Основные положения общего сейсмического районирования

Основные положения общего сейсмического  районирования - ОСР-97

 

 

Значительную часть указанных  выше недостатков и упущений удалось  избежать при выполнении в 1991-1997 гг. комплексных исследований по общему сейсмическому районированию территории Российской Федерации и всей Северной Евразии, охватывающей также территорию бывших союзных республик (фиг. 10). Исследования проводились по программе "Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии", разрабатываемой под руководством ОИФЗ РАН в рамках Государственной научно-технической программы России "Глобальные изменения природной среды и климата" и явились продолжением работ по сейсмическому районированию территории бывшего СССР, однако выполнялись на ином концептуальном, методологическом и научно-организационном уровне.

 

Новая программа работ по общему сейсмическому районированию выполнялась  большим коллективом соисполнителей из нескольких десятков научно-исследовательских  институтов Российской Академии наук и академий наук бывших союзных республик (см. список в конце статьи). Оценка сейсмической опасности и сейсмическое районирование осуществлялась не для фрагментов сейсмоактивных регионов или для отдельных республик, как было прежде, а для всей Северной Евразии, охватывающей территории России, Украины, Беларуси, Молдовы, республик Закавказья, Средней Азии и Казахстана. Вся территория Северной Евразии была разделена на несколько крупных регионов взамен многочисленным и мелким административным подразделениям, традиционно на протяжении десятилетий использовавшихся при изучении сейсмичности и сейсмическом районировании территории бывшего СССР.

 

В 1992 г. Программа "Сейсмичность и  сейсмическое районирование Северной Евразии" была скоординирована с  новой Международной программой оценки глобальной сейсмической опасности (Global Seismic Hazard Assessment Program - GSHAP) и вошла в нее составной частью. После организационного совещания в Москве в 1993 г., при финансовой поддержке INTAS и Миннауки России, на территории Крым-Кавказ-Копетдагского региона был создан международный тестовый полигон GSHAP с целью совершенствования методов оценки сейсмической опасности. В этих исследованиях приняли участие сейсмологи из бывших союзных республик, а также специалисты из Ирана, Турции, Китая, Италии, Германии, Швейцарии и других стран-участников работ по GSHAP.

 

В результате комплексных исследований 1991-1997 гг. получен унифицированный  исходный сейсмологический и сейсмогеологический  материал по всей территории Северной Евразии, позволивший с принципиально  новых позиций подойти к изучению структуры региональной сейсмичности и оценке сейсмической опасности  на территории России и каждого из Содружества независимых государств (СНГ).

 

Разработана целостная методология  районирования сейсмической опасности, создана единая для всей территории Северной Евразии модель зон возникновения  очагов землетрясений (зоны ВОЗ), выявлены определенные закономерности в пространственно-временном  и энергетическом развитии региональных сейсмогеодинамических процессов, разработаны новые методические подходы к идентификации и сейсмологической параметризации очаговых зон, а также к расчету сейсмического эффекта, создаваемого ими на земной поверхности. На основе этой и другой геолого-геофизической информации создан единый электронный банк данных, использующий современную Географическую информационную систему (ГИС). Благодаря этому все карты и приложения к ним легко могут быть представлены графически в любой проекции и в любом масштабе, но не крупнее масштаба 1:2.500.000, исходного при всех построениях.

 

Концепция ОСР-97 включает в себя:

 

представления о предельной величине максимальной возможной магнитуды  землетрясений, обусловленной структурно-динамическим единством геофизической среды  и развивающихся в ней сейсмических процессов, а в итоге - размерами, прочностными свойствами и интенсивностью взаимодействия геоблоков;принцип двухстадийности в оценке сейсмической опасности, базирующийся на создании двух взаимосвязанных прогнозных моделей - модели зон возникновения очагов землетрясений и модели создаваемого ими сейсмического эффекта; вероятностно-детерминированный подход к оценкам исходных и выходных данных сейсмической опасности и сейсмического районирования.

 Специализированный каталог  землетрясений Северной Евразии  с М>= 4.5 с древнейших времен  по 1990 г., с М>= 3.5 - с 1960 по 1990 гг. и  с М>= 5.8 за период 1991- 1995 гг. (отв.  редакторы Н.В. Кондорская и В.И. Уломов).Каталог очагов палеоземлетрясений (сост. А.А. Никонов, Е.А. Рогожин).

 Каталог потенциальных очагов  крупных землетрясений (отв. сост. Г.И. Рейснер, Е.А. Рогожин, Л.И. Иогансон).

