Строение зон сейсмогенных разрывов Байкальского рифта и их параметры по данным георадиолокации

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Денисенко Иван Александрович
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………… 5

Глава 1 СЕЙСМОГЕННЫЙ РАЗРЫВ КАК ОБЪЕКТ

ИССЛЕДОВАНИЙ……………………………………………………… 13

1.1 Общие представления о сейсмогенных разрывных

нарушениях…………………………………………………………… 13

1.2 История изученности сейсмогенных нарушений Байкальского

рифта……………………………………………

1.3 Выводы……………………………………………………………. 22

Глава 2 РАЗВИТИЕ МЕТОДА ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ И ЕГО

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ РАЗРЫВНЫХ

НАРУШЕНИЙ…………………………………………………………… 24

2.1 История развития метода георадиолокации……………………. 25

2.2 Современное состояние исследования разрывных нарушений

методом георадиолокации…………………………………………… 29

2.3 Выводы……………………………………………………………. 45

Глава 3 МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ

РАБОТ…………………………………………………………………… 47

3.1 Георадиолокационные исследования …………………………

3.1.1 Основные физические понятия……………………………

3.1.1.1 Диэлектрическая проницаемость………………………

3.1.1.2 Электрофизические свойства пород и грунтов………
3.1.1.3 Разрешающая способность……………………………

3.1.2 Интерпретация георадиолокационных данных…………… 52

3.1.2.1 Выделение георадарных комплексов…………………. 53

3.1.2.2 Выделение разрывных нарушений……………………

3.2 Вспомогательные методы исследований……………………….. 56

3.2.1 Дешифрирование спутниковых снимков…………………

3.2.2 Морфоструктурные методы…………………………………

3.2.3 Полевые геолого-структурные методы.….………………… 58

Глава 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ГЕОРАДИОЛОКАЦИОННЫХ И

СОПУТСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СЕЙСМОГЕННЫХ

РАЗРЫВОВ……………………………………………………………… 60

4.1 Зона Приморского разлома……………………………………… 61

4.1.1 Геолого-структурная и морфоструктурная интерпретация

профилей…………………………………………………………… 63

4.1.2 Особенности строения и параметры разрывов……………. 80

4.2 Зона Зундукского разлома………………………………………. 86

4.2.1 Геолого-структурная и морфоструктурная интерпретация

профилей…………………………………………………………… 86

4.2.2 Особенности строения и параметры разрывов……………. 101

4.3 Зона Северобайкальского разлома……………………………… 108

3.3.1 Геолого-структурная и морфоструктурная интерпретация

профилей…………………………………………………………… 111
4.3.2 Особенности строения и параметры разрывов……………. 122

4.4 Зона Дельтового разлома………………………………………… 129

4.4.2 Геолого-структурная и морфоструктурная интерпретация

профилей…………………………………………………………… 133

4.4.3. Особенности строения и параметры разрывов……………

4.5 Выводы…………………………………………………………… 162

Глава 5 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ СЕЙСМОГЕННЫХ

РАЗРЫВОВ В ПОЗДНЕЧЕТВЕРТИНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ

БАЙКАЛЬСКОГО РИФТА………………………… 165

5.1 Признаки проявления разрывных нарушений в

приповерхностной части земной коры……………………………… 166

5.2 Анализ параметров сейсмогенных разрывов…………………… 174

5.3 Объемное моделирование зоны сейсмогенного разрыва………… 181

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………. 186

ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………… 192

Глава 1. Сейсмогенный разрыв как объект исследований
В данной главе приведены общие сведения о сейсмогенных разрывах, об истории их изучен- ности в пределах Байкальского рифта, который является крупнейшим звеном одноимённой рифто- вой зоны. За многие годы геологических исследований получены обширные достоверные матери- алы о его строении, подробно описанные в работах [Логачев, 1974; Logachev, 2003; Мац, 1987, 2010; Воробьева и др., 1990; Khlystov et al., 2001; Moor et al., 1997; Зоненшайн и др., 1995; Буха- ров, Фиалков, 1996; Леви и др., 1999; Семинский, Когут, 2009; Семинский, 2009; Саньков и др, 2014, 2020; Лунина, 2009]. К главным структурообразующим разломам Байкальского рифта относятся Обручевский, Приморский, Морской, Кочериковский, Северобайкальский, Кичерский – вдоль за- падного борта (рис. 1). Вдоль восточного борта – Черский, Истокский, Дельтовый, Сахалин-Энха- лукский и ряд других более мелких дизньюктивов (рис. 1). В настоящее время наиболее сейсмиче- ски активной является Южнобайкальская котловина, что наглядно подтверждается положением эпицентров землетрясений, зарегистрированных по инструментальным данным (рис. 1).
Активное исследование сейсмогенных разрывных нарушений Байкальского рифта началось с разработки Иркутскими учёными нового палеосейсмогеологического метода определения наивыс- ших уровней сейсмической активности сейсмогенных структур по остаточным деформационным признакам, видимым на поверхности земли [Гоби-Алтайское землетрясение, 1963; Солоненко, 1962, 1963; Флоренсов и др, 1960, 1961; Хромовских, 1963, 1965]. В результате чего более чем за полувековую историю палеосейсмогеологических исследований на территории Байкальского реги- она было выявлено около 70 сейсмодислокаций, часть из которых после ревизии не была включена
Структура, вещественный состав, свойства, современная геодинамика и
сейсмичность платформенных территорий и сопредельных регионов
Настоящее исследование стало возможным при фи-
нансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта No 19-35-90013 и по программе «мегагран-
тов» по постановлению p220 Правительства РФ No 075-15-2019-1883.

