CC BY
1043
Электронное научное издание Альманах Пространство и Время. Т. 3. Вып. 1 • 2013 Специальный выпуск ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ ГРАНИЦ
Естественные границы
Natural boundaries / N aturgrenzen
УДК 550.34:551.24:502/504
Прохорова т.в.
Гатинский Ю.Г.* Рундквист Д.В.**
г
****
Ю.Г. Гатинский
Д.В. Рундквист
Г.Л. Владова
Т.В. Прохорова
Уровень сейсмической опасности в районах стратегических энергетических объектов приграничных территорий России и ближнего зарубежья
Настоящая работа выполнена при поддержке Программы 4 фундаментальных исследований Президиума РАН.
*Гатинский Юрий Георгиевич, доктор геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, главный научный сотрудник Государственного геологического музея им. В.И. Вернадского РАН
E-mail: [email protected], [email protected]
**Рундквист Дмитрий Васильевич, доктор геолого-минералогических наук, академик РАН, главный научный сотрудник Государственного геологического музея им. В.И. Вернадского РАН
Е-mail: [email protected]
***Владова Галина Львовна, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Международного института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН
Е-mail: [email protected]
****Прохорова Татьяна Викторовна, научный сотрудник Международного института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН
Е-mail: [email protected]
Значительное число стратегических энергетических объектов Российской Федерации и сопредельных государств расположено в приграничных регионах, Для различных частей территории России и ближнего зарубежья составлены 7 схем площадного распространения сейсмической энергии с нанесением расположения атомных и других крупных электростанций, эпицентров землетрясений, активных разломов, границ плит и блоков, векторов горизонтальных перемещений земной коры. Эти материалы позволяют оценить степень возможных негативных последствий для энергетических объектов, связанную с современной внутриконтинентальной тектонической активностью.
Ключевые слова: стратегические энергетические объекты, зоны активных разломов и сейсмичности, анализ геологических материалов, землетрясения, гипоцентры, эпицентры, объем высвобождающейся сейсмической энергии.
В статье рассматриваются результаты изучения зон активных разломов и сейсмичности в районах существующих и проектируемых атомных электростанций, а также главнейших ГЭС и ТЭС на территории России и стран ближнего зарубежья с целью оценки и путей снижения степени риска в работе этих станций под влиянием современной тектонической активности. Исследования выполнялись в рамках программы 4 Президиума РАН «Оценка и пути снижения негативных последствий экстремальных природных явлений и техногенных катастроф, включая проблемы ускоренного развития атомной энергетики» (конвинер вице-президент РАН академик Н.П. Лаверов). Их проведение связано с решением фундаментальной научной проблемы установления природы повышенной внутриконтинентальной сейсмичности и закономерностей ее развития в пределах Северной Евразии.
Методика исследований заключалась в детальном анализе геологических материалов и на отдельных участках (район Калининграда, восток и северо-восток России) космических снимков изучаемых районов в по перемещениям вдоль ак-
Введение
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л., Прохорова Т.В. Уровень сейсмической опасности
В РАЙОНАХ СТРАТЕГИЧЕСКИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПРИГРАНИЧНЫХ ТЕРРИТОРИЙ РОССИИ И БЛИЖНЕГО ЗАРУБЕЖЬЯ
тивных разломов и по результатам космогеодезических измерений (GPS и др.) позволило в первом приближении оценить горизонтальную и вертикальную подвижность блоков земной коры в районах расположения главнейших электростанций. Были построены 6 мелкомасштабных схем по отдельным регионам с активными разломами и эпицентрами (по данным NEIC: http://earthquake.usgs.gov/regional/neic/ и CMT: http://www.seismology.harvard.edu/) относительно площадок АЭС, ГЭС и ТЭС, определением ориентировки и границ зон потенциально опасных разрывных нарушений; амплитуд, скоростей и градиентов новейших и современных движений земной коры, а также параметров возможных подвижек. Помимо активных разломов и эпицентров на этих схемах показаны площадное распространение и изменение объемов высвобождающейся сейсмической энергии, границы литосферных плит, разделяющих их транзитных зон и блоков, векторы горизонтального перемещения в системе ITRF: http://itrf.ensg.ign.fr/ .
Сейсмичность, активные разломы и плитно-блоковая структура Северной Евразии
Северная Евразия, в пределах которой находится территория России и стран ближнего зарубежья, характеризуются развитием повышенной сейсмичности в горно-складчатых сооружениях, окружающих с юга и востока слабо сейсмичные области, относимые обычно к древним и молодым платформам. К этим же горно-складчатым сооружениям, а также к Уралу и северным акваториям приурочено большинство активных на современном этапе разрывных нарушений [Трифонов и др. 2002]. Как было установлено при предыдущих исследованиях [Рундквист и др. 2001; Rundquist et al. 2005], на современном этапе большая часть территории России и стран ближнего зарубежья принадлежит к обширной литосферной плите, границами которой служат (рис. 1): хр. Гаккеля и зона разломов в горной системе Черского, зоны разломов Южного Верхоянья, Станового хр., Байкальской рифтовой системы, Алтае-Саянской области и Тянь-Шаня, Памирский синтаксис, зоны разломов Копет-дага, Кавказа, Западного Причерноморья, Карпат и более западных фронтальных частей Альпийской складчатой области.
Рис. 1. Схема плитно-блокового строения Северной и Центральной Евразии (по работам [Гатинский и др. 2005, 2007; Gatinsky et al. 2011a]). Границы: синие — главных литосферных плит, фиолетовые — транзитных зон, зеленые — блоков, голубые — предполагаемые границы структур, коричневые — границы стран и береговая линия. Цифрами обозначены блоки: 1 — Усть-Ленский, 2 — Центрально-Лаптевский, 3 — Саянский, 4 — Алтайский, 5 — Западно-Монгольский, 6 - Курило-Камчатский, 7 - Берингия, 8 - Эби-Нур, 9 — Тянь-Шань, 10 — Джунгария, 11 — Южное Гоби, 12 — Бей-Шань, 13 — Северо-Японский, 14 — Родопо-Синопский, 15 - Эгейский, 16 — Мендерес, 17 — Анатолийский, 18 — Восточно-Средиземноморский, 19 - Восточный Понт, 20 - Малый Кавказ, 21 — Западный Кавказ, 22 — Восточный Кавказ, 23 — Южно-Каспийский, 24 — Лут, 25 — Афганский, 26 — Пенджаб, 27 — Памир, 28 — Гималаи, 29 — Западный Тарим, 30 — Восточный Кунлунь, 31 — Цайдам, 32 — Западный Цинлинь, 33 — Цилянь, 34 — Джартай, 35 — Тайханг-Шань, 36 — Южный Тибет, 37 — Баян-Хар, 38 - Кам-Диан, 39 — Рюкю — Центральный Хонсю, 40 — Идзу-Бонинский, 41 — Андаманы — Западная Мьянма, 42 — Шан, 43 — Индокитайско-Зондский, 44 — Восточно-Марианский.
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л., Прохорова Т.В. Уровень сейсмической опасности
В РАЙОНАХ СТРАТЕГИЧЕСКИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПРИГРАНИЧНЫХ ТЕРРИТОРИЙ РОССИИ И БЛИЖНЕГО ЗАРУБЕЖЬЯ
Эту литосферную плиту, которую было предложено назвать Северо-Евразийской, следует отличать от Евразиатской, фактически не существующей в настоящее время как единое целое. Именно Северо-Евразийская плита представляет собой на современном этапе самостоятельное в сейсмогеодинамическом отношении образование, окруженное вдоль большей части своих границ серией блоков.
