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 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

Напряжения, деформации и сейсмичность на современном этапе эволюции литосферы байкальской рифтовой зоны

-- [ Страница 3 ] --

Примечание: n – число зарегистрированных землетрясений, n1 – число землетрясений, имеющих определение динамических параметров очагов, n1/n, % – представительность используемого материала, в процентах.

Динамические параметры очагов землетрясений БРЗ, южного Прибайкалья, трех небольших участков размером 1°2° и зоны Ангараканского роя определены и сопоставлены для шести вариантов задания модели среды распространения сейсмических сигналов (Ключевский, Демьянович, 2003). Влияние среды оценивается посредством сравнительного анализа динамических параметров очагов землетрясений, определенных для всех вариантов модели. В результате исследований установлено, что выбор модели среды может оказать существенное влияние на динамические параметры очагов землетрясений. Видимые периоды максимальных амплитуд смещений в объемной поперечной волне слабо изменяются с эпицентральным расстоянием. Эти изменения не оказывают практического влияния на определение динамических параметров очагов землетрясений по материалам региональной сети сейсмических станций Прибайкалья. Соотношения корреляционных зависимостей сейсмического момента от величины энергетического класса землетрясений, установленные в БРЗ при шести вариантах задания модели, сохраняются для всех исследуемых территорий при различных диапазонах изменения энергетических классов и гипоцентральных расстояний. На основании этого и чтобы исключить неоднозначность в интерпретации результатов, все дальнейшие определения динамических параметров очагов землетрясений в диссертации выполнены при использовании первого варианта модели среды (Ризниченко, 1976).

Большое число группирующихся толчков, сконцентрированных в локальных объемах литосферы БРЗ, позволило на хорошем статистическом уровне изучить пространственно-временную и энергетическую структуру группирующейся сейсмичности и через динамические параметры очагов связать ее с НДС среды (Ключевский, 1993; 1994; 1997; 2003; 2005). Статистическое исследование афтершоков Бусийнгольского (1991г.; MLH=6.5) и Южно-Якутского (1989г.; MLH=6.6) землетрясений, а также толчков в Ангараканской и Амутской роевых сериях (1979г.) выполнено с целью анализа пространственно-временных связей группирующейся сейсмичности с НДС среды. При решении этой задачи рассмотрены вариации в пространстве и времени средних характеристик последовательных групп толчков различных энергетических классов, определены динамические параметры очагов землетрясений, установлены корреляционные соотношения между динамическими параметрами и энергетическим классом толчков и осуществлена “калибровка” сейсмических моментов слабых землетрясений с KР=7, 8, 9 и 10 по типу подвижки в очаге. Выполнен статистический анализ пространственно-временных вариаций средних характеристик последовательных групп толчков и средних по группе значений динамических параметров очагов землетрясений, который верифицировал связь сейсмичности с НДС среды. Установлено, что общей характерной чертой сейсмичности в продолжительных кластерах является зависимость от наиболее сильных толчков, а применяемое в диссертации различное представление и дискретизация фактического материала способствуют пониманию локальных вариаций НДС литосферы в очаговых зонах сильных землетрясений и в областях роевых толчков. При изучении динамических параметров очагов афтершоков и роевых событий БРЗ установлено, что сейсмические моменты толчков структурируются, а наблюдаемая структурированность обусловлена напряженным состоянием очаговой среды. Коэффициент пропорциональности bR в уравнении корреляции радиуса дислокации и энергетического класса землетрясений изменяется в последовательных выборках афтершоков, причем изменение происходит по-разному для коротких серий с небольшим числом толчков и для продолжительных последовательностей афтершоков (Ключевский, 1993; 1994; 2003; 2005). В качестве причины такого поведения радиусов дислокаций в продолжительных сериях афтершоков рассматриваются процессы самоорганизации очаговой зоны, возникающие при перестройке НДС среды. Известно (Садовский и др., 1987, с.92), что перестройки являются следствием постоянного деформирования и рассматриваются как “самоорганизация” среды, служащая для ускоренной диссипации поступающей в нее энергии. Наблюдаемый эффект согласуется с тем, что перестройка НДС очаговой среды может возникать только в особых условиях, и, возможно, связана с мерой “самоорганизации доведенной до числа” (Лукк и др., 1996, с.188), зависящей от скорости и условий деформирования среды. Установлено, что изменения динамических параметров источников происходят под влиянием деформационных процессов в литосфере, согласуются с пространственно-временным потоком землетрясений и объясняют особенности его распределения. Результаты исследования показывают, что стадии неустойчивости НДС очаговой среды обусловлены последействием сильнейших землетрясений и афтершоков, а между моментами усиления неустойчивости и активизацией сейсмического процесса в продолжительных кластерах верифицирована связь. Наблюдаемая стадийность и системность процесса является одним из атрибутов механизма возвращения системы разломов-блоков в метастабильное состояние после главных землетрясений и наиболее сильных афтершоков (Лукк, Дещеревский, 2006).

