Файл: Уломов, В. И. Динамика земной коры Средней Азии и прогноз землетрясений.pdf

Азии можно усмотреть в закономерностях миграции в пространстве и распределения во времени гипоцентров землетрясений, а также в характере подвижек горных пород в их очагах. Недавние ис­ следования такого рода осуществлены для Ферганской долины (Коньков, 1,961; Ибрагимов, 1970), Приташкентского района и Кызылкумов (Уломов и др., 1971), Южного Тянь-Шаня (Буне, 1970), ГІамиро-Гиндукуша (Горшков, 1970; Соболева, 1967) и для отдельных очаговых областей (Уломов, 1970; Уломова, 1971). Явление миграции особенно отчетливо наблюдается по краям достаточно консолидированных блоков земной коры (КураминоКызылкумскнй, Ферганский блоки).

Таким образом, глубинный рельеф подошвы земной коры, как и поверхностная структура, является одним из основных показа­ телей истории тектонического развития.

Анализ впервые построенных схем и карт, характеризующих новейшие движения, и сопоставление их с геолого-геофизичес­ кой обстановкой в изучаемом регионе указывают па главенствую­ щую роль горизонтальных движений в эволюции земной коры и всей литосферы Средней Азии. Поле горизонтальных геодннамнческих напряжений и деформации земной коры Средней Азии неодно­ родно (неоднотнпно) по структуре.

В связи с реологическими процессами, обеспечивающими ре­ лаксацию упругих напряжений в земной коре в'течение ~104 лет, рассматриваемые поля упругих напряжений следует относить к современному (голоценовому) периоду. Однозначное соответствие деформаций земной коры, средних за новейшее время, сейсмичес­ ким полям свидетельствует об унаследовании их современными деформациями.

Поле скорости тангенциальных движений дополняет анало­ гичное поле, построенное только для вертикальной составляющей. Территории с низкими градиентами скоростей вертикальных дви­ жений характеризуются повышенными значениями горизонталь­ ных. В пределах таких территорий сейсмоактивные районы сов­ падают с участками наибольших градиентов скоростей танген­ циальных движений (Ферганская межгорная впадина и Цент­ ральные Кызылкумы).

Согласованность в деформировании земной коры восточной части Туранской плиты и орогепической области Центрального Тянь-Шаня обусловлена продолжающейся новейшей активиза­ цией и втягиванием все новых и новых платформенных террито­ рий в интенсивные тектонические движения. Об этом также сви­ детельствует высокая сейсмичность переходной области от орогеиа к платформе.

106

Г л а в а IV

ИЗУЧЕНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ С ЦЕЛЬЮ ПОИСКА ПРЕДВЕСТНИКОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

О возможных процессах в очагах землетрясений и проблеме прогноза

Нахождение способа предсказания времени возникновения

упругой деформации земной коры перед землетрясением выска­ зался Рейд (Reid, 1911). Гипотеза «упругой отдачи» (elastic re­ bound) Рейда связывает возникновение землетрясений с быстрым' образованием тектонического разлома и снятием деформаций и напряжений, накопленных в породах до землетрясения. Меха­ низм «упругой отдачи» с некоторыми оговорками до сих пор признается многими сейсмологами и распространяется на все тектонические землетрясения независимо от размеров и глубины залегания их очагов. Таким представлениям способствовали ре­ зультаты многочисленных наблюдений за распределением знаков первых вступлений продольных волн при землетрясениях, слу­ чившихся как в земной коре, так и в верхней мантии Земли.

Исследования механизма очагов землетрясений с позиций дислокаций (Введенская, 1959 и др.) указывают на главенствую­ щую роль сдвиговых перемещений вещества в очаговой области

Подвижки в очаге могут иметь сколовый характер как при упру­ гом (хрупком) разрыве, так п при быстром пластическом сдвиге твердой среды. К такому выводу приходит, в частности, Е. Орован (Orowan, 1960). который в пластическом соскальзывании ви­ дит единственную возможность сдвигового смещения на больших глубинах. Одной из причин пластического сдвига иногда назы­ вают местное расплавление пород, возникшее в результате нако­ пления упругой энергии (Handin, Hager, 1958; Griggs, Turner,

107

лома естественного электрического тока. Такой механизм элек­ тротеплового пробоя, по мнению А. А. Воробьева, с одной сторо­ ны, не требует наличия больших сколовых упругих напряжений в

даже неглубоких землетрясений высказываются и другие иссле­ дователи (Пшенников, 1965, 1969; Ризниченко, 1966; Введенская, 1967; Уломов, 1967, 1970 и др.) .Обсуждается также возможность фазовых переходов (Evison, 1963; Benioff, 1962; и др.), явлений

о природе землетрясений все же положена гипотеза Рейда, пред­ полагающая длительное накопление в среде упругих напряже­ ний и высвобождение какой-то доли их во время сейсмического скола.

