Введение к работе
Актуальность работы и постановка проблемы Оценка сейсмической опасности районов различных масштабов и площадок строительства ответственных объектов была, есть и будет актуальной проблемой В настоящее время оценка сейсмической опасности является вероятностной и проводится на основе допущения постоянства сейсмического процесса во времени При этом он рассматривается как случайный стационарный процесс Такое допущение, превратившееся в догму, принимается, несмотря на очевидность значительной (несколько порядков) изменчивости сейсмического процесса во времени Нестационарность сейсмического процесса с квазипериодичностями различных порядков позволяет оценивать сейсмическую опасность уже вероятностно-детерминированно
Поскольку изменения сейсмичности, причем многостепенно-периодические - действительность, то уже сейчас, а тем более в будущем, с расширением сейсмостатистики историческими и палеосейсмологическими данными, оценка сейсмической опасности далека от реальной и будет тем дальше, чем за больший период будут фактические данные Для установления Мтах землетрясений, которые очень редки, необходим как можно больший период регистрации или фиксации землетрясений, что и обеспечивают палеосейсмологические данные Однако чем за больший период прошлого мы располагаем сейсмостатистикой, тем в меньшей мере она характеризует современный уровень сейсмичности, не говоря уже о будущем Вопрос о максимальном землетрясении для каждого района и конкретных сейсмогенных зон должен рассматриваться только по отношению к определенному временному интервалу
Территория исследований под названием Прибайкалье включает в себя Иркутскую и Читинскую области, а также республику Бурятия Эта территория ограничена по долготе 98 и 122, а по широте 49 и 58
Целью исследования является оценка сейсмической опасности с учетом временных изменений сейсмичности Дифференцированная оценка сейсмической опасности для различных периодов представляется оптимальной и позволит затрачивать столько средств на усиление конструкций, сколько необходимо на срок их службы Определение сейсмической опасности с учетом изменений сейсмической активности во времени даст большой экономический эффект Наиболее актуален этот подход для слабоактивных регионов или даже стабильных областей, в которых иногда все же происходят необычно сильные землетрясения Особенно важна такая оценка при проектировании и строительстве гидротехнических сооружений, АЭС и приравненных к ним объектов
Основные задачи исследования Для оптимальной оценки сейсмической опасности необходимо следующее
1 На основании выявленных закономерностей хода сейсмического процесса на глобальном и региональных уровнях за период инструментальных наблюдений реконструировать ход сейсмичности Земли по регионам с длительной летописью землетрясений и скорректировать его по косвенным данным об изменении других природных явлений Установленные длительные
тенденции развития планетарного сейсмического процесса, характерные для всех сейсмоактивных регионов определенных размеров, позволят прогнозировать будущие изменения сейсмичности на глобальном и региональном уровнях
2 Выделить среди палеосейсмодислокаций (ПСД) Прибайкалья одноактные
и приблизительно одновозрастные сегменты и по их параметрам определить
магнитуды палеоземлетрясений
3 Оценить сейсмический потенциал различных сейсмогенных зон
Прибайкалья по инструментальным, историческим и, главным образом,
палеосейсмологическим данным о землетрясениях, а затем на основе
установленных тенденций изменчивости определить уже сейсмическую
опасность территории для различных периодов будущего
Научная новизна диссертационной работы определяется как новым подходом к оценке сейсмической опасности, так и впервые полученными важными результатами при решении основных задач
Впервые реконструирован ход глобальной сейсмичности за последние 400 и 2000 лет (исторические сведения), а также по косвенным данным об изменении различных природных явлений за более длительный период На основе реконструированного хода сейсмичности Земли сделан прогноз ее хода на будущее и проведена оценка сейсмической опасности Прибайкалья для различных периодов
При палеосейсмологических исследованиях были впервые расчленены на одноактные составляющие,, широко распространенные многоактные палеосейсмодислокаций Прибайкалья Выделено более 40 палеоземлетрясений с М=7,1—8, из которых 24 палеособытия датировано по 14С При дифференциации многоактных ПСД в зонах Кичерского Северобайкальского и Парамского разломов устанавливаются одноактные подвижки с амплитудой смещения до 20-30 м, которые могут свидетельствовать о возникновении в раннем голоцене или позднем плейстоцене суперземлетрясения с Mw=10 Погребенные палеосейсмодислокаций, связанные с сильными (М=6-6,5) древними (25-35 тыс лет) палеоземлетрясениями, обнаружены даже в пределах стабильной Сибирской платформы Неожиданные данные получены по кинематике сейсмогенных подвижек в зонах Тункинского и Северобайкальского разломов, считавшихся сбросо-сдвигом и сбросом, соответственно В зонах этих разломов при вскрытии горными выработками сместителей сейсмогенных разрывов были установлены взбросо-сдвиговые и взбросовые подвижки
