Опыт среднеИ долгосрочного прогноза сильных землетрясений на Тянь-Шане Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

/58 Civil SecurityTechnology, Vol. 10, 2013, No. 4 (38)

УДК 614.8

Опыт средне- и долгосрочного прогноза сильных землетрясений на Тянь-Шане

ISSN 1996-8493

© Технологии гражданской безопасности, 2013

Э.М. Мамыров

Аннотация

Предметом исследований является сейсмический режим Тянь-Шаня. Тема данной работы посвящена опыту средне- и долгосрочного прогноза сильных землетрясений.

Ключевые слова: сейсмический режим; уровень сейсмической опасности; прогноз землетрясений.

Experience Medium- and Long-Term Prediction of Strong Earthquakes in the Tien Shan

ISSN 1996-8493

© Civil Security Technology, 2013

E. Mamyrov

Abstract

The subject of research is the seismic regime of the Tien Shan. The theme of this work focuses on the experiences of medium-and long-term prediction of strong earthquakes.

Key words: seismic regime; the level of seismic hazard; earthquake prediction.

Введение

Фундаментальной характеристикой изменений параметров геофизических, сейсмических, геохимических и гидродинамических полей, как и возникновение сильных землетрясений, является их периодичность, что присуще открытым системам с сильной нелинейностью во времени и пространстве, вытекающей из теории самоорганизации таких систем. Циклы возрастания и снижения интенсивности сейсмических процессов, распада и объединения сейсмоактивных структур составляют внутреннюю закономерность нелинейных тектонических процессов. К периодам возникновения максимальных аномалий геофизических и геохимических полей, отражающих критическое неустойчивое напряженно-деформированное состояние земной коры Тянь-Шаня, приурочены проявления сильных землетрясений. Вышеуказанные закономерности теории самоорганизации сложных систем являются основой дальнейших построений по оценке сейсмической опасности и прогнозу вероятного времени ожидаемых сейсмокатастроф.

Квазипериодичность сейсмического

режима Тянь-Шаня

На рис. 1А представлены результаты перидио-граммного анализа годовых значений Кт землетрясений Тянь-Шаня в пределах координат ф = 38,5—44,5° X = 63—93° за 1882—2001 г. Из представленных данных следует, что в многолетнем разрезе в колебаниях Ктнаблюдаются гармонические составляющие с максимальными амплитудами (в порядке убывания амплитуд): 8, 11, 32—36, 16, 18, 24 — летние гармоники, меньшей амплитудой характеризуются 3—6, 7, 9, 12, 64 и 70 — летние гармоники (рис. 1А).

Амплитуды рассчитаны по наблюдаемым значениям Кт за период А — 1882—2001 гг. Для расчетов Кт взят интервал В — 1882—2001 гг. При расчетах использовались гармоники — 3—9, 11—14, 16—18, 30, 38, 78, 120. г — коэффициент корреляции; Ктср. — среднемноголетние значения; жирная кривая — значения Кт не использованные при расчетах (2002—2008 гг.).

Наличие устойчивых гармонических составляющих позволяет с определенной точностью прогнозировать наперед вероятные величины Кт, а взаимодействие вышеуказанных гармоник приводит к сложным квазипериодическим проявлениям сильных землетрясений Тянь-Шаня, которые приведены на рис. 1В за период 1882—2001 гг., и ожидаемые изменения Кт до 2036 г. Из рис. 1В видно, что максимальные величины Кт составляют Кт = 17—18,5, а минимальные Кт равны 12,5—13,0, что соответствует момент-ной магнитуде Ым, = 7,0—8,0 и Ым, = 5—6, среднее многолетнее значение Кт = 14,8 или Ым, = 6,1. На рис. 1В, на фоне 32—36-летних главных циклов четко выделяются периоды проявления наиболее разрушительных сейсмокатастроф (1885—1893, 1902—1915,

1934—1949, 1961—1963, 1970—1978, 1983—1985, 1990—1992 гг.) и относительно краткие периоды сейсмического затишья (1890—1901, 1922—1933, 1950—1954, 1956—1968, 1993—1996, 1999— 2002 гг.), когда происходили кратковременные отдельные «вспышки» сильных землетрясений (1896—1897, 1923—1924, 1955—1958 и др.). По данным 1882—2001 гг. был сделан прогноз до 2036 г. и как видно из рис. 1 наблюдаемые землетрясения за 2002—2008 гг. удовлетворительно совпадают с расчетными Кт; ожидаемый рост Кт с 2003 г. (с пиком в 2007 г. и точностью ± 1 год) соответствует новой фазе активизации сейсмических процессов в земной коре Тянь-Шаня и максимуму Кт = 16.0 в 2008 г. — разрушительному Нура-Алайскому землетрясению 05.10.2008 г. [1]. Таким образом, несмотря на сравнительно невысокий коэффициент корреляции (г = 0,58) между наблюдениями и расчетными величинами Кт, использование современных методов теории нелинейных систем, о чем было указано в начале работы, позволяет обосновать и выделить периоды повышения уровня сейсмической опасности в пределах Тянь-Шаньской горноскладчатой системы.

Далее рассмотрим изменения Кт (рис. 2) для территории в пределах координат ф = 38,4—41° X = 72—76°, где 05.10.2008 г. произошло Нура-Алай-ское землетрясение с М^=6,6. По временному ряду Кт за 1978—2001 гг. была сделана попытка прогноза до 2020 г., а также сравнение расчетных и наблюденных Кт за 2002—2008 гг. Из представленных данных следует, что по прогнозным предположениям в 2002—2008 гг. увеличение Кт в данном районе ожидалось в 2002—2005 гг. с пиком в 2003 г. (Кт = 14— 15), затем в 2005—2006 гг. снижение Кт до 13 и — новый рост Кт в 2007—2010 гг. с максимумом Кт = 15,5 в 2008 г., который подтвердился сейсмока-тастрофой в с. Нура Алайского района Ошской области.

