В Азербайджане Шамахинский район является самым сейсмически активным регионом юго-восточного склона Большого Кавказа. Учитывая научную и практическую важность исследований на данной территории в области прогноза землетрясений, в этом регионе с 1980 года по настоящее время (2016 г.) специалисты Республиканского Сейсмологического Центра при НАН Азербайджана (РЦСС при НАНА) проводят комплексные работы различными методами (сейсмологические, геофизические, сейсмогеохимические).
Круглогодичный мониторинг сейсмогеохимического режима в подземных водах Шамахинской сейсмоактивной зоны является чрезвычайно информативным и перспективным. Цель этих исследований: а) изучение влияния сейсмических процессов на объекты наблюдений; б) выявление информативных предвестников землетрясений; г) разработка экспресс-методов оперативной диагностики опасных сейсмических очагов по cейсмогеохимическим полям; д) оценка сейсмической обстановки в регионе в реальном режиме времени.
Рассмотрим результаты экспресс-метода дифференциации очагов землетрясений в Шамахинской и Исмаиллинской сейсмогенерирующих зонах, которые были впервые разработаны авторами. Эта работа была выполнена на основе интерпретации круглогодичных данных по сейсмологическому и сейсмогидрогеохимическому мониторингу в этом регионе.
Известно, что в пределах одной, конкретной сейсмогенной зоны может быть выделено несколько разных типов сейсмических очагов [4, с.51]. В связи с этим, для достоверной оценки сейсмической опасности в конкретном регионе очень важно разработать экспресс-методы, которые позволят оперативно дифференцировать, выделить и спрогнозировать “опасный” очаг землетрясения, готовый к реализации в течение короткого времени. Одним из этих методов является сейсмогеохимический, который представлен сейсмогидро,-газо- и радиогеохимическим направлениями. Рассмотрим как была решена поставленная проблема.
Для её достижения необходимо было решить следующие важнейшие задачи: а) выявить и протестировать аномалии, которым соответствуют конкретные периоды времени до момента реализации сейсмического события; б) обработать по единой методике ряды круглогодичного сейсмогеохимического мониторинга флюидов; в) идентифицировать их по информативности в роли предвестников землетрясений. Для изучения влияния сейсмического поля гипоцентров Шамахинской и Исмаиллинской сейсмогенных зон на сейсмогидрогеохимический режим подземных вод этого региона, был сделан комплексный анализ фактического материала сейсмологического и сейсмогеохимического мониторинга (“База данных” Отделения “Сейсмология” и Отделения “Геохимия” РЦСС при НАНА, 1998-2011). Всего за указанный период (13 лет) были изучены параметры 892 землетрясений (ml≥3.0) и 575200 значений параметров сейсмогидрогеохимического (СГГХ) мониторинга в этом регионе. Ниже приведены результаты детальных исследований по каждому из вышеуказанных направлений, сейсмологическому и сейсмогидрогеохимическому.
Согласно опубликованным данным Ф.С.Ахмедбейли [2, c. 56] “напряженно-деформированное состояние в Шамахинской и Исмаиллинской сейсмогенных зонах не стабильно во времени и пространстве”. Ясно, что оно зависит от геодинамического режима и физико-химических процессов, которые контролируют сейсмичность, а также – аномальное, короткопериодное изменение флюидогеодинамической обстановки в регионе. На рис. 1.-2. отражены местоположение сейсмических очагов и сейсмическая активность региона за 13-ть лет (1998-2011 гг.). На основе анализа сейсмологической “Базы данных…” было установлено, что магнитуда реализованных землетрясений варьировала в интервале ml=3.0÷5.6; Мpv=3.0÷5.0, а их очаги – на глубинах h=5÷47 км. В своей работе Ф.С.Ахмедбейли отметил, что “нижняя граница этих гипоцентров, в зависимости от местоположения сейсмического очага, соответствует т.н. гранитному или базальтовому слоям, и проходит в низах земной коры и в верхней части мантии”. Анализ сейсмологических данных выявил важный факт: магнитуда большинства реализованных землетрясений была невысокая. В основном, они относятся к разряду очень слабых (ml≤4.0; Mpv≤4.8; К≤10.4) или слабых (ml=4.1÷4.8; Mpv=4.8÷5.5; К=10.5÷11.6) сейсмособытий, но частота их реализации довольно высока (от 50 до 200 в 1 год). Причём, наиболее интенсивными были землетрясения в 2005 и 2011 гг.
Рис.1. Очаги землетрясений, реализованные в Шамахинском районе Азербайджана (1999-2011 гг. ).
Важное значение для разработанного нами экспресс-метода дифференциации сейсмических очагов по аномалиям в сейсмогеохимических полях флюидов в пределах одной сейсмозоны имел следующий вывод Ф.С.Ахмедбейли: “очаги и очаговые зоны землетрясений, как тектонические структуры, следует дифференцировать в зависимости от целого ряда факторов: их глубинного интервала, т.е. мощности деформируемой толщи; характера сопряжения со смежными геологическими телами; интенсивности (плотности) распределения эпицентров в сейсмоактивном регионе; состава горных пород и реологических условий среды (очага)”.
Кроме этого вывода, также важное значение для наших исследований имеют исследования С.Т.Агаевой (С.Агаева, 1999), которые показали, что в 60% случаев механизмы очагов слабых и сильных землетрясений совпадают. Косвенно этот факт подтверждает ранее установленную закономерность Керамовой Р.А., что сейсмогеохимические “портреты” сейсмических очагов индивидуальны и стабильны для каждого конкретного сейсмического
Рис. 2. Гистограммы распределения землетрясений Шамахинской сейсмогенной зоны (1998-2011 гг.).
очага или очаговой зоны. Незначительная разница будет зависить от разницы в магнитуде и глубины залегания реализованного очага.
Особо отметим, что местные гипоцентры удалены от объектов сейсмогидрогеохимического мониторинга в Шамахинской сейсмозоне на расстояние Δ=6÷15 км. А объекты наблюдений представлены подземными водами артезианских, субартезианских скважин и источниками минеральных вод. Они имеют разный ионно-солевой состав и генезис.
При сравнении карