Геоинформационные критерии выделения квазилинейных цепочек миграции землетрясений в эпицентральных полях сложной геометрии и переменной плотности распределения толчков

№2 (2021)

УДК 550.(34.012+34.06):004.(6+9)
DOI 10.47148/1609-364X-2021-2-4-25

А.А. Какоурова, А.В. Ключевский, В.М. Демьянович, А.А. Ключевская

АннотацияОб авторахСписок литературы
В рамках базовой модели мигрирующей сейсмичности численными методами определены основные геоинформационные критерии выделения квазилинейных цепочек землетрясений в эпицентральных полях сложной геометрии и переменной плотности распределения толчков. Развиваемая модель используется для исследования миграций очагов землетрясений и выявления зон скрытых сейсмоактивных разломов. Она дает статистические критерии присутствия квазилинейных цепочек сейсмомиграций и зон скрытых сейсмоактивных разломов в массивах различного объема сейсмологических данных как превышение на заданном уровне значимости средних чисел цепочек землетрясений, созданных случайным пространственно-временным распределением толчков. Установленные зависимости среднего числа выделенных цепочек случайных событий от размера выборки и формы площадки позволяют при заданных критериях «значимости», «представительности» и индекса сейсмомиграционной активности (ИСМА) выявить наличие сейсмомиграции и зон скрытых разломов. Разработанные методики, реализованные программы и патенты закладывают теоретическую и практическую основу ГИС-технологии выделения скрытых разломов и изучения миграций очагов землетрясений в литосфере Байкальской рифтовой системы. Поскольку основные закономерности формирования внутренней структуры континентальных разломных зон и сейсмичности определяются фундаментальными свойствами реализующейся в их пределах прогрессирующей деформации транспрессивного скалывания и являются едиными, развиваемые ГИС-технологии могут быть применены в других сейсмоактивных регионах.

Какоурова Анна Александровна, младший научный сотрудник ФГБУН Институт земной коры СО РАН. Российская Федерация, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128. e-mail: anna2015@crust.irk.ru

Ключевский Анатолий Васильевич, доктор геолого-минралогических наук, главный научный сотрудник ФГБУН Институт земной коры СО РАН. Российская Федерация, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128
e-mail: akluchev@crust.irk.ru

Демьянович Владимир Михайлович, ведущий инженер ФГБУН Институт земной коры СО РАН. Российская Федерация, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128. e-mail: vmdem@mail.ru

Ключевская Анна Анатольевна, ведущий инженер ФГБУН Институт земной коры СО РАН. Российская Федерация, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128. e-mail: kluchevskaya@mail.ru

