Соотношение сейсмичности с новейшими морфоструктурами Тянь-Шаня
Соотношение сейсмичности с
новейшими морфоструктурами Тянь-Шаня
Содержание
- Аннотация
- Введение
- Методика исследований
- Результаты
- Обсуждение результатов
- Заключение
- Благодарности
- Литература
Аннотация
Рассматривается Тянь-Шаньская орогеническая система, которая является
крупнейшим геодинамическим и сейсмопрогностическим полигоном, где интенсивно
ведутся исследования глубинного строения, новейшей тектоники и сейсмичности. В
пределах казахстанской части рассматриваемого региона в нее входит ряд
мегантиклиналей и важнейших активных разломов [Тимуш, 1999].
Предлагается количественная оценка сейсмической активности важнейших разломов и
осей морфоструктур Тянь-Шаня, алгоритмы и методы построения растровых карт
плотности распределения эпицентров землетрясений вдоль новейших морфоструктур и
активных разломов. На основе этого исследования выявлены и проанализированы
соотношения сейсмичности с новейшими морфоструктурами Тянь-Шаня.
Введение
Одной из актуальных задач сейсмотектоники является исследование
пространственно-временных соотношений сейсмичности с морфоструктурой, под которой
понимают новейшую структурную форму, выраженную в рельефе [Чедия, 1986].
Автором предпринята попытка выявить такие соотношения в Тянь-Шаньском регионе,
используя компьютерную технологию для совместного пространственно-временного
анализа сейсмичности c новейшими морфоструктурами.
Методика исследований
Предложена количественная оценка сейсмической активности важнейших разломов
и осей морфоструктур Тянь-Шаня, разработан аппарат количественной меры для
оценки сейсмоактивности разломов и осей антиклинальных складок основания
(новейших морфоструктур) Тянь-Шаня, алгоритмы и программы для вычисления таких
мер. Освоены методики расчета меры плотности распределения эпицентров
землетрясений вдоль новейших морфоструктур и построения на ее основе растровых
карт распределения плотности эпицентров землетрясений. При исследовании
использовались:
1) Карта активных новейших разломов Джунгаро-Северо-Тянь-Шаньского региона
(По данным дешифрирования космофотоснимков)
2) Схема расположения морфоструктур Джунгаро-Северо-Тянь-Шаньского Региона и
профилей для измерения их геометрических параметров. [Тимуш, 1999].
Рассматривались только наиболее крупные (рельефообразующие) разломы, а также
новейшие морфоструктуры (складки основания) для территории иследования. Расчеты
мер сейсмической активности проводились по разломам и осям антиклинальных
складок основания, оцифрованных по проекциям на дневную поверхность
тектонических структур и записанных в файлы. Точность определения эпицентров
землетрясений по данным каталога плюс-минус 5 км. Рассматривая глобальную
геодинамику новейших орогенов Центральной Азии, А. В. Тимуш [1997]
отмечает, что сейсмичность находит объяснение в связи с парагенезами различных
структур. Генетическая связь очагов землетрясений с крупными разломами почти
никем не оспаривается. Тем не менее, это не решает проблему выделения
сейсмогенерирующих зон. Этим во многом обусловлена данная работа, целью которой
является попытка четко выделить и оценить с помощью количественных мер
сейсмоактивность разломов региона и новейших морфоструктур. Исходим из
следующих закономерностей [Тимуш, 1996]:
- скопление очагов сильных и слабых землетрясений приурочены, в основном, к зонам
деструкции взбросо-надвигового типа вдоль крутых крыльев складчато-блоковых
вергентных (асимметричных) морфоструктур;
- очаги землетрясений имеются также вдоль тех участков субтрансформных
сдвигов, где по разные стороны шва наблюдается противоположная направленность
векторов вергентности морфоструктур;
- асейсмичными или слабо сейсмичными являются участки субтрансформных
сдвигов с однонаправленными векторами вергентности по разные стороны шва, а
также участки отсутствия вергентных структур по обе стороны шва, что
свидетельствует о затухании телеколлизионных деформаций.
