Мигрирующая сейсмичность Байкальского региона в статистике поля эпицентров землетрясений

Глава 1. Геолого-геофизическая характеристика Байкальского региона и Байкальской
рифтовой системы
1.1. Геолого-структурная позиция Байкальского региона и Байкальской
рифтовой системы
Основная масса землетрясений Байкальского региона происходит в пределах
Байкальской рифтовой системы (БРС), протянувшейся системой рифтовых впадин и
обрамляющих их разломных структур из северо-западной Монголии к южной Якутии на
расстояние почти 2200 км. БРС является наиболее опасной в сейсмическом отношении
частью Байкальского региона – здесь происходили и регистрируются сильные и
разрушительные землетрясения с магнитудой M≥6 [Новый каталог…, 1977]. Общее
структурное положение и современная геодинамика БРС определяются связью с зоной
сочленения докембрийского Сибирского кратона и Центрально-Азиатского подвижного
пояса. БРС включает систему поднятий и грабенообразных впадин, которые ограничены
разломами преимущественно сбросового кинематического типа [Солоненко, Флоренсов,
1975; Logatchev, Florensov, 1978]. Если рассматривать БРС как единый глобальный разлом,
то его можно классифицировать в качестве крупного раздвига, представленного сложным
комплексом структур [Лобацкая, 1987; Sherman et al., 2004].
1.2. Глубинное строение земной коры и литосферы Байкальской рифтовой системы по
геолого-геофизическим данным
По данным комплекса геофизических исследований установлено, что мощность
земной коры в БРС варьирует в пределах 35–60 км [Голенецкий, 1961; Зорин, 1977;
Турутанов, 2018]. Под крупными впадинами земная кора имеет существенно меньшую
толщину, чем под окружающими их горными хребтами, а области интенсивного, умеренного
и слабого горообразования хорошо различаются по мощностям земной коры и литосферы.
Для БРС различными методами [Шерман, 1977; Семинский, 2003; Bornyakov, 2019 и
др.] установлены основные направления простирания разломов. В центральной части БРС
преобладают разломы северо-восточного простирания, среди разломов юго-западного
фланга наиболее распространены разломы северо-западного простирания, на северо-
восточном фланге БРС преобладают разломы субширотного простирания. Вид
тектонических движений вдоль разломов определяется напряженно-деформационным
состоянием геологической среды. В центральной части и на северо-восточном фланге БРС
преобладают условия растяжения, сдвиги преобладают на дистальных окончаниях флангов
БРС [Sankov, Dobrynina, 2018]. Ось максимального сжатия почти во всей БРС направлена
субвертикально. Ось растяжения почти везде субгоризонтальна, в центральной части и на
части северо-восточного фланга БРС расположена вкрест рифтовых структур.
Промежуточная ось также имеет в основном пологий угол падения к горизонту [Мельникова,
Радзиминович, 2007; Sankov, Dobrynina, 2018].
1.3. Сейсмичность Байкальской рифтовой системы
На территории Байкальского региона происходили и, несомненно, возможны
землетрясения с интенсивностью до 11–12 баллов по шкале MSK-64 и энергетическим
классом KР≥16 [Голенецкий, 1977; Новый каталог…, 1977; Сейсмическое районирование…,
1977]. Сопредельные территории, окружающие рифтовую систему, по уровню сейсмичности
существенно отличаются от БРС, и на карте эпицентров землетрясений достаточно четко
выделяется высокосейсмичная рифтовая система, ограниченная почти асейсмичной
Сибирской платформой и умеренно сейсмичным Забайкальем. Эпицентральное поле
землетрясений БРС в крупном плане имеет сложное мозаичное строение [Golenetsky, 1990;
Мишарина, Солоненко, 1990]. Более детальное рассмотрение показало, что эпицентры
сконцентрированы в полосы различной ширины обычно северо-восточного направления
[Голенецкий, 1976; 1977; Солоненко, Штейман, 1994].
На протяжении инструментального периода наблюдается рассеянная и
сосредоточенная сейсмичность [Патент № 1712917]. Рассеянный тип образуют не связанные
землетрясения, формирующие фоновую хаотичную сейсмичность. Сосредоточенная
сейсмичность соответствует группирующимся событиям и наблюдается в виде отдельных
кластеров [Ключевская, Какоурова, 2015; Мельникова и др., 2020]. Группирующиеся
землетрясения могут быть отнесены к форшок-афтершоковым последовательностям и к роям
сейсмических событий.

