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:   || 2 |

Глубина очагов землетрясений в области центрального байкала по данным локальной системы наблюдений

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ТУБАНОВ Цырен Алексеевич

ГЛУБИНА ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В ОБЛАСТИ ЦЕНТРАЛЬНОГО БАЙКАЛА ПО ДАННЫМ ЛОКАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НАБЛЮДЕНИЙ

Специальность 25.00.10 – геофизика, геофизические методы

поисков полезных ископаемых.

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Иркутск 2009

Работа выполнена в Геологическом институте СО РАН

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

Суворов Владимир Дмитриевич

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

Имаев Валерий Сулейманович

доктор физико-математических наук,

Иванов Федор Илларионович

Ведущая организация: Институт геологии алмазов и

благородных металлов СО РАН (г. Якутск)

Защита состоится 7 октября 2009 г. в 9 часов на заседании

Диссертационного совета при Институте земной коры СО РАН,

по адресу: 664033, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 128

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Иркутского научного центра СО РАН в здании ИЗК СО РАН.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью

учреждения просим направлять по указанному выше адресу

ученому секретарю Диссертационного совета

к.г.-м.н. Юрию Витальевичу Меньшагину, e-mail: men@crust.irk.ru

Автореферат разослан _____________2009 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета,

кандидат геолого-минералогических наук Меньшагин Ю.В.

Объект исследования земная кора и её сейсмоактивные структуры в центральной части Байкальского рифта, на предмет рас­пределения очагов землетрясений в объёме земной коры.

Актуальность темы

Детальные исследования пространственно-временного распреде­ления сейсмичности в Байкальской рифтовой зоне (БРЗ) сдержива­ются, главным образом, недостаточной плотностью сети сейсмологи­ческих станций. В связи с развитием Южно-Байкальского геодинами­ческого полигона, в районе Центрального Байкала разворачивается Селенгинская локальная сеть. Это обстоятельство позволяет расши­рить энергетический диапазон регистрируемых землетрясений, уве­личить представительность (в сторону меньших энергетических клас­сов) определений механизмов землетрясений и оценок глубины оча­гов.

Характер распределения очагов землетрясений в земной коре БРЗ и соотношение его с глубинным строением земной коры остается до сих пор дискуссионным. С одной стороны понятно, что исследование этого вопроса сдерживается недостаточной плотностью сейсмических станций и возможностью использования данных ГСЗ, с другой – ос­таются неясными методические вопросы. Главным здесь является учет влияния неоднородностей в земной коре, распределенных как по вертикали, так и горизонтали. Надежность локализации очагов земле­трясений в значительной степени зависит от геометрии наблюдатель­ной сети и аномальных особенностей среды. Это определяет необхо­димость изучения возможностей существующей сети станций и влия­ния неоднородностей земной коры на точность определения коорди­нат очага. Очевидно, что необходимо тестирование используемых программ локации с учетом особенностей геологического строения исследуемой области.

Цель работы изучить особенности локализации очагов землетрясений в земной коре по данным сети сейсмологических станций, расположенных в центральной части Байкальской рифтовой зоны.

Задачи исследования, поставленные для достижения цели работы:

  1. Провести анализ экспериментальных данных и численное моделирование влияния скоростных неоднородностей на оценку координат гипоцентра землетрясения для Селенгинской локальной сети станций.
  2. Установить факторы, влияющие на точность оценки глубины очага, при использовании типовых программ локализации гипоцентра землетрясения (на основе технологии минимизации невязок).
  3. Оценить возможные ошибки определения глубины очага в зависимости от параметров априорной вертикально-неоднородной скоростной модели земной коры.
  4. Дополнить существующие оценки по распределению глубины байкальских землетрясений данными Селенгинской локальной сети станций.

Фактический материал и методика исследования

Использованы данные о временах пробега сейсмических волн станций Байкальского и Бурятского филиалов ГС СО РАН, расположенных в центральной части Байкальской рифтовой зоны. Обработка экспериментальных данных произведена с использованием разработанной автором базы данных, включающей 19 928 цифровых сейсмограмм.

