Введение к работе
Актуальность исследований
Центральная часть Азии, включающая в себя Сибирскую платформу на севере и структуры Монголо-Охотского складчатого пояса на юге, пользуется повышенным вниманием исследователей в области наук о Земле. Особый интерес вызывают внутриконтинентальные районы, тектоническая активность которых обусловлена процессами рифтогенеза и интенсивного горообразования, причины которых до сих пор остаются дискуссионными [Molnar, Tapponnier, 1975; Зоненшайн, Савостин, 1979; Logatchev, Florensov, 1978; Zorin et al., 1990; Логачев, 2003; Зорин и др., 2006; 2006a]. На рассматриваемой части Азиатского континента к ним относится Байкальская рифтовая зона и высокогорные сооружения Южной Сибири и Западной Монголии.
В практическом отношении увеличение плотности населения и развитие хозяйственной деятельности на данных территориях в совокупности с их высокой сейсмической активностью требуют детальных оценок сейсмической опасности.
Решению этих фундаментальных (разработка объективных геодинамических моделей) и практических (прогноз сейсмической опасности) задач может способствовать увеличение наших знаний о глубинном строении, сейсмичности, очаговых параметрах землетрясений и напряжениях, действующих в литосфере, а также о взаимосвязи между ними.
Цель исследований
Целью диссертационной работы является исследование возможных связей между сейсмичностью, сейсмотектоническими деформациями земной коры и глубинным строением коры и верхней мантии центральной части Азии.
Задачи исследований
В рамках проведенного исследования были поставлены следующие задачи.
1. Изучение горизонтальных неоднородностей коры и верхней мантии по данным о характере дисперсии скоростей волн Рэлея:
выбор и обработка записей поверхностных волн от сильных удаленных землетрясений (Mw>5.5) методом спектрально-временного анализа с целью получения дисперсионных кривых групповых скоростей вдоль сейсмических трасс эпицентр-станция;
построение карт распределения групповых скоростей основной моды волн Рэлея в пределах области исследования с использованием метода поверхностно-волновой томографии;
построение трехмерных моделей распределения скоростей поперечных сейсмических волн в коре и мантии Азиатского континента путем обращения локальных дисперсионных кривых групповых скоростей волн Рэлея, полученных в результате поверхностно-волновой томографии.
-
Расчет тензора сейсмического момента (ТСМ) прибайкальских землетрясений средних магнитуд (Mw>4.4) по поверхностным волнам:
выбор и обработка записей поверхностных волн от региональных землетрясений методом спектрально-временного анализа с целью получения амплитудных спектров волн Рэлея и Лява;
тестирование используемой методики на региональных сейсмических событиях, имеющих решения ТСМ в мировых сейсмологических агентствах;
расчет ТСМ землетрясений Прибайкалья и Забайкалья, произошедших с 2000 по 2011 г. включительно.
-
Определение сейсмотектонических деформаций земной коры по данным о механизмах очагов землетрясений.
-
Совместное рассмотрение полученных результатов изучения глубинного строения, напряженно-деформированного состояния земных недр и данных о сейсмичности исследуемого региона.
Научная новизна работы
Впервые исследовано трехмерное распределение скоростей поперечных сейсмических волн на Азиатском континенте до глубин ~ 700 км на основании представительной выборки дисперсионных кривых групповых скоростей волн Рэлея. При обработке записей поверхностных волн применялась программа спектрально-временного анализа, созданная в Институте теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН (ИТПЗ РАН) под руководством проф. А.Л. Левшина. Картирование скоростей поверхностных волн осуществлялось методом поверхностно- волновой томографии для случая сферической поверхности. Алгоритм и программа разработаны проф. Санкт-Петербургского университета Т.Б. Яновской. Построение карт распределения скоростей поперечных сейсмических волн и вычисление двумерных скоростных разрезов выполнялось с использованием программы, в основе которой лежит алгоритм, разработанный в ИТПЗ РАН под руководством проф. А.Л. Левшина. Автор программы к. ф.-м. н. Д.Е. Локштанов. Для визуализации полученных результатов использовались пакеты программ GMT 3.4, MapInfo, Grapher и Surfer.