Глава 2. Методика исследования мигрирующей сейсмичности: основные модели,
методы и результаты тестирования
2.1. Проблема «миграции» очагов землетрясений
Явление «миграции» очагов землетрясений исследуется различными методами и
способами [Wood, Allen, 1973; Викулин, 2003; Уломов и др., 2006]. «Миграции» очагов, как
«перемещения» эпицентров землетрясений, выявлены в разных сейсмоактивных зонах Земли
[Лукк, 1978; Касахара, 1985; Новопашина, 2013; Trofimenko et. ol., 2017; Lomax, 2020] и
имеется гипотеза о волновой природе этого явления [Губерман, 1976; Быков, 2005; Викулин
и др., 2012]. При изучении «миграций» обычно анализируются совокупности достаточно
сильных землетрясений. При исследованиях выделенные последовательности толчков
обычно считались «миграциями» очагов землетрясений, а вопрос о случайном
формировании таких последовательностей сейсмических событий ставился редко.
В эпицентральном поле Байкальского региона «миграции» эпицентров сейсмических
событий и сейсмической энергии выявлены сотрудниками ИЗК СО РАН [Шерман и др.,
2012; Новопашина и др., 2012; Левина, Ружич, 2015; Novopashina, Lukhneva, 2020].
Отмечено, что «миграции» происходят в северо-восточном и юго-западном направлениях, а
их скорости обычно составляют десятки км/год. В других сейсмоактивных регионах Земли
скорости не превышают первых сотен км/год.
2.2. Методика определения и выделения квазилинейных цепочек землетрясений
Под цепочкой землетрясений понимается расположение эпицентров толчков, которое
создается при квазилинейном одностороннем положении совокупности эпицентров трех или
более последовательных во времени землетрясений ( ≥ 3) на поверхности исследуемой
области литосферы. Методика определения и выделения цепочек землетрясений в
эпицентральном поле сейсмичности описана в формуле патента [Патент № 2659334], а на
программу «Chain», осуществляющую определение и выделение цепочек землетрясений,
получено свидетельство о государственной регистрации [Свидетельство № 2016661616]. Для
выбранной территории формируется выборка данных в формате стандартного каталога
землетрясений и строится карта эпицентров толчков. Создается векторная диаграмма
азимутов от эпицентра первого землетрясения выборки ко второму, от второго – к третьему и
т.д. до последнего толчка. Проводится временной анализ векторной диаграммы азимутов в
секторах заданного размера нелинейности qo от азимутального направления . Определяется
количество направленных в одну сторону последовательных во времени эпицентров
землетрясений . Если последовательность состоит не менее чем из трех событий ( ≥ 3), то
она считается цепочкой землетрясений в эпицентральном поле сейсмичности и выводится в
соответствующий массив – каталог цепочек. Такой подход позволяет формализовано, строго
и единообразно решить задачу определения и выделения квазилинейных цепочек
землетрясений из «Каталога землетрясений Прибайкалья», ясно и однозначно определить
границы и условия отбора землетрясений и осуществить определение и выделение цепочек
землетрясений на территории с несколькими разломными зонами и в зоне одного разлома.
2.3. Имитационная базовая модель мигрирующей сейсмичности
2.2.1. Основные положения
В соответствии с результатами предшественников [Лукк, 1976], в некоторых случаях
цепочки землетрясений создаются в результате случайного пространственно-временного
сочетания толчков, т.е. не все определенные и выделенные цепочки землетрясений будут
являться сейсмомиграциями и отражать геолого-геофизическое явление «миграции» очагов
сейсмических событий. Для решения проблемы выявления и верификации сейсмомиграций в
эпицентральном поле землетрясений Байкальского региона разработана имитационная
базовая модель мигрирующей сейсмичности. Эта модель используется для определения
критериев выделения цепочек в статистике поля эпицентров землетрясений Байкальского
региона, а прототипом пространственного распределения имитационных событий служит
региональная сейсмичность. Модель позволяет соотнести статистику цепочек
землетрясений, определенных и выделенных среди N землетрясений в площадке заданных
размеров и формы со статистикой цепочек, определенных и выделенных в поле из N
имитационных случайных событий в площадке таких же размеров и формы. На
компьютерные программы, реализующие модель, получены свидетельства о
государственной регистрации [Свидетельство № 2016661511; Свидетельство № 2017619612].
2.3.2. Базовая модель мигрирующей сейсмичности: площадка круглой формы
В имитационной базовой модели мигрирующей сейсмичности для площадки круглой
формы «эпицентры» синтезированных N событий генерируются на поверхности круглой
площадки радиуса R в виде случайного поля с постоянной плотностью вероятности. Такая
площадка является прототипом территории, включающей зоны разломов. В заданном
азимуте в это поле вставляется цепочка последовательных событий ( ≥ 3 ) как
«детерминированная» модельная цепочка, имитирующая «миграцию» очагов землетрясений.
