CC BY
10
Бурятия) // Гез. док. Всерис. съезда гео.чогон «Геологическая служба и минерально-сырьевая база России на пороге XXI века». - Т.4. - СПб., 2000. - С.98.
25. Попов В.Д., Хрусталев В.К. Температурные условия формирования золото-кварп-сульфидной минерализации в черных сланцах Котерского синклинория (Северная Бурятия) // Геологической службе Бурятии 50 лет: Материалы регион, на-уч.-нракт. конф. - Улан-Удэ: Изд-во БГУ, 2003. - С.53-57.
26 Сазонов А.М., И.ленок С.С., Ли Л.В. и лр. Исследования газово-жидких включений в кварцах Енисейского кряжа. - М. . ЦИИГРИ. 1982. -16 с.
27. Фсофилактов Г.А. Минеральные ассоциации и особенности вещественного состава руд месторождений золота одного из районов Восточного Саяна // Материалы но геологии и полезным ископаемым Бурятской АССР- Вып. X. Улан-Удэ, I965.-C.4M7.
28. Фсофилактов Г.А. О теистической связи золотого оруденения с фанигоид-пыми массивами Китойско-Урикского рудного узла // Рудоносность и структуры рудных месторождений Бурятской АССР. - Улан- Удэ, 1970. С.90-100.
Развитие сейсмического процесса и мониторинг в близреальном времени зоны Южнобайкальского землетрясения 1999 года
Г. И. 'Гатьков, Ц.А. Губанов Геологический институт СО РАН
Центральная природоохранная зона оз.Байкал занимает наиболее сейсмоопасную часть территории Республики Бурятия, входящей по размерам потенциального социального и экономического ущерба от землетрясений в пятерку наиболее проблемных регионов России Экологические последствия возможных сильных и катастрофических землетрясений в Прибайкалье способны привести к необратимым изменениям и деградации природной среды, не сравнимым с существующим уровнем техногенного загрязнения региона.
Мировой опыт управления риском показывает, что проведение предупредительных мероприятий (прогнозирование сейсмической опасности, усиление и новое строительство сейсмостойких зданий и сооружений, подготовка населения, разработка мер мобилизационной готовности и др.) позволяет значительно смягчить последствия сильных и катастрофических землетрясений. По мнению научного сообщества, проблема долгосрочного (годы) прогноза землетрясений в виде карг сейсмического районирования различной детальности считается более или менее решенной. Краткосрочный (часы, минуты) прогноз, за исключением весьма редких удачных случаев, при со-
35
временном развитии теоретической и экспериментальной базы считается практически не реализуемым. Среднесрочный (дни, месяцы) прогноз реально возможен и должен основывагься на сети мудьти-дисциплинарных мониторинговых наблюдений. Причем сценарии развития процессов в очаговых зонах сильных и катастрофических землетрясений могут иметь свои региональные особенности.
Для оценки изменений напряженного состояния и деформационного процесса на основе отслеживания эволюции кластеров малоэнергетических землетрясений нами рассматривается развитие событий в очаговой зоне землетрясения, произошедшего 25 февраля 1999 г. в акватории Южного Байкала Землетрясение, получившее название Южнобайкальского, сильнейшее за всю историю инструментальных наблюдений в этом районе и по энергии главного толчка, сравнимо только с землетрясением 30 августа 1966 г. (К=14,5 М=5,5)', сопровождавшимся четырьмя афтершоками с К <10.5. Эпицентр землетрясения располагался на относительно небольшом удалении от крупных промышленных центров Прибайкалья и Прианга-рья (Иркутск, Ангарск, Байкальск, Бабушкин и др.), где функционирует множество предприятий с вредным производством, в том числе БЦБК и Транссибирская железнодорожная магистраль. По макро-сейсмическим данным, интенсивность главного толчка в эпицентре оценивалась в 6,5 балла (по шкале М8К-64). Наиболее сильные мак-росейсмические эффекты были зафиксированы в близлежащих к эпицентру поселках Выдрино, Танхой. Здесь, по некоторым оценкам, интенсивность сотрясения достигала 7 баллов [4, устное сообщение Г.И.Чебакова}. В г. Байкальске и Бабушкине отмечены 5-6 балльные эффекты. В г. Улан-Удэ, на удалении 200 км, в момент основного толчка слышался гул, спящие проснулись, интенсивность сейсмического воздействия составила 3-4 балла.