Проблема привлечения сейсмических моментов землетрясений для реконструкции напряженного состояния в глубинах литосферы БРЗ решается в диссертации путем идентификации типа подвижки в очаге по величине сейсмического момента землетрясения. С этой целью выполнена “калибровка” среднего по выборке сейсмического момента землетрясений одного класса по среднему по выборке фокальному механизму. Применение для реконструкции напряженного состояния основано на том, что сейсмический момент тектонического землетрясения связан с подвижкой по разлому (Аптикаев, Копничев, 1979; Левшин, Грудева, 1974; Копничев, Шпилькер, 1980; Аптикаев, 2005). А. Макгарр (McGarr, 1984) показал, что колебания грунта зависят от напряженного состояния среды с более сильной зависимостью при надвиговом разломе, чем при нормальной подвижке, а сдвиговый разлом является промежуточным между ними. При “калибровке” среднего по выборке сейсмического момента использованы сейсмические моменты слабых землетрясений с KР=7, 8, 9 и 10, определенные в группах толчков Ангараканской и Амутской серий и афтершоков Южно-Якутского и Бусийнгольского землетрясений (Ключевский, 2003; 2005). При детальном анализе НДС среды рассмотрены вариации сейсмических моментов толчков в Южно-Якутской афтершоковой серии. Установлена связь между НДС среды и сейсмичностью и показано, что особенности рассматриваемых процессов наиболее ярко проявляются при повышенном градиенте НДС очаговой среды, возникающем при усилении неустойчивости.

Разработанная технология и полученные результаты обосновывают первое защищаемое положение диссертации и дают возможность реконструкции и идентификации НДС среды и сейсмичности в литосфере БРЗ по реализованным и верифицированным на представительных массивах данных методикам и алгоритмам.

НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЛИТОСФЕРЫ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ

ЗОНЫ ПО ДАННЫМ О СЕЙСМИЧЕСКИХ МОМЕНТАХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Проблемы напряженно-деформированного состояния литосферы и сейсмичности различных регионов Земли являются предметом активных научных исследований последнего десятилетия. Так, согласно сведениям из работы (Добрецов и др., 2001), в перечне приоритетов в науках о твердой Земле общее направление “Динамика коры в океанах и континентах” занимала второе место, а входящая в это направление тема “Активные коровые деформации” отнесена к категории высшего приоритета. Такое приоритетное отношение к предмету исследований обусловлено различными причинами и послужило стимулом к интенсивному развитию фундаментальных и прикладных направлений изучения НДС литосферы и коровой сейсмичности. Для целей анализа НДС геологической среды фундаментальным стало понимание того, что тектонические напряжения различной природы в пределах “нагружаемых” объемов распределяются неравномерно, концентрируясь на неоднородностях структур низших порядков (Гончаров и др., 2005). Из-за неоднородности поля напряжений деформации также неоднородны и развиваются локализовано в концентраторах, так как напряжения в этих областях раньше, чем в других зонах, достигают предельных значений. Такие представления о напряжениях и деформациях в литосфере позволяют рассматривать деформируемую геологическую среду как далекую от равновесия диссипативную систему (Фундаментальные…, 2001; Пущаровский, 2005) и сближают модель “геологической” среды с моделью “геофизической” среды, введенной академиком М.А. Садовским (1979; 2004). В модели геофизической среды Земля рассматривается как открытая система взаимодействующих неоднородностей, имеющих разную физико-химическую природу. В процессе непрерывной подпитки энергией система отдельностей самоорганизуется в диссипативную систему, имеющую самоподобный фрактальный иерархический характер. В эволюции таких систем особое место занимают неустойчивые процессы и акты неустойчивости, к которым относятся землетрясения. Строгая математическая модель такой системы не разработана, поскольку полностью детерминированное механическое описание поведения геофизической среды, имеющей блочное строение, является неразрешимой задачей: такие свойства среды требуют для своего описания статистических методов. В связи с этим в науках о Земле большое значение приобретают методологические проблемы статистической обработки и последующей интерпретации результатов наблюдений.

