Геолого-геофизическая основа сейсмического районирования европейского северо-востока России Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 550.834(470.13)

ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ОСНОВА СЕЙСМИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРО-ВОСТОКА РОССИИ

В. А. Лютоев, Т. А. Пономарева Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар [email protected], [email protected]

Рассматриваются вопросы общего сейсмического районирования, указываются как традиционные, так и новые методы его осуществления, которые могут дать более эффективные результаты. В сейсмическом районировании территорий наряду с сейсмотектоническими характеристиками предлагается применять данные о радоновых концентрациях и тепловом поле. Для определения глубин, на которых могут возникнуть зоны инициации и очаги землетрясений, рекомендуется использовать расчеты упругих и прочностных параметров горных пород по сейсмоструктурным этажам земной коры. Высказывается мысль о том, что понятия зона инициации и очаг землетрясения имеют разный физический смысл.

Ключевые слова: сейсмическое районирование, сейсмогенные зоны, тепловой поток, удельная активность радона, глубинное сейсмическое зондирование, сейсмоструктурные этажи, волноводы, упругие параметры и прочностные параметры, параметр упругой емкости.

GEOLOGICAL-GEOPHYSICAL BASEMENT FOR SEISMIC ZONING OF EUROPEAN NORTH-EAST OF RUSSIA

V. A. Lyutoev, T. A. Ponomareva

Institute of Geology of Komi SC UB RAS, Syktyvkar

Questions of general seismic zoning are examined. Both traditional and new approaches for zoning that might give more positive results are suggested. Radon survey and geothermal field data alone with seismic-tectonic data have been used for zoning. Calculations of elastic and strength parameters of rocks connected to certain seismic-structural levels of Earth’s crust have been made to identify possible depths of initialization and earthquake focuses. Authors suggest that initiation zone and earthquake focus itself make different physical sense (nature?).

Keywords; seismic zoning, zones of seismic generation, geothermal flux, radon radioactivity, deep seismic, seismic-structural levels, elastic and strength parameters, specific storage capacity.

Введение

До недавнего времени последовательность проведения сейсмического районирования любого региона подчинялась следующему алгоритму: на имеющейся базе исторических сведений и инструментальных данных о местных землетрясениях делалось заключение о сейсмичности этого региона. В дальнейшем, привлекая гео-лого-геофизический материал по территории исследований, приступали к построению схем или карт сейсмического районирования [7]. При этом особую ценность в процессе их построения представляли данные современной геодинамики и сейсмотектоники, а также сведения о глубинном строении земной коры и верхней мантии. В итоге проводилось разделение территории региона на сейсмичные и асейсмичные районы. По такому плану ранее нами было осуществлено

сейсмическое районирование европейского северо-востока России [3, 4]. Наряду с историческими сведениями и инструментальными данными о землетрясениях составной частью наших исследований стало сейсмотектоническое районирование, в рамках которого стало возможным определить примерное положение эпицентров будущих землетрясений относительно геолого-тектонических структур. На этой основе мы смогли выделить не только сейсмогенные зоны, но и участки потенциальных сейсмических событий.

Ранее далеко не везде (особенно на территориях со слабо выраженной сейсмичностью) записывались местные сейсмограммы, несущие информацию о спектре сильных движений, которые в свою очередь являются основой познания физики очага землетрясения. В связи с этим при сейсми-

ческом районировании более крупного масштаба, т. е. при детальном сейсмическом районировании возникает острая необходимость поисков вариантов решений данной проблемы. По нашему мнению, с определенной долей эффективности она может быть решена с привлечением данных о радоновых концентрациях, тепловом поле, с учетом индивидуальных прочностных и упругих параметров горных пород геологических структур. Последние можно получить на основе расчетов динамических модулей упругости, используя в качестве исходного материала данные о скоростях продольных (Ур) и поперечных (У8) волн, полученных методом глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ), совместно с плотностью (о) пород, рассчитанной с помощью корреляционных зависимостей (Ур/о). Таким образом, используя геологические, геофи-

зические, тепловые и физико-механические свойства горных пород, можно определить потенциал сейсмичности и возможную глубину очага землетрясения на каждой изучаемой геологической структуре. По нашему мнению, именно такой всеобъемлющий комплексный подход наиболее эффективен при построении карты-схемы сейсмического районирования территории Европейского Северо-Востока.