Фактический материал В основу диссертации положен материал, полученный автором при проведении полевых палеосейсмологических исследований на территории Прибайкалья в 1976-2006 годах В этих исследованиях принимали участие В П Солоненко, В М Жилкин, Р М Семенов, М Г Демьянович, С В Нартов, О П Смекалин, С Г Аржанников, В С Имаев, А И Мельников, С П Серебренников, С В Баскаков, А В Столповский, О В Белоусов, Е А Дельянский, А В Аржанникова Всем им автор искренне признателен Помимо этого проанализированы и обобщены мировые и региональные каталоги сильных землетрясений исторического и
инструментального периодов наблюдений, а также многочисленные описания отдельных землетрясений и сведения о палеоземлетрясених
Методика палеосейсмологических исследований неоднократно освещалась в многочисленных публикациях (Живая тектоника , 1966, Сейсмотектоника , 1968, Сейсмическое районирование , 1977) Дополнительно к видам работ, проводившимся ранее (дешифрирование космо- и аэрофотоснимков, аэровизуальные и маршрутные исследования с документацией выявленных палеосейсмодислокаций и тд) широко применялся трнчинг (вскрытие дислокаций горными выработками с документацией стенок траншей и отбором проб на радиоуглеродный анализ) Впервые для рассматриваемой территории использовалось дистанционное лазерное сканирование земной поверхности -мощнейший, современный инструмент палеосейсмологических исследований При выделении одноактных палеосейсмодислокаций использовались обычные структурно-геологический и геоморфологический методы Для выделения одновозрастных ПСД помимо абсолютных радиоуглеродных датировок широко применялись чисто качественные характеристики по крутизне сейсмогенных уступов При анализе изменения сейсмичности во времени использовались различные виды анализа (автокорреляционный, взаимокорреляционный спектральный и другие) временных рядов
Работы автора проводились в соответствии с планами научных исследований Академии наук СССР и Российской Академии наук К ним относятся следующие темы
1-"Провести комплекс сейсмологических, гидрогеологических и геологических исследований в зоне народохозяйственного освоения БАМ в целях обеспечения проектирования и строительства объектов промышленного, гидротехнического и транспортного назначения и выдать необходимые рекомендации Госстрою СССР" (темплан НИР 1981-1985 гг , тема 3 1)
2-"Уточнить уровень и характер сейсмических проявлений для различных сейсмоактивных районов" (темплан НИР 1986-1990 гг, № государственной регистрации 096555)
3- 'Усовершенствование методики общего и разработка методики детального сейсмического районирования (сейсмогеологические аспекты)" (темплан НИР 1991-1995 гг, № государственной регистрации 1-91-47/8)
4 - "Сейсмичность и сейсмическая опасность Центральной Азии" (научное направление 5 17)
Практическая значимость и внедрение Оценка сейсмической опасности вообще, а оптимальная в особенности, дает большой экономический эффект, определяя тем самым непосредственное применение на практике результатов таких исследований Сейсмотектонические и палеосейсмологические данные по Прибайкалью, полученные автором работы, использованы при составлении карт общего сейсмического районирования СССР (ОСР-81), России (ОСР-97), а также Восточной Сибири и Монголии (1996 г), где автор являлся ответственным исполнителем по Прибайкалью На основе этих данных уточнялась сейсмическая опасность зоны БАМ (западный участок), районов Верхнеленского и Киренского ТПК, Белозиминского ГМК, Бурэнханского ГОКа (МНР), Братской ГЭС,
Ангарского ЭХК и давалась предварительная оценка сейсмогеологических условий по южному и северному вариантам трасс газопровода Ангарск-Забайкальск и нефтепроводов Ангарск-Находка и ВСТО Уточнение сейсмической опасности района Ангарского ЭХК проводилось с учетом временных изменений сейсмичности
Апробация работы Основные результаты исследований докладывались на Всесоюзной конференции молодых ученых (Душанбе, 1978), на Всесоюзноом совещании "Сейсмическое районирование территории СССР" (Кишинев, 1984), на Всесоюзной конференции "Современная динамика литосферы континентов" (Иркутск, 1985), на научных сессиях Координационного совета по развитию исследований в области сейсмологии и созданию научных основ прогноза землетрясений при Президиуме СО РАН СССР (Иркутск, 1989, Новосибирск, 1990), на рабочем совещании по новой карте сейсмического районирования (Москва, 1990), на XXV Всесоюзном тектоническом совещании "Карта и количественные характеристики зон активных разломов СССР" (Якутск, 1991), на Всероссийской межрегиональной конференции "Геологическая среда и сейсмический процесс" (Иркутск, 1997), на Third annual meeting "Rifting in mtracontmental setting, Baikal rift system and other continental rifts" (Irkutsk, 1999), на Международной научной конференции, посвященной памяти профессора О В Павлова (Иркутск, 2000), на Всероссийской научной конференции, посвященной 10-летию РФФИ "Геология, геохимия и геофизика на рубеже XX и XXI веков" (Иркутск, 2002), на Всероссийском совещании "Напряженно-деформированной состояние и сейсмичность литосферы" (Иркутск, 2003), и других региональных совещаниях и конференциях
Публикации По теме диссертации опубликовано 97 работ, в том числе 6 монографий в соавторстве и 17 статей в ведущих рецензируемых журналах Перечня ВАК
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, вводной части, трех основных частей, состоящих из 9 разделов и заключения (274 страницы текста, 90 рисунков, 15 таблиц) Список литературы включает 494 наименования В Приложении приводятся списки сильных (М>7) землетрясений мира за инструментальный и исторический периоды, включая палеоземлетрясения, обемом 114 машинописных страниц
