Введение к работе
Актуальность работы. Сахалинская область - один из регионов России, на территории которого велика вероятность сильных и разрушительных землетрясений. На протяжении истории сейсмических наблюдений здесь фиксировались разрушительные землетрясения (Монеронское 1971 г., Нефтегорское 1995 г., Невельское 2007 г.), а так же множество сильных и вызывавших значительные сотрясения. Особенно важно изучение сейсмичности южной части Сахалина, где плотность населения самая большая, а населенные пункты, в том числе областной центр Южно-Сахалинск, расположены вблизи активных разломов.
В последние годы на Сахалине ведется активное строительство нефтегазодобывающих сооружений и сопутствующей инфраструктуры, в том числе и на юге острова, где построен один из крупнейших в мире заводов по сжижению природного газа. Уточнение степени опасности и выявление точек, наиболее подверженных риску сейсмических подвижек, может помочь предотвратить или уменьшить экологический ущерб.
В последние годы появились новые данные по сейсмичности территории южного Сахалина, полученные при помощи современной цифровой аппаратуры, которые требуют систематизации и анализа.
Анализ сейсмической активности и упорядоченность накопленных сведений за ряд лет позволяет лучше представить картину сейсмичности территории. Проведенная работа является хорошей базой для развития методик прогнозирования землетрясений, перспективность этого направления показал недавний успешный прогноз разрушительного землетрясения, произошедшего 2 августа 2007 года вблизи г. Невельск, сделанный сотрудниками ИМГиГ ДВО РАН.
Невельское землетрясение 2007 г., вызвавшее значительные разрушения, еще раз подчеркнуло актуальность детального изучения сейсмичности южного Сахалина.
Цель работы: на основе современных инструментальных и макросейсмических данных исследовать динамику сейсмичности южного Сахалина на протяжении 1995-2006 гг.
Задачи работы:
Анализ существующих каталогов землетрясений южного Сахалина, выявление их особенностей, составление на их основе рабочего каталога, включающего наиболее точные и подробные данные о землетрясениях на рассматриваемой территории в изучаемый период времени.
Изучение сейсмичности территории южного Сахалина, динамики сейсмической активности, распределения сейсмичности в пространстве и времени, на основе составленных графиков повторяемости, диаграмм сейсмического процесса, карт эпицентров и плотности сейсмической энергии.
Анализ макросейсмических данных, выявление территорий и населенных пунктов, подвергавшихся наибольшим сотрясениям в изучаемый период времени. Уточнение зависимости между магнитудой землетрясений и интенсивностью их проявления на удалении от очага.
Исходный материал:
Региональный и Оперативный каталоги Сахалина, полученные отделом сводной обработки СФ ГС РАН (из фондов СФ ГС РАН).
Каталог землетрясений, полученный по данным записи цифровой системы IRIS-2 (Н.В. Краева, ИМГиГ ДВО РАН).
Каталог землетрясений, полученный по данным сети цифровых сейсмических станций DAT и Datamark, авторы: Ким Чун Ун и коллектив обработчиков СФ ГС РАН (из фондов СФ ГС РАН).
4. Другие материалы из фондов СФ ГС РАН и ИМГиГ ДВО РАН, полученные диссертантом, либо используемые с разрешения авторов. Основные защищаемые положения:
1. Обоснована величина представительности используемого в работе
комбинированного каталога землетрясений южного Сахалина в 1995-2006 гг.
на уровне Мп=2.5, как результат анализа исходных каталогов и
регистрационных возможностей локальной сети цифровых сейсмостанций по
площади и во времени.
Максимальная сейсмическая активность на юге о. Сахалин в 1995-2006 гг. связана с зонами Центрально-Сахалинского и, в меньшей степени, Западно-Сахалинского глубинных разломов, о чем свидетельствуют карты эпицентров землетрясений и пространственного распределения плотности сейсмической энергии землетрясений.
Получена формула макросейсмического поля для территории южного Сахалина, позволяющая эффективно оценивать интенсивность землетрясений на удалении от очага. Оценены пределы применимости предложенной формулы: для землетрясений магнитудой М=3.7-5.0 - на расстояниях 10-150 км до гипоцентра землетрясения; а для событий магнитудой до М=6.0 - на расстояниях 30-200 км.
Научная новизна работы.
В работе впервые проанализированы регистрационные возможности локальной сети цифровых сейсмостанций южного Сахалина на протяжении 12 лет, проведен подробный анализ имеющихся каталогов землетрясений, составлен комбинированный каталог и оценена его представительность.