Комплексная интерпретация данных разломной тектоники, теплового поля и радоновой съемки

Обобщая данные разломной тектоники, радоновых концентраций и теплового поля Европейского Северо-Востока (см. рисунок), мы придерживались общих теоретических подходов, согласно которым глубинные разломы являются зонами повышенной проницаемости земной коры и одновременно служат каналами повышенной проводимости для внедрения в горизонты осадочного чехла не только нефти, но и тяжелого инертного

природного газа — радона (радоновая съемка была проведена в 2000 г. коллективом ученых из Института биологии Коми НЦ УрО РАН под руководством А. И. Таскаева [12]).

А региональные аномалии тепловых потоков отражают распределение естественных радионуклидов и плот-ностных неоднородностей в земной коре и верхней мантии [5]. Так, самые высокие содержания радона и продуктов его распада фиксируются около долго живущих разломов, заложив-шихся в рифейское время. Вдоль За-падно-Тиманского разлома с юго-востока на северо-запад средние значения удельных активностей Яа228 в питьевых водах меняются в пределах от 30.4х10-2 до 70.3 и 98.8х10-2 Бк/л.

Около Восточно-Тиманского глубинного разлома средняя удельная активность Яа228 в исследуемых водах варьируется от 16.7±6.3х10-2 до 67.3 и 104.9х10-2 Бк/л, а в отдельных населенных пунктах (например, в с. Мут-ница и п. Ярега) достигает 110х х10- 2 Бк/л. На северо-восточной стороне зоны Припечорского глубинного разлома концентрация Яа228 в артезиан-

ской скважине составила 26.7±19.3х х10-2 Бк/л. Вдоль Илычского глубинного разлома концентрация радона в водах соответствуют 10.4±1.78х х10-2 Бк/л. Разрывные нарушения по-зднепалеозойско-раннемезозойского возраста заложения имеют северо-восточное и северо-северо-восточное простирания. Так, вдоль Главного Западно-Уральского разлома, мы отмечаем незначительные изменения концентраций радия и радона, за исключением узлов пересечения с разломами за-падно -северо -западного простирания, где концентрация Яа228 в водах меняется от 26.7±19.5х10-2 до 45.9±25.8х х10-2 Бк/л, а в водах артезианских скважин — до 60.5±0.42х10-2 Бк/л.

На карте теплового потока (д) земной коры Европы [11] на территории Печорской синеклизы выделяются линейные аномалии северо-западного направления с максимальными значениями (50 мВт/м2) в центральной ее части и изометричные аномалии со значениями 80 мВт/м2 — в юговосточной. В складчатых зонах байка-лид Тимано-Канинской гряды плотность теплового потока составляет 40—50 мВт/м2 (см. рисунок). Над Пре-дуральским прогибом происходит смена направления изолиний д и заметное снижение. Другие аномалии теплового потока со значением 50 мВт/м2 и ниже имеют северо-восточное направление, характерное для уралид. В Зауралье на территории Западно-Сибирской плиты вновь отмечаются повышенные значения теплового потока — 50—80 мВт/м2. Изолинии теплового потока латерально систематизируются в двух направлениях: северо-западном с повышенными и северо-восточном с пониженными значениями. Распределение плотности теплового потока в земной коре и верхней мантии и концентраций естественных радионуклидов явно соответствует структурному плану Печорской плиты и Урала.

Определение глубин возможных очагов землетрясений

Определение глубин возможных очагов землетрясений проводилось поэтапно. Первоочередной задачей этого процесса стало обнаружение волноводов в разрезе земной коры Европейского Севера-Востока. Для этого необходимо было по данным ГСЗ [1] подробно рассмотреть характер изменения скоростных и плотно-стных параметров с глубиной. Следу-

Разломы, тепловой поток и радиогенная теплогенерация земной коры Тимано-Севе-роуральского региона.

