Рис. 1. Сейсмичность Кавказа и фрагменты карт ОСР-97 - общего сейсмического районирования Российской Федерации. На карте сейсмичности эллипсами изображены очаги известных землетрясений с М = 6.8 и более, кружками -отМ = 6.7 доМ = 3.5 с древнейших времен по 2005 г. На картах ОСР-97 (А, В, С) показаны зоны разной сейсмической интенсивности (в баллах), в пределах которых допускается превышение сейсмического эффекта в течение 50-летних интервалов времени с различной вероятностью - 10%, 5% и 1%, соответственно.
О СЕЙСМИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКЕ НА ЮГЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ
Северный Кавказ является частью протяженной Крым-Кавказ-Копетдагской зоны Иран-Кавказ-Анатолийского сейсмоактивного региона и характеризуется высокой сейсмической активностью. На рис. 1, наряду с картой очаговой сейсмичности, приведены фрагменты нормативных карт общего сейсмического районирования Российской Федерации (ОСР-97), созданных в 19911997 гг. в Институте физики Земли РАН и характеризующих степень сейсмической опасности территории в виде различной вероятности возможного превышения указанной на картах расчетной сейсмической интенсивности в баллах шкалы М^К-64 в течение 50-летних интервалов времени (10%, 5% и 1%, соответственно, на картах А, В и С) [Уломов, 1999; Уломов, Шумилина, 1999а].
Наиболее активна в сейсмическом отношении восточная часть Северного Кавказа - территории Дагестана, Чечни, Ингушетии и Северной Осетии. Из крупных сейсмических событий в Дагестане -
землетрясения 1830 г. (М = 6.3, 10 = 8-9 баллов)1 и 1970 г. (М = 6.6, 10 = 8-9 баллов); на территории Чечни - Черногорское землетрясение 1976 г. (М= = 6.2, 10 = 8-9 баллов). В западной части, вблизи границы России, произошли Тебердинское (1905 г., М = 6.4, /0 = 7 баллов) и Чхалтинское (1963 г., М= 6.4, /0 = 9 баллов) землетрясения. Самые крупные из известных землетрясений Кавказа, ощущавшихся на территории России интенсивностью до 5-6 баллов, возникли в Азербайджане в 1902 г. (Шемаха, М = 6.9, /0 = 8-9 баллов), в Армении в 1988 г. (Спитак, М = 6.9, /0 = 10 баллов), в Грузии в 1991 г. (Рача-Джава, М = 6.9, /0 = 8-9 баллов) и в 1992 г. (Барисахо, М = 6.3, /0 = 8-9 баллов). На смежной с Северным Кавказом Скифской плите местная сейсмичность связана со Ставропольским поднятием, частично охватывающим Адыгею, Ставропольский и Краснодарский края. Магниту-ды известных здесь землетрясений пока не дости-
1 Здесь и далее магнитуда М соответствует магнитуде М^, определенной по поверхностным сейсмическим волнам, а сейсмическая интенсивность в эпицентре /д - макросейсмической шкале МБК-64.
гали М = 6.5. В 1879 г. произошло сильное Нижнекубанское землетрясение (М = 6.0, 10 = 7 баллов). Имеются исторические сведения о катастрофическом Понтикапейском землетрясении (63 г. до н. э.), разрушившем ряд городов по обе стороны Керченского пролива. Многочисленные сильные и ощутимые землетрясения отмечены в районе Анапы, Новороссийска, Сочи и на других участках Черноморского побережья, а также в акватории Черного и Каспийского морей.
Как видно на рис. 1, наиболее опасной на юге России является территория в полосе шириной от 200 до 300 км вдоль всей государственной границы, где с различной степенью вероятности возможны сейсмические сотрясения интенсивностью 8, 9 и 10 баллов. Чрезвычайно высокую сейсмическую угрозу представляет собой Черноморское побережье, где не исключаются 8-9-балльные и более сильные землетрясения.
ВЫЯВЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Определение местоположения потенциальных очагов землетрясений (ПОЗ) и времени их очередной активизации до сих пор остается важнейшей проблемой сейсмологии. Одной из причин отставания этой области сейсмологических знаний является недостаточное использование сей-смогеодинамических моделей, адекватно отражающих структурное и динамическое единство геофизической среды и протекающих в ней сейсмических процессов. Вместе с тем изучение структуры локальной, региональной и глобальной сейсмичности обнаруживает ярко выраженные закономерности в пространственном и энергетическом (маг-нитудном) распределении очагов землетрясений, которые можно использовать для идентификации местоположения потенциальных очагов и определения максимальной возможной магниту-ды землетрясений, генерируемых ими.
Одним из приемов выявления ПОЗ является метод преимущественных межэпицентральных расстояний (МЭР), основанный на изучении закономерностей в расположении разломов различных рангов и очагов землетрясений разных маг-нитуд [Уломов, 1987, 1988; Уломов и др., 1989]. Было показано, что размеры (ранги) разломов и расстояния между ними обусловлены толщиной и прочностными свойствами соответствующих слоев, подвергшихся разломообразованию. Чем толще слой, расчлененный разломами на блоки, тем глубиннее и протяженнее сами разломы, тем крупнее образованные ими блоки. И, наоборот, с уменьшением толщины слоев уменьшаются размеры соответствующих разломов и геоблоков. Обнаружено, что расстояния 5,- между дислокационными узлами пересекающихся разломов и, соответственно, размеры геоблоков имеют ярко
выраженную тенденцию группироваться по рангам, примерно удваивая от ранга к рангу свои размеры в плане и по глубине. Выявленная упорядоченность диктует регулярность не только в системах тектонических разломов и геоблоков, но и в иерархии очагов землетрясений. Чем крупнее землетрясения, тем дальше друг от друга расположены их очаги. Так, сейсмические очаги, ранжированные по интервалам магнитуд М ± 0.2 и излучаемой ими упругой энергии Е, распределены закономерно не только во времени ("закон повторяемости землетрясений"), но и в пространстве ("закон дистанцирования сейсмических очагов") [Уломов, 1987; 1988; 1993а; 1998].