В качестве скоростной модели использован разрез ГСЗ [Сун Юншен и др., 1996], который проходит через район исследований, модифицированный в сторону усредненной одномерной модели [Детальные…, 1993]. Для локализации очагов землетрясений использована программа Hypoellipse [Lahr, 1989], которая применена в предыдущих опубликованных работах по Байкальской рифтовой зоне. При численном моделировании годографы рассчитывались путем решения прямой кинематической задачи для двумерной модели среды лучевым методом по программе RAY84 PC (Thybo & J. Lauetgert, 1984).

Защищаемые положения и результаты:

  1. Предложен и использован при массовой обработке данных способ поиска и исключения станций с аномальными временами пробега, позволяющий существенно снизить влияние латеральных скоростных неоднородностей на оценку глубины очагов землетрясений.
  2. Численным моделированием и по экспериментальным данным Селенгинской локальной сети станций установлена зависимость оценки глубины очага от параметров априорной вертикально-неоднородной скоростной модели, проявляющаяся в смещении времени в очаге при малой величине невязок времен пробега сейсмических волн.
  3. Характер пространственного распределения очагов, полученный при априорной скоростной модели ГСЗ, свидетельствует о сложной внутренней структуре сейсмоактивного интервала земной коры при характерной кластеризации гипоцентров в протяженные зоны, слабо наклонные в северо-восточном направлении и более круто – под юго-восточный борт Байкальского рифта.

Научная новизна и личный вклад автора

  • Для локальной Селенгинской сети сейсмологических станций численным моделированием изучено влияние латеральных скоростных неоднородностей на оценку глубины очагов землетрясений и показано, что предложенным способом поиска и исключения аномальных времен пробега волн можно существенно повысить точность оценки глубины очага землетрясений.
  • Использована скоростная модель земной коры по данным ГСЗ и численным моделированием для существующей локальной сети станций показана зависимость оценки глубины очагов землетрясений от параметров априорной скоростной модели земной коры.
  • Впервые, для центральной части Байкальского рифта получены детальные сведения, свидетельствующие о сложной внутренней структуре сейсмоактивного слоя. Распределение глубины очагов имеет, в общем, более компактный характер по сравнению с предшествующими данными по Байкальскому рифту.

Практическая значимость работы

  1. Предложенный способ поиска и исключения аномальных станций реализован в виде комплекса программ и может использоваться при обработке сейсмологических данных сетей разного уровня в других сейсмически активных регионах.
  2. Разработанная система сбора и обработки сейсмологической информации используется в Бурятском филиале ГС СО РАН. Модульная структура, применение распространенных пакетов программ, интегрированных в базу данных – делает систему достаточно привлекательной для использования другими потребителями.
  3. База данных за 2001–2005 г.г. включает почти 20 тысяч обработанных (времена вступлений и амплитуды) цифровых сейсмограмм землетрясений и взрывов которые могут использоваться для решения широкого спектра прикладных и научных задач.

Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались: на конференции «Проблемы региональной геофизики» (Новосибирск, 2001), на международной конференции по математическим методам в геофизике "ММГ–2003 (Новосибирск, 2003), на международном совещании по процессам в зонах субдукции (Петропавловск-Камчатский, 2004), на V и VI Российско-Монгольской конференции по астрономии и геофизике (Исток, 2005; Улан-Удэ, 2006), на всероссийском совещании «Современная геодинамика и сейсмичность Центральной Азии» (Иркутск, 2005), на 2-м Международном симпозиуме «Активный геофизический мониторинг литосферы Земли» (Новосибирск, 2005), на Второй международной сейсмологической школе «Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных» (Пермь, 2007), на всероссийском совещании «Проблемы современной сейсмологии и геодинамики Центральной и Восточной Азии» (Иркутск, 2007).

По теме диссертации опубликовано 15 работ в соавторстве, из которых 4 статьи в рецензируемых журналах по Перечню ВАК, 11 – материалы российских и международных конференций, симпозиумов, совещаний.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Объем работы составляет 131 страницу и включает 52 рисунка. Список литературы включает 138 наименований отечественных и зарубежных публикаций.

