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 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

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

-- [ Страница 6 ] --

Модельный расчет средних динамических параметров упругих колебаний скального грунта от сильных землетрясений южного Прибайкалья осуществлен для трех крупных городов юга Восточной Сибири – Иркутска, Ангарска и Усолье-Сибирского (Ключевский, Демьянович, 2002). Проанализирована сейсмичность зон ВОЗ, способных генерировать сильные толчки, сотрясения от которых могут сформировать максимальные колебания грунта в этих населенных пунктах. В северной части, на территории Сибирской платформы, зоны ВОЗ отсутствуют, а на расстояниях до 100 км к юго-западу от городов с объектами повышенной ответственности, особо ответственными сооружениями и большой численностью населения могут произойти землетрясения с магнитудой до M=7.9 (Хромовских и др., 1996). В соответствии с комплектом карт ОСР-97 такие землетрясения могут сформировать колебания грунта и сооружений в этих городах интенсивностью до 9 баллов по шкале MSK-64 (Уломов, 1999). При оценке смещений скального грунта учтены особенности среды и физических процессов, происходящих в очаговых зонах землетрясений южного Прибайкалья. Приведены результаты вычислений значений максимальной амплитуды AKmax и периода TKmax смещений скального основания в центральной части гг. Иркутска, Ангарска и Усолье-Сибирского. Установлено, что максимальные смещения в г. Иркутске могут быть вызваны толчками, произошедшими к юго-востоку и западу от города, в элементарных площадках №12 и №15. Максимальные амплитуд смещений скального основания в гг. Усолье и Ангарске возможны от толчков из элементарной площадки №15. Площадка №15 расположена в зоне повышенных значений сейсмического момента землетрясений в центральной части Восточно-Саянской зоны ВОЗ, высокий сейсмический потенциал которой (M=7.9) в совокупности с повышенной опасностью землетрясений делают эту зону чрезвычайно опасной в сейсмическом отношении. Расчеты амплитуды и периода максимальных смещений скального основания в городах Прибайкалья, выполненные с использованием динамических параметров очагов землетрясений, дают возможность учета природы сейсмических толчков и позволяют детерминировать районы с потенциально более опасными землетрясениями.

В четвертой части диссертации развиты методы и алгоритмы, направленные на решение задачи идентификации параметров и характеристик сейсмичности Байкальского региона, верифицирующих связь сейсмичности и НДС литосферы БРЗ. Развиваемая методология, математическое и алгоритмическое обеспечение позволяют по натурным и хорошо проверяемым материалам сейсмологических наблюдений верифицировать в сейсмичности качественно новые особенности структуры и эволюции литосферы БРЗ, обусловленные неоднородностью и неустойчивостью НДС среды. Верифицированные эффекты в контексте детерминированного хаоса могут быть поняты как бифуркации при переходе неустойчивой геолого-геофизической среды различного иерархического уровня из одного метастабильного состояния в другое. Такое представление развивает феноменологическую модель стационарного сейсмического процесса в условиях БРЗ, отражая особую роль и существенное влияние перестроек НДС литосферы на сейсмичность Байкальского региона, и обосновывают третье и четвертое защищаемое положение диссертации. В практическом плане полученная информация может быть использована для целей сейсмического районирования, прогноза сейсмической опасности и моделирования смещений скального грунта при сильных землетрясениях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе в рамках решения проблемы обеспечения сейсмической безопасности на территории Байкальского региона разработаны экспериментальные, методические, теоретические, математические и алгоритмические проблемы технологии, позволяющей реконструировать и идентифицировать структуру НДС и сейсмичности в БРЗ на различных пространственно-временных масштабах и энергетических уровнях. Поскольку исследование НДС литосферы и сейсмичности БРЗ осуществлено при сопоставимых в количественном отношении материалах с использованием почти 95% зарегистрированных землетрясений, то полученные в диссертации результаты и выводы можно охарактеризовать как представительные при высоком уровне значимости. Достоверность полученных в диссертации результатов и выводов подтверждается высокой представительностью используемых данных, верификацией по натурным и хорошо проверяемым материалам сейсмологических и геофизических наблюдений и широкой апробацией. Развитые методы и алгоритмы решения основной обратной задачи реконструкции и идентификации НДС литосферы и сейсмичности в БРЗ по данным очаговой и структурной сейсмологии позволили установить и верифицировать качественно новые, присущие широкому классу природных объектов, фундаментальные особенности строения и эволюции БРС, формируемые структурной неоднородностью и динамической неустойчивостью среды. Развита феноменологическая модель стационарного сейсмического процесса и разработан метод прогноза динамики сейсмичности с учетом происходящих в литосфере БРЗ перестроек НДС среды. В практическом плане полученные результаты могут быть использованы для решения проблем сейсмической безопасности в Байкальском регионе.

