Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ
Проблема прогнозв сильных и катастрофических землетрясений в последние несколько лет пеішля в разряд из чисто академического в социальную, экономическую.
Интенсивное развитие наукоемких технологий, с привлечением огромных технических затрат и использованием не всегда подконтрольных энергоемких процессов, связанных с задачами, решение которых возможно при привлечении самых современных достижении науки, требует сверхвысокую надежность самих технологических линий, здяний и сооружений, скурпулезныэ инхенврно-геологическов, сейсмическое,геофизическое исследования территория.
Но все эти задачи на порядок усложняются для районов с естественной сейсмичность» с возмогзйм проявлением катастрофических землетрясений. Последствия сильных землетрясений в промышешю развитых регионах и с интенсивной добычей полезных вскопавши могут оказаться опасными для вколоітсчески рашовзсшго состояиш! данного региона.
Территория аго и востока Казахстана сопредельные т территории, как известно, являются наиболее опасньш в сейсмическом отноаенкя.
Здесь в конца прошлого и в начале этого столетия произошло несколько катастрофических землетрясений а гослэднио 70-80 да? наблюдается опасное какоиявниэ сукиарноЗ деформащи от землетрясений.
В последние несколько лет на территория пго-восточного Казахстана лрокзошя довольно сильные землетрясения сБайсорунскоо и йэЯсвнское, 1990г.; Текелийское, 1993г.э о энергиэй Кг15-16, показавшие реальность обширных- разрушений прз сильных землетрясениях.
Существугада? ныне штода прогноза землетрясений требую? долговременных нполодегшй за сейсмичностью, езкэгошпямя геофязическюс и гидроі'еохйкнческих янраметроі, ш кноазства друпїх на основе анализа временник рядов гзофизичееккх, гидрогеохшнческих и др. параметров. Сбшэругена долго- средне- и краткосрочные предвестники. Наступило врзия дая решэт-я пробдям, связанных с созданием иодзля очаговах зоя землетрясений.
Задача прогноза землетрясения требует нв только знания фгзикя оодготезяя очага, но я адекватного отрдажнш физических процессов в очаговях зояах, измеряемых на поверхности Я»мтая nspswvpex.
-4.-
Согласно существующим представлениям коровые землетрясения есть результат механических движений геологических структур из-за
. накопления в них избыточного напряжения. Оно разряжается в окружающее пространство в результате разрушения горных пород в ослабленных местах - очагах землетрясений.
следовательно, для раскрытая природы землетрясений как геологических явлений необходимо создать теорию с основу:> М9Х81.ИКИ сейсшческж процессов. При этом механику корових землетрясений необходимо строить на безе создания, расчетных моделей среды на строгихисход- ных положениях,представлениях и методахсовременной механики деформируемого тела. Она долина отражать свойства породного массива геолого-тектоническое строение и геофизическую рясслоешость земной коры. Именно такой подход решения проблеш! прогноза землетрясения находятся в начальной стадии исследования.
Рассматриваемая а диссертационной работе проблема построения мех8Нико-иател2атических моделей очагопых зон из строгих предпосылок, учитывающих реальное строение земной коры, на.,осново новых представлений о формировании налряаенно-д&формированного состояния ае.м-юй корі, актуальна и представляет собой важную в
- научном и народнохозяйственном значении задачу.
Исследования выполнены з рамках плановых тем Института Сейшхиогйй Национальной Академии наук Республики Казахстан 0.74.03. и вошли в отчеты:
"Изучить землетрясения кетодои механики деформируемого твердого тела. Разработать основы штодики расчета механических параметров чиїетрясений І98І-І985 гг." N Гос.рвг. 01840056140, Инв. м U286O058495.
"Создать модель нанряаэнно-дефорлиров8нного состояния земной коры Северного Тянь-Шаня {І989-І99І)."
"Разработать модель сейсмического процесса с учетом естественной кусковатости горных пород и блокового строения земной коры." Программа 0.74.03. N Гос.рег. 0I870048G90.
"Разработать механическую модель тектонических и сейсмических процессов." Программа 0.74.03. м гос.рег. 01870048-91.
Кроме того некоторые результаты работа восаш в ряд годовых отчэтов Сейсмологической опытно-методической экспедиции Института сейсмологии и НТК ПО "Каэселвзащнта".