 Карта очаговой сейсмичности  Северной Евразии (отв. сост. В.И.  Уломов, Н.С. Медведева,Л.С. Шумилина, Т.П.Полякова).

 Карта новейшей тектоники  Северной Евразии (гл. ред. А.Ф.  Грачев).

 Карта сейсмогеологической  таксономии территории Северной  Евразии (отв. сост. Н.В.Шебалин,  В.Г. Трифонов).

 Методология идентификации  и сейсмологической параметризации  зон возникновения очагов землетрясений  (отв. исп. В.И.Уломов).

 Программно-математическое обеспечение  расчетов сейсмической опасности  (отв. исп. А.А. Гусев, В.М.  Павлов, Л.С. Шумилина).

 Комплект карт районирования  сейсмической опасности на территории  Северной Евразии для трех  уровней риска (отв. сост. В.И.  Уломов, Л.С. Шумилина)

Использование при расчетах сейсмической сотрясаемости повышенных значений частоты возникновения землетрясений с Ммах>= 6.5, наблюдаемых в каждом из сейсмоактивных регионов, привело к более реалистичным оценкам сейсмической опасности по сравнению с сильно заниженными прежними оценками карты ОСР-78.

Усовершенствована методика расчета  сейсмической опасности, позволяющая  оперировать протяженными сейсмическими  очагами и вычислять амплитуды  высокочастотных сейсмических колебаний  путем расчета поля излучения  вокруг двумерного прямоугольного некогерентного излучателя. Для учета влияния  большого числа статистически зависимых  факторов применена техника счета  по Монте-Карло на основе протяженного во времени случайного каталога землетрясений.

Разработаны и созданы две основополагающие модели, необходимые для оценки сейсмической опасности и общего сейсмического  районирования Северной Евразии (СЕА):

а) модель зон возникновения очагов землетрясений (зоны ВОЗ), включающая в  себя три основные структурные элемента каждого из сейсмоактивных регионов - линеаменты, домены и потенциальные очаги землетрясений, параметризованные в соответствии с долговременным средним сейсмическим режимом каждого из регионов СЕА;

б) модель сейсмического эффекта, создаваемого всеми структурными элементами зон  ВОЗ и определяющего сейсмическую сотрясаемость земной поверхности.

Созданный Комплект карт ОСР-97 позволяет  оценивать степень сейсмической опасности на трех разных уровнях (А, В, С) в средних грунтовых условиях, характерных для соответствующих  регионов. Для территории Российской Федерации этот комплект принят Госстроем  России для использования в Строительных нормах и правилах (СНиП) "Строительство в сейсмических районах":

Карта ОСР-97-А - соответствует 90%-ной  вероятности не превышения расчетной  интенсивности в течение 50 лет (или 10%-ной вероятности превышения) может  быть предназначена для массового  гражданского и промышленного строительства;

Карта ОСР-97-В - соответствует 95%-ной  вероятности не превышения расчетной  интенсивности в течение 50 лет (или 5%-ной вероятности превышения) - для  объектов повышенной ответственности;

Карта ОСР-97-С - 99%-ной вероятности  не превышения расчетной интенсивности  в течение 50 лет (или 1%-ной вероятности  превышения) - для особо ответственных  объектов.

Окончательное решение о категорировании  строительных объектов должно быть принято  в законодательном порядке Госстроем  России или вышестоящими директивными органами страны.

В соответствии с картами ОСР-97 (А, В и С) для территории России в таблице приведены размеры площадей в тыс. кв. км (верхние строки) зон 6, 7, 8 и >= 9 баллов шкалы MSK-64 и в % (по отношению ко всей площади Российской Федерации). В нижней строке таблицы показаны аналогичные величины, но только в %, для карты ОСР-78 (%) без дифференциации зон балльности по периодам повторяемости сотрясений (т.е. без учета "индексов" 1,2,3).

 

Таблица

 

I 

6 

7 

8 

>=9 

 

97-А 

2504,4

 

14,7 % 

3025,5

 

17,7 % 

1206,7

 

7,1 % 

352,8

 

2,1 % 

 

97-В 

2158,2

 

12,6 % 

3140,8

 

18,4 % 

1703,1

 

10,0 % 

881,5

 

5,2 % 

 

97-С 

2058,6

 

12,1 % 

2239,2

 

13,1 % 

3271,4

 

19,2 % 

2461,5

 

14,4 % 

 

1978 

14,5% 

8,8% 

2,7% 

2,7% 

 

 

 

Как видно из таблицы, даже наиболее "рискованная" карта ОСР-97-А  из нового комплекта превосходит  по размерам площадей разной балльности карту ОСР-78. Незначительное уменьшение площади 9-балльной зоны на карте ОСР-97-А, соответствующей I500 (т.е. Т=500 лет), происходит главным образом за счет Прибайкалья, где по карте ОСР-78 она показана с индексом 2, что соответствует I1000 (т.е. Т=1000 лет).На карте же ОСР-97-В площадь 9-балльной зоны Прибайкалья увеличилась.