Условные обозначения: 1 — изолинии теплового потока земной коры [11]; 2 — объекты с повышенной удельной радиоактивностью [12]; 3 — разломы: а) — рифейские (сплошная линия — установленные, пунктирная — предполагаемые); б) — вендско-раннепалеозойские; в) — позднепалеозойско-раннемезозойские. Названия разломов даны по Н. А. Малышеву [6]: ЗТ — Западно-Тиманский, ВТ — Восточно-Тиманский, Пр — Припечорский, ИЧ — Илыч-Чикшинский, ВК — Восточно-Колвинский, Вр — Варандейский, ВТл — Вашуткинско-Талотинский, ЗП — Западно-Пайхойский, ГЗ — Главный Западно-Уральский, ГУ — Главный Уральский

ющая задача заключалась в определении оценочных критериев, установленных на основе расчета прочностных и упругих параметров в пределах геолого-тектонических структур высшего и первого порядков на территории исследований, указывающих на возможность формирования очагов землетрясений.

Для выделения внутрикоровых волноводов использовались общепринятые критерии, согласно которым низкие значения скоростей сейсмических волн и плотностей рассматриваются как результат особого флюидного режима в процессе формирования каждого конкретного слоя. Путем анализа кинематических и пространственных характеристик глубинных разрезов земной коры, пересекающих надпорядковые структуры и структуры первого порядка Тимано-Северо-уральского региона, были выделены сейсмоструктурные этажи (ССЭ). Сейсмоструктурные этажи выполнены структурно-вещественными комплексами, характеризующими вертикальную расслоенность континентальной части литосферы [2]: первый этаж (I) соответствует сланцевому комплексу пород, второй (II) — гней-согранулитовому, состоящему из гра-нито- и диоритогнейсового подкомплексов (II' и II") пород, и третий (III) — гранулитометабазитовому комплексу пород (табл. 1).

В разрезе земной коры Канино-Северотиманского мегавала Тиман-ской гряды во II' ССЭ на глубине 15— 21 км присутствуют волноводы со скоростями поперечных волн У8 в интервале 3.90—3.92 км/с. В структурах Печорской синеклизы наблюдаются волноводы с таким же У8, находящиеся в пределах Печоро-Колвинского прогиба во II' ССЭ на глубине 16.0— 25.0 км. В северо-восточном направлении от него отмечается опускание волноводов с несколько повышенными скоростями поперечных волн (3.95—4.01 км/с) до глубины 28.2 км. В разрезе Большеземельского свода во II'' ССЭ на глубине 23—30 км обнаружены волноводы со значениями У8, равными 3.79—3.85 км/с. По краевым частям Печорской синеклизы нами выявлены области земной коры, в разрезе которых присутствуют два уровня волноводов с разными У8. Так, в разрезе Припайхойского прогиба первый уровень волноводов со скоростями У8 от 3.65 до 3.75 км/с располагается на глубине 8—14 км и относится к I ССЭ, второй (У8 4.05—4.75 км/с) на-

ходится на глубинах 23—29 км и принадлежит к II'' ССЭ. В строении Пай-хойского аллохтона первый уровень волноводов (У8 3.65—3.71 км/с), обнаруженный на глубине 8—13 км, относится к I ССЭ; второй (У8 3.65— 3.71 км/с), достигающий глубины 19— 38 км, относится ко II'' ССЭ. В разрезе земной коры в Косью-Роговском прогибе в породах диоритогнейсового подкомплекса пород также выявлено два уровня волноводов — на глубинах 20 и 34 км. На севере Урала волноводы установлены в разрезах Восточно-Уральской зоны в самых низах земной коры, т. е. в III ССЭ. Области волноводов с У8 в пределах 3.70—3.75 км/с, имеющие мощность 4—8 км, расположены на глубинах 33—40 км на Полярном и на глубине 35—43 км на Приполярном Урале. Уральская область отличается от сопредельных территорий не только северо-северо-восточной ориентировкой структур, но и глубинным расположением волноводов и пониженным тепловым потоком [8].

Так, в разрезах земной коры на европейском северо-востоке России волноводы, соотносимые со структурами Печорской синеклизы, формируются в верхней части коры, где повсеместно присутствует гранитогнейсовый подкомплекс пород, отмечаются высокие тепловые потоки и повышенные содержания радона и продуктов его распада. Волноводы Урала расположены в гранулито-метабазитовом комплексе в нижней части коры с характерной для нее пониженным тепловым потоком. В разрезах коры «переходной» области (в Предуральском, Припайхойском и Косью-Роговском прогибах) отмечаются два уровня волноводов: «печорских», имеющих тенденцию перемещаться вверх по разрезу, и глубинных — «уральских». В геологических структурах Волго-Уральской антеклизы волноводы нами не обнаружены.