Блоковое обрамление Северо-Евразийской плиты (см. рис. 1) было подробно охарактеризовано в работах [Гатинский и др. 2005, 2007], в которых выделены транзитные (переходные) зоны на границах ее с соседними литосферными плитами. В пределах таких зон происходит передача и релаксация тектонической энергии, возникающей при взаимодействии главных плит. На изученной в данной работе территории России и стран ближнего зарубежья расположены Альпийско-Иранская, Центрально-Азиатская, Восточно-Азиатская, Северо-Тихоокеанская и ряд более мелких транзитных зон. Их границы, как и границы блоков, проходят в подавляющем большинстве случаев по активным разломам. Главные объемы сейсмической энергии высвобождаются, в первую очередь, в межблоковых зонах, разделяющих отдельные блоки или блоки и соседние литосферные плиты. Показанная на рис. 1 плитно-блоковая структура Северной и Центральной Евразии положена в основу выполненного нами сейсмогеодинамического мониторинга энергетических объектов России и стран ближнего зарубежья, результаты которого приводятся ниже в соответствующих разделах статьи.
Европейская часть России и сопредельные территории
На западе европейской части России, в Украине, Белоруссии и Прибалтике атомные и остальные электростанции расположены в пределах слабо сейсмичной Северо-Евразийской плиты. Уровень высвобождающейся здесь сейсмической энергии составляет преимущественно не выше 1х10-6—1х10-5 Дж, лишь в краевых частях плиты в Молдавии и Южной Польше возрастая до 1х104—1х1010 Дж (рис. 2).
Рис. 2. Электростанции европейской части России и прилегающих стран на схеме распространения в пространстве сейсмической энергии. Каждое увеличение интенсивности окраски полей схемы отвечает возрастанию величины сейсмической энергии на 1х101 или 1х10-1 Дж (проставлены значения отдельных полей в Джоулях). Эпицентры черного цвета на юге схемы отвечают землетрясениям с М 6,99—7,99. Синие стрелки — векторы вертикальных перемещений в системе 1ТРР2005. Обозначения границ см. на рис. 1.
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л., Прохорова Т.В. Уровень сейсмической опасности
В РАЙОНАХ СТРАТЕГИЧЕСКИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПРИГРАНИЧНЫХ ТЕРРИТОРИЙ РОССИИ И БЛИЖНЕГО ЗАРУБЕЖЬЯ
Незначительное увеличение объема энергии до 1хі0-3—іхі0І Дж отмечено в низовьях Днепра и Днестра, в частности, в районе недостроенной АЭС к западу от Одессы, и на южном побережье западной части Финского зал. Однако в районе Игналинской станции на востоке Литвы, остановленной в самом конце 2009 г., и Ленинградской АЭС к западу от Санкт-Петербурга уровень сейсмической энергии не превышает 1х10-6 Дж.
Практически асейсмичны районы Нововоронежской, Смоленской, Курской, Калининской и остановленной Воронежской АЭС, Ровенской и Хмельницкой АЭС на северо-западе Украины, а также район Чернобыльского саркофага. Проектируемая АЭС на востоке Калининградской области на левобережье Немана находится на расстоянии более 130 км от ближайшего эпицентра землетрясения на шельфе [Гатинский и др. 2010]. На асейсмичных или слабо сейсмичных площадях расположено подавляющее большинство ГЭС и ТЭС на территории Европейской России, Украины и Прибалтики.
Интенсивность и направленность современных движений земной коры определяются решениями механизмов землетрясений и векторами космогеодезических измерений. На основе анализа механизмов в эпицентрах по данным СМТ на шельфе около Калининграда устанавливаются правые сдвиги, а в пределах Паннонского блока — левые. В большинстве случаев глубина гипоцентров событий изменяется от 4—10 до 30—40 км и только на юге Карпат в Румынии увеличивается до 100—160 км в районе Вранча, где преобладают глубинные сжатия. Максимальные магнитуды колеблются от 5— 4 и менее до 6, причем последние появляются в зонах активных разломов в Паннонском блоке и в Карпатах, в т.ч. в районах АЭС в Словакии и Венгрии [Gatinsky et al. 2011b]. Но одно событие с М 5,0—5,9 отмечено непосредственно к северу от недостроенной АЭС около Одессы и ГЭС на Днестре.
Для этой части Северо-Евразийской плиты характерны северо-восточные векторы горизонтальных перемещений в системе ITRF с азимутами от 45—49° СВ на западе в Швеции и Польше до 51—53° СВ на востоке возле Киева и Москвы. Скорость этих перемещений в пределах 22—26 мм/год. Вертикальные перемещения в той же системе изменяются от поднятий со скоростью 1,0—1,5 мм/год в пределах Балтийского щита в Швеции и Финляндии до 0,4 мм/год в районе Вроцлава в Польше.
На территории Польши в непосредственной близости от Калининградской обл. имеются три пункта инструментальных космогеодезических измерений (GPS). На ближайшем из них, расположенном в 30-40 км к юго-юго-востоку от Калининграда, установлен вектор вертикального опускания земной коры со скоростью 1,6 мм/год. Нетрудно видеть, что за длительный срок такая скорость приведет к значительному погружению. Примерно на таком же расстоянии южнее его в другом пункте GPS отмечено воздымание со скоростью 1,8 мм/год, а непосредственно к югу от него — снова погружение со скоростью около 1,2 мм/год. Эти данные, полученные из сайта, приведенного во «Введении» к настоящей статье, подтверждают возможность мало амплитудных вертикальных колебаний и контрастных движений различных участков земной коры вблизи Калининграда. Это, наряду с другими аргументами (расположением эпицентров землетрясений на шельфе вблизи Калининграда, особенностями развития различных литологических комплексов четвертичных отложений), позволило нам рекомендовать возможное размещение площадки под строительство Калининградской АЭС на крайнем востоке Калининградской обл. [Гатинский и др. 2010], где она сейчас и сооружается. Небольшое воздымание коры со скоростью 0,2 мм/год установлено в районе Москвы. На юге с приближением к Черному морю начинают преобладать погружения (около 0,1 мм/год возле Полтавы).
Действующие и проектируемые атомные станции на Урале около Екатеринбурга (Белоярская, Южно-Уральская) и на Волге около Саратова (Балаковская), как и недостроенные или остановленные Костромская, Горьковская, Татарская и Башкирская расположены в пределах Северо-Евразийской плиты на асейсмичных или слабо сейсмичных площадях. Такую же позицию занимают и многочисленные тепловые станции, а так же крупные ГЭС на Волге и Каме. Незначительное возрастание объема высвобождающейся сейсмической энергии до 1х10-3—1х10-1 Дж установлено на Северном Урале к северо-востоку от Перми, в верховьях Сев. Двины, в устье Печоры и в среднем течении р. Урал на границе с Казахстаном с магнитудой в эпицентрах до 5,3—5,9, но в этих районах отсутствуют АЭС и другие крупные электростанции. В Поволжье по историческим данным (до 1900 г.) упоминаются провально-карстовые экзогенные землетрясения с оценочной магнитудой до 3,7 [Бугаев и др. 2001].
Более существенно до 1х101 Дж возрастает энергия землетрясений в зонах активных разломов на Кольском п-ове к югу от Мурманска возле городов Апатиты и Кировск, где находится Кольская АЭС (рис. 2). Здесь зафиксированы эпицентры землетрясений с магнитудой 4,0—4,9, а в районе Кандалакши до 5,1. Для расположенной севернее Мурманско-Кейвской зоны активных разломов отмечены максимальные магнитуды до 5,0 по историческим данным [Бугаев и др.
2001] и до 4,9 по результатам инструментальных наблюдений после 1900 г. Большинство активных разломов на Кольском п-ове и на Урале имеет сдвиговый характер. В частности, в зонах активных северо-западных и субмеридиональных сдвигов находится ряд атомных и тепловых станций на Урале, однако амплитуда перемещений вдоль этих нарушений не превышает нескольких миллиметров в год.
Судя по немногочисленным векторам GPS в системе ITRF в этой части Северо-Евразийской плиты продолжаются горизонтальные перемещения со скоростью 25—26 мм/год с постепенным изменением азимута их от 53—57° СВ на западе до 70—72° СВ на Урале, что указывает на последовательный поворот плиты по часовой стрелке.