В момент Южнобайкальского землетрясения 1999 г. в Западном Прибайкалье в режиме непрерывной записи в удалениях от 40 до 90 км от эпицентра землетрясения работали цифровые сейсмостанции региональной сети «Листвянка», «Талая» и «Иркутск», обслуживаемые Байкальской опытно-методической сейсмологической экспедицией СО РАН. В Восточном Прибайкалье наблюдения велись в ре-
! К - энергетический класс землетрясений по Т.Г. Раутиан: К=1л£к>В, ¡де Е -выделившаяся при землетрясении сейсмическая энергия в джоулях. М - магнит уда землетрясения (интенсивность по шкале Рихтера).
жиме «по обнаружению» в удалениях 150-320 км тремя цифровыми автоматическими сейсмостанциями «Альфа-Геон» с короткопериод-ными ссйсмоприемниками СМ-ЗКВ, СМ-3, СК-1П, стационарно установленными Геологическим институтом СО РАН в населенных пунктах Улан-Удэ, Хурамша и Максимиха. Передача сейсмо1рамм со станций «Улан-Удэ» и «Хурамша» производилась по запросу диспетчера по УКВ-телеметрии. На сейсмостанцни «Максимиха» данные записывались в долговременное запоминающее устройство и обрабатывались по мере заполнения твердотельной памяти. Очаговая область Южнобайкальского землетрясения находилась в зоне представительной регистрации станций «Улан-Удэ» и «Хурамша» не ниже 8 энергетического класса, но в пики сейсмической активности 10 и 25 февраля, из-за малых скоростей передачи исходных сейсмограмм телеметрический опрос велся в основном по станции «Улан-Удэ». Первичная компьютерная обработка поступающих сейсмограмм (время в очаге, координаты гипоцентра, магнитуда и энергетический класс) выполнялась по унифицированной методике [2].
Южнобайкальское землетрясение имело два главных толчка достаточно высоких энергетических уровней: 9 февраля (К= 12) и 25 февраля (С1=18 ч. 58 мин, магнитуда М=6.0, 51.64°' <р-104.82° в.д.)1. Сценарий этого события развивался по классической схеме разрушения деформируемого жесткого тела: довольно продолжительная сейсмическая пауза, сменившаяся форшоковой активизацией и завершившаяся афтершоковой последовательность«^ 1, 5]. Оба главных толчка предварялись многочисленными форшоками и завершались афтершоками, что столь нехарактерно для наблюдавшихся ранее в Южнобайкальской впадине умеренных землетрясений.
По сейсмогеологическим данным считается, что эпицентр землетрясения 1999 г. приурочен к пересечению Обручевского левостороннего сдвигосброса с активизированным фрагментом Ангарского правостороннего взбрососдвига. Обручевский разлом трассируется в акватории озера, субпараллельно береговой линии, а Ангарский субпараллелен истоку р. Ангары [4].
Исторические сведения по сейсмичности Прибайкалья свидетельствуют, что многие местные катастрофические землетрясения предварялись интенсивной форшоковой активизацией и завершались аф-тершоковыми последовательностями [2]. При наблюдениях сейсми-
1 01 - время по Гринвичу. X, (р - географическая широта, долгота.
37
ческого потока в реальном времени, как правило, трудно сразу определиться, на какой стадии (форшоковой активизации или афгершо-ковой последовательности) находится процесс в конкретной очаговой зоне. Поскольку появление форшоков трудно идентифицируется в реальном времени, каждое новое проявление группирующихся сейсмических событий представляет особый интерес, пополняя набор характерных для региона сценариев развития очагового процесса.
Для изучения причинно-следственных связей и пространственно-временных вариаций потока сейсмических событий Южнобайкальского землетрясения были использованы методические подходы, апробированные при обработке сейсмического каталога Гармского полигона, расположенного в сходной геодинамической обстановке - в коллизионной зоне Индостанской и Евроазиатской плит |6].