Для определения динамических и статических прочностных и упругих параметров горных пород использовались номограммы В. Н. Никитина и формулы В. И. Бондарева [9]. Для каждого ССЭ выбранной геологической структуры были рассчитаны следующие модули упругости: Ед^Ес — модули Юнга, vд — коэффициент Пуассона, О — модуль сдвига, Едеф — модуль общей деформации, осж — предел прочности сжатия (табл. 1). Далее с помощью математической операции, известной как пересечение множеств, из ранее полученных

прочностных параметров горных пород в пределах одного ССЭ составлялась его единая индивидуальная характеристика. Эта характеристика, одновременно принадлежащая каждому из множеств параметров (сдвиговой, сжимающей и общей прочности), получила название — параметр упругой емкости (О — омега). Чем больше этот параметр, тем выше способность накопления упругой энергии в ССЭ, и наоборот. Таким образом, мы исключаем анализ каждого параметра отдельно и рассматриваем только их общую эффективную составляющую —

О, позволяющую избежать предвзятость характеристик ССЭ, составленных на основе только одного параметра при наличии еще и других, возможно даже противоречивых показателей, которые используются при определении возможных глубин очагов землетрясений. Для закрепления наших выводов воспользуемся авторитетными мнениями ведущих сейсмологов — М. А. Садовского и В. Ф. Писаренко [10], которые утверждают, что формирование очага землетрясения в блоковой среде земной коры происходит прежде всего вследствие накопления упругих деформаций в объеме самого блока. Скорость этого накопления зависит от диссипативных особенностей блока: в условиях быстрой его диссипации происходит выброс сейсмической энергии. В большинстве таких случаев этот процесс происходит по границам блоков, имеющим повышенную сеть трещиноватости [10]. Результаты расчетов по параметру О позволили обнаружить достаточно хоро -шо дифференцированную картину изменения упругих свойств горных пород в ССЭ геологических структур (табл. 1). В определении возможной глубины формирования очага землетрясений следует исходить из анализа оценочных критериев, представленных в виде следующих неравенств:

1) при ОIII>>ОII<ОI — в кровле III и в подошве I (небольшой силы) ССЭ;

2) при ОIIIH~ОII>ОI — в кровле II ССЭ;

3) при ОIII<ОII>ОI — в кровле II ССЭ;

4) при ОIII<<ОII>>ОI — в подошве и в кровле II ССЭ;

5) при ОГУ>>Ош< ОIIH~ОI — в кровле III ССЭ;

6) при ОIII>>ОII>>ОI — в кровле III и II ССЭ;

7) при ОIII>>ОII>ОI — в кровле

III и маловероятно во II ССЭ.

Таблица 1

Кинематические, пространственные и упруго-прочностные параметры горных пород геологических структур европейского северо-востока России

№ Название структуры Ур, кпр о. н, ССЭ Ед | Ес | О | Едеф. | ^ сж | £1 ь,

п/п I порядка км/с г/сіУҐ км ГПа км

Тиманская гряда

1 Канино-Тиманский мегавал 5.90 6.05 6.63 7.25 1.64 1.65 1.71 1.66 2.64 2.69 2.88 3.03 11.0 15.0 33.0 38.5 I ІГ II" III 0.204 0.210 0.240 0.215 8.2 8.8 10.7 14.0 7.5 8.2 10.1 13.5 3.1 3.4 4.1 5.6 1.09 1.16 1.34 1.66 0.28 0.29 0.49 0.70 0.95 1.14 2.69 6.51 15

5.80 1.71 2.65 12.0 I 0.240 7.6 6.9 2.8 1.04 0.23 0.67 —

2 Четласско-Цилемский 6.10 1.70 2.68 17.6 ІГ 0.235 8.5 7.9 3.2 1.13 0.27 0.98 17.6