Таким образом, выполненный мониторинг указывает на достаточную надежность большинства действующих, недо-
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л., Прохорова Т.В. Уровень сейсмической опасности
В РАЙОНАХ СТРАТЕГИЧЕСКИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПРИГРАНИЧНЫХ ТЕРРИТОРИЙ РОССИИ И БЛИЖНЕГО ЗАРУБЕЖЬЯ
строенных и проектируемых атомных электростанций на западе России, в Белоруссии, Украине и Прибалтике по отношению к возможным природным катастрофам, связанным с повышенным уровнем сейсмичности и перемещениями по активным разломам. Такой же вывод можно сделать для подавляющего большинства тепловых и гидроэлектростанций рассмотренного региона. Исключение составляют Кольская АЭС и ТЭС в том же районе и на Южном Урале, где, судя по историческим и инструментальным данным, возможны сейсмические события с М 5,0—5,5. Относительно повышенная сейсмичность с М до 5.9 отмечена также для недостроенной АЭС в районе Одессы и соседней ГЭС на Днестре. Остальные недостроенные и остановленные АЭС в большинстве своем не вызывают опасений в отношении подвижек, связанных с тектоническими процессами.
На юге европейской части России и на Кавказе наблюдается иная геодинамическая обстановка по сравнению с более
V •—» v W W I—»
северными районами. Этот регион характеризуется повышенной и неравномерно распределенной сейсмичностью. В пределах южного края Северо-Евразийской литосферной плиты происходит постепенное увеличение уровня сейсмической энергии в южном направлении (рис. 2). Если в районе Днепрогэса, АЭС возле Запорожья и на Дону, где находится Ростовская атомная электростанция, он составляет 1х10-6—1х10-4 Дж, то в Степном Крыму и около Астрахани возрастает до 1х10-2—1х101 Дж. Еще выше этот уровень на южном побережье Крыма в районе недостроенной Крымской АЭС и в Предкавказье у Ставрополя, где он достигает 1х104-1х106 Дж. Тепловые станции в Ставропольском и Краснодарском краях расположены в районах с высвобождением сейсмической энергии в объеме 1х103—1х109 Дж.
Максимальная современная тектоническая активность отмечается на Большом Кавказе и в Закавказье в пределах Альпийско-Иранской транзитной зоны между Северо-Евразийской и Аравийской плитами (рис. 1, 2). Здесь выделено несколько блоков, границы которых характеризуются весьма интенсивной сейсмичностью. Во фронтальных частях Западно-Кавказского и Восточно-Кавказского блоков на границе с Северо-Евразийской плитой объем высвобождающейся энергии достигает 1х108—1х1013 Дж. Преобладают надвиги к северу [Трифонов и др. 2002] с магнитудой в эпицентрах землетрясений 4—7. Преимущественно сжатие развито также в эпицентрах на границе Восточного и Малого Кавказа, но здесь надвиги направлены к югу.
Вдоль Северо-Анатолийского разлома на северной границе Анатолийского блока (рис. 2) по механизмам землетрясе-
V/ W V V я -7 \Л
ний устанавливается устойчивый правый сдвиг с магнитудами в эпицентрах 4-7, а северо-восточный поперечный транскавказский разлом представляет собой левый сдвиг [Трифонов и др. 2002]. Отдельные северо-западные правые сдвиги со сжатием характеризуют внутреннюю структуру Малого Кавказа, в т.ч. в районе Ереванской АЭС, где объем высвобождающейся сейсмической энергии составляет 1х1013 Дж (см. рис. 2). Вдоль северо-западной части Загросского разлома на границе Малого Кавказа и Центрально-Иранского блока с Аравийской плитой также преобладают правые сдвиги с магнитудой в эпицентрах 4—7. Растяжения по данным СМТ отмечены только в Куринской впадине и ЮжноКаспийском блоке. Крупные ГЭС на севере Дагестана, на западе Грузии и на востоке Армении находятся в зонах с уровнем сейсмической энергии до 1х1011—1х1013 Дж.
Как показывает проведенный мониторинг и более ранние исследования авторов [Gatinsky et al. 2011b], регион юга Европейской России, Кавказа и Закавказья является одним из наиболее сейсмически напряженных на территории нашей страны и ближнего зарубежья. Для действующих и проектируемых АЭС, ГЭС и ТЭС здесь необходимы тщательный контроль уровня сейсмической активности и соблюдение защитных мер при строительстве энергетических объектов [Бугаев и др. 2001]. Наибольшей опасности подвергаются АЭС в районе Еревана, недостроенная Крымская станция и гидроэлектростанции на западе Грузии, в Армении и Дагестане.
Северо-Западный Кавказ и прилегающие территории
Для Северо-Западного Кавказа и прилегающих районов юга России и Украины составлена более детальная схема (рис. 3) с результатами измерения теплового потока. Наибольший интерес здесь вызывает геодинамическая позиция района предстоящей в 2014 г. Сочинской Олимпиады (юго-восточная часть схемы). Этот район характеризуется уровнем сейсмичности от 1х108 до 1х1010 Дж, интенсивным развитием эпицентров землетрясений с магнитудой до 5, протяженных активных северо-западных надвигов и поперечных северо-восточных сдвигов со сбросовой компонентой. Тип перемещений по активным разломам подтверждается показанными на рисунке фокальными механизмами в отдельных эпицентрах.
Напряженная современная тектоника района связана с его положением в непосредственной близости от южной границы Северо-Евразийской плиты в пределах Западно-Кавказского блока Альпийско-Иранской транзитной зоны (рис. 1, 3). По результатам сейсмического районирования, проведенного группой российских ученых под руководством проф. В.И. Уломова, территория предстоящей Олимпиады и ее окрестности расположена в зоне 8—9-балльной интенсивности сейсмических сотрясений на грунтах средней плотности по шкале MSK-64. Здесь устанавливается 5% вероятность превышения расчетной интенсивности в течение 50 лет при периоде повторяемости сотрясений в 1000 лет [Комплект карт..., 2000]. Для уменьшения сейсмической опасности в районе предстоящей Олимпиады может быть рассмотрено применение МГД генераторов Н.Т. Тарасова (ИФЗ РАН), опробованных на Памире и приводящих к относительно безопасному высвобождению сейсмической энергии в эпицентрах многочисленных слабых землетрясений.
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л., Прохорова Т.В. Уровень сейсмической опасности
В РАЙОНАХ СТРАТЕГИЧЕСКИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПРИГРАНИЧНЫХ ТЕРРИТОРИЙ РОССИИ И БЛИЖНЕГО ЗАРУБЕЖЬЯ
Рис. 3. Электростанции юга европейской части России, СЗ Кавказа и Украины на схеме сейсмической энергии. Условные обозначения см. на данном рисунке и на рис. 2.
Ближайшими к району Сочинской Олимпиады являются действующие АЭС Ростовская у слияния Дона и Северного Донца к востоку от г. Ростов и Ереванская в Армении (см. рис. 2), а также недостроенная Крымская к востоку от г. Феодосия. Последняя по своему положению наиболее открыта для возможного распространения от нее радиации в пределы района Олимпиады, и поэтому на ней должны быть предусмотрены максимальные превентивные меры безопасности.
•у
Значения теплового потока составляют в Предкавказье, на северо-западе Кавказа и в Степном Крыму 64—105 мВт/м2, что связано с повышенной тектонической активностью [Карта теплового... 1980]. В непосредственной близости от Сочинского района в прилегающей части Предкавказья они достигают 79—89 мВт/м2. Непосредственно вблизи Сочи температура в земной коре на глубине 1 км от поверхности составляет 40°С, а севернее на северном склоне Кавказского хребта увеличивается до 70—80° С [Геотермальная карта... 1996].
По результатам космогеодезических измерений в системе 1ТЯР2008 на станциях Симеиз на юге Крыма, Трабзон на южном побережье Черного моря и в Ереване блоки коры рассматриваемого региона перемещаются на северо-восток со скоростями 26,8—33,6 мм/год (максимальное значение для Армении) по азимутам 50—60° СВ. При этом в Южном Крыму отмечено погружение со скоростью 2,5 мм/год, а в Ереване — поднятие со скоростью 0,15 мм/год (см. рис. 2, 3).
