авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Разработка технологии многопараметрового мониторинга сейсмической активности азово-черноморского региона комплексом геолого-геофизических методов

-- [ Страница 2 ] --

В основу проектирования и создания Азово-Черноморского сейсмогеодинамического полигона положены разработки НИПИОкеангеофизика и опыт многолетних исследований сейсмической активности различными организациями, как в СССР (России), так и за рубежом, кратко охарактеризованный в предыдущих разделах. При этом наибольшее внимание уделялось результатам, достигнутым на Северном Кавказе организациями: ИФЗ РАН, Севкавказгеология, Кубаньгеология, Центр ГЕОН, ЮНЦ РАН, Кубанский государственный университет и др.

§ 2.2. Методика и техника многопараметрового мониторинга. Раздел посвящен детальному описанию методики и техники многопараметрового мониторинга Азово-Черноморского региона, особенностям наблюдательной сети и техническим средствам реализации наблюдений комплексом методов, включающих:

  • сейсмический мониторинг;
  • мониторинг электромагнитного излучения (ЭМИ);
  • мониторинг методом аудиомагнитотеллурического зондирования (АМТЗ);
  • наклономерные измерения;
  • мониторинг уровня и температуры подземных вод.

§ 2.3. Режимные газгидрогеохимические наблюдения, в том числе рассмотрены:

  • мониторинг гелиевых полей;
  • мониторинг содержания радона;
  • методики определения содержания химических компонентов;

§ 2.4. Метод спутниковой геодезии для целей геодинамического мониторинга. Рассмотрены методы спутниковой геодезии и их возможности применения для целей сейсмического мониторинга.

Выводы. Впервые на Северном Кавказе в рамках Государственного контракта «Разработка физико-геологической концепции и технология комплексного мониторинга сейсмической активности Азово-Черноморской зоны» № ГНТД/ГК-058(00)-П от 14 января 2001г. по заказу Министерства промышленности, науки и технологий Российской Федерации и Департамента по науке и образованию Краснодарского края удалось объединить на договорной основе результаты исследований, выполненных различными предприятиями и организациями, обладающими развитыми технологиями мониторинга окружающей среды и действующими на территории Краснодарского края, с целью разработки концепции и технологии комплексного мониторинга напряженно деформационного состояния окружающей среды для прогноза землетрясений. Это позволило реализовать систему геофизических, геологических, геохимических, гидрогеодинамических и геодезических наблюдений с целью прогноза землетрясений на территории Азово-Черноморского региона Северного Кавказа. Указанная система мониторинга защищена патентом РФ № 35445 от 29.10.2003 «Система для прогнозирования землетрясений».

Глава 3. Основные результаты работ по выявлению взаимосвязи сейсмической активности С особенностями вариаций геофизических и газгеохимических полей

§ 3.1. Вариации геофизических полей и содержания геохимических элементов при Нижнекубанском землетряснии 9 ноября 2002 года. Описываются параметры Нижнекубанского землетрясения 9 ноября 2002 года, его макросейсмические проявления и исторические сведения по району эпицентра.

§ 3.2. Изменение геофизических полей и геохимических параметров на примере Нижнекубанского землетрясения. Раздел посвящен анализу вариаций геофизических полей на примере Нижнекубанского землетрясения 2002 года.

Землетрясение, зарегистрированное 09.11.02 г., четко выражено в виде аномальных записей всего использовавшегося в работах аппаратурно-программного комплекса методов мониторинга сейсмической активности Азово-Черноморского региона, описанного в главе 2.

Записи сейсмического события были получены стационарной аналоговой сейсмостанцией ССМ-С и станциями площадной системы наблюдений РСС «Дельта-ГЕОН». На рис. 2 приведены записи, характерные для близко расположенного события, станциями Анапа, Михайловский перевал и Г-180 (Голубая Бухта, г. Геленджик), использовавшиеся в дальнейшем для определения параметров события.

Регистрация сигнала этими станциями позволила при последующей математической обработке получить координаты гипоцентра землетрясения - 44° 50' 08 " северной широты и 37° 50' 21" восточной долготы с глубиной гипоцентра 16 км.

 Пример записи Нижнекубанского землетрясения сейсмостанциями Дельта-Геон-2

Рис.2. Пример записи Нижнекубанского землетрясения сейсмостанциями Дельта-Геон (Геленджик, Анапа, с. Михайловский перевал)

Вариации электромагнитного поля. Программно-аппаратурный комплекс «Аларм-Сейсмо-002» зафиксировал аномальные значения ЭМИ, предваряющих сейсмическое событие за 40 минут, и затем флуктуации излучения в течение нескольких часов после основного толчка на всех четырех каналах записи. На записях этого периода наблюдений также фиксируется слабое местное землетрясение, произошедшее 3 ноября 2002 год (рис. 3).

