ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2011, № 1, с. 63-76
УДК 551.24+550.34
ВАРИАЦИИ И ГЕНЕЗИС СЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ РАЗЛОМОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ
© 2011 г. С. И. Шерман, Е. А. Горбунова
Институт земной коры СО РАН 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128, e-mail: ssherman@crust.irk.ru Поступила в редакцию 25.02.2009 г.
На базе геоинформационной системы Digital Faults, разработанной авторами, предложен алгоритм оценки количественного индекса сейсмической активности разломов. По разработанной методике изучены пространственно-временные закономерности современной активизации разломов Центральной Азии. Установлено, что активность разломов меняется с частотой в несколько лет и не может быть объяснена изменениями региональных полей напряжений. Изучена тенденция локализации сейсмических событий в областях динамического влияния активных разломов. Проведена группировка активных разрывов по критериям организации сейсмического процесса в областях их динамического влияния. Показано, что активизация разломов и ее относительно высокая частота в масштабах реального времени вызываются медленными деформационными волнами возбуждения, генераторами которых могут быть межплитные и межблоковые подвижки хрупкой литосферы. По скорости прохождения деформационных волн возбуждения активные разломы могут классифицироваться на группы, разнящиеся по геолого-геофизическим параметрам. Они позволяют оценивать направление фронтов деформационных волн возбуждения и выделять области преимущественной активизации разломов в интервалах реального (с геологической точки зрения мгновенного) времени. Приводится карта активных разломов Центральной Азии, графики изменений количественного индекса их сейсмической активности и векторы направленности деформационных волн, вызывающих активизацию разломов. Разработанные методы классификации активных разломов по количественному индексу сейсмической активности, определения векторов деформационных волн активизации разломов существенно расширяют наши возможности по разработке тектонофизических моделей сейсмического процесса в сейсмоактивных зонах литосферы и открывают новые пути решения проблем, связанных со среднесрочным прогнозом землетрясений.
ВВЕДЕНИЕ
Известные многовариантные модели сейсмических процессов преимущественно нацелены на изучение динамики формирования разрывов или зон их сближений с последующим слиянием трещин для выяснения физических условий зарождения и реализации очагов землетрясения. При этом чаще всего используются модели лавинно-неустойчиво-го трещинообразования, дилатантно-дифузионные или другие. Если рассматривается разломно-блоко-вая среда, в которой происходит сейсмический процесс, то оцениваются условия возникновения зацепов, "преодоление" которых генерирует сейсмическое событие. Общим критерием практически для любых типов моделей очагов землетрясений является формирование новой трещины или подвижка по ранее образованному разрыву, в том числе и в случаях с разломно-блоковой структурой литосферы. С точки зрения механики происходит спонтанное нарушение квазистационарного состояния раз-ломно-блоковой среды литосферы. Оно может быть вызвано многими причинами, исследование которых связано с физикой очага землетрясений [Викулин, 2003; Гзовский, 1975; Моги, 1988; Мяч-
кин, 1978; Соболев, 1993; Kostrov, Shamita, 1988; Peltzer et al., 1999; Scholz, 1990 и др.] или с предвест-никовыми признаками сейсмических событий [Виноградов, 1989; Соболев, Пономарев, 2003]. Во всех случаях нарушение квазистационарного состояния разломно-блоковой среды связано, прежде всего, с подвижками блоков и преодолением сил трения между ними [Добровольский, 1991; Коча-рян, Спивак, 2003; Садовский, Писаренко, 1991; Шерман и др., 1983; и др.]. В такие кратковременные периоды происходит активизация разрывов и, если подвижки реализовываются прерывистым скольжением, то весьма вероятна генерация сейсмических событий, количество которых в заданных интервалах времени и границах пространства и определяет сейсмичность территории. Таким образом, сейсмическое событие и активизация разрыва — гене-тически взаимосвязанные, неразделяемые явления, в том числе и по соотношениям определяющих параметров разломообразования и сейсмичности [Шерман, 2002].
