Соотношение сейсмичности с новейшими морфоструктурами Тянь-Шаня Содержание Аннотация Введение Методика исследований Результаты Обсуждение результатов Заключение Благодарности Литература Аннотация Рассматривается Тянь-Шаньская орогеническая система, которая является крупнейшим геодинамическим и сейсмопрогностическим полигоном, где интенсивно ведутся исследования глубинного строения, новейшей тектоники и сейсмичности.В пределах казахстанской части рассматриваемого региона в нее входит ряд мегантиклиналей и важнейших активных разломов Тимуш, 1999. Предлагается количественная оценка сейсмической активности важнейших разломов и осей морфоструктур Тянь-Шаня, алгоритмы и методы построения растровых карт плотности распределения эпицентров землетрясений вдоль новейших морфоструктур и активных разломов.
На основе этого исследования выявлены и проанализированы соотношения сейсмичности с новейшими морфоструктурами Тянь-Шаня. Введение Одной из актуальных задач сейсмотектоники является исследование пространственно-временных соотношений сейсмичности с морфоструктурой, под которой понимают новейшую структурную форму, выраженную в рельефе Чедия, 1986. Автором предпринята попытка выявить такие соотношения в Тянь-Шаньском регионе, используя компьютерную технологию для совместного пространственно-временного анализа сейсмичности c новейшими морфоструктурами.
Методика исследований Предложена количественная оценка сейсмической активности важнейших разломов и осей морфоструктур Тянь-Шаня, разработан аппарат количественной меры для оценки сейсмоактивности разломов и осей антиклинальных складок основания новейших морфоструктур Тянь-Шаня, алгоритмы и программы для вычисления таких мер. Освоены методики расчета меры плотности распределения эпицентров землетрясений вдоль новейших морфоструктур и построения на ее основе растровых карт распределения плотности эпицентров землетрясений.
При исследовании использовались 1 Карта активных новейших разломов Джунгаро-Северо-Тянь-Шаньского региона По данным дешифрирования космофотоснимков 2 Схема расположения морфоструктур Джунгаро-Северо-Тянь- Шаньского Региона и профилей для измерения их геометрических параметров.
Тимуш, 1999. Рассматривались только наиболее крупные рельефообразующие разломы, а также новейшие морфоструктуры складки основания для территории иследования.Расчеты мер сейсмической активности проводились по разломам и осям антиклинальных складок основания, оцифрованных по проекциям на дневную поверхность тектонических структур и записанных в файлы.
Точность определения эпицентров землетрясений по данным каталога плюс- минус 5 км. Рассматривая глобальную геодинамику новейших орогенов Центральной Азии, А. В. Тимуш 1997 отмечает, что сейсмичность находит объяснение в связи с парагенезами различных структур. Генетическая связь очагов землетрясений с крупными разломами почти никем не оспаривается.Тем не менее, это не решает проблему выделения сейсмогенерирующих зон. Этим во многом обусловлена данная работа, целью которой является попытка четко выделить и оценить с помощью количественных мер сейсмоактивность разломов региона и новейших морфоструктур.
Исходим из следующих закономерностей Тимуш, 1996 - скопление очагов сильных и слабых землетрясений приурочены, в основном, к зонам деструкции взбросо-надвигового типа вдоль крутых крыльев складчато-блоковых вергентных асимметричных морфоструктур - очаги землетрясений имеются также вдоль тех участков субтрансформных сдвигов, где по разные стороны шва наблюдается противоположная направленность векторов вергентности морфоструктур - асейсмичными или слабо сейсмичными являются участки субтрансформных сдвигов с однонаправленными векторами вергентности по разные стороны шва, а также участки отсутствия вергентных структур по обе стороны шва, что свидетельствует о затухании телеколлизионных деформаций.
Выявление соотношений сейсмичности с новейшими морфоструктурами осуществляется в несколько этапов с использованием методики оценки меры сейсмической активности разломов и осей антиклинальных складок, а также применения алгоритма построения растровых карт по плотности эпицентров землетрясений вдоль морфоструктур.
