title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Сейсмоактивные структуры

Сейсмоактивные структуры

Подвижность сейсмоактивных структур зависит в первую очередь от магнитуды (M) и интенсивности (Io) землетрясения, а также от глубины (h) и механизма очага. Все эти параметры анализируются с помощью многочисленных парных и более сложных зависимостей. Однако, как указывал В.П. Солоненко, необходимо учитывать также особенности геологического строения эпицентральных зон и другие причины. Это обстоятельство, наряду с разнообразием жесткости и размеров сейсмических очагов отражает региональную специфику подобных формул. Действительно, многие однотипные зависимости существенно различаются для регионов альпийской складчатой области, жестких кратонов и рифтовых зон юга Сибири и для островных дуг зоны перехода Евразии к Тихому океану. В.П. Солоненко обращал внимание на гипертрофию сейсмодислокаций на днищах и подводных склонах крупных акваторий, особенно на склонах островных дуг (амплитуды могут увеличиваться на порядок величин по сравнению с наземными).
Другая сложность подобных оценок обусловлена тем, что амплитуды некоторых палеосейсмотектонических дислокаций превышают расчетные и фиксируемые при современных землетрясениях. В.П. Солоненко различает два варианта такого несоответствия:
1) палеосейсмодислокация является суммарным эффектом нескольких землетрясений;
2) сейсмотектонические смещения объединены с криповыми, усиливавшимися преимущественно в афтершоковый период и после землетрясения.
К настоящему времени выработан еще целый ряд условий и ограничений использования материалов палеосейсмогеологического метода.
1. Непостоянство смещения вдоль сейсмогенного разрыва. Иногда максимальные смещения характерны для центральной части разрыва, а в других случаях несколько участков со значительными смещениями разделены участками, где подвижки невелики или разрыв совсем не проявился на поверхности. Эта изменчивость зависит от особенностей процесса вспарывания. В некоторых случаях величина смещения связана с ориентировкой разрыва или его фрагмента и соотношения простираний и типов генерального, второстепенных и оперяющих разрывов. Это особенно влияет на соотношение вертикальной и горизонтальной составляющих на отдельных отрезках разрыва. Изменение величины подвижки может быть обусловлено также влиянием рельефа и грунтовых условий. Как правило максимальные смещения характерны для незначительной (до 5%) протяженности разрыва. В среднем, характерная для наибольшей части разрыва подвижка не превышает 20% от максимальной. Это обстоятельство требует осторожности при использовании единичных полевых оценок амплитуды смещения для оценки магнитуд землетрясений. Следует помнить, что в большинстве публикуемых регрессивных соотношений этих параметров использованы именно максимальные амплитуды подвижек.

2. Все исследователи, изучавшие соотношения между величиной смещений по поверхностным разрывам (D), их протяженностью (L) и магнитудой соответствующих землетрясений (M), отмечали закономерное возрастание величины D с ростом значений M и L. При этом обычно используется линейная регрессия, а для параметров D и L — логарифмическая шкала. На подобных графиках, по мнению A.Л. Строма и А.А. Никонова, огибающие максимальных значений Dmax могут быть аппроксимированы прямыми в диапазоне магнитуд 4-7 (7,5) и при протяженности разрывов до 40-50 км. При дальнейшем увеличении значений M и L наблюдается резкий излом огибающих и возрастание Dmax происходит медленнее. Аналогичный излом характерен и для графика M/L при L порядка 50 км. Предполагается, что данная протяженность разрыва представляет собой определенный рубеж, по достижении которого изменяется соотношение между L, D и энергией землетрясения. Когда соотношения между указанными параметрами выходят за пределы, ограниченные положением огибающих на соответствующих графиках (рис. 4.34; 4.35), рекомендуется считать, что величина какого-либо из этих параметров определена не точно.

