N E W S
OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN SERIES OF GEOLOGY AND TECHNICAL SCIENCES
ISSN 2224-5278
Volume 3, Number 416 (2017), 1 0 0 - 103
MODELS OF SEISMOTECTONIC DEFORMATIONS OF THE EARTH'S CRUST IN THE MOST EARTHQUAKE
PRONE REGIONS OF KAZAKHSTAN (Part III. Speeds seismotectonic vertical movements)
A. Sydykov1, A. B. Sadykova1, N. N. Poleshko2, G. G. Stikharnyi1, A. J. Zhunusova1
1 "Institute of Seismology" MES RK, Almaty, Kazakhstan, institute of Geophysical Research NNC RK, Almaty, Kazakhstan
Key words: earthquake source mechanisms; parameters of seismicity; velocity models of seismotectonic deformation tensor; seismic flow of rock.
Abstract. This paper is devoted to the study of crustal deformation seismotectonic vysokoseysmichnyh regions of Kazakhstan. The analysis of simulation algorithms seismotectonic crustal deformation, developed cartographic and digital models of long-term average seismicity parameters and parameters of earthquake focal mechanisms, which are created based on the velocity model tensor seismotectonic deformations study area.
УДК 550.348
МОДЕЛИ СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ ВЫСОКОСЕЙСМИЧНЫХ
РЕГИОНОВ КАЗАХСТАНА
(Часть III. Скорости вертикальных сейсмотектонических движений)
А. Сыдыков1, А.Б. Садыкова1, Н.Н. Полешко2, Г. Г. Стихарная1, А. Ж. Ж унусова1
'ТОО «Институт сейсмологии» МОН РК, Алматы, Казахстан, 2РГП «Институт геофизических исследований», Алматы, Казахстан
К лю чевы е слова: механизмы очагов землетрясений; параметры сейсмичности; модели скоростей тен
зора сейсмотектонической деформации; сейсмическое течение горных масс.
ISSN 2224-5278 Серия геологии и технических наук. № 3. 2016 Аннотация. Исследованы сейсмотектонические деформации земной коры высокосейсмичных регионов Казахстана. Проведен анализ алгоритмов моделирования сейсмотектонической деформации земной коры, разработаны картографические и цифровые модели параметров долговременной средней сейсмичности и параметров механизмов очагов землетрясений, на основе которых созданы модели скоростей тензора сей
смотектонических деформаций исследуемой территории.
Н астоящ ая раб ота является дальнейш им продолж ением исследований, проводим ы х авторам и по изучению сейсм отектонических деф орм аций зем ной коры вы сокосейсм ичны х регионов К азахстана [1, 2], и п освящ ена расчетам и анализу вертикальны х сейсм отектонических движ ений рассм атриваем ой территории.
О бщ ая теория и м етодика р асчета вертикальны х сейсм отектонических движ ений (смещ ений) разработаны Ю .В. Ризниченко и излож ены в работах [1-5]. П ри этом, при расчетах парам етров сейсм отектонического течения горны х масс, кром е сведений о м ехан изм ах очагов зем летрясений, использую тся данны е о долговрем енной средней сейсм ичности [6, 7], такие как: парам етр дробности у = — d l g --- - распределение N (K ) зем летрясений по энергетической величине K =lgEN
d K
(E - сейсм ическая энергия); сейсм ическая активность А 10; величина м акси м альн ы х возм ож ны х зем летрясений K max; толщ и н а сейсм оактивного слоя h; сейсм ический м ом ент M o, определяем ы й по корреляционной зависим ости lgM o= с 1+с2 (K -K 0).
В соответствии с этой методикой скорость вертикальны х дви ж ени й (смещ ений) Vz оп ре
деляется путем ум нож ения вертикальной ком поненты скорости деф орм аци и Vzz н а величину тол щ ины сейсм оактивного слоя h:
где V - скалярная часть скорости деф орм ации при сейсм ическом течен и и горны х масс. Ф ормула, по которой определяется V, им еет следую щ ий вид [1, 3]:
рованное число, вели чи на сейсм ического м ом ента M o при значении К о=10, которы е принимаю тся при определении сейсм ической активности А10.
