CC BY
82
УДК 550.34
ОЦЕНКА СЕЙСМИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ Г. НИЖНЕКАМСКА, РЕСПУБЛИКА ТАТАРСТАН
Алексей Александрович Еманов
Алтае-Саянский филиал ФИЦ «Единая геофизическая служба РАН», 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат геолого-минералогических наук, заместитель директора по науке; Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофи-мука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, старший научный сотрудник, тел. (383)330-52-66, e-mail: alex@gs.sbras.ru
Екатерина Викторовна Лескова
Алтае-Саянский филиал ФИЦ «Единая геофизическая служба РАН», 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник; Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, старший научный сотрудник, e-mail: katya@gs.sbras.ru
Александр Федорович Еманов
Алтае-Саянский филиал ФИЦ «Единая геофизическая служба РАН», 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, доктор технических наук, директор; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, 630090, Россия, г. Новосибирск, ул. Пирогова, 2, старший преподаватель, тел. (383)330-12-61, e-mail: emanov@gs.sbras.ru
Александр Владимирович Фатеев
Алтае-Саянский филиал ФИЦ «Единая геофизическая служба РАН», 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, научный сотрудник; Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, ведущий инженер, e-mail: fateev@gs.sbras.ru
Изложены результаты по оценке сейсмической опасности г. Нижнекамска, Республика Татарстан, и прилегающих территорий на основе комплекса сейсмологических, геологических и геоморфологических данных.
Ключевые слова: оценка сейсмической опасности, Татарстан, сейсмичность.
SEISMIC HAZARD ASSESSMENT OF NIZHNEKAMSK, TATARSTAN
Aleksey A. Emanov
Altay-Sayan Branch of Geophysical Survey RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, Ph. D., Deputy Research Director; Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, Senior Researcher in IPGG SB RAS, tel. (383)330-52-66, e-mail: alex@gs.sbras.ru
Ekaterina V. Leskova
Altay-Sayan Branch of Geophysical Survey RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, Ph. D., Lead Researcher; Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, Senior Researcher, e-mail: katya@gs.sbras.ru
Aleksandr F. Emanov
Altay-Sayan Branch of Geophysical Survey RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, D. Sc., Director; Novosibirsk State University, 630090, Russia, Novosibirsk, 2 Pirogova St., Senior Lecturer, tel. (383)330-12-61, e-mail: emanov@gs.sbras.ru
Aleksander V. Fateev
Altay-Sayan Branch of Geophysical Survey RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, Researcher; Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, Senior Engineer, e-mail: fateev@gs.sbras.ru
The results of the seismic hazard assessment of Nizhnekamsk and adjacent territories of the Tatarstan Republic on the basis of seismological, geological and geomorphological data are presented.
Key words: seismic hazard assessment, Tatarstan, seismicity.
Очередным этапом исследований по оценке сейсмической опасности России стало сейсмическое районирование нашей страны, выполненное в 1990-е годы [10]. Даже к моменту составления карт сейсмического районирования не вся региональная информация была использована в работе из-за большой трудоемкости. С появлением в последние десятилетия высокоточной цифровой регистрирующей аппаратуры и развитием математических методов и современных комплексов программ цифровой обработки больших объемов различной геолого-геофизической информации уточнение сейсмической опасности территории России становится весьма актуальной задачей. Тем не менее до сих пор уточнение сейсмической опасности всей территории России является трудоемкой работой, и в большинстве случаев актуальным становится решение этой задачи по отдельным регионам.
Данная работа ставит своей целью уточнение сейсмической опасности территории г. Нижнекамска Республики Татарстан и прилегающих районов (рисунок).
Основная идея вероятностной оценки сейсмической опасности впервые была предложена Корнеллом [14] и в дальнейшем разрабатывалась многими учеными [12, 13, 16]. Методология, использованная в данной работе, включает в себя следующие шаги: 1) выделение сейсмических зон возможных опасных землетрясений (ВОЗ); 2) оценку повторяемости землетрясений и максимальной магнитуды для каждой из зон ВОЗ; 3) оценку затухания колебаний почвы;
4) вычисление сейсмической опасности в пиковых ускорениях грунта;
5) оценку сейсмической опасности в баллах сейсмической интенсивности по шкале МSК-64.
