Введение к работе
Актуальность работы.
Восточно-Европейская платформа (ВЕП) относится к регионам со слабой сейсмической активностью, поэтому она долгое время не являлась первоочередным объектом сейсмического мониторинга. Однако с учетом высокого уровня урбанизации, наличия ответственных и экологически опасных объектов, таких как АЭС и ГЭС, повышенной плотности населения в многочисленных промышленных центрах, в последние 15 лет развитию сейсмического мониторинга на ВЕП уделяется особое внимание.
Несмотря на увеличение в этот период плотности сети станций, территория ВЕП в границах Российской Федерации до настоящего времени остаётся слабо изученной в сейсмологическом отношении. Возможности существующей сети станций на ВЕП позволяют осуществлять мониторинг сейсмических событий для большей части территории платформы только с магнитудой М > 2,5, а для значительной части - лишь с М>3 [Землетрясения..., 2007].
Сведения об исторической сейсмичности платформы до начала XIX века носят фрагментарный характер [Тагпевосян, 2004]. Согласно имеющимся историческим данным, на территории ВЕП в прошлом неоднократно происходили тектонические землетрясения с М = 5,5. В инструментальный период (с 1906 по 2005) зарегистрировано более 20 событий с магнитудой М от 4,0 до 4,9. В 2000-2005 годах на территории ВЕП было зарегистрировано 15 тектонических землетрясений с 3,0<М<4,5.
Большое количество сейсмических событий техногенной природы -карьерных взрывов (в том числе несанкционированных), наведённой сейсмичности и т. п. значительно усложняет проблему оценки реальной сейсмической активности ВЕП.
Все вышесказанное делает актуальной задачу детального изучения сейсмичности платформы.
Сейсмические группы малой (менее 10 км) апертуры за последние 15-20 лет были установлены в целом ряде регионов мира с целью мониторинга ядерных взрывов. При этом группы оказались эффективным средством для решения задачи мониторинга сравнительно слабых (М<2,5) сейсмических событий на региональных (200-2000 км) расстояниях.
Многоканальная обработка сигнала на сейсмической группе позволяет выделять слабые вступления на фоне микросейсмического шума, что даёт принципиально новую возможность для дистанционного контроля сейсмической обстановки на обширных территориях, в особенности - в тех районах, где установка индивидуальных сейсмических станций оказывается неэффективной из-за высокого уровня сейсмических шумов техногенной природы. Опыт эксплуатации сейсмических групп показывает возможность существенного снижения магнитудного порога обнаружения сейсмических событий по сравнению с одиночными трехкомпонентными станциями.
Для детального изучения сейсмичности ВЕП, что предполагает регистрацию слабых событий на расстояниях до нескольких сот километров, на территории геофизической обсерватории «Михнево» Института динамики геосфер РАН установлена малоапертурная сейсмическая группа.
Основной целью настоящей работы является анализ сейсмичности центральной части ВЕП по данным наблюдений на группе «Михнево». Основные задачи исследования.
-
Обоснование конфигурации малоапертурной сейсмической группы на основе предварительного анализа спектрального состава и корреляционных свойств короткопериодных микросейсм и сейсмических сигналов.
-
Анализ записей сейсмических событий, регистрируемых группой на ВЕП, с целью определения их пространственного распределения и природы.
-
Оценка магнитуды (энергетического уровня) регистрируемых группой событий на ВЕП и магнитудного порога регистрации событий группой на локальных (до 200 км) и региональных (200-1000 км) расстояниях.
Научная новизна и вклад автора.
Малоапертурная группа "Михнево" - первая постоянно действующая сейсмическая группа в центральной части ВЕП. Автор принимал участие в работах на всех этапах её создания: проектирование, установка на местности, разработка алгоритмов обработки данных, анализ результатов наблюдений.
Для группы «Михнево» впервые построена региональная магнитудная шкала сейсмических событий из южных и юго-западных районов ВЕП. Показано, что включение группы «Михнево» в систему сейсмологических наблюдений на территории ВЕП существенно снижает порог регистрации
сейсмических событий в этом регионе по сравнению с существующей сетью одиночных станций.