Сейсмические зоны развиваются на территориях с интенсивной тектонической активизацией раз-
ломно-блоковой среды литосферы, часть разломов которой, тем не менее, остаются пассивными. Ни одна из известных моделей сейсмического процесса не опирается на изучение закономерностей селективной активизации разломов и их периодической сейсмичности, суммарным результатом которых в пространственно-временном отношении является сейсмический процесс. Дополнительные трудности возникают из-за большой разности временных шкал, по которым сопоставляются структурно-геологические (формирование протяженных разломов в течение миллионов лет) и сейсмические (дни, месяцы, годы, первые десятилетия) процессы. Из протяженной цепочки последовательных геолого-геофизических событий, определяющих сейсмический процесс, рассмотрим три их звена: (1) селективная пространственно-временная активизация разломов, контролирующих сейсмические события в сейсмоактивной зоне; (2) пространственно-временная локализация сейсмических событий в области(ях) динамического влияния сейсмоактивного(ых) разло-ма(ов); (3) вероятные триггерные механизмы селективной активизации разломов в интервалах реального времени (месяцы, годы, первые десятилетия). Через неопровержимые связи сейсмических событий с конкретными пространственно-временными активизациями разрывов, а последних — с подвижками и возникновением очагов землетрясений, можно будет перейти к построениям моделей сейсмического процесса, частью которых явятся хорошо разработанные механизмы и модели возникновения конкретных очагов землетрясений в зонах отдельных разрывов или их небольших групп. Решение этих вопросов связано с анализом тектонических и сейсмологических проблем, суммарное заключение по которым будет способствовать разработке тектонофизической модели сейсмического процесса.
ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПОНЯТИЙ, АКТИВИЗАЦИЯ РАЗЛОМОВ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ И МЕТОДЫ ЕЕ ОЦЕНКИ
Проблема активизации разломов в реальном времени и на ее основе более глубокий подход к прогнозу землетрясений объединяет фундаментальную и практическую важность исследований. Для преобладающей группы геолого-геофизических процессов исследования в реальном времени затруднительны в связи с задаваемыми ограничениями временных интервалов фиксируемых состояний геологических структур. В обсуждаемых проблемах сейсмичности вопросы активизации разломов в реальном времени приобретают особую значимость, поскольку все известные сегодня модели очагов землетрясений отталкиваются от бесспорной общей позиции — очаг землетрясения суть образование разрыва и/или подвижка по уже существующему. В геологической интерпретации процесс характеризуется как активиза-
ция среды, сопровождающаяся образованием новых или смещениями по существующим разрывам. Методы оценки активизации разломов в реальном времени слабо разработаны.
Понятие "активные разломы" унаследовано от суждений о "живых разломах" и энергично начало внедряться в научную литературу в конце 70-х годов ушедшего века [Никонов, 1995, 1975; Трифонов, 1985; 81еттотз, 1990 и др.]. Наиболее часто используемые геолого-геофизические и геоморфологические признаки активизации разломов отражают произошедшие события, возраст которых, чаще всего превышает тысячелетия [Трифонов, Караханян, 2004]. Подобная характеристика активности не может быть использована в прикладной, практической части современной геодинамики, поскольку структурные параметры разломов изменяются уже в процессе активизации. Для анализа взаимосвязей сейсмичности с активизацией разломов их активными разновидностями следует считать те разрывы, геолого-геофизические процессы в областях динамического влияния которых происходят в настоящее время или происходили в недавнем прошлом, не более, чем в столетний предшествовавший период. Близкой точки зрения придерживаются ряд исследователей [Кузьмин, 2004; Несмеянов, 2004]. Ю.О. Кузьмин [2004] на базе повторных геодезических съемок выделяет из группы активных опасные разломы, интенсивные движения по которым зафиксированы в краткосрочный интервал реального времени даже на платформах — типичных асейсмич-ных областях. Эти наблюдения не только подтверждают факт интенсивной активизации разломов в реальном времени, но и свидетельствуют о том, что относительно стабильные региональные поля напряжений не могут считаться факторами, ведущими к активизации разломов. Для использования геодезических методов исследования активизации разломов необходима достаточно интенсивная частота опроса реперов, закрепленных на разных крыльях разломов. Выполнить это условие на больших площадях и при значительном количестве разломов геодезическими методами не представляется практически возможным. Не исключено, что активизация разломов в реальном времени и на платформах, и в сейсмически активных регионах вызывается общими причинами. Необходимы другие методы исследований активных разломов, которые бы позволяли на современном уровне с использованием числовой характеристики выделять активные разломы и классифицировать их по степени относительной активности в интервалах реального времени.
Несомненным критерием активизации разломов в реальном времени является приуроченность к ним эпицентров землетрясений. Разлом в таком случае следует рассматривать как геологическое тело в трех измерениях. На земной поверхности оно проецируется как эллипсовидная область динамического вли-
яния разлома, в пределах которой проявляются остаточные и/или только упругие деформации, вызванные влиянием сместителя разлома и подвижками по нему [Шерман и др., 1983; Scholz, 2002]. Сейсмический процесс в пределах областей динамического влияния разломов протекает неравномерно в пространстве и во времени [Sherman et al., 2004]. Таким образом, зафиксированная инструментальными методами приуроченность очага землетрясения к области динамического влияния разло
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.