Как показали исследования [Уломов, 1974; Уломов и др., 1989] внутриконтинентальной ("внутри-плитовой") сейсмичности, среднестатистические расстояния 5М (км) или 5К (км) между соседними эпицентрами ближайших пар сейсмических очагов размером (протяженностью) ЬМ (км) или Ьк (км), расположенных вдоль линеаментных структур и характеризующихся конкретными магниту-дами М или энергетическими классами К, связаны сМ и К следующими зависимостями:
т _ 1П(0.6М-2.5) LM = 10 j
т — in( 0.333K-3.832) LK = 10 j
(1)
где K = log E = 1.8M + 4.0.
gM = 10(06 M-194), gK = 10(0333K-3272). (2)
Из (1) и (2) следует, что величина 5/L ~ 3.63 не зависит от магнитуды и по отношению к ней является инвариантом, отражая тем самым самоподобие в иерархии размеров взаимодействующих геоблоков и обусловленных ими очагов землетрясений.
Зависимости (1) и (2) в энергетической классификации землетрясений в системе СИ, где E измеряется в джоулях, а Le и 5E - в метрах, выглядят более гармонично:
Le = 2log E/V35, 6E = 2log eV35. (3)
Было показано также, что соотношения (1) корреспондируют с более физическим выражением
L =
3V2 E/ |i£2,
(4)
которое в простейшем виде связывает энергию Е (дж) деформации с объемом земной коры Ьъ (м3) в критических условиях его разрушения, когда поле деформаций £ среды представлено единственной компонентой сдвига ц. Полученной зависимости (1) соответствуют общепринятые средние значения ц = 3.0 х 1010 Па (3 х 1011 дин/см2) и £ = 1.45 х х 10-4. Обе эти величины характеризуют прочностные и динамические свойства среды и могут несколько меняться от района к району, что является не менее важным обстоятельством, поскольку внутренне согласованная система физических
Таблица 1
М Ьм, км 5м, км
9.0 (8.8-9.2) 800 (600-1000) 2880 (2200-3800)
8.5 (8.3-8.7) 400 (300-600) 1440 (1100-1900)
8.0 (7.8-8.2) 200 (150-260) 720 (550-950)
7.5 (7.3-7.7) 100 (80-130) 360 (280-480)
7.0 (6.8-7.2) 50 (40-65) 180 (140-240)
6.5 (6.3-6.7) 25 (19-33) 90 (70-120)
6.0 (5.8-6.2) 12 (10-17) 46 (35-60)
5.5 (5.3-5.7) 6 (5-8) 23 (17-30)
данных и соотношение (1) могут служить "точкой отсчета" для региональных построений. Коэффициент 0.6 при магнитуде М также имеет глубокий физический смысл, поскольку отражает изменение размера очага в ^Го , т.е. примерно в два раза, при изменении сейсмической энергии землетрясения на один десятичный порядок [Уломов, 1988; Уломов и др., 19936]. Отклонения от этой величины, в свою очередь, могут быть использованы при
оценке удельной объемной энергетической плотности и размеров сейсмогенерирующих объемов земной коры и всей литосферы.
Величина 5М есть ни что иное, как средний размер 5- в плане геоблоков, способных генерировать землетрясения соответствующей максимальной возможной магнитуды Мтах.
Для наглядности, согласно формулам (1) и (2), в табл. 1 приведены численные значения средних и интервальных (в скобках) соотношений размеров очагов ЬМ, преимущественных межэпицентраль-ных расстояний 5М и величины магнитуды землетрясений М.
С целью выявления на Северном Кавказе потенциальных сейсмических очагов с М = 7.0 ± 0.2 и М = 7.5 ± 0.2 на рис. 2 представлено распределение эпицентров таких землетрясений, произошедших в разное время в альпийском Иран-Кавказ-Анатолийском и герцинском Центрально-Азиатском регионах. Утолщающимися отрезками на картах нанесены все известные линеаменты, генерирующие землетрясения с магнитудами 6.0 ± 0.2, 6.5 ± 0.2, 7.0 ± 0.2, 7.5 ± 0.2 и 8.0 ± 0.2 и использованные нами при создании карт сейсмического райони-
Рис. 2. Кластеры очагов землетрясений разных магнитуд в Иран-Кавказ-Анатолийском и Центрально-Азиатском регионах и местоположение ПОЗ на Северном Кавказе. Отрезками линий убывающей толщины показаны сейсмические линеаменты, генерирующие землетрясения с магнитудой от М = 8.0 ± 0.2 до М = 6.0 ± 0.2.
рования ОСР-97 [Уломов, Шумилина, 1999]. Центральными (наиболее темными) кружками диаметром Ьм = 50 км и 100 км, вычисленным по зависимостям (1) и (2), показаны очаги землетрясений с М = 7.0 ± 0.2 и М = 7.5 ± 0.2.
Вокруг каждого из эпицентров описаны окружности трех диаметров, равных одному, двум и трем размерам очага Ьм. Соответствующие кружки, закрашенные в серый цвет разной интенсивности, позволяют наглядно представить соотношения размеров очагов Ьм и их межэпицентральных расстояний 5М, а также явления кластеризации, т.е. степени слияния на том или ином магнит
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.