Определение основных параметров сильных землетрясений для оценки сейсмической опасности территории Туркменистана Голинский, Григорий Лазаревич

Введение к работе

Последствия Ашхабадского разрушительного землетрясения 5(6) октября 948 г. оказались катастрофическими для Туркменистана. Полностью были раз->ушены столица республики и многае окружавшие ее селения. Тысячи жилых юмов, заводы и фабрики, магазины, больницы и детские сады, школы и высшие чебные заведения, исторические и архитектурные памятники превратились в руду развалин, под руинами которых погибли десятки тысяч жителей страны. )тот день стал национальной трагедией туркменского народа.

Но долгие годы полная правда замалчивалась официальными органами вла-гги. Сдвиг произошел в 1974 году, когда стали публиковать цифры потерь и прс-юдить ретроспективные исследования. В 1991 г., после обретения суверенитета, юсстановлена справедливость: 6 октября объявлен в Туркменистане Днем поми-ювения жертв Ашхабадской катастрофы, в которой погибло, по разным оценкам, гг 40 до 110 тысяч человек.

В Туркменистане в настоящее время происходит интенсивное развитие фомышленности, капитального строительства, сооружаются агротехнические гомплексы. В республике динамично развивается нефте- и газодобыча, строятся іесятки заводов и фабрик, возводятся предприятия по переработке сельскохозяй-ггвенных и нефтепродуктов, прокладываются новые энергоносительные и желез-юдорожные магистрали, газовые, нефтяные, водопроводные коммуникации и соллекторы.

Обретает зримые результаты программа комплексного обустройства сто-1ицы Туркменистана - Ашхабада и многих городов в велаятах (областях) и этрапах районах), где создаются современные объекты социально-культурного и бытового іазначения.

Большинство новостроек располагается в пределах сейсмоопасных 6-9-алльных районов, площадь которых превышает 70% общей территории респуб-шки. Это требует обязательного учета сейсмичности и должно гарантировать юлговременную устойчивость сооружений, обеспечить целостность материаль-шх, культурных ценностей, сохранение жизни людей.

Не менее важна и другая специфика сейсмичности, недооценка которой ложет привести к большой трагедии. Она состоит в том, что наличие нефтепере-)абатывающих и химических заводов, добыча углеводородного сырья на при-5режных шельфах Каспийского моря и на нефте-газоносных площадях материко-юй части страны, их транспортировка по протяженным трубопроводным магист-эалям, возведение мощных гидротехнических сооружений с образованием круп-шх искусственных водоемов и целого ряда других объектов технического ком-

плекса представляют особо грозные источники возможного вторичного пагубного воздействия землетрясений - нарушение окружающей среды и экологической системы.

Уже более 40 лет автор занимается изучением последствий сильных землетрясений и вопросами сейсмичности Туркменистана. За эти годы автором уделялось много внимания сбору и анализу дополнительных сведений об Ашхабадском землетрясении 1948г, обследовались эпицентральные области и зоны распространения всех землетрясений Туркменистана, происшедших на его территории в 1960-1997гг., а также Афганские (1965, 1983), Ташкентское (1966), Иранские (1970, 1997), Дагестанское (1970), Газлийские (1976,1984), Спитакское (1988) и др. землетрясения.

Результаты обследования тщательно фиксировались автором в описательной форме и в виде фотодокументов.

Актуальность исследования.

Ашхабадское землетрясение 1948 г. выявило полную несостоятельность карты сейсмического районирования (КСР) территории Туркменистана, разработанной в 1942 г., на основе которой все здания в Ашхабаде возводились в расчете на 7 баллов.

Тяжелейшие последствия землетрясения 1948 г. диктовали необходимость совершенствования методов оценки сейсмической опасности и построения новой КСР. Эта проблема является особенно важной и сегодня.

В начале 60-х годов в ИС АН ТССР проводились научно-изыскательские разработки по созданию новой КСР, в работе над которой принимал участие автор. Эта проблема является весьма важной и сегодня.

Изучение сейсмичности, достоверная оценка сейсмической опасности и построение новой КСР, учитывающей последние достижения науки, составляют для Туркменистана проблему теоретического и практического характера. Важнейшей составной частью комплекса этих исследований являются макросейсми-ческие наблюдения за последствиями землетрясений, их картирование и обобщение, на которых базируется решение задач сейсмического районирования. Этим и определяется актуальность работ.

Цель н задачи исследования.

Сейсмическое районирование территории заключает в себе решение основных вопросов оценки сейсмической опасности: выявление мест возникновения землетрясений и оценка максимально возможной интенсивности сейсмических воздействий.

Первый аспект связан с познанием физических процессов в очагах землетрясений, с изучением этапов поведения очага в период подготовки, в момент образования первичной подвижки (вспарывания) и после реализации основного магистрального разрыва, т.е. с установлением механизма очага.