Цель» работы " является разработка теоретической основы сейсмических процес* в в земной коре и на ее безе оценка
сейсмической опасности на территории 'Гянь-Шаньского сейсмогева.
ид«я работы состоит в использования современных методов механики деформируемых сред для физически обоснованного подхода исследований подготовки очага землетрясения, выделения сейсмоопасішх зон по уровню напряженного состояния а выделения прогнозных параметров в наблюдаемых физических полях.
разработать расчетные модели нанряавЕКо-даформированного состояния земной кори в очаговых зонах землетрясении на строгих исходных положениях, представлениях н методах современной механики деформируемых тел и дать количественные оценки деформации земной поверхности
- разработать механико-математическую модель аапряз&пно-дефоршро-
ватюго состояния земной корн иод действием собственного весе
реального изостатически скомпенсированного рельефа
- разработать механико-математическую «одаль устойчивости формы
равновесия вращавшейся Земли с переменной угловой скорость» с
целью оценки общей сейсмической опасности
- исследовать нанряжонно-деформировашоо состояние земной корн под
* действием собственного веса рельефа, приливообразущах сил,
прочностнш параметров и оцрнить се&скическув опасность для исследуемого регионы
расфаботать распепшо шэдели и исследовать закономерности изменения тмрйдашкк-деформированного состояния неоднородной земной коры с реяльвш разломно-блоковнм строением
разработать расчетные модели а исследовать связь когда1 особенностями наарягавно-леформзрованнслч) состояшя неоднородной гомкой кора и геомагнитными полями и ах предвестниками.
методы ИССЛЕДОВАНИИ
Для решения поставленных задач разработаны методы обработки геоморфологических, пч>тектоническгас материалов и созданы машинные базы данных зе?шой коры исследуемого рэгзона, рагработшш расчетное модели напряж>шіо-деформировйвлого состояния земной кори в очагоша области землетрясений я определена оценка сейсмической опасности по уровни напрягший; решена несвязанная задача напряішного состояния неоднородной среда а магшггяого шля,
|«іввна задача динамической устойчивости формы равновесия шравномоцно-врмщамцвго упругого шара в иода сил тяготения.
Развиты и созданы механико-математические модели деформации земной коры с учетом реологии в зоне тектонического разлома и будущего очага землетрясении и их количественная оценка для строгих предпосылок в определении предвестнлковых явлений в наблвдаемых движениях земной поверхности. Создана расчетная модель из строгих предпосылок механики деформируемых сред нап|іяж8ШЮ-деформиров8иного состояния земной коры сейсмоактивных регионов с учотом реального разломно-блокового строения и рельефа. Разработана методика сбора геологоморфологическнх, геотектонических данных и созданы специальные базы данных с учетом специфики поставленных задач.
Проведены исследования, сейсмической опасности из стропи математических предпосылок по расчитанному пола напряжений в неоднородной земной коре.
Рассчитаны и построены серия карт различных параметров напряженного состояния земной коры, в земной кої» выявлены зоны с опасным уровнем напряжений для территории Тянь-Шаня. Создана механико-математическая модель динамической устойчивости неравномерно вращакцейся деформированной Земли с цельп оценки общей закономерности сейсмичности земного шара.
Создана шханико-математическая модель деформации неоднородной земной кора и формирования локальной геомагнитной вариации на земной поверхности, связанной с изменением напряданного состояния земной коры при сейсмотектоническом процессе, с целью выявления в наблвдаемых магнитных данных объективных предвестниковых аномалий.
На защиту выносятся следупцие наиболее важные результаты:
1. Механико-математические модели деформации земной коры в зоне
разломов и очага землетрясений и их количественая оценка .
2. Механико-математическая модель напряженно-деформированного
состояния земной коры сейсмоопасных районов с учетом реального
рельефа и разломно-бчекового строения и геодишмической обстановки
исслодуемого рвгионя.
3. Оценка сейсмической опасности территории Тянь-Шаня с позиции
опасных уровней напряжений рассчитанных по предложенным
математическим модалям в цомной корт и ее картирований для
объективного и физически ОбОСНОВвШЮГО ОбЬЯСІЮКИЯ С0ЙСКИЧ6СКОГО
режима исследуемого региона.