В центральной части ВЕП впервые установлено пространственное и временное распределение сейсмических событий с магнитудой М=1,5 и выше за период наблюдений 2007-2009 гг., многие из которых не регистрируются другими станциями сейсмической сети на ВЕП. Показано, что основная масса этих событий является взрывами на карьерах. Сформирован банк характерных волновых форм записей карьерных взрывов на группе «Михнево», что является основой для разработки критериев дискриминации (различения взрывов и землетрясений).
Выполненное исследование показало принципиальную возможность установки малоапертурных групп на территориях с мощным слоем осадков, что открывает новые возможности изучения слабой сейсмичности.
Практическая значимость. Результаты выполненного исследования важны для решения задачи сейсмического районирования Восточно-Европейской платформы, а также мониторинга площадок размещения особо ответственных объектов.
Фактический материал. В работе использованы данные, полученные при регистрации сейсмических сигналов от 2300 локальных и региональных сейсмических событий, зарегистрированных группой «Михнево» на территории ВЕП в течение 2004-2010 гг., а также записи микросейсмического шума на разных приборах группы «Михнево» с августа 2004 по январь 2010 гг.
На защиту выносятся следующие положения:
показано, что конфигурация группы «Михнево», выбранная в соответствии с корреляционными свойствами короткопериодных микросейсм и регистрируемых сигналов, обеспечивает на группе эффективное подавление помех в диапазоне частот, характерном для локальных и региональных событий;
показано, что группа «Михнево» в составе сети сейсмических наблюдений на ВЕП позволяет снизить магнитудный порог регистрации более чем на 1,0: группа может самостоятельно осуществлять мониторинг (регистрацию и определение координат) всех событий с магнитудой М>1,0 -на расстоянии до 80 км, М>1,5 - на расстоянии до 150 км, М>2,0 - на расстоянии до 280 км и М>2,5 - на расстоянии до 500 км, М>3,0 - на расстоянии до 850 км;
- показано, что основная масса событий, регистрируемых группой «Михнево» в центральной части ВЕП, является промышленными взрывами; при этом большая часть записей событий может быть идентифицирована со взрывами на конкретных карьерах или группах карьероЕ.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на 7 Международных и Российских конференциях в Воронеже (2006 г.) в Санкт-Петербурге (2006, 2008, 2010 гг.), Казани (2007 г.), Перми (2007 г.), на 31-й генеральной ассамблее Европейской сейсмологической комиссии на Крите (Греция, 2008 г.).
Основное содержание и результаты диссертационной работы отражены в 9 публикациях.
Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы (/^наименований). Объем работы:70з страницы машинописного текста,.?? рисунков, -^"таблиц и 1 приложение.
Благодарности, Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю д.ф.-м. н. И. А. Саниной за постоянное внимание и неоценимую помощь при выполнении работы; а также академику РАН
В.В.Адушкину, д. ф.-м. н. JM. В. Невскому), сотрудникам Лаборатории
сейсмологических методов исследования литосферы М.А. Нестёркиной, Н.Л. Констаниновской, к.ф.-м. н. Н. Г. Гамбурцевой, В.К. Бурчику. к.ф.-м. н. О.А. Усольцезой, а также к.ф.-м. н. О. Ю. Ризниченко, С. Г. Волосову, А. Л. Ушакову, и И. П. Габсатаровсй за помощь в выполнении настоящих исследований; д.ф.-м.н. В.М. Овчинникову, Д. Ю. Шулакову, к.ф.-м. н. С. Б. Кишкиной, к.ф.-м. н. Р. А. Дягилеву, к.ф.-м. н. В. И. Куликову, к.ф.-м. н. Э.М. Горбуновой, д. г.-м. н. Ю.К. Щукину- за ценные замечания и рекомендации, к.ф.-м. н. В.Э. Асмингу - за предоставленное программное обеспечение. Отдельно хочется поблагодарить сотрудников геофизической обсерватории «Михнево» А. А. Егошина и В.Д. Каракчеева.