Благодарности. За руководство в проведении исследовательской работы, всестороннюю поддержку и постоянное внимание автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.г.-м.н. В. Д. Суворову. Автор благодарит руководителя Лаборатории методов сейсмопрогноза ГИН СО РАН д.г.-м.н. Г. И. Татькова и д.г.-м.н. Мельникову В.И. за полезные советы и обсуждение различных вопросов, возникших в процессе работы. За поддержку, сотрудничество автор выражает благодарность коллективу Лаборатории методов сейсмопрогноза и Бурятского филиала ГС СО РАН. Особую признательность автор выражает Н.А. Урбан, Н.А. Гилевой и к.г.-м.н. Н.А. Радзиминович, без помощи которых в обработке данных и освоении программ работа была бы вряд ли осуществима.

Автор выражает признательность Байкальскому филиалу Геофизической службы СО РАН за возможность использования данных станций «Листвянка», «Тыpган», «Онгуpены».

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность, сформулированы цель и основная задача исследования, защищаемые результаты, научная новизна и практическая значимость работы.

Первая глава представляет литературный обзор, где рассматривается геология, структура, глубинное строение и сейсмичность области Центрального Байкала. Наличие мощной толщи осадков Селенгинской депрессии, выраженная блоковая тектоника, высокая сейсмичность в узкой полосе (в сравнении с флангами рифта) вдоль восточного берега оз. Байкал – главные черты исследуемого района. Через область исследования, проходит профиль ГСЗ [Сун Юншен и др., 1996]. Район дельты р. Селенги и Среднего Байкала является наиболее сейсмоактивным в центральной части БРЗ. За последние 150 лет в этом районе произошло пять катастрофических землетрясений. При наиболее сильном – Цаганском (1862), образовался залив Провал [Сейсмогеология и детальное…, 1981]. Среднебайкальское землетрясение 29/08/1959 (М=6,8) является одним из сильнейших за инструментальный период регистрации с 50-х годов 20 века.

Рассмотрены работы, связанные с оценкой глубин очагов байкальских землетрясений. Ранее авторы оценивали приближенную глубину очагов (сейсмоактивного слоя) в интервале 3–20 км, при максимуме 10–15 км [Аниканова, Боpовик, 1981; Голенецкий, 1990]. C.В.Крылов [1980] наибольшее количество очагов связывал с интервалом 0–10 км, ограниченным снизу слоем с пониженной скоростью. По данным [Вертлиб, 1997] на северо-восточном фланге рифтовой зоны глубина очагов, полученных в модели однородной среды, распространялась от поверхности до глубин 30 км и более. При использовании слоистой скоростной модели в области Амутского роя землетрясений гипоцентры располагаются в низах коры и даже верхах мантии на глубине 32–46 км [Deverchere et al., 1991]. В работе [Deverchere et al., 2002], при локализации очагов землетрясений в модели однородной среды, также проявилась тенденция к заглублению очагов вплоть до нижней коры.

При использовании плотных сетей наблюдений, возникает ряд методических проблем связанных с тем, что когда очаги находятся в области эксперимента, скоростная структура в районе очага оказывает непосредственное влияние на определение его координат и времени возникновения землетрясения [Аки, Ричардс, 1983]. Использование трехмерных скоростных моделей для площадной расстановки сейсмостанций ограничивается сложной гетерогенной структурой земной коры и недостаточной (для локальных сетей) изученностью скоростного строения с использованием сейсмических методов. В работе [Spallarossa et al., 2001] на синтетических тестах показано, что в районах со сложной гетерогенной геологической структурой даже минимизированные модели со станционными поправками не дают значительного улучшения точности определения координат.

Во второй главе приведены данные о современной сети сейсмологических наблюдений в области Центрального Байкала, также представлены некоторые результаты мониторинга сейсмичности и выявлены проблемы в обработке данных локальной сейсмической сети.

Специально для целей средне и краткосрочного прогноза землетрясений с 1995 года Геологическим институтом СО РАН ведется поэтапное развитие локальной системы мониторинга напряженного состояния среды [Татьков, Тубанов, 2001]. Опыт работы, начиная со времени открытия сейсмостанции в Улан-Удэ в 1996 году, показал необходимость интеграции образованных пунктов наблюдений (8 сейсмостанций) в существующую региональную сеть станций Геофизической службы СО РАН. На сегодня, локальная сеть, состоящая из 12 постоянно действующих цифровых станций, структурно дополняет наблюдения региональной сети.