мегавал 6.90 1.76 2.88 39.3 III 0.262 11.2 10.6 4.2 1.39 0.48 2.80 -

5.72 1.58 2.60 8.0 I 0.166 6.8 6.1 2.6 0.97 0.30 0.76 -

Восточно-Т иманский 6.10 1.69 2.68 16.0 ІГ 0.231 8.6 8.0 3.2 1.14 0.27 0.98 16

5 мегавал 6.52 1.74 2.80 34.0 II" 0.253 9.9 9.3 3.7 1.26 0.43 2.00 -

6.90 1.79 2.95 40.0 III 0.273 11.2 10.6 4.2 1.39 0.46 2.68 -

Печорская синеклиза

5.90 1.64 2.64 11.4 I 0.204 8.2 7.5 3.1 1.10 0.28 0.95 11.4

г Ижма-Печорская 6.1 1.66 2.70 16.7 ІГ 0.215 8.9 8.3 3.4 1.17 0.29 1.15 -

моноклиналь 6.63 1.70 2.88 32.8 II" 0.235 10.8 10.2 4.1 1.35 0.51 2.82 -

7.15 1.65 3.10 37.4 III 0.210 14.1 13.6 5.6 1.66 0.71 6.60 -

5.95 1.72 2.84 12.5 I 0.245 9.3 8.7 3.5 1.21 0.25 1.06 -

9 Печоро-Колвинский 6.21 1.75 2.73 25.0 ІГ 0.258 8.6 8.0 3.2 1.14 0.25 0.91 25

прогиб 6.82 1.74 2.94 29.3 П" 0.253 11.3 10.7 4.3 1.40 0.50 3.01 -

6.93 1.75 2.98 41.4 III 0.258 11.8 11.3 4.5 1.45 0.51 3.33 -

6.22 1.77 2.72 16.0 I 0.266 8.7 8.1 3.4 1.15 0.24 0.94 -

6.45 1.78 2.72 23.0 ІГ 0.269 9.0 8.4 3.6 1.18 0.25 1.06 23

3 Большеземельский свод 6.95 1.80 2.98 30.0 III 0.277 11.3 10.7 4.4 1.40 0.46 2.83

6.70 1.70 2.90 40.0 II" 0.235 9.9 9.3 4.5 1.26 0.52 2.95 -

Предуральский желоб

1 Варандей-Адьзвенский прогиб 6.30 6.49 7.40 1.80 1.75 1.80 2.75 2.80 3.29 14.0 22.5 39.0 I II" III 0.277 0.258 0.277 8.6 9.7 14.2 8.0 9.1 13.7 3.4 3.9 5.6 1.14 1.25 1.67 0.23 0.28 0.57 0.89 1.37 5.33 22,5

6.30 1.73 2.62 13.0 I 0.249 8.3 7.6 3.5 1.17 0.26 1.06 -

Пайхойское поднятие 6.23 1.85 2.74 19.0 ІГ 0.294 8.0 7.3 3.1 1.11 0.20 0.69 19

(аллохтон) 6.58 1.68 2.86 38.0 П" 0.226 10.8 10.2 4.4 1.35 0.52 3.09 -

6.83 1.74 2.95 42.0 III 0.253 9.1 8.5 4.5 1.19 0.50 2.68 -

6.40 1.77 2.80 19.0 I 0.266 9.3 8.7 3.4 1.21 0.26 1.07 -

6.30 1.88 2.74 23.0 II 0.303 8.0 7.3 2.8 1.08 0.19 0.57 23

3 Припайхойский прогиб 6.58 1.65 2.84 29.0 IIм 0.210 10.9 10.3 4.3 1.36 0.55 3.22 29

6.75 1.75 2.91 36.0 ІІГ 0.258 10.9 10.3 4.1 1.36 0.47 2.62 -

6.45 1.72 2.72 17.5 I 0.245 9.4 8.8 3.5 1.22 0.29 1.24 -

6.65 1.71 2.87 15.7 ІГ 0.240 10.8 10.2 4.1 1.35 0.33 1.83 -

4 Косью-Роговский прогиб 6.77 1.72 2.92 23.6 III 0.245 11.3 10.7 4.3 1.40 0.35 2.11 -

6.63 1.83 2.86 33.0 II" 0.287 9.7 9.1 3.5 1.25 0.37 1.62 33

7.10 1.71 3.00 43.0 ІІГ 0.240 12.8 12.3 5.0 1.54 0.59 4.54 -

Уральский краж

5 Западно-Уральская складчатая зона 6.30 6.63 6.95 1.69 1.70 1.75 2.71 2.83 3.08 8.0 25.5 45.1 I П" III 0.231 0.235 0.258 9.3 10.6 12.2 8.7 10.0 11.7 3.5 4.0 4.7 1.21 1.33 1.49 0.29 0.33 0.53 1.23 1.76 3.71 25.5

6.25 1.68 2.72 11.0 I 0.226 9.3 8.7 3.5 1.32 0.30 1.39 —

6 Центрально-Уральское 6.63 1.70 2.83 25.5 II" 0.235 10.6 10.0 4.0 1.39 0.33 1.83 25.5

6.98 1.75 3.08 45.1 III 0.258 12.3 11.8 4.7 1.54 0.53 3.84 -

6.23 1.68 2.65 6.5 I 0.226 8.9 8.3 3.4 1.17 0.29 1.15 -

7 Восточно-Уральская 6.60 1.78 2.82 18.4 IIм 0.269 9.8 9.2 3.6 1.31 0.27 1.27 18.4

складчатая зона 6.98 1.66 2.96 46.0 III 0.215 12.7 12.2 5.0 1.58 0.63 4.98 -

Мезенская синеклиза

Пинежский прогиб 4.07 1.83 2.60 2.3 I 0.285 3.3 2.5 0.97 0.63 0.10 0.06 -

6.07 1.72 3.75 18 ІГ 0.247 11.6 11.0 4.4 1.42 0.35 2.19 -

6.62 1.82 3.53 26 II" 0.285 12.0 11.5 4.5 1.47 0.31 2.05 26

7.14 1.76 4.04 38 III 0.261 16.8 16.4 6.5 1.93 0.78 9.79 -

4.23 1.84 2.60 3 I 0.290 3.6 2.8 1.1 0.66 0.01 0.01 -

6.25 1.71 3.75 14 ІГ 0.241 12.4 11.9 4.8 1.51 0.38 2.75 14

2 Сафоновская ступень 6.58 1.73 3.53 26 П" 0.250 12.8 12.3 4.9 1.54 0.76 5.73

7.02 1.73 4.04 36 III 0.251 16.6 16.2 6.5 1.91 0.73 9.06 -

4.43 1.65 2.6 5 I 0.211 4.5 3.8 1.6 0.74 0.15 0.18 -

- 6.00 1.81 3.75 12 ІГ 0.281 10.6 10.0 3.9 1.33 0.28 1.45 -

э 6.37 1.70 3.53 28 II" 0.237 12.3 11.8 4.8 1.50 0.38 2.74 28

7.08 1.66 4.04 38 III 0.216 17.9 17.5 7.2 2.03 0.89 13.0 -

Окончание табл. 1

№ Название структуры Уг, кпр о, Н. ССЭ Ед | Ес | С | Едеф | о сж | £2 ь,

п/п I порядка км/с г/см3 км ГПа км

Волго-Уральская антеклиза

1 Сысольский свод 3.87 6.45 6.38 7.30 1.82 1.66 1.78 2.55 2.77 2.94 3.38 4 13 27 38 1 ІГ II" III 0.284 0.215 0.269 8.9 10.6 14.43 8.3 10.0 14.0 3.2 4.1 5.5 1.17 1.33 1.70 0.23 0.35 0.60 0.86 1.91 5.1 13 27

3.87 - 2.53 4 I - - - - - - -

Кировско-Кажимский 6.39 1.73 2.76 14 ІГ 0.249 9.4 8.8 3.5 1.22 0.28 1.20 14

2 прогиб 6.52 1.69 2.96 28 II" 0.231 10.9 10.3 4.2 1.36 0.34 1.94 28

7.13 1.85 3.38 37 III 0.294 13.0 12.8 5.1 1.59 0.49 3.97 -

3.87 - 2.52 3 I - - - - - - -

6.29 1.73 2.75 11 ІГ 0.249 9.1 8.5 3.4 1.19 0.27 1.09 11

3 Коми-Пермяцкий свод 6.58 1.75 3.00 21 II" 0.258 10.7 10.1 4.0 1.34 0.31 1.66 21

7.01 1.72 3.38 36 III 0.247 14.0 13.5 5.4 1.66 0.62 5.56 -

Примечание. Первоначальные данные о скоростях, использованных в вычислениях кинематических, плотностных, упругих и прочностных параметров горных пород заимствованы из работ Н. К. Булина и А. В. Егоркина [1]; И — глубины зон инициации землетрясений.

В других случаях, по нашему мнению, формирование очагов землетрясений маловероятно.