Площадка разбивается на равные по углу и площади секторы, а модельная цепочка
вставляется в середину одного из секторов.
Для определения критериев выделения цепочки событий в круглой площадке
радиусом = 100 км были осуществлены многократные генерации выборок размером =
10 ÷ 1000 событий так, чтобы общее количество событий в выборках одного размера с
цепочкой одинаковой длины всегда было равно 100000 событий. В эти выборки
вставлялись цепочки из = 2 ÷ 8 событий, и было получено множество искусственных
выборок с сочетаниями переменных и величин. Полученные распределения
просуммированы по секторам и созданы кумулятивные выборки. В качестве критерия
определения и выделения цепочек принят параметр , равный отношению отклонения
среднего в секторе со вставленной модельной цепочкой от генерального среднего по всем
другим секторам к стандартному отклонению по выборке.
2.3.3. Базовая модель мигрирующей сейсмичности: площадка прямоугольной
формы
Статистические критерии выделения цепочек землетрясений в зоне разлома или
деструкции земной коры в зависимости от объема выборки , длины цепочки , расстояния
от цепочки до линии разлома получены в рамках имитационной базовой модели
Рисунок 1. Карта эпицентров 52155 землетрясений Байкальского региона с KР≥8 (1964-2013
годы).
1 – разломы [Демьянович и др., 2007; Свидетельство № 2019620422], 2 – впадины, 3 – озера,
4 – границы и номера районов, 5 – границы и номера зон основных разломов, 6 – площадка круглой
формы радиусом = 100 км (центр круга имеет координаты = 54.0 o с. ш., = 109.0 o в. д.), 7 –
масштабная линейка, 8 – эпицентры землетрясений представительных энергетических классов. На
вставке А приведены графики количеств землетрясений региона в год с Р ≥ 8 и выборок толчков
отдельных классов. землетрясений региона в год с KР≥8 и выборок толчков отдельных классов.

Рисунок 2. Карта-схема расположения и ориентации 2172 цепочек землетрясений в литосфере
региона.
1 – разломы [Демьянович и др., 2007; Свидетельство № 2019620422], 2 – впадины, 3 – озера,
4 – «векторы» цепочек землетрясений, 5 – эпицентры первых землетрясений в цепочках с Р ≥ 8, 6 –
шкала изолиний плотности эпицентров первых землетрясений в цепочках.
Рисунок 3. Графики количеств цепочек землетрясений в год в разных диапазонах Р .
а – Р ≥ 8, Р = 8, Р = 9, Р = 10; б – Р = 11, Р = 12, Р ≥ 13.

Рисунок 4. Ядерная оценка плотности (ЯОП, жирная пунктирная линия) распределения
количества цепочек землетрясений по эпицентральным расстояниям r13 (от первого до третьего
землетрясения цепочки), аппроксимация данных смесью гауссовых распределений (СГР, сплошная
жирная линия) и гауссовы распределения, составляющие СГР (N(μ, σ), тонкие линии). а – для первого
района, б – для второго района, в – для третьего района.
Рисунок 5. Нормированные гистограммы распределения времен между землетрясениями с
KР ≥ 8 в цепочках и график плотности вероятности экспоненциальной Пуассоновской модели с
подобранными параметрами (А) и распределение времен между первым и третьим землетрясением
цепочки (Б) для Байкальского региона до (1) и после (2) исключения цепочек группирующихся
сейсмических событий.

Рисунок 6. Карта расположения и ориентации 374 субрегиональных цепочек землетрясений,
с расстояниями между событиями r≤370 км.
1 – разломы [Демьянович и др., 2007; Свидетельство № 2019620422], 2 –озера, 3 –цепочки
землетрясений.
Рисунок 7. Карта расположения и ориентации локальных цепочек землетрясений делимости с
K_Р≥8 длиной не более r=200 км.
1–разломы [Демьянович и др., 2007; Свидетельство № 2019620422], 2 – впадины, 3 – озера, 4
– цепочки землетрясений.

Рисунок 8. Карта расположения и ориентации цепочек группирующейся сейсмичности в
областях групп сейсмических событий в земной коре БРС.
1 – разломы [Демьянович и др., 2007; Свидетельство № 2019620422], 2 – цепочки
группирующейся сейсмичности. На врезках – эпицентральные области Южнобайкальского (1999 г.) и
Култукского (2008 г.) землетрясений (I), Бусийнгольских землетрясений 1976 г. и 1991 г. (II),
Кяхтинского землетрясения 1989 г. (III), Олдонгсинской группы землетрясений 1997 г. (IV),
Кичерского землетрясения 1999 г. (V), Томпудинской серии толчков 2007 г. (VI).