6 11
в современный каталог палеоземлетрясений [Смекалин и др, 2010]. Отсутствие их связано с недо- статочной изученностью. Об этом также свидетельствуют разногласия в основных параметрах и кинематических типах некоторых сейсмогенных разрывов, в число которых входят структуры Сарма и Зундук. В связи с этим можно полагать, что сейсмогенные нарушения Байкальского рифта имеют хорошую раннюю изученность, но требуют дальнейшего изучения на современном уровне для уточнения кинематики, параметров и сейсмического потенциала разломов. Так как большин- ство объектов исследований находятся на территории национальных парков, то для изучения вы- двигаются более жёсткие требования для проведения работ. Согласно статье 15. «Режим особой охраны территорий национальных парков» федерального закона от 3 августа 2013 г. No 321-ФЗ «на территориях национальных парков запрещается любая деятельность, которая может нанести ущерб природным комплексам и объектам растительного и животного мира, культурно-историческим объ- ектам и которая противоречит целям и задачам национального парка». Поэтому для решения по- ставленных задач необходимо применять альтернативные методы исследования, которые будут удовлетворять требованиям федерального закона. В качестве такого метода в работе использовался метод георадиолокации в комплексе с морфоструктурным анализом.
Глава 2. Развитие метода георадиолокации и его использование для изучения разрыв- ных нарушений
В главе представлена история становления и ретроспективное развитие метода георадиолока- ции. В хронологическом порядке проведён литературный обзор мирового опыта по применению георадиолокации для изучения разрывных нарушений. Намечены основные преимущества и недо- статки метода при изучении сейсмогенных разрывов в различных геологических условиях. Обзор имеющейся на сегодняшний день литературы по теме исследования позволил сделать следующие выводы: 1) Метод показывает хорошие результаты в грубообломочных грунтах, песчаных отложе- ниях конусов выноса. В глинистых и суглинистых грунтах метод практически не работает; 2) В настоящее время имеется достаточно работ, демонстрирующих успешное применение метода гео- радиолокации для обнаружения разрывных нарушений [Табанько, 2007; Shamus et al., 2010; Khorsandi et al., 2011; Калашник, Дьяков, 2012; Лунина, 2015, 2020; Zarroca et al., 2016; Gundougdu et al., 2017; Brandes et al., 2018; Gafarov et al., 2018; Lunina, Denisenko, 2020; и др.], но нет четко сформулированных признаков проявления разрывных нарушений на радарограммах; 3) Геологиче- ские условия изучаемой территории являются благоприятными для использования метода. Юго- восточное побережье оз. Байкал в основном представлено песками, супесями, северо-западное – скальными породами и делювиально-пролювиальными отложениями конусов выноса, в морфоло- гии которых хорошо выражены следы позднечетвертичной активизации.
Глава 3. Методические особенности проведения работ
В качестве основного метода исследования в работе использовался метод подповерхностной георадиолокации в комплексе с морфоструктурным и геолого-структурным методами. Для прове- дения георадиолокационных исследований применялся георадар российского производства серии ОКО-2 в комплексе с антенными блоками АБ – 250, АБ – 90 и АБДЛ – Тритон.
обеспечивается соблюдением определённых методических рекомендаций. Учитывая то, что вели- чины подвижек могут меняться вдоль сейсмогенного разрыва даже в пределах нескольких метров, как это было показано в работе [Денисенко, Лунина, 2020], необходимо относительно равномерно располагать профили исследования вдоль всей зоны разрыва. Также профиль должен быть распо- ложен перпендикулярно исследуемой структуре, а его протяжённость должна иметь достаточную длину по обе стороны от приразломного уступа для получения наиболее полной информации о вто- ростепенных разрывах, образующихся в висячем и лежачем крыльях разлома. Для учёта рельефа местности необходимо проведение гипсометрических измерений рельефа с шагом 1-1,5 м, это обя- зательное условие при интерпретации георадиолокационных данных, а также для дальнейшего морфоструктурного анализа приразломного уступа. При интерпретации полученных данных для пре- образования скоростного геофизического разреза в глубинный определялась диэлектрическая про- ницаемость среды: 1) по дифрагированным волнам (гиперболам), возникающим при отражении от локального объекта; 2) методом подбора, который осуществляется путём сопоставления геологиче- ского разреза, полученного в результате бурения и тренчинга, с радарограммой, и последующего ручного подбора значения диэлектрической проницаемости.
Lunina, Denisenko, 2020]. Помимо всего вышеописанного в данной главе для понимания принципа действия георадио- локации и оценке возможностей метода при работах в различных геологических условиях рассмот-
рены основные физические понятия метода.
По разрывным нарушениям, в зоне которых происходила подвижка, была определена ампли-
туда вертикального смещения, которая складывается из хрупкой и пластической составляющей [Homberg et al., 2017, Lunina, Denisenko, 2020]. Форма пластической деформации представлена сме- щением без разрыва пластов и может быть вызвана как постсейсмическим или гравитационным сползанием материала, так и собственно накоплением пластической деформации перед разрывооб- разованием. В связи с этим при определении смещений была использована концептуальная модель, предусматривающая измерение вертикальной амплитуды «в ближней зоне», непосредственно на плоскости разрывов (А1) (near-field displacement), соответствующая хрупкой компоненте смещений, и в дальней зоне (А2) (far-field displacement) на удалении от сместителя, что подразумевает общую величину деформации, включающую как разрывную, так и пластическую составляющие [Homberg et al., 2017] (рис. 2, г). Для измерения полной амплитуды смещения, учитывающей хрупкую и пла- стическую компоненты, необходимы примерно параллельные исходные поверхности. В связи с этим полная амплитуда была определена только в зоне Зундукского и Дельтового разломов. В зонах Приморского и Северобайкальского была вычислена только амплитуда вертикального смещения «в ближней зоне», непосредственно на плоскости разрывов (А1).
Получение дополнительной информации о геологическом строении, протяжённости и про- стирании сейсморазрывов, геоморфологических особенностях структур обеспечивалось примене- нием вспомогательных методов исследования: дешифрированием спутниковых снимков, полевыми геолого-структурными методами, морфоструктурным анализом профилей. Последний занимает в работе особое место. Теоретические основы морфологических методов изложены в большом числе публикаций [Andrews, Hanks, 1985; Hanks, Andrews, 1989; Nash, 1980; Buckman, Anderson, 1979; и др.], но Buckman and Anderson (1979).
разлома. С помощью применения данного метода были определены ции.
Глава 4. Результаты георадиолокационных и сопутствующих исследований сейсмоген- ных разрывов
Георадиолокационные исследования сейсмогенных разрывов выполнялись на эталонных по- лигонах в эпицентральных зонах сильных землетрясений северо-западного и юго-восточного побе- режий озера Байкал (рис. 1): на сегменте Приморского разлома в месте локализации палеосейсмо- дислокации Сарма; на сегменте Зундукского разлома в районе устья реки Зундук; на сегменте Се- веробайкальского разлома в зоне Среднекедровой палеосейсмодислокации; на сегменте Дельтового разлома в зоне исторического Цаганского землетрясения 12.01.1862 г (М∼7.4-7.5). Первые три участка исследования находятся в северо-западом борту Байкальского рифта, последний – юго-во- сточном.
4.1. Зона Приморского разлома
данных проводилась по этапам, описанным в работах [Денисенко, Лунина, 2020;
Интерпретация георадиолокационных
в настоящей работе использована методика
Ее отличительной
особенностью является использование в расчётах положения и угла падения главного сместителя
и вертикальное смещение по разрыву (рис. 3, а). Для вычисления вертикального смещения по раз- рыву (Н1) в расчётах использовался угол падения разрыва, определённый по данным георадиолока-
высота приразломного уступа