Средняя Азия
Среднеазиатский регион включает территорию Казахстана, Узбекистана, Туркмении, Таджикистана и Киргизии, а также прилегающие части Ирана, Афганистана, Пакистана, Индии и Китая. Как и предыдущие, он в своей южной поло-
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л., Прохорова Т.В. Уровень сейсмической опасности
В РАЙОНАХ СТРАТЕГИЧЕСКИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПРИГРАНИЧНЫХ ТЕРРИТОРИЙ РОССИИ И БЛИЖНЕГО ЗАРУБЕЖЬЯ
вине находится в зоне резко повышенного уровня сейсмической энергии (рис. 4). Здесь пока нет АЭС (ближайшая Бу-шерская введена в строй осенью 2010 г. на юге Ирана), но имеется несколько крупных гидроэлектростанций. Страны региона обладают значительными запасами полезных ископаемых, разработка которых в ближайшем будущем может потребовать наращивания энергетических мощностей.
Рис. 4. Электростанции на территории Средней Азии. Красные кружки — эпицентры землетрясений с М > 8, остальные условные обозначения см. на рис. 1, 2, S.
Интенсивность высвобождающейся сейсмической энергии в Средней Азии быстро возрастает к югу от 1х10-6—1х10-5 до 1х1012—1х1013 Дж. На юге региона высоко сейсмичные зоны с магнитудами до 7.0-7.9 и более приурочены преимущественно к активным разломам на границах Северо-Евразийской плиты с Южно-Каспийским блоком (Копетдагский разлом, проходящий через Ашхабад), с блоками Памира и Тянь-Шаня, а также на границах Тянь-Шаня и Тарима, Памира и Гималаев (см. рис. 4). В эти зоны попадают ГЭС около Алма-Ата, Ташкента и Душанбе. Вдоль отдельных поперечных к упомянутым границам разломов наблюдаются локальные повышения энергии до 1х103—1х109 Дж. Такие повышения происходят вдоль зоны Амударьинского разлома на юго-западе Узбекистана и к востоку от Караганды на левобережье Иртыша в Казахстане, вблизи расположенных за восточной рамкой рисунка ГЭС в районе Усть-Каменогорска (рис. 5).
Большинство активных разломов на границах блоков по фокальным механизмам представляют собой надвиги, направленные к югу на северной границе Тарима и к северу на Памире. Реже наблюдаются правосторонние сдвиги со сжатием, в т.ч. Копетдагский и Амударьинский разломы [Трифонов и др. 2002; Gatinsky et al. 2011b]. Сбросы развиты только на бортах Ферганской, Иссык-кульской и других межгорных впадин. По данным космогеодезических измерений южная часть Северо-Евразийской плиты смещается на восток-северо-восток по азимуту 75—83° СВ. В то же время азимуты горизонтальных перемещений таких блоков, как Гималаи, Тарим, Тянь-Шань в системе ITRF составляют 50—60° СВ. Такое различие в азимутах приводит к преобладанию надвигов на большинстве границ блоков с главной литосферной плитой [Гатинский и др., 2005]. Скорости горизонтальных перемещений на станциях Восточного Узбекистана, Северной Киргизии и на соседней территории Казахстана изменяются от 26 до 30 мм/год, вертикальных — от +0,5 до -0,3 мм/год.
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л., Прохорова Т.В. Уровень сейсмической опасности
В РАЙОНАХ СТРАТЕГИЧЕСКИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПРИГРАНИЧНЫХ ТЕРРИТОРИЙ РОССИИ И БЛИЖНЕГО ЗАРУБЕЖЬЯ
Таким образом, для Среднеазиатского региона устанавливается резко повышенное высвобождение сейсмической энергии на юго-западе Туркмении, на юго-востоке Узбекистана и Казахстана, в Таджикистане и Киргизии. Это требует специального режима безопасности как для существующих в этих частях региона, так и для проектируемых в дальнейшем электростанций, контроля подвижек в зонах сейсмогенных активных разломов, постоянного мониторинга уровня сейсмичности.
Южная Сибирь и прилегающие районы Казахстана, Китая и Монголии
В этом регионе также отсутствуют АЭС, но имеются многочисленные крупные гидро- и тепловые электростанции. Через территорию региона проходит южная граница Северо-Евразийской плиты (рис. 5). Она выражена зонами многочисленных активных разломов и полями повышения уровня сейсмической энергии до 1х103—1х108 Дж. Наибольшие значения ее наблюдаются на Алтае в России и Западной Монголии, в Западном и Восточном Саяне на территории Тывы и Монголии.
60°
с.ш.
50°
Большинство ТЭС и ГЭС в Новосибирской, Томской и Кемеровской областях, в Алтайском и на юге Красноярского края, в Иркутской области расположены в диапазоне высвобождения сейсмической энергии в объеме 1х10-5—1х101 Дж, и только для ТЭС в районах Новокузнецка и Абакана уровень ее повышается до 1х104—1х107 Дж. Узлы повышенной сейсмичности приурочены здесь к участкам пересечения активных разломов различных простираний: субширотных и восток-северо-восточных, преимущественно надвигов и северо-западных, в большинстве случаев правых сдвигов [Трифонов и др. 2002]. Примеры можно видеть на юге Горного Алтая в междуречье Катуни и Бии на границе Алтайского и Саянского блоков, где сконцентрированы эпицентры землетрясений с М 4,0—7,9, на северо-западе Монголии к востоку от оз. Убсу-Нур на границе Западно-Монгольского и Саянского блоков, на востоке Тывы на левобережье Малого Енисея внутри Саянского блока и в других местах. Эпицентры самых сильных землетрясений с М > 8 зафиксированы на севере Монголии в зоне субширотного активного разлома, разделяющего блоки Саянский и Хангай. Отметим, что на таких высокосейсмичных участках отсутствуют крупные энергетические объекты. Наиболее стабильные блоки с докембрийским фундаментом (Хангай, Джунгария) характеризуются заметным уменьшением уровня сейсмичности в центральных частях (рис. 5).
Рис. 5. Электростанции Южной Сибири и Восточного Казахстана. Условные обозначения см. на рис. 1, 2, 3, 4.
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л., Прохорова Т.В. Уровень сейсмической опасности
В РАЙОНАХ СТРАТЕГИЧЕСКИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПРИГРАНИЧНЫХ ТЕРРИТОРИЙ РОССИИ И БЛИЖНЕГО ЗАРУБЕЖЬЯ
Надвиги к югу и юго-западу с элементами сдвига отмечены на юге Саянского блока и в Хангае (Монголия), надвиги к северо-востоку на границе Саянского блока и Северо-Евразийской плиты. Правосдвиговая составляющая присутствует практически во всех северо-западных нарушениях, тогда как левосдвиговая — чаще в субширотных [Трифонов и др.,
2002]. Устойчивые растяжения характеризуют юго-восточную часть Байкальского рифта и расположенную к югу от Иркутска Тункинскую впадину. Направление векторов горизонтальных перемещений в системе ITRF изменяется от 75-87° СВ на западе региона на станциях Урумчи и Новосибирск до 96—108° ЮВ на востоке на станциях Красноярск, Иркутск и Улан-Батор при скоростях 20—26 мм/год. Скорости вертикальных движений не превышают +0.3—+0.8 мм/год.
Как было показано выше, наиболее высокая сейсмичность существует на юге рассматриваемого региона в пределах южной части Северо-Евразийской плиты и большинства блоков, расположенных к югу от нее. Это, наряду с обилием здесь активных разломов, обуславливает повышенную степень риска для существующих и проектируемых энергетических объектов, в частности в районах Новокузнецка и Абакана. Расположенные севернее и западнее электростанции в гораздо меньшей степени подвергаются такому риску.