Следует отметить, что при ощутимом землетрясении 6 ноября 2007 года в районе г. Анапа методом ЭМИ не было зафиксировано столь ярко выраженного аномального поведения графиков напряженности, что позволяет говорить о том, что морская вода является естественным экраном для прохождения электромагнитных волн и не позволяет уверенно использовать аппаратуру «Алярм-Сейсмо-002» при выявлении электромагнитных предвестников землетрясений, готовящихся в море.

Мониторинг электрических полей. Электрический глубинный разрез по данным аудиомагнитотеллурического зондирования за ноябрь 2002 года носит в целом спокойный характер. Тем не менее, отмечается увеличение кажущегося сопротивления Rk,, связанное, по всей видимости, с сейсмической активностью 3 и 9 ноября 2002 года. График изменения Rk и глубинный разрез на ст. Г-180 в ноябре 2002 года полученные с помощью АКФ-4, показаны на рис. 4.

§ 3.3. Изменение содержания химических компонентов во флюидах. Отмечено полное отсутствие гелия в воде, но накануне, в течение месяца, с 23.09 по 22.10, устойчиво наблюдается аномально высокое содержание гелия (от 14.5 до 136 ед.) с

 Запись ЭМИ, полученная комплексом «Аларм-Сейсмо-002», за период с 01.11.2002 по 10.11.2002-3 Рис.3. Запись ЭМИ, полученная комплексом «Аларм-Сейсмо-002»,

за период с 01.11.2002 по 10.11.2002 г.

периодически ураганными всплесками, затем в течение 20 дней практически полное его отсутствие (рис. 5). Наблюдается аномально низкое содержание метана (за месяц перед землетрясением 9.09 отмечено ураганное содержание), но аномально высокое содержание тяжелых углеводородов, превышающее фоновые значения в 5 раз. Отмечены экстремально низкие значения сульфатов (1.3 при фоне 22.8 ед.), минимальные содержания железа (9.9 при фоне 13.4 ед.), силикат-иона. Особо следует отметить уменьшение рН воды до 6.75 ед., свидетельствующее о поступлении кислых газов из глубин. В данном случае свершение землетрясения сопровождается аномально минимальными геохимическими параметрами.

Рис. 4. График изменения Rk и глубинный разрез на ст. Г-180 в ноябре 2002 г.

(стрелками указаны моменты землетрясений)

 График содержания гелия в грунтовых водах скважины Г-180 (Геленджик) На-5 Рис. 5. График содержания гелия в грунтовых водах скважины Г-180 (Геленджик)

На следующий день после землетрясения (10.11.02) отмечено:

  • полное отсутствие гелия в воде;
  • аномально низкое содержание метана;
  • аномально высокое содержание тяжелых углеводородов, превышающее фоновые значения в 5 раз;
  • экстремально низкие значения сульфатов, карбонатов, кремнекислоты, железа, кальция, магния;
  • резкое увеличение в 100 раз содержания ионов водорода (уменьшение рН воды до 6.75 ед.), свидетельствующее о поступлении во время землетрясения кислых газов из глубин и изменения катионного состава воды;
  • на некоторых скважинах высокие содержания кремнекислоты, хлор-, сульфат- и фосфат-ионов, ртути и ураганное содержание железа.

Следовательно, землетрясения сопровождаются в основном аномально низкими значениями геохимических параметров.

Полученные данные позволяют представить следующую модель формирования газогеохимического поля: перед землетрясением в водную толщу и в поверхностные донные отложения по разрывным нарушениям поступают минерализованные воды с большими объемами газовой фазы (метана и его гомологов, непредельных углеводородов, гелия, сероводорода, углекислого газа, кислорода, азота), с аномально высокими содержаниями кремнекислоты, хлор-иона, жидких углеводородов, аммонийного азота и других азотных соединений с пониженными значениями рН. В местах разгрузки глубинных минерализованных вод повышается температура, электропроводность. В процессе подготовки землетрясения выделяется легкая газообразная составляющая (гелий, метан), затем, по мере приближения сейсмического толчка, происходит разгрузка более тяжелых минерализованных вод, повышается содержание кремнекислоты и метана на фоне высоких значений рН. Далее увеличивается вынос гомологов метана и непредельных углеводородов - этилена, этана, пропана и пропилена; затем увеличивается вынос более тяжелых углеводородных газов - бутанов и неуглеводородных газов - углекислого газа, кислорода, сероводорода. Последние порции минерализованных вод непосредственно перед землетрясением становятся обогащенными парообразными и жидкими углеводородами.

