Ключевой механизм

НАУКА
В совещании по обсуждению оценке сейсмического риска Баку, которое состоялось в Республиканском центре сейсмологической службы (РЦСС) НАНА принимали участие представители немецкой компании AS + P Стефани Владка и Адем Тунджа. Азербайджанскую сторону представляли научные сотрудники РЦСС - генеральный директор член-корреспондент НАНА Гурбан Етирмишли, главный инженер Рауф Мурадов, заведующий отделом сейсмологии доктор геолого-минералогических наук Тахир Мамедли и др.
Гендиректор центра в своей вступительной речи подробно рассказал присутствующим о деятельности возглавляемого им учреждения по оценке сейсмической опасности и работе по сейсмическому микрозонированию в Баку.
В процессе обмена мнениями Стефани Владка особо отметила, что при разработке генерального плана Баку следует учитывать сейсмический риск, уязвимые зоны, а также факторы, влияющие на грязевые вулканы.
Поскольку немецкая проектная компания AS+P в настоящее время работает над генпланом столицы, основное внимание на совещании было уделено оценке сейсмического риска в столице и на Абшеронском полуострове.
Более подробно о рисках, сейсмических воздействиях на южном склоне Большого Кавказа (Азербайджан) по сценарным землетрясениям корреспонденту газеты «Каспiй» рассказал заведующий отделом сейсмологии и сейсмической опасности Института геологии и геофизики НАНА доктор наук по наукам о Земле профессор Гулам Бабаев.
Испания, Америка - далее везде
- Землетрясение является одним из самых разрушительных и неизбежных природных катастроф. В последние годы наблюдается заметное повышение сейсмической активности, которое наносит серьезный урон инфраструктуре и является причиной многочисленных людских потерь. В качестве примера можно привести целый ряд сильных землетрясений, произошедших в мире за 2007-2018 гг.
- Да, безусловно, это Испания, США (Калифорния), Курильские острова, Турция, Гаити, Индонезия, Полинезия, острова Самоа, Грузия, Италия, Греция, Китай, Суматра, Пакистан, Япония, Непал, Таджикистан, Эквадор, Румыния, Иран, Мексика, Афганистан, Япония, и др., магнитуда которых простиралась в пределах от 6 до 8 с лишним баллов.
- Разрушительные последствия сильных землетрясений и гибель людей еще раз доказывают, что человечество в целом бессильно перед этой природной катастрофой, несмотря на то, что в последние годы при оценке сейсмической опасности сейсмологи во многих странах мира применяют новые современные методы и научные подходы.
- Тем не менее исследования в этом направлении усовершенствуются, и интерес ученых к этой актуальной проблеме возрастает. В историческом прошлом в исследуемом регионе произошло несколько сильных и разрушительных землетрясений, явившихся причиной существенных экономических потерь, а также многочисленные ощутимые землетрясения. Большая их часть происходит в восточной части южного склона Большого Кавказа: самые сильные, с магнитудой М=6.9 произошли в окрестностях городов Шамаха и Исмаиллы, землетрясения с магнитудой М= 4.5~5.5 - вблизи городов Шеки и Балакен. Землетрясения, произошедшие здесь в 2012 году, являются примером и подтверждением вышесказанного. В результате активного развития инфраструктуры в Азербайджане (развитие химической, нефтегазоносной промышленности и т.д.), интенсивного процесса урбанизации, недостаточного урегулирования окружающей среды и увеличения плотности населения значительно повысилась сейсмическая опасность. До настоящего времени в исследуемом регионе характерные особенности и классификация геологических опасностей не были достаточно изучены с позиции применения современных методик с интегрированным анализом. Поэтому так важна вероятностная и детерминистская оценка сейсмической опасности в сейсмоактивных зонах южного склона Большого Кавказа.
Территория Азербайджана охватывает восточную часть Кавказского сегмента Средиземноморского складчатого пояса, характерной чертой строения земной коры которой, как и Кавказа в целом, является ее тектоническая неоднородность, выраженная в сложном соотношении составляющих его структурно-формационных единиц с различным литолого-стратиграфическим разрезом, характером деформаций и историей геологического развития. В схеме тектонического районирования Азербайджана складчатая система Большого Кавказа является одной из главных структур первого порядка, центральным звеном Средиземноморского складчатого пояса.
- Гулам муаллим, назовите, пожалуйста, сейсмоактивные зоны южного склона Большого Кавказа.
