Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ОЦЕНКА СЕЙСМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ РЕГИОНАЛЬНОЙ СЕТИ СЕЙСМИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ И МЕТОДАМИ ИЗОТОПНОЙ ГЕОХИМИИ

Кужугет К.С. 1 Рычкова К.М. 1 Лебедев В.И. 1 Монгуш С-С.С. 1 Аюнова О.Д. 1
1 ФГБУН «Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов» Сибирского отделения Российской академии наук
В статье рассматривается оценка сейсмической и тектоно-магматической активности на основе данных сети сейсмических станций и методами изотопной геохимии. Приведен анализ пространственно-временного распределения эпицентров землетрясений Тувы и прилегающих территорий. Приведен анализ химического состава и гелия источника озера Дус-Холь в связи с сейсмическими событиями 2013–2014 гг. Выявлены индикаторы сейсмогеодинамической активности в Центрально-Тувинской котловине Тувы. Отмечена необходимость создания эффективных систем мониторинга и прогноза землетрясений, обеспечивающих более высокий уровень безопасности населения и объектов инфраструктуры. Неустойчивое состояние литосферы диктует необходимость продолжения и расширения мониторинга подземных флюидов. Возрастающая сейсмоактивность, ввод в эксплуатацию ответственных инженерных сооружений и коммуникаций требуют обоснования выбора современного комплекса методов наблюдения сейсмической активности, проведения мониторинга.
сейсмическая активность
сейсмомониторинг
газогеохимические показатели. изотопный состав
1. Дучков А.Д., Рычкова К.М., Лебедев В.И. и др. Оценки теплового потока Тувы по данным об изотопах гелия в термоминеральных источниках. Геология и геофизика. – 2010. – Т. 51, № 2. – С. 264–276.
2. Кужугет К.С., Монгуш С.С.С. Мониторинг землетрясений Центральной Тувы. – Вестник Тувинского государственного университета. Технические и физико-математические науки. – 2014. – № 3 (22). – С. 155–159.
3. Лебедев В.И., Рычкова К.М., Дучков А.Д., Каменский И.Л., Чупикова С.А. Сейсмическая и геотермальная активность на территории Тувы и сопредельных регионов. // Состояние и освоение природных ресурсов Тувы и сопредельных регионов Центральной Азии. Эколого-экономические проблемы природопользования: Вып. 13–14 / Отв. ред. докт. геол.-мин. наук В.И. Лебедев – Кызыл: ТувИКОПР СО РАН. – 2014. – С. 64.
4. Лебедев В.И., Ярмолюк В.В., Сугоракова А.М. и др. Новейший вулканизм и вероятность тектономагматической активизации сейсмоопасных зон на территории Тувы // Сосотяние и освоение природных ресурсов Тувы и сопредельных регионов Центральной Азии. Геоэкология природной среды и общества: Научные труды ТувИКОПР СО РАН / Отв. ред.: д.г.-м.н. В.И. Лебедев. – Кызыл: ТувИКОПР СО РАН, 2001. – С. 46–52.
5. Рычкова К.М., Монгуш С-С.С., Копылова Ю.Г., Сат Х.Н. Газогеохимические показатели сейсмодинамической активности (Центральная Тува, оз. Дус-Холь). – Сейсмическая безопасность региона и воздействие сейсмологических и социально-экономических факторов на его развитие: Материалы Всероссийской научно-практической конференции (17–18 ноября 2015 г.). – Кызыл: РИО ТувГУ, 2015. – С. 87–91.

Республика Тыва среди регионов России отнесена к первой группе сейсмического риска с индексом 1,8. Высокая сейсмичность территории обусловлена сложным геологическим строением и активным проявлением многократных тектоно-магматических процессов в геологической истории формирования континентальной коры Тувино-Монгольского сектора Центрально-Азиатского подвижного пояса [2]. На территорию Тувы приходится около 26 % от общего количества зарегистрированных сильных землетрясений в Алтае-Саянской области. Главной особенностью проявления здесь сейсмичности является многочисленность землетрясений энергетического класса К > 10 и линейно-узловое размещение эпицентров (рис. 1, 2).

kug1.tif

Рис. 1. Пространственное распределение эпицентров землетрясений за исторический и инструментальный период наблюдений. Схема размещения сейсмологической сети

kug2.tif

Рис. 2. Ареалы повышенных концентраций мантийного гелия и пункты измерений теплового потока

Цель исследования

Целью исследования являлись параметрическая оценка сейсмической и тектономагматической активности региона. Анализ уровня сейсмического контроля и мониторинга на территории Тывы.