По формулам модели источника Д. Бруна и первого варианта модели среды распространения сейсмических сигналов определены динамические параметры очагов почти 90 тысяч толчков, используемые в диссертации для реконструкции и идентификации НДС литосферы БРЗ. Развита методика исследования кинематики и динамики сейсмичности в БРЗ, применение которой к группам землетрясений показало, что общей характерной чертой сейсмичности в кластерах является зависимость от наиболее сильных толчков. Разработана методика реконструкции и идентификации НДС среды, а ее применение к локальным областям групп толчков БРЗ позволило установить, что наблюдаемые изменения динамических параметров источников происходят под влиянием перестроек НДС очаговой среды, согласуются с пространственно-временным потоком землетрясений и объясняют особенности его распределения. Установлено, что в продолжительных сериях афтершоков при повышенном уровне деформационных процессов, характерном для перестроек НДС среды, возникает явление самоорганизации, направленное на ускоренный сброс напряжений. Кинематика и динамика афтершоков корреспондируют с характером перестроек НДС среды в зонах очагов сильных землетрясений, который в целом аналогичен механизму перестроек НДС литосферы БРЗ. Аналогия механизмов перестроек объясняется самоподобием структурно-неоднородной среды. Результаты проведенных исследований показывают, что стадии неустойчивости НДС очаговой среды обусловлены последействием сильнейших землетрясений, моменты усиления неустойчивости верифицированы в активизации сейсмического процесса, а наблюдаемая стадийность и системность сейсмодеформационного процесса является одним из атрибутов механизма возвращения системы разломов-блоков в метастабильное состояние после главных землетрясений.

Результаты реконструкции и идентификации напряженного состояния литосферы БРЗ по данным о сейсмических моментах сильных землетрясений подтверждены по данным классического метода фокальных механизмов. В диссертации установлено, что в пределах БРЗ доминирует режим рифтогенеза с формированием толчков-сбросов при вероятности PN0.5, а локальные области повышенной вероятности сдвигов и взбросов детерминируют неоднородности НДС в литосфере БРЗ. Анализ динамики напряжений в литосфере БРЗ также подтверждает доминирующую роль рифтогенеза, однако эта доминанта неустойчива и в конце 1980-х – начале 1990-х гг. возникла ситуация примерного равенства и даже частичного преобладания сдвигов и взбросов. На картах пространственного распределения сейсмических моментов сильных землетрясений выделены районы со статистически значимыми вероятностями реализации типа подвижки в очаге. Такая идентификация, в совокупности с другими геолого-геофизическими методами, дает возможность более надежно и обоснованно подойти к сейсмическому районированию территории региона на основе классификации сейсмических толчков по типу подвижки в очаге. Применение коэффициента bM для целей идентификации напряженного состояния среды показало, что с 1968 по 1994 годы в регионе произошли три значительных эпизода перестройки напряженного состояния литосферы Байкальского рифта. Установлено, что наблюдаемый эффект связан с упорядоченными изменениями сейсмических моментов землетрясений и обусловлен инверсией осей главных напряжений, возникающей в локальных областях доминирования рифтогенеза, расположенных в трех районах БРЗ. Использование элементов аппарата теории нелинейных динамических систем позволило установить, что фазовому портрету напряжений в литосфере Байкальского рифта близко соответствует модель с бифуркацией трехкратного равновесия, а нелинейная динамика напряжений в литосфере Байкальского рифта формирует нелинейность сейсмогенеза с генерацией сильных землетрясений.

Развитие методов идентификации деформированного состояния литосферы с помощью коэффициента bR, среднегодовых радиусов дислокаций, коэффициента формы дислокации и параметра d позволило установить неоднородность и нестабильность сейсмотектонического деформирования литосферы БРЗ. Установлено, что наиболее сильно деформирована центральная часть БРЗ, а сейсмотектонические деформации на флангах региона примерно сопоставимы. Процесс сейсмотектонического деформирования литосферы БРЗ в целом аналогичен механизму деформирования очаговых зон сильных землетрясений, что свидетельствует о самоподобном характере сейсмотектонического деформирования среды на различных иерархических уровнях литосферы. Установлен колебательный характер сейсмотектонических деформаций в БРЗ с периодичностью около 10 лет, быстрым падением и нарастанием уровня деформаций после перестроек НДС литосферы БРЗ. Развитие методов детальной идентификации позволило установить сложную пространственную структуру деформированного состояния литосферы БРЗ: зоны повышенной дислоцированности среды приурочены к рифтовым впадинам, а максимальные сейсмотектонические деформации среды обнаружены в Южно-Байкальской впадине, являющейся историческим ядром БРС.