4. _ Кетсиїшко-мятимптнчоскоя дадв-ль динамической, устойчивости
неравномерно нрящев.щейоя в поло сил тяжести деформируемой Земли и
связь о общ^Я сейсмичностью земного шара.
5. Модель деформация земной коры и формирование локальной
нредвестниконой геомагнитной варкшдаи, построенной на ревлмкя*
строении кори динного региона и но строгих предпосылках механики
деформируемых сред.,
1ШЧШШ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ заключается В оценке роли механических іпюіїессов е формировании очагокнх зон землетрясений, в разработав
математических моделаа цйнрянгонко-двфзрчаровашйяю состояния земной кори в зоне разлома я очаге землетрясения, выявлении предлестнвкойых деформаций зеггной поверхности я их количественной
Oll«HKtt.
Разработаны сноциелыше методы обработка гоодогоморфологичосюо:
И ГеоТвКТОНИЧесКИХ ДНЯВУХ И ИСІЮЛЬЗОВКВВЯ ИХ В СОЗДАННЫХ
математических ноде-лят кря расчете наїфятатіо-дафбрстроваяного
СОСТОЯНИЯ ЗЄМНОЙ корн.
Рвссчитенч и построила глубиапыэ разрозя рйсироделенкя
НЛГТрЯЗЯ*|ГЯй ПОД ДвйСТВЙвМ ШСІЮІЯІЄ!ІС2рОРвГОГОГО ЕОСЗ рЗДЪвфа Д?Я
территории Тянь-Шаня. Ваюшвн глубилшо горизоптн с высоким уровшм наракетров нєпряташого состояния. Рассчитаны к квртиропани по гшщзда параметри вапдрявояпого еостояшаз для аадаашгк глубяшпя горизонтов и сняялвна зоны о сггасіоїм урохшм яаяртжс-азЯ. Провадеао сопоставление картированного- поля ііапряжєнпЗ с сстэотвопаой сейсмичностью территорий Тяиь-Шзші я показано хорокэс* согласие между 80H8W! с шеоким урошгом папряяввпй и «ейскячи&стьо. Дата количественный характеристики парат/зтроз гащрякоЕного состояния для сейсмических и есойсгггеосгаяс районов Тянь-Шаня.
Продлояенная модель Дйнакзчвской устойчивости Есрввпокэрш) вращавшейся деформируемоЯ Земля з шла сил тяготения вмиюлидо ішявять некоторые общие звкошмэряоеги сейсинчкостзх зэмаог» шяра.
Выявлена закоиокэряоета внекальвих прзлзостншшеих варзшцгй
і-еомагнитного поля, связанных с напряженно-деформированным состоянием земной корн. .Приведены примеры расчета деформации неоднородной коры Тянь-Шаня и эволюции вариации геомагнитного поля, даны количественные оценки вариации магнитного поля и рекомендации по распределению геомагнитных станций по исследуемой территории с целью объективного выделения првдвестникового сигнала из очаговых зон.
Результаты работы были доложены на vn Всесоюзном совещании по изучению современных движений земной коры (Кишинев, 1982), на lit Всесоюзной школе-семинаре "Физические основы прогнозирования разрушения горных пород" (г.Иркутск, 1988), на Всесоюзной школе-семинаре и гволого-геодинвмические исследования сейсмоонасных зонах СССР (г.Фрунзе, 1989), доклад на международном симпозиуме "Геодезия, сейсмология и прогноз" (г.Ереван, 1989), иа Всесошном совещании по тектонофациальному внализу (г.Алма-Ата, 1988), на і ї-Республиканской конференции, по проблемам вычислительной математике и автоматизации научных исследований (г.Алма-Ата, 1988).
Кроме того, результаты работы обсуждались на семинарах рабочей группы по механике сейсмических процессов МСССС АНСССР (г.Москва, 1987, г.Ташкент. 1989).
Все рассмотренные в работе задвчнпоставлены и реализованы ввтором. Автором получены собственные решения, обоснованы и сформулированы методы сбора данных, созданы пакеты программ и проведены расчеты. Им же предложены и осуществлены методы интерпретации полученных результатов.
Фактический материал, включающий геологические и
геофизические карты, данные о землетрясениях и другие любезно
предоставлены Институтом сейсмологии HAH РК, где автор проработал
многие годы. '
ПУБЛИКАЦИИ Результаты исследований опубликованы в 2г статьях, в которых