Для выявления и прослеживания разрывных нарушений в зоне Приморского разлома на
участке протяженностью 7100 м в крест простирания сейсмогенного активного разлома было прой-
лить основные параметры структуры сейсмоген-
ного разрыва до глубин 16 м.
По результатам полученного материала были сделаны следующие выводы:
1. В позднечетвертичное время Приморский разлом в районе долины р. Сарма активизировался в условиях тектонического растяжения с присущей ему преобладающей сбросовой кинематикой смещения.
2. Палеосейсмодислокация Сарма прослеживается как по левому, так и по правому берегу од- ноименной реки и имеет общую протяженность не менее 14 км. Закономерности распределения смещений вдоль ее простирания указывают на то, что вся откартированная по космоснимкам си- стема поверхностных разрывов вскрывалась одновременно за одно сейсмическое событие.
3. Морфологически палеосейсмодислокация представлена уступами, понижениями в основа- нии склона, часто подчеркиваемыми полосой выделяющейся зеленой растительности и грабенооб- разными структурами, заполненными рыхлыми осадками.
4. Полученные на основе георадиолокационных данных одноактные вертикальные смещения по сейсморазрыву изменяются с ЮЗ на СВ с 4.4 до 7.7 м (рис. 3, в). Оценки магнитуд палеоземле- трясения, рассчитанные по максимальному вертикальному смещению, равны Mw=7.2 и Мs=7.4, что даёт право предполагать более значительное по силе землетрясение, которое может иметь место в зоне Приморского разлома.
4.2. Зона Зундукского разлома
на участке протяженностью 14300 м были получены данные . Было установлено, что на всём про- тяжении разлома преобладает сбросовый тип смещения с вертикальной одноактной разрывной ам- плитудой от 1.6 до 6.9 м. Проведенные георадиолокационные работы на данном участке исследо- вания позволили определить также вклад пластической компоненты в общее смещение, которое из- меняется от 1,1 до 5,6 м, что составляет от 18% до 78% в полное смещение. Следует отметить, что максимальное значение пластической компоненты фиксируется в месте профиля Z-6, который нахо-
дится в русле временного водотока с высоким уровнем грунтовых вод.
Результаты исследования уверенно доказывают, что формирование данной структуры проис-
ходило в условиях растяжения, и поэтому для расчётов магнитуды палеособытия следует использо- вать уравнения зависимости между параметрами землетрясений и сейсмогенных разрывов для сбро- сов. В связи с тем, что в зоне Зукдукского разлома определённый вклад в общее смещение вносит пластическая компонента, в расчетах магнитуды землетрясения следует использовать полное вер- тикальное смещение по разрыву, равное 8.4 м (А2), которое уже включает в себя разрывное и пла- стическое смещение. В результате магнитуды по поверхностным волнам имеют значения Ms = 7.46, Mw = 7.3. Если же для расчётов использовать максимально установленное разрывное смещение 6.9 м, то Ms будет равно 7.39, Mw равно 7.2. Разница при 18 % вкладе в общее смещение составляет 0.07 и 0.1 соответственно.
4.3. Зона Северобайкальского разлома
По результатам полученного материала были сделаны следующие выводы:
1. Морфологически Среднекедровая палеосейсмодислокация представлена уступами, рвами и сложными грабенами, которые нарушают коренные породы и склоновые отложения, представ- ленные каменными осыпями и крупноглыбовыми курумниками. Разломная структура зоны типична для обстановки ортогонального или чуть косого растяжения, но по-разному проявляется на отдель- ных ее сегментах. В целом для нее характерно сочетание крутопадающих и листрических сбросов, прослеженных до глубины 13 м. В плане они образуют системы субпаралелльных разрывов с пре- обладающим простиранием 30°.
2. Общая протяженность видимых на поверхности разрывов Среднекедровой палеосейсмо- дислокации составляет не менее 29.5 км, однако некоторые из них отстоят друг от друга на рассто- янии от первых десятков метров до первых километров. Наибольшая ширина зоны разрывов состав- ляет 1.9 км. Длина отдельных трещин изменяется от 5 м до 2.7 км. Установленная протяженность зоны сейсмогенных разрывов может быть лишь частью более крупной сейсмогенной разломной си- стемы, в которую входят расположенные севернее и южнее Хибеленская и Солонцовая палеосей- смодислокации, известные с 1968 г. В их пределах известны сегменты одной возрастной группы [Чипизубов и др., 2003а].
3. Полученные на основе георадиолокационных данных вертикальные смещения и высоты тыловых разломных уступов линейно связаны между собой. Значения последних больше величин смещений, измеренных на радарограмах на 0.5–2 м, что отражает, по-видимому, величину расши- рения уступов вверх по осыпному склону. Максимальная и средняя арифметическая вертикальные амплитуды сброса по зоне главного сместителя, совпадающего с главным уступом, приняты 8.3 м и 4.93 м, соответственно. По отдельным сместителям смещения колеблются от 0.4 до 4.6 м. Оценки магнитуд палеоземлетрясения, рассчитанные по разным зависимостям с использованием длины раз- рыва и смещений, изменяются от 6.8 до 7.6.