  1. Анализ геодинамических и сейсмических процессов / Под ред. В.И. Кейлис-Борока, Г.М. Молчана // Вычислительная сейсмология. Вып. 35. – М. : ГЕОС, 2004. – 329 с.
  2. Байкальский филиал «Единой геофизической службы Российской Академии наук» [Электронный ресурс]. – 2017 – Режим доступа: http://www.seis-bykl.ru (дата обращения 27.11.2019).
  3. Быков В.Г. Деформационные волны Земли: концепция, наблюдения и модели // Геология и геофизика. – 2005. – Т. 46. – № 11. – С. 1176–1190.
  4. Быков В.Г. Нелинейные волны и солитоны в моделях разломно-блоковых геологических сред // Геология и геофизика. – 2015. – Т. – № 5. – С. 1008–1024. DOI: 10.15372/GiG20150510.
  5. Викулин А.В. Физика волнового сейсмического процесса. – Петропавловск-Камчатский : КГПУ, 2003. – 150 с.
  6. Викулин А.В., Долгая А.А., Герус А.И. О волновом геодинамическом процессе в рамках модели блоковой геосреды коры // Тектонофизика и актуальные вопросы наук о Земле. – М. : Институт физики Земли РАН, 2016. – Т. 1. – С. 451–455.
  7. Вилькович Е.В., Губерман Ш.А., Кейлис-Борок В.И. Волны тектонических деформаций на крупных разломах // Доклады АН СССР. – 1974. – Т. 219. – № 1. – С. 77–80.
  8. Гольдин С.В. Деструкция литосферы и физическая мезомеханика // Физическая мезомеханика. – 2002. – Т. 5. – № 5. – С. 5–22.
  9. уберман Ш.А. D-волны и землетрясения. Теория и анализ сейсмических наблюдений // Вычислительная сейсмология. – 1979. – № 12. – С. 158–188.
  10. Демьянович В.М., Демьянович М.Г., Ключевский А.В. Основные разломы Байкальской рифтовой зоны и формируемая ими сейсмичность. // Проблемы современной сейсмогеологии и геодинамики Центральной и Восточной Азии. – Иркутск : Институт земной коры СО РАН, 2007. – Т. 1. – С. 108–116.
  11. Демьянович В.М., Ключевский А.В., Черных Е.Н. Напряженно-деформированное состояние литосферы и сейсмичность в зоне Белино-Бусийнгольского разлома (Южное Прибайкалье) // Вулканология и сейсмология. – 2008. – Т. 2. – № 1. – С. 46–61. DOI: 10.1007/s11711-008-1004-y.
  12. Джурик В.И., Ключевский А.В., Серебренников С.П., Демьянович В.М., Батсайхан Ц., Баяраа Г. Сейсмичность и районирование сейсмической опасности территории Монголии. – Иркутск : Институт земной коры СО РАН, 2009. – 420 с.
  13. Еманов А.Ф., Еманов А.А., Филина А.Г., Лескова Е.В. Пространственно-временные особенности сейсмичности Алтае-Саянской складчатой зоны // Физическая мезомеханика. – 2005. – Т. 8. – № 1. – С. 49–64.
  14. Какоурова А.А., Ключевский А.В. Имитационная базовая модель мигрирующей сейсмичности: зона разлома // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2017. – Т. 21. – № 6 (125). – С. 49–59. DOI:10.21285/1814-3520-2017-6-49-59.
  15. Какоурова А.А., Ключевский А.В. Мигрирующая сейсмичность в литосфере Байкальской рифтовой зоны: пространственно-временное и энергетическое распределение цепочек землетрясений // Геология и геофизика. – 2020. – Т. 61 – № 11. – С. 1577–1594. DOI:10.15372/GiG2019164.
  16. Касахара К. Механика землетрясений. – М. : Мир, 1985. – 264 с.
  17. Ключевский А.В. Кинематика и динамика афтершоков Бусийнгольского землетрясения 1991 г. // Вулканология и сейсмология. – 2003. – № 4. – С. 65–78.
  18. Ключевский А.В. Сейсмичность в условиях самоорганизации Байкальской рифтовой системы // Доклады Академии наук. – 2005. – Т. 403. – № 1. – С. 96–100.
  19. Ключевский А.В. Кинематика и динамика толчков в Ангараканской и Амутской сериях землетрясений Байкальского региона // Физика Земли. – 2005. – № 1. – С. 3–18.
  20. Ключевский А.В. Кинематика и динамика афтершоков Южно-Якутского землетрясения // Вулканология и сейсмология. – 2005. – № 4. – С. 63–78.
  21. Ключевский А.В. Напряжения и сейсмичность на современном этапе эволюции литосферы Байкальской рифтовой зоны // Физика Земли. – 2007. – № 12. – С. 14–26. DOI:10.1134/S1069351307120026.