Перед определением глубин возможных очагов землетрясений нами были выделены зоны инициации (табл. 1), которые не всегда соотносятся с очагами землетрясений. Например, если в разрезе нижний ССЭ обладает большей упругой емкостью по отношению к верхнему, то в нем может накапливаться большая упругая энергия. Накопление происходит в условиях постоянной ее диссипации в окружающее пространство. В связи с этим нижележащий ССЭ постоянно будет передавать свою избыточную энергию в вышележащий ССЭ, обладающий меньшей упругой емкостью, и в нем будет скапливаться избыточная энергия, которая может достичь критического значения прочности горных пород с последующим их разрушением в зоне дислокаций. Если диссипация горных пород высокая, то избыточная энергия в них не накапливается, а с большей скоростью опять передается в окружающее пространство, в частности в верхний ССЭ, и процесс повторяется. Но ожидаемые землетрясения в верхних ССЭ будут существенно слабее. Таким образом, анализ оценочных критериев, приведенных выше, позволяет предположить:

— вероятные глубины очагов землетрясений и их количество;

— энергетический класс возможного землетрясения (чем выше упругая емкость и ниже диссипативная способность горных пород, тем он выше);

— время формирования очага землетрясения (сейсмической бре-

ши), зависящее от величины упругой емкости, диссипативной способности горных пород геологической структуры, скорости накопления упругой деформации, линейного размера будущего очага землетрясения и количества дислокаций на единицу его объема;

— деформационную активность в зонах асейсмичных разломов (в условиях отсутствия волноводов в ССЭ перенос энергии на поверхность проявляется в виде усиления).

На основе комплексной интерпретации рассмотренных выше факторов — инструментальных данных, исторических сведений,анализа глубинного строения земной коры, строения осадочного чехла, разломной тектоники и неотектоники, пространственного распределения эпицентров

и гипоцентров известных землетрясений с отнесением их непосредственно к активным в сейсмическом отношении разломам, распределения концентраций естественных радионуклидов, соотношения эффективных прочностных параметров горных пород в ССЭ геологических структур высшего и первого порядков, а также теплового поля, радиоактивности и других дополнительных материалов — были выделены четыре типа сейсмогенерирующих зон. Каждая из этих зон с учетом сейсмологических, геологических и геофизических данных была охарактеризована предельно возможными параметрами: магнитудой (М), протяженностью (Б), глубиной очага (Н), шириной плейсто-сейстовых зон с учетом приращенной балльности (табл. 2).

Таблица 2

Характеристика сейсмогенных зон на европейском северо-востоке России

Индексы сейсмозон на схеме Сейсмогенные зоны Магнитуда (интенсивность, баллы МвК) Длина, км

1-1 Кировско -Кажимская <6(7) 300

ІІ-2 Восточно -Центрально -Тиманская <5 (6) 250

ІІ-2 Припечорская (северная часть, центральная часть асейсмична) <5 (6) 360

II—2 Южно -Тиманско -Ухтинская <5 (6) 270

II—2 Южно-Печорская <5 (6) 80

ІІ-2 Интинская <4(5) 100

ІІ-2 Усинская (Печоро-Колвинская) <4(5) 80

ІІ-2 Воркутинская <4(5) 150

ІІ-2 Уральская <4(5) 400

К первому типу (1—1) отнесены зоны, в которых были инструментально зарегистрированы землетрясения интенсивностью от 6 до 7 баллов или по которым имеются исторические сведения. Ко второму типу (1—2) принадлежат зоны, подобные зонам 1—1 по сейсмогеологическому строению, но с отсутствием землетрясений. Третий тип (11—1) включает зоны с землетрясениями в пределах 5—6 баллов с имеющейся сейсмологической информацией, четвертый тип зон (11—2) подобен третьему по сейсмогеологическому строению, но сведения о сейсмических событиях отсутствуют.

Заключение

Проведенные исследования являются развитием наших предыдущих работ по сейсмическому районированию европейского северо-востока России, главным результатом которых стало выделение сеймогенных зон. Для оценки потенциала сейсмичности территории и определения глубин возможных очагов землетрясений потребовались дополнительные сведения о глубинном строении земной коры, распределении теплового поля и радоновых концентраций, а также об упругих и прочностных свойствах горных пород. Совместная интерпретация полученных нами данных позволила:

— латерально систематизировать изолинии теплового потока в двух направлениях: северо-западном с повышенными значениями и северо-восточном — с пониженными и установить, что области пониженных значений теплового поля указывают на зоны накопления напряжений, а повышенных — на их разгрузку;

— обнаружить прямую зависимость распределения тепловых потоков земной коры и верхней мантии и концентрации естественных радионуклидов от структурного плана территории;

— с учетом особенностей вертикальной расслоенности литосферы и упругих и прочностных свойств горных пород выделить в разрезе земной коры волноводы и зоны инициации упругой энергии в ССЭ.