4.4. Зона Дельтового разлома
Георадиолокационные исследования были выполнены на 7 участках, расположенных в 1.3– 3.4 км друг от друга в пределах сегмента длиной ∼15 км (рис. 1г). Местоположение участков работ было организовано таким образом, чтобы через равное расстояние охватить весь уступ Дельтового разлома, вдоль которого проходил сейсмогенный разрыв Цаганского землетрясения 1862 г. на суше.
По результатам полученного материала были сделаны следующие выводы:
1. Морфология песчаного уступа вдоль и в крест простирания Дельтового разлома неравно- мерна, что проявляется в разных углах наклона его откоса от 0° до 39°, разной высоте от 5.19 до 20.44 м и наличии мелкобугристого оползневого рельефа, хорошо развитого на участках располо-
жения профилей 4, 5 и 6.
2. Уступ сложен переслаивающимися разноцветными песками различной зернистости, супе-
сями, суглинками и глинами, интенсивно нарушенными разрывными и пластическими деформаци- ями. Последние связаны с процессами разжижения и флюидизации, о чем свидетельствуют инъек- ционные дайки, лимонитизация осадков, а также характерные изгибы слоев и следы течения мате- риала в канавах и разрезах.
3. Уровень грунтовых вод под верхней площадкой увала, где расположены села Шерашёво, Ин- кино, Дубинино, находится на глубинах ∼10–15 м. У подножия уступа глубина залегания грунтовых вод уменьшается до 1–3 м. Близость грунтовых вод к поверхности и высокая водонасыщенность пластов обеспечила повышенную пластичность отложений при их сейсмогенном деформировании.
4. В пределах первых 6 м от поверхности смещение при Цаганском землетрясении реализова- лось в условиях СЗ–ЮВ растяжения путем формирования ступенчатой системы сбросов с падением главного сместителя на СЗ под углами 56–76°. По данным георадиолокации, полные вертикальные амплитуды, включающие обе компоненты смещения, составили 3.83 м, 9.59 м, 2.4 м, 4.27 м, 9.28 м, 6.6 м и 1.81 м, что с разницей 0.03–0.47 м соответствует вертикальному смещению H1, определен- ному по геометрии разломного уступа с учетом падения главного сместителя (рис. 2). Разрывные компоненты деформации составили 2.32 м, 5.54 м, 1.93 м, 3.0 м, 6.07 м, 4.2 м и 1.58 м.
5. Имеется тенденция, что установленные максимальные вклады пластической компоненты смещения соответствуют минимальным углам падения главного сместителя и наибольшим мощно- стям зон нарушений. В свою очередь, ширина зон нарушений прямо пропорционально зависит от величины подвижки, которая оказывает влияние на угол откоса уступа. В местах наибольших ам- плитуд он круче, что при схожих условиях денудации закономерно.
6. В местах наибольшего вклада пластической компоненты фиксируются наибольшие вели- чины полного смещения и ширины зон разрывов, что необходимо учитывать при проведении работ по оценке сейсмической опасности в районах с неоднородным строением разрезов, содержащих толщи с прослоями некомпетентных пород. При 35% вкладе пластических деформаций в общее смещение магнитуда смещения, определенная только по разрывной компоненте (например, в не- протяженной канаве), будет недооценена на 0.13-0.14 условных единицы, при 42% вкладе – на 0.18– 0.25 условных единицы.
4.5. Основные выводы по главе
Проведённые комплексные исследования сейсмогенных разрывов в зонах динамического влияния Приморского, Зундукского, Северобайкальского и Дельтового активных разломов, позво- лили впервые с единых методических позиций охарактеризовать их внутреннюю структуру до глу- бин 16 м. На основе полученных данных по каждым участкам исследования, описанным выше, были сделаны следующие выводы:
1. Вертикальные амплитуды смещения изучаемых участков исследования изменяются в преде- лах от 1.5 – 8.3 м для разрывного смещения, определённого в ближней зоне, и от 3,8 до 9,3 м полного смещения, определённого в дальней зоне, включающие в себя значения разрывного и пластического смещения, где максимальная амплитуда полного смещения 9,3 м характерна для зоны Дельтового разлома.
2. Углы падения главных разрывов на изучаемой территории изменяются от 56o до 88o, причем вариации углов наклона сместителей могут быть характерны для одной структуры вдоль ее прости- рания, что свидетельствует о сильно неоднородном строении осевой части разломов.