  22. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Объемное сейсмотектоническое течение геологических масс в литосфере Байкальской рифтовой зоны // Вулканология и сейсмология. – 2015. – № 1. – С. 56–74. DOI:10.7868/S0203030615010046.
  23. Ключевский А.В., Демьянович В.М., Баяр Г. Оценка рекуррентных интервалов и вероятности сильных землетрясений Байкальского региона и Монголии // Геология и геофизика. – 2005. – Т. 46. – № 7. – С. 746–762.
  24. Ключевский А.В., Демьянович В.М., Ключевская А.А. Энергетическая структура сейсмичности юго-западного фланга Байкальской рифтовой зоны // Доклады Академии наук. – 2015. – Т. 464. – № 5. – С. 611–617. DOI: 10.7868/S0869565215290216.
  25. Ключевский А.В., Демьянович В.М., Ключевская А.А., Зуев Ф.Л., Какоурова А.А., Черных Е.Н., Брыжак Е.В. Группирующаяся сейсмичность Прибайкалья // Актуальные проблемы науки Прибайкалья. – Иркутск : Издательство Института географии СО РАН, 2015. – С. 139–143.
  26. Ключевский А.В., Зуев Ф.Л. Структура поля эпицентров землетрясений Байкальского региона // Доклады Академии наук. – 2007. – Т. 415. – № 5. – С. 682–687. DOI:10.1134/S1028334X07060268.
  27. Ключевский А.В., Какоурова А.А. Имитационная базовая модель мигрирующей сейсмичности // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2016. – № 8 (115). – С. 74–84. DOI: 10.21285/1814-3520-2016-8-74-84.
  28. Ключевский А.В., Какоурова А.А. Исследование мигрирующей сейсмичности в литосфере Байкальской рифтовой зоны // Доклады Академии наук. – 2019. – Т. 488. – № 3. – С. 83–88. DOI: 10.1134/S1028334X19090265.
  29. Ключевский А.В., Какоурова А.А., Демьянович В.М. Цепочки миграций землетрясений в литосфере Байкальского региона // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). – Иркутск : Институт земной коры СО РАН, 2017. – Вып. 15. – С. 122–123.
  30. Кузьмин Ю.О. Деформационные автоволны в разломных зонах // Физика Земли. – 2012. – № 1. – С. 3–19. DOI: 10.1134/S1069351312010089.
  31.  Левина Е.А., Ружич В.В. Изучение миграций сейсмической активности с помощью построения пространственно-временных диаграмм // Геодинамика и тектонофизика. – 2015. – Т. 6. – № 2. – С. 225–240. DOI: 10.5800/GT-2015-6-2-0178.
  32.  Литосфера Центральной Азии / Под ред. Н.А. Логачева. – Новосибирск : Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1996. – 240 с.
  33. Логачев Н.А. История и геодинамика Байкальского рифта // Геология и геофизика. – 2003. – Т. 44. – № 5. – С. 91–106.
  34. Макаров П.В. Самоорганизованная критичность деформационных процессов и перспектива прогноза разрушения // Физическая мезомеханика. – 2010. – Т. 13. – № 5. – С. 97–112.
  35.  Макаров П.В., Перышкин А.Ю. Моделирование “медленных движений” – автоволн неупругой деформации в пластичных и хрупких материалах и средах // Физическая мезомеханика. – 2016. – Т. 19. – № 2. – С. 32–46.
  36. Маламуд А.С., Николаевский В.Н. Периодичность Памиро-Гиндукушских землетрясений и тектонические волны в субдукцированных литосферных плитах // Доклады АН СССР. – 1983. – Т. 269. – № 6. – С. 1075–1078.
  37.  Михайлов Д.Н., Николаевский В.Н. Тектонические волны ротационного типа с излучением сейсмических сигналов // Физика Земли. – 2000. – № 11. – С. 3–10.
  38.  Мишарина Л.А., Солоненко А.В. Влияние блоковой делимости земной коры на распределение сейсмичности в Байкальской рифтовой зоне // Сейсмичность Байкальского рифта. Прогностические аспекты. – Новосибирск : Наука, 1990. – C. 70–78.
  39.  Мячкин В.И., Костров Б.В., Соболев Г.А., Шамина О.Г. Основы физики очага и предвестники землетрясений // Физика очага землетрясения. – М. : Наука, 1975. – С. 6–29.
  40.  Невский М.В., Артамонов А.М., Ризниченко О.Ю. Волны деформаций и энергетика сейсмичности // Доклады АН СССР. – 1991. – Т. 318. – № 2. – С. 316–320.
  41.  Николаевский В.Н. Математическое моделирование уединенных деформационных и сейсмических волн // Доклады РАН. – 1995. – Т. 341. – № 3. – С. 403–405.
