Региональный стресс-мониторинг и механизм деформационных процессов в литосфере

1994-1995 гг

Руководитель работ к.техн.н. Ю.Л.Ребецкий

Участники проекта:

Гущенко О.И., Михайлова А.В., Никитина Е.С., Россанова Г.В., Осокина Д.Н.

План на 1994 г

Главным направлением научных работ в 1994г, являлась реконструкция и исследование современного регионального поля тектонических напряжений (РТПН) основных сейсмоактивных областей Евразии. Результаты предварительных исследований позволили уже к началу 1994г создать основные компоненты программного комплекса стресс - мониторинга в варианте выделения длиннопериодной компоненты РТПН, а также осуществить накопление компьютерного банка сейсмологических данных о механизмах очагов коровых землетрясений М>4. В основе метода реконструкции параметров тензора девиаторных напряжений лежат кинематические ограничения и способ их применения, предложенный О.И.Гущенко. В автоматизированном комплексе стресс - мониторинга удалось реализовать преимущества кинематического метода в сравнении с аналогичными методами, развиваемыми как у нас в стране (С.Л.Юнга), так и за рубежом (Л.М.Зобак, Е.Карей). Так, в частности, все данные о механизмах очагов землетрясений обрабатывались с учетом точности их определений (как правило 10-30 град.), а во многих случаях в многовариантном виде. На основе кинематических ограничений был также разработан автоматизированный способ выделения границ макрообъемов, однородных в пространстве и во времени по напряженному состоянию. В целом реализованные в методе стресс-мониторинга процедуры обеспечивают: 1.высокую степень устойчивости решений, получаемых для гипоцентров землетрясений, и пространственно-временную регулярность РТПН в
целом, достигаемую при нормировании допустимого уровня шума (степени рассогласованности механизмов очагов) в пределах 10%; 2.получение надежных характеристик РТПН при относительно малом объеме исходной информации (не более 10-15 механизмов очагов землетрясений в однородных выборках); 3.высокую степень пространственно-временного стягивания однородных выборок к очаговым областям землетрясений (для областей с активным сейсмическим режимом не хуже 1 года по времени, 100 км по эпицентральным расстояниям и 20 км по глубине) и локализации афтершоковых решений в областях сильных землетрясений с М>7.5, а также зон активных региональных тектонических разрывов, трассируемых зонами резких скачкообразных изменений РТПН. В результате в 1994г: - завершено создание программного обеспечения метода стресс -мониторинга по данным о механизмах очагов землетрясений (вариант реконструкции длиннопериодной компоненты РТПН); - осуществлено пополнение банка сейсмологических данных о механизмах очагов землетрясений для сейсмоактивных районов Евразии (в основном для европейской части - Скандинавский щит, Рейнский грабен); - произведена реконструкция параметров длинноволновой компоненты современного РТПН для Юго-Восточной Азии и Океании на основе сейсмологических данных о более 7000 механизмах коровых землетрясений. Обработка результатов реконструкции параметров современного РПТН позволила построить карты: - осей главных нормальных напряжений (проекции векторов падений осей); - траекторий проекций осей главных нормальных напряжений; - областей равных значений коэффициента вида напряженного состояния, характеризующего вид эллипсоида напряжений; - простираний плоскостей главных касательных напряжений с правосдвиговой и левосдвиговой компонентами. Главной особенностью современного РТПН исследуемого мегарегиона является высокая степень его регулярности (гладкости) в пространстве его длиннопериодной компоненты. Все основные зоны пространственного изменения ориентации осей главных нормальных
напряжений приурочены к крупным сейсмогенерирующим разрывным структурам. Резкая смена параметров РТПН во времени выделялась лишь в афтершоковых областях сильных землетрясений с М>7.5 (Курило-Камчатская сейсмоактивная область). Данные об ориентации осей главных напряжений, а также карты простираний плоскостей главных касательных напряжений позволили выявить активные участки крупных разрывов и осуществить районирование по типу поля напряжений, проявляющегося в особенностях кинематики разрывных структур более низкого масштабного уровня (области взбросов, сбросов, сдвигов и т.д.). Было также установлено, что в сейсмоактивных областях, приуроченных к океаническим желобам (Курило-Камчатский, Филипинский, Марианский, Яванский и т.д.), оси максимального сжимающего главного девиаторного напряжения (pressure) направлены по нормале к их простиранию с падением в сторону океанической литосферной плиты (рис.1). Характерным также является достаточно симметричная ориентация траекторий этого главного напряжения, и кольцевая направленность траекторий максимального растягивающего главного девиаторного напряжения (tension) в районе сочленения Индийской и Евразийской плит (рис.1 и 2), что хорошо согласуется с концепцией субмеридианального давления со стороны Индийской плиты. При этом устойчивая направленность падения оси максимального сжимающего девиаторного напряжения под Индийскую плиту является признаком того, что подкоровые мантийные потоки представляют собой силовой источник ее субмеридианального движения. На основании данных об ориентации осей главных нормальных напряжений и значениях коэффициента вида напряженного состояния были рассчитаны направления касательных напряжений на плоскостях с нормалями к центру Земли. Направления действия этих касательных напряжений, интерпретированные нами как направления поддвиговых усилий на подошвах литосферных плит, показали хорошее соответствие реконструированного РТПН с концепцией тектоники плит и позволили сформулировать краевые условия
тектонофизического моделирования для обширного мегарегиона Юго-Восточной Азии и Океании. Предварительные результаты выполненного в этом году физического моделирования на пластических эквивалентных материалах позволили уточнить концепцию механизма деформирования мегарегиона, проверка которой является одним из главных направлений работ на 1995г. На этот же год планируется апробация метода стресс-мониторинга в короткопериодном режиме реконструкции, а также реконструкция локальных форшоковых и афтершоковых полей напряжений по данным о механизмах очагов землетрясений с магнитудой < 3. Результаты исследований докладывались на ученых советах и семинарах ОИФЗ РАН, МИТП РАН, ГИН РАН, ИО РАН, первом международном семинаре "Напряжения в литосфере".