Для расчетов взят период А — 1978—2001 гг. При расчетах использовались гармоники: А — 3—9, 13—15, 24; г — коэффициент корреляции; Ктср. — среднемноголетние значения; жирная кривая — наблюдаемые значения Кт за 2002—2008 гг., не использованные при расчетах.

Определение вероятного места

ожидаемых сейсмокатастроф

Многолетние исследования по выделению ожидаемого места сильных землетрясений Тянь-Шаня по динамике изменения параметра плотности сейсмо-генных разрывов Кср показали, что эпицентры событий в зонах сейсмоактивных разломов располагаются не случайно или хаотически, а возникают в межаномальных и краевых участках аномалии Кср [2, 3].

На рис. 3 представлена карта эпицентров землетрясений и параметра плотности сейсмогенных разрывов Кср за 01.01.2001—12.31.2007 гг. района Ну-

/60

См! SecurityTechnology, Vol. 10, 2013, N0. 4 (38)

В. Тянь-Шань (Ф= 38.5е-44.5° Л = 63°-93°)

Годы

наблюд. - - - - расчетн. — —. сродное

Рис. 1. Графики: A — изменения амплитуд; В — изменения наблюдаемых и расчетных значений максимальных годовых энергетических классов землетрясений (Кт) для Тянь-Шаня (ф = 38,5—44,5°, X = 63—93°)

ра-Алайского землетрясения 05.10.2008 г. с М№ = 6,6.

В пределах координат ф =39—40° X =72,5—74.5 к концу 2007 г. эпицентры землетрясений 8—13 энергетических классов были сконцентрированы на трех площадях с минимальными величинами Кср < 3, между которыми возникли сейсмические «бреши» с Кср = 5—7. Они были выделены как районы ожидаемых землетрясений (РОЗ), где в 2008—2009 гг. возможны сильные землетрясения с Кк = 15—16 или Мк = 6,0—6,7 [4].

Выводы

1. Динамика сейсмических процессов в земной коре всего Тянь-Шаня и отдельных его регионов подобна динамике нелинейных систем, основным принципом которой является периодическое чередование взрыва сейсмической активности, увеличение интенсивности тектонофизиче-ских процессов и их затухания. К периодам максимальных градиентов деформаций земной коры горноскладчатой системы приурочены простран-

А. (ф = 38.4° - 41° А = 72° - 76°)

оо со со со со со со

I— со со о> о> о о

СГ> СО Ш СП о> о о

х- т- т- Т- т- (Ч «Ч

Годы

- наблюд. - - - - расчети. - --среднее

Рис. 2. Сопоставление наблюдаемых и расчетных значений максимальных годовых энергетических классов землетрясений (Кт) участка (ф = 38,4—41° X = 72—76°)

Рис. 3. Карта эпицентров землетрясений и Кср за 01.01.2001 — 12.31.2007 гг. района Нура-Алайского землетрясения

05.10.2008 г. с MW = 6,6

ственно-временные проявления сейсмической активности.

2. По данным анализа квазипериодичности значений максимального энергетического класса за 1882—2001 гг. выделяются устойчивые гармонические составляющие с периодами от 3-х до 11—12 лет и 32—38-летние с максимальными амплитудами, взаимодействие которых приводит к сложным изменениям сейсмического режима Тянь-Шаня. Очередная фаза активизации сейсмических процессов на территории Кыргызстана, начавшаяся в 2003 г., закончилась в 2009 г. и очередное повышение уровня сейсмической опасности, вероятно, следует ожидать с конца 2010 г. с пиком в 2011—2016 гг.

3. Многолетний опыт исследований по прогнозу вероятного места сильных землетрясений Тянь-Шаня показывает, что зоны активных разломов и сейсмические «бреши», выделяемые на карте параметра плотности сейсмогенных разрывов, являются наиболее информативными параметрами для локализации места ожидаемой сейсмокатастрофы. Эпицентры будущих сильных землетрясений приурочены к межаномальным зонам — сейсмическим «брешам» или их краевым зонам, по которым на ближайшие 5—10 лет можно выделить районы ожидае-

мых землетрясений (РОЗ). Границы аномалий и сейсмических «брешей» имеют свою сложную динамику развития и структуру в зонах активных разломов, по интенсивности миграции которых можно определить возможное направление очагов будущих землетрясений.

Литература

1. Мамыров Э., Маханькова В.А. Анализ квазипериодичности проявления слабых и сильных землетрясений Тянь-Шаня // Наука и новые технологии. 2010. №2. С. 66—78.

2. Мамыров Э., Омуралиев М., Орозакунов О. Опыт исследований по долгосрочному прогнозу сильных землетрясений в сейсмоактивных зонах Южного Кыргызстана. Бишкек: КыргНИИНТИ, 1992. 21 с.

3. Мамыров Э., Корженков А.М., Орлова Л.А. и др. Геодинамика Таласо-Ферганского разлома Тянь-Шаня и стихийные бедствия на территории Центральной Азии. Бишкек: Арашан Дом Печати, 2009. 230 с.

4. Мамыров Э., Маханькова В.А., Гребенникова В.В. Отчет НИР по проекту: «Оценка сейсмической опасности территории Южного Кыргызстана». Бишкек: ИС НАН КР, 2007. 41 с.

Сведения об авторе

Мамыров Эрнест Мамырович: Научно-исследовательский институт сейсмологии Национальной Академии наук КР, зав. отд.

720060, Кыргызская Республика, г Бишкек, мкрн «Асан-бай», 52/1.

Тел.: +996 (312) 52-38-58.