Получено пространственное распределение плотности сейсмической энергии землетрясений на территории южного Сахалина в 1995-2006 гг., показавшее приуроченность основных областей повышенной сейсмической активности к крупнейшим разломным системам Сахалина.
3. Получены новые более точные региональные коэффициенты в уравнении среднего макросейсмического поля для юга о. Сахалин, построены карты максимальной наблюденной и расчетной макросейсмической интенсивности для изучаемого периода времени.
Практическая значимость.
Полученные карты плотности сейсмической энергии и максимальной расчетной балльности могут использоваться в целях дальнейшего уточнения карт детального сейсмического районирования. Выявленные распределения пространственно-временного хода сейсмичности на юге о. Сахалин, могут быть использованы для выяснения сейсмотектонических условий возникновения недавнего разрушительного землетрясения, произошедшего вблизи г. Невельск в 2007 г. Уточненные коэффициенты уравнения макросейсмического поля позволяют более надежно устанавливать связь между инструментальными параметрами землетрясений и интенсивностью сотрясений на различных расстояниях от очага.
Личный вклад автора.
Диссертантом проделана работа по систематизации данных, содержащихся в каталогах зарегистрированных сейсмических событий за последнее десятилетие по результатам долговременной цифровой регистрации на юге о. Сахалин. Оценена регистрационная возможность локальной сети цифровых сейсмостанций. Составлен рабочий вариант каталога. Получена оценка представительности каталога в различные временные интервалы для территории южного Сахалина.
Проведен анализ сейсмичности южного Сахалина: получены графики повторяемости и высвобожденной упругой деформации; составлены карты эпицентров и плотности сейсмической энергии; составлен каталог ощутимых землетрясений южного Сахалина в 1995-2006 гг.; получены коэффициенты
уравнения макросейсмического поля для территории южного Сахалина; построена карта максимальной балльности.
Апробация работы. Отдельные результаты работы докладывались на международной конференции «Глубинное строение и геодинамика Фенноскандии, окраинных и внутриплатформенных транзитных зон» (Петрозаводск, 2002 г.); всероссийской конференции «Строение и живая тектоника и дислокации платформ и их горно-складчатых обрамлений» (Москва, 2003 г.); конференции с международным участием «Геодинамика и геологические изменения в окружающей среде северных регионов» (Архангельск, 2004 г.); шестых ежегодных чтениях имени В.В. Федынского (Москва, 2004 г.); конференции молодых ученых «Молодые научные резервы Сахалина. Наука и развитие региона» (Южно-Сахалинск, 2004 г.); седьмых геофизических чтениях имени В.В. Федынского (Москва, 2005 г.); международном научном симпозиуме «Проблемные вопросы островной и прибрежной сейсмологии (ОПС-2005)» (Южно-Сахалинск, 2005 г.); I (XIX) Международной конференции молодых ученых, посвящ. 60-летию Института морской геологии и геофизики ДВО РАН «Изучение природных катастроф на Сахалине и Курильских островах» (Южно-Сахалинск, 2006 г.); восьмых геофизических чтениях им. В.В. Федынского (Москва, 2006 г.); второй (XX) Сахалинской молодежной научной школе «Природные катастрофы: изучение, мониторинг, прогноз» (Южно-Сахалинск, 2007 г.).
Публикация результатов: по теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 8 материалов конференций, 4 тезисов докладов и 4 научных статьи.
Структура и объем работы: работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем работы 146 страниц, диссертация содержит 69 рисунков и 16 таблиц. Список использованной литературы содержит 76 наименований.
Автор глубоко благодарен научному руководителю, заведующему лабораторией анализа природных катастроф ИМГиГ ДВО РАН д.г.-м.н. Тимофею Константиновичу Злобину, и ведущему научному сотруднику лаборатории физики землетрясений ИМГиГ ДВО РАН к.ф.-м.н. Лидии Николаевне Поплавскои за всестороннюю поддержку и помощь в процессе написания работы.
Также выражает признательность за поддержку, ценные замечания и консультации по отдельным вопросам сотрудникам ИМГиГ ДВО РАН: к.ф.-м.н. И.Н. Тихонову, к.ф.-м.н. Ким Чун Уну, к.ф.-м.н. А.В. Коновалову, Т.В. Нагорных, В.В. Ершову, а так же сотрудникам СФ ГС РАН к.ф.-м.н. А.А. Поплавскому, Т.А. Фокиной, А.И. Спирину, Н.А. Урбан.