мигрирующей сейсмичности. Вдоль «виртуального разлома» длиной L имитационные
события распределены с постоянной плотностью вероятности, поперек зоны «разлома»
имеет место нормальное распределение событий. На заданном расстоянии от линии
«разлома» вставляется «детерминированная» модельная цепочка из событий, а для
проведения расчетов площадка разбивается на продольные полосы шириной ℎ = 10 км.
При реализации модели было многократно сгенерировано эпицентральное поле =
10 ÷ 1000 событий в прямоугольной площадке длиной = 100 км и шириной r=±30 км от
линии «разлома». Общее количество событий в выборках одного размера с цепочкой
одинаковой длины равнялось 100000 событий. В одну из полос площадки вставлялась
модельная цепочка из = 2 ÷ 8 событий. В процессе накопления выборок одинакового
размера с модельной цепочкой одной длины создавались кумулятивные выборки. В
результате проведенных расчетов получены графики и уравнения корреляции параметров
∆ ( , ) и ∆ ( , ) при = , а также ( , ) и ( , ) при ∆ = .
2.3.4. Средняя частота реализации и среднее число цепочек событий
Под частотой реализации цепочек принято отношение суммарного количества
событий , образующих цепочки, к объему выборки N. Модельные выборки событий
размера N = 100 ÷ 100000 сгенерированы многократно, выполнены расчеты и получены
зависимости средней частоты реализации цепочек и среднего числа цепочек событий от
размера выборки N. Установлено, что среди случайно распределенных событий реализуются
большое количество цепочек, а частота реализации цепочек для выборок разных размеров
остается почти постоянной. Среднее количество цепочек пропорционально возрастает с
увеличением объема выборки N исходных данных. Присутствие и линейное увеличение
числа цепочек имитационных событий с ростом объема выборки показывает, что в
эпицентральном поле стохастической сейсмичности будут выделяться цепочки
землетрясений, имеющие случайную природу, а их число будет расти пропорционально
объему выборки.
2.4. Примеры тестирования и реализации методики
2.4.1. Территория нескольких разломов: площадка круглой формы
В качестве примеров и для тестирования методики использованы реальная
сейсмичность и имитационные события, представленные в круглых площадках радиусом
= 100 км. В каждой площадке находятся по N= 950 землетрясений или событий и по три
модельные «детерминированные» цепочки из = 3, = 4, = 5 событий, вставленные в
разных азимутах. При реализации методики в секторе допустимой нелинейности = 10o
выделены все модельные цепочки, а также = 22 цепочки землетрясений и = 15
цепочек событий. Установлено, что цепочки землетрясений имеют северо-восток–юго-
западное простирание и занимают центральную часть круга с разломами, около которых
сконцентрированы эпицентры толчков. Распределение цепочек имитационных событий и их
направленность не имеют системного характера.
2.4.2. Зона разлома: площадка прямоугольной формы
С целью проверки методики в разломной зоне были выбраны зона Тункинского
разлома и прямоугольная модельная площадка. Длина обоих площадок составляет = 226
км, а ширина = ±30 км от реальной или виртуальной линии разлома. Обе площадки
содержат по = 1224 землетрясения или события и по три модельные
«детерминированные» цепочки из = 3 , = 4 и = 5 событий, вставленные на разных
расстояниях от линии разлома. В результате азимутального анализа в секторе = 10o
выделены все модельные цепочки событий, а также = 66 цепочек землетрясений и =
85 цепочек событий. Распределение цепочек в обеих площадках согласуется с
распределением в них землетрясений или событий и тяготеет к линии разлома.
Глава 3. Цепочки землетрясений в земной коре Байкальского региона и трех районов
3.1. Основные пространственно-временные и энергетические характеристики
сейсмичности Байкальского региона и трех районов
Определение и выделение цепочек землетрясений осуществлено в эпицентральном
поле землетрясений Байкальского региона и трех районов БРС – флангов и центральной
части (рис. 1).
Материалы для диссертационного исследования взяты из «Каталога землетрясений
Прибайкалья», представленного в стандартном формате группами сводной обработки БФ
ФИЦ ЕГС РАН [http://www.seis-bykl.ru] и АСФ ФИЦ ЕГС РАН [http://www.asgsr.ru].
Использованы данные о 52155 представительных землетрясениях с энергетическим классом
Р ≥ 8, зарегистрированных с 1964 по 2013 годы на территории Байкальского региона (см.
рис. 1). Из выборки толчков удалены промышленные взрывы. Декластеризация каталога не
проводилась, поскольку сейсмомиграции могут существовать как в эпицентральном поле
рассеянных толчков, так и в группах землетрясений. На карте эпицентров землетрясений (см.
