануков, 2010].
Только за последние два года были получены и обработаны 780 записей сейсмических событий, из которых 157 событий зарегистрировали одновременно 5 станций, 237 событий — 4 станции и 385 событий — три станции (рис. 2).
В качестве примера надежности рассматриваемой сети наблюдений и обоснованности интерпретации данных необходимо отметить следующее. Так, 11 мая 2008 г. в 09:06 GMT на территории Северной Осетии произошло близкое землетрясе-
N
E
• •
Ставропольский Край
Республика а Дагестан
Кабардино-Балкарская * Республика
Республика
4
Чеченская Республика
1 • • • % _
у .■ у \ . Ингушетия
Республика
^----^.х сс^ллания ^ (
ГРУЗИЯ "
• • • . I • >v
0 25 50 100 км ► * I_I_I_I_I_l_el_•
Magnitude
0-1 1-2 • 2—3 • 3-4 • 4—5 0 5-6
Рис 2. Обработанные события за 2006-2010 гг.
6-7
ние, ощущавшееся на территории г. Владикавказа с интенсивностью 2—3 балла (магнитуда в эпицентре достигала по разным источникам около 6). Непосредственно после землетрясения, в связи с запросом властных структур, а это был выходной день, по просьбе ведущего сотрудника МЧС РСО-А нами были обработаны цифровые записи станции, расположенной в здании ЦГИ ВНЦ РАН и определен азимут и предполагаемый район расположения эпицентра [Заалишвили и др., 2008].
Определение координат эпицентра по данным одной станции проводилось по эпицентральному расстоянию, разнице во времени первых вступлений P, и ¿-волн и азимуту на эпицентр, который определялся по параметрам эллипсоида волновой формы первых вступлений продольной волны и инженерно-сейсмологической ситуации района. По нашим данным эпицентр ориентировочно находился в 30 км к западу северо-западу от г. Владикавказа в районе с. Мичурино. Сейсмическая запись ближайшей к эпицентру сейсмической станции — Фиагдон (код станции FIG представлен на
рис. 3). Для уточнения эпицентра землетрясения позже было проведено макросейсмическое обследование территорий Ардонского и Алагирского районов, в целом, подтвердившее наши расчеты. Необходимо отметить, что указанная задача, а именно предоставление данных по сейсмическим событиям является прерогативой службы срочных донесений ГС РАН, оперирующей с большим числом станций. Поэтому уже на второй день мы имели возможность сопоставить наши результаты.
Другой важной задачей явилось создание сейсмической сети наблюдений на урбанизированной территории с целью изучения влияния грунтовых условий на проявление землетрясений (интенсивность, спектральный состав и т.д.) [Заалишвили, Невская, 2005]. Создание системы сейсмических наблюдений, согласно рекомендациям ООН, обязательны для урбанизированных территорий, расположенных в зоне высокой сейсмической опасности. Это особенно актуально для Северного Кавказа, где такие наблюдения, практически, полностью отсутствуют.
инструментальный геофизический мониторинг
117
Рис. 3. Запись землетрясения 11 мая 2008 г., эпицентр которого находился на территории РСО-А.
В связи с этим, а также необходимостью изучения и последующего анализа малоизученного проявления особенностей воздействия активных разломов на ситуацию в городе, на территории г. Владикавказа в процессе выполнения международного проекта Программы НАТО "Наука за мир" по теме "Оценка сейсмического риска больших городов Кавказа. Способы управления риском" было решено развернуть локальную сеть сейсмических наблюдений на участках с различными грунтовыми условиями [Bonnin, Zaalishvili, 2005]. Уже в августе 2004 г. впервые на Северном Кавказе, таким образом, была организована постоянная локальная сеть сейсмических наблюдений в г. Владикавказе (рис. 4) и создана база данных сейсмических записей, которая регулярно пополняется [Кануков, Мельков, 2005]. Главной задачей создания локальной сети "Владикавказ" явилась необходимость оценки влияния грунтовых условий на формирование интенсивности и спектрального состава землетрясений [Заали-швили, Харебов, 2004б; Заалишвили др., 2010; За-алишвили и др., 2011в; 2012б; Мельков, 2005; Zaalishvili et al., 2010].
В 2010 году в процессе выполнения работы сеть была расширена и дополнена двумя станциями по улицам Гадиева и Владикавказской (BUR и TUR, соответственно).
В настоящее время, с целью учета данных при создании карт сейсмического микрорайонирования особенностей влияния грунтовых условий организованы и функционируют цифровые сейсмические станции на территориях гг. Ардон, Алагир, Беслан. Предполагается организация подобных станций на территориях гг. Дигора, Моздок и с. Чикола.
ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ СЕТЬ
Характеристики современных движений и деформаций являются одними из основных при исследовании развития геодинамических процессов геологической среды. Развитие Северо-Кавказской деформационной сети позволило создать надежную систему контроля за современными движениями и деформациями земной коры.
Северо-Осетинская сеть пунктов GPS, фактически, можно рассматривать некоторым расширением Северокавказской геодинамической сети, которая включает пункты GPS созданные и использованные для измерений по разным проектам предыдущих эпох.
Первая эпоха измерений GPS относится к июлю—августу 1991 г., когда сотрудниками ИФЗ АН СССР совместно с американскими специалистами были выполнены измерения
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.