загрузка...

Взаимосвязь современных деформационных и сейсмических процессов

  Последовательное рассмотрение пространственно-временной структуры современных деформационных процессов на региональном, зональном и локальном уровнях показывает, что наиболее экстремальной формой проявления современной аномальной геодинамики недр является локальное проседание земной поверхности в зонах разрывных нарушений. Эти аномальные движения (у-аномалии), как отмечалось выше, имеют чрезвычайно высокие амплитуды смещений (до 5—7 см) и относительных деформаций (до 5-10 5—7-1 (Г5).
Однако наиболее парадоксальным фактом, безусловно, явилось то, что аномальная деформационная активность разломных зон асейсмичньтх областей выше, чем сейсмоактивных. Причем это также относится и к зонам разломов, расположенным в сейсмоактивных регионах, но которые (разломы) либо не являются сейсмогенерирующими, либо находятся в данный момент в состоянии «сейсмического затишья».
Для более детального анализа этих фактов рассмотрим результаты специально поставленных многолетних исследований по изучению взаимосвязи между современными деформационными и сейсмическими процессами в пределах Предкопетдагского передового прогиба и южного склона Туранской плиты [Кузьмин, 1996; 1998; 1999].
На рис. 1.10, а, б представлен геодезический профиль, совмещенный с разрезом земной коры, который начинается на юге в горной части, затем пересекает прогиб и заканчивается на южном склоне платформы. В течение 10 лет на данном профиле проводились многократные (от 2 до 4 раз в год) высокоточные (по методике 1 -го класса) нивелирования, которые позволили выявить суперинтенсивные деформации разломных зон в форме аномалий типа у различной интенсивности.
Оказалось, что по мере удаления от гор к платформе интенсивность СД-процессов увеличивается от 3¦ 1О’^/год до 3-10 5/год. Сейсмичность, напротив, имеет максимальное проявление в горной части и исчезает практически полностью за Северо- Ашхабадским разломом.




Рис. 1 10. Сопоставление энергетических характеристик современных деформационных и сейсмических процессов (а) по профилю Ашхабад — Бахардок (о), графики удельной объемной мощности деформационных (в) и сейсмических пр -
'уиювные обозначения: 1 — номера пунктов нивелирования в аномальных^зонах, 2 — глубинные разломы; 3 - осадочный чехол; 4 -граниты; 5 - базальты; 6 -траниш Мохоровичича
Для количественной оценки отмеченной взаимосвязи использовалась величина линейной мощности процессов NL, которая вычисляется как отношение выделенной энергии процессов к выбранному интервалу времени (1 год) и фиксированной «ширине» профиля (50 км). Так, например, скорости деформации 3-10~5/год соответствует линейная мощность в 20 Дж/(м-с). Этой величине адекватна сейсмическая энергия в 1013 Дж. Из рис. 1.10, а следует, что в зоне СевероАшхабадского разлома уровни выделенной линейной мощности совпадают ддя обоих процессов. В зонах других разломов наблюдается попеременное превалирование одного параметра над другим.
Создается впечатление, что накопленный запас потенциальной энергии реализуется в зоне разлома в виде двух форм: «сейсмичности» и «СД». Причем существует общий ддя обеих форм реализации единый энергетический эквивалент.
Для проверки данного утверждения было проанализировано соотношение между деформационным и сейсмическим процессом в пределах одной разломной зоны — Северо-Ашхабадской (рис. 1.10, в, г) в течение достаточно продолжительного интервала времени. Учитывая, что в данном случае имеет место изолированный объект, в качестве обобщенной характеристики процессов использовалась величина среднегодовой удельной объемной мощности М, измеряемая в Па/с.
Эта величина в случае деформационных процессов равна половине произведения величины регионального напряжения на скорость деформирования земной поверхности. Для сейсмичности N определяется как отношение выделившейся сейсмической энергии к интервалу времени и среднему объему сейсмического излучения. Как видно, и в этом случае происходит противофазное поведение сопоставляемых параметров.
Среднее значение годовой реализации удельной объемной мощности по обоим параметрам за весь период наблюдений составляет величину порядка КГ5 Па/с, что вновь соответствует полученной ранее оценке по профильным данным.
Аналогичные результаты были получены на локальном нивелирном профиле длиной 2,6 км. Расположен он в пределах Камчатского сейсмоактивного региона, где были проведены прецизионные, многократные (1—2 повторения в неделю в течение почти трех лет) и детальные (расстояние между пунктами наблюдений 80—100 м) нивелирные наблюдения [Churikov, Kuzmin, 1998; Kuzmin, Churikov, 1999].

На рис. 1.11 представлены результаты сопоставления выделившейся сейсмической энергии со значениями среднемесячных скоростей вертикальных смещений земной поверхности (распределение нивелирных станций вдоль профиля показано ниже — на рис.2.4).
Необходимо отметить, что в данном случае учитывалось то обстоятельство, что при сопоставлении параметров сейсмического режима с данными относительных (в пространстве) измерений возникает проблема совмещения информации на временных графиках.
Дело в том, что наиболее часто используемые параметры сейсмического режима (энергетика и количество сейсмических событий) занимают, по определению, положительную часть оси ординат.
Кривые же вертикальных и горизонтальных смещений, деформаций и наклонов могут принимать как положительные, так и отрицательные значения. В связи с этим для сопоставления с временным ходом энергии сейсмических процессов испо;Тьзовались среднемесячные значения скорости деформаций, взятые по абсолютной величине. В эту процедуру вкладывался и определенный физический смысл.
Суть в том, что при поднятиях и опусканиях земной поверхности (при сжатиях и растяжениях, при наклонах на север и юг и т.д.) в равной мере происходит реализация накопленной потенциальной энергии в виде деформаций любого знака.
Сопоставление скоростей деформаций для станций, расположенных в зонах разрывных нарушений, и для станций, находящихся вне разрывных нарушений с сейсмическим режимом, показывает (см. рис. 1.11): для станций (секций), расположенных в зонах разрывных нарушений (см. рис.1.11, а, б), характерно противофазное поведение сопоставляемых параметров. Увеличению скорости деформаций соответствуют минимумы (или сейсмические затишья) сейсмической активности и наоборот; имеет место синфазное поведение параметров в период с ноября 1991 г. по май 1992 г., которые отождествляются с предвестником землетрясения, произошедшего 2 марта 1992 г. с М = 7,1 на расстоянии 100 км от нивелирного профиля на глубине 20 км. Амплитуда предвестниковой аномалии достигает от 5-—6 до 10—13 см на различных участках профиля;