рис. 1) видно, что сейсмические события концентрируются в виде полос преимущественно
северо-восток-юго-западной ориентации, соответствующей простиранию основных разломов
БРС. На рис. 1 А видно, что количество землетрясений в год N варьирует, основные
максимумы в 1991–1992 и 1999 годах обусловлены афтершоками Бусийнгольского (1991 г.),
Южно-Байкальского (1999 г.) и Кичерского (1999 г.) землетрясений и выделяются в
различных диапазонах энергетических классов.
3.2. Пространственно-временное, азимутальное и энергетическое распределение
цепочек землетрясений
По описанной в главе 2 методике было осуществлено определение и выделение
цепочек землетрясений в секторах допустимой нелинейности = 10o и = 20o .
3.2.1. Байкальский регион
На рис. 2 представлена карта-схема расположения и ориентации =2172 цепочек
землетрясений, выделенных в регионе в секторе допустимой нелинейности = 10o . На
карте видно, что азимуты цепочек корреспондируют с расположением и северо-восток-юго-
западной ориентацией основных сейсмоактивных разломов, а максимумы плотности цепочек
приурочены к зонам высокой плотности эпицентров землетрясений. Прослеживается северо-
восточная и юго-западная ориентация «векторов» цепочек землетрясений, которая
соответствует общему простиранию эпицентрального поля региональной сейсмичности и
системе активных разломов на рис. 1.
Из табл. 1 видно, что с увеличением углового сектора допустимой нелинейности в два
раза с = 10o до = 20o количество определенных и выделенных цепочек почти во всех
диапазонах энергетических классов возрастает примерно в два раза. Если принять во
внимание что подобная картина наблюдалась для цепочек имитационных событий, то,
очевидно, это связано с пропорциональным ростом количества толчков в секторах
допустимой нелинейности. Исключение составляют сильные землетрясения с Р ≥ 13 ,
количество цепочек которых увеличилось незначительно при увеличении углового сектора.
Это может быть обусловлено как относительно небольшим количеством сильных
сейсмических событий в регионе, так и их квазилинейным расположением в эпицентральном
поле сейсмичности, приближенном к разломам. Подавляющее большинство цепочек,
выделенных в секторе q=10o, состоят из n=3 толчков – =2120, остальные 52 цепочки
имеют n=4 толчка. При расширении сектора до значения q=20o количество цепочек из n=3
землетрясений возросло до =4196 цепочек из n=4 выделено =148, а также выявлено
=5 цепочек, состоящих из n=5 землетрясений.
Таблица 1
Распределение количеств цепочек землетрясений региона, выделенных в разных диапазонах классов
Р≥889101112≥13наклонσ
o
= 102172155946613059169-0.460.02
= 20o43493118930271973314-0.470.01
На графиках количеств цепочек землетрясений в год (рис. 3 а, б), определенных и
выделенных в секторе допустимой нелинейности цепочки = 10o видно, что с ростом
энергетического класса толчков количество цепочек уменьшается: основная масса цепочек
формируется землетрясениями с Р = 8 и Р = 9 . Количество цепочек в разные годы
варьирует, а максимумы наблюдаются в 1992 и 1999 годах и корреспондируют с
максимумами количеств землетрясений в год. Распределение количеств цепочек по
азимутам имеет максимумы в двух узких диапазонах азимутов: 50 ÷ 60o и 250 ÷ 260o .
Для оценки нормальности распределения случайной величины (проверки нулевой
гипотезы) использовались комбинированный тест на отклонение от нормального
распределения Д’Агостино–Пирсона [D’Agostino, Pearson, 1973] и тест Шапиро-Уилка
[Shapiro, Wilk, 1965; Razali, Wah, 2011]. Тесты показали, что распределения r12 и r23
статистически значимо отличаются от логнормального. Данные отклонения, возможно,
связаны с ошибкой определения эпицентров землетрясений. Для распределения же общих
длин цепочек r13 установлено, что гипотеза о том, что логарифм значений r13 распределен
нормально не может быть отклонена на уровне значимости α=0.05 в диапазоне расстояний
r12 и r23 (0, r], где r меняется от 27 до 92 км для теста Д’Агостино-Пирсона и от 31 до 79 для
теста Шапиро-Уилка соответственно. Но значения статистик K2 Д’Агостино-Пирсона и W
Шапиро-Уилка наиболее соответствуют теоретическому распределению при расстоянии
между землетрясениями r12 и r23 в цепочке меньше 64 и 55 км соответственно, при этом
общая длина цепочки достигает 80 и 70 км соответственно. Эти значения являются
статистическим критерием для того, чтобы отнести цепочку к группирующейся
сейсмичности. Однако отметим, что цепочки с длиной более 30 км в данном распределении
являются единичными. В этом случае распределение статистически значимо не отличается
от логнормального.