Выявление соотношений сейсмичности с новейшими морфоструктурами
осуществляется в несколько этапов с использованием методики оценки меры
сейсмической активности разломов и осей антиклинальных складок, а также
применения алгоритма построения растровых карт по плотности эпицентров
землетрясений вдоль морфоструктур. Принимается следующий аппарат вычисления
значения меры сейсмической активности. В первом случае это - минимальное
удаление сейсмического события от структуры региона (в километрах); в другом -
коэффициент корреляции сейсмических событий с элементами тектонических структур
региона. Вводится количественная мера mu, определенная на множестве всех
сейсмических событий из Каталога землетрясений с 1960-2000 гг. и оцифрованных
каталогов активных разломов и осей антиклинальных складок, составленных по
карте морфоструктур и разломов. Затем фиксируется подмножество событий из
множества сейсмических событий Каталога на выделенном временном промежутке
(например, один год) и анализируются по отдельности электронные каталоги
разломов и осей антиклинальных складок, куда входят все координаты разломов и
осей. Мера mu определяется для всех событий из выделенного подмножества
согласно формуле:
mu=1-Lmin/Lmax,
где Lmin - минимальное расстояние события до элемента
тектонической структуры (разлома или оси антиклинальной складки), Lmax
- можно принять равной для вычислений 20 км (принадлежность землетрясения к
тектонической структуре по обе стороны от нее). Например, для события,
расположенного непосредственно на разломе или оси, принимается mu=1, а
для сейсмического события, попадающего на границу выделенной области, mu=0.
Из этого видно, что все значения меры mu находятся в интервале от 0 до
1. Это мера подобия пространственного распределения сейсмических событий и
конфигурации тектонических структур (Рис.
1).
Для пространственного вычисления меры сейсмической активности основных
морфоструктур региона расчет проводился в скользящем (по одному событию из
каталога) окне с разными масштабами выборки по кластерному принципу - 16, 32,
64, 128 событий из каталога ; вычислялось минимальное расстояние каждого
события до ближайшей тектонической структуры, суммировалось и относилось к
масштабу выборки. (
Рис. 2).
В результате работы программ получены графики временных вариаций численных
значений мер сейсмической активности основных тектонических элементов Тянь-Шаня
с 1960-2000 гг. и 1980-2000 гг. для территории 42-44oN, 76-79oE.
(Рис.
1, 2).
Показано, что вариации мер вдоль разломов и осей новейших морфоструктур
Тянь-Шаня ведут себя по-разному. Из Рис.
2 можно предположить, что в разные интервалы времени происходили фазы
активизации этих структур и активизация сейсмогенерирующих свойств в целом.
Делается попытка оценить сейсмическую активность тектонических структур
количественно.
В свете выделения соотношений сейсмичности с новейшими морфоструктурами
Тянь-Шаня, предложена методика построения растровых карт для исследования
распределения плотности сейсмических событий на основных элементах
сейсмогенерирующих тектонических структурах Тянь-Шаня. В результате получены
карты, представленные на (Рис.
3, 4,
5).
Кратко остановимся на построении карт. Применяется скользящее окно размером
0.25*0.25, которым сканируется вся территория исследования. В каждом таком окне
рассчитывается плотность сейсмических событий, попавших в ячейку, по
кластерному принципу [Казаков, Литовченко, др. 1997] ищется центр тяжести. Текущая ячейка, двигаясь
с шагом 1 минута, проходит всю площадь заданной территории. Подсчитывается
плотность событий, попавших в центр тяжести всех событий каждой ячейки.
Запоминается значение плотности и затем на карту выносится разным цветом
распределение плотностей на сейсмогенерирующие тектонические структуры
(См.обозначение на рис. 2 - меньше 5 землетрясений , 3 - меньше 10, 3 - меньше
20, т.д., 8 - меньше 60, 9 - больше 60). Результаты работы программ представлены
на картах (Рис.
3, 4,
5).