Принимается следующий аппарат вычисления значения меры сейсмической активности.В первом случае это - минимальное удаление сейсмического события от структуры региона в километрах в другом - коэффициент корреляции сейсмических событий с элементами тектонических структур региона.
Вводится количественная мера mu, определенная на множестве всех сейсмических событий из Каталога землетрясений с 1960-2000 гг. и оцифрованных каталогов активных разломов и осей антиклинальных складок, составленных по карте морфоструктур и разломов.Затем фиксируется подмножество событий из множества сейсмических событий Каталога на выделенном временном промежутке например, один год и анализируются по отдельности электронные каталоги разломов и осей антиклинальных складок, куда входят все координаты разломов и осей. Мера mu определяется для всех событий из выделенного подмножества согласно формуле mu1-LminLmax, где Lmin - минимальное расстояние события до элемента тектонической структуры разлома или оси антиклинальной складки, Lmax - можно принять равной для вычислений 20 км принадлежность землетрясения к тектонической структуре по обе стороны от нее. Например, для события, расположенного непосредственно на разломе или оси, принимается mu1, а для сейсмического события, попадающего на границу выделенной области, mu0. Из этого видно, что все значения меры mu находятся в интервале от 0 до 1. Это мера подобия пространственного распределения сейсмических событий и конфигурации тектонических структур Рис. 1. Для пространственного вычисления меры сейсмической активности основных морфоструктур региона расчет проводился в скользящем по одному событию из каталога окне с разными масштабами выборки по кластерному принципу - 16, 32, 64, 128 событий из каталога вычислялось минимальное расстояние каждого события до ближайшей тектонической структуры, суммировалось и относилось к масштабу выборки.
Рис. 2. В результате работы программ получены графики временных вариаций численных значений мер сейсмической активности основных тектонических элементов Тянь-Шаня с 1960-2000 гг. и 1980-2000 гг. для территории 42-44oN, 76-79oE. Рис. 1, 2. Показано, что вариации мер вдоль разломов и осей новейших морфоструктур Тянь-Шаня ведут себя по-разному.
Из Рис. 2 можно предположить, что в разные интервалы времени происходили фазы активизации этих структур и активизация сейсмогенерирующих свойств в целом.
Делается попытка оценить сейсмическую активность тектонических структур количественно.
В свете выделения соотношений сейсмичности с новейшими морфоструктурами Тянь-Шаня, предложена методика построения растровых карт для исследования распределения плотности сейсмических событий на основных элементах сейсмогенерирующих тектонических структурах Тянь-Шаня. В результате получены карты, представленные на Рис. 3, 4, 5. Кратко остановимся на построении карт. Применяется скользящее окно размером 0.250.25, которым сканируется вся территория исследования.
В каждом таком окне рассчитывается плотность сейсмических событий, попавших в ячейку, по кластерному принципу Казаков, Литовченко, др. 1997 ищется центр тяжести. Текущая ячейка, двигаясь с шагом 1 минута, проходит всю площадь заданной территории.
Подсчитывается плотность событий, попавших в центр тяжести всех событий каждой ячейки.Запоминается значение плотности и затем на карту выносится разным цветом распределение плотностей на сейсмогенерирующие тектонические структуры См.обозначение на рис. 2 - меньше 5 землетрясений , 3 - меньше 10, 3 - меньше 20, т.д 8 - меньше 60, 9 - больше 60. Результаты работы программ представлены на картах Рис. 3, 4, 5. При сопоставлении карт распределения плотностей эпицентров землетрясений, визуально наблюдается лучшая коррелируемость с осями антиклинальных складок, чем с активными разломами.
Более компактное распределение плотностей эпицентров отмечается вдоль осей в контурах складок с учетом направления движения осей. При встречном движении осей, плотность эпицентров больше, что показано разным цветом по цветовой шкале 2-9 на рисунках. Корреляция с разломами визуально также выделяется на карте.Это предположение может быть подкреплено и количественными оценками, проведенными выше. Но здесь требуется более подробный геолого-тектонический и статистический анализ.