§ 3.4. Реакция ГГД поля на сейсмическую активность. По данным мониторинга гидрогеодеформационного поля, проводимого ГУП «Кубаньгеология» с 4 ноября, структура ГГД поля начала резко меняться, зоны сжатия Западного Кавказа и Ставропольской возвышенности к 9.11.02 г. (рис. 6.) слились в единую крупную зону сжатия, охватывающую весь юг Краснодарского края до линии Анапа – Краснодар – Гулькевичи.

Следует отметить, что в 1998-2000 годах, аналогичное поведение уровня в скважине Геленджикского поста предшествовало прохождению мелких и средних землетрясений на Западном Кавказе и крупных разрушительных в Турции.

Такое же четкое проявление в изменении уровня, температуры и электропроводности грунтовых вод, по данным АО «Кубаньгеология», имело событие вблизи г.Анапа (05.10.2007) рис. 7.

По данным мировых сейсмологических центров при Индонезийском катастрофическом землетрясении в течение трех дней было зарегистрировано более 100 толчков, наибольший из которых имел магнитуду М = 8. Удаленность района землетрясений от Азово-Черноморского сейсмического полигона, где развернута сеть РСС, составляет 6900 - 7000 км. При средней скорости деформационной волны V = 3 м/с время подхода составляет 25-26 дней, что приходится на 7-8 октября 2007 г. Разброс в пределах 1-2 суток в первом приближении вполне допустим.

По нашему мнению, основной причиной данного землетрясения является подход длиннопериодных деформационных волн от мощных Индонезийских землетрясений 12-14.09.2007, что выражается также в смещении гипоцентральных зон на юго-запад по отношению к наблюдениям, проведенным в период 2001-2004 гг.

Рис. 6. Карта-схема ГГД поля по данным наблюдательной сети скважин

ГУП «Кубаньгеология»

 Данные по Чушкинскому посту § 3.5. Вариация объемного содержания радона.-7

Рис. 7. Данные по Чушкинскому посту

§ 3.5. Вариация объемного содержания радона. Измерение параметров содержания радона были начаты только в 2006 году. Возможности методики и техники мониторинга объемного содержания радона в составе комплекса продемонстрированы в диссертационной работе на примере Анапского события 2007 года.

§ 3.6. Комплексный анализ геологогеофизической информации. Приведен пример комплексного анализа геолого-геофизической информации по результатам сейсмологического мониторинга полей ближних и дальних землетрясений на базе локальной сети сейсмических станций Азово-Черноморского полигона. В целях выявления общих закономерностей в особенностях сейсмической активности региона, в ходе комплексной интерпретации данных о сейсмичности, были проанализированы данные региональной сети РСС «Дельта - ГЕОН» о параметрах и местоположении гипоцентров за период 2005 - 2007 гг. в сопоставлении и с данными каталога за более ранний период 2001 - 2004 гг.

На рис. 8 представлена диаграмма изменения сейсмической активности в зависимости от времени года за периоды инструментальных наблюдений сетью РСС «Дельта - ГЕОН» 2001 - 2007 гг.

 Распределение сейсмической активности в 2001 - 2007 гг. Как следует из анализа-8

Рис. 8. Распределение сейсмической активности в 2001 - 2007 гг.

Как следует из анализа диаграммы, в рассматриваемый период наиболее сейсмическими являются март, сентябрь-октябрь. Аналогичная картина представляется и при анализе ранее полученных материалов в период 2001 - 2003 гг.

Распределение зафиксированных сетью РСС «Дельта - ГЕОН» сейсмических событий и их магнитуд за весь рассматриваемый период в виде распределения очагов землетрясений по магнитудам и глубине гипоцентра приведено на рис. 9.

Анализ графика взаимосвязи глубины очага и магнитуды свидетельствует о наличие трех зон, выделенных разными цветами. При этом нижняя зона соответствует мелкофокусным событиям с глубиной очагов до 5 км, часть из которых с глубинами, близкими к нулю, имеют, возможно, техногенный характер. Вторая, средняя зона, с глубинами 5-15 км, характеризует сейсмически наиболее активную зону глубинных разломов, что видно из распределения очагов по площади, представленных на соответствующих рисунках (рис.10). Третья зона соответствует глубокофокусным событиям с глубинами очагов от 15 км и глубже с «рассеянным» характером распределения по площади, как это также видно на рис.10.