Забайкалье, Приамурье и юг Дальнего Востока
Забайкальско-Дальневосточный регион расположен на границах Северо-Евразийской плиты с Амурским, Японско-Корейским блоками Восточно-Азиатской транзитной зоны и Охотским блоком Северо-Тихоокеанской транзитной зоны (рис. б). Именно к этим границам, а также к границам блоков внутри транзитной зоны приурочены самые активные участки с уровнем сейсмичности 1х101 - 1х1014 Дж. Они выделяются на границе плиты с Амурским блоком в районах Байкальского рифта и продолжающих его на северо-востоке активных разломов, на южной границе Амурского блока к западу и востоку от Пекина, в пределах Японско-Корейского блока в районе Владивостока и на границе Японско-Корейского и Охотского блоков на севере Сахалина.
Рис. 6. Электростанции Забайкалья и Дальнего Востока. Условные обозначения см. на рис. 1, 2, 3, 4.
Магнитуды землетрясений на упомянутых участках достигают 7,0-7,9. Неоднократные катастрофические события происходили в Читинской обл., на Сахалине, в различных частях Приморского края и в районе Пекина в Китае. Мы не располагаем данными о крупных электростанциях в перечисленных районах, за исключением двух ТЭС в районе Влади-
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л., Прохорова Т.В. Уровень сейсмической опасности в районах стратегических энергетических объектов приграничных территорий России и ближнего зарубежья
востока и одной в Забайкалье к югу от Улан-Удэ. Все остальные станции, включая крупную ГЭС на р. Зея, расположены на участках с уровнем высвобождающейся сейсмической энергии в объеме 1х10-1 Дж и меньше.
По данным СМТ, в Байкальской зоне и на ее продолжении вдоль северной границы Амурского блока преобладают растяжения. На южной и юго-восточной границах этого блока по фокальным механизмам в эпицентрах устанавливаются преимущественно сдвиги с элементами растяжения или сжатия, а в зоне активных разломов на Сахалине преобладают сжатия. На всех упомянутых участках глубина гипоцентров событий не превышает 40—80 км, и только около Владивостока она увеличивается до 480—640 км. Глубинные сбросы этого района связаны с продолжением сейсмофокальной плоскости, погружающейся от зоны субдукции Японского желоба [Гатинский и др. 2000].
Космогеодезические измерения в системе ІТР5 устанавливают горизонтальные перемещения Северо-Евразийской плиты и граничащих с ней блоков со скоростью 22—32 мм/год по азимутам от 105—107° СВ на западе около Байкала и Улан-Батора до 115—125° СВ на востоке у Чанчуня, Хабаровска и Якутска (рис. 6). Следовательно, отмеченный ранее поворот плиты по часовой стрелке продолжается вплоть до ее восточной границы. Вертикальные подвижки колеблются от +0,2 —+0,5 мм/год в Якутске и у Пекина и до -0,3 —0,4 мм/год в пределах неотектонических депрессий возле Хабаровска и Чанчуня.
Таким образом, можно констатировать, что в Забайкальско-Дальневосточном регионе наиболее сейсмоопасные зоны приурочены к активным разломам на границах Амурского блока и ко внутренним частям Японско-Корейского блока, располагающегося над зоной субдукции Тихоокеанской плиты. Но в указанные зоны попадает лишь незначительное число электростанций этого региона.
Северо-восток России
Северо-восточный регион России находится на стыке трех главных литосферных плит: Северо-Американской, Севе-ро-Евразийской и Тихоокеанской. В разделяющей их Северо-Тихоокеанской транзитной зоне выделяются Охотский и Беринговоморский (Берингия) блоки. Границы блоков проходят по активным разломам, в т.ч. по зонам субдукции Алеутской и Курило-Камчатской дуг.
Интенсивность высвобождения сейсмической энергии на западе региона в верховьях Колымы и Индигирки не превышает 1х101—1х104 Дж, причем самые высокие значения ее приходятся на границы плит и блоков (рис. 7).
70°
с.ш.
60°
Рис. 7. Электростанции северо-востока России. Условные обозначения см. на рис. 1, 2, 3, 4.
170 в.д.
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л., Прохорова Т.В. Уровень сейсмической опасности в районах стратегических энергетических объектов приграничных территорий России и ближнего зарубежья
Устанавливаются локальные возрастания интенсивности на участках сгущения активных разломов к западу от Магадана, к северо-западу от Усть-Омчуга и в других местах. В этой части региона преобладают северо-западные, реже субширотные активные нарушения, отвечающие левосторонним сдвигам со сжатием. В результате дешифрирования космоснимков масштаба 1:500000 нами здесь установлены также системы линеаментов, как совпадающих с активными разломами северо-западного простирания, так и поперечных северо-северо-восточных (в первую очередь, на Охотском массиве к западу от Магадана), отвечающих, по-видимому, более древним разломам. Магнитуды землетрясений в этой части региона обычно не превышают 4,0—5,9, редко возрастая до 6,0—6,9, глубина очагов преимущественно до 40 км.
Восточнее на побережье северной части Охотского моря и в Корякии развиты северо-восточные надвиги с разнонаправленными сдвиговыми элементами. Интенсивность сейсмической энергии здесь не более 1х10-5—1х103 Дж, а единственная на северо-востоке России действующая Билибинская АЭС находится в поле с величиной энергии 1х10-7 Дж. На Чукотке в районе Анадыря и к востоку от Певека появляются субширотные и запад-северо-западные активные разломы. Судя по взаимоотношениям на космоснимках северо-восточные разломы и линеаменты моложе, чем субширотные и северо-западные. В пределах Курило-Камчатской дуги отчетливо фиксируется сейсмофокальная зона погружения Тихоокеанской плиты под Восточную Азию с изменением глубины гипоцентров от 0—80 до 400—640 км [Гатинский и др., 2000]. В верхней части зоны преобладают напряжения сжатия, а ниже — глубинные сбросы (до 320 км в тылу Камчатской части дуги и до 640 км в тылу Курильской). Интенсивность высвобождающейся энергии достигает здесь 1х1014 Дж, а максимальные магнитуды землетрясений в глубоководном желобе у восточного побережья Камчатки составляют > 8.
По данным космогеодезических измерений Северо-Американская плита на станции в Билибино смещается по азимуту 157° ЮВ со скоростью 22.3 мм/год, Охотский блок на стации в Магадане по азимуту 149° ЮВ со скоростью 22.9 мм/год, а Северо-Евразийская плита на станции в Якутске по азимуту 121° ЮВ. Заметная разница в азимутах горизонтального перемещения приводит к появлению современной надвиговой составляющей на границах этих структур в сейсмической зоне хр. Черского [Тектоника, геодинамика... 2000]. Вертикальные подвижки изменяются от +0,3 (Билибино) до -0,2 мм/год (Магадан).
В районе Билибинской АЭС возможно существование повышенного теплового потока, так как измерения его восточнее на Чукотке составили 60-80 мВт/м2, тогда как к северу от Магадана значения колеблются в пределах 53—65 мВт/м2 [Подгорный, 1997]. Геотермальный градиент по данным из той же работы в верховьях Колымы оценивается в 20—25°С, а на Чукотке в 25—30°С на 1000 м. Эти результаты совпадают с проявлениями плюмового магматизма непосредственно к югу от района Билибинской АЭС на Омолонском массиве, где они представлены четвертичными щелочными базальтами и раннемеловыми пикритами, и в Олойской зоне, где этим процессам отвечают раннемеловые лампроиты и шошониты [Сахно, Моисеенко, 2002]. Магматические породы такого состава, как правило, бывают приурочены к зонам растяжения земной коры, которое имело место в этой части северо-востока России во второй половине мезозоя и в кайнозое [Тектоника, геодинамика., 2001].
Подводя итог рассмотрению северо-восточного региона, отметим, что повышенная сейсмичность приурочена здесь, как и в большинстве других регионов, в первую очередь к границам плит и блоков. Это требует подходить выборочно к проектированию новых энергетических объектов на данной территории. Единственная здесь Билибинская атомная станция находится на участке практически без проявления сейсмичности и существенных современных геодинамических подвижек, однако не исключено существование в ее районе повышенного теплового потока.
