WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

  На правах рукописи

КЛЮЧЕВСКИЙ Анатолий Васильевич

НАПРЯЖЕНИЯ, ДЕФОРМАЦИИ И СЕЙСМИЧНОСТЬ НА СОВРЕМЕННОМ

ЭТАПЕ ЭВОЛЮЦИИ ЛИТОСФЕРЫ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ

25.00.10 – геофизика,

геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора геолого-минералогических наук

 

Иркутск-2008

Работа выполнена в Институте земной коры Сибирского отделения

Российской академии наук

Научный консультант:  доктор геолого-минералогических наук

Джурик Василий Ионович (ИЗК СО РАН, г. Иркутск)

Официальные оппоненты:  доктор физико-математических наук

член-корреспондент РАН

Николаев Алексей Всеволодович (ИФЗ, г. Москва)

 

доктор физико-математических наук, профессор

Иванов Федор Илларионович (ИГУ, г. Иркутск)

  доктор геолого-минералогических наук, профессор

  Дмитриев Александр Георгиевич  (ИрГТУ, г. Иркутск)

Ведущая организация: Геологический институт СО РАН (г. Улан-Удэ)

Защита состоится 4 июня 2008 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета

Д 003.022.02 в конференц-зале Института земной коры СО РАН по адресу:

664033, Иркутск-33, ул. Лермонтова, 128.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского научного центра СО РАН

в здании  Института  земной коры СО РАН.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю совета

канд. геол.-мин. наук  Меньшагину Юрию Витальевичу, e-mail  men@crust.irk.ru

Автореферат разослан “____ ” ___________________  2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

канд. геол.-мин. наук Меньшагин Ю.В.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Представленная работа направлена на разработку новых подходов к исследованию структуры и динамики напряженно-деформированного состояния (НДС) литосферы и сейсмичности на современном (инструментальном) этапе эволюции Байкальской рифтовой зоны (БРЗ). Задачи диссертации определены актуальной проблемой обеспечения сейсмической безопасности.

Для эффективного проведения антисейсмических мероприятий необходимо решение ряда фундаментальных и прикладных задач, определяемых структурой и реологическими свойствами среды, НДС литосферы, геодинамическими процессами и общей сейсмичностью региона. Современные представления о сейсмичности как сложном явлении деформирования иерархически построенной структурно-неоднородной дискретной геофизической среды в феноменологической модели  стационарного сейсмического процесса (Садовский и  др., 1987) формируют понятие о неустойчивости НДС горных пород и стохастическом характере распределения напряжений и деформаций в литосфере (International…, 2002). В рамках этих фундаментальных представлений выдвинута проблема изучения свойств геолого-геофизической среды, НДС литосферы и сейсмичности активных регионов методами статистического анализа параметров толчков в полном диапазоне энергетических классов землетрясений. Предполагается, что выявленные на новом уровне познания закономерности НДС литосферы и тенденции его изменения дадут возможность связать их с пространственно-временной и энергетической структурой сейсмичности и смоделировать развитие сейсмического процесса, в том числе и сильных землетрясений, для решения проблем обеспечения сейсмической безопасности регионов.

Байкальская рифтовая система (БРС) более полувека привлекает пристальное внимание исследователей. Несомненны большие достижения в ее геолого-геофизическом изучении, пройден важный экспериментальный этап в исследовании внутриконтинентальной рифтовой структуры. Наблюдаемая в БРЗ сейсмичность указывает на неоднородность среды и неоднородное пространственно-временное распределение напряжений и деформаций. НДС литосферы региона характеризовалось, в основном, кинематическими и динамическими параметрами очагов небольшого числа сильных землетрясений. В настоящее время получение новых фундаментальных знаний о НДС литосферы БРЗ ориентируется не только на изучение отдельных аспектов, но и использует теорию и методы синергетики и нелинейных динамических систем для целостного понимания природы и эволюции БРС. Это не только позволяет представить весь объем имеющихся знаний о сейсмичности и НДС литосферы БРЗ в рамках единой концепции, но и обнаружить качественно новые, присущие широкому классу природных объектов, особенности строения и эволюции рифтовой системы.

Цель исследований. Разработка технологии статистического анализа пространственно-временной и энергетической структуры НДС среды и сейсмичности на основе решения задач очаговой и структурной сейсмологии для установления основных закономерностей НДС литосферы и сейсмичности активных регионов. Выявление, идентификация и верификация геолого-геофизических структур, геодинамических явлений и особенностей НДС среды в литосфере БРЗ, влияние которых нашло отражение в пространственно-временных вариациях динамических параметров очагов землетрясений и сейсмичности, для развития феноменологической модели стационарного сейсмического процесса в условиях БРС.

Основные задачи исследований:

1) выполнить массовое определение динамических параметров очагов землетрясений, разработать методы статистического анализа пространственно-временной и энергетической структуры НДС литосферы и развить способы геофизической интерпретации результатов, полученных по данным о параметрах сейсмических источников БРЗ;

2) установить и верифицировать основные закономерности пространственно-временных связей НДС среды и сейсмичности на различных иерархических уровнях литосферы БРЗ с целью развития феноменологической модели стационарного сейсмического процесса для решения проблем сейсмической безопасности в Байкальском регионе.

Фактический материал, методы исследования и аппаратура. Основой диссертации являются динамические параметры очагов почти 90000 землетрясений, зарегистрированных с 1968 по 1994 гг. в пределах Байкальского региона (φ=48–60 с.ш., λ=96–122 в.д.). В работе определены динамические параметры очагов в широком диапазоне энергетических классов толчков (5≤KР≤15), представительность выборки достигает 95% от числа зарегистрированных землетрясений. Сейсмичность региона исследована по материалам Байкальского филиала (БФ)  ГС СО РАН за 1964–2002 годы, где диссертант работал с 1972 по 1979 годы. В диссертации использованы также материалы режимных и полевых сейсмологических наблюдений, с целью получения которых автор, начиная с 1976 г. участвовал в экспедиционных сейсмологических исследованиях на трассе БАМ и других территориях как начальник отряда. Часть используемых в диссертации фактических данных относится к территории Монголии, в различных районах которой диссертант проводил сейсмологические исследования. При экспедиционных исследованиях использованы различные сейсмографы с аналоговой и цифровой регистрацией, аппаратурно-вычислительные и измерительные комплексы, а также геофизическое оборудование лаборатории сейсмологии ИЗК СО РАН. Методы исследований ориентировались на формирование целостного представления (в рамках разрабатываемой проблемы и сделанных допущений) об основных характеристиках и свойствах НДС литосферы и сейсмичности БРЗ. В соответствии с поставленными проблемами в диссертации применен широкий спектр подходов при развитии методов и алгоритмов формализованного определения и статистической обработки динамических параметров очагов землетрясений, анализа и интерпретации пространственно-временных и энергетических закономерностей НДС среды и сейсмичности на различных иерархических уровнях литосферы БРЗ, идентификации и верификации происходящих в ней геодинамических процессов и пространственных геологических структур. Диссертантом разработаны и развиты способы геофизической интерпретации параметров сейсмических источников в формулировках НДС литосферы, методика исследования кинематики и динамики сейсмичности в продолжительных группах сейсмических событий, способ выделения кластеров толчков на общем скоростном фоне сейсмического потока, алгоритм оценки локальной сейсмической опасности в зонах разломов и метод математического моделирования смещений скального грунта, в котором учитываются особенности НДС среды и геофизических процессов, происходящих в очаговых зонах землетрясений. Достоверность полученных в диссертации основных результатов и выводов подтверждается высокой представительностью используемых данных, верификацией по натурным и хорошо проверяемым материалам сейсмологических и геофизических наблюдений и широкой апробацией.

Основные результаты и научные положения работы, выносимые на защиту.

1. Технология исследования пространственно-временной и энергетической структуры НДС литосферы и сейсмичности активных регионов, включающая в себя комплекс методов определений и статистической обработки динамических параметров очагов землетрясений, алгоритмов реконструкции и идентификации НДС среды на различных пространственно-временных и энергетических уровнях, способов калибровки и интерпретации динамических параметров в формулировках НДС среды, форматированных массивов исходных сейсмологических материалов и баз данных сейсмических источников.

2. Критерии и параметры пространственно-временных вариаций НДС литосферы БРЗ характеризуют сложную структурную неоднородность и динамическую неустойчивость НДС среды. В эволюции литосферы БРЗ определяющую роль играют перестройки НДС среды, обусловленные инверсией осей главных напряжений, возникающей в областях доминирования рифтогенеза в районе Южно-Байкальской, Хубсугульской-Дархатской и  Муйской впадин. В центральной части БРЗ неоднородность НДС литосферы сильнее, чем на флангах и окраинах, а максимальная неоднородность НДС среды установлена в Южно-Байкальской впадине.

3. Метод прогноза динамики сейсмичности на основе мониторинга НДС литосферы по данным о динамических параметрах очагов землетрясений и развитой феноменологической модели стационарного сейсмического процесса в БРЗ. Перестройки НДС литосферы БРЗ приводят к кратковременной упорядоченности энергетики и синхронизации динамики сейсмичности, а в остальное время параметры сейсмичности в трех районах и шести участках региона коррелированны слабо. Наиболее сильные землетрясения региона с энергетическим классом KР≥14 (магнитуда MLH≥5.5) происходили пространственно разнесенными парами после инверсии осей главных напряжений в литосфере БРЗ.

4. Основные закономерности пространственно-временных связей НДС среды и сейсмичности установлены и верифицированы в литосфере БРЗ. В поле эпицентров толчков идентифицировано разделение сейсмичности БРЗ на три района. В энергетической структуре сейсмичности соответствие наблюдается в наклонах γ графиков повторяемости землетрясений и в распределении суммарной сейсмической энергии во времени. Эффекты синхронного нарастания скорости сейсмического потока указывают, что активизации динамики сейсмичности происходили практически в одно время в различных областях БРЗ после перестроек НДС литосферы.

Научная новизна. Впервые на представительном фактическом материале выполнен статистический анализ пространственно-временной и энергетической структуры НДС литосферы БРЗ, который показал, что НДС литосферы региона неоднородно в пространстве и неустойчиво во времени. Диссертантом установлено, что основные наблюдаемые особенности закономерных изменений сейсмических моментов землетрясений обусловлены сменой типа подвижки в очаге при инверсии осей главных напряжений в литосфере БРЗ. Показано, что такие процессы хорошо вписываются в рамки модели нелинейной динамики напряжений с бифуркацией трехкратного равновесия. При анализе радиусов дислокаций установлено, что в центральной части БРЗ среда деформирована сильнее, чем на флангах и окраинах, а максимальная неоднородность НДС среды обнаружена в Южно-Байкальской впадине – историческом ядре БРС (Logatchev, Zorin, 1992). В литосфере БРЗ выделены зоны неоднородностей НДС среды, максимумы которых корреспондируют с областями доминирования рифтогенеза в районе Южно-Байкальской, Хубсугульской-Дархатской и  Муйской впадин.

Проведенный диссертантом ретроспективный анализ формализованных статистических параметров НДС литосферы и сейсмичности показал, что наиболее сильные землетрясения региона с энергетическим классом KР≥14 (магнитуда MLH≥5.5) обычно происходят пространственно разнесенными парами в определенных областях после инверсии осей главных напряжений. Такие предпосылки предполагают возможность среднесрочного прогноза сильных толчков в Байкальском регионе по данным о динамических параметрах очагов землетрясений. Перестройки НДС литосферы БРЗ приводят к кратковременной упорядоченности энергетики и синхронизации динамики сейсмичности, обусловленной переходом структурно-неоднородной иерархической среды через неустойчивость к метастабильному состоянию, а в остальное время характеристики и параметры сейсмичности различных областей БРЗ коррелированны слабо.

Разработана методика оценки локальной сейсмической опасности в зоне разлома по данным о параметрах сейсмических источников и осуществлен детальный пространственно-временной анализ НДС среды и сейсмичности в зоне Белино-Бусийнгольского разлома. Установлено, что НДС среды в зоне разлома неоднородно, а динамика напряжений хорошо корреспондирует с вариациями напряженного состояния литосферы южного Прибайкалья и БРЗ. В диссертации установлено, что в продолжительных сериях афтершоков при повышенном уровне деформационных процессов, характерном для перестроек НДС среды, возникает явление самоорганизации, направленное на ускоренный сброс напряжений. Кинематика и динамика афтершоков корреспондируют с характером перестроек НДС среды в зонах очагов сильных землетрясений, который в целом аналогичен механизму перестроек НДС литосферы БРЗ. Аналогия механизмов перестроек объясняется самоподобием структурно-неоднородной среды.

В диссертации установлено, что перестройки НДС литосферы БРЗ обусловлены инверсией осей главных напряжений и между усилением неустойчивости и активизацией сейсмического процесса верифицирована связь. Это развивает феноменологическую модель стационарного сейсмического процесса, отражая особую роль и существенное влияние структуры и перестроек НДС литосферы на сейсмичность БРЗ. Наблюдаемая на исследуемом уровне сейсмогенеза стадийность и системность процесса является одним из атрибутов механизма возвращения иерархической системы разломов-блоков в метастабильное состояние после геодинамических перестроек и сильных землетрясений.