В зависимости от природы физико-механических и других процессов понятие об очаговой области может быть разным. В случае хрупкого разрыва или квазипластического сдвига, со­ провождающегося повторными толчками (афтершоками), очаго­ вой областью обычно называют объем среды, испытавший необ­ ратимую деформацию и включающий в себя все очаги афтершо­ ков. Как показывают исследования, эта область соответствует сдвиговым упругим деформациям е*«10-4 и больше. Именно это определение понятия об очаге землетрясения мы и будем иметь в виду при дальнейшем изложении материала.

Существенными для познавания природы очага землетрясения являются также сведения о соотношении величин энергии, рас­ ходуемой на возбуждение упругих воли и на другие процессы в очаговой области землетрясения (дробление, плавление, пласти­ ческая деформация пород и др.). Энергия землетрясения оцени­ вается в основном по записям сейсмических волн и составляет лишь часть всей энергии, выделившейся в очаге. Сейсмическая энергия, по иеустановившемуся мнению сейсмологов, измеряется долями или десятками процентов от полной энергии землетрясе­ ния. Ее величина во многом зависит от физико-механических свойств материала и характера его деформации.

Энергия самых крупных землетрясений, по-видимому, превы­ шает ІО18 дж, а поскольку она выделяется в течение короткого промежутка времени (десятки и сотни секунд), мощность сильно­ го землетрясения близка к миллиардам киловатт. Эта гигантская энергия накапливается в относительно ограниченной области про­ тяженностью в первые сотни километров. Поэтому несомненно,

108

Что'процесс накопления Столь огромной энергии в таком ограни­ ченном объеме должен быть доступным для улавливания, совре­

ствующих о процессах подготовки отдельных землетрясений. Сре­ ди них в первую очередь следует назвать результаты геодезичес­ ких и других деформометрических и тензометрических наблюдений за медленными современными движениями земной коры в районе очага назревающего землетрясения (Mescherikov, 1968, 1968а; Уломов, 1971; Уломов, Заугольникова, 1973; и др.). Сюда же от­ носятся прогностические признаки, выявленные геофизическими в геохимическими методами; изменение величин отношений ско­ ростей и амплитуд поперечных и продольных сейсмических волн; изменение ориентации плоскостей разрыва в очагах слабых форшоков; появление магнитных аномалий; вариации теллурических токов и изменение электропроводимости пород перед подземными толчками (Садовский, 1971; Нерсесов, Семенов, 1969; и др.), а также изменение температуры, давления и газового состава термомииеральной воды глубинного происхождения (Ulomov et al., 1967; Уломов, Мавашев, 1967; Уломов, 1970, 1971; и др.).

Перечисленные результаты обнаружения каких-либо прогнос­ тических признаков возникновения землетрясений еще не харак­ теризуются необходимой статистикой и не всегда могут считать­ ся достаточно достоверными, а тем более универсальными и при­ годными для любых геотектонических условий. Стремление уста­ новить степень надежности уже выявленных признаков, поиск других предвестников землетрясений, познание процессов в сей­ смическом очаге и составляет основу проблемы прогноза сильных землетрясений.

Предсказание максимальной силы и места землетрясения— задачи сейсмического районирования, т. е. долгосрочного прогноза землетрясений, когда указывается в основном частота повторения в конкретном районе того или иного сейсмического события. На­ ша задача — нахождение способов предсказания момента возник­ новения землетрясения.

Еще в 1911 г. один из основоположников сейсмологии акаде­ мик Б. Б. Голицын (1912, 1960) наметил ряд направлений, кото­ рые, по его мнению, могли бы способствовать решению проблемы прогноза землетрясений. Среди них — изучение медленных дефор­ маций земной коры с помощью геодезии, топографии и гравимет­ рии; изучение изменения со временем упругих свойств пород пу­ тем прозвучивания их сейсмическими волнами; изучение сейсми­ ческого режима и гидрорежнма термоминеральных источников и др. Многие из этих направлений являются основными и в на­ стоящее время.

109