- Азербайджанская часть южного склона Большого Кавказа по геологическому строению и пространственному распределению сильных землетрясений, по инструментальным и макросейсмическим данным состоит из следующих сейсмоактивных зон - Балакен-Загатальская, Шеки-Габалинская и Шамахы-Исмаиллинская.
- Как известно, в последние годы в центре внимания сейсмологов находится изучение новых современных методов оценки сейсмической опасности, и интерес к исследованиям в этом направлении возрастает.
- Совершенно верно. Две основные мировые тенденции, разработанные на основе вероятностных и детерминистских теорий, модифицируются новыми дополнениями и подходами, обогащаются и модернизируются элементами сейсмического мониторинга. В представленном исследовании были использованы два модифицированных метода оценки сейсмической опасности путем применения элементов нео-детерминистского подхода и на основе теории квази-вероятности. Основными параметрами здесь являются инструментальные данные землетрясений (магнитуда, эпицентральное расстояние, глубина очага землетрясения), физические и динамические свойства грунта. Применяя их и вычисляя максимальную амплитуду ускорения грунтов слоев фундамента, рассчитывают максимальные амплитуды колебаний поверхности земли. Корреляционное сравнение максимальной амплитуды колебаний на поверхности земли с сейсмической интенсивностью осуществляется по общепринятой международной шкале.
Исходная информация должна быть достоверной
- Какой параметр в этом вопросе является ключевым?
- Для оценки сейсмической опасности посредством применения детерминистского подхода ключевым является механизм построения сценария землетрясения. Прежде всего, такие сценарии позволяют точно оценить величину землетрясения (или землетрясений) и масштаб (степень) сейсмических катастроф, которые могут произойти в будущем. Для подготовки успешного сценария для исследуемого региона необходимо наряду с информацией о сейсмологических параметрах определенных выбранных сейсмических событий и возможных эффектах этих событий также учитывать все сейсмические свойства региона, а также литологический состав пород слоев грунта, как глубоких, так и приповерхностных. Другими словами, хороший сценарий должен включать в себя интегрированный комплекс геологических, геофизических, топографических, геоморфологических и сейсмических данных, информацию о разломах для визуального мониторинга возможных последствий землетрясения и для характеристики сейсмического воздействия исследуемого района.
- Что включает в себя метод исследования?
- В первую очередь это рассмотрение сейсмогенерирующих элементов, позволяющих определить величины распределения максимального ускорения и интенсивности для каждой ячейки квадратной сетки. Очень важным для подготовки сейсмического сценария является сбор и подготовка достоверной исходной информации - каталогов сейсмических событий как за период инструментальных наблюдений, так и исторических событий.
Преимущество нашего метода заключается в том, что он позволяет в компактной форме представлять большие массивы исходной информации, легко проводить суммарный учет, сопоставление многих характеристик, а также привлекать к анализу математические методы исследования, а анализ материалов дает возможность обнаружить черты сходства и различия сейсмических районов.
- В чем же особенность сценарных землетрясений?
- По характерным особенностям сейсмоактивных зон, которые выражаются в периодическом повторении сильных землетрясений в одних и тех же районах, были выбраны четыре сценарных землетрясения. Первое - Гянджинское - разрушительное землетрясение, произошедшее в 1139 году, второе - Шамахинское, катастрофическое землетрясение, произошедшее в 1902 году, третье - Шеки-Огузское, сильное землетрясение, произошедшее в этих городах в 2015-м, и, наконец, четвертое - Загатальское, сильное землетрясение 2018 года.
Гянджинское землетрясение, его еще называют Гейгельским: координаты эпицентра - 40,3 северной широты (с.ш.), 46,3 восточной долготы (в.д.), магнитуда 6.8 (ориентировочно), глубина очага - 15 км, интенсивность сотрясений в эпицентре ~ IX баллов. Гянджинское землетрясение стало первым сейсмическим событием в Азербайджане, последствия которого изучались на достаточно высоком научном уровне. В эпицентре интенсивность сотрясений достигала, по современным оценкам, IX баллов. Летописные данные, приведенные в ряде публикаций, свидетельствуют о «катастрофическом землетрясении в районе горы Алгарак (ныне Кяпяз) и сильном землетрясении в Гяндже: «Разрушается город Гянджа. Погибает много людей. Землетрясение сопровождается густым туманом, покрывающим горы и поля. В районе горы Кяпяз происходят сильные обвалы, оползни и изменения рельефа. Эпицентр этого события отнесен к району озера Гейгель».