Практическая значимость работы. Диссертантом разработана и применена методика массового определения динамических параметров очагов землетрясений, ориентированная на использование до 100% зарегистрированных сейсмических событий для изучения и анализа НДС литосферы БРЗ. Разработаны и реализованы алгоритмы обработки и формализации исходных данных, направленные на статистический анализ пространственно-временной и энергетической структуры НДС среды и сейсмичности на различных иерархических уровнях литосферы региона. Развиты методики и алгоритмы, ориентированные на идентификацию динамических процессов и выделение пространственных структур в литосфере БРЗ. Предложены способы геофизической интерпретации полученных материалов и результатов в терминах и понятиях НДС литосферы.

На основе феноменологической модели стационарного сейсмического процесса и мониторинга НДС литосферы БРЗ разработан метод среднесрочного прогноза сильных землетрясений по данным о динамических параметрах очагов землетрясений. На картах пространственного распределения сейсмических моментов сильных землетрясений идентифицированы районы со статистически значимыми вероятностями реализации типа подвижки в очаге. Такая регионализация Байкальского региона, в совокупности с другими геолого-геофизическими методами, дает возможность более надежно и обоснованно подойти к сейсмическому районированию территории на основе классификации сейсмических толчков по типу подвижки в очаге. Расчеты и карты показали, что землетрясения из зоны Главного Саянского разлома представляют повышенную сейсмическую опасность для городов юга Восточной Сибири.

Разработана методика оценки локальной сейсмической опасности в зоне разлома по данным о параметрах сейсмических источников. В зоне Белино-Бусийнгольского разлома оценена локальная сейсмическая опасность и выделены участки территории, в которых сейсмическая опасность минимальна. Полученные карты коэффициентов локальной опасности разлома могут быть использованы как базовые для оценки сейсмических, эколого-геологических и других рисков.

Заложены основы компьютерной информационной технологии реконструкции и идентификации НДС литосферы БРЗ на различных пространственно-временных масштабах, включающие в себя автоматизацию процесса, определение текущих и прогнозных оценок и компьютерную визуализацию НДС среды и сейсмичности по данным очаговой и структурной сейсмологии.

Личный вклад автора. Личный вклад автора в защищаемую диссертацию является определяющим, что подтверждается списком публикаций. Основные научные результаты отражены в 78 публикациях. Всего по теме диссертации опубликовано более 100 работ, в том числе 2 монографии.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на региональных тематических совещаниях (Иркутск, 1982; 1984; 1997; 2007), на совещаниях по проблемам сейсмичности, НДС литосферы и геодинамики (Владивосток, 1989; Южно-Сахалинск, 1991; Екатеринбург, 1998; Новосибирск, 2000; Иркутск, 2001; 2002; 2003; 2004; 2005; 2006; 2007; Красноярск, 2001; Улан-Удэ, 2003) и международных научных форумах различного ранга (Иркутск, 1999; 2002; Улан-Батор, 2001; 2007; Улан-Удэ, 2005).

Объем и структура диссертации. Общий объем работы (313 стр.) составляют четыре части, введение и заключение (всего 286 стр. текста), 80 рисунков (на 66 стр.), 25 таблиц (на 15 стр.) и список литературы (410 наименований на 27 стр.).

Работа выполнена в лаборатории общей и инженерной сейсмологии Института земной коры СО РАН. Автор выражает особую благодарность научному консультанту, доктору геол.-мин. наук В.И. Джурику за постоянное внимание и помощь на всех этапах работы. Автор глубоко благодарен академикам РАН Н.А. Логачеву, Ф.А. Летникову и Г.С. Голицыну за постоянное внимание и поддержку исследований. Автор благодарит коллег по работе В.М. Кочеткова, Ю.А. Зорина, Е.Х. Турутанова, В.М. Демьяновича, М.Г. Демьяновича, К.Ж. Семинского, В.С. Имаева, В.И. Найдича, В.А. Потапова, В.А. Павленова, В.В. Чечельницкого, Е.Н. Черных, Ф.Л. Зуева, Г. Баяра, А.А. Храмцова, Н.М. Грудинина, Н.А. Гилеву и других, содействовавших выполнению работы, за помощь в экспериментальных и теоретических исследованиях и ценные советы. Автор благодарен член-корр. РАН Е.В. Склярову, доктору физ.-мат. наук С.И. Голенецкому, докторам геол.-мин. наук К.Г. Леви, С.И. Шерману, В.А. Голубеву, В.В. Ружичу,  кандидатам геол.-мин. наук А.В. Чипизубову, В.А. Санькову, В.И. Мельниковой, Н.А. Радзиминович и другим коллегам за обсуждение полученных результатов и доброжелательную критику отдельных положений диссертации, а также сотрудникам лаборатории общей и инженерной сейсмологии ИЗК СО РАН, оказавшим помощь в ходе работы над диссертацией.

ТЕОРИЯ, МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ

Модельные математические и натурные исследования по физике и механике очага землетрясения получили ускоренное развитие в связи с проблемами прогноза движений грунта при сильных сейсмических толчках (Костров, 1975; Мячкин, 1978; Райс, 1982; Николаевский, 1982; Исследования…, 1976; Аки, Ричардс, 1983; Ризниченко, 1985; Шебалин, 1997; Арефьев, 2003; Потапов, Иванов, 2005) и поиска предвестников землетрясений (Физика…, 1975; Добровольский, 1991; Соболев, 1993; Соболев, Пономарев, 2003; Завьялов, 2006). В основе общепризнанной в настоящее время динамической теории очага землетрясения лежит моделирование пространственно-временного распределения напряжений и сил, наиболее близко соответствующих наблюдаемым параметрам сейсмических волн. Ранние исследования вводят модели динамики сейсмического разрыва, использующие однородное распределение напряжений и трения на поверхности разлома. Классические примеры таких моделей – механическая модель пружин и блоков (Burridge, Knopov, 1967), модель кругового разрыва (Костров, 1966), и модели прямоугольной и круговой дислокации (Haskell, 1964; Brune, 1970; 1971). Статистические модели учитывают неоднородности среды и предполагают, что разлом рвется когерентно только на малом расстоянии по сравнению с длиной разрыва. В прямом модельном приближении показано, что распространение разрыва в динамической модели землетрясения 28 июня 1992 г. (Калифорния, Ландерс, MW=7.3) следовало сложным путем, контролируемым пространственными вариациями поля начальных напряжений (Cohee, Beroza, 1994; Peyrat et al., 2001). Расчеты динамического напряжения для землетрясений 1992 г. Ландерс, в Нортридже (США, 1994, MW=6.7) и в Кобе (Япония, 1995 г., MW=6.9) указали на сильную изменчивость распределений падения напряжения (Bouchon, 1997; Day et al., 1998). В неоднородной разломной модели (Kanamori, Stewart, 1978; Aki, 1979) неоднородности вызывают беспорядочное распределение смещения и падения напряжений в процессе разрыва и являются ответственными за высокочастотное излучение (Das, Aki, 1977; Das, Kostrov, 1983; 1988). Классический метод описывает сейсмические очаги их энергией (энергетический класс, магнитуда, сейсмический момент) и фокальным механизмом с помощью понятия тензора сейсмиче­ского момента (Арефьев, 2003). В этом приближении тензор сейсмического момента описывает эквивалентные силы точечных источников общего ви­да и содержит всю информацию об очаге, которую можно получить из на­блюдений сейсмических сигналов.

Байкальская рифтовая зона более полувека привлекает пристальное внимание ученых-сейсмологов и несомненны большие достижения в изучении сейсмичности, НДС литосферы и современной геодинамики. Со временем стало понятно, что дальнейший прогресс в изучении связан со статистическими подходами к анализу пространственно-временных закономерностей НДС литосферы БРЗ и сейсмичности на основе современных представлений о деформировании структурно-неоднородной дискретной геолого-геофизической среды и происходящем в ней стационарном сейсмическом процессе (Садовский и  др., 1987; International…, 2002). Эти подходы основаны, прежде всего, на трансформации теории, моделей и методик, разработанных сейсмологией очага для сильных землетрясений, в диапазон многочисленных слабых и умеренных сейсмических толчков. В рамках решения этой проблемы в первой части диссертации разработаны и на представительном фактическом материале реализованы основные блоки технологии исследования пространственно-временной и энергетической структуры НДС среды по данным о динамических параметрах очагов землетрясений, развитой для реконструкции и идентификации НДС литосферы БРЗ.

Динамические параметры очагов землетрясений чаще всего определяются при сравнении реальных спектров, вычисленных по записям аппаратуры, с теоретическими, соответствующими конкретной модели источника (Аки, Ричардс, 1983). При обработке сейсмограмм, спектрограмм и сглаженных амплитудных спектров Фурье записей землетрясений БРЗ получены формулы преобразований (Ключевский, 1986; 1989; Klyuchevskii, 2004; Ключевский, Демьянович, 2002), которые дают возможность определения максимального уровня амплитудного спектра Фурье Ф и граничной верхней частоты максимального уровня f из значений амплитуды и периода максимального смещения на сейсмограмме. В трещинной модели Д. Бруна (Brune, 1970; 1971), используемой в работе для определения динамических параметров очагов землетрясений Байкальского региона, дислокация происходит в результате мгновенного приложения тангенциального импульса к внутренней стороне разрыва. В дальней зоне амплитудный спектр импульса смещения в области низких частот представляется в виде участка с постоянной спектральной плотностью Фо, а в области высоких частот аппроксимируется зависимостью понижения уровня спектра по закону ω-2. Пересечение этих двух прямых в двойном логарифмическом масштабе спектральной плотности и частоты дает характерную “угловую точку” с координатами Фо и fо, где fо – частота “угловой точки”. Уровень спектральной плотности Фо зависит от сейсмического момента землетрясения, который характеризует потенциальную работу по перемещению “очагового” блока земной коры в гравитационном поле Земли (Ризниченко, 1976). Частота “угловой точки” fо зависит от длительности импульсного процесса разрушения среды и характеризует линейные размеры зоны дислокации. Динамические параметры очагов землетрясений вычисляются по формулам

Mо=4πρ rV3 Фо / Ψθφ, 

R=2.34V / 2π fо,

Δσ = 7 Mо / 16 R 3,

D = Mо /μ S, 

где Mо – сейсмический  момент, дн см, R – радиус дислокации, км, Δσ –  падение напряжений в очаге, бар,  D – смещение по разрыву, мм, ρ=2.7 г/см3 – плотность среды, V=3.58 км/сек – скорость распространения объемных поперечных волн, r – гипоцентральное расстояние, км, Ψθφ=0.6 – среднее значение функции направленности излучения из очага (Ризниченко, 1976; 1985), μ=3×1011 дн/см2  – модуль сдвига, S – площадь разрыва, км2. При расчете сейсмического момента учитывается удвоение амплитуды сейсмического сигнала на свободной поверхности Земли и то, что используется максимальная амплитуда смещения на одной из горизонтальных компонент записи землетрясения. Определение динамических параметров очагов землетрясений БРЗ выполнено по материалам отчетов “Бюллетень землетрясений Прибайкалья”, полученных БФ ГС СО РАН при обработке записей стандартных сейсмографов с гальванометрическим способом регистрации за 1968-1994 годы. Данные о максимальных смещениях в S-волнах почти 90 тысяч толчков переведены диссертантом в цифровой вид и используются при формализованном определении динамических параметров очагов землетрясений Байкальского региона. Анализ базы данных указывает на высокую представительность фактического материала – почти 95% из числа зарегистрированных землетрясений имеют определение динамических параметров (Таблица)

Таблица

Оценки представительности выборок землетрясений, у которых определены

динамические параметры очагов

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Все толчки

Байкальский регион (φ=48–60 с.ш., λ=96–122 в.д.)

n

1

174

3416

18668

43094

21268

5910

1797

527

195

61

24

2

2

95139

n1

1

80

2782

17303

40780

20594

5856

1788

526

191

61

23

1

0

89986

n1/n, %

100

46.0

81.4

92.7

94.6

96.8

99.1

99.5

99.8

97.9

100

96

50

0

94.6

Первый район (φ=48.0–54.0 с.ш., λ=96.0–104.0 в.д.)

n

0

2

33

1820

11623

6110

1910

573

175

65

28

7

0

1

22347

n1

0

1

28

1565

10116

5653

1877

567

175

64

28

7

0

0

20081

n1/n, %

50.0

84.8

86.0

87.0

92.5

98.3

99.0

100

98.5

100

100

0

89.9

Второй район (φ=51.0–54.0 с.ш., λ=104.0–113.0 в.д.)

n

0

0

6

505

5065

3893

955

315

107

54

11

5

0

0

10916

n1

0

0

6

497

5019

3870

949

315

107

54

11

4

0

0

10832

n1/n, %

100

98.4

99.1

99.4

99.4

100

100

100

100

80

99.2

Третий район (φ=54.0–60.0 с.ш., λ=109.0–122.0 в.д.)

n

1

172

3377

16310

25228

9790

2655

788

211

62

19

10

1

1

58625

n1

1

79

2748

15214

24509

9631

2646

786

210

62

19

10

1

0

55916

n1/n, %

100

45.9

81.4

93.3

97.1

98.4

99.7

99.7

99.5

100

100

100

100

0

95.4

Примечание: n – число зарегистрированных землетрясений, n1 – число землетрясений, имеющих определение динамических параметров очагов, n1/n, % – представительность используемого материала, в процентах.