При сопоставлении карт распределения плотностей эпицентров землетрясений,
визуально наблюдается лучшая коррелируемость с осями антиклинальных складок,
чем с активными разломами. Более компактное распределение плотностей эпицентров
отмечается вдоль осей в контурах складок с учетом направления движения осей.
При встречном движении осей, плотность эпицентров больше, что показано разным
цветом по цветовой шкале (2-9) на рисунках. Корреляция с разломами визуально
также выделяется на карте. Это предположение может быть подкреплено и
количественными оценками, проведенными выше. Но здесь требуется более подробный
геолого-тектонический и статистический анализ.
Обсуждение результатов
Научным результатом в данном исследовании является выявление соотношений
сейсмичности с новейшими морфоструткурами Тянь-Шаня. Аппарат количественной
меры и алгоритмы вычислений могут быть модифицированы для других сейсмических параметров
и сейсмоактивных регионов. Представляется, что выделенные соотношения
сейсмичности с новейшими морфоструктурами Тянь-Шаня могут оказаться полезными в
решении комплекса задач прогноза, оценки сейсмического риска региона.
Пространственно-временной анализ сейсмичности позволяет учитывать механизмы
формирования Тянь-Шаньской геодинамической системы в целом.
Заключение
В статье рассматривается Тянь-Шаньская орогеническая система. Выявлены
соотношения сейсмичности с новейшими морфоструктурами в Тянь-Шаньском регионе,
с использованием компьютерной технологии для совместного
пространственно-временного анализа сейсмичности c новейшими морфоструктурами.
Предложена количественная оценка сейсмической активности важнейших разломов и
осей морфоструктур Тянь-Шаня, разработан аппарат количественной меры для оценки
сейсмоактивности разломов и осей антиклинальных складок основания (новейших
морфоструктур) Тянь-Шаня, алгоритмы и программы для вычисления таких мер.
Построены карты распределения плотности землетрясений на различных
тектонических структурах Тянь-Шаня.
Литература
Казаков В. В., Литовченко И. Н., Паршуков М. Ю. Рои землетрясений
на Северном Тянь-Шане/ Прогноз землетрясений и глубинная геодинамика
(17-21 ноября 1997), Доклады международного симпозиума.-Алматы,
1997,cc. 145-151
Казаков В.В., Сыдыков А., Садыкова А.Б., Белослюдцев О.М., Курскеева Л.А.,
Литовченко И.Н. Среднесрочный прогноз сейсмической активности на Северном
Тянь-Шане/Прогноз землетрясений и глубинная геодинамика (17-21 ноября
1997),Доклады международного симпозиумасс. 160-167, Алматы,1997.
Тимуш А.В. Напряженно-деформированное состояние новейших морфоструктур
Джунгаро-Северо-Тянь-Шаньского региона.Алматы.12 с., 1999.
Тимуш А.В. Альпийская геодинамика сейсмоактивных орогенов Казахстана Прогноз
землетрясений и глубинная геодинамика. Алматы: Эверо, с.50-60, 1997.
Тимуш А.В. Внутриконтинентальный орогенез и сейсмичность юго-восточного
Казахстана //Теория и практика прогноза землетрясений на территории
Тянь-Шаня (Тезисы 3-го Казахстанско-Китайского симпозиума).Алматы,с.113-114,
1996.
Чедия О.К. Морфоструктуры и новейший тектогенез Тянь-Шаня. Фрунзе:Илим.
315 с., 1986
Голенецкий С.И. В сб.: Геодинамика внутриконтинентальных горныхобластей.
Наука.Новосибирск,с.5-8, 1990.
Рундквист Д.В., Соболев П.О., Ряховский В.М. Отражение различных типов
разломов в сейсмичности Байкальской рифтовой зоны. Доклады Академии
наук., Т.366.N6. с.823-82, 1999.
Стаховский И.Р., Белоусов Т.П. Параметры локального самоподобия систем
активных разломов и пространственное распределение сейсмичности//Доклады
Академии Наук, Т.354.N4, c.545-548, 1997.