Заключение
Проведенный анализ современной геодинамики России и прилегающих территорий на площадях действующих и проектируемых энергетических объектов позволяет сделать следующие выводы.
1. Большинство АЭС европейской части России наряду с крупными тепловыми и гидроэлектростанциями расположено в пределах Северо-Евразийской литосферной плиты со слабым проявлением или полным отсутствием сейсмической активности и современных тектонических подвижек, кроме различных экзогенных процессов (карст, оползни и т.п.). Также в асейсмичном районе находится Билибинская АЭС на северо-востоке России.
2. В относительной близости к зонам умеренной сейсмической активности с интенсивностью до 1х10-4—1х103 Дж расположены действующие, проектируемые и недостроенные или остановленные АЭС в Калининградской, Ленинградской и Ростовской областях, на Кольском п-ове и на юге Украины. В такой же ситуации находятся крупные ТЭС и ГЭС в тех же районах и в Прибалтике, Белоруссии, Украине, на Северном Урале, в Прикаспии, Новосибирской и Иркутской областях, на юге Красноярского и Хабаровского краев.
3. В зоны развития активных разломов и повышенной сейсмичности с интенсивностью до 1х104—1х109 Дж попадают АЭС, тепловые и гидроэлектростанции в Восточном Крыму, Ставропольском и Краснодарском краях, на юге Казахстана, в Кемеровской и Магаданской областях, Забайкалье и Приморском крае, на Сахалине. Часть из этих объектов расположена в пределах отдельных блоков транзитных зон, разделяющих главные литосферные плиты и характеризующихся повышенной современной тектонической активностью.
4. Наибольшей опасности подвергаются электростанции, находящиеся в транзитных зонах между СевероЕвразийской, Аравийской и Индийской литосферными плитами, где еще не закончились процессы коллизии и интенсив-
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л., Прохорова Т.В. Уровень сейсмической опасности
В РАЙОНАХ СТРАТЕГИЧЕСКИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПРИГРАНИЧНЫХ ТЕРРИТОРИЙ РОССИИ И БЛИЖНЕГО ЗАРУБЕЖЬЯ
ность высвобождающейся сейсмической энергии достигает 1х1010—1х1014 Дж. Сюда относятся объекты в Средней Азии, на Северном Кавказе и в Закавказье, включая АЭС в Армении.
5. При проектировании новых АЭС и других крупных электростанций целесообразно избегать площадей в пределах межблоковых зон на границах как блоков, так блоков и литосферных плит, к которым, как правило, приурочена максимальная сейсмическая активность. Методика выделения межблоковых зон рассмотрена в работах [Gatinsky et а1. 2009, 2011а]. В таблице 1 приведены величины сейсмической энергии, высвобождающейся в наиболее активных межблоковых зонах на территории России и стран ближнего зарубежья.
Таблица 1
Объемы сейсмической энергии, высвобождающейся в межблоковых зонах на приграничных территории России и стран ближнего зарубежья
(в Джоулях)
Границы блоков Общая энергия, Дж Длина границ, км Удельная энергия, Дж
Паннонский — СЕП 2,66470х1015 1620,4 1,644х1012
Вост. Понт — Малокавказсий 1,9б293х1015 379,5 5,172х1012
Вост.-Кавказский — СЕП 2,24797х1014 503,2 4,467х10п
Вост.-Кавказский — Малокавказский 2,24797х1014 503,2 4,467х10п
Южно-Каспийский — Иранский 2,48735х1016 1224,3 2,032х1013
Южно-Каспийский — СЕП 1,34440х1016 978,6 1,374х1013
Памир — Гималаи 5,43111x101S 531,9 1,021х1013
Памир- СЕП 7,2бб92х1015 503,6 1,443х1013
Тянь-Шань — СЕП 5,63879х1016 1421,2 3,9б8х1013
Тянь-Шань — Тарим 4,84380х1016 1683,5 2,877х1013
Саянский — СЕП 1,43255х1015 1211,9 1,182х1012
Саянский — Хангай 3,85269х1015 1247,4 3,088х1012
Амурский — Хангай 1,85598х1015 635,7 2,919х1012
Амурский — Японско-Корейский б,,б3б4бх1016 3205,4 2,070х1013
Амурский — СЕП 3,32561х1015 2538,4 1,310х1012
Японско-Корейский — Охотский 1,48524х1016 1538,7 9,б53х1012
Японско-Корейский — Северо-Японский 4,17527х1016 804,0 5,193х1013
Примечание. Полужирным шрифтом выделены межблоковые зоны и границы плит с удельной сейсмической энергией > 4,5х1012 Дж. СЕП — Северо-Евразийская плита.
Г лоссарий
Блоки земной коры — в данной работе подразумеваются блоки, на которые разделяется земная кора в пределах транзитных зон под влиянием взаимодействия литосферных плит. Блоки всегда ограничены активными разломами. Азимуты перемещения таких блоков вдоль разломов часто не совпадают с азимутами перемещения соседних литосферных плит. При этом блоки могут взаимодействовать друг с другом и с плитами с образованием тектонических нарушений различного типа.
Векторы космогеодезических измерений — направления и скорости перемещения пунктов на земной поверхности, полученные различными методами измерения с искусственных спутников Земли.
Гипоцентр (греч. ипо— под, лат. centrum - центр круга) — центральная точка очага землетрясения. В случае протяжённого очага под гипоцентром понимают точку начала вспарывания разрыва. Глубина залегания гипоцентра обычно колеблется от нескольких километров до 700 километров. В верхней части земной коры (до 20 км) гипоцентры появляются в результате хрупких деформаций в толще пород. В более глубоких слоях гипоцентры возникают на общем фоне преобладания пластических деформаций.
Левые сдвиги — преимущественно горизонтальные смещения вдоль разломов в земной коре, при которых сторона разлома, противоположная к наблюдателю, движется влево (правые сдвиги — преимущественно горизонтальные смещения вдоль разломов в земной коре, при которых сторона разлома, противоположная к наблюдателю, движется вправо).
Литосферные плиты — наиболее крупные структуры, на которые подразделяется литосфера Земли. Они ограничены срединноокеаническими хребтами, где плиты раздвигаются, зонами субдукции, преимущественно совпадающими с глубоководными желобами, где одна плита погружаются под другую, и транслитосферными (трансформными) разломами, вдоль которых происходит перемещение плит относительно друг друга. Мощность литосферных плит изменяется от 90—100 км в пределах глубоководных частей океанов до 140—300 км под континентальными шельфами и континентами.
МГД генераторы Н.Т. Тарасова — приборы, разработанные сотрудником ИФЗ РАН Н.Т. Тарасовым. Они позволяют проводить облучение земной коры мощными электромагнитными импульсами. В результате ускоряется высвобождение накопленной в ходе естественных тектонических процессов энергии в виде потока относительно слабых землетрясений, что значительно уменьшает вероятность проявления разрушительных сейсмических событий.
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л., Прохорова Т.В. Уровень сейсмической опасности
В РАЙОНАХ СТРАТЕГИЧЕСКИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПРИГРАНИЧНЫХ ТЕРРИТОРИЙ РОССИИ И БЛИЖНЕГО ЗАРУБЕЖЬЯ
Межблоковые зоны — высокоактивные зоны, разделяющие блоки земной коры, в которых сосредоточено большинство сейсмоактивных разломов и эпицентров наиболее интенсивных землетрясений.
Решение механизма землетрясения — определение перемещений в очаге землетрясения, возникающих под действием растягивающих и сжимающих напряжений. О механизме землетрясения судят по сейсмическим волнам, а при сильных событиях — непосредственно по разрывам и другим деформациям в верхних слоях земной коры. По сейсмическим данным вычисляют главные оси напряжений и положение поверхности разрыва в очаговой зоне, что дает возможность установить тип деформации и направление смещений (рис. 8).