  42. Новая глобальная тектоника : сб. статей / Пер. с англ. К.Л. Волковича, Г.И Денисовой; под ред. Л.П. Зоненшайна, А.А. Ковалева. – М. : Мир, 1974. – 472 с.
  43.  Новопашина А.В. Методика выявления миграций сейсмической активности Прибайкалья средствами ГИС // Геоинформатика. – 2013. – № 1. – С. 33–36.
  44. Проблемы динамики литосферы и сейсмичности / Под ред. Г.М. Молчан, Б.М. Наймарк, А.Л. Левшина //Вычислительная сейсмология. Вып. 32. – М. : ГЕОС, 2001. – 303 с.
  45.  Программа для ЭВМ “Azimut” Рос. Федерация №2016662608 / Демьянович В.М., Ключевский А.В.; заявл. 05.07.2016; опубл. 16.11.2016.
  46.  Программа для ЭВМ “Chain” Рос. Федерация №2016661616 / Какоурова А.А., Ключевский А.В.; заявл. 24.08.2016; опубл. 14.10.2016.
  47.  Программа для ЭВМ “Migrations_fault_y” Рос. Федерация №201761912 / Какоурова А.А., Ключевский А.В.; заявл. 04.07.2017; опубл. 28.08.2017.
  48.  Программа для ЭВМ “Migrations” Рос. Федерация №2016661511 / Ключевский А.В., Какоурова А.А.; заявл. 23.05.2016; опубл. 12.10.2016,
  49. Псахье С.Г., Ружич В.В., Смекалин О.П., Шилько Е.В. Режимы отклика геологических сред при динамических воздействиях // Физическая мезомеханика. – 2001. – Т. 4. – № 1. – С. 67–71.
  50.  Рихтер Ч. Элементарная сейсмология. – М. : Изд-во Ин. литература, 1963. – 670 с.
  51.  Садовский М.А., Болховитинов Л.Г., Писаренко В.Ф. Деформирование геофизической среды и сейсмический процесс. – М. : Наука, 1987. – 101 с.
  52.  Сейсмическое районирование СССР / Под ред. С.В. Медведева. – М. : Наука, 1968. – 476 с.
  53.  Способ определения цепочек землетрясений в эпицентральном поле сейсмичности: пат. 2659334 Рос. Федерация. № 2017131805 / Ключевский А.В., Какоурова А.А., Ключевская А.А., Демьянович В.М., Черных Е.Н.; заявл. 09.11.2017; опубл. 29.06.2018, бюл. № 19.
  54.  Уломов В.И. Очаговая сейсмичность и долгосрочный прогноз землетрясений // Проблемные вопросы сейсмологии Средней Азии. – Ташкент : ФАН, 1988. – С. 32–87.
  55.  Уломов В.И. Волны сейсмогеодинамической активизации и долгосрочный прогноз землетрясений // Физика Земли. – 1993. – № 4. – С. 43–53.
  56.  Шерман С.И. Деформационные волны как триггерный механизм активизации разломов в сейсмических зонах континентальной литосферы / Геодинамика и тектонофизика. – 2013. – Т. 4. – № 2. – С. 83–117. DOI: 10.5800/GT2013420093.
  57.  Шерман С.И. Избранные труды. Тектоника разломообразования и сопутствующих процессов в литосфере. – Иркутск : ИЗК СО РАН, 2017. – 1476 с.
  58.  Шерман С.И., Горбунова Е.А. Волновая природа активизации разломов Центральной Азии на базе сейсмического монито- ринга // Физическая мезомеханика. – 2008. – Т. 11. – № 1. – С. 115–122.
  59.  Box G.E.P., Muller M.E. A Note on the Generation of Random Normal Deviates // The Annals of Mathematical Statistics. – 1958. – Vol. 29. – № 2. – P. 610–611.
  60. Golenetsky S.I. Problems of seismicity of the Baikal rift zone // Journal of Geodynamics. – 1990. – № 11. – P. 293–307.
  61. Isack B., Oliver J., Sykes L.R. Seismology and the new global tectonics // Journal of Geophysical Research. – 1968. – № 73. – P. 5855–5899.
  62.  International handbook of earthquake and engineering seismology / Ed. by W.H.K. Lee, H. Kanamori, P.C. Jennings, C. Kisslinger. –Amsterdam; Boston; New York; Tokyo : Academic Press, 2002. – Part A. – 934 p.
  63. Mogi K. Migration of seismic activity // Bulletin of the Earthquake Research Institute, Tokyo University. – 1968. – № 46. – P. 53–74.
  64. Sherman S.I., Dem’yanovich V.M., Lysak S.V. Active faults, seismicity and fracturing in the lithosphere of the Baikal rift system // Tectonophysics. – 2004. – Vol. 380. – № 3–4. – P. 261–272. DOI: 10.1016/j.tecto.2003.09.023.

Ключевые слова: сейсмичность, эпицентры, цепочки землетрясений, имитационные события, геоинформационные критерии, Байкальская рифтовая система.

Раздел: Применение ГИС-технологий

Статья полностью — стр. 4-25 №2 (2021)Скачать