Расчет максимальных магнитуд
- Очень известно и Шамахинское землетрясение 1902 года.
- Верно, координаты эпицентра: 40,7 с.ш., 48,6 в.д. Магнитуда: 6.9 (ориентировочно). Глубина очага: 15 км, интенсивность сотрясений в эпицентре: ~ VIII-IX баллов. Шамахинское землетрясение 13 февраля 1902 года стало одним из крупнейших сейсмических событий в ХХ веке в Азербайджане. Число жертв в городе точно не указано, во многих источниках ошибочно повторяются цифры, приведенные В.Н.Вебером, только для окрестных сел (86 убитых и 60 раненых).
Число жертв в Шамахе, несомненно, было большим (в некоторых источниках более 1000 человек). Далее - Шеки-Огузское землетрясение 4 сентября 2015 года. Его координаты: 41,0 с.ш., 47,0 в.д. Эпицентр землетрясения находился в 29 км юго-восточнее Шеки, на границе с Огузом, магнитуда составила 5.9, землетрясение произошло на глубине 13 км, где сила толчков составила VII баллов, в ближайших населенных пунктах ощущались толчки до V-VI баллов. Сильное землетрясение привело к серьезным последствиям в Огузском районе Азербайджана.
И, наконец, Загатальское землетрясение 5 июня 2018 года. Сильное землетрясение с магнитудой 5.5 произошло в 22.40 по местному времени в 16 километрах к югу от города (41,5 с.ш., 46,7 в.д.). Землетрясение произошло на глубине 10 км, в эпицентре сила толчков составила VI баллов. В окрестностях оно ощущалось в пределах III-V баллов.
- Есть ли у вас какой-нибудь документ (атлас или карта) эпицентров?
- Конечно, на основе каталога составлена карта эпицентров для исследуемой территории, в которой видно, что, в основном, активными с высокой плотностью эпицентров, являются Загатальская и Шамахинская сейсмоактивные зоны, характеризующиеся умеренными и сильными землетрясениями с магнитудой МL=3.42-5.9. Менее выражена Шекинская зона, здесь преобладают, в основном, землетрясения с магнитудой МL=3.06-3.41.
- Каковы результаты моделирования?
- Результативные модели, отражающие опасность, - это, в основном, сценарии ожидаемых сильных подвижек в значениях максимального ускорения грунта и интенсивности соответственно. Интегрированные численные модели, построенные на основе эмпирического подхода, вносят в себя вычисления по существующим общепринятым формулам и программным обеспечениям, а также предположения, анализ реальных условий среды и макросейсмические данные сильных и ощутимых землетрясений. Для визуального наблюдения изменения интенсивности используется корреляционная взаимосвязь параметров сильных колебательных движений со шкалой интенсивности МСК-64, что позволит спрогнозировать сейсмическую интенсивность исследуемой территории для планомерных мероприятий и будущей оценки с целью уменьшения уровня сейсмического бедствия.
Макросейсмические интенсивности остаются удобным параметром для оценки ущерба от землетрясений. В результате, на исследуемой территории анализируются максимальные амплитуды ускорений сотрясений грунта и распределение интенсивности землетрясений, и с этой точки зрения производится оценка сейсмической опасности. В этом случае применение элементов неодетерминированного метода заключается в построении сценарных моделей землетрясений, на основе макросейсмических данных и записей сейсмических колебаний.
На различных этапах исследования по указанной методике были построены карты максимального ускорения смещения грунта зоны исследования от Гянджинского, Шамахинского, Шеки-Огузского и Загатальского землетрясений, проведен сравнительный анализ с картой распределения расчетных максимальных магнитуд, картой расчетной интенсивности в баллах шкалы MSK-64 и с картой усиления сейсмических колебаний грунтовыми толщами.
Кроме того, по результатам исследования литологических особенностей была построена карта усиления сейсмических колебаний грунтовыми толщами, а сравнительный анализ позволяет сделать предположение, что усиление возникает вследствие резонансных процессов, то есть более рыхлые слои грунта оказывают воздействие на увеличение амплитуды сейсмической волны вследствие разности импедансов (комплексное сопротивление) этих слоев и более твердых пород.
Галия АЛИЕВА