3. На примере изученных сейсмогенных разрывов было установлено, что в образование при- разломного уступа существенный вклад вносит пластическая составляющая, значение которой необходимо учитывать. Из работы следует, что для восточной части БРЗ вклад составляет 13 – 42% в общее смещение, для западной – 18-78%, где 78% является аномальным значением, профиль ко- торого находился в русле временного водотока с высоким уровнем грунтовых вод, что подчёркивает влияние гидрогеологического фактора на величину пластических деформаций. В целом среднее зна- чение вклада пластической составляющей в общее смещение для восточного побережья в районе залива Провал больше, чем для западного, что определяется геологическим строением и низким уровнем грунтовых вод.
4. По полученным параметрам величины максимальных и полных вертикальных смещений, по главному сейсмогенному разрыву был вычислен сейсмический потенциал изучаемых активных раз- ломов, определяемых магнитудами от 6,8 до 7,6.
Глава 5. Закономерности проявления сейсмогенных разрывов в позднечетвертичных отложениях Байкальского рифта
5.1. Признаки проявления разрывных нарушений в приповерхностной части земной коры
В ходе исследований установлено, что структура зон сейсмогенных разрывов в Байкальском рифте на глубинах до 16 м независимо от типа горных пород, которые они нарушают, представлена серией нарушений, образующих субпараллельные ступенчатые системы и грабены, а в редких слу- чаях отдельными трещинами (рис. 2, 3).
На радарограммах разрывы проявляются: по разобщению осей синфазности, маркированному прозрачными линиями с амплитудами сигналов, близкими к нулю; по хаотичным отражениям в об- ласти разрыва, обусловленным дроблением пород; по границе, разделяющей блоки с резко различ- ной волновой картиной (рис. 2, 3). Разрывы с углами падения от 35o до 70o дополнительно выявля- ются по наклонной оси синфазности, секущей горизонтальное залегание осадочных пород (рис.4а).
5.2. Анализ параметров сейсмогенных разрывов
При проведении сравнительной характеристики изученных сейсмогенных разрывов для каж- дого участка исследования были построены гистограммы распределения параметров сейсмогенных разрывов: вертикальных амплитуд смещений, максимального угла склона уступа, угла падения главного разрыва.
По единичным случаям на участках исследований было установлено, что при пологих углах главного сейсмогенного разрыва наблюдалось большее значение вклада пластической составляю- щей. Анализ данных по нескольким участкам также показал общую намечающуюся тенденцию к уменьшению угла падения разрыва в условиях пластической деформации.
Анализ графика зависимости полной амплитуды вертикального смещения от вклада пласти- ческой компоненты показывает среднюю корреляционную зависимость между сравниваемыми па- раметрами с R=0.58. Как видим, на графике отмечается тенденция увеличения полной амплитуды вертикального смещения относительно увеличения пластической деформации (рис. 5, б).
Таким образом, выявленные в результате статистического анализа закономерности показы- вают, что для Байкальского рифта при разрывообразовании немалый вклад вносит пластическая компонента смещения, от которой зависит количество и частота второстепенных, оперяющих раз- рывов, образующих зону. Всё это необходимо учитывать при работах, направленных на оценку сей- смической опасности территории.
5.3. Объёмное моделирование зоны сейсмогенного разрыва
В последнее время при изучении многих геологических процессов и явлений неотъемлемой частью исследований стало объёмное моделирование. Необходимость его использования обуслов- лена получением новых данных о структуре природного объекта, которые не всегда удаётся выявить при 2D построениях.
Автором в настоящей диссертационной работе на основе полученных данных о структуре сейсмогенных разрывов в приповерхностной части земной коры были созданы объёмные модели зоны разрыва. Построение осуществлялось с использованием возможностей трехмерного модели- рования, реализованного в программе AutoCAD и Micromine методом интерполяции. В качестве примера был выбран участок Дельтового разлома в эпицентральной зоне Цаганского землетрясения 1862 с М ~ 7.5, расположенный на восточном борту Байкальского рифта. Полигон в какой-то мере является эталонным для данного вида работ, что обусловлено геологическим строением, наиболее благоприятным для георадиолокационных исследований, а также большим количеством фактиче- ского материала, полученного в результате тренчинговых и буровых работ. В результате проведён- ного моделирования были построены два типа объёмных геолого-структурных моделей. Для созда- ния первой общей (мелкомасштабной) модели использовались данные по всем георадиолокацион- ным профилям от с. Кудара до с. Оймур с общей протяженностью около 15 км (рис. 1, 6). Данная модель позволила визуализировать пространственное положение главного сейсмогенного разрыва в приповерхностной части земной коры, что дало возможность получить информацию о структуре зоны разрыва на каждом его сегменте.