3. Влияние механизма очага на величину смещения по приповерхностному разрыву и соотношения между D и M обычно не столь существенно как соотношение между длиной и шириной очагового разрыва и М. Полные D при землетрясениях, произошедших в обстановке растяжения (со сбросовыми подвижками в очагах), несколько превосходят смещения при землетрясениях, произошедших в обстановке сжатия (со взбросовыми подвижками). Это объясняется тем, что для разрывов при землетрясениях со сбросовым типом подвижек характерны более значительные (в процентах от Dmax) смещения, чем для разрывов от землетрясений с другими механизмами очагов. Предполагается, что различия вызваны совпадением направления тектонической подвижки у сбросов с направлением действия силы тяжести и, наоборот, с противоположным направлением движения у взбросов и надвигов. Косвенно это подтверждается наиболее закономерными соотношениями между M и D для землетрясений со сдвиговым механизмом очагов.
4. Соотношение параметров современных и палеосейсмотектонических дислокаций свидетельствует о возможности их существенных различий по соотношению Dmax/L. Так, у ряда палеосейсмодислокаций Байкальской рифтовой зоны, Кавказа, Средней Азии и других областей смещения намного превосходят предельный уровень, характерный для одноактных современных сейсмотектонических дислокаций. Возможно несколько причин такого несоответствия. Наиболее вероятной причиной считается наращивание амплитуды при нескольких последовательных землетрясениях. Соответственно, такая палеосейсмотектоническая дислокация отражает сумму одноактных подвижек (этот вариант известен в США, Японии, Китае, Средней Азии). Другая причина заключается в невозможности проследить всю протяженность палеосейсмодислокации. Ее малоамплитудные участки могли быть уничтожены или закамуфлированы денудацией или более молодыми отложениями. В этом случае заниженной оказывается протяженность и рассматриваемое соотношение нарушается. Таким же обликом могут обладать сейсмодислокации землетрясений, у которых очаговый разрыв вспарывает земную поверхность не непрерывно, а на нескольких разобщенных участках (Байкальская зона, Средняя Азия). Третьей причиной может служить неправильное определение генезиса палеосейсмодислокации, когда в качестве сейсмотектонической описывается гравитационно-сейсмотектонические дислокации. Последние часто отличаются гораздо большими смещениями (например, вертикальными до 15-20 м). В качестве подобных ситуаций А.Л. Стром приводит Осиновско-Кедровскую и Танхойскую сейсмодислокации в Байкальской зоне, палеосейсмодислокации Бзыбь, Ненскра и Абакура на Большом Кавказе. Он отмечает, что многие из них приурочены к водоразделам, не связаны непосредственно с активными разрывами и представлены дугообразными в плане обратными уступами, нагорными грабенами-провалами. Эти формы отражают сейсмогенное разрушение водоразделов, а не выход на поверхность очаговых разрывов.
5. Специфика современного фактического материала заключается в том, что даже при уверенности в одноактности образования сейсмодислокации оценка D обычно опирается на единичное измерение в обнажении или траншее (тренчинг). Следовательно, эта оценка, скорее всего, случайна. Однако следует помнить, что при увеличении D в 3-5 раз, значение M увеличивается всего на 0,35-0,5 единицы. А это сопоставимо с точностью экспертной оценки M при палеосейсмогеологических исследованиях. Данное обстоятельство следует иметь в виду при оценке точности обратных расчетов величины D от M ожидаемого максимального землетрясения.
6. В настоящее время правомерны оба подхода к оценке соотношений параметров землетрясений и сейсмодислокаций: а) регрессионный анализ — графики и формулы и б) графики огибающих на соотношениях D/V и D/L. Первый вариант, как уже было отмечено выше, обычно опирается на максимальные значения D и L сейсмодислокаций. Использование второго подхода позволяет оценить правомочность измеренных значений D и L для оценки М. В то же время на графиках проще определить Dmax.
При оценке сейсмотектонической активности разрывов, очевидно, следует различать возможность проявления сейсмодислокаций от очагов, расположенных на разной глубине (или принадлежащих различным сейсмоактивным слоям). В принципе возможны два априорных варианта: малоглубинные (верхнекоровые) землетрясения, очаговые разрывы которых могут достигать земной поверхности; более глубокие очаги и периферия плейстосейстовых зон верхнекоровых землетрясений, когда активизируется не магистральный, а периферические разрывы очаговой зоны.
Для первого случая можно соотносить протяженность приповерхностных разрывов в пределах сейсмогенерирующих структур с протяженностью очагов максимальных ожидаемых землетрясений. При этом варианте в расчетах могут использоваться зависимости для очаговых разрывов.
Для второго случая пригодны разные варианты конкретных соотношений между параметрами сейсмодислокаций на земной поверхности и параметрами соответствующих землетрясений. Естественно, что должны учитываться средние величины ожидаемых смещений, т.к. максимальные более свойственны очаговым (магистральным) разрывам.
Совершенно очевидна большая неоднозначность оценок ожидаемых сейсмотектонических смещений. Поэтому целесообразно использование всех видов обобщенных и региональных зависимостей с последующим их осреднением. Естественно, что далее могут делаться те или иные допуски на возможность максимального смещения с учетом ответственности (или специфики функционирования) инженерного сооружения.
Ниже приводятся некоторые наиболее представительные общие зависимости.
При описании очаговых разрывов описывается целый ряд параметров, в том числе:
L — длина (протяженность),
W — ширина (по падению плоскости сместителя),
D — подвижка (или амплитуда смещения),
Vp — скорость распространения разрыва (или скорость вспарывания сейсмодислокации), Vd — скорость скольжения берегов разрыва (или скорость сейсмогенной подвижки),
Ам — амплитуда смещения по сейсмодислокации (линеаменту) на поверхности.
В.И. Уломов приводят следующие унифицированные оценки амплитуд (Am) смещения бортов разрывов вдоль соответствующих линеаментов. В таблице 4.16 приведены средние, а в скобках — интегральные значения основных параметров; At — интервал времени вспарывания очага).

При расчетах используется формула, отражающая величину средней относительной деформации E-10в-4 пород в центральной части очага (т.е. на отрезке L/2) при его вспарывании: log Am = 0,6М - 3,8.
В.В. Шгейнберг на основании анализа мировых данных приводит следующие зависимости.


При этом В.В. Штейнберг отмечает, что очаги больших (Ms ? 5) землетрясений в земной коре (и верхах литосферы) зачастую представляют собой системы разрывов, имеющих сложную геометрическую форму с изменяющимися в пространстве подвижкой и сброшенным напряжением. Ho достоверная информация о реальном сейсмическом источнике и строении среды практически отсутствуют.
Оценочные величины скоростей вспарывания и скольжения составляют Vp = 1-4,5 км/с и Vd = 1-200 см/с. Ho локальные значения скоростей скольжения в отдельных случаях в 20-30 раз превышают средние по всему очагу рассчитанные значения.
А.В. Ваков предлагает следующие зависимости для коровых землетрясений вне субдукционных зон Заварицкого-Беньефа (L в километрах) при разной протяженности очагов:

При оценке сейсмотектонической опасности главными параметрами следует считать амплитуду и ориентировку смещения. При этом ориентировка смещения определяется кинематическим (или морфологическим) типом анализируемой сейсмодислокации (например, сдвиг, сброс, взброс, надвиг или их комбинации).
Использование тех или иных зависимостей, описываемых формулами, требует определенных допущений или упрощений в интерпретации наблюдаемых природных объектов. Например, A.Л. Стром характеризуя сейсмогенные подвижки по тектоническим нарушениям в основаниях сооружений, полагает: 1) что зоны возникновения сейсмогенных разрывов в принципе совпадают с сейсмогенерирующими структурами (разломами); 2) что шириной сколовых деформаций можно пренебречь, а на ранних стадиях изысканий можно пользоваться не региональными, а общими зависимостями, опирающимися на совокупность мировых данных; 3) что традиционные подходы к оценке зависимостей амплитуды смещения от магнитуды выведены на основании данных о максимальных смещениях, а потому будут превосходить их наиболее вероятные значения и т.п. A.Л. Стром справедливо отмечает изменчивость амплитуды смещения по простиранию сейсмодислокации. Поэтому он предлагает оценивать как предельные, так и наиболее вероятные значения амплитуд сейсмогенных подвижек по уже существующим тектоническим нарушениям (табл. 4.17 а, б). При этом он считает абсолютным максимумом смещений Dmax - 12-14 м при Ms~8,0.

A.Л. Стром отмечает, что с практической точки зрения представляется важным определение вероятности возникновения предсказанной подвижки (как наиболее вероятной, так и предельной) за срок службы сооружения. Это возможно путем учета следующих вероятностей:
— возникновения землетрясения определенной магнитуды в пределах рассматриваемой сейсмогенерирующей структуры за расчетный срок;
— выхода очагового разрыва на поверхность (или на уровень заложения подземного сооружения);
— возникновения сейсмогенного разрыва именно в районе проектируемого сооружения;
— совпадения участка разрыва с максимальной амплитудой и участка размещения сооружения;
— возникновения при этом событии подвижки с амплитудой, предельной для землетрясения с данной магнитудой.
Он полагает, что расчет вероятности возникновения землетрясения с определенной магнитудой требует установления периода повторяемости таких событий. Значения остальных вероятностей могут быть определены на основании статистического анализа мировой совокупности данных о землетрясениях, сопровождавшихся образованием сейсмодислокаций. Так, значение вероятности возникновения поверхностного разрыва на исследуемом участке может быть получено путем сопоставления длин сейсмодислокаций, характерных для землетрясений с определенными магнитудами и типом подвижек в очагах, с длинами соответствующих сейсмогенерирующих зон. Значение вероятности возникновения землетрясения с определенной магнитудой может рассматриваться как вероятность возникновения землетрясения в одном и том же очаге. Вероятность возникновения сейсмодислокации соответствует среднему отношению протяженности поверхностных разрывов к длине очага. Вероятность проявления максимальной амплитуды под сооружением определяется с учетом того, что размеры строительных объектов намного меньше (обычно 3-5%) протяженности сейсмогенных разрывов. При этом для глубоких подземных сооружений следует также иметь в виду обычное увеличение приповерхностных амплитуд смещений по сравнению с амплитудами на глубине.

title-icon Подобные новости