Динамические параметры очагов землетрясений БРЗ, южного Прибайкалья, трех небольших участков размером 12 и зоны Ангараканского роя определены и сопоставлены для шести вариантов задания модели среды распространения сейсмических сигналов (Ключевский, Демьянович, 2003). Влияние среды оценивается посредством сравнительного анализа динамических параметров очагов землетрясений, определенных для всех вариантов модели. В результате исследований установлено, что выбор модели среды может оказать существенное влияние на динамические параметры очагов землетрясений. Видимые периоды максимальных амплитуд смещений в объемной поперечной волне слабо изменяются с эпицентральным расстоянием. Эти изменения не оказывают практического влияния на определение  динамических параметров очагов землетрясений по материалам региональной сети сейсмических станций Прибайкалья. Соотношения корреляционных зависимостей сейсмического момента от величины энергетического класса землетрясений, установленные в БРЗ при шести вариантах задания модели, сохраняются для всех исследуемых территорий при различных диапазонах изменения  энергетических классов и гипоцентральных расстояний. На основании этого и чтобы исключить неоднозначность в интерпретации результатов, все дальнейшие определения динамических параметров очагов землетрясений в диссертации выполнены при использовании первого варианта модели среды (Ризниченко, 1976).

Большое число группирующихся толчков, сконцентрированных в локальных объемах литосферы БРЗ, позволило на хорошем статистическом уровне изучить пространственно-временную и энергетическую структуру группирующейся сейсмичности и через динамические параметры очагов связать ее с НДС среды (Ключевский, 1993; 1994; 1997; 2003; 2005). Статистическое исследование афтершоков Бусийнгольского (1991г.; MLH=6.5) и Южно-Якутского (1989г.; MLH=6.6) землетрясений, а также толчков в Ангараканской и Амутской роевых сериях (1979г.) выполнено с целью анализа пространственно-временных связей группирующейся сейсмичности с НДС среды. При решении этой задачи рассмотрены вариации в пространстве и времени средних характеристик последовательных групп толчков различных энергетических классов, определены динамические параметры очагов землетрясений, установлены корреляционные соотношения между динамическими параметрами и энергетическим классом толчков и осуществлена “калибровка” сейсмических моментов слабых землетрясений с KР=7, 8, 9 и 10 по типу подвижки в очаге. Выполнен статистический анализ пространственно-временных вариаций средних характеристик последовательных групп толчков и средних по группе значений динамических параметров очагов землетрясений, который верифицировал связь сейсмичности с НДС среды. Установлено, что общей характерной чертой сейсмичности в продолжительных кластерах является зависимость от наиболее сильных толчков, а применяемое в диссертации различное представление и дискретизация фактического материала способствуют пониманию локальных вариаций НДС литосферы в очаговых зонах сильных землетрясений и в областях роевых толчков. При изучении динамических параметров очагов афтершоков и роевых событий БРЗ установлено, что сейсмические моменты толчков структурируются, а наблюдаемая структурированность обусловлена напряженным состоянием очаговой среды. Коэффициент пропорциональности bR в уравнении корреляции радиуса дислокации и энергетического класса землетрясений изменяется в последовательных выборках афтершоков, причем изменение происходит по-разному для коротких серий с небольшим числом толчков и для продолжительных последовательностей афтершоков (Ключевский, 1993; 1994; 2003; 2005). В качестве причины такого поведения радиусов дислокаций в продолжительных сериях афтершоков рассматриваются процессы самоорганизации очаговой зоны, возникающие при перестройке НДС среды. Известно (Садовский и др., 1987, с.92), что  перестройки являются следствием постоянного деформирования и рассматриваются как “самоорганизация” среды, служащая для ускоренной диссипации поступающей в нее энергии. Наблюдаемый эффект согласуется с тем, что перестройка НДС очаговой среды может возникать только в особых условиях, и, возможно, связана с мерой “самоорганизации доведенной до числа” (Лукк и др., 1996, с.188), зависящей от скорости и условий деформирования среды. Установлено, что изменения динамических параметров источников происходят под влиянием деформационных процессов в литосфере, согласуются с пространственно-временным потоком землетрясений и объясняют особенности его распределения. Результаты исследования показывают, что стадии неустойчивости НДС очаговой среды обусловлены последействием сильнейших землетрясений и афтершоков, а между моментами усиления неустойчивости и активизацией сейсмического процесса в  продолжительных кластерах верифицирована связь. Наблюдаемая стадийность и системность процесса является одним из атрибутов механизма возвращения системы разломов-блоков в метастабильное состояние после главных землетрясений и наиболее сильных афтершоков (Лукк, Дещеревский, 2006).

Проблема привлечения сейсмических моментов землетрясений для реконструкции напряженного состояния в глубинах литосферы БРЗ решается в диссертации путем идентификации типа подвижки в очаге по величине сейсмического момента землетрясения. С этой целью выполнена “калибровка” среднего по выборке сейсмического момента землетрясений одного класса по среднему по выборке фокальному механизму. Применение для реконструкции напряженного состояния основано на  том, что сейсмический момент тектонического землетрясения связан с подвижкой по разлому (Аптикаев, Копничев, 1979; Левшин, Грудева, 1974; Копничев, Шпилькер, 1980; Аптикаев, 2005). А. Макгарр (McGarr, 1984) показал, что колебания грунта зависят от напряженного состояния среды с более сильной зависимостью при надвиговом разломе, чем при нормальной подвижке, а сдвиговый разлом является промежуточным между ними. При “калибровке” среднего по выборке сейсмического момента использованы сейсмические моменты слабых землетрясений с KР=7, 8, 9 и 10, определенные в группах толчков Ангараканской и Амутской серий и афтершоков Южно-Якутского и Бусийнгольского  землетрясений (Ключевский, 2003; 2005). При детальном анализе НДС среды рассмотрены вариации сейсмических моментов толчков в Южно-Якутской афтершоковой серии. Установлена связь между НДС среды и сейсмичностью и показано, что особенности рассматриваемых процессов наиболее ярко проявляются при повышенном градиенте НДС очаговой среды, возникающем при усилении неустойчивости.

Разработанная технология и полученные результаты обосновывают первое защищаемое положение диссертации и дают возможность реконструкции и идентификации НДС среды и сейсмичности в литосфере БРЗ по реализованным и верифицированным на представительных массивах данных методикам и алгоритмам.

НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЛИТОСФЕРЫ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ

ЗОНЫ ПО ДАННЫМ О СЕЙСМИЧЕСКИХ МОМЕНТАХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Проблемы напряженно-деформированного состояния литосферы и сейсмичности различных регионов Земли являются предметом активных научных исследований последнего десятилетия. Так, согласно сведениям из работы (Добрецов и др., 2001), в перечне приоритетов в науках о твердой Земле общее направление “Динамика коры в океанах и континентах” занимала второе место, а входящая в это направление тема “Активные коровые деформации” отнесена к категории высшего приоритета. Такое приоритетное отношение к предмету исследований обусловлено различными причинами и послужило стимулом к интенсивному развитию фундаментальных и прикладных направлений изучения НДС литосферы и коровой сейсмичности. Для целей анализа НДС геологической среды фундаментальным стало понимание того, что тектонические напряжения различной природы в пределах “нагружаемых” объемов распределяются неравномерно, концентрируясь на неоднородностях структур низших порядков (Гончаров и др., 2005). Из-за неоднородности поля напряжений деформации также неоднородны и развиваются локализовано в концентраторах, так как напряжения в этих областях раньше, чем в других зонах, достигают предельных значений. Такие представления о напряжениях и деформациях в литосфере позволяют рассматривать деформируемую геологическую среду как далекую от равновесия диссипативную систему (Фундаментальные…, 2001; Пущаровский, 2005) и сближают модель “геологической” среды с моделью “геофизической” среды, введенной академиком М.А. Садовским (1979; 2004).  В модели геофизической среды Земля рассматривается как открытая система взаимодействующих неоднородностей, имеющих разную физико-химическую природу. В процессе непрерывной подпитки энергией система отдельностей самоорганизуется в диссипативную систему, имеющую самоподобный фрактальный иерархический характер. В эволюции таких систем особое место занимают неустойчивые процессы и акты неустойчивости, к которым относятся землетрясения. Строгая математическая модель такой системы не разработана, поскольку полностью детерминированное механическое описание поведения геофизической среды, имеющей блочное строение, является неразрешимой задачей: такие свойства среды требуют для своего описания статистических методов. В связи с этим в науках о Земле большое значение приобретают методологические проблемы статистической обработки и последующей интерпретации результатов наблюдений. 

Напряженное состояние литосферы наиболее удобно описывается в системе главных координат, в которой три главных напряжения ≥≥ полностью характеризуют поле напряжений. В этой системе координат одно главное напряжение в целом будет нормально к поверхности Земли, а два другие действуют приблизительно в горизонтальной плоскости. Данные о фокальных механизмах землетрясений и другие стресс-индикаторы показывают, что такое приближение выполняется до границ хрупко-пластичного перехода в верхней части коры (Zoback, Zoback, 1980; Zoback, 1992; Brudy et al., 1997). В таком случае требуются только четыре параметра, чтобы описать напряженное состояние среды: одна ориентация напряжения (обычно берется азимут максимального горизонтального сжатия, ) и три величины главных напряжений: – вертикальное напряжение, соответствующее весу вышележащего вещества, – максимальное главное горизонтальное напряжение и – минимальное главное горизонтальное напряжение. В приложении этих понятий к земной коре часто используют величины наибольшего, промежуточного и наименьшего главных напряжений в терминах , и , как это было первоначально предложено Е. М. Андерсоном (Anderson, 1951). Эта классификационная схема и кажущиеся упрощенными соотношения имеют ряд простых, но фундаментальных достоинств, чтобы использовать их для оценки напряженного состояния литосферы БРЗ. Во-первых, два горизонтальных главных напряжения в литосфере и могут быть описаны относительно вертикального главного напряжения , величина которого равна

=≈,

где – зависимость плотности от глубины z, – ускорение свободного падения, – осредненная плотность нагрузки. Во-вторых, относительная величина главных напряжений может быть просто связана с типом современного разломообразования в регионе. Характеристика региона сбросовыми, сдвиговыми или надвиговыми подвижками эквивалентна определению величин главных горизонтальных напряжений относительно вертикального напряжения. Когда вертикальное напряжение преобладает в регионах деформируемых растяжением (=,>>), гравитация формирует сбросовое разломообразование. Соответственно, когда оба горизонтальных напряжения превышают вертикальное напряжение (=,>>), сжимающие деформации (сокращение) аккомодируются через надвиговое разломообразование. Сдвиговые разломы представляют промежуточный случай (=,>>), когда максимальное горизонтальное напряжение больше, чем вертикальное, а минимальное горизонтальное напряжение меньше их. В некоторых областях напряженное состояние литосферы является переходным между основными режимами – при ≈>> происходят землетрясения со сбросовой и сдвиговой подвижкой, а в условиях >>≈ имеет место комбинация сдвигов и взбросов.

Развиваемая в диссертации технология идентификации НДС литосферы по данным очаговой сейсмологии позволяет по натурным наблюдениям оценивать особенности поведения геодинамической системы БРЗ, связанные с сейсмотектоническими деформациями и напряжениями. Идентификация основана на геофизических представлениях связи динамических параметров очагов землетрясений с НДС литосферы и дает возможность разномасштабного пространственно-временного анализа напряженного и деформированного состояния литосферы БРЗ по данным о параметрах сейсмических источников. Напряженное состояние литосферы БРЗ реконструировано по материалам о сейсмических моментах сильных (KР≥11) и слабых (KР<11) толчков, а также совокупности землетрясений с KР≥7. Использование сейсмических моментов землетрясений для реконструкции напряженного состояния среды основано на том, что главным источником информации о напряжениях в литосфере является тип подвижки по разлому (Zoback, 1992; Zoback, Zoback, 2002), определение которого по сейсмическим моментам землетрясений БРЗ стало возможным по разработанным методикам и алгоритмам. Разделение землетрясений на сильные и слабые обусловлено тем, что у некоторых сильных землетрясений БРЗ имеются определения фокальных механизмов, и сопоставление результатов, полученных по фокальным механизмам и сейсмическим моментам толчков, дает возможность независимого статистического подтверждения совпадающих выводов, уточнения деталей и фактов, указывающих на различие. Сейсмические моменты землетрясений использованы для идентификации структуры и пространственно-временных вариаций напряженного состояния литосферы в Байкальском регионе, на юго-западном (район 1, φ=48.0–54.0 с.ш., λ=96.0–104.0 в.д.) и северо-восточном (район 3, φ=54.0–60.0 с.ш., λ=109.0–122.0 в.д.) фланге, в центральной части БРЗ (район 2, φ=51.0–54.0 с.ш., λ=104.0–113.0 в.д.), и шести участках, которые формируются делением территории районов по долготе λ12=100.0, λ34=108.0 и λ56=116.0, а отсчет номеров участков (1–6) ведется с юго-запада на северо-восток. Сопоставление динамических параметров очагов сильных землетрясений БРЗ с мировыми данными дает, в целом, согласующиеся результаты (Ключевский, Демьянович, 2002). Территориальное разделение толчков позволило перейти к сравнительному исследованию НДС литосферы БРЗ, в результате которого установлено близкое совпадение динамических параметров очагов землетрясений первого и третьего районов и их значимое отличие от параметров толчков второго района. Уравнения корреляции сейсмических моментов с KР землетрясений третьего и четвертого участков, образующих второй район, также значимо отличаются друг от друга. Анализ уравнений корреляции среднего радиуса дислокации с KР землетрясений первого района дает возможность разделения сейсмических событий. Значимые отличия уравнений корреляции динамических параметров очагов и KР сильных землетрясений в районах и участках свидетельствуют о пространственной неоднородности НДС литосферы Байкальского региона на уровне иерархии сильных сейсмических событий.

