Способ прогнозирования землетрясений в активных зонах субдукции

Способ прогнозирования землетрясений в активных зонах субдукции

Реферат

Настоящее предлагаемое изобретение относится к сейсмологии и может быть использовано для долгосрочного и среднесрочного прогноза сильнейших землетрясений в современных зонах субдукции.

Известен способ прогнозирования землетрясений, заключающийся в регистрации инфракрасного излучения с исследуемой площади летательным аппаратом с одновременным наблюдением электроразрядных процессов над исследуемой территорией [1]. Данный способ чрезвычайно затратен и не дает необходимой точности и надежности прогноза.

Известен способ прогноза землетрясений, заключающийся в регистрации микросейсмической активности в районе наблюдения и проведении пространственно-временного анализа с картированием аномальных зон [2]. Известный способ также имеет низкую надежность прогноза.

Целью настоящего изобретения является увеличение надежности долгосрочного и среднесрочного прогноза и более точная локализация предполагаемого очага землетрясения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в регистрации сейсмической активности в районе наблюдения и проведении пространственно-временного анализа с картированием аномальных зон, место и время предполагаемого землетрясения определяют по фактам наличия в зоне субдукции в пределах фронтального клина блока земной коры (L~100 км), ограниченного ортогональными к зоне субдукции разломами, продолжительного (Т>80 лет) отсутствия сильнейших (М≥7,7) землетрясений внутри этого блока и наличия сейсмической активности на его границах.

Возможность реализации

Основой данного способа является клавишная модель возникновения сильнейших землетрясений в современных зонах субдукции (фиг.1).

Согласно этой модели фронтальные части островных дуг и активных континентальных окраин разбиты поперечными разломами на отдельные блоки-клавиши, характерный размер которых составляет ~100 км. С внешней стороны блоки ограничены глубоководным желобом, а с внутренней - системой продольных разломов, отделяющих их от более массивных частей островной дуги/активной континентальной окраины. Блоки расположены на пологом участке поверхности пододвигаемой плиты (фиг.1).

Движение пододвигающейся плиты создает стабильный энергетический источник для системы блоков, который обеспечивает в ней квазистационарный сейсмический режим. Он заключается в последовательном чередовании фаз медленного нагружения блоков и их быстрой разгрузки, сопровождаемой сильнейшими землетрясениями. Нагружение сейсмогенных блоков, характеризуемое в основном их горизонтальным сжатием вкрест простирания дуги, осуществляется благодаря сильном сцеплению подошвы блоков с поверхностью движущейся плиты. Кроме того, блоки взаимодействуют по своим тыловым граням с основным массивом дуги, который блокирует их смещение в сторону континента. Наконец, они взаимодействуют друг с другом благодаря трению по их боковым граням. Катастрофическое землетрясение происходит, когда в сейсмогенном блоке в результате сжатия накапливается предельная величина упругой энергии, а в контактной зоне между подошвой блока и поверхностью пододвигаемой плиты возникают предельные касательные напряжения. В момент землетрясения (стадия I на фиг.1) разрушается структура контактной зоны, касательные напряжения здесь падают и происходит сейсмическая подвижка, при которой блок смещается в сторону океана, в то время как соседние блоки остаются на месте. На афтершоковой стадии сейсмического процесса сместившийся блок продолжает выдвигаться в океан по разупроченной контактной поверхности за счет запасенной в нем упругой энергии (стадия II на фиг.1). В конце афтершоковой стадии он останавливается (стадия III на фиг.1), а в контактной зоне происходит консолидация и упрочение материала. Сцепление между плитой и фронтальным блоком при этом возрастает, и последний начинает «пассивно» перемещаться на пододвигаемой плите к островной дуге, сжимаясь и постепенно накапливая упругую энергию (стадия IV на фиг.1). Очаг землетрясения соответствует этому фронтальному блоку.

Модель дает возможность конкретизировать последовательные стадии накопления и разрядки напряжений в структурном элементе системы, связывая их с определенными фазами взаимодействия плит и островодужного блока в течение одного сейсмического цикла. Кроме того, она позволяет объяснить известную статистическую закономерность распределения в пространстве и времени очагов сильнейших землетрясений, получившую название концепции сейсмических брешей. Сопоставляя очаги землетрясений и сейсмические бреши с находящимися на разных стадиях деформирования клавишами-блоками островодужного выступа, можно прийти к ясной физической интерпретации сейсмического процесса и более уверенно прогнозировать сильнейшие землетрясения в активных зонах субдукции.

Способ прогнозирования на основе описанной клавишной модели включает следующие шаги. По существующим тектоническим картам и схемам проводят анализ тектонического строения зоны субдукции. В пределах фронтального клина выделяют блоки земной коры, ограниченные ортогональными к зоне субдукции разломами. На основе анализа сейсмичности в рассматриваемом районе за весь период сейсмических наблюдений выявляют блоки, в которых на протяжении десятков лет (Т>80 лет) не происходило сильнейших (М≥7,7) землетрясений. Местоположение и линейные размеры этих блоков отождествляют с местами и размерами очаговых зон (ОЗ) вероятных сильнейших землетрясений в будущем. Затем среди них выявляют блоки, на боковых границах которых в течение последнего времени (менее года) произошли сильные (5,5<М<7,0) землетрясения. Эти землетрясения интерпретируются как подготовка предстоящего смещения фронтального блока в сторону океана (стадия I). Местоположение такого блока отождествляют с местом и размерами 03 вероятного сильнейшего землетрясения в ближайшем будущем. Для того чтобы оценить прогнозное время предстоящего сильнейшего землетрясения, проводят оперативный анализ сейсмической активности на границах и внутри самого блока путем регистрации землетрясений в экспедиционных условиях или по сводкам мировых сейсмических баз данных. Факт наличия землетрясений с магнитудой 3,5<М<5,5 на поперечных границах блока при одновременном повышении микросейсмической активности внутри самого блока интерпретируется как признак того, что предстоящее землетрясение должно произойти в течение ближайших 1-5 лет.

Источники информации

1. Патент России №2298818.

2. Патент России №2370790.

Способ прогнозирования землетрясений в активных зонах субдукции, заключающийся в анализе сейсмического режима и особенностей тектонического строения активных зон субдукции, отличающийся тем, что место и время предполагаемого землетрясения определяют по фактам наличия в зоне субдукции в пределах фронтального клина блока земной коры (L~100 км), ограниченного ортогональными к зоне субдукции разломами, продолжительного (Т>80 лет) отсутствия сильнейших землетрясений (М≥7,7) внутри этого блока и наличия сейсмической активности на его границах.