Результаты Произведенные расчеты мер сейсмической активности для основных элементов тектонических структур Тянь-Шаня дали возможность выделить соотношения сейсмичности с основными морфоструктурами Тянь-Шаня. Анализ полученных данных показывает, что вариации количественных характеристик мер сейсмической активности на активных разломах и осях антиклинальных складок Тянь-Шаня ведут себя по-разному.
Выявлены разные значения меры для разломов и осей в разные временные интервалы.Как отмечалось в Тимуш, 1999, в Тянь-Шаньском регионе преобладают субвертикальные складкообразовательные движения за счет тангенциального сжатия, что также приводит к развитию структур взбросового типа. В зависимости от них происходит активизация сейсмичности на новейших морфоструктурах Тянь-Шаня. Данное предположение подтверждается и представленными картами распределения плотности сейсмических событий на новейших морфоструктурах Тянь-Шаня, где учитывались направления движений осей антиклинальных складок.
Обсуждение результатов Научным результатом в данном исследовании является выявление соотношений сейсмичности с новейшими морфоструткурами Тянь-Шаня. Аппарат количественной меры и алгоритмы вычислений могут быть модифицированы для других сейсмических параметров и сейсмоактивных регионов.Представляется, что выделенные соотношения сейсмичности с новейшими морфоструктурами Тянь-Шаня могут оказаться полезными в решении комплекса задач прогноза, оценки сейсмического риска региона.
Пространственно-временной анализ сейсмичности позволяет учитывать механизмы формирования Тянь-Шаньской геодинамической системы в целом. Заключение В статье рассматривается Тянь-Шаньская орогеническая система.Выявлены соотношения сейсмичности с новейшими морфоструктурами в Тянь-Шаньском регионе, с использованием компьютерной технологии для совместного пространственно-временного анализа сейсмичности c новейшими морфоструктурами.
Предложена количественная оценка сейсмической активности важнейших разломов и осей морфоструктур Тянь-Шаня, разработан аппарат количественной меры для оценки сейсмоактивности разломов и осей антиклинальных складок основания новейших морфоструктур Тянь-Шаня, алгоритмы и программы для вычисления таких мер. Построены карты распределения плотности землетрясений на различных тектонических структурах Тянь-Шаня. Литература Казаков В. В Литовченко И. Н Паршуков М. Ю. Рои землетрясений на Северном Тянь-Шане Прогноз землетрясений и глубинная геодинамика 17-21 ноября 1997, Доклады международного симпозиума Алматы, 1997,cc. 145-151 Казаков В.В Сыдыков А Садыкова А.Б Белослюдцев О.М Курскеева Л.А Литовченко И.Н. Среднесрочный прогноз сейсмической активности на Северном Тянь-ШанеПрогноз землетрясений и глубинная геодинамика 17-21 ноября 1997,Доклады международного симпозиумасс. 160-167, Алматы,1997. Тимуш А.В. Напряженно-деформированное состояние новейших морфоструктур Джунгаро-Северо-Тянь-Шаньского региона.Алматы.12 с 1999. Тимуш А.В. Альпийская геодинамика сейсмоактивных орогенов Казахстана Прогноз землетрясений и глубинная геодинамика.
Алматы Эверо, с.50-60, 1997. Тимуш А.В. Внутриконтинентальный орогенез и сейсмичность юго-восточного Казахстана Теория и практика прогноза землетрясений на территории Тянь-Шаня Тезисы 3-го Казахстанско-Китайского симпозиума.Алматы,с.113-114, 1996. Чедия О.К. Морфоструктуры и новейший тектогенез Тянь-Шаня. ФрунзеИлим. 315 с 1986 Голенецкий С.И. В сб. Геодинамика внутриконтинентальных горныхобластей. Наука.Новосибирск,с.5-8, 1990. Рундквист Д.В Соболев П.О Ряховский В.М. Отражение различных типов разломов в сейсмичности Байкальской рифтовой зоны. Доклады Академии наук Т.366.N6. с.823-82, 1999. Стаховский И.Р Белоусов Т.П. Параметры локального самоподобия систем активных разломов и пространственное распределение сейсмичностиДоклады Академии Наук, Т.354.N4, c.545-548, 1997.