Материалы и методы исследования

Одним из методов оценки сейсмической активности в настоящее время являются данные отдаленных региональных сейсмостанций. Созданная система сбора и обработки сейсмической информации направлена на изучение и анализ современной сейсмической активности территории.

Параметрическая оценка сейсмической и тектоно-магматической активности невозможна без инструментального изучения теплового поля и оценки геодинамического состояния этого сегмента литосферы, с 2003 г. для оценки теплового потока применялись современные методы газовой геохимии анализа проб из многочисленных очагов. термоминеральной разгрузки [1].

Результаты исследования и их обсуждение

С начала 1960-x гг. в данном регионе начала формироваться сеть сейсмологических станций, в результате работы которой к настоящему времени накоплен экспериментальный материал об особенностях сейсмического процесса региона. В настоящее время на территории Тувы действуют 9 сейсмостанций: 3 станции – СО РАН (Новосибирск), 2 станции – КНИИГиМС (Красноярск), 4 станции – Центр мониторинга эндогенных источников чрезвычайных ситуаций (ЦМЭИ ЧС РТ) ТИКОПР СО РАН (г. Кызыл), расположенных в населенных пунктах Чадан, Туран, Эржей, Самагалтай в Республике Тыва (рис. 1). Установленные сейсмологические комплексы (ЦМЭИ ЧС РТ) оснащены цифровыми сейсмостанциями УГРА-2, промышленными компьютерами для сбора и обработки сейсмологических данных, терминалами спутниковой связи, работающими в стационарном режиме. Станции работают в постоянном режиме с 2010 г., за исключением аварийных ситуаций. По данным сейсмостанций (г. Кызыл) рассчитываются координаты, магнитуда (М), энергетический класс (К), результаты вносятся в единый каталог. Каталог содержит данные о сейсмических событий региона начиная с 1960 г. Для доинструментального и раннеинструментального периода привлекаются архивные данные [5].

За период наблюдений на территории Тувы и близлежащих территориях произошло более 11000 сейсмических событий. В пространственном распределении землетрясений выделяются линейные и узловые зоны сгущения эпицентров, отражающие разломно-блоковое строение территории (рис. 1). Зоны, сейсмически активные в настоящее время, проявляются магнитудами более 4 (рис. 2).

Как сейсмически активные выделяются складчатые сооружения Восточно-Тувинского нагорья, Юго-Западной Тувы, Горного Алтая и Северо-Западной Монголии. Активизации тесно связаны с крупнейшими землетрясениями и в большей своей части протекают как афтершоковый процесс (рис. 3). Наиболее высокая сейсмическая активность отмечена в восточной Туве, связанная с проявлением Тайрисингольского и Билино-Бусийнгольского систем разломов глубинного заложения, примыкающих к юго-западному флангу Байкальской внутриконтинентальной рифтовой системы. Территория юго-западной Тувы представляет собой район сочленения крупнейших Шапшальского, Цаган-Шибетинского глубинных разломов, проявленных многочисленными землетрясениями и землетрясениями с магнитудами более 5,5 (рис. 3) [2].

kug3.tif

Рис. 3. График распределения магнитуд по интервалам времени

В последние годы исследованы 5 очагов современной геотермальной деятельности, приуроченных к активным разломам в бортовой части Билин-Бусийнгольского рифтогенного грабена и его горном обрамлении. Пробы отобраны из многочисленных горячих источников в центральной части рифта (в районе сезонного курорта Уш-Бельдир), из термальных источников Эми-Бусийнгольской зоны (Тарыс), из источников Салдам, приуроченных к зоне сопряжения Агардагского и Бусийнгольского разломов, из источников Маймалыш в срединной части хребта академика Обручева, из сероводородного источника Нарын в западной части Сангиленского поднятия (рис. 2). Новейшие данные по изотопному составу минеральных источников подтверждают ареальное распространение мантийного гелия, доля которого во флюидах термальных источников, выводимых как глубинными, так и оперяющими локальными разломами, достигает 12–20 %, что указывает на высокую активность разломных структур Восточной Тувы, а также свидетельствует о расширении изотопно-гелиевой аномалии Байкальского рифта в западном направлении.

В центральной части Тувы в мониторинговом режиме проведены исследования химического состава и изотопов гелия гидроминеральных источников озера Дус-Холь. Наблюдаемый период с 08.08.2013 по 28.08.2014 г. характеризуется сейсмическим затишьем. Установлены отклики на землетрясение (26.04.14 г.) с магнитудой 2,0 на расстоянии 43 км от пункта наблюдения.