Ретроспективный анализ регионального и оперативного каталогои Прибайкалья выполнен для всей сейсмофокальной зоны, активизированной в 1999 г. Анализируемая часть инструментального каталога была ограничена прямоугольной областью 80 х 40 км, расположенной симметрично на оси Обручевского разлома северо-восточного направления (рис. 1а). За инструментальный период наблюдений с 1960 по 1999 годы для Южнобайкальской сейсмогенерирующей зоны можно выделить землетрясения трех энергетических уровней:
1) слабые землетрясения, с энергетическими классами К <9.5;
2) умеренные, 9.5 <К<11.5;
3) сильные и катастрофические землетрясения, К>11.5.
В последнюю группу вошли и два сильнейших события ! 966 г. и 1999 г. Для наглядности на схеме (рис. 1а) представлено пространственное распределение только умеренных и сильных событий. Пространственно - временная развертка всех очагов землетрясений, спроецированных на линию профиля АВ показана на рис. 16.
Развертка совмещена с кумулятивной кривой количества умеренных и сильных землетрясений с энергетическими классами К>9.5 (вдоль нижней горизонтальной оси пространственно - временного графика указано число землетрясений), Распределение эпицентров землетрясений всех классов на наиболее характерных временных срезах представлено на рис. I в.
Рис. 1. Эволюция очаговой области Южнобайкальского землетрясения 25 фепраля 1999 г. за инструментальный период сейсмологических наблюдений
Кумулятивная кривая отражает накопление очагов землетрясений (дефектов) в целом по Южнобайкальской зоне (рис. 16). По скорости накопления дефектов (угол наклона) кумулятивная кривая подразделяется на три временных интервала:
А) 1962-1972 годы этап релаксации региональных напряжений предшествующего периода сейсмической активизации Байкальского рифта. На кумулятивной кривой первоначально (до 1971 г.) отмечаются высокие скорости накопления дефектов - эпицентров землетря-
сений, что, вероятно, связано с завершением предыдущего цикла сейсмической активизации Байкальского рифта, отмеченного катастрофическими землетрясениями: Мондинским (М-6-8, 1950 г.), Муй-ским (М=7.9, 1957 г.), Среднебайкальским (М=6.8, 1959 г.) и другими более слабыми событиями. Завершение этого цикла геодинамической активизации фиксируется резким снижением числа событий 10 энергетического класса.
B) 1972-1991 годы - этап квазистационарного накопления дефектов -угол наклона кумулятивной кривой стабилизируется на уровне 1,5 событий/год.
На фоне диффузной во времени сейсмичности отмечаются случаи группирования- кластеризации дефектов (с 20 июля 1972 г. по 2 декабря 1973 г. и с 25 мая 1979 г. по 6 октября 1980 г.). Необычайно высокой сейсмической активностью отличался период с 20 июля 1972 г. по 2 декабря 1973 г., когда в Южнобайкальской сейсмогене-рирующей зоне было зарегистрировано 167 землегрясений невысоких энергетических классов (К< 9.5), в основном приуроченных к юго-западному и северо-восточному флангам. Повышенной активностью отмечался юго-западный фланг зоны. Области локализации событий разделялись асейсмической перемычкой.
C) 1991-1998 годы - стадия потери устойчивости - угол наклона кумулятивной кривой увеличился с 1,5 событий/год до 2,5 событий/ год.
Анализ пространственно - временного распределения очагов землетрясений свидетельствует о различном характере развития очагового процесса: слабые землетрясения рассеяны более или менее равномерно, в то время как умеренные и сильные землетрясения имеют тенденцию к пространственной локализации с формированием кластеров сейсмических событий. Точки «излома» кумулятивной кривой, наблюдаемые после 1971 г., как правило, отмечаются сейсмическими событиями 12-го энергетического класса и сопровождаются проявлением кластеров.
На графике (рис. 16, 1в) отмечается как минимум два сейсмических кластера. Первый кластер образовался в юго-западной части зоны и развивался достаточно короткое время - с 20 июля 1972 г. по 2 декабря 1973 г., когда в Южнобайкальской сейсмогенерирующей зоне было зарегистрировано 167 землетрясений невысоких энергетических классов (К<9.5), в основном приуроченных к юго-западному флангу зоны. Второй кластер, образовавшийся с 25 мая 1979 г. на северо-восточном фрагменте Обручевского разлома, функциониро-
вал довольно долго, вплоть до 1999 г. Первоначально этот кластер был приурочен к эпицентру сильного землетрясения произошедшему 6 февраля 1980 г. (К=13 л.=51.74°, ф=105.14°), и двум его сильным афтершокам (для обоих К=12 ^.=51.86° ср—105.33°). С 1991 г. из области этого кластера начинается миграция эпицентров землетрясений с К 12 в юго-восточном направлении. Начало миграции в 1991 г. (за 8 лет до Южнобайкальского землетрясения!) отмечается увеличением наклона кумулятивной кривой, что свидетельствует о возрастании скорости дефектообразования в зоне Обручевского разлома. При общем нарастании скорости сейсмического потока повысилась частота событий 12 энергетического класса при дефиците более сильных событий с К>13.0.