Рис. 1.11. Сопоставление выделившейся сейсмической энергии и скорости веп тексте)НЫХ СМеЩСНИЙ’ 0CPe*He™brx по месяцам (обозначения приедены в


о
о
о
о
о
о


• в пределах слабовыраженкых аномалий и на стабильных участках профиля (см. рис. 1.11, в, г) отмечается только одна аномальная ситуация, которая приурочена к землетрясению 2 марта 1992 г. и имеет амплитуду от 2—3 до 10—12 мм.
Таким образом, складывается впечатление, что в период снижения сейсмической активности в регионе начинают активизироваться деформационные процессы в зонах разрывных нарушении и наоборот. А в период подготовки сильнейшего, за период наблюдений, сейсмического события в регионе сопоставляемые параметры меняются одновременно [Кузьмин, 1996].
При этом примечательно, что амплитуда предвестника претерпевает изменение на два порядка в зависимости от местоположения на профиле. Очевидно, что зоны разломов кардинально меняю предвестниковую ситуацию, усиливая эффект аномальных деформаций на несколько порядков [Кузьмин, 1999; Churikov, Kuzmi , 1998; Kuzmin, Churikov, 1999].
В связи с этим есть достаточно оснований полагать, что наличие более мощных деформационных процессов в зонах платформенных, асейсмичных разломов обусловлено отсутствием там дис- сипирующего (рассеивающего) сейсмического фактора, который в сейсмоактивных разломах осуществляет «переток» части общего энергетического эквивалента в форму сейсмичности, уменьшая тем самым ту часть потенциальной энергии, которая реализуется в
^°Р1Данное утверждение допускает естественное физическое толкование если учесть, что общая потенциальная энергия деформируемой среды U состоит из энергии чисто объемной деформации Uv и чисто сдвиговой Us:
и = и„ + и.
Так как сейсмический процесс происходит путем реализации существенно сдвиговых деформаций, то в сейсмоактивных разло- мах Us gt; Uv. В асейсмичных разломных зонах накопленный запас потенциальной энергии реализуется в основном за счет у- и 13- аномалий, которые являются отражением локальных объемных деформаций, и в этом случае Us gt; Uv. Прямым экспериментальным подтверждением этих соображений является крайне малое число

зарегистрированных S'-аномалий (особенно в платформенных, асейсмичных регионах), которые формируются путем локальных сдвиговых подвижек по разлому.
Таким образом, наблюдаемые «перетоки» одной формы реализации накопленной потенциальной энергии (СД-процессы) в другую (сейсмичность) представляют собой поочередную или преимущественную реализацию объемной или сдвиговой составляющей общего потенциального энергетического запаса среды в зонах активных разломов.
Эффект резкого усиления деформационной активности в зонах асейсмичных разломов, под которыми автор [Кузьмин, 2002эл] понимает такие разломные зоны, которые либо не являются сейсмогенерирующими в принципе (расположены в асейсмичных регионах), либо находятся в состоянии сейсмического затишья, можно определить как новое геодинамическое явление.
Действительно, согласно общепринятым представлениям явление есть новый эмпирический результат, который многократно воспроизведен и имеет нетривиальное и последовательное истолкование [Кун, 1975].
Как показывает анализ обширного массива эмпирических данных, явление СД отмечается повсеместно, в различных регионах и различными исследователями. Поскольку любые новые, неожиданные эмпирические факты становятся явлением только тогда, когда разработан соответствующий механизм, адекватно объясняющий их возникновение, ниже предлагается авторская [Кузьмин, 1989; 1990; 1996; 1999; 2002эл] трактовка механизма формирования Сопроцессов.





<< | >>
Источник: Кузьмин Ю.О., Жуков В.С.. Современная геодинамика и вариации физических свойств горных пород. — 2-е изд., стер.. 2012

Еще по теме Взаимосвязь современных деформационных и сейсмических процессов:

  1. § 3. СЕЙСМИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ И ПРИБОРЫ. СЕЙСМОГРАФЫ И СЕЙСМОГРАММЫ
  2. § 4. СОВРЕМЕННЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
  3. ОСОБЕННОСТИ ПОЛИТИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В СОВРЕМЕННОЙ РОССИИ
  4. Национальный характер и современные социальные процессы
  5. Изменения в производственном процессе и современный характер государственно-монополистического капитализма
  6. Надлом этномиграционных процессов среди русского населения СССР и современной России
  7. 1.3. Стратегии развития предприятия и современные требования к процессам формирования системы управления персоналом
  8. Взаимосвязь
  9. Взаимосвязь различных форм мышления ребенка
  10. Взаимосвязь с другими трансакциями.