Практически все элементы, за исключением отдельных, вышли за пределы диапазона фонового изменения параметра. Аномалии имеют скачкообразный вид как положительного, так и отрицательного знака преимущественно постсейсмического характера. Исключение составляют катион Cl–, анионы Na+, Mg2+,K+, PH, Br, имеющие пред- и постсейсмические изменения, при этом предсейсмические имеют положительный знак, по амплитуде уступающие постсейсмическим. Наиболее чуткими предсейсмическими изменениями характеризуются хлор, натрий и минерализация. У Cl наблюдается предсейсмическое увеличение концентрации до 1100 мг/л; постсейсмическое уменьшение до 100 мг/л при среднем 701,9 мг/л. Na+ характеризуется предсейсмическим увеличением концентрации до 540 мг/л и постсейсмическим уменьшением до 230 мг/л при среднем в 441 мг/л. Минерализация увеличилась до 2700 мг/л, а затем уменьшилась до 1800 мг/л при среднем 2389 мг/л. Предсейсмическое содержание Mg2+ незначительно увеличивается до 180 мг/л при среднем 135 мг/л.

Постсейсмические изменения характерны для катионов и анионов. SO42–откликается постсейсмическим уменьшением концентрации до 200 мг/л при среднем 517 мг/л. Для HCO3 постсейсмическая концентрация достигает 1150 при среднем 449 мг/л. Концентрация Ca2+ уменьшается после землетрясения до 70 мг/л при среднем 152 мг/л. Постсейсмическое содержание водорастворенного газа CO2 увеличилось до 65 мг/л при среднем в 16 мг/л.

Наиболее аномальным постсейсмическим изменением среди микроэлементов выделяется Fe(общ), которое при среднем содержании в 0,08 мг/л увеличилось более чем в 6 раз.

Среди микроэлементов выделяется аномальное постсейсмическое содержание железа общего до 0,49 мг/л при среднем 0,08 мг/л. Такие микроэлементы, как Br, F, Si, B, Sr, характеризуются незначительными постсейсмическими выходами как положительного, так и отрицательного знака за пределы диапазона фонового изменения параметра.

Скачкообразный вид аномалий обусловлен, по-видимому, первоначальным сжатием трещин, в результате чего на выходе увеличилась концентрация наиболее преобладающих в составе элементов, а затем расширением трещин и уменьшением их концентраций. Близость очага землетрясения и незначительная сила толчка, по-видимому, также объясняют скачкообразный характер изменений. Причиной реакции состава подземных вод на событие с М = 2 является наличие скрытого глубинного разлома север-северо-западного простирания, ограничивающего овальные блоки ранних каледонид. Определялись следующие величины: Cф – фоновая величина параметра; Sф – среднеквадратичное отклонение в период фоновых вариаций; Cф ± 2Sф – диапазон фонового изменения параметра. По результатам детального изучения элементного состава проб воды за период исследований выделяются скачкообразные изменения (более двух стандартных отклонений) (рис. 3) [4].

kug4.tif

Рис. 4. Динамика изменения макроэлементного состава и минерализации проб воды Западного источника оз. Дус-Холь. Пунктирной линией отмечены два стандартных отклонения. Круглыми значками – до и после землетрясений магнитудой равной 2

Выводы

Регион Тувы обладает большим разнообразием геологических и тектонических условий. По обобщенным данным сейсмического мониторинга выделены основные сейсмоактивные зоны области [3]. Периодичность и частота сейсмических событий и событий с высоким классом опасности свидетельствуют о тектоно-магматической активизации региона. Проявления сильных землетрясений приурочены к периодам возникновения максимальных аномалий геофизических и геохимических полей, отражающих критическое неусточивое напряженно-деформированное состояние земной коры. Результаты свидетельствуют о необходимости продолжения и расширения наблюдения режима минеральных вод источников Западный и Восточный оз. Дус-Холь. Поиск и выявление газогеохимических показателей сейсмодинамической активности земных недр, изучение гелионосности подземных вод горно-складчатых районов и переходных зон орогена имеет большое научное и практическое значение в прогнозе сейсмоактивности Тувы. Необходимо расширение автоматизированной цифровой сети непрерывного сейсмического мониторинга, создание геодинамических полигонов в сейсмоактивных районах Тувы. Необходима развернутая система связи и передачи соответствующих данных в информационно-обрабатывающие центры различных ведомств.


Библиографическая ссылка

Кужугет К.С., Рычкова К.М., Лебедев В.И., Монгуш С-С.С., Аюнова О.Д. ОЦЕНКА СЕЙСМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ РЕГИОНАЛЬНОЙ СЕТИ СЕЙСМИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ И МЕТОДАМИ ИЗОТОПНОЙ ГЕОХИМИИ // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 11-2. – С. 348-353;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36236 (дата обращения: 29.11.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074