Напряженное состояние литосферы наиболее удобно описывается в системе главных координат, в которой три главных напряжения полностью характеризуют поле напряжений. В этой системе координат одно главное напряжение в целом будет нормально к поверхности Земли, а два другие действуют приблизительно в горизонтальной плоскости. Данные о фокальных механизмах землетрясений и другие стресс-индикаторы показывают, что такое приближение выполняется до границ хрупко-пластичного перехода в верхней части коры (Zoback, Zoback, 1980; Zoback, 1992; Brudy et al., 1997). В таком случае требуются только четыре параметра, чтобы описать напряженное состояние среды: одна ориентация напряжения (обычно берется азимут максимального горизонтального сжатия, ) и три величины главных напряжений:

jpg">– вертикальное напряжение, соответствующее весу вышележащего вещества, – максимальное главное горизонтальное напряжение и – минимальное главное горизонтальное напряжение. В приложении этих понятий к земной коре часто используют величины наибольшего, промежуточного и наименьшего главных напряжений в терминах , и , как это было первоначально предложено Е. М. Андерсоном (Anderson, 1951). Эта классификационная схема и кажущиеся упрощенными соотношения имеют ряд простых, но фундаментальных достоинств, чтобы использовать их для оценки напряженного состояния литосферы БРЗ. Во-первых, два горизонтальных главных напряжения в литосфере и могут быть описаны относительно вертикального главного напряжения , величина которого равна

=,

где – зависимость плотности от глубины z, – ускорение свободного падения, – осредненная плотность нагрузки. Во-вторых, относительная величина главных напряжений может быть просто связана с типом современного разломообразования в регионе. Характеристика региона сбросовыми, сдвиговыми или надвиговыми подвижками эквивалентна определению величин главных горизонтальных напряжений относительно вертикального напряжения. Когда вертикальное напряжение преобладает в регионах деформируемых растяжением (=,>>), гравитация формирует сбросовое разломообразование. Соответственно, когда оба горизонтальных напряжения превышают вертикальное напряжение (=,>>), сжимающие деформации (сокращение) аккомодируются через надвиговое разломообразование. Сдвиговые разломы представляют промежуточный случай (=,>>), когда максимальное горизонтальное напряжение больше, чем вертикальное, а минимальное горизонтальное напряжение меньше их. В некоторых областях напряженное состояние литосферы является переходным между основными режимами – при >> происходят землетрясения со сбросовой и сдвиговой подвижкой, а в условиях >> имеет место комбинация сдвигов и взбросов.

Развиваемая в диссертации технология идентификации НДС литосферы по данным очаговой сейсмологии позволяет по натурным наблюдениям оценивать особенности поведения геодинамической системы БРЗ, связанные с сейсмотектоническими деформациями и напряжениями. Идентификация основана на геофизических представлениях связи динамических параметров очагов землетрясений с НДС литосферы и дает возможность разномасштабного пространственно-временного анализа напряженного и деформированного состояния литосферы БРЗ по данным о параметрах сейсмических источников. Напряженное состояние литосферы БРЗ реконструировано по материалам о сейсмических моментах сильных (KР11) и слабых (KР<11) толчков, а также совокупности землетрясений с KР7. Использование сейсмических моментов землетрясений для реконструкции напряженного состояния среды основано на том, что главным источником информации о напряжениях в литосфере является тип подвижки по разлому (Zoback, 1992; Zoback, Zoback, 2002), определение которого по сейсмическим моментам землетрясений БРЗ стало возможным по разработанным методикам и алгоритмам. Разделение землетрясений на сильные и слабые обусловлено тем, что у некоторых сильных землетрясений БРЗ имеются определения фокальных механизмов, и сопоставление результатов, полученных по фокальным механизмам и сейсмическим моментам толчков, дает возможность независимого статистического подтверждения совпадающих выводов, уточнения деталей и фактов, указывающих на различие. Сейсмические моменты землетрясений использованы для идентификации структуры и пространственно-временных вариаций напряженного состояния литосферы в Байкальском регионе, на юго-западном (район 1, =48.0°–54.0° с.ш., =96.0°–104.0° в.д.) и северо-восточном (район 3, =54.0°–60.0° с.ш., =109.0°–122.0° в.д.) фланге, в центральной части БРЗ (район 2, =51.0°–54.0° с.ш., =104.0°–113.0° в.д.), и шести участках, которые формируются делением территории районов по долготе 12=100.0°, 34=108.0° и 56=116.0°, а отсчет номеров участков (1–6) ведется с юго-запада на северо-восток. Сопоставление динамических параметров очагов сильных землетрясений БРЗ с мировыми данными дает, в целом, согласующиеся результаты (Ключевский, Демьянович, 2002). Территориальное разделение толчков позволило перейти к сравнительному исследованию НДС литосферы БРЗ, в результате которого установлено близкое совпадение динамических параметров очагов землетрясений первого и третьего районов и их значимое отличие от параметров толчков второго района. Уравнения корреляции сейсмических моментов с KР землетрясений третьего и четвертого участков, образующих второй район, также значимо отличаются друг от друга. Анализ уравнений корреляции среднего радиуса дислокации с KР землетрясений первого района дает возможность разделения сейсмических событий. Значимые отличия уравнений корреляции динамических параметров очагов и KР сильных землетрясений в районах и участках свидетельствуют о пространственной неоднородности НДС литосферы Байкальского региона на уровне иерархии сильных сейсмических событий.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 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.