Визуализировать в пространстве плоскость разрыва не всегда является достаточным при про- ведении современных палеосейсмогеологических исследований, поэтому автором также была со- здана крупномасштабная объёмная модель локального 120 метрового участка исследования, демон- стрирующая разные временные промежутки развития сейсмогенного разрыва (рис. 7). В данном случае для построения модели использовалось большее количество исходных параметров, таких как: главный разломный сместитель, второстепенные оперяющие разрывы, георадарные ком- плексы, выделенные в результате буровых и тренчинговых работ. В результате чего были постро- ены две модели исследуемого участка, отражающие геолого-структурное развитие уступа Дельто- вого разлома в разные временные интервалы.
Первая модель отражает ситуацию непосредственно сразу после Цаганского землетрясения. Тогда по сейсмогенному Дельтовому разлому произошло опускание земной поверхности с ампли- тудами 2.6 – 4.5 м, изменяющимися с юго-запада на северо-восток [Денисенко, Лунина, 2020]. В результате чего образовались главный и два сопряженных сейсмогенных разрыва, хорошо видимые на радарограммах (рис. 7а).
Вторая модель показывает геолого-структурную обстановку в настоящее время. Уступ Дель- тового разлома с момента Цаганского землетрясения сильно нивелировался. Кроме того, возникли два второстепенных разрыва, которые, возможно, образовались при Среднебайкальском землетря- сении 1959 г. с М = 6.8. Ранее при изучении Среднебайкальского землетрясения на участке от с. Оймур до с. Дулан на протяжении 10 км было обнаружено множество зияющих трещин, сопровож- дающихся грязевыми извержениями [Солоненко, Тресков, 1960]. Это предполагает, что во время Среднебайкальского землетрясения в верхней части осадочного чехла могли образоваться новые трещины в зоне Дельтового разлома, что и отражается на второй модели (см. рис. 7б). В целом, трёхмерная модель строения зоны Дельтового разлома в приповерхностной части земной коры вполне соответствует общепринятой закономерности распределения разрывов в зонах магистраль- ных сместителей [Семинский и др., 2005].
Полученные в настоящем исследовании объёмные модели, на примере одной из главных сей- смогенерирующих структур Байкальского рифта, зоны Дельтового разлома демонстрируют гео- лого-структурное строение сегмента разлома протяженностью около 15 км. Подобно данной модели также возможно проводить моделирование для ранее изученных структур в пределах западного борта Байкальского рифта, что позволит визуализировать пространственное положение плоскости разлома в пределах изучаемой территории. В результате этого появится возможность прогнозиро- вания распространения и проявления различных опасных процессов (просадок, эффектов разжиже- ния, оползней и обвалов) в исследуемой среде.
Заключение
В ходе выполнения настоящего исследования впервые по единой методике для территории Байкальского рифта были детально изучены сейсмогенные разрывы, образованные в результате позднечетвертичной активизации Приморского, Зундукского, Северобайкальского и Дельтового разломов – крупнейших сейсмогенерирующих структур региона. Используемый в работе метод ге- орадиолокации в комплексе с геологоструктурным и морфоструктурным анализом позволили полу- чить новые данные о внутреннем строении сейсмогенных разрывов в приповерхностной части зем- ной коры до глубины 16 м. В результате детально рассмотрены и проанализированы структуры в двух бортах Байкальского рифта, имеющие отличающееся геологическое строение, которое позво- ляет определить различия и подобия в проявлении сейсмогенных разрывов как структурном плане, так и в отображении их на радарограммах. Проведенные исследования позволили сделать следую- щие выводы:
1. На территории западного и восточного побережья озера Байкал в результате сейсми- ческих событий в позднечетвертичное время в зоне Приморского, Зундукского, Северобайкаль- ского, Дельтового активных разломов образовались сейсмогенные сбросы, вертикальные ампли- туды которых изменяются от 1,5 до 8,3 м на разрыве и от 3,8 до 9,3 м в дальней зоне, включающие в себя значения разрывного и пластического смещения.
2. Разрывные нарушения на георадиолокационных изображениях в пределах изученных зон проявляются следующими признаками: наклонной осью синфазности, секущей залегание пород (для разрывов с углами падения от 35o до 70o); разрывом осей синфазности линиями с амплитудами сигналов, близкими к нулю; хаотичными отражениями в области разрыва, обусловленными дроб- лением пород; границей, разделяющей блоки с резко различной волновой картиной.