В ертикальная ком понента единичного направляю щ его тен зора сейсм ического м ом ента Qzz в географ ической системе координат Х , Y, Z, где - ось Х н ап равлена по параллели н а восток, ось Y - по м еридиану н а север, ось Z - вверх, в зенит, определяется через парам етры м ехан изм а очага зем летрясения следую щ им образом:
где р р и р т - углы с вертикалью осей сж атия (Р) и растяж ения (Т), ар и а т - азим утальны е углы осей сж атия (Р) и растяж ения (Т).
П о указан ной методике расчеты С ТД проведены в реги он ах К авказа, В ранча, в Байкальской риф овой зоне, на юге С редней А зии и н а С еверном Тянь-Ш ане [5, 8-10]. П ри этом необходимо отметить, что в подавляю щ ем больш инстве случаев при расчете сейсм отектонической деф орм ации величина K max считалась скоррелированной с сейсм ической активностью А 10 в соответствии с п редставлениям и, развиты м и в работе [3], где значение угла н аклон а граф и ка повторяем ости было принято равн ы м у=0,45, а толщ и н а сейсм оактивного слоя считалась постоянной. Т аким образом, при расчете сейсм отектонической д еф орм ации ф актически использовались только лиш ь карта А 10 и данны е по м еханизм ам очагов зем летрясений.
В предлагаем ой работе для целей расчета С ТД использовались независим ы е карты ком плекса показателей долговрем енной сейсмичности. В качестве последних, привлекались сейсм ическая активность - А 10, угол н аклона граф и ка повторяем ости - у (коэф ф ициент дробности), глубина (м ощ ность) сейсм оактивного слоя - h и величина м аксим ального возм ож ного зем летрясения -
Vz= Vzz h = V Qzz • h, (1)
(2)
где ^ - м одуль сдвига; V=Sh - пространственны й объем горны х масс; M o(1 0 )= 1 0Cl - фикси-
6zz= cos2 р т - cos2 р р , (3)
101
Известия Национальной академии наук Республики Казахстан
К тах(М тах). Сведения об и спользованны х данны х, а такж е подробное описание м етодики карти рования выш е упом ян уты х парам етров сейсм ичности даны в работе [1]. Там ж е приводятся их картограф ические и циф ровы е модели.
М атериалы о м еханизм ах очагов зем летрясений (около 11 ты сяч определений) использовались для расчета и создания карты вертикальной компоненты СТД (0zz), которая показы вает относитель
ное увеличение (отрицательные значения), или уменьш ение (положительные значения) линейны х размеров элементарного объема в соответствую щ ем направлении. П лощ адка осреднения вы брана равной 2 0 ^ 3 0 , что обеспечивает оптимальную точность и детальность результатов в наш ем случае [1, 2]. Е сли в пределы такой элементарной площ адки попадало меньш е трех эпицентров, площ адка увеличивалась в 4 раза (до 40 *60). Расчет ком понент С ТД проводился по программе, алгоритм кото
рой приведен в [10], и вы полнен для всей площ ади планш ета в узлах сетки с разм ерам и 10*15 [1, 2].
К арта компоненты С ТД 6zz , рассчитанная по формуле 3, приведена в работе [1].
Расчет скорости вертикальны х дви ж ени й Vz проведен по ф ормуле 1. П ри этом необходимо иметь в виду, что под вертикальны м и сейсм отектоническим и движ ениям и (смещ ениями), согласно [3, 4], подразум евается относительная скорость см ещ ения кровли и подош вы сейсмоактивного слоя. Е сли допустить, что ниж няя граница активного слоя остается неподвиж ной, то эта скорость, по своем у ф изическом у см ы слу, совпадает со скоростью вертикальны х движ ений зем ной поверх
ности по геодезическим , геом орф ологическим и GPS данны м , которы е характери зую т полное тектоническое движ ение. В следствие этого, величина скорости по сейсм отектоническим данны м составляет незначительную часть (всего лиш ь несколько %) скорости, ф иксируем ой по геом ор
фологическим, геодезическим и G PS данны м.