Расположение участков максимально неоднородной среды хорошо корреспондирует с зонами локальной инверсии осей главных напряжений в трех районах БРЗ, а также с зонами наиболее высоких деформации, обнаруженных при численном двумерном моделировании НДС литосферы по профилю вкрест БРЗ в центральной части и на северо-востоке региона. Развиты методы и алгоритмы реконструкции и идентификации НДС литосферы с целью детального изучения разломных зон по материалам структурной и очаговой сейсмологии при максимально возможной пространственной дискретизации данных. Применение их к анализу НДС в зоне Белино-Бусийнгольского разлома на юго-западе БРЗ позволило установить, что наиболее сильные землетрясения произошли в структурно неоднородной южной части разломной зоны, причем перед наиболее сильными толчками наблюдаются изменения НДС среды. Происходящие в зоне разлома сейсмотектонические процессы адекватно отражают рифтовую природу БРЗ: установлено, что НДС среды в зоне разлома неоднородно, а динамика напряжений хорошо корреспондирует с вариациями напряженного состояния литосферы южного Прибайкалья и БРЗ. Полученная карта-схема КОЛОР рекомендована как базовая при прогнозе сейсмических, эколого-геологических и других рисков в зоне разлома.

В диссертации установлено, что структура и перестройки НДС литосферы БРЗ верифицируются в сейсмичности: в поле эпицентров толчков идентифицируется разделение сейсмичности БРЗ на три района, в каждом из которых имеется зона доминирования рифтогенеза. В энергетической структуре сейсмичности соответствие прослеживается в изменениях наклонов графиков повторяемости землетрясений, а также в распределении суммарной сейсмической энергии во времени. Эффекты синхронного нарастания скорости сейсмического потока на территории Байкальского региона, трех районов и шести участков указывают, что перестройки НДС в литосфере и активизации динамики сейсмичности происходили практически в одно время в различных областях БРЗ. Эпизод синхронизации динамики напряжений и скорости потока землетрясений в начале 1980-х годов выделяется продолжительностью и уровнем корреляции, что дает возможность рассматривать его в качестве доминирующего явления в литосфере Байкальского рифта за 1968–1994 годы. Наблюдаемое распределение сильных землетрясений в виде парных пространственно разнесенных событий корреспондирует с перестройками НДС литосферы БРЗ. Наблюдаемая на исследуемом уровне сейсмогенеза стадийность и системность процесса является одним из атрибутов механизма возвращения иерархической системы разломов-блоков в метастабильное состояние после геодинамических перестроек. Установленные эффекты в контексте детерминированного хаоса рассматриваются как бифуркации при переходе неустойчивой геолого-геофизической среды различного иерархического уровня из одного метастабильного состояния в другое. Такое представление развивает феноменологическую модель стационарного сейсмического процесса в БРЗ, в которой учитывается особая роль и существенное влияние структуры и перестроек НДС литосферы на сейсмичность в регионе.

В рамках феноменологической модели стационарного сейсмического процесса и гипотезы характеристических землетрясений развита методика оценки рекуррентных интервалов и вероятности сильных землетрясений в БРЗ, основанная на принципе максимума энтропии и законе Пуассона. Установлено, что при максимально возможной величине энергетического класса землетрясений Kmax=19 рекуррентные интервалы характеристических толчков с KP=18 составят 220 лет для Байкальского региона, 370, 470 и 430 лет для юго-западного, центрального и северо-восточного районов. При Kmax=19 в пределах этих территорий величины энергетического класса землетрясений с 10% вероятностью реализации в течение 50 лет равны KP=18.39, KP=18.15, KP=18.00 и KP=18.06. Вероятности землетрясений с KP=18.0 в течение 50 лет составляют P=0.20, P=0.13, P=0.10 и P=0.11, соответственно. Разработан метод математического моделирования смещений скального грунта, в котором учитываются особенности НДС среды и физических процессов, происходящих в очаговых зонах землетрясений. Применение метода к землетрясениям южного Прибайкалья показало, что наиболее сильные сотрясения в крупных городах юга Восточной Сибири могут быть вызваны толчками, происшедшими в площадке №15, расположенной в центральной части Восточно-Саянской зоны ВОЗ, высокий сейсмический потенциал которой (M=7.9) в совокупности с повышенной опасностью землетрясений делают эту зону чрезвычайно опасной в сейсмическом отношении. Математическое моделирование, позволяющее оценить сейсмический потенциал зон и рассчитать уровень сейсмического риска урбанизированных территорий по материалам натурных сейсмологических наблюдений, рекомендовано для проведения детального сейсмического районирования территории Прибайкалья (Ключевский и др., 2007).

Основные работы, опубликованные по теме диссертации



Pages:     | 1 |   ...   | 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.