Непосредственно в очаговой области землетрясения 1999 г. за весь инс грументальный период (не менее 40 лет) вообще не происходили сейсмические события (рис. 3 в), т.е. эта область длительное время существовала как асейсмичная (так называемая сейсмическая брешь, отмеченная кружком на врезках). Начиная с 9 июля 1998 г. вся Южнобайкальская сейсмогенерирующая зона перешла в состояние сейсмического затишья, которое завершилось 14 января 1999 г. появлением «удаленных» форшоков по периферии сейсмогенери-рующей зоны в радиусе 30-90 км от будущего очага.
В 1999 г. форшоковым и афтершоковым процессами отметилась начальная стадия достижения критического порога прочности горных пород, слагающих перемычку между двумя образовавшимися ранее (как минимум в 1972 и 1979 годах) дефектами или при развитии нового оперяющего разлома в месте изгиба уже существующего. Первый форшок в области очага Южнобайкальского землетрясения был зарегистрирован 9 февраля и имел энергетический класс К=11.2 (рис. 2) . До момента первого главного толчка 10 февраля было зарегистрировано 14 форшоков малых энергий. Следует отметить, что сейсмограммы с форшоками были обработаны тотчас. Хотя локация эпицентров в силу ограниченного количества станций, оснащенных телеметрией, была чрезвычайно приблизительной, тем не менее регистрация землетрясений практически из одного очага свидетельствовала о повышенной вероятности сильного землетрясения на Южном Байкале. Были приняты своевременные меры для исключения ситуации переполнения памяти регистратора на с/с «Улан-Удэ» (ог-
раниченная емкость телеметрического ДЗУ допускала занесение только 14-17 записей) и организовано круглосуточное дежурство1. Сейсмограммы событий энергетического класса К>9.5 немедленно передавались по электронной почте в Ирк>тск для сводной обработки.
9 - 1С ♦»►<*>»«
11
l/wlkv :
IS 11 11
9
»
S -
MOO ism 000 IOC 'QUO 15ОС
?S фнмn*
4 00 100 I? 00 № 00 20 00
« »
♦г 4 -
09
10 11 12 13 14 15 16 17 1 8 19 20 21 22 23 24 2S 2Ь 27 28 Дата
Рис.2 Развитие сейсмическою процесса в Южнобайкальской сейсмогенсрирующей
зоне 9-25 февраля 1999 г.
Главное событие активизации 9-10 февраля произошло в виде двойного удара: 12 класса (Gt=08 ч. 05 мин) и 11 класса (Gt~08 ч. 07 мин). До завершения 22 февраля первой возбужденной фазы очагового процесса было зарегистрировано около сотни афтершоков. Сейсмофокальная область первоначально имела радиус до 40 км, по мере затухания афтершоков она стянулась к эпицентру главного толчка и не превышала пределов погрешности определений координат.
Переход от возбужденного состояния после сильного толчка к
1 В штатном расписании ГШ! СО РАН не предусмотрено круглосуточное
дежурство на диспетчерском пункте «Улан-Удэ».
квазистабильному происходил ступенчато, фиксировались всплески и 1,5-2-часовые затишья. Можно предположить, что разрушение в очаге развивалось по модели лавинно-неустойчивого трегцинообра-зования с остановками на преодоление барьеров между разрывами [1]. По характеру энерговыделения данная афтершоковая последовательность существенно отличалась ог роевьгх процессов умеренной силы, регистрировавшихся ранее в Прибайкалье. При интенсивности главного толчка немногим выше 12 энергетического класса событие сопровождалось сверхактивным развитием афтершокового процесса (рис.2), что свидетельствовало о необычайно высоком уровне аккумулированной сейсмотектонической энергии в очаге.