Теоретические предпосылки на практике заменяются исследованиями пространственно-временных особенностей сейсмичности, основанных на получении макросейсмических сведений о сильных землетрясениях. Дополняя их данными о фор- и афтершоковой деятельности очага, об остаточных деформациях и сейсмо-дислокациях, о тектонике и физических полях очаговой зоны, можно снивелировать вышеперечисленные трудности и идти к оценке сейсмической опасности путем выявления конкретных районов возникновения землетрясений.

Оценка максимально возможной силы землетрясения, составляющая вторую часть проблемы сейсмической опасности, также может быть осуществлена в рамках рассмотренных выше исследований. Однако при этом необходимо располагать полным объемом информации о сейсмической истории региона за длительный интервал времени и в широком диапазоне энергетических классов землетрясений.

Целью работы является разработка комплекса исследований, способствующих определению и картированию исходной информации о сейсмической опасности территории на основе инструментальных и макросейсмических данных. Выполнение поставленной цели связано с решением следующих основных задач:

1. Изучение современной сейсмичности территории Туркмении, на основе тщательного и всестороннего обследования степени проявления сильных и ощутимых землетрясений, используя, при возможности, результаты инструментальных наблюдений эпицентральньгх сейсмических станций.

2. Выявление связи между энергией, глубиной очага и поверхностным эффектом (балльностью) землетрясения для определения характеристик затухания интенсивности сотрясений и регионального уравнения макросейсмического поля (МП) землетрясений Туркменистана.

3. Сбор, анализ, систематизация и обобщение исторических сведений о землетрясениях Туркменистана и сопредельных стран Ирана, Афганистана, Таджикистана, Узбекистана.

4. Количественная оценка основных параметров исторических землетрясений на основе уравнений МП и введение их в состав каталога, т.е. пополнение и усовершенствование последнего.

5. Картирование пространственного распределения эпицентральных зон землетрясений. Построение сводной карты изосейст сильных (М>5) землетрясений Туркменистана и карты огибающих изолиний зон 5-10-балльных сотрясений. Разработка исходного макета национальной карты районирования территории Туркменистана на основе макросейсмических данных.

Основные защищаемые положения.

I. База макросейсмических данных о древних сильных землетрясениях Туркменистана за период с 2000 г. до н.э. по XX в.

2. Региональные коэффициенты уравнения макросейсмического поля, полученные с использованием инструментальных и макросейсмических данных пс 29 "опорным" землетрясениям Туркменистана, имеющих 93 надежные пары изо-сейт.

3. Карты изосейст сильнейших землетрясений Туркменистана (1893, 1895, 1929, 1946, 1948 гг.), модифицированные автором. Карты изосейст исторических землетрясений К - XIX вв., впервые построенные автором, а также свыше 60 карт изосейст землетрясений за 1960 -1997 гг. (всего более 120 карт).

4. Оценка основных параметров 330 сильных (М>4,0; 1<^5) землетрясений Туркменистана и сопредельных стран с 2000 г. до н.э. по 1997 г. Каталог землетрясений, унифицированный по единой форме.

5. Сводная карта изосейст землетрясений Туркменистана в масштабе 1:2,5 млн. и 1:1 млн. - как основа вьщеления реальных (наблюденных) очаговых зон для построения обобщенных карт сейсмического районирования.

6. Оценка сейсмической опасности и макет карты СР территории Туркменистана по макросейсмическим данным.

Научная новизна исследований.

1. Осуществлен многолетний поиск не учтенных ранее сведений о древних землетрясениях Туркменистана и приграничных стран, имеющихся в арабских и других источниках XVIII - XIX вв. Некоторые тексты представлены в диссертации авторским переводом с английского, немецкого, французского и др. языков.

2. Впервые проведена оценка сотрясений многих землетрясений по шкале MSK-64, на основе чего построены новые варианты карт изосейст землетрясений северного Ирана: Астрабадского (1890, М=6,5; 1<,=9-10), Кучанских (1893, М=6,6; 1о=9-10; 1895, М=6,0; 1,,=9), Гифанского (Ш9, М=7,2; 1,,=9) и др.; по Туркменистану: Узун-Адинского (Красноводского, 1895, М=8,2; ^,=10), Казанд-жикского (1946, М=7,0; 1,=8-9) и др. Усовершенствована карта изосейст Ашхабадского землетрясения (1948, М=7,3; 1о=9-10), впервые отражающая его проявление на территории Ирана. Карта отличается от предыдущих более уверенным проведением контуров зон сотрясений.

3. Впервые создан альбом карт изосейст более 120 сильных землетрясений Туркменистана и сопредельных территорий (с 856 по 1997 гг.).

4. На основе изучения группы сильных землетрясений, обладающих достаточно полно собранной макросейсмической и независимой инструментальной информацией, впервые для Туркменистана (1970) получены, а позже уточнены (1995 г.) региональные соотношения между М, 1 глубиной h гипоцентра и эпи-центральным расстоянием, что позволило определить коэффициенты Ь, с, v уравнения макросейсмического поля. Осредненная корреляция типа I = f (М, h) представлена номограммой для одновременного определения макросейсмических параметров 1,, h очага землетрясения, палеткой для нахождения

глубины гипоцентра по спаданию балльности с увеличением эгшцентрального расстояния.