Далее из общего распределения r13 были исключены цепочки длиной до 30 км,
соответствующие группирующейся сейсмичности, а само распределение было представлено
в виде ядерной оценки плотности (рис. 4). Ядерная оценка плотности показывает, что
распределение r13 имеет мультимодальный характер. В связи с этим для его аппроксимации
была использована смесь гауссовых распределений. Согласно расчетам по данному
алгоритму из общего распределения r13 выделены четыре основных распределения.
«Локальное» распределение с наиболее вероятной длиной цепочки 188±82 км при 68%
доверительном интервале сопоставимо с длиной генерального разлома в Байкальском
регионе (80 км и более) [Шерман, 1977] и с размерами блоков земной коры БРС [Мишарина,
Солоненко, 1990]. Длина цепочки «субрегионального» распределения в 577±196 км
сопоставима, например, с линейными размерами Байкальской котловины или северо-
восточного фланга БРС. «Региональное» распределение имеет вероятные длины цепочек
1111±233 км. Выделяется также «трансрегиональное» распределение с длиной цепочки
1594±109 км, сопоставимой с размерами рассматриваемого региона. Распределения,
соответствующие «региональной» и «трансрегиональной» моде, на данном этапе
исследований могут быть обоснованы лишь математическими закономерностями,
обусловленными пространственными размерами области, где происходят землетрясения в
цепочке.
Для исследования характера распределения времени между землетрясениями в
цепочках использовался случайный поток Пуассона, где вероятность появления следующего
события через интервал времени t определялся по формуле = − или

1− −1
= −1 , где −1 – средний интервал времени между землетрясениями,
принадлежащими анализируемой совокупности данных [Викулин, 2003]. Оценка данного
параметра методом максимального правдоподобия показала, что среднее время между
последовательными землетрясениями цепочки составляет около 9 ч., а средняя
продолжительность цепочки – около 18 ч.
Проверка эмпирических распределений критерием Колмогоров–Смирнова [Kolmogoroff,
1933; Большев, Смирнов, 1983] показала несоответствие всех распределений
экспоненциальному закону распределения, что, возможно, связано с высокой частотой
появления землетрясений в результате группирования сейсмичности. Для Байкальского
региона распределения t12 и t23 подчиняются экспоненциальному закону при исключении
цепочек, где присутствуют события, расстояния между которыми менее 12 км. Но
наибольшеесоответствиестатистикупомянутыхкритериевтеоретическому
экспоненциальному закону распределения наблюдается при исключении цепочек, где хотя
бы одно расстояние между событиями составляет менее 60 км для распределения t12 и 61 км
для распределения t23. Значение параметра ̅̅̅̅̅
−1 для распределений t12 и t23 Байкальского
региона при таких ограничениях составило 10.12 ч и 10.68 ч. При этом распределение времен
реализации цепочек t13 не показывает соответствия экспоненциальному закону, так как
значительно уменьшилось количество цепочек продолжительностью до 5 ч (рис. 5).
3.2.2. Три района Байкальской рифтовой системы
Результаты определения и выделения цепочек землетрясений в районах БРС
показывают, что при увеличении углового сектора допустимой нелинейности цепочки в два
раза происходит рост количества цепочек сейсмических событий примерно в два раза. На
карте-схеме расположения выделенных цепочек при = 10o показано, что в первом районе
«векторы» цепочек не концентрируются, а рассредоточены по территории в различных
азимутах, в то время как во втором и в третьем районах полосы цепочек концентрируются
вдоль рифтовых структур в северо-восток–юго-западном направлении. В первом районе
цепочки имеют разнообразные направления, и нет явного преобладания количеств цепочек в
каком-либо азимуте. Во втором и третьем районах азимуты цепочек землетрясений
различных классов имеют распределения в двух узких диапазонах азимутов: = 40 ÷ 50o и
= 230 ÷ 240o во втором районе и = 60 ÷ 70o и = 260 ÷ 270o в третьем районе.
Количество цепочек в год в районах варьирует.
В распределении длин цепочек землетрясений, выделенных в районах, найдены
цепочки группирующейся сейсмичности, распределение которых соответствует
логнормальному закону, локальные, и пространственные моды цепочек. Поскольку
пространственная мода проявляется только математическими закономерностями, в
настоящее время такие цепочки считаются случайными. Распределение времени между
землетрясениями в цепочках соответствуют экспоненциальному закону Пуассона при
исключении цепочек группирующейся сейсмичности.