Нетипичным было и положение эпицентра на периферии существовавшей не менее 50-ти лет сейсмической бреши. Из-за того, что локация эпицентров в режиме «близреального времени» выполнялась по ограниченному числу станций («Улан-Удэ и «Иркутск») и не отличалась необходимой точностью, начало разрушения сейсмической бреши, имеющее важнейшее сейсмопрогностическое значение, осталось «за кадром».
Последовавшее 25 февраля новое развитие очагового процесса было более представительным по количеству событий, но характер процесса в течение многих часов повторяет сценарий 9-10 февраля. Следует отметить локализацию во времени форшоков. За 12 часов до наиболее сильного события отмечается как минимум две серии (между 6-8 и 11,5-15 часами) форшоков, разделяемых 3-3,5-часовыми затишьями. Радиус эпицентральной области увеличился до 90 км. Неоднократно фиксировались сейсмограммы с «дуплетами», когда события отделялись друг от друга долями минут. Приуроченность эпицентров форшоков к краевой части сейсмической бреши - стабильной перемычке между двумя ранее существовавшими очагами -свидетельствовала о переходе процесса на более высокий иерархический уровень и обозначила эпицентр будущего сильного землетрясения. В этой ситуации начало повторной форшоковой активизации могло рассматриваться краткосрочным предвестником готовящегося разрушения перемычки и формирования единого макроразрыва.
25 февраля в 18 ч. 18 мин по Гринвичу (глубокой ночью по местному времени) впервые за весь период инструментальных наблюдений было зарегистрировано землетрясение в южной акватории Бай-ката магнитудой М—6.0 (К=14,б). Основной толчок за две минуты предварял форшок с К=!0.2. Спустя 12 минут после главною толчка
произошел афтершок почти такой же силы. После главного удара сейсмические события 8-13 энергетического класса фиксировались практически непрерывно в течение 18 часов. Далее произошел быстрый спад и процесс деструкции вновь перешел в квазистабильную фазу. Всего за период с 25 февраля по 31 марта зарегистрировано 890 событий, локализованных во времени и в пространстве. Число аф-тершоков N уменьшалось со временем Т в соответствии с законом Омори >^=432,38-ТР, где р-1.6678, что согласуется с данными по другим сериям и группам землетрясений Байкальского рифта (0,9 < р < 1,8) [3]. Впоследствии было установлено, что главный толчок и большинство зарегистрированных землетрясений имели «типично рифтовый» механизм (блюгоризонтальная ориентация осей растяжения и близвертикальная - сжатия) и сбросовый и сбросо-сдвиговый характер тектонических подвижек [4].
Заключение
При пространственно-временном анализе распределения сейсмических событий активизированного в 1999 г. фрагмента Обручевско-го разлома выделены три стадии развития очагового процесса:
1) 1962-1972 гг. релаксации региональных напряжении предшествующего период? сейсмической активизации Байкальского рифта,
2) 1972-1991 гг. квазистационарного накопления дефектов;
3) 1991-1998 гг. - потери устойчивости.
Очаговая область землетрясения 1999 г. весь инструментальный период (не менее 40 лет) существовала как сейсмическая брешь между двумя соседними дефектными зонами, проявившимися кластерами землетрясений в период с 20 июля 1972 г. по 2 декабря 1973 г. (на юго-западе) и с 25 мая 1979 г. по 09 июля 1998 г. (на северо-востоке). С 1991 г. (за 8 лет до Южнобайкальского землетрясения!) из области этого кластера начинается миграция эпицентров землетрясений с К>12 в юго-восточном направлении, что сопровождается усилением скорости дефекгообразования в зоне Обручевского разлома.
Произошедшее 25 февраля 1999 г. Южнобайкальское землетрясение - уникальное для инструментальных сейсмологических наблюдений Байкальского рифта событие; Землетрясение имело два главных толчка относительно высоких энергетических уровней: 10 февраля (К=12,5) и 25 февраля (К-14,6 магнитуда М=6,0), предваряв-
шихся сейсмическим затишьем, форшоковой активизацией и сопровождавшихся многочисленными афтсршоками.