сдвиги
a S
взбросы и надвиги (сжатие)
сбросы
(растяжение)
Рис. 8. Главные оси напряжений в очагах землетрясений (вверху слева) и установление типов деформаций по решениям фокальных механизмов
Сейсмо-геодинамический мониторинг — анализ влияния проявлений сейсмичности и других геодинамических процессов (движения по активным разломам, перемещения блоков земной коры, воздействия различных геофизических полей — магнитного, гравитационного, теплового и др.) на окружающую среду, включая предприятия народного хозяйства, транспортные коммуникации, городские и сельские населенные пункты.
Транзитные зоны - зоны повышенной современной тектонической активности, разделяющие литосферные плиты. В их пределах происходит передача и релаксация тектонической энергии, возникающей при взаимодействии плит. Такие зоны характеризуются интенсивной сейсмичностью и развитием многочисленных активных разломов, разбивающих земную кору на блоки различных размеров.
Эпицентр (греч. eni — на, лат. centrum — центр круга) — проекция гипоцентра (фокуса) землетрясения на поверхность планеты. Для определения местоположения эпицентра (эпицентральной области) используют записи сейсмических станций. Карты эпицентров с указанием магнитуды землетрясений используются в сейсмическом районировании. В эпицентре необязательно наблюдаются наибольшие разрушения. Чаще всего наибольшие разрушения происходят на некотором расстоянии от эпицентра, в точках образующих окружность вокруг эпицентра, куда сейсмическая волна приходит под углом, наиболее выгодным для разрушения многоэтажных зданий. В СМИ часто путают понятие эпицентра с понятием гипоцентра, в частности, в сообщениях типа «эпицентр землетрясения находился на глубине 2 км» имеется в виду именно гипоцентр.
CMT — Centroid Moment Tensor (Центроидный моментальный тензор) отвечает названию глобального проекта по определению параметров землетрясений, зависящих от энергии очага и ориентировки вызванных ими разломов в земной коре. Моментальный тензор характеризует всю информацию об очаге, которую можно получить из наблюдений волн с длиной большей, чем линейные размеры площади, нарушенной разломами во время землетрясения. В задачи проекта входит систематическое определение через 3-4 месяца моментальных тензоров землетрясений с М > 5 и их размещение в каталоге СМТ с быстрым распространением результатов среди национальных и международных агентств. Каталог содержит более 25000 моментальных тензоров сейсмических событий, начиная с 1976 г.
ITRF — International Terrestrial Reference Frame (Международная земная система отсчета) реализует систему координат Земли для ряда опорных пунктов на поверхности планеты с помощью прямоугольной системы координат, введенной Р. Декартом в 1637 г. («декартова система»). В ITRF для опорных пунктов приводятся их прямоугольные координаты (X,Y,Z) и скорости по соответствующим координатным осям Vx, Vy, Vz, которые обусловлены тектоническими движениями плит земной коры. Перечень пунктов утверждается каждые несколько лет. Точность современных измерений настолько высока, что позволяет измерять скорость перемещения пунктов до 0,5 мм/год и дает возможность определять скорости горизонтальных и вертикальных перемещений литосфер-ных плит. В системе ITRF реализуется координатами и скоростями более чем 800 опорных точек, жестко связанных с земной корой. К каждой опорной точке предъявляются следующие требования: 1) она должна располагаться на значительном расстоянии от границ литосферных плит и от крупных разломов внутри них; 2) наблюдения в точке должны проводиться непрерывно в течение трех лет; 3) ошибка вычисления скорости точки должна быть менее 3 мм/год.
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л., Прохорова Т.В. Уровень сейсмической опасности
В РАЙОНАХ СТРАТЕГИЧЕСКИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПРИГРАНИЧНЫХ ТЕРРИТОРИЙ РОССИИ И БЛИЖНЕГО ЗАРУБЕЖЬЯ
NEIC — National Earthquake Information Center (Национальный центр информации о землетрясениях), созданный в США для определения с помощью высокоточных сейсмографов местоположения и магнитуды всех происходящих на Земле разрушительных землетрясений, распространения этой информации среди национальных и международных агентств, ученых и широкой общественности и создания мировой базы данных по землетрясениям. В России сходные задачи выполняет Геофизическая служба РАН в г. Обнинске Калужской области.
Благодарности. Авторы признательны доктору геол.-мин. наук А.Л. Собисевичу и главному редактору журнала «Пространство и Время» кандидату полит. наук О.Н. Тыняновой за полезные советы и замечания в ходе подготовки рукописи к печати.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
4.
б.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Бугаев Е.Г., Калиберда И.В., Лавров И.М., Фихиева Л.М., Бе- 1.
недик А.Л., Степанов В.В., Шварев С.В., Юнга С.Л. Оценка сейсмической опасности участков размещения ядерно- и радиационно-опасных объектов на основании геодинамических данных РБ-019-01. М.: Госатомнадзор России, 2001.
Гатинский Ю.Г., Владова Г.Л., Рожкова В.В. Сейсмичность 2.
и металлогения конвергентных границ плит в зонах суб-дукции // ДАН. 2000. Т. 371. № 6. С. 806—810.
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Тюпкин Ю.С. Блоковые 3.
структуры и кинематика Восточной и Центральной Азии по данным GPS // Геотектоника. 2005. № 5. С. 3—19.
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Тюпкин Ю.С. Блоковые 4.
структуры и кинематика Западной Евразии по данным GPS // Геотектоника. 2007. № 1. С. 30—42.
Гатинский Ю.Г., Захаров В.И., Владова Г.Л., Прохорова Т.В. 5.
Применение методов дистанционного зондирования для выбора площадки строительства АЭС // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса.
Тезисы докл. 8-й открытой Всероссийской конференции 15—19 ноября 2010 г. М.: ИКИ РАН. 2010. С. 262—263. Геотермальная карта России масштаба 1:10000000 / Ред. 6.
A.А. Смыслов // Геологический атлас России, раздел 2: геологическое строение и геофизическая характеристика недр. Межрегиональный центр по геологической картографии (Геокарт). М. — СПб., 1996.
Карта теплового потока территории CCCP и сопредельных 7.
районов масштаба 1:10000000 / Ред. Я.Б. Смирнов. М.: Геологический институт AH CCCP, Главное Управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР, 1980.
Комплект карт сейсмического районирования территории 8.
Российской Федерации масштаба 1:8000000 / Ред.
B.Н. Страхов, В.И. Уломов. М.: НПП «Текарт», 2000.
Подгорных Л.В. Карта теплового потока полярных областей 9.
масштаба 1:30000000. М.: Недра. 1997.
Рундквист Д.В., Гатинский Ю.Г. Буш В.А., Кособоков В.Г. 10.
Территория России в современной структуре Евразии // Вычислительная сейсмология. 2001. Вып. 32. С. 266—277.
Сахно В.Г, Моисеенко В.Г. Плюмовый вулканизм континен- 11.
тальных окраин востока Азии // А.Ф. Грачев (ред.). Мантийные плюмы и металлогения. Материалы международного симпозиума. Петрозаводск — М.: АНО НИ «Центр геофизических исследований», 2002. С. 196—199.
Тектоника, геодинамика и металлогения территории Рес- 12.
публики Саха (Якутия). / Ред. Л.М. Парфенов, М.И. Кузьмин. М.: МАИК «Наука/Интерпериодика», 2001. 571 с.
Трифонов В.Г., Соболева О.В., Трифонов Р.В., Востриков 13.
Г.А. Современная геодинамика Альпийско-Гималайского коллизионного пояса. М.: ГЕОС, 2002. 225 с.
Bugaev E.G., Kaliberda I.V., Lavrov I.M., Fikhieva L.M., Benedik A.L., Stepanov V.V., Shvarev S.V., Yunga S.L. (2001). Otsenka seismicheskoi opasnosti uchastkov razmeshcheniya yaderno- i radiatsionno-opasnykh ob"ektov na osnovanii geodinamicheskikh dannykh RB-019-01. Gosatomnadzor Rossii, Moskva.