По данным о 143 землетрясениях с 11≤KР≤14, происшедших в регионе с 1968 по 1994 гг. и имеющих определение сейсмического момента и фокального механизма, выполнена “калибровка” уровня по типу подвижки в очаге (Ключевский и др., 2006; 2007). Уровни lg, соответствующие доминантным подвижкам определенного типа, вычислены для выборок толчков каждого энергетического класса. Границы перехода между подвижками различного типа определены с использованием этих уровней и диапазона Δlg между ними в предположении линейной аппроксимации lg от типа подвижки в очаге с возрастанием в следующей последовательности: сброс, сдвиг и взброс. В соответствии с уровнями исходная выборка из n=802 землетрясений с 11≤KР≤14 разделена на толчки-сбросы (nN=501, PN=nN/n≈0.63), сдвиги (nS=145, PS≈0.18) и взбросы (nR=156, PR≈0.19) разных KР. Вероятности реализации толчков P близки к вероятностям, полученным по данным о фокальных механизмах землетрясений БРЗ (PN≈0.65, PS≈0.20, PR≈0.15). Исследование напряженного состояния литосферы БРЗ осуществлено по данным о фокальных механизмах 265 землетрясений с KР≥10, зарегистрированных в Байкальском регионе с 1950 по 1998 гг., и по данным о сейсмических моментах 802 толчков с 11≤KР≤14, происшедших в период с 1968 по 1994 гг. Следует подчеркнуть высокую представительность фактического материала – сейсмические моменты определены почти у 100% землетрясений с 11≤KР≤14, зарегистрированных в Байкальском регионе с 1968 по 1994 годы (Таблица). Такая статистика полностью характеризует напряженное состояние системы сейсмогенеза БРЗ на уровне иерархии сильных землетрясений. Применение одинаковых формализаций и методик построения карт и графиков дают возможность сопоставления используемых материалов, полученных по фокальным механизмам и сейсмическим моментам землетрясений. Результаты реконструкции напряженного состояния литосферы БРЗ по данным о сейсмических моментах сильных землетрясений верифицированы на основании данных классического метода фокальных механизмов и свидетельствуют о хорошем совпадении реконструированного поля напряжений растяжения в областях представительной обеспеченности данных. Менее совпадающими следует признать результаты реконструкции напряжений, генерирующих сдвиги и взбросы, хотя большинство выделенных зон также совпадают. Основные наблюдаемые отличия обусловлены, вероятно, разными временными диапазонами выборок данных фокальных механизмов (1950–1998 гг.) и сейсмических моментов землетрясений (1968–1994 гг.), а также слабой представительностью фокальных механизмов. Полученные результаты дают возможность классифицировать особенности и свойства напряженного состояния литосферы в Байкальском рифте на уровне иерархии сильных сейсмических событий. В пределах исследуемой территории доминирует режим рифтогенеза с формированием толчков-сбросов при вероятности PN≥0.5, а локальные области повышенной вероятности сдвигов и взбросов указывают на неоднородность НДС литосферы БРЗ (Рис.1). Анализ динамики напряжений в литосфере БРЗ также подтверждает доминирующую роль рифтогенеза, однако эта доминанта неустойчива и в конце 1980-х – начале 1990-х гг. возникла ситуация примерного равенства и даже частичного преобладания сдвигов и взбросов (Рис.1, А). Полученная карта районирования территории Байкальского региона дает возможность учёта типа подвижки в очаге, а результаты районирования рекомендованы проектными и строительными организациями для уточнения сейсмической опасности (Ключевский и др., 2007).

Рис.1. Карта изолиний вероятности реализации толчков-сбросов, сдвигов и взбросов. На вставке (А) представлены графики среднегодовой вероятности реализации P толчков-сбросов, сдвигов и взбросов. 1– разломы, 2 – впадины, 3  – озера, 4 – изолинии вероятности реализации толчков-сбросов PN, 5, 6 – шкалы вероятности реализации толчков-сдвигов и взбросов PS и PR соответственно.

При реконструкции напряженного состояния литосферы по данным о сейсмических моментах слабых землетрясений с 7≤KР≤10 построены карты-схемы изолиний логарифма среднего сейсмического момента (lg) землетрясений с KР=7, 8, 9, 10 (Ключевский, Демьянович, 2004; 2006). В площадках 1×1, в предела которых произошло не менее 10 сейсмических событий с KР=7 (KР=8), вычислены значения lg. Для землетрясений с KР=9 при определении lg использовано не менее 5, а для толчков с KР=10 не менее 3 сейсмических событий в площадке 1×1. В качестве изолиний на картах-схемах и уровней на графиках использованы значения lg и землетрясений таких же энергетических классов, соответствующие переходу от одного типа подвижки к другому. Анализ карт-схем показал, что во всех районах прослеживается тенденция уменьшения размеров территории с преобладающе сбросовыми толчками при повышении энергетического класса землетрясений. Напряженное состояние среды неоднородно и эта неоднородность сохраняется для толчков всех классов, выражаясь в частности, в доминировании сбросов всех KР в крупных рифтовых впадинах. С целью детального исследования временных вариаций напряженного состояния литосферы вычислены среднегодовые значения сейсмических моментов землетрясений с KР=7÷12. Анализ среднегодовых сейсмических моментов землетрясений с KР=7÷8 показал, что у слабых толчков имелась общая тенденция уменьшения среднегодовых со временем, обусловленная относительным ростом числа сбросов. Динамика сейсмических моментов землетрясений одного класса в разных областях литосферы БРЗ имеет согласованный характер. Вместе с тем, динамика слабых (KР=7, KР=8) и более сильных (KР=9, KР=10) толчков БРЗ различна, что свидетельствует о временном градиенте напряжений. Одной из возможных причин пространственно-временных вариаций типов подвижек в очагах землетрясений может быть неоднородность напряженного состояния в вертикальном разрезе литосферы. Графики вариаций среднего по слою литосферы толщиной в 15 км указывают на значимые изменения сейсмического момента землетрясений с KР=9 в литосфере первого и второго районов. Средние сейсмические моменты землетрясений с KР=9 в 2 верхних  слоях литосферы близки к сдвигам, следующие 2 слоя соответствуют подвижкам сбросо-сдвигового типа, а ниже преобладают сбросы. На северо-восточном фланге БРЗ во всех шести слоях литосферы доминируют сбросо-сдвиги (Ключевский, 2005).

Чтобы выявить основные тенденции пространственно-временных вариаций напряжений в литосфере БРЗ, использованы коэффициенты пропорциональности bM в уравнениях корреляции логарифма сейсмического момента и энергетического класса землетрясений. Эти коэффициенты отражают распределение типов подвижек в очагах совокупности землетрясений с KР≥7 и через сейсмические моменты идентифицируют напряженное состояние всей системы сейсмогенеза. Установлено, что в конце 1970-х – начале 1980-х годов на территории БРЗ наблюдались значимые изменения сейсмических моментов, упорядоченно разнесенные в пространстве и времени. Первые изменения коэффициента bM произошли в зоне шовной межплитной границы, отделяющей Сибирскую платформу от Саяно-Байкальской складчатой области. В связи с этим имеется предположение о влиянии этой области сочленения крупных блоков литосферы на процессы преобразования напряженного состояния среды (Ключевский, 2001; 2004; 2005; Klyuchevskii, 2004). Пространственно-временные масштабы этого явления указывают на нелинейную импульсную природу, которая может возникнуть в результате фазового перехода “жидкость – газ” в локальной области глубинного Приморского разлома. Это явление хорошо вписывается в модель развития Байкальской впадины, учитывающую эволюцию флюидного режима (Артюшков и др., 1990). Детальное исследование пространственно-временных вариаций сейсмических моментов землетрясений Байкальского региона показало, что с 1968 по 1994 годы в регионе произошли три значительных эпизода изменения напряженного состояния литосферы Байкальского рифта: в конце 1960-х, конце 1970-х – начале 1980-х годов и конце 1980-х – начале 1990-х годов. Установлено, что наблюдаемые эффекты связаны с перераспределением типов подвижек в очагах и упорядоченными вариациями сейсмических моментов землетрясений, которые обусловлены инверсией осей максимального и промежуточного главных напряжений, возникающей в локальных областях устойчивого доминирования рифтогенеза. Использование различных подходов и методов позволило установить координаты трех областей. В рамках теории диссипативных систем эти области классифицируются как структуры-аттракторы рифтогенеза (Ключевский, 2007). Полученные результаты дают возможность объяснения основных наблюдаемых вариаций напряженного состояния литосферы БРЗ пространственно-временными изменениями вертикальной компоненты поля напряжений . Эти процессы происходят на всей территории БРЗ, но различаются по интенсивности проявления. Наиболее сильно они проявляются в рифтовых впадинах и в областях доминирования рифтогенеза (Ключевский, 2002; 2003; 2005). Эти области расположены вблизи границ областей напряжений глобального, регионального и суперпозиционного типов, установленных в (Solonenko et al., 1997) по данным о механизмах очагов землетрясений. Особенностью наблюдаемых изменений является постепенное увеличение и резкое, почти импульсное, уменьшение , детерминирующее инверсию осей напряжений и перестройку НДС литосферы. Постепенные процессы могут быть связаны с термической нестабильностью и гравитационной неустойчивостью литосферы и аномальной мантии, определенной в Байкальском регионе по сейсмическим данным (Недра.., 1981; Gao et al., 1994; 2003) и численным моделированием (Гольдин и др., 2006). Быстрые процессы могут происходить в результате фазовых переходов при термодинамической неустойчивости локальных объемов земной коры (Современная динамика…, 1989; Летников, 1992).

Наблюдаемые перестройки напряжений в литосфере БРЗ согласуются с поведением сложных самоорганизующихся неустойчивых термодинамических систем (Николис, Пригожин, 2003), что предполагает возможность применения методов системного анализа с целью поиска моделей, уравнений, параметров и характеристик, описывающих современные тектонофизические процессы в литосфере БРЗ. Для исследования структуры и динамики напряжений в литосфере БРЗ используются фазовые пространства, в которых в качестве координат состояния служат параметры и , где индекс j идентифицируется как год и пробегает от 1968 до 1994 г. (Ключевский, 2007). Параметр является коэффициентом в уравнении корреляции логарифма сейсмического момента и энергетического класса KР всех зарегистрированных в течение j-го года землетрясений и через сейсмические моменты толчков разных KР характеризует напряженное состояние всей системы сейсмогенеза. Параметр – среднегодовой сейсмический момент землетрясений с энергетическим классом KР=7, характеризующий через сейсмические моменты толчков с KР=7 напряженное состояние среды на минимальном изучаемом энергетическом уровне системы сейсмогенеза. Величины и являются однозначными функциями времени, а изображающая точка движется по некоторой ломаной линии в фазовом пространстве – фазовой траектории и соответствующая фазовая скорость Vf  будет равна длине траектории, пройденной за год. Известно (Zoback, 1992), что в зависимости от соотношения величин главных напряжений могут быть сформированы пять типов режима напряжений, из которых три характеризуют устойчивые напряженные состояния литосферы, а два описывают систему в состояниях неустойчивости переходного типа. Эти режимы качественно согласуются и хорошо корреспондируют с наблюдаемой схемой поведения напряжений в литосфере БРЗ, с формированием трех устойчивых состояний-аттракторов и двух переходных состояний-бифуркаций. На основании этого предполагается, что динамике напряжений в литосфере БРЗ соответствует модель с бифуркацией трехкратного равновесия. Модельной системой для данной бифуркации может служить уравнение изменений напряжений S в виде 

.