5. Установление соотношений между М, h и 1о доказало возможность практического использования описательных сведений для оценки значений основных параметров землетрясений. Используя критический способ анализа описательных (макросейсмических) данных, переосмыслены разнородные сведения о поверхностном эффекте исторических землетрясений, что дало возможность переработать и представить весь материал макросейсмических наблюдений в единой форме, с единых позиций.

6. Составлен более полный каталог сильных землетрясений Туркменистана с древнейших времен по 1974 г. на принципах унификации исходных данных с оценкой точности соответствующих параметров. Впоследствии каталог дополнен материалами последних 25 лет и подготовлен к исполнению в машиночитаемой форме.

7. Впервые применен принципиально новый подход к анализу характера проявления землетрясения на основе статистической оценки балльности по степени повреждения зданий, реакции предметов и людей (Шебалин, 1970). Это содействует построению объективной, реальной карты изосейст.

8. Изучено пространственное распределение землетрясений Туркменистана. Выявлена приуроченность очагов землетрясений к древним и современным разломам земной коры.

9. По макросейсмическим данным разработаны макеты карт сейсмического районирования территории Туркменистана (1962, 1967), Восточного Туркменистана (1976), карта СССР (1978) и национальной карты Туркменистана (1999).

Практическая значимость.

Работа имеет непосредственное значение для оценки сейсмической опасности и дифференциации территории Туркменистана по интенсивности возможных сотрясений, т.е. для построения карты сейсмического районирования.

Результаты исследований, составляя сейсмологическую основу карт СР, неоднократно реализованы на практике (1962,1976, 1978, 1999 гг.) в виде нормативных документов. Карты использовались планирующими и проектными организациями республики и зарубежных стран с целью рационального размещения и строительства зданий и сооружений энергетического, промышленно-хозяйственного назначения на территории Туркменистана.

Разработанная автором (совместно с НВ.Шебалиным) номограмма определения основных параметров землетрясений Туркменистана применяется в текущей работе сейсмических станций Института сейсмологии, внедрена в компьютерную систему отдела сводной обработки сейсмограмм для срочного лострое-

ния теоретических изосеист землетрясений и оперативной оценки зон возможного сотрясения. Это необходимо государственным органам для немедленного принятия практических мер по оказанию помощи населению и ликвидации последствий землетрясений.

Основные результаты исследований неоднократно представлялись в перечне важнейших научно-технических достижений Академии наук Туркменистана.

За разработку и внедрение карты СР-76 территории Восточного Туркменистана автор (совместно с исполнителями) удостоен звания Лауреата Государственной премии Туркменистана в области науки и техники (1981 г.).

Использованные материалы я личный вклад автора. Работа выполнена на основе многолетних авторских поисков разрозненных сведений о древних и исторических землетрясениях Туркменистана и приграничных стран. Извлеченные сведения проанализированы, обобщены и представлены в унифицированной форме в каталоге землетрясений Туркменистана. Использованы авторские исследования современной сейсмичности региона, содержащие результаты макросейсмических обследований эпицентральных областей и зон распространения сотрясений более 60 землетрясений, происшедших на территории Туркменистана, Ирана, Афганистана, Узбекистана, Таджикистана и Западного побережья Каспийского моря за период 1961-1997 годы.

Апробация работы. Публикации.

Основные результаты исследований представлялись автором на международных, всесоюзных, республиканских и межведомственных сессиях, симпозиумах, на научно-практических конференциях и рабочих совещаниях. В их числе: сессии МСССС АН СССР - Фрунзе (1963), Москва (1966), Ашхабад (1964, 1973, 1988), Ленинакан (1971), Душанбе (1975), Кишинев(1984), Петропавловск-Камчатский (1986); Республиканское совещание Госстроя ТССР по вопросам повышения качества строительства (Ашхабад, 1966); совещание по результатам изучения Газлийских землетрясений (Ташкент, 1976,1985); симпозиум "Состояние работ по службе сильных движений грунта" (Ереван, 1979); "Голицынские чтения" (Ленинград, 1982); на ХГХ Генеральной Ассамблее Европейской сейсмологической комиссии (МоскваД984); научно-производственная конференция "Геологическая наука Туркменистана за 70 лет"(Ашхабад,1987), Международный симпозиум "Геодезия - сейсмология" (Ереван, 1989); 36-ое совещание ЕССН (Минск,1989); Всесоюзные совещания". "Геолого-геофизические исследования в сейсмоопасных зонах СССР (ФрунзеД989); "Оползни, обвалы и селевые потоки сейсмоактивных областей..." (Душанбе, 1990); Международная конференция, посвященная,

85-летию Г.А.Мавлянова (Ташкент, 1995); Международная конференция "Урбанизация и землетрясения" (Ашхабад, 1998).

Результаты исследований, отражающие содержание диссертации, освещаются в 5 коллективных монографиях, 3 брошюрах и в более чем 210 научных отчетах и статьях. Из которых в настоящий реферат включено 20 работ.

Структура и объем работы.