Gatinskii Yu.G., Vladova G.L., Rozhkova V.V. (2000). Seismichnost' i metallogeniya konvergentnykh granits plit v zonakh subduktsii. DAN. T. 371. N 6. Pp. 806—810.
Gatinskii Yu.G., Rundkvist D.V., Tyupkin Yu.S. (2005). Blokovye struktury i kinematika Vostochnoi i Tsentral'noi Azii po dannym GPS. Geotektonika. N 5. Pp. 3—19.
Gatinskii Yu.G., Rundkvist D.V., Tyupkin Yu.S. (2007). Blokovye struktury i kinematika Zapadnoi Evrazii po dannym GPS. Geotektonika. N 1. Pp. 30—42.
Gatinskii Yu.G., Zakharov V.I., Vladova G.L., Prokhorova T.V. (2010). Primenenie metodov distantsionnogo zondirovaniya dlya vybora ploshchadki stroitel'stva AES. In: Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. Tezisy dokl. 8-i otkrytoi Vserossiiskoi konferentsii 15—19 noyabrya 2010 g. IKI RAN. Moskva. Pp. 262—263.
Geotermal'naya karta Rossii masshtaba 1:10000000. Red. A.A. Smyslov. In: Geologicheskii atlas Rossii, razdel 2:
geologicheskoe stroenie i geofizicheskaya kharakteristika nedr. Mezhregional'nyi tsentr po geologicheskoi kartografii (Geokart). Moskva — S-Peterburg, 1996.
Karta teplovogo potoka territorii CCCP i sopredel'nykh raionov masshtaba 1:10000000. Red. Ya.B. Smirnov. Geologicheskii institut AH CCCP, Glavnoe Upravlenie geodezii i kartografii pri Covete Ministrov SSSR, Moskva, 1980.
Komplekt kart seismicheskogo raionirovaniya territorii Rossiiskoi Federatsii masshtaba 1:8000000. Red. V.N. Strakhov, V.I. Ulomov. NPP «Tekart», Moskva. 2000.
Podgornykh L.V. (1997). Karta teplovogo potoka polyarnykh oblastei masshtaba 1:30000000. Nedra. Moskva.
Rundkvist D.V., Gatinskii Yu.G. Bush V.A., Kosobokov V.G.
(2001). Territoriya Rossii v sovremennoi strukture Evrazii. Vychislitel'naya seismologiya. Vyp. 32. Pp. 266—277.
Sakhno V.G, Moiseenko V.G. (2002). Plyumovyi vulkanizm kontinental'nykh okrain vostoka Azii. In: A.F. Grachev (red.). Mantiinye plyumy i metallogeniya. Materialy mezhdunarodnogo simpoziuma. ANO NI «Tsentr geofizicheskikh issledovanii», Petrozavodsk — Moskva. Pp. 196—199.
Tektonika, geodinamika i metallogeniya territorii Respubliki Sakha (Yakutiya). Red. L.M. Parfenov, M.I. Kuz'min. MAIK «Nauka/Interperiodika», Moskva. 2001. 571 p.
Trifonov V.G., Soboleva O.V., Trifonov R.V., Vostrikov G.A.
(2002). Sovremennaya geodinamika Al'piisko-Gimalaiskogo kollizionnogo poyasa. GEOS, Moskva. 225 p.
Gatinsky Yu. G., Prokhorova T.V., Rundquist D.V., Vladova G.L. Zones of catastrophic earthquakes of Central Asia: Geodynamics and seismic energy. Russ. J. Earth Sci. 2009. V. 11. No 1. ES1001. URL: http://dx.doi.org/10.2205/2009ES000326
Gatinsky, Yu., D. Rundquist, G. Vladova, and T. Prokhorova,. Up-to-date geodynamics and seismicity of Central Asia. International Journal of Geosciences. 2011a. No 2. Pp. 1—12. URL: http://www.SciRP.org/Journal/ijg
Gatinsky Yu., Rundquist D., Vladova G., and Prokhorova T. Seismic-geodynamic monitoring of main electric power-stations in east Europe and north Asia. International Journal of Geosciences. 2011b. No 2. Pp. 75—83. URL: http://www.SciRP.org/journal/ijg
1
2
3
5
Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л., Прохорова Т.В. Уровень сейсмической опасности
В РАЙОНАХ СТРАТЕГИЧЕСКИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПРИГРАНИЧНЫХ ТЕРРИТОРИЙ РОССИИ И БЛИЖНЕГО ЗАРУБЕЖЬЯ
17. Rundquist D.V., Gatinsky Yu.G., Bush W.A., Kossobokov V.G. The area of Russia in the present-day structure of Eurasia: Geodynamics and seismicity. Computational Seismology and Geodynamics. Ed. D.K. Chowdhury. Washington D.C.: Am. Geophys. Union. 2005. Vol. 7. Pp. 224—233.
LEVEL OF SEISMIC RISK IN THE REGIONS OF STRATEGIC ENERGY FACILITIES AT FRONTIER TERRITORIES OF RUSSIA AND NEIGHBORING COUNTRIES
Yury G. Gatinsky, Doctor of Geology and Mineralogy, Main Scientific Researcher at Vernadsky State Geological Museum RAS, Moscow
E-mail: [email protected], [email protected]
Dmitry V. Rundquist, Doctor of Geology and Mineralogy, Professor, Academician of Russian Academy of Science, Main Scientific Researcher at Vernadsky State Geological Museum RAS, Moscow
E-mail: [email protected]
Galina L. Vladova, PhD (Geology and Mineralogy), Senior Scientific Researcher at International Institute of Earthquake Prediction and Mathematical Geophysics RAS, Moscow
E-mail: [email protected]
Tatiana V. Prokhorova, Scientific Researcher at International Institute of Earthquake Prediction and Mathematical Geophysics RAS, Moscow
E-mail: [email protected]
Significant number of strategic energy facilities of the Russian Federation and neighboring countries are located in the frontier regions. The majority of nuclear power-stations (NPS) as well as large hydro-electric (HES) and thermal electric stations (TES) are situated in east Europe and north Asia within the north Eurasian lithosphere plate, which is characterized by the low seismicity and week modern tectonic activity besides the different exogenetic processes. In the european part of Russia the majority of nuclear power-stations (NPS) as well as large hydro-electric (HES) and thermal electric stations (TES) are located within the north Eurasian lithosphere plate, which is characterized by the low level of seismicity and modern tectonic activity besides the different exogenetic processes. Some operating and projected NPS are relatively near to zones of the moderate seismicity in the Kaliningrad Region of northwest Russia and in south Ukraine. HES and TES in Baltic, Byelorussia and Ukraine are in the same position. Zones of more intensive seismicity and existence of active faults include NPS, HES and TES in the Urals, the Kola Peninsula, south Siberia, Transbaikal and Far East regions of Russia. Some of these stations are situated within crust blocks in transit zones, which separate main lithosphere plates and are characterized by increased tectonic mobility. The most danger situation for power-stations takes place in the transit zones between north Eurasian, African, Arabian and Indian lithosphere plates, where collision processes have yet not stopped. This concerns electric stations in the Balkan Peninsula, Crimea, north Caucasus and Transcaucasus, including NPS in Armenia, as well as central Asian countries. Seven schemes of the seismic energy distribution are composed for the territory of Russia and adjacent countries. The scheme includes also earthquake epicenters, active faults, boundaries of plates and blocks, ITRF vectors as well as location of nuclear and other electric power-stations. The more detail scheme is composed for north-west Caucasus including a region of the forthcoming Sochy Olympiad and adjacent parts of Russia and Ukraine. These data make it possible to form a correct estimate of negative consequences for energetic and other objects connected with the up-to-date inner-continental tectonic activity.
This work was supported by the 4th Program of the Presidium of Russian Academy of Sciences
Keywords: strategic energy facilities, areas of active faults and seismic activity, the analysis of geological materials, earthquake, hy-pocenters, epicenters, the amount of liberated seismic energy.