Анализ состояний равновесия показывает, что при >0 и любом система имеет единственное асимптотически устойчивое состояние равновесия. При <0 су­ществует область значений , где система имеет три состояния равновесия, а в фазо­параметрическом пространстве формируется структура, называемая сборкой. На основании этих соотношений можно предположить, что коэффициенты и имеют вид

,  ,

где  Smax – максимальная из трех компонент напряжений. Тогда при > 0 и любом система имеет единственное асимптотически устойчивое состояние равновесия, характеризующее режим тектоники литосферных плит. При <0 су­ществует область значений , в которой система может иметь три состояния равновесия, характеризующие современный режим рифтогенеза в БРЗ с неоднородным и неустойчивым распределением напряжений.

Для исследования эффектов синхронизации напряжений в литосфере БРЗ и трех районов использованы годовые ряды параметра . Чтобы оценить длительность периодов синхронизации, годовые ряды параметра разделены на выборки длиной в три года, пять и десять лет: временной сдвиг между выборками сравниваемых территорий равен нулю, шаг расчетов равен одному году. По этим реализациям вычислены коэффициенты парной корреляции для следующих сравниваемых территорий: БРЗ и трех районов; трех районов между собой. Установлено, что эпизоды высокой синхронизации напряжений в литосфере БРЗ и трех районов имеют небольшую длительность, а влияние перестройки напряжений в конце 1970-х – начале 1980-х годов доминирует над другими процессами. Синхронизация напряжений свидетельствует о дальнодействующих корреляциях, выражающихся в статистически воспроизводимых соотношениях между удаленными и пространственно разделенными (районы 1 и 3) частями системы. При совместном анализе фазовых скоростей и распределения сильных землетрясений с KP≥14 установлено, что сложное поведение неравновесной среды в литосфере БРЗ ведет к бифуркациям (катастрофам) напряжений, порождающим нелинейность сейсмогенеза с генерацией сильных толчков (Ключевский, 2007).

Во второй части диссертации развиты методы и алгоритмы решения основной обратной задачи реконструкции и идентификации напряженного состояния литосферы БРЗ по данным о сейсмических моментах землетрясений. Развиваемая методология, математическое и алгоритмическое обеспечение идентификации напряженного состояния среды позволяют по натурным сейсмологическим наблюдениям обнаружить и классифицировать качественно новые, присущие широкому классу природных объектов, фундаментальные особенности строения и эволюции БРС, связанные с неоднородностью и неустойчивостью литосферных напряжений. Установленные критерии и параметры пространственно-временных вариаций напряженного состояния литосферы БРЗ характеризуют сложную структурную неоднородность и динамическую неустойчивость НДС среды и обосновывают второе защищаемое положение диссертации. В эволюции литосферы БРЗ определяющую роль играют перестройки напряженного состояния среды, формирующие нелинейность сейсмогенеза с генерацией сильных землетрясений. Эти результаты развивают феноменологическую модель стационарного сейсмического процесса в БРЗ и обосновывают третье защищаемое положение диссертации. В практическом плане такая информация может быть использована для целей сейсмического районирования, решения задачи прогноза землетрясений и проблем сейсмической безопасности в Байкальском регионе.

ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЛИТОСФЕРЫ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ ПО ДАННЫМ О РАДИУСАХ ДИСЛОКАЦИЙ

Знание генезиса, структуры и динамики деформированного состояния континентальной литосферы является фундаментальным в понимании строения и эволюции верхней оболочки и рельефа Земли. В настоящее время особенно быстро развиваются исследования, сочетающие выявление и воспроизведение структурообразования в тектоносфере на основе специальных полевых наблюдений с физическим и компьютерным моделированием и поиском связей с геофизическими полями. Это позволяет перейти от представлений деформирования в рамках механики сплошной среды к пониманию структурированности литосферы, сформированной под воздействием тектонофизических сил и напряжений (Гончаров и др., 2005). При описаниях процессов структурообразования одной из физико-механических характеристик является неоднородность среды, ее естественная структурированность, которая не может быть учтена в моделях сплошной среды. Структурная иерархическая неоднородность дискретной среды порождает неоднородное НДС литосферы,  при котором напряжения концентрируются на границах неоднородностей разных уровней структурной организации, формируя неоднородности деформации. Полученные к настоящему времени многочисленные экспериментальные и натурные наблюдения указывают, что тектонические деформации в большинстве случаев реализуются путем разнообразных динамических перестроек исходной структуры геологической среды. Такие перестройки зависят в большей мере от концентраторов напряжений, распределение и перестройка которых в свою очередь определяются неоднородностями среды, динамикой силовых полей и свойствами вещества. В рамках таких представлений зоны доминирования рифтогенеза являются своего рода концентраторами напряжений регионального уровня, формирующими и контролирующими основные процессы сейсмотектонического деформирования в литосфере БРЗ (Ключевский, 2003; 2005; 2007).

Радиусы дислокаций использованы для реконструкции и идентификации структуры и основных тенденций динамики сейсмотектонического деформирования литосферы БРЗ, трех районов и шести участков (Ключевский, Демьянович, 2002; 2003). Проведенное пространственно-временное исследование коэффициента bR и радиусов дислокаций указывает на неоднородность структуры и нестабильность динамики сейсмотектонического деформирования в литосфере БРЗ. Установлена повышенная неоднородность НДС в центральной части БРЗ, а сейсмотектонические деформации на флангах региона примерно сопоставимы. Процесс сейсмотектонического деформирования, наблюдаемый в литосфере БРЗ в конце 1970-х – начале 1980-х гг., в целом аналогичен механизму деформирования очаговых зон сильных землетрясений, что свидетельствует о самоподобном характере деформирования среды на разных иерархических уровнях литосферы. Установлен колебательный характер сейсмотектонических деформаций в БРЗ с периодичностью около 10 лет, быстрым падением и нарастанием уровня деформаций после перестроек НДС литосферы региона.

Идентификация сейсмотектонических деформаций литосферы в Байкальском регионе по данным о форме дислокаций основана на том, что динамические параметры очага тектонического землетрясения зависят от формы и геометрических размеров дислокации, которые, в свою очередь, связаны с НДС среды в области разрыва (Аки, Ричардс, 1983; Ризниченко, 1985). Исследование вариаций формы дислокации показало, что в деструкции литосферы БРЗ выделяется как пространственная, так и временная составляющая (Ключевский, 2005). Максимальный уровень сейсмотектонического деформирования литосферы установлен в центральной части БРЗ, а минимальный – на юго-западе региона. В исследуемый интервал времени сейсмотектоническое деформирование литосферы в Байкальском регионе имело в целом тенденцию к ослаблению. Чтобы идентифицировать пространственную структуру сейсмотектонических деформации литосферы Байкальского региона, получены карты-схемы изолиний максимальных, средних и минимальных значений коэффициента формы дислокации R1/R2. Зоны, в которых максимальные значения коэффициента формы дислокации превышают R1/R2≥6, выделяются на карте в виде отдельных “пятен” и расположены вдоль Байкальского рифта. Эти зоны, как правило, приурочены к рифтовым впадинам, а размеры “пятен” достаточно хорошо корреспондируют с размерами соответствующих впадин – наиболее обширные области максимально деформированной среды наблюдаются в пределах впадины озера Байкал, с последующим уменьшением размеров “пятен” к юго-западу и северо-востоку. Самая большая область вытянута вдоль Южно-Байкальской впадины в районе Селенгинской перемычки. На юго-западе зона повышенных значений R1/R2 совпадает с западной оконечностью Тункинской впадины. В северо-восточной части карты наблюдается последовательность “пятен” северо-восточного и восточного направления, наиболее значительное из которых расположено в районе Северомуйской впадины.

При исследовании пространственно-временных вариаций формы дислокации для совокупностей сейсмических событий определены корреляционные формулы распределения чисел землетрясений в зависимости от величины отношения радиусов,  имеющие вид

Lg N= A + d ×R1/R2,

где R1/R2 – коэффициент формы дислокации, N  – число толчков, A и d – коэффициенты. Коэффициент d характеризует соотношение чисел толчков, имеющих различные значения R1/R2 и в рамках теории самоподобной фрактальной среды (Садовский, 2004) характеризует неоднородность деформированного состояния среды. Чем меньше значение d, тем больше в выборке толчков, форма дислокации которых приближается к кругу, а изометрическая форма дислокации (R1/R2→1) характерна для землетрясений, дислоцирование которых происходит в условиях квазиоднородного деформированного состояния очаговой среды (Ризниченко, 1985). Карта-схема, характеризующая сейсмодеформированное состояние литосферы Байкальского региона в изолиниях параметра d, построена по данным о землетрясениях, зарегистрированных в пределах площадок 2.0×2.0 (Ключевский, Демьянович, 2002; 2003). Наиболее существенной особенностью карты являются протяженные зоны и локальные участки максимальных значений коэффициента d, соответствующие областям повышенного сейсмодеформированного состояния литосферы (Рис.2).

Рис.2. Карта-схема изолиний коэффициента d. 1 – изолинии коэффициента d; 2 – впадины; 3 – участки с пониженными значениями d; 4 – участки с максимальным значением d. Штриховая линия соединяет максимумы зон неоднородностей.

Самая значительная по размерам и величине коэффициента d≈–(0.25÷0.32) зона выделяется в центральной части карты и имеет, в целом, субмеридиональное направление. В районе Южно-Байкальской впадины локализуется участок с максимальными значениями d≈–(0.25÷0.26). По мнению Н.А. Логачева (2003) этот участок является самым ранним элементом БРС, ее историческим ядром, а чем продолжительнее история деформационных процессов, тем сильнее и в большем объёме будет разрушена среда. Установлено, что расположение участка максимальных значений d в Южно-Байкальской впадине хорошо корреспондирует с зоной локальной инверсии осей главных напряжений во втором районе в 1978–79 году, а также с зоной наиболее высоких деформации (до 10–15 %), обнаруженной в результате численного двумерного моделирования НДС земной коры по профилю вкрест БРЗ (Гольдин и др., 2006). На юго-западном фланге Байкальского региона выделяется зона менее высоких значений коэффициента d≈–(0.29÷0.32). Эта зона имеет северо-западное простирание и прослеживается от Хангая до Хубсугульской впадины. Участок максимального значения коэффициента d≈–0.29 локализуется в северной части между Дархатской и Хубсугульской впадинами и совпадает с зоной локальной инверсии осей главных напряжений на юго-западном фланге БРЗ в 1978–79 году. К северо-востоку выделяются два участка повышенных значений коэффициента d, а протяженная зона формируется изолиниями d≈–(0.34÷0.35). Южный максимум имеет значение коэффициента d≈–0.32, а северный - d≈–0.29. В центральной части этой зоны происходит изменение направленности изолиний с субмеридионального на северо-восточное. Этот участок совпадает с зоной локальной инверсии осей главных напряжений на северо-восточном фланге БРЗ в 1978–79 году и корреспондирует с зоной наиболее высоких деформации (до 10 %), полученной при численном моделировании НДС земной коры по профилю вдоль северо-восточного фланга БРЗ. Совпадение участков локальной перестройки поля напряжений и максимумов зон неоднородностей указывает на то, что выделение таких зон обусловлено не только деформированным состоянием литосферы, но и особенностями напряженного состояния среды в зонах доминирования рифтогенеза (Ключевский, 2003; 2005).

Выполнено детальное исследование НДС литосферы в зоне Белино-Бусийнгольского разлома, предопределяющего положение Белинской и Бусийнгольской рифтовых впадин на юго-западном фланге БРЗ (Ключевский, Демьянович, 2007; Демьянович и др., 2008). Решение этой фундаментальной геолого-геофизической задачи имеет важное прикладное значение – прогноз сейсмических, эколого-геологических и других воздействий в локально неустойчивых неоднородных средах с изменяющейся реологией. Установлено, что наблюдаемое в зоне разлома НДС литосферы неоднородно и неустойчиво. Более однородна южная часть разломной зоны и именно здесь произошли наиболее сильные сейсмические события и подавляющее число слабых толчков. В северо-западной части разломной зоны, особенно в ее последнем сегменте, среда максимально неоднородна, а сейсмичность здесь минимальна и представлена в основном слабыми толчками. Несмотря на большие положительные и отрицательные вертикальные суммарные смещения среды, результирующее максимальное смещение на порядок меньше, что, вероятно, связано с упруго-вязкой релаксацией и компенсацией гравитационной неустойчивости блоков литосферы при сейсмотектоническом течении горных масс. Результирующие отрицательные вертикальные смещения хорошо согласуются с рифтогенной природой Белинской и Бусийнгольской впадин, а в южной части разлома корреспондируют с Терехольской долиной. Выделяется структурная неоднородность среды южнее стыка первого и второго сегментов разлома, там, где произошли сильные землетрясения 1976 (KP=14) и 1991 годов. Она отчетливо видна в результирующей картине НДС среды и ее положительные элементы отражены в рельефе поверхности Земли в виде перемычки между Бусийнгольской и Терехольской впадинами, а к отрицательной неоднородности приурочена палеосейсмоструктура Бусийнгол. Динамика напряженного состояния среды в зоне Белино-Бусийнгольского разлома корреспондирует с вариациями напряжений в литосфере первого района и первого участка, которые обусловлены современным рифтогенезом БРЗ. Карта-схема Коэффициента Относительной Локальной Опасности Разлома (КОЛОР) рекомендована как базовая при прогнозе сейсмических, эколого-геологических и других рисков в зоне разлома (Ключевский и др., 2007).