3.3. Карты изолиний плотности цепочек землетрясений
Карты изолиний плотности цепочек землетрясений Байкальского региона получены
для квадратных площадок 100×100 км2 и 200×200 км2, сглаживание выполнено перекрытием
в половину площадки по широте и долготе. В каждой площадке определены и выделены
цепочки землетрясений, подсчитано их количество, приписанное центру площадки, и
проведены изолинии. На карте изолиний плотности цепочек землетрясений, выделенных в
секторе = 10o , видно, что вдоль БРС формируется единая зона повышенной плотности
цепочек. В некоторых площадках плотность цепочек достигает сотни, а максимальное
значение плотности отмечено в зоне афтершоков Кичерского землетрясения 1999 года. В
целом, плотность цепочек повышена в рифтовых структурах и низка за пределами БРС.

Глава 4. Цепочки землетрясений и геолого-геофизические процессы в литосфере
Байкальского региона
В настоящей главе рассматриваются подходы к детерминации цепочек возможных
«миграций» эпицентров землетрясений.
4.1. Субрегиональные цепочки землетрясений
В данном разделе диссертации исследуется распределение субрегиональных цепочек,
в которых расстояния между первым и вторым и между вторым и третьим толчками не
превышают 370 км, а полная длина цепочки не менее 200 км. Такие ограничения основаны
на результатах исследования распределений расстояний между цепочками землетрясений.
На карте расположения и ориентации субрегиональных цепочек землетрясений видно (рис.
6), что в центральной части и на северо-восточном фланге БРС цепочки плотно
концентрируются в пределах рифтовых структур и имеют преимущественно северо-восток-
юго-западную ориентацию. В центральной части наблюдается совпадение направлений
цепочек и простирания рифтовых структур. На северо-восточном фланге это совпадение
проявлено немного меньше. Направление большинства цепочек соответствует субширотной
и северо-восток–юго-западной вытянутости эпицентрального поля. Плотность цепочек
значительно снижена на восточном окончании северо-восточного фланга БРС. На юго-
западном фланге субрегиональных цепочек формируется значительно меньше, чем на
остальной территории БРС, а их ориентация разнообразна, как и простирания
расположенных здесь разломов, а также вид эпицентрального поля. Высокая концентрация и
преобладание северо-восток–юго-западного простирания цепочек наблюдается в областях
БРС, в которых преобладает условия растяжения. Таким образом, предполагается, что
закономерная приуроченность большей части субрегиональных цепочек к зонам с
преобладающим режимом растяжения может свидетельствовать о наличии среди них
сейсмомиграций. Анализ ядерных оценок плотности распределений длин цепочек
землетрясений различных энергетических классов показывает, что субрегиональная мода
сохраняется при увеличении энергетического класса землетрясений, в то время как
остальные моды исчезают. Этот результата подтверждает, что субрегиональные цепочки
могут являться цепочками сейсмомиграций.
4.2. Локальные цепочки землетрясений
Длина локальных цепочек не превышает 200 км. Такие цепочки формируются на
границах литосферных блоков, маркируя их частично или полностью. Карта расположения и
ориентации локальных цепочек приведена на рис. 7. При сопоставлении этой карты с картой
из работы [Шерман и др., 1996] прослеживается приуроченность групп цепочек к границам
некоторых блоков, а также известным разломам (Чина-Вакатскому, Намаракитскому и др.)
или впадинам (Кичерской, Верхнеангарской и др.) [Лунина, Гладков, 2009]. Наиболее
значительно это проявлено на северо-восточном фланге, меньше – в центральной части и на
юго-западном фланге БРС. Цепочки землетрясений, произошедших западнее 100 o с. ш.,
маркируют осевую линию зоны современной деструкции литосферы. Эта линия может
рассматриваться как самостоятельная геотектоническая структура, контролирующая
сейсмический процесс на современном этапе развития БРС. Локальные цепочки, выделенные
на уровне Байкальского региона, согласуются с картой плотности цепочек землетрясений.
4.3. Цепочки группирующейся сейсмичности
При ограничении расстояний между эпицентрами землетрясений в цепочках r≤75 км
на основе критериев, установленных в предыдущей главе, на карте расположения и
ориентации цепочек выделяются области концентрации цепочек группирующейся
сейсмичности в областях формирования следующих групп землетрясений: Бусийнгольской
[Еманов и др., 2006], Кяхтинской [Radziminovitch et al., 2013], Южнобайкальской
Radziminovitch et al., 2006, Кичерской [Melnikova et al., 2007], Томпудинской [Мельникова,
Гилева, 2017], а также Олдонгсинской и Чаруодинской [Козьмин, 2003] (рис. 8). Количество
цепочек, выделенных в областях групп, варьирует от нескольких штук до нескольких
десятков. Прослеживается связь расположения и направленности цепочек с простиранием
разломных зон, приразломными трещинами и ориентацией нодальных плоскостей в очагах
землетрясений. Наиболее вероятная плоскость разлома из двух нодальных в некоторых
случаях маркируется преобладающим направлением цепочек, сформированных в группах
сейсмических событий, что может являться наряду с другими косвенным признаком для
решения этой задачи. По-видимому, цепочки землетрясений могут формироваться в единой
плоскости разрыва или трассировать ее.