С 2001 по 2005 годы станциями локальной сети в районе Центрального Байкала зарегистрировано около 4500 событий (рис. 1), характеризующихся достаточно уверенным выделением вступлений продольных и поперечных волн. Преимущественно, это микроземлетрясения и слабые землетрясения. Установка на станциях локальной сети в 2002-2003 годах аппаратуры непрерывной регистрации позволила расширить представительный энергетический диапазон регистрируемых классов событий до 5.5 (по шкале Раутиан). За относительно небольшой период времени удалось получить детальную характеристику сейсмичности очаговых зон центральной части Байкальского рифта.

 Эпицентры землетрясений за период 2001–2005 годы по данным локальной сети-0

Рис. 1. Эпицентры землетрясений за период 2001–2005 годы по данным локальной сети станций. Во врезке вверху показана сеть сейсмостанций, внизу – шкала (К) энергетических классов землетрясений (по Раутиан)

При обработке экспериментальных данных выявились обстоятельства, которые указывают на необходимость тестирования локализации очагов по данным Селенгинской локальной сети. В частности, при значительной величине невязок на станциях сети не наблюдается положительной невязки времен на станции «Степной дворец» (Std), обусловленной мощным чехлом низкоскоростных осадочных отложений Селенгинской депрессии [Суворов, Тубанов, 2005].

В третьей главе рассматривается локализация очагов землетрясений области Центрального Байкала с использованием программы Hypoellipse [Lahr, 1989] по данным Селенгинской локальной сети. Основное внимание уделено влиянию используемой скоростной модели на оценку параметров очага землетрясения (широта, долгота, время в очаге, глубина, распределение невязок).

Численное моделирование показало, что в наиболее характерном случае (для экспериментальных данных), положительные задержки времен пробега на ближайшей к эпицентру станции Std приводят к уменьшению времени в очаге по сравнению с заданным, что приводит к заглублению очага, по мере увеличения контрастности аномалии до 70%. В то же время, координаты эпицентра землетрясения изменяются незначительно. Величина среднеквадратических невязок (rms) растет пропорционально отклонению времени в очаге и контрастностью аномалий. Важно, что невязки распределяются между всеми станциями и зависят от относительного их расположения. При этом определить аномальные станции по характеру изменения невязок с эпицентральным расстоянием не представляется возможным.

Показано, что основным критерием получения несмещенной оценки времени в очаге (и глубины очага) является нахождение набора станций, свободных от аномалий времен пробега, вызванных латеральными неоднородностями. В частном случае аномалий времен пробега на станциях Std и Zrh, аномальные данные не проявляются в характере распределения станционных невязок (рис. 2), при повышенной общей величине среднеквадратической невязки. Расчеты с разным набором станций (например, при последовательном исключении одной из них) или перебор различных их сочетаний позволяет выявить аномальную станцию по резкому уменьшению среднеквадратической невязки за счет исключения из расчетов «аномального» времени пробега сейсмических волн (см. рис. 2). Такой способ позволяет исследовать характер распределения невязок в зависимости от относительного расположения станций и аномалий. Так в случае, когда аномальные данные исключены из расчетного набора, гипоцентр определяется точно и невязки на исключенных из расчетов станциях по величине становятся равными модельным задержкам. В способе исключения из расчетов аномальных станций нет принципиальной новизны, поскольку ранее, при простейших ручных способах определения эпицентра землетрясения, исключение влияния горизонтальных скоростных неоднородностей на локализацию очага производилось по характеру распределения многоугольника невязок. На современном этапе важно включить этот способ в существующую технологию обработки, а данные аномальных станций использовать для локализации скоростных неоднородностей.

 Графики невязок времен пробега для различных групп станций. Невязки при-1

Рис. 2. Графики невязок времен пробега для различных групп станций. Невязки при расчетах без аномальных данных станций Std (Степной Дворец) и Zrh (Заречье) показаны толстой штриховой линией

Фактически речь может идти о восстановлении трехмерного строения среды. При этом исключительное значение имеет выбор априорной вертикально-неоднородной модели, удовлетворяющей некоторому набору не аномальных станций и которая потом может последовательно дополняться данными о пространственном распределении латеральных скоростных неоднородностей.



Pages:   || 2 |
 





 
© 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.