В третьей части диссертации развиты методы и алгоритмы решения основной обратной задачи реконструкции и идентификации деформированного состояния литосферы БРЗ по данным о радиусах дислокаций. Развиваемая методология, математическое и алгоритмическое обеспечение идентификации деформированного состояния среды позволяют по натурным сейсмологическим наблюдениям обнаружить и классифицировать качественно новые, присущие широкому классу природных объектов, особенности строения и эволюции БРС, связанные с неоднородностью и неустойчивостью НДС среды в литосфере. Установленные критерии и параметры пространственно-временных вариаций сейсмодеформированного состояния литосферы БРЗ характеризуют неоднородность и неустойчивость НДС среды и обосновывают второе защищаемое положение диссертации. В практическом плане такая информация может быть использована для целей сейсмического районирования и оценки сейсмического риска.

СЕЙСМИЧНОСТЬ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ

Первые части диссертации посвящены изучению структуры и динамики НДС литосферы БРЗ, совместное влияние которых обусловило сложные нелинейные изменения НДС среды, нашедшие отражение в наблюдаемых пространственно-временных вариациях динамических параметров очагов землетрясений. Логическая последовательность проведенных исследований и соблюдение причинно-следственных условий дают возможность установить в этой части диссертации то, что выявленные геологические структуры и системные геофизические явления в литосфере БРЗ верифицируются в сейсмичности Байкальского региона. Для решения этой проблемы развиты методы и алгоритмы исследования региональной сейсмичности на различных пространственно-временных и энергетических уровнях, дающие возможность статистического анализа материалов и понимания связи структуры, динамики и энергетики сейсмичности с НДС литосферы БРЗ. 

Рис.3. Карта эпицентров представительных землетрясений с KР≥8 Байкальского региона за 1964–2002 гг. 1 – разломы; 2 – впадины; 3 – озера; 4 – базальты; 5 – номера и границы районов и участков; 6 – энергетический класс KР и эпицентры сильных землетрясений с магнитудой M≥6. На врезках А и Б показаны графики годовых чисел N представительных землетрясений с KР≥8 Байкальского региона и трех районов (А), шести участков (Б).

В соответствии с данными “Каталога землетрясений Прибайкалья” наиболее опасной в сейсмическом отношении частью Байкальского региона является рифтовая зона, протянувшаяся системой впадин и обрамляющих их структур из северо-западной Монголии вдоль оз. Байкал к южной Якутии на расстояние почти 2200 км. Для представления структуры сейсмичности на рис.3 приведена карта эпицентров землетрясений Байкальского региона с энергетическим классом KР≥8, дополненная графиками годовых чисел толчков. На карте плотности эпицентров землетрясений отчетливо идентифицируется пространственное разделение сейсмичности на три района, в каждом из которых имеется зона доминирования рифтогенеза. Анализ свойств энергетики сейсмичности Байкальского региона и трех районов показал, что перестройки НДС в литосфере БРЗ верифицируются в максимумах наклонов γ графиков повторяемости землетрясений, а также в распределении максимальных всплесков выделенной упругой энергии во времени и в пространстве. Максимумы значений параметра γ и максимальные всплески выделенной упругой энергии во времени корреспондируют с тремя эпизодами перестройки НДС литосферы БРЗ. В целом же энергетика сейсмичности в регионе и трех районах различна, а ее кратковременные синхронизации происходит под влиянием перестроек НДС литосферы БРЗ (Ключевский, Демьянович, 2003; 2004).

Для исследования корреляции и эффектов синхронизации скорости сейсмического потока использованы временные ряды годовых чисел землетрясений N, происшедших в регионе, трех районах и шести участках (Ключевский, 2007). Отрезок времени 1964–2002 гг. разделен на выборки в три года, пять и десять лет и по реализациям одной длины вычислены коэффициенты парной корреляции ρ сравниваемых территорий. Корреляционный анализ различной длины реализаций чисел землетрясений дает возможность установить эффекты синхронного нарастания скорости сейсмического потока на территории Байкальского региона, трех районов и шести участков при перестройках НДС литосферы. Сравнительный анализ динамики напряжений и скорости потока землетрясений в литосфере БРЗ и трех районов свидетельствует о синхронизации геодинамических и сейсмических процессов. Основные эпизоды синхронизации скорости потока толчков наблюдаются в конце 1960-х и в конце 1970-х – начале 1980-х годов, а синхронизация динамики напряжений соответствует концу 1960-х – началу 1970-х, концу 1970-х – началу 1980-х и концу 1980-х годов. Эпизод перестройки НДС литосферы в конце 1970-х – начале 1980-х годов выделяется продолжительностью и высоким уровнем синхронизации, что дает возможность рассматривать его в качестве доминирующего явления в литосфере Байкальского рифта за 1968–1994 годы. Этот эпизод находит доминантное отражение в синхронизации скорости потока толчков на всех исследуемых территориях региона. Наблюдаемая синхронизация свидетельствует, что перестройки НДС литосферы и активизации динамики сейсмичности происходят практически одновременно в различных областях БРЗ, а в остальное время скорости потока толчков в трех районах и шести участках Байкальского региона коррелированны слабо.

Рассмотрена связь перестроек НДС литосферы БРЗ с пространственно-временным распределением сильных землетрясений, а также с распределениями чисел групп афтершоков и роевых событий (Ключевский, 2003; 2005). Распределение сильных землетрясений Байкальского региона с KP≥14 достаточно хорошо корреспондирует с перестройками НДС литосферы БРЗ. Так на флангах региона в 1967 и 1989 гг. произошли парами наиболее сильные толчки с KP≥15, а в центральной части БРЗ пары землетрясений с KP=14 зарегистрированы в 1981 и 1999 годах. В структурно-неоднородной среде идентифицированные эффекты могут быть связаны с попеременной неустойчивостью блока центральной части и блоков флангов литосферы БРЗ. Такое пространственно-временное распределение сильных землетрясений, отражающее природу, мощность и время активизации порождающих их явлений, корреспондирует с перестройками НДС литосферы. Это развивает феноменологическую модель стационарного сейсмического процесса, указывая на особую роль и существенное влияние перестроек НДС литосферы на сейсмичность БРЗ. Бусийнгольское землетрясение 1991 г. на юго-западном фланге не укладывается в предложенную схему, что предполагает возможность влияния неучтенных геолого-геофизических факторов и процессов, которые могут преобладать в соседних с БРЗ сейсмоактивных регионах Монголии, Якутии и Алтае-Саянской области, и отражаться в сейсмичности Байкальского региона. В Байкальском регионе не наблюдается однозначное соответствие перестроек НДС литосферы БРЗ и пространственно-временного распределения чисел групп афтершоков и групп роевых толчков. Значимое увеличение числа групп роевых толчков произошло в конце 1960-х гг. и в 1983 г., но в конце 1980-х – начале 1990-х гг. такой эффект не наблюдается. Значимое увеличение числа групп афтершоков наблюдается в 1980 и 1991 гг., но отсутствует в конце 1960-х – начале 1970-х гг.

Исследования по общему сейсмическому районированию территории Российской Федерации показали, что более 15% общей площади страны занимают чрезвычайно опасные в сейсмическом отношении 8–10 бальные зоны, требующие проведения обязательных антисейсмических мероприятий (Уломов, 1999), и Байкальский регион входит в число таких территорий. Около 40 толчков с энергетическим классом KР≥15 (магнитуда MLH≥6)  произошло в регионе за XX столетие, а одно из последних землетрясений с магнитудой MW=6.1 зарегистрировано 25 февраля 1999 года в южной части озера Байкал и ощущалось в г. Иркутске силой 5–6 баллов. Установленная схема пространственно-временного распределения сильных землетрясений достаточно близко соответствует наблюдаемой сейсмичности. Однако при прогнозировании сильных землетрясений помимо места и времени необходимо оценить возможную магнитуду и период повторяемости вероятного сейсмического события, а также оценить возможный эффект сейсмического воздействия на наиболее развитые индустриальные центры. Оценка рекуррентных интервалов и вероятности сильных землетрясений Байкальского региона и трех входящих в него районов выполнена в рамках гипотезы характеристических землетрясений. Для вычисления рекуррентных интервалов и вероятности сильных землетрясений Байкальского региона использованы представительные сейсмические события с энергетическим классом KP≥10.0 и магнитудой MLH≥3.5, зарегистрированные региональной сетью сейсмических станций с 1960 по 1998 гг. Основные афтершоковые и роевые серии толчков исключены из массива используемых данных. При вычислении рекуррентных интервалов сильных землетрясений использован метод, основанный на принципе максимума энтропии, а оценки вероятности сильных землетрясений получены в предположении, что распределение сейсмических толчков соответствует закону Пуассона. Если величину максимально возможного энергетического класса землетрясений принять равной Kmax=19, то рекуррентные интервалы характеристических толчков с KP=18 составят  220 лет для Байкальского региона, 370, 470 и 430  лет для юго-западного, центрального и северо-восточного районов. При Kmax=19 в пределах этих территорий величины энергетического класса землетрясений с 10% вероятностью реализации в течение 50 лет равны KP=18.39, KP=18.15, KP=18.00 и KP=18.06. Вероятности землетрясений с KP=18.0 в течение 50 лет составляют P=0.20, P=0.13, P=0.10 и P=0.11,  соответственно (Ключевский и др., 2005).

Модельный расчет средних динамических параметров упругих колебаний скального грунта от сильных землетрясений южного Прибайкалья осуществлен для трех крупных городов юга Восточной Сибири – Иркутска, Ангарска и Усолье-Сибирского (Ключевский, Демьянович, 2002). Проанализирована сейсмичность зон ВОЗ, способных генерировать сильные толчки, сотрясения от которых могут сформировать максимальные колебания грунта в этих  населенных пунктах. В северной части, на территории Сибирской платформы, зоны ВОЗ отсутствуют, а на расстояниях до 100 км к юго-западу от городов с объектами повышенной ответственности, особо ответственными сооружениями и большой численностью населения могут произойти землетрясения с магнитудой до M=7.9 (Хромовских и др., 1996). В соответствии с комплектом карт ОСР-97 такие землетрясения  могут сформировать колебания грунта и сооружений  в этих городах интенсивностью до 9 баллов по шкале MSK-64 (Уломов, 1999). При оценке смещений скального грунта учтены особенности среды и физических процессов, происходящих в очаговых зонах землетрясений южного Прибайкалья. Приведены результаты вычислений значений максимальной амплитуды AKmax и периода TKmax смещений скального основания в центральной части гг. Иркутска, Ангарска и Усолье-Сибирского. Установлено, что максимальные смещения в г. Иркутске могут быть вызваны толчками, произошедшими к юго-востоку и западу от города, в элементарных площадках №12 и №15. Максимальные амплитуд смещений скального основания в гг. Усолье и Ангарске возможны от толчков из элементарной площадки №15. Площадка №15 расположена в зоне повышенных значений сейсмического момента землетрясений в центральной части Восточно-Саянской зоны ВОЗ, высокий сейсмический потенциал которой (M=7.9) в совокупности с  повышенной опасностью землетрясений делают эту зону чрезвычайно опасной в сейсмическом отношении. Расчеты амплитуды и периода максимальных смещений скального основания в городах Прибайкалья, выполненные с использованием динамических параметров очагов землетрясений, дают возможность учета природы сейсмических толчков и позволяют детерминировать районы с потенциально более опасными землетрясениями.

В четвертой части диссертации развиты методы и алгоритмы, направленные на решение задачи идентификации параметров и характеристик сейсмичности Байкальского региона, верифицирующих связь сейсмичности и НДС литосферы БРЗ. Развиваемая методология, математическое и алгоритмическое обеспечение позволяют по натурным и хорошо проверяемым материалам сейсмологических наблюдений верифицировать в сейсмичности качественно новые особенности структуры и эволюции литосферы БРЗ, обусловленные неоднородностью и неустойчивостью НДС среды. Верифицированные эффекты в контексте детерминированного хаоса могут быть поняты как бифуркации при переходе неустойчивой геолого-геофизической среды различного иерархического уровня из одного метастабильного состояния в другое. Такое представление развивает феноменологическую модель стационарного сейсмического процесса в условиях БРЗ, отражая особую роль и существенное влияние перестроек НДС литосферы на сейсмичность Байкальского региона, и обосновывают третье и четвертое защищаемое положение диссертации. В практическом плане полученная информация может быть использована для целей сейсмического районирования, прогноза сейсмической опасности и моделирования смещений скального грунта при сильных землетрясениях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе в рамках решения проблемы обеспечения сейсмической безопасности на территории Байкальского региона разработаны экспериментальные, методические, теоретические, математические и алгоритмические проблемы технологии, позволяющей реконструировать и идентифицировать структуру НДС и сейсмичности в БРЗ на различных пространственно-временных масштабах и энергетических уровнях. Поскольку исследование НДС литосферы и сейсмичности БРЗ осуществлено при сопоставимых в количественном отношении материалах с использованием почти 95% зарегистрированных землетрясений, то полученные в диссертации результаты и выводы можно охарактеризовать как представительные при высоком уровне значимости. Достоверность полученных в диссертации результатов и выводов подтверждается высокой представительностью используемых данных, верификацией по натурным и хорошо проверяемым материалам сейсмологических и геофизических наблюдений и широкой апробацией. Развитые методы и алгоритмы решения основной обратной задачи  реконструкции и идентификации НДС литосферы и сейсмичности в БРЗ по данным очаговой и структурной сейсмологии позволили установить и верифицировать качественно новые, присущие широкому классу природных объектов, фундаментальные особенности строения и эволюции БРС, формируемые структурной неоднородностью и динамической неустойчивостью среды. Развита феноменологическая модель стационарного сейсмического процесса и разработан метод прогноза динамики сейсмичности с учетом происходящих в литосфере БРЗ перестроек НДС среды. В практическом плане полученные результаты могут быть использованы для решения проблем сейсмической безопасности в Байкальском регионе.