4.4. Скорости последовательного возникновения эпицентров в цепочках землетрясений
В настоящем разделе были исследованы скорости последовательного возникновения
эпицентров толчков в цепочках землетрясений Байкальского региона, второго района, а
также в зонах Тункинского, Ольхонского и Муяканского разломов в выборках
землетрясений с Р ≥ 8, Р ≥ 12, Р ≥ 13 в секторах допустимой нелинейности = 10o и
= 20o . Проведенный анализ показал, что значения скоростей могут сильно варьировать.
Следуя результатам предшественников, скорости были ограничены значением ≤ 200
км/год. Было установлено, что среди толчков с KР≥8 имеется одна цепочка, которую по
условию ≤ 200 км/год можно принять цепочкой возможных сейсмомиграций. Среди
землетрясений с KР≥12 на всех масштабных уровнях литосферы найдены единичные
цепочки, которые по условию ≤ 200 км/год можно рассматривать как цепочки
сейсмомиграций. Среди самых сильных землетрясений с KР≥13 в зонах разломов не
выделены цепочки землетрясений, единичные цепочки выделяются и соответствуют
условию ≤ 200 км/год в пределах крупных территорий. Полученные результаты можно
объяснить тем, что заданные по условию ≤ 200 км/год небольшие скорости возможных
«миграций» обусловлены сверхнизкой частотой и примерно постоянным рекуррентным
интервалом реализации сильных землетрясений. Для менее сильных толчков все намного
сложнее: из-за высокой частоты их реализации скорости последовательного возникновения
эпицентров могут варьировать в широком диапазоне.
Скорости последовательного возникновения эпицентров в цепочках, выделенных при
ограничении скоростей в зонах разломов, были сопоставлены со скоростями вертикальных
смещений в разломах [Аржанникова, 2021; San’kov, 2000] Была отмечена следующая
тенденция: чем выше скорость вертикальных смещений по разлому и ее разброс, тем больше
скорость возможных «миграций» и разброс скоростей последовательного возникновения
эпицентров в цепочках. Тенденция уменьшения скоростей «миграций» на флангах БРС по
сравнению с ее центральной частью отмечается и в работе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В рамках выполненного диссертационного исследования для выделения
квазилинейных цепочек землетрясений разработана формализованная методика.
Тестирование данной методики на имитационной базовой модели мигрирующей
сейсмичности и выборках землетрясений со вставленными детерминированными цепочками
показало корректность работы методики. Кроме того, показана возможность формирования
случайных цепочек.
В эпицентральном поле сейсмичности Байкальского региона выделены
многочисленные цепочки землетрясений, анализ пространственно-временного и
энергетического распределения которых показал значительную роль слабых землетрясений в
формировании цепочек, а также связь распределения с распределением землетрясений.
Статистический анализ расстояний между землетрясениями в цепочках показал
выделение пяти видов цепочек: цепочек группирующейся сейсмичности, локальных цепочек,
субрегиональных, региональных и трансрегиональных цепочек. Последние два вида цепочек
определяются только математически, поэтому считаются случайными. Субрегиональные
цепочки формируются в определенных условиях напряженно-деформированного состояния
литосферы. Локальные цепочки приурочены к зонам деструкции литосферы и могут
частично или полностью маркировать литосферные блоки. Цепочки группирующейся
сейсмичности образуются в областях формирования групп землетрясений. Анализ скоростей
последовательного возникновения эпицентров землетрясений в цепочках показал, что на
разных иерархических уровнях Байкальского региона имеются единичные цепочки, скорости
в которых соответствуют скоростям, полученным предшественниками при изучении явления
«миграции» землетрясений.
Таким образом, результаты настоящей работы расширяют возможности исследования
мигрирующей сейсмичности за счет универсальности разработанной методики, а также
выявленных и подтвержденных закономерностей распределения цепочек землетрясений.
Квазилинейные цепочки землетрясений маркируют зоны деструкции земной коры
Байкальского региона на разных иерархических уровнях, что дает возможность в
дальнейшем использовать цепочки землетрясений как один из инструментов для изучения и
уточнения распределения разломных зон сейсмоактивной территории.