По характеру энерговыделения первая (9-10 февраля) афгершоко-вая последовательность существенно отличалась от роевых процессов умеренной силы, регистрировавшихся ранее в Прибайкалье. При интенсивности главного толчка немногим выше 12 энергетического класса событие сопровождалось сверхактивным развитием афтершо-кового процесса, что свидетельствовало о необычайно высоком уровне аккумулированной сейсмотектонической энергии в очаге. При обеспечении оперативного сбора и обработки сейсмограмм для более точного определения координат положение эпицентра - в краевой части существующей не менее 40 лет сейсмической бреши -и сверхактивное развитие афтершокового процесса 9-10 февраля 1999 г. имели бы решающее сейсмонрогностическое значение для объявления режима повышенной геодинамической опасности на Южном Байкале.
Опыт отслеживания в близреальном времени форшокового процесса Южнобайкальского землетрясении 25 февраля 1999 г. еще раз подтверждает необходимость реализации в рамках системы локальных сейемонаблюдений функции оперативного анализа текущей сейсмической обстановки и оповещения населения. Для практической реализации этого перспективного подхода к снижению сейсмического риска требуется существенно повысить качество и надежность каналов связи, применяемых для телеметрической передачи данных.
В процессе сейсмогенного разрушения в 1999-2001 гг. перемычки, существовавшей между двумя активизированными ранее фрагментами, произошло укрупнение Обручевского разлома. С точки зрения теории катастроф современная стадия развития Южнобайкальской сейсмогенерирующей зоны характеризуется нахождением сейсмического режима в точке бифуркации, когда возможен как переход на новую стадию более высокоэнергетических землетрясений, гак и разрядка накопленной сейсмотектонической энергии в виде афтер-шоков - потока относительно слабых землетрясений. Для уточнения дальнейшей направленности сейсмотектонического процесса необходимо наладить мультидисциплинарный мониторинг напряженного состояния вновь образовавшейся энергетически открытой разломной системы.
Литература
1. Дамаскинскаи Е.Е., Куксеико В С., Томилин Н.Г. Взаимосвязь пространственной и временной локализации разрушения гетерогенных материалов в рамках двухстздийной модели процесса // Построение моделей развития сейсмического процесса и предвестников землетрясений. Вып. I. - М. : ИФЗ РАН, 1993. - С. 9-16
2. Голенецний С.И. Сейсмичность Прибайкалья - история ее изучения и некоторые итоги //Сейсмичность и сейсмогеология Восточной Сибири. M: llavKa, 1977.-С.З-42.
3. Солоненко Н.В., Солонснко А В. Афтершоковые последовательности и рои землетрясений в Байкальской рифтовой зоне. - Новосибирск: Наука, 1987 - 93 с.
4. Ружич В,В., Семенов P.M., Мельникова В.И. и др. Гсодинамическая обстановка в районе Южнобайкальского землетрясения 25.02.1999 года и его характеристика П Геология и геофизика. 2002. - Т.43. - №5. - С. 470-483.
5. Соболев Г А. Основы прогноза землетрясений. -М.: Наука, 1993. - 313 с.
6. Bingjun Zheng. Michael W.Hamburger, and Georgi A.Popandopulo. Precursory Seismily Changes Preceding Moderate and Large Earthquaekes in the Garm Region, Central Asia//Bul!etin of the Seismological Society of America. - 1995,- vol.85. - Nu.2. -P.571-589.
Стоянка Подзвонкая как опорный палеофаунистический разрез юга Западного Забайкалья
Д. В. Кобылкин, В.И. Ташак
Бурятский государственн ый университеm
Создание палеогеографических реконструкций периода обитаний древних обществ позволяет приблизиться к решению проблемы взаимоотношения общества с окружающей средой в различные хронологические периоды. Одной из основ подобных реконструкций являются данные, полученные палеозоологическим методом.
В Забайкалье, как известно, имеется большое число палеолитических объектов, несущих в себе остатки палеофауны. Благодаря комплексному подходу, используемому археологами к изучению этих объектов, они имеют строгую стратиграфическую привязку.
Стоянка Подзвонкая - один из самых значительных памятников палеолита южной части Западного Забайкалья. Здесь наряду с огромным количеством каменных артефакгов были найдены остатки крупных и мелких млекопитающих, принадлежащих различным видам. Имеющиеся радиоуглеродные датировки позволяют отнести памятник к малохетской стадии каргинского межледниковья.