По формулам модели источника Д. Бруна и первого варианта модели среды распространения сейсмических сигналов определены динамические параметры очагов почти 90 тысяч толчков, используемые в диссертации для реконструкции и идентификации НДС литосферы БРЗ. Развита методика исследования кинематики и динамики сейсмичности в БРЗ, применение которой к группам землетрясений показало, что общей характерной чертой сейсмичности в кластерах является зависимость от наиболее сильных толчков. Разработана методика реконструкции и идентификации НДС среды, а ее применение к локальным областям групп толчков БРЗ позволило установить, что наблюдаемые изменения динамических параметров источников происходят под влиянием перестроек НДС очаговой среды, согласуются с пространственно-временным потоком землетрясений и объясняют особенности его распределения. Установлено, что в продолжительных сериях афтершоков при повышенном уровне деформационных процессов, характерном для перестроек НДС среды, возникает явление самоорганизации, направленное на ускоренный сброс напряжений. Кинематика и динамика афтершоков корреспондируют с характером перестроек НДС среды в зонах очагов сильных землетрясений, который в целом аналогичен механизму перестроек НДС литосферы БРЗ. Аналогия механизмов перестроек объясняется самоподобием структурно-неоднородной среды. Результаты проведенных исследований показывают, что стадии неустойчивости НДС очаговой среды обусловлены последействием сильнейших землетрясений, моменты усиления неустойчивости верифицированы в активизации сейсмического процесса, а наблюдаемая стадийность и системность сейсмодеформационного процесса является одним из атрибутов механизма возвращения системы разломов-блоков в метастабильное состояние после главных землетрясений.

Результаты реконструкции и идентификации напряженного состояния литосферы БРЗ по данным о сейсмических моментах сильных землетрясений подтверждены по данным классического метода фокальных механизмов. В диссертации установлено, что в пределах БРЗ доминирует режим рифтогенеза с формированием толчков-сбросов при вероятности PN≥0.5, а локальные области повышенной вероятности сдвигов и взбросов детерминируют неоднородности НДС в литосфере БРЗ. Анализ динамики напряжений в литосфере БРЗ также подтверждает доминирующую роль рифтогенеза, однако эта доминанта неустойчива и в конце 1980-х – начале 1990-х гг. возникла ситуация примерного равенства и даже частичного преобладания сдвигов и взбросов. На картах пространственного распределения сейсмических моментов сильных землетрясений выделены районы со статистически значимыми вероятностями реализации типа подвижки в очаге. Такая идентификация, в совокупности с другими геолого-геофизическими методами, дает возможность более надежно и обоснованно подойти к сейсмическому районированию территории региона на основе классификации сейсмических толчков по типу подвижки в очаге. Применение коэффициента bM для целей идентификации напряженного состояния среды показало, что с 1968 по 1994 годы в регионе произошли три значительных эпизода перестройки напряженного состояния литосферы Байкальского рифта. Установлено, что наблюдаемый эффект связан с упорядоченными изменениями сейсмических моментов землетрясений и обусловлен инверсией осей главных напряжений, возникающей в локальных областях доминирования рифтогенеза, расположенных в трех районах БРЗ. Использование элементов аппарата теории нелинейных динамических систем позволило установить, что фазовому портрету напряжений в литосфере Байкальского рифта близко соответствует модель с бифуркацией трехкратного равновесия, а нелинейная динамика напряжений в литосфере Байкальского рифта формирует нелинейность сейсмогенеза с генерацией сильных землетрясений.

Развитие методов идентификации деформированного состояния литосферы с помощью коэффициента bR, среднегодовых радиусов дислокаций, коэффициента формы дислокации и параметра d позволило установить неоднородность и нестабильность сейсмотектонического деформирования литосферы БРЗ. Установлено, что наиболее сильно деформирована центральная часть БРЗ, а сейсмотектонические деформации на флангах региона примерно сопоставимы. Процесс сейсмотектонического деформирования литосферы БРЗ в целом аналогичен механизму деформирования очаговых зон сильных землетрясений, что свидетельствует о самоподобном характере сейсмотектонического деформирования среды на различных иерархических уровнях литосферы. Установлен колебательный характер сейсмотектонических деформаций в БРЗ с периодичностью около 10 лет, быстрым падением и нарастанием уровня деформаций после перестроек НДС литосферы БРЗ. Развитие методов детальной идентификации позволило установить сложную пространственную структуру деформированного состояния литосферы БРЗ: зоны повышенной дислоцированности среды приурочены к рифтовым впадинам, а максимальные сейсмотектонические деформации среды обнаружены в Южно-Байкальской впадине, являющейся историческим ядром БРС. Расположение участков максимально неоднородной среды хорошо корреспондирует с зонами локальной инверсии осей главных напряжений в трех районах БРЗ, а также с зонами наиболее высоких деформации, обнаруженных при численном двумерном моделировании НДС литосферы по профилю вкрест БРЗ в центральной части и на северо-востоке региона. Развиты методы и алгоритмы реконструкции и идентификации НДС литосферы с целью детального изучения разломных зон по материалам структурной и очаговой сейсмологии при максимально возможной пространственной дискретизации данных. Применение их к анализу НДС в зоне Белино-Бусийнгольского  разлома на юго-западе БРЗ позволило установить, что наиболее сильные землетрясения произошли в структурно неоднородной южной части разломной зоны, причем перед наиболее сильными толчками наблюдаются изменения НДС среды. Происходящие в зоне разлома сейсмотектонические процессы адекватно отражают рифтовую природу БРЗ: установлено, что НДС среды в зоне разлома неоднородно, а динамика напряжений хорошо корреспондирует с вариациями напряженного состояния литосферы южного Прибайкалья и БРЗ. Полученная карта-схема КОЛОР рекомендована как базовая при прогнозе сейсмических, эколого-геологических и других рисков в зоне разлома.

В диссертации установлено, что структура и перестройки НДС литосферы БРЗ верифицируются в сейсмичности: в поле эпицентров толчков идентифицируется разделение сейсмичности БРЗ на три района, в каждом из которых имеется зона доминирования рифтогенеза. В энергетической структуре сейсмичности соответствие прослеживается в изменениях наклонов γ графиков повторяемости землетрясений, а также в распределении суммарной сейсмической энергии во времени. Эффекты синхронного нарастания скорости сейсмического потока на территории Байкальского региона, трех районов и шести участков указывают, что перестройки НДС в литосфере и активизации динамики сейсмичности происходили практически в одно время в различных областях БРЗ. Эпизод синхронизации динамики напряжений и скорости потока землетрясений в начале 1980-х годов выделяется продолжительностью и уровнем корреляции, что дает возможность рассматривать его в качестве доминирующего явления в литосфере Байкальского рифта за 1968–1994 годы. Наблюдаемое распределение сильных землетрясений в виде парных пространственно разнесенных событий корреспондирует с перестройками  НДС литосферы БРЗ. Наблюдаемая на исследуемом уровне сейсмогенеза стадийность и системность процесса является одним из атрибутов механизма возвращения иерархической системы разломов-блоков в метастабильное состояние после геодинамических перестроек. Установленные эффекты в контексте детерминированного хаоса рассматриваются как бифуркации при переходе неустойчивой геолого-геофизической среды различного иерархического уровня из одного метастабильного состояния в другое. Такое представление развивает феноменологическую модель стационарного сейсмического процесса в БРЗ, в которой учитывается особая роль и существенное влияние структуры и перестроек НДС литосферы на сейсмичность в регионе.

В рамках феноменологической модели стационарного сейсмического процесса и гипотезы характеристических землетрясений развита методика оценки рекуррентных интервалов и вероятности сильных землетрясений в БРЗ, основанная на принципе максимума энтропии и законе Пуассона. Установлено, что при максимально возможной величине энергетического класса землетрясений Kmax=19 рекуррентные интервалы характеристических толчков с KP=18 составят  220 лет для Байкальского региона, 370, 470 и 430  лет для юго-западного, центрального и северо-восточного районов. При Kmax=19 в пределах этих территорий величины энергетического класса землетрясений с 10% вероятностью реализации в течение 50 лет равны KP=18.39, KP=18.15, KP=18.00 и KP=18.06. Вероятности землетрясений с KP=18.0 в течение 50 лет составляют P=0.20, P=0.13, P=0.10 и P=0.11,  соответственно.  Разработан метод математического моделирования смещений скального грунта, в котором учитываются особенности НДС среды и физических процессов, происходящих в очаговых зонах землетрясений. Применение метода к землетрясениям южного Прибайкалья показало, что наиболее сильные сотрясения в крупных городах юга Восточной Сибири могут быть вызваны толчками, происшедшими в площадке №15, расположенной в центральной части Восточно-Саянской зоны ВОЗ, высокий сейсмический потенциал которой (M=7.9) в совокупности с  повышенной опасностью землетрясений делают эту зону чрезвычайно опасной в сейсмическом отношении. Математическое моделирование, позволяющее оценить сейсмический потенциал зон и рассчитать уровень сейсмического риска урбанизированных территорий по материалам натурных сейсмологических наблюдений, рекомендовано для проведения детального сейсмического районирования территории Прибайкалья (Ключевский и др., 2007).