П олученны е результаты в виде карты приведены н а рисунке, из которого видно, что северо
западная часть территории характеризуется незначительны м и полож ительны м и и отрицательны м и значениям и (около 0) скорости вертикальны х сейсм отектонических деформаций.
Долгота, град
Карта скорости вертикальных сейсмотектонических движений Map of speed of vertical сейсмотектонических motions
О бласти п олож ительны х значений Vz>0,01 мм/год приурочены к хр. Заилийский, К унгей, Терскей, Д ж унгарский А латау, а такж е району Т аласо-Ф ерганской и А тойнакской сейсм оактивны х зон. М аксим альны е значения Vz =0,2-0,5 м м /год наблю даю тся в пределах хр. Заилийский и К унгей А латау.
П риведенны е данны е сви детельствую т о м алом вкладе энерги и сейсм отектонических д еф о р маций в общ ую энергию тектонических деформаций.
--- 102---
ISSN 2224-5278 Серия геологии и технических наук. № 3. 2016 ЛИТЕРАТУРА
[1] Сыдыков А., Садыкова А.Б., Полешко Н.Н., Жунусова А.Ж., Стихарная Г.Г. Модели сейсмотектонических деформаций земной коры высокосейсмичных регионов Казахстана (Часть 1. Нормальные компоненты тензора сейсмотектонической деформации) // Известия HAH PK. Серия геологии и технических наук. - 2011. - № 3. - С. 69-79.
[2] Сыдыков А., Садыкова А.Б., Полешко Н.Н., Жунусова А.Ж., Стихарная Г.Г. Модели сейсмотектонических деформаций земной коры высокосейсмичных регионов Казахстана (Часть II. Сдвиговые компоненты тензора сейсмотектонических деформаций) // Известия HAH PK. Серия геологии и технических наук. - 2013. - № 3. - С. 69-79.
[3] Ризниченко Ю.В. Проблемы сейсмологии. Избранные труды. - М: Наука, 1985. - 406 с.
[4] Ризниченко Ю.В. О сейсмическом течении горных масс // В кн.: Динамика земной коры. - М.: Наука, 1965. - С. 56-63.
[5] Полешко Н.Н. Механизмы очагов землетрясений и сейсмотектоническое деформация земной коры Северного Тянь-Шаня и Жонгарии: Автореф. дис. ... канд. геол.-мин. наук. - Алматы, 2009. - 21 с.
[6] Сыдыков А. Сейсмический режим территории Казахстана. - Алматы: Еылым, 2004. - 268 с.
[7] Садыкова А.Б. Сейсмическая опасность территории Казахстана. - Алматы: Хай Текнолоджи, 2012. - 268 с.
[8] Беленович Т.Я. Сейсмотектоническая деформация территории Киргизии // Известия АН СССР. Физика земли. - 1983. - С. 96-100.
[9] Сычева Н.А. Исследование особенностей механизмов очагов землетрясений и сейсмотектонических дефор
маций Северного Тянь-Шаня по данным цифровой сейсмической сети KNET: Автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. - М., 2004. - 25 с.
[10] Соболева О.В., Бибарсова Д.Г., Вахидова З.Н. Расчет параметров сейсмотектонической деформации. - М.:
Институт физики Земли, 1981. 25 с. / Деп. в ВИНИТИ. №5402-81.
REFERENCES
[1] Sydykov A., Sadykova A.B., Poleshko N.N., Zhunusova A.Zh., Stiharnaja G.G. Modeli sejsmotektonicheskih defor- macij zemnoj kory vysokosejsmichnyh regionov Kazahstana (Chast' I. Normal'nye komponenty tenzora sejsmotektonicheskoj deformacii). Izvestija HAH PK. Serija geo—logii i tehnicheskih nauk. 2011. N 3. S. 69-79. (in Russ.).