Отметим, что волноводы традиционно рассматриваются как потенциальные области сейсмической разгрузки, а выделенные нами зоны инициации, напротив, являются областями накопления энергии упругих деформаций. Но эти области не всегда становятся очагами будущих землетрясений, в виду того что некоторые ССЭ характеризуются высокой скоростью диссипации. По этой причине в них не накапливается упругая энергия вызывающая деформации в зонах дислокаций, она передается в окружающее пространство. В последующем для более успешных исследований в области сейсмического районирования необходимо привлекать новые методические разработки, связанные прежде всего с определением диссипативных особенностей геологических структур.

Литература

1. Булин Н. К., Егоркин А. В. Региональный прогноз нефтегазоносности недр по глубинным сейсмическим критериям. М.: Центр ГЕОН, 2000. 194 с. 2. Запорожцева И. В., ПыстинА. М. Строение дофанерозойской литосферы европейского северо-востока России. СПб.: Наука,1994. 112 с. 3. Лютоев В. А. Сейс-

могенные зоны Республики Коми и микросейсморайонирование г. Сыктывкара. Сыктывкар: Геопринт, 2001. 32 с. 4. Лютоев В. А., Пономарева Т. А. Особенности сейсмического районирования платформенных областей (на примере Республики Коми) // Геология европейского севера России. Сыктывкар, 2009. Сб. 7. С. 100—115. 5. Лыюрова (Пономарева) Т. А. Глубинное строение Полярного Урала: Автореф. дис. ... к. г.-м. н. Сыктывкар, 1997. 16 с. 6. Малышев Н. А. Разломы европейского северо-востока СССР в связи с нефтегазоносностью. Л.: Наука, 1986.

112 с. 7. Уломов В. И., Шумилина Л. С. Комплект новых карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации // Сейсмостойкое строительство, 1998. № 4. С. 30—34. 8. Пономарева Т. А. Тепловое поле, радиогенная тепло-генерация и глубинное строение Тимано-Североуральского региона // Вопросы те -ории и практики геологической интерпретации геофизических полей: Материалы 38-й сессии Международного научного семинара имени Д. Г. Успенского. Пермь, ГИ УрО РАН, 2011. С. 240—242. 9. Савич А. П., Ященко 3. Г. Исследования упругих и деформационных свойств горных пород сейсмоакустическими методами. М.: Недра, 1979. 214 с. 10. Садовский М. А., Писаренко В. Ф. Сейсмический процесс в блоковой среде. М.: Наука, 1991. 96 с.

11. Тепловое поле Европы / Под ред. В. Чермака и Л. Рибаха. М.: Мир, 1982. 376 с.

12. Shuktomova 1.1., TaskaevA. I. Radon and daughter niclide content in natural water sources High levels of natural radiation and radon areas: radiation dose and health: Proc. V intert. Conf. (Munich, Germany, September 4—7, 2000). Vol. 2: Poster presentations Bremenhaven (Germany), 2000. P. 154—155.

Рецензент д. г.-м. н. А. М. Пыстин

Календарь мероприятий на 2012 г.

20—22 марта — Российская конференция с международным участием «Диагностика вулканогенных продуктов в осадочных толщах»

4— 7 июня — Минералогический семинар с международным участием «Кристаллическое и твердое некристаллическое состояние минерального вещества: проблемы структурирования, упорядочения, эволюция структуры» (Минералогическая кристаллография-2012)

24—28сентября — Российская конференция с международным участием «Геодинамика, вещество, рудоге-нез Восточно-Европейской платформы и ее складчатого обрамления»

25 октября — XV научная конференция «Г еолого-археологические исследования в Тимано-Североуральском регионе»

6 ноября — XXVI Черновские чтения

12—14 декабря — XXI научная конференция «Структура, вещество, история литосферы Тимано-Северо-уральского сегмента»