CC BY
21
© Н.Н. Гриб, С.В. Трофименко, 2006
УДК 551.24:550.34(571.56)
Н.Н. Гриб, С.В. Трофименко
О ВОЗМОЖНОСТИ ДОЛГОСРОЧНОГО ПРОГНОЗА ВРЕМЕНИ СИЛЬНОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ПО ДИНАМИКЕ СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОЛЕКМО-СТАНОВОЙ ЗОНЫ
¿Ё ^^.11.2005. на западе Олекмо-Становой зоны щ я МОССЗ) произошло землетрясение 15-го энер-■ гетического класса. Координаты эпицентра землетрясения составили 56.70 СШ и 120.20 ВД. Эпицентр землетрясения с афтершоками заполнил восточную часть ромбической структуры, что предполагалось ранее, как одна из вероятных возможностей развития сейсмического процесса ОССЗ.[1, 2]. Землетрясению предшествовал длительный спад активности фоновой составляющей сейсмического режима ОССЗ с общим снижением, как количества землетрясений, так и ежегодно выделяемой сейсмической энергии [3], график, изменения которых представлен на рис. 1.
Изменение энергии землетрясений и их количества по ОССЗ по годам за 1968-2003гг. (Каталог USGS)
°^\у\
9 -
1968 1973 1978 1983 1988 1993 1998 2003
I о Энергия K=LogE, {Дж} —о— ^лице^ео событий с К>8 I
15
300
14
200
ГО 12
11
100
10
0
Рис. 1. Изменение среднегодовой энергии и количества землетрясений с энергетическим классом К=1дЕ > 8
2,^+13 -„ 1,72E+13
¡ц
щ 1,32E+13 к
2 9,2E+12
Ф I
° 5,2E+12
1,2E+12
1968 1971 1974 1977 1980 1983 1986 1989
_ —Суммарная высвобожденная энергия
3^+13 -3,48E+13 -
Ш
к 2,98E+13 -
и г р е
$ 2,48E+13 -1,98E+13 -
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
_ —Суммарная высвобожденная энергия
Рис. 2. Суммарная энергия землетрясений Олекмо-Становой зоны (ОССЗ) с накоплением по годичным циклам
Более наглядным представляется график высвобождаемой энергии, построенный с накоплением по годичным циклам, который иллюстрирует рис. 2. Собственно, это вариант интерпретации, предложенный в свое время Беньёфом, за исключением значимых сейсмических событий. Можно отметить, что за 9-10 лет до землетрясения происходит увеличе-
ние сброса энергии упругих деформаций в течение 3 лет и следующим за этим периода замедления скорости диссипативных процессов. Однако период 1990-1995 гг не закончился катастрофой, в отличие от периода 1989 и 2005 гг. Следовательно, либо статистический анализ геодинамического режима является необходимым, но не достаточным условием для прогноза времени сейсмической катастрофы, либо между сейсмическими поясами Якутии и сопредельных территорий существует более тесная взаимосвязь. Последнее предположение является более правдоподобным.
Мы рассматриваем только Олекмо - Становую сейсмическую зону, в виде не взаимодействующей системы с другими сейсмогенерирующими зонами (Байкальской, Сейсмического пояса Черского). Изменение скорости диссипативных процессов может быть связано с глобальным трендом сейсмичности, с циклическим перераспределением энергии внутри Байкало - Станового сейсмического пояса [4]. Поэтому все выводы и заключения, которые следуют из анализа, являются первым приближением в построении прогнозных функций природных сейсмических катастроф. Анализ динамики сейсмического режима позволил предположить, что, начиная с 1999 г., начался интенсивный процесс накопления энергии упругих деформаций. Было высказано предположение, что при сохранении тенденции вероятность сильного землетрясения К> 16 будет увеличиваться ближайшие 8 лет, т. е. до 2007 г.
Таким образом, долгосрочный прогноз времени землетрясения был осуществлен за год до события [3]. Хотя, следует заметить, что энергия землетрясения 10.11.2005 г. оказалась значительно меньше расчетной. Это может означать, что произошедшее землетрясение не сняло полностью накопившихся тектонических напряжений [4], а явилось следствием снятия части напряжений по отдельным структурам, что представляется наиболее вероятным.
Анализ сейсмического режима Олекмо-Становой зоны (ОСЗ) показал, что данный процесс содержит элементы упорядоченной динамики и случайных факторов. В рамках линейных моделей сплошной геофизической среды, разрушаемой в моменты максимальной энергетической насыщенности,
объяснение двойственности сейсмического процесса становится весьма проблематичным. Более перспективным можно считать разрабатываемые модели с учетом неоднородной дискретной литосферы с множеством взаимодействующих элементов [5]. С другой стороны, объяснение данных процессов возможно в рамках развивающейся теории детерминированного хаоса [6]. Этот вид моделей основывается на внутренней сущности нелинейных процессов, а не на случайных флуктуациях большого количества элементов системы и рассматривается как неустойчивая динамическая система с непрогнозируемым поведением или ограниченным горизонтом прогноза. Закономерен вопрос, в какой мере возможен статистический прогноз динамики сейсмического режима и сильного землетрясения в частности в рамках развивающихся направлений.