Сложность в решении поставленной задачи состояла в очень скудном фактическом материале по сейсмичности региона. На территории Республики Татарстан стационарных региональных сейсмостанций нет. Наблюдения за сейсмичностью локальными сетями были эпизодическими и имели ведомственный характер, что в конечном итоге наложило определенный отпечаток на целостность и непрерывность инструментальных сейсмических данных для
этой территории. К тому же сеть сейсмостанций на территории Европейской части России вплоть до 2000 года была чрезвычайно редкой и не обеспечивала регистрации слабых местных землетрясений: до середины ХХ столетия предельная магнитуда регистрации составляла Мпред=4.5-5.0; во второй половине ХХ века - Мпред=4.0-3.5; в последние 20 лет достигла Мпред=3.0 на большей ее части [6].
Рис. Карта расположения г. Нижнекамска и эпицентры землетрясений в радиусе 350 км от него (1807-2014 гг.)
Другая сложность состоит в том, что на территории Республики Татарстан и смежных административных образованиях (главным образом, Республики Башкортостан, Пермского края и Свердловской области) часть сейсмических событий связана с непосредственной хозяйственной деятельностью человека по добыче полезных ископаемых (промышленные взрывы), другая часть событий определяется карстовыми и оползневыми процессами. Работа над распознаванием природы сейсмических событий постоянно ведется специалистами ФИЦ ЕГС РАН в региональных Центрах сбора и обработки сейсмических данных [7].
Особое внимание в работе уделено Ромашкинскому месторождению нефти - крупнейшему в Европейской части России, находящемуся в юго-восточной части Татарстана (рис. 1). Работы по добыче полезного ископаемого здесь вносят существенный вклад в развитие техногенной сейсмичности на территории Республики [1, 4, 9 и др.]. Яркими примерами стали Альметьевские
землетрясения 1986, 1991 и 2008 годов с магнитудами около Мs = 3.6 и интенсивностью сотрясений до 6 баллов в эпицентре, непосредственно связывающиеся с проведением работ по откачке нефти и закачке флюида в пласт [2, 3].
В период с 1982 по 1994 г. вблизи месторождения проводилась эпизодическая регистрация местных землетрясений временными сетями станций [5, 8]. Таким образом, для этой области имеется существенно больший объем данных, чем для остальной части исследуемой территории. В дальнейшем область Ромашкинского месторождения была выделена в отдельную зону ВОЗ, для которой также оценены повторяемость и максимальная магнитуда техногенных землетрясений.
Конечный каталог, очищенный от событий сомнительной природы (с пометкой «возможно взрыв», «возможно землетрясение») и связанных с карстовыми и оползневыми явлениями, а также от горно-тектонических ударов (ГТУ), содержит сведения о 203 землетрясениях за период 1807-2014 гг. на расстоянии до 1000 км от объекта исследования, собранных из литературных источников [4, 6-8 и др.].
Территория Республики Татарстан расположена в центральной части Восточно-Европейской платформы (ВЕП) и относится к слабосейсмичной зоне, где катастрофических землетрясений не происходит, тем не менее на рассматриваемой территории за доступный период наблюдений (начало XIX в. - наши дни) происходили ощутимые землетрясения с интенсивностью сотрясений в очаге до 6 баллов по шкале MSK-64 (рисунок).
Основой для оценки сейсмической опасности (определения исходного балла) конкретной площадки является модель сейсмичности - карта зон ВОЗ и их параметры (максимальная магнитуда, сейсмическая активность и наклон графика повторяемости). Выделение зон ВОЗ для уточнения сейсмической опасности территории г. Нижнекамска производилось на основе имеющейся сейсмологической и геологической информации с привлечением данных результатов исследований по уточнению сейсмической опасности смежных территорий из других источников, а также рельефа и геоморфологических представлений об исследуемой области.
Исходными сейсмологическими данными является каталог землетрясений, отфильтрованный от «зависимых» событий в пределах зоны радиусом 350 км от города алгоритмом пространственно-временных окон [15, 17]. Используемый каталог содержит сведения о параметрах 148 «независимых» землетрясений с магнитудами Ms< 4.5.
Для анализа использована карта активных разломов, в основу которой легли данные ГИН РАН (гл. ред. В.Г. Трифонов). В качестве дополнительной информации привлечены новые версии карт 0СР-2012 [11] и 0СР-2016 под редакцией тех же авторов.
В результате анализа и сопоставления данных в области радиусом 350 км от г. Нижнекамска выделены 13 доменов. Для выделенных зон ВОЗ определены параметры сейсмического режима: оценена повторяемость землетрясений и назначена максимальная магнитуда Мтах.