Рис. 9. Распределение сейсмических событий по магнитуде и глубине гипоцентра

 Расположение гипоцентров очагов, зафиксированных в период 2005 - 2007 гг., в-10

Рис. 10. Расположение гипоцентров очагов, зафиксированных в период 2005 - 2007 гг.,

в пространстве (по горизонтальным осям указана сетка географических

координат, градусы; по вертикальной оси - глубина гипоцентра, км)

Проведенный кластерный анализ магнитуд землетрясений позволил выявить ряд закономерностей. В их распространении очевидно сгущение событий в районе г. Новороссийска. Это может быть вызвано активизацией данного сейсмогенерирующего узла, а также спецификой расстановки сейсмических регистраторов, имеющих линейную структуру по побережью и триангуляционные площади охвата в районе Таманского полуострова. Все это позволяет фиксировать, при отдалении от центра расстановки свыше 100 км, только достаточно ощутимые сейсмические события.

В этой связи следует принципиально важный вывод о том, что для более достоверного и надежного изучения сейсмичности региона требуется более широкая сеть расстановки регистраторов по сравнению с существующей.

Также средствами программных картографических пакетов ArcView и ArcGIS была построена трехмерная интерактивная модель и пополняемая база данных в соответствии с оперативным каталогом местоположения гипоцентров землетрясений, позволившая более полно представить расположение гипоцентральных зон землетрясений, нежели традиционное представление в плане, т.е. с выносом на геологические или структурные карты.

§ 3.7. Оценка сейсмогеодинамического состояния геологической среды Азово-Черноморского региона на основе комплексной интерпретации данных мониторинга геофизических и газгидрогеохимических полей. Раздел посвящен заключительному, ответственному и наиболее сложному этапу работ по ведению мониторинга геофизических и газгеодинамических полей. Он предъявляет повышенные требования, как в отношении полученных эмпирических данных наблюдений, так и в отношении интерпретации собранной комплексной информации.

Исследования, выполненные в ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», выявили тесную корреляцию сейсмической активности региона с его глубинной блоковой структурой, элементами новейшей структуры орогенной системы и глубоководной впадины. Такая корреляция представляется вполне объяснимой, поскольку, с одной стороны, давно показано, что новейшие движения и связанные с ними линейные и блоковые структуры, отраженные в рельефе земной поверхности, наиболее тесно сопряжены именно с движениями глубинных блоков и глыб земной коры.

§ 3.8. Прогноз сейсмогеодинамической активности и сейсмической опасности на территории Азово-Черноморского региона. Данный прогноз является наиболее сложной задачей, решаемой на основе анализа материалов мониторинга геофизических и газгидрогеохимических полей.

Для решения поставленной задачи при непосредственном участии автора были разработаны формализованные критерии уровня сейсмической активности и сейсмической опасности, основанные на геофизических, геологических и газгидрогеохимических признаках активизации сейсмогеодинамических процессов.

Выводы.

1. Материалы, полученные в результате выполненного в период с 2001 г. по 2008 г. мониторинга газгидрогеохимических и геофизических полей на Азово-Черноморском геодинамическом полигоне, могут являться фактологической информационной основой для прогноза сейсмогеодинамической активности и сейсмической опасности, а также могут быть использованы для разработки нормативных документов «Технических регламентов мониторинга геологической среды».

2. Полученные за тот же период материалы в целом подтвердили работоспособность комплексной наблюдательной сети в составе применявшихся методов. Мониторинг газгидрогеохимических полей в регионе с развернутым аппаратурно-методичес-ким комплексом позволяет на достоверном уровне выполнять оценку сейсмогеодинамического состояния геологической среды, несмотря на то, что сеть водопунктов отбора проб на определение содержания гелия в подземных водах была распределена по сейсмоопасным регионам не равномерно.

3. Наблюдения за поведением полей гелия и радона позволили определить влияние источников энергетических воздействий на территорию Северного Кавказа. Установлено, что основное энергетическое воздействие на напряженно-деформиро-ванное состояние (НДС) Юго-Восточного и Центрального Кавказа в большей степени оказывает влияние Гималай-Тибет-Тянь-Шаньской системы нижнемантийных суперплюмов, а на НДС Северо-Западного Кавказа – дополнительно и энергетическое воздействие тектонических движений Аравийской плиты. Такая информация необходима для создания в дальнейшем региональной сети комплексного мониторинга, отвечающей современным геологическим представлениям о тектонической структуре и современной геодинамике Кавказа.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.