Для Олекмо-Становой зоны были получены зависимости вида: радиус до эпицентра - угол на эпицентр из некоторой фиксированной точки по пятилетним циклам. Погрешности усреднения составили: 130 км и 140 для К] иа;., соответственно. Было отмечено, что в период формирования очага землетрясения, регулярная составляющая сейсмического процесса смещается в низкочастотную область, т.е. в формирование сейсмического процесса вовлекаются все более консолидированные блоки земной коры. Подобные результаты по изменению частотного спектра получены в работе [7].
Расчет коэффициентов корреляции «радиус до эпицентра - угол на эпицентр» представлен на рис. 3.
Предварительный Фурье - анализ временных рядов данных «радиус до эпицентра-угол на эпицентр» показал, что преобладают компоненты Фурье с периодами 3, 6, 12 мес. Более длиннопериодные колебания не рассматривались.
- Доля «высокочастотных» составляющих уменьшается на 30-40 % при формировании очага землетрясения 1989 г.
- Амплитуда «среднечастотных» полугодовых колебаний практически не изменяется. Это может означать, что полугодовые колебания наиболее характерные колебания сейсмичности для Олекмо-Становой зоны или другими
о
=г ^ ф О ГО
о
0,
0,
0,
0,
со
СП
I"-
СП
I"-
СП
I"-
СП
со
СП
со
СП
со
СП
СП
СП
СП
СП
СП
СП
СП
СП
0
0
гч
Текущая дата, год
Рис. 3. Изменение коэффициента корреляции «радиус до эпицентра - азимут на эпицентр» во времени
словами резонансные (собственные) колебания некоторого геологического блока.
- Закономерное изменение указанных параметров позволяет строить аналитические функции прогноза динамики сейсмичности.
- Средний коэффициент корреляции указанных параметров составляет более 70 %. Это означает то, что существуют элементы упорядоченной динамики сейсмического режима с прогнозируемым поведением.
- Разброс коэффициентов составляет от 95 %, до 10%, т. е. от полного хаоса к полному порядку.
- Землетрясение 1989 г. зарегистрировано на максимуме коэффициента корреляции. Событие 1967 г. произошло в до инструментальный период наблюдений. Тем не менее, учитывая, что спад графика происходит в течение 3-4 лет, можно заключить, что и данное событие отмечается в максимуме функции. Три события, произошедшие на максимуме статистического параметра, показывают, что перед катастрофой возрастает предсказуемость.
- График заканчивается 2004 г. на максимуме т. е. прогнозное состояние функции к ноябрю 2005 г. - максимум коэффициента корреляции. После обработки данных за 2005г. будет весьма интересно проследить за указанной закономерностью.
------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гриб Н.Н., Трофименко С.В., Гриб Г.В. Неприливные изменения силы тяжести в зонах влияния современных активизированных разломов. //Проблемы сейсмологии III-го тысячелетия.- Новосибирск: Из-тво СО РАН.-2003. С. 271-274.
2. Трофименко С.В., Гриб Н.Н., Статива А.С. Развитие взглядов на прогноз землетрясений //Сейсмичность Южно-Якутского региона и прилегающих территорий.- Материалы Всероссийской научнопрактической конференции посвященной 30-летию г. Нерюнгри.- 24-27 октября 2005г.- С. 18-22.
3. Трофименко С.В. Моделирование сейсмического режима Олек-мо-становой зоны (ОСЗ) //Сейсмичность Южно-Якутского региона и прилегающих территорий.- Материалы Всероссийской научнопрактической конференции посвященной 30-летию г. Нерюнгри.- 24-27 октября 2005 г.- С. 63-67.
4. Имаев В.С., Имаева Л.П., Козьмин Б.М. Сейсмотектоника Якутии. - М.: ГЕ0С.-2000.- 226с.
5. Садовский М.А., Писаренко В.Ф. Сейсмический процесс в блоковой среде. - М.: Наука.- 1991. - 96 с.
6. http://www.expert.ru/, №27 (287) За горизонтом предсказуемости
7. Соболев Г.А. Эволюция периодических колебаний сейсмической интенсивности перед сильными землетрясениями // Физика Земли. 2003. № 11. С. 3-15.
і— Коротко об авторах-------------------------------------------
Гоиб Н.Н. - доктор технических наук, профессор, ТИ (Ф)ГОУ ВПО ЯГУ, г. Нерюнгри,
Трофименко С.В. - кандидат геолого-минералогических наук, доцент, ТИ (Ф)ГОУ ВПО ЯГУ, г. Нерюнгри.