Вычисления вероятностной сейсмической опасности выполнены с использованием программы SEISRISKIII, реализующей метод Бендера-Перкинса и предназначенной для расчета максимальных уровней показателей сейсмической сотрясаемости, которые с заданной вероятностью не могут быть превышены в течение определяемых пользователем фиксированных промежутков времени в каждой точке тестового полигона [13].
Расчеты по оценке сейсмической опасности территории г. Нижнекамска проведены на основе параметров уточненных зон ВОЗ и уточненных результатов по затуханию колебаний грунта для Республики Татарстан. В результате исследований получено, что для территории города значение интенсивности сейсмических сотрясений в течение 50 лет не превысит: 5.65 балла с вероятностью 90 %; 5.93 балла с вероятностью 95 %; 6.55 балла с вероятностью 99 %.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Адушкин В.В. Сильные природно-техногенные землетрясения как особый вид триг-герной сейсмичности // Триггерные эффекты в геосистемах: материалы второго Всероссийского семинара-совещания, г. Москва, 18-21 июня 2013 г. - М.: ГЕОС, 2013. - С. 10-33.
2. Альметьевское-III землетрясение 29 мая 2008 г. с ML=3,6, fo=5 (Татарстан) / И.П. Габсатарова, Е.А. Бабкова, В.А. Огаджанов и др. // Землетрясения Северной Евразии. 2008 год. - Обнинск: ГС РАН, 2014. - С. 346-351.
3. Ананьин И.В. Альметьевское и Нефтегорское землетрясения // Землетрясения в СССР в 1986 году. - М.: Наука, 1989. - С. 180-183.
4. Взрывы и землетрясения на территории Европейской части России / Под ред.
B.В. Адушкина, А.А. Маловичко. - М.: ГЕОС, 2013. - 384 с.
5. Землетрясения в районах Татарской и Башкирской АЭС за 1988-1990 гг. / Ф.О. Аракелян, Р.А. Затикян, С.Т. Магикян, Н.В. Вандышев // Землетрясения в СССР в 1989 году. - М.: Наука, 1993. - С. 199-205.
6. Землетрясения и микросейсмичность в задачах современной геодинамики ВосточноЕвропейской платформы / Под ред. Н.В. Шарова, А.А. Маловичко, Ю.К. Щукина. - Петрозаводск: КНЦ РАН, 2007. -. Кн. 1. - 381 с.
7. Каталоги в ежегодных сборниках "Землетрясения России" в 2005-2014 гг. -Обнинск: ГС РАН, 2008-2016.
8. Мирзоев К.М., Рахматуллин М.Х., Гатиятуллин Р.Н. Татарстан (с древнейших времен по 1994 г.) // Землетрясения Северной Евразии в 1994 году. - М.: ГС РАН, 2000. -
C. 44-56.
9. Сейсмическая опасность территории Татарстана / К.М. Мирзоев, Н.С. Гатиятуллин, Е.А. Тарасов и др. // Георесурсы. - 2004. - № 1 (15). - С. 45-48.
10. Уломов В.И., Шумилина Л.С. Комплект карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации - ОСР-97. Масштаб 1:8000000: Объяснительная записка и список городов и населенных пунктов, расположенных в сейсмоопасных районах. -М.: ОИФЗ РАН, 1999. - 57 с.
11. Уломов В.И., Богданов М.И. Новый комплект карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации (ОСР-2012) // Инженерные изыскания, 2013. -№ 8. - С. 30-39.
12. Algermissen S., Perkins D. A probabilistic estimate of maximum acceleration in rock in the contiguous United States. - U.S. Geological Survey, Open-File Report, 1976. - P. 76-416
13. Bender B., Perkins D. SEISRISK III: A Computer Program for Seismic Hazard Estimation // USGS Bulletin 1772, 1987.
14. Cornell C.A. Engineering seismic risk analysis // Bull. Seism. Soc. Am. - 1968. -Vol. 58. - P. 1583-1606.
15. Gardner K.J., Knopoff L. Is the sequence of earthquakes in Southern California, with aftershocks removed, poissonean? // Bull. Seism. Soc. Am. - 1974. - Vol. 64, N 5.
16. McGuire R. EQRISK Fortran computer program for seismic risk analysis. - U.S. Geological Survey, Open-File Report, 1976. - P. 76-67.
17. Musson R.M.W. Probabilistic seismic hazard maps for the North Balkan Region // Annali di Geofisica. - 1999. - Vol. 42, N. 6. - P. 1109-1138.
© А. А. Еманов, Е. В. Лескова, А. Ф. Еманов, А. В. Фатеев, 2017