Менее всего претерпела изменения 6-балльная зона, определенным образом  изменяя свою конфигурацию от карты  к карте. Остальные зоны увеличились  по площади от 2-3 до 5-7 раз по сравнению  с картой ОСР-78, хотя общая их конфигурация изменилась в меньшей степени. Исключение составляет вся Восточно-Европейская  платформа (ВЕП) и восточное Приуралье. Наиболее существенные изменения в сторону повышения оценки сейсмической опасности произошли на Северном Кавказе и на Дальнем Востоке, особенно в Приморском крае.

 

Заключение

 

Общее сейсмическое районирование  территории Российской Федерации и  всей Северной Евразии, предпринятое в 1991-1997 гг. Объединенным институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, впервые  осуществлено на основе целостной методологии, единой прогнозной карты сейсмичности и зон возникновения очагов землетрясений. Разработаны новые методы идентификации  и сейсмологической параметризации зон возникновения очагов землетрясений, отражающие иерархическое структурно-динамическое единство геофизической среды и  развивающихся в ней сейсмических процессов. В решении практически  всех задач сейсмического районирования  использованы вероятностно-детерминированные  характеристики, учитывающие как  закономерные, так и случайные  факторы сейсмогенеза. Создан комплект новых карт общего сейсмического районирования Северной Евразии, принятый для территории России в качестве нормативных документов, призванных обеспечить рациональное землепользование и сейсмостойкое строительство.

 

Карты общего сейсмического районирования (ОСР) являются основой для адекватной оценки сейсмической опасности и  сейсмического риска. Они необходимы для детального районирования (ДСР) сейсмоактивных территорий, микрорайонирования (СМР) городов и населенных пунктов, для рационального землепользования и долгосрочного государственного социально-экономического планирования, для оценки сейсмической уязвимости, сейсмического риска и обеспечения  готовности к сейсмическим явлениям в каждом из конкретных регионов.

 

Комплект из трех карт ОСР-97 составлен  для оценки сейсмической опасности  на трех уровнях (10%, 5% и 1%) вероятности  превышения значений интенсивности, указанной  на каждой из карт (А, В, С). Новая триада карт ОСР-97 предназначена заменить карту ОСР-78 и все временные  схемы СР с их некорректной индексацией (1, 2, 3). Каждая из трех новых карт ОСР-97 отражает равновероятную величину сейсмической опасности на всей охватываемой ею территории.

 

Фиксация всего огромного массива  исходных и выходных данных в цифровом электронном виде в Географический информационной системе является одним  из фундаментальных отличий новой  технологии сейсмического районирования  по сравнению со всеми предыдущими  и позволяет оперативно получать справочно-аналитическую информацию о всех параметрах и использовать материалы ОСР-97 для создания на их основе карт более крупного масштаба (ДСР, СМР и др.), а также адекватно оценивать сейсмическую опасность, сейсмический риск и уязвимость тех или иных регионов и страны в целом. В случае выявления каких-либо дополнительных данных о сейсмической угрозе (обнаружение не известных ранее палеосейсмодислокаций, новых исторических сведений о прошлых землетрясениях, миграции сейсмической активизации и т.п.) банк данных ОСР-97 позволит оперативно вносить те или иные необходимые коррективы в расчеты сейсмической опасности и, соответственно, в ее картирование.

 

Новая методология оценки сейсмической опасности и сейсмического районирования, а также программно-математическое обеспечение ее реализации, в отличие  от западной, получила название ВОСТОК-97 (Earthquake Adequate Sources Technology - EAST-97, Технология адекватных источников землетрясений) и была одобрена руководством Международной программы GSHAP.

 

Организации - ответственные исполнители  исследований по ОСР-97 территории Российской Федерации

 

Объединенный институт физики им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук (Головная организация, Москва), Институт земной коры СО РАН (Иркутск), Институт геофизики  СО РАН (Новосибирск), Якутский институт геологических наук СО РАН (Якутск), Институт морской геологии и геофизики  ДВО РАН (Южно-Сахалинск), Институт вулканологии ДВО РАН (Петропавловск-Камчатский), Институт вулканической геологии и  геохимии ДВО РАН (Петропавловск-Камчатский), Северо-восточный комплексный НИИ  ДВО