Основные работы, опубликованные по теме диссертации

  1. Сейсмотектоника и сейсмичность Прихубсугулья/Кочетков В.М., Хилько С.Д., Зорин Ю.А…. Ключевский А.В. и др. Новосибирск: Наука, 1993. 182 с.
  2. Complex geophysical and seismological investigations in Mongolia/Dzhurik V.I., Dugarmaa T., …Klyuchevskii A.V. et al. Ulaanbaatar-Irkutsk, 2004. 315 p.
  1. Ключевский А.В. Сравнительное исследование сейсмометрических каналов с магнитной и гальванометрической регистрацией/Автореферат диссертации канд. техн. наук. М.: ИФЗ АН СССР, 1986. 21с.
  2. Ключевский А.В. Калибровка каналов аппаратурного комплекса  “Черепаха”//Геология и геофизика. 1988. №3.С. 107–112.
  3. Ключевский А.В. Сравнительный анализ записей сейсмографов с магнитной и гальванометрической регистрацией//Геология и геофизика. 1989. №3. С.125–132.
  4. Ключевский А.В. Определение динамических параметров очагов землетрясений по записям аппаратуры с магнитной и гальванометрической регистрацией//Геология и геофизика. 1989. №9. (Депонировано в ВИНИТИ 20.04.89 №2577–В89).
  5. Ключевский А.В.  Сейсмический процесс как суперпозиция деконсолидирующих  афтершоковых последовательностей сильных землетрясений/Сейсмология и сейсмостойкое строительство на Дальнем Востоке. Владивосток: 1989, Ч.1. С.25–26.
  6. Ключевский А.В. Расчет канала с последовательно-параллельной группой сейсмоприемников//Геофизическая аппаратура. Л.: Недра, 1990. Вып.92. С.39–49.
  7. Ключевский А.В. Динамические параметры очагов землетрясений Южного Прибайкалья. Южно-Сахалинск: 1991. С.47–48.
  8. Ключевский А.В. Динамические параметры очагов афтершоков Северо-Монгольского землетрясения//Геология и геофизика. 1993. №6. С.136–141.
  9. Ключевский А.В. Динамические параметры очагов афтершоков Байкальской сейсмической зоны//Геология и геофизика. 1994. №2. С.109–116.
  10. Ключевский А.В., Селенгэ Л. Сравнительный анализ  динамических параметров очагов землетрясений Монголии/Глубинное строение и геодинамика Монголо-Сибирского региона. Новосибирск: Наука, 1995. С. 55–64.
  11. Ключевский А.В Динамические параметры очагов землетрясений Монголии// Вулканология и сейсмология. 1997. №3. С.100–110.
  12. Ключевский А.В.  Динамические параметры очагов группирующихся событий Байкальской сейсмической зоны/Геологическая среда и сейсмический процесс. Иркутск: ИЗК, 1997. С.110–111.
  13. Ключевский А.В. Динамические параметры очагов сильных землетрясений Байкальского региона/Проблемы сейсмичности Дальнего Востока. Петропавловск-Камчатский: 1999. C.126.
  14. Klyuchevskii A.V., Demyanovich V.M. Spatio-temporal variation of stress drop in earthquake foci of the Baikal Rift Zone/Proceeding of Third Annual Meeting of Rifting in intracontinental setting: Baikal Rift System and other Continental Rift. IGCP 400. Irkutsk – Tervuren: 1999. P. 98–100.
  15. Klyuchevskii A.V., Demyanovich V.M. Investigation of stress drop in aftershock foci of South-Yakutia and Busingol earthquakes/Seismology in Siberia at the Millenium boundary. Novosibirsk: 2000. P.324–326.
  16. Ключевский А.В., Демьянович В.М.  Вероятность сильных землетрясений Байкальской сейсмической зоны/Сейсмические опасность и воздействия. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. С.12–14.
  17. Klyuchevskii A.V., Demyanovich V.M. Estimate of recurrence intervals and the probability of the largest earthquakes in Baikal rift zone and Mongolia/Third meeting of Asian Seismological Commission and Symposium on Seismology, Earthquake hazard assessment  and Earth’s interior related topics. Tehran: 2000. P.15.
  18. Klyuchevskii A.V., Demyanovich V.M. Integral and average characteristics of dynamic  parameters of  earthquake foci in Baikal rift zone/Third meeting of Asian Seismological Commission and Symposium on Seismology, Earthquake hazard assessment  and Earth’s interior related topics. Tehran: 2000. P.69.
  19. Ключевский А.В. Пространственно-временные вариации сейсмических моментов очагов землетрясений Байкальского региона//ДАН. 2000. Т.373. №5. С.681–683.
  20. Ключевский А.В. Локализация начальных действий мантийного диапира в зоне Байкальского рифта//ДАН. 2001. Т.381. №2. С.251–254.
  21. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Исследование формы дислокаций в очагах землетрясений Байкальского региона/Физические основы прогнозирования разрушения горных пород. Красноярск: 2002. С.291–297.
  22. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Исследование напряженно-деформированного состояния земной коры Байкальской сейсмической зоны/Геодинамика и напряженное состояние недр Земли. Новосибирск: ИГД СО РАН, 2002. С.259–263.
  23. Ключевский А.В. О природе пространственно-временных вариаций сейсмических моментов землетрясений Байкальского региона//Доклады АН. 2002. Т.384. №5. С.687–691.
  24. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Сейсмодеформированное состояние земной коры Байкальского региона//Доклады АН. 2002. Т.382. №6. С.816–820.
  25. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Динамические параметры очагов сильных землетрясений Байкальской сейсмической зоны//Физика Земли. 2002. №2. С.55–66.
  26. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Оценка колебаний скального грунта с учетом динамических параметров очагов  землетрясений южного Прибайкалья (на примере городов юга Восточной Сибири)//Физика Земли. 2002. №9. С.68–80.
  27. Ключевский А.В. Современная геодинамика Байкальской рифтовой зоны (по данным о сейсмических моментах землетрясений)/Геодинамика и геоэкологические проблемы высокогорных регионов. Бишкек: 2002. С.120–121.
  28. Ключевский А.В. Особенности напряженно-деформированного состояния земной коры Байкальского региона//Доклады АН. 2003.  Т. 389.  №3. С.398–403.
  29. Ключевский А.В. Кинематика и динамика афтершоков Бусийнгольского землетрясения 1991 г.//Вулканология и сейсмология. 2003. №4. С.65–78.
  30. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Оценка влияния модели среды распространения сейсмических сигналов на определение динамических параметров очагов землетрясений Байкальского региона//Вулканология и сейсмология. 2003. №2. С.58–71.
  31. Ключевский А.В. Современная динамика Байкальского рифта и особенности пространственно-временного распределения сильных землетрясений//Вулканология и сейсмология. 2003. №5. С.65–78.
  32. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Современная динамика и сейсмичность Байкальского рифта/Тектоника и геодинамика континентальной литосферы. М.: ГЕОС, 2003. С.264–268.
  33. Ключевский А.В. Группы землетрясений как индикаторы напряженно-деформированного состояния литосферы в Байкальском регионе/Напряженно-деформированное состояние и сейсмичность литосферы. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. С.332–335.
  34. Ключевский А.В., Демьянович В.М. О соответствии пространственно-временных вариаций геодинамического и сейсмического процессов в Байкальском регионе// Доклады АН. 2003. Т.390. №4. С.537–541
  35. Klyuchevskii A.V. On self-organization of the Baikal rift system/New Geometry of Nature, Kazan: Kazan University Press, 2003. Vol.1. P.274–277.
  36. Ключевский А.В. Зоны высокой проницаемости в литосфере Байкальского региона/ Перспективы нефтегазоносности Байкала и Западного Забайкалья. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2003. С.15–18.
  37. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Структурированность напряженно-деформированного состояния литосферы в Байкальском регионе/Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 2003. С.116–120.
  38. Ключевский А.В. Демьянович В.М. Деструкция земной коры в Байкальском регионе по данным о форме дислокации землетрясений//Литосфера. 2003. №3. С.15–24.
  39. Ключевский А.В. Исследование вариаций сейсмических моментов землетрясений в Байкальском регионе//Геофизический журнал. 2004. Т26. №3. С.42–51.
  40. Ключевский А.В. Пространственно-временная структурированность напряженно-деформированного состояния земной коры в Байкальском регионе/Геодинамика и напряженное состояние недр Земли. Труды международной конференции. Новосибирск: Изд-во: ИГД СО РАН, 2004. С. 313–320.
  41. Ключевский А.В. О самоорганизации Байкальской рифтовой системы/Эволюция тектонических процессов в истории Земли. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал “Гео”, 2004. С. 231–233.
  42. Ключевский А. В., Демьянович В. М. Современная динамика Байкальского рифта и её отражение в пространственно-временных вариациях сейсмичности//Физика Земли. 2004. №9. С.26–37.
  43. Klyuchevskii A.V. Seismic moments of earthquakes in the Baikal rift zone as indicators of recent geodynamic processes//Journal of Geodynamics. 2004. V. 37/2. P.155–168.
  44. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Особенности современного этапа эволюции литосферы Байкальской рифтовой зоны/Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 2004. Т1. С.165–168.
  45. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Напряженно-деформированное состояние литосферы в центральной части Байкальского региона по данным о сейсмических моментах землетрясений//Литосфера. 2004. №4. С.30–43.
  46. Ключевский А.В. Сейсмичность в условиях самоорганизации Байкальской рифтовой системы//Доклады АН. 2005. Т.403. №1. С.96–100.
  47. Ключевский А.В. Кинематика и динамика афтершоков Южно-Якутского землетрясения //Вулканология и сейсмология. 2005. №4. С.63-78.
  48. Ключевский А.В. Особенности современных геодинамических процессов в литосфере Байкальской рифтовой зоны//Геотектоника. 2005. №3. С.23–37.
  49. Ключевский А.В., Демьянович В.М.  Современная геодинамика Южного Прибайкалья// Доклады АН. 2005. Т.402. №5. С.680–685.
  50. Ключевский А.В. Кинематика и динамика афтершоков Южно-Якутского землетрясения в аспекте прогноза сильных повторных толчков/Активный геофизический мониторинг литосферы Земли. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. С.373–376.
  51. Ключевский А.В., Зуев Ф.И. Оценки самоподобия сейсмичности Байкальского региона в аспекте прогноза землетрясений/Активный геофизический мониторинг литосферы Земли. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. С.330–334.
  52. Ключевский А.В. Кинематика и динамика толчков в Ангараканской и Амутской сериях землетрясений Байкальского региона//Физика Земли. 2005. №1. С.3–18.
  53. Ключевский А.В. Шкалы землетрясений Байкальского региона//Вулканология и сейсмология. 2005. №3. С.51–61.
  54. Ключевский А.В. Вариации напряженно-деформированного состояния земной коры Байкальского региона  (по данным о динамических параметрах очагов землетрясений)// Физика Земли. 2005. №5. С.84–96.
  55. Ключевский А.В.,  Демьянович В.М., Баяр Г. Оценка рекуррентных интервалов и вероятности сильных землетрясений Байкальского региона  и Монголии//Геология и геофизика. 2005. Т.46. №.7. С.746–762.
  56. Ключевский А.В., Зуев Ф.Л., Демьянович В.М. Оценки самоподобия энергетической структуры и динамики сейсмичности в Байкальском регионе/Современная геодинамика и опасные природные процессы в Центральной Азии. Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 2005. С.190–193.
  57. Ключевский А.В.,  Демьянович В.М.  Напряженно-деформированное состояние литосферы и сейсмичность в зоне Бусийнгольского разлома/Современная геодинамика и опасные природные процессы в Центральной Азии. Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 2005. С.117–120.
  58. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Современная геодинамика северо-восточного фланга Байкальской рифтовой зоны/Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Иркутск: Изд-во ИЗК СО РАН, 2005. Т1. С.121–124.
  59. Ключевский А.В. Особенности локальной сейсмичности в аспекте прогноза сильных афтершоков Южно-Якутского землетрясения/Сейсмичность Южно-Якутского  региона и прилегающих территорий. Якутск, 2005. Изд-во ЯГУ, 2005. С.42–47.
  60. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Напряженно-деформированное состояние литосферы в южном Прибайкалье и северной Монголии по данным о сейсмических моментах землетрясений//Физика Земли. 2006. №5. С.65–77.
  61. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Оценки локальной опасности в зоне Белино-Бусийнгольского разлома (Южное Прибайкалье)/Области активного тектоногенеза в современной и древней истории Земли. М.:ГЕОС, 2006. С. 317–321. 
  62. Ключевский А.В., Зуев Ф.Л. Фрактальные оценки сейсмического процесса в Байкальском регионе/Области активного тектоногенеза в современной и древней истории Земли. М.:ГЕОС, 2006. С. 321–325.
  63. Ключевский А.В. Шкала моментной магнитуды землетрясений Байкальского региона// Геофизический журнал. 2006. Т.28. №4. С.45–58.
  64. Ключевский А.В. О самоподобии энергетической структуры сейсмичности в Байкальском регионе//Доклады АН. 2006. Т.408. №1. С.96–101.
  65. Ключевский А.В., Демьянович В.М., Джурик В.И. Напряженно-деформированное состояние литосферы Байкальской рифтовой зоны по данным о сильных землетрясениях/Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Иркутск: ИЗК СО РАН, 2006. Т1. С.143–146.
  66. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Напряженно-деформированное состояние литосферы северо-восточного фланга Байкальского региона по данным о сейсмических моментах землетрясений//Вулканология и сейсмология. 2006. №2. С.65–78.
  67. Ключевский А.В., Зуев Ф.Л. Исследование динамики сейсмичности в Байкальском регионе//Доклады АН. 2006. Т.409. №2. С.248–253.
  68. Ключевский А.В. Бифуркации (катастрофы) напряжений в литосфере Байкальской рифтовой системы/Фундаментальные проблемы геотектоники. М.: ГЕОС, 2007. С.306–310.
  69. Ключевский А.В., Ключевская А.А. Диагностика стрессовых состояний в литосфере Байкальской рифтовой системы//Доклады АН. 2007. Т. 414.  №2. С.253–258.
  70. Ключевский А.В., Демьянович В.М., Басов А.Д. Районирование территории Прибайкалья по типу подвижки в очагах сильных землетрясений//Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2007. №2. С.43–45.
  71. Ключевский А.В., Зуев Ф.Л. Структура поля эпицентров землетрясений Байкальского региона//Доклады АН. 2007. Т. 415.  №5. С. 682–687.
  72. Ключевский А.В. Напряжения и сейсмичность на современном этапе эволюции литосферы Байкальской рифтовой зоны// Физика Земли. 2007. №12. С.14–26.
  73. Ключевский А.В., Демьянович В.М., Джурик В.И. Методика оценки сейсмической опасности в зонах активных разломов по данным очаговой сейсмологии //Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2007. №5. С.33–36.
  74. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Сейсмическая опасность в зоне Белино-Бусийнгольского разлома по данным очаговой сейсмологии. Проблемы современной сейсмогеологии и геодинамики Центральной и Восточной Азии. Иркутск: 2007. Т.1 С. 133–138.
  75. Ключевский А.В. Корреляции скорости потока землетрясений в литосфере Байкальской рифтовой зоны//Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Иркутск: ИЗК СО РАН, 2007. Т1. С.102–104.
  76. Ключевский А.В., Демьянович В.М. Напряженное состояние среды в литосфере Байкальской рифтовой зоны по данным о сейсмических моментах сильных землетрясений//Доклады АН. 2007. Т. 417.  №2. С.245–250.
  77. Демьянович В.М., Ключевский А.В., Черных Е.Н. Напряженно-деформированное состояние литосферы и сейсмичность в зоне Белино-Бусийнгольского разлома (Южное Прибайкалье)//Вулканология и сейсмология. 2008. №.1. С.46–61.





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.