Периодизация активности разломов Байкальской рифтовой системы в последнем столетии и прогноз сейсмического процесса

Институт земной коры СО РАН, Иркутск, *****@

Периодизация активности разломов

Байкальской рифтовой системы в последнем столетии и прогноз

сейсмического процесса

Закономерности геолого-геофизических активизаций относительно хорошо изучены в масштабах геологического времени. Известно, что подобные тектонические явления часто приводят к катаклизмам, многие из которых существенно сказываются на социальной сфере и приводят к ее существенным потрясениям. По этой причине в последние десятилетия в исследованиях наук о Земле существенное внимание обращено на изучение пространственно-временных закономерностей активизации разломов в масштабах реального времени. Такой подход позволяет прогнозировать некоторые процессы активизации на относительно короткий, но социально значимый период времени – годы и десятилетия. Для Байкальской рифтовой системы (БРС) проведена оценка активизации разломов в масштабах реального времени. Работа выполнена на примере активных разломов БРС с использованием данных сейсмического мониторинга землетрясений, систематизированных в каталоге землетрясений, представленным Байкальским филиалом сейсмической службы СО РАН. Разломы как структуры, контролирующие сейсмические события, с одной стороны, сейсмический процесс и специфика его пространственно-временного проявления, с другой стороны, детально изучены в БРС. Эта территория и использована как эталонный пример изучения закономерностей пространственно-временной активизации разломов в масштабах реального времени [1,2 и др.].

Используемые для разломов понятия и представления об активизации базируются на геоморфологических, неотектонических, геодезических, сейсмогеологических и некоторых других методах, в том числе радиологических. Они позволяют дать оценку времени активизации с вариациями точности до десятков лет в лучших случаях, что недостаточно для прогнозов современных эндогенных и экзогенных процессов, контролируемых активными разломами. Необходимы поиски методов и приемов, позволяющих изучить закономерности и периодичность активизации разломов в масштабах реального времени. Рассмотрим этот вопрос под углом зрения сейсмической активности разломов.

Для установления и оценки современной активизации разломов вводится понятие магнитудный индекс сейсмической активности разломов, алгоритм его определения и приводятся результаты тестирования на базе разломной тектоники и сейсмичности Байкальской рифтовой системы (БРС) [2]. Магнитудный (энергетический) индекс сейсмической активности (МИСА) разломов ξk - значение класса максимального сейсмического события kmax (k = lg E, дж; k = 4+1.8M), приходящееся на длину разлома L (км) при принятой ширине области его динамического влияния М (км) [3] за определенный промежуток времени t (годы). Эта величина оценивается по выражению: ξk = kmax (М, k, t) (1), где kmax(t) – максимальный класс землетрясения (или его максимальная магнитуда) в области динамического влияния разлома М за заданный промежуток времени t. Ширина области динамического влияния разлома М оценивается по уравнению М=bL (2), где L – длина разломов, км; b – коэффициент пропорциональности, зависящий от L и по эмпирическим данным изменяющийся от 0.02 до 0.1 соответственно для трансрегиональных и локальных разломов.

По МИСА за инструментальный период наблюдений разломы БРС классифицируются на три группы: весьма активные с ξk ≥ 12; активные с ξk =; и слабоактивные с ξk ≤ 8 – 9 (рис. 1) [2]. Первые две группы концентрируются преимущественно в границах БРС и согласуются с ее генеральным простиранием. Нетрудно заметить повышение их плотности в осевых частях сложной по конфигурации зоны современной деструкции литосферы [4]. Сравнение полученной картины с картами разломной тектоники БРС, в том числе с картой активных разломов [5] показывает, что на современном этапе тектонического развития во временном интервале как минимум в полстолетия в БРС происходит селективная сейсмическая активизация разломов. Однако и она не остается постоянной.

По показанным на рис. 1 сечениям исследована короткопериодная сейсмическая активизация нескольких разломов. Для иллюстрации выбрано сечение 4 через центральную часть БРС. Асинхронная квазипериодичность сейсмической активизации по максимальным значениям МИСА для разных разломов хорошо иллюстрируется графиком рис. 2. Из его анализа следует, что для каждого разлома характерна квазиволновая периодичность изменений МИСА, но экстремальные значения периодов не всегда корреспондируют. Это может означать, что для области динамического влияния конкретного сейсмически активного разлома в принятых энергетических классах землетрясений характерна своя индивидуальная закономерность сейсмического процесса. Её специфичность заключается в различных временных границах условного начала периода активизации. Отсюда и несовпадение экстремальных точек квазиволновой картины колебаний значений ξk. На графиках рис. 3 показаны полиномиальные аппроксимации для двух субпараллельных разломов сечения 4, удаленных друг от друга примерно на 100 км. Волновая картина изменений ξk проявляется отчетливо. При этом намечается смещение во времени экстремальных значений параметров деформационной (сейсмической «энергетической»?) волны, возможно, отражающее ее движение вдоль осевой линии разлома. По двум избранным разломам скорость движения деформационной волны вдоль их оси составляет около 6 км/год. Сейсмическая активизация разломов имеет квазиволновой характер в пространственно-временном диапазоне.

Использование МИСА разломов по разработанным алгоритмам вносит принципиально новые представления об их короткопериодной активизации и открывает пути к более углубленной оценке роли периодичности активизации разломов при разработке вопросов средне - и краткосрочного прогноза не только землетрясений, но и других современных процессов, контролируемых разломной тектоникой.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант ) и программы 16 (проект 3) «Динамика деформационных процессов в сейсмоактивных регионах Центральной Азии и в очаговых зонах сильных землетрясений».

Литература

1.  , , Савитский методы классификации сейсмоактивных разломов литосферы по индексу сейсмичности // Докл. РАН, 2005, т. 401, № 3. С. 395-398.

2.  , Савитский данные о квазипериодических закономерностях активизации разломов в реальном времени на основе мониторинга магнитуд сейсмических событий (на примере Байкальской рифтовой системы) //Докл. РАН, 2006, т. 408, № 3.

3.  , , Буддо динамического влияния разломов

(результаты моделирования) Новосибирск: «Наука» СО АН СССР, 19с.

4. Sherman S. I., Dem’yanovich V. M., Lysak S. V. Active faults, seismicity and fracturing in the lithosphere of the Baikal rift system // Tectonophysics, v.380, N 3-4, 2004, pp.261-272.

5. , , Лухнев разломообразование и сейсмичность в Байкальском рифте // Физическая мезомеханика, 2000, т.2, № 1-2. с.171-180.

Подписи под рисунками

Рис. 1. Карта активных разломов Байкальской рифтовой системы по магнитудному индексу сейсмической активности (МИСА). Составили , (2006).

1 – оси зоны современной деструкции литосферы; 2 - разломы с МИСА ≥ 12 (весьма активные); 3 - разломы с МИСАактивные); 4 - разломы с МИСА слабо активные); 5 - номера разломов по каталогу; 6 - положение сечений и их номера.

Рис.2. График изменения магнитудного индекса сейсмической активности разломов БРС по сечению 4.

Рис.3. Графики изменения магнитудного индекса сейсмической активности по отдельным разломам и их аппроксимирующие полиномиальные кривые.