Для землетрясений Прибайкалья и Забайкалья (Mw>4.4) рассчитан тензор сейсмического момента по поверхностным волнам с помощью впервые использованной в регионе методики. Программа написана в ИТПЗ РАН под руководством к. ф.-м. н. Б.Г. Букчина.
Определение сейсмотектонических деформаций земной коры исследуемой части Азиатского континента осуществлялось по программе Seismotectonic INFO, созданной к. ф.-м. н. Н.А. Сычевой под руководством д. ф.-м. н. С.Л. Юнги.
Впервые на качественном уровне получены соотношения между режимами сейсмотектонических деформаций, сейсмичностью и глубинным строением земной коры и мантии центральной части Азии.
Практическая значимость
Новые сведения о характере дисперсии групповых скоростей волн Рэлея на Азиатском континенте, а также данные о ТСМ прибайкальских землетрясений могут быть использованы в дальнейшем в различных научных исследованиях. Результаты решения поставленных в диссертационной работе фундаментальных задач крайне важны как для оценки сейсмической опасности исследуемой территории, так и для разработки объективных геодинамических моделей развития региона.
Защищаемые положения
-
-
Трехмерная модель распределения скоростей поперечных волн, рассчитанная на основе данных о характере дисперсии групповых скоростей волн Рэлея, полученных для более чем 3 200 сейсмических трасс (диапазон периодов колебаний 10-250 с), отражает особенности строения земной коры и мантии центральной части Азии до глубин ~ 700 км.
-
Во всем интервале исследуемых глубин наблюдаются существенные горизонтальные неоднородности. Наиболее контрастными по перепаду скоростей поперечных сейсмических волн являются горизонтальные неоднородности в литосфере, распределение которых тесно связано с геологическим строением области исследования.
-
Скоростные неоднородности верхней мантии центральной части Азии оказывают существенное влияние на характер напряженно- деформированного состояния земной коры и формирование сейсмических структур.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы были представлены в виде докладов на Всероссийском научном симпозиуме с международным участием, посвященном памяти академика РАН Н.А. Логачева, «Кайнозойский континентальный рифтогенез» (2010 г., г. Иркутск), на V Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (2010 г., г. Новосибирск), на XXIV Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (2011 г., г. Иркутск), на VI Международной сейсмологической школе «Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных» (2011 г., г. Апатиты), на III научно-технической конференции «Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России» (2011 г., г. Петропавловск- Камчатский), на Всероссийской научной конференции с участием иностранных ученых, посвященной 100-летию академика А. А. Трофимука, «Трофимуковские чтения молодых ученых - 2011» (2011 г., г. Новосибирск), на IX Российско-Монгольской конференции по астрономии и геофизике (2011 г., г. Иркутск), на XXXIII Генеральной Ассамблее Европейской Сейсмологической Комиссии (2012 г., г. Москва), на III Тектонофизической конференции в ИФЗ РАН «Тектонофизика и актуальные вопросы наук о Земле» (2012 г., г. Москва).
Основные положения диссертационной работы представлены в 18 публикациях, из них 2 - в журналах, рекомендованных ВАК.
Личный вклад автора
Автором составлена представительная выборка дисперсионных кривых групповых скоростей волн Рэлея. Построены карты распределения групповых скоростей и скоростей поперечных сейсмических волн в пределах области исследования. Для последних рассчитаны двумерные скоростные разрезы вдоль шести выбранных профилей.
По записям широкополосных станций глобальной сети получены амплитудные спектры волн Рэлея и Лява землетрясений Прибайкалья и Забайкалья. Определены параметры тензора сейсмического момента 37 сейсмических событий средних магнитуд (Mw>4.4).
На основании самостоятельно составленного каталога выполнен расчет сейсмотектонических деформаций земной коры центральной части Азии и проведен анализ всех полученных результатов.
Объем и структура диссертации
Похожие диссертации на Скоростные неоднородности земной коры и верхней мантии и сейсмические структуры центральной части Азии
-