[2] Sydykov A., Sadykova A.B., Poleshko N.N., Zhunusova A.Zh., Stiharnaja G.G. Modeli sejsmotektonicheskih defor- macij zemnoj kory vysokosejsmichnyh regionov Kazahstana (Chast' II. Sdvigovye komponenty tenzora sejsmotektonicheskih deformacij). Izvestija HAH PK. Serija geologii i tehnicheskih nauk. 2013. N 3. S. 69-79. (in Russ.).
[3] Riznichenko Ju.V. Problemy sejsmologii. Izbrannye trudy. M.: Nauka, 1985. 406 s. (in Russ.).
[4] Riznichenko Ju.V. O sejsmicheskom techenii gornyh mass. Vkn.: Dinamika zemnoj kory, M.: Nauka, 1965. S. 56-63. (in Russ.).
[5] Poleshko N.N. Mehanizmy ochagov zemletrjasenij i sejsmotektonicheskoe deformacija zemnoj kory Severnogo Tjan'- Shanja i Zhongarii: Aftoref. dis. ... kand. geol.-min.nauk. Almaty, 2009. 21 s. (in Russ.).
[6] Sydykov A. Sejsmicheskij rezhim territorii Kazahstana. Almaty: Fylym, 2004. 268 s. (in Russ.).
[7] Sadykova A.B. Sejsmicheskaja opasnost' territorii Kazahstana. Almaty: Haj Teknolodzhi, 2012. 268 s. (in Russ.).
[8] Belenovich T.Ja. Sejsmotektonicheskaja deformacija territorii Kirgizii. Izvestija AN SSSR. Fizika zemli. 1983. S. 96-100.
(in Russ.).
[9] Sycheva N.A. Issledovanie osobennostej mehanizmov ochagov zemletrjasenij i sejsmotektonicheskih deformacij Severnogo Tjan'-Shanja po dannym cifrovoj sejsmicheskoj seti KNET: Avtoref. dis. ... kand. fiz.-mat. nauk. M., 2004. 25 s. (in Russ.).
[10] Soboleva O.V., Bibarsova D.G., Vahidova Z.N. Raschet parametrov sejsmotektonicheskoj deformacii. M.: Institut fiziki Zemli, 1981. 25 s. Dep. v VINITI. №5402-81. (in Russ.).
ЦАЗАЦСТАНДАГЫ СЕЙСМ ИКАЛЬЩ Ц А У Ш Т Ш Ш Ж О ГА РЫ АЙМ АЦТАРЫ Ж ЕР Ц Ы РТ Ы С Ы Н ЬЩ СЕЙ СМ О ТЕКТО Н И КА Л ЬЩ ДЕФ О РМ А Ц И Я С Ы Н М ОДЕЛДЕУ
(III Бeлiм. Тш 6aFbiTTa4FaH сейсмотектоникалы к козFалыстардьщ ж ы лдам дьны ) А. С ы ды ков1, А. Б. С ады кова1, Н. Н. П олеш ко2, Г. Г. С тихарная1, А. Ж. Ж унусова1
1КР БFМ ЖШС «Сейсмология институты», Алматы, Казакстан, 2КР ¥Я О Геофизикальщ зерттеу институты, Алматы, Казахстан
ТYЙiндi сездер: жерсшшну ошагыныц механизмдерц сшшнпш параметрлерц сейсмотектоникалык дефрмациясыныц жылдамдык тензорын моделдеу; таужыныстарыныц сейсмикалык агысы.
А ннотация. Макала Казакстанныц сейсмотектоникалык к ауш тш п жогары аймактар жер кыртысыныц сейсмотектоникалык деформациясын зерттеуге арналган. Жер кыртысыныц сейсмотектоникалык деформа- циясын моделдеу алгоритмдарына талдау журпзшда. Зерттелш отырган аймактыц сейсмотектоникалык дефрмациясыныц жылдамдык тензорын моделдеу жералшну ошагы механизiмдерi параметрлерш жэне
¥закмерзiмдi орташа сш ш тс параметрлерш картографиялык жэне сандык моделдеу негiзiнде жасалган.
Поступила 31.05.2016 г.
103