Актуальность темы. Сейсмогенный разрыв является одним из
наиболее изучаемых проявлений землетрясений на земной поверхности [Рогожин, 2012; Овсюченко и др., 2014; Никонов, 1995; McCalpin, 2009; Zielke et al., 2020; Duo and Yajing, 2020; Lin, 2012; Bello et al., 2021]. Как правило, он приурочен к длительно развивающемуся сейсмоактивному разлому и рассматривается как поверхностное проявление разрывообразования в сейсмическом очаге [Стром, Никонов, 1997], представляя собой, по сути, выход очагового дизъюнктива на дневную поверхность [Живая тектоника…, 1966]. Изучение сейсмогенных разрывов лежит в основе работ по обеспечению безопасности территорий, находящихся в сейсмически активных районах.
Байкальский рифт – одно из мест, в котором за год происходит более 3000 землетрясений различной силы. Только за последний полувековой период (по данным Байкальского филиала Федерального исслдовательского центра «Единая геофизическая служба РАН) здесь произошло несколько мощных (интенсивность в очаге I0=9–10 баллов, магнитуда Мs=7.0–7.8) и целый ряд сильных землетрясений (I0 до 8 баллов, Мs=5.5–6.8). События последних лет также подтверждают высокий уровень сейсмической активности территории. Их периодичность и силу в течение последних сотен и тысяч лет можно узнать, изучив сейсмогенные деформации, фиксируемые в области того или иного активного разлома. Ранее на территории Байкальского рифта и сопредельных территориях
было выявлено около 70 сейсмодислокаций [Солоненко, 1962, 1963; Флоренсов и др, 1960, 1961; Хромовских, 1963, 1965]. После проведения ревизии в современном каталоге осталось лишь 52 [Смекалин и др., 2010]. Многие структуры остались малоизученными, так как находятся в труднодоступных для изучения районах. Палеосейсмогеологические исследования, используемые при изучении сейсмогенных структур, в основном включали в себя аэровизуальные, морфологические наблюдения и реже тренчинг для вскрытия разрывов и отбора проб на датирование деформаций. Проследить зону разрывов на глубину и вкрест простирания удавалось крайне редко из-за небольших размеров горных выработок. Это явилось причиной разногласий и неточностей в параметрах многих сейсмодислокаций Байкальского рифта. Благодаря развитию современных технологий в настоящее время появилась возможность применять альтернативные методы получения информации о внутреннем строении разрывов в приповерхностной части земной коры. Одним из них является метод георадиолокации, позволяющий в благоприятных условиях получать данные о внутреннем строении разрывных структур до глубин 16 м в зависимости от технических характеристик антенных блоков [Радиотехнический прибор…, 2009]. Он является одним из лучших геофизических методов неразрушающего контроля, благодаря которому стало возможно проводить палеосеймологические исследования в труднодоступных для изучения районах. Его комбинирование с морфоструктурными и структурно-геологическими методами может позволить получить новые и
более полные данные о сейсмическом потенциале активных разломов.
Цель работы – на основе данных георадиолокации с привлечением геоморфологических и структурно-геологических данных изучить закономерности проявления сейсмогенных разрывов в различных геологических условиях Байкальского рифта с определением их главных
геометрических и кинематических параметров.
Задачи исследования:
1. Методом георадиолокации на эталонных полигонах изучить сегменты разломов, связанные с сильными землетрясениями юго-восточного и северо-западного побережий озера Байкал, и установить признаки разрывов на радарограммах.
2. Определить основные параметры (мощность зон отдельных разломных сместителей, их азимуты и углы падения, амплитуды и типы вертикальных смещений) и особенности их распределения вдоль активизированных разломных сегментов.
3. Провести сравнительный анализ георадиолокационных и других сопутствующих данных для установления общих и частных закономерностей строения зон сейсмогенных разрывов в рыхлых и слабосцементированных отложениях различного типа на глубинах до 16 м.
Фактический материал и методы исследования. В основу представляемой диссертационной работы положены морфоструктурные, георадиолокационные и геолого-структурные данные, собранные в составе структурно-геологического отряда ИЗК СО РАН с 2014 по 2020 гг. на территории Байкальского рифта в пределах Приморского, Зундукского, Северобайкальского, Дельтового разломов. В анализе участвовали данные георадиолокационных исследований (более 150 профилей), буровых, тренчинговых работ, а также данные массовых замеров элементов залегания трещин горных пород. В работе использовались материалы предыдущих исследователей по горным выработкам [Макаров, 1997; Чипизубов и др.,
2015], а также фотоматериалы Луниной О.В. и Денисенко И.А.
Защищаемые положения:
1. Для зон сейсмогенных разрывов в Байкальском рифте вблизи поверхности характерно ступенчатое или грабенообразное строение, образованное нарушениями, которые на радарограммах проявляются одним или несколькими признаками: наклонной осью синфазности (для разрывов с углами падения от 35 до 70o); разрывом осей синфазности линиями с амплитудами сигналов, близкими к нулю; хаотичными отражениями в области разрыва, обусловленными дроблением пород; границей, разделяющей блоки с резко различной волновой картиной.
2. По данным георадиолокации на глубинах до 16 м изученные сейсмогенные разрывы Байкальского рифта имеют амплитуды вертикального смещения в ближней зоне от 1.5 до 8.3 м, в дальней зоне – 3.8–9.3 м, углы падения сместителей – от 56 до 88o. Их формирование ассоциируется с землетрясениями магнитудой 6.8–7.6, произошедшими в зонах Приморского, Зундукского, Дельтового и Северобайкальского разломов. 3. В условиях рифтогенного растяжения в образование сбросового
уступа в рыхлых и слабосцементированных отложениях Байкальского рифта значительный вклад (от 13 до 78 %) вносит пластическая составляющая: чем она больше, тем больше ширина зоны разрыва и полная амплитуда вертикального смещения.
Научная новизна. В настоящей диссертационной работе впервые на основе метода георадиолокации с привлечением морфоструктурного анализа уступов и геологических данных параметризованы сейсмогенные разрывы Байкальского рифта. Получены закономерности проявления сейсмогенных разрывов в приповерхностной части земной коры до глубин 16 м. Определены и обобщены признаки проявления разрывных нарушений на радарограммах в различных по составу четвертичных отложениях. Изучен вклад пластической составляющей в полную величину вертикальной подвижки по разлому, произошедшей за одно событие.
Теоретическая и практическая значимость заключается в возможности использования полученных данных для уточнения оценки сейсмической опасности Байкальского региона. В работе показано, что метод георадиолокации в комплексе с геологическими и морфоструктурными данными позволяет получать детальный и достоверный материал о сейсмогенных разрывах, и, следовательно, может быть рекомендован для включения в перечень работ по детальному сейсмическому районированию, что будет положительно сказываться на экономических и экологических показателях проведения работ. Описанные в работе признаки выявления разрывных нарушений по георадиолокационным данным будут полезны
исследователям при изучении разломов в других регионах России и мира. Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие на всех этапах исследований: при постановке задач, проведении полевых работ, лично выполнял интерпретацию и анализ полевых георадиолокационных,
морфоструктурных и структурно-геологических данных.
Степень достоверности и апробация результатов. Результаты
проведенных исследований докладывались и обсуждались на VI Сахалинской молодежной научной школе «Природные катастрофы, изучение, мониторинг, прогноз» (г. Южно-Сахалинск, 2016 г.), Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» г. Иркутск, (XXVII, 2017 г., XXVIII, 2019 г.), XII Российско-монгольской международной конференции (г. Иркутск, 2018 г.), международном семинаре INQUA по палеосейсмологии, активной тектонике и археологии (Греция, 2018 г.), научно-практической конференции «Георадар-2019, Георадар-2020», (г. Москва, 2019, 2020 г.), Всероссийском научном совещании «Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту)» (г. Иркутск, ИЗК СО РАН, 2020 г.), Генеральной ассамблее Европейского союза геонаук (EGU General Assembly, 2020 г.), Всероссийской конференции с международным участием «Структура, вещественный состав, свойства, современная геодинамика и сейсмичность платформенных территорий и сопредельных регионов» (г. Воронеж, 2020 г.)
Автором самостоятельно и в соавторстве опубликовано 14 научных
работ по теме диссертации, в том числе 6 статей в рецензируемых журналах, рекомендованных перечнем ВАК.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 217 страниц, содержит 65 рисунков. Список литературы включает 185 наименований.
Соответствие паспорту специальности. Согласно паспорту научной специальности 25.00.03 «Геотектоника и геодинамика» работа соответствует пунктам No 1, No 4, No 5 и No 9.
Пункт No 1: Структурный анализ (включая микроструктурный и петроструктурный) – изучение форм залегания горных пород, обусловленных их пластичными или разрывными деформациями.
Пункт No 4: Сейсмотектоника – изучение тектонических закономерностей проявления землетрясений в пространстве и во времени, составление карт сейсмического районирования.
Пункт No 5: Неотектоника, изучающая тектонические явления новейшего этапа развития литосферы и использующая для этого свои специфические методы исследования.
Пункт No 9: Региональная геотектоника, основанная на выделении и изучении тектонических объектов того или иного региона, страны, континента, океанического или морского бассейна. Благодарности. Автор выражает особую признательность своему
научному руководителю, д.г.-м.н., ведущему научному сотруднику ИЗК СО РАН Оксане Викторовне Луниной за постановку темы, за решающую помощь в проведении полевых исследований, за непрерывное внимание к процессу написания работы и обсуждению полученных результатов. Также автор искренне благодарен к.г.-м.н. А.С. Гладкову, к.г.н. Д.Д. Перевозникову за совместное участие в полевых работах, интересные дискуссии и важные рекомендации при подготовке данной диссертационной работы. За помощь при проведении полевых работ благодарен кандидатам геолого- минералогических наук Е.В. Серебрякову, А.А. Гладкову, А.М. Афонькину. За ценные консультации и обсуждение научных результатов – д.г.-м.н. В.В. Ружичу, д.г.-м.н. К.Ж. Семинскому, к.г.-м.н. В.А. Санькову.
Связь работы с научными проектами. Настоящее исследование стало возможным при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта No 19-35-90013 и по программе «мегагрантов» по постановлению p220 Правительства РФ No 075-15-2019-1883.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать

    Читать «Строение зон сейсмогенных разрывов Байкальского рифта и их параметры по данным георадиолокации»

    Публикации автора в научных журналах

    Прогнозные модели локализации разжижения грунта при землетрясениях на Главном Саянском разломе (юг Восточной Сибири)
    Геология и Геофизика. 2Т. 58, No С.1777-1Лунина О.В., Гладков А.С., Гладков А.А., Денисенко И.А. Среднекедровая палеосейсмодислокация в Байкальском хребте: структура и оценка смещений по данным георадиолокации // Геодинамика и тектоно- физика. 2Т. 9, NoС. 531

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ

    Последние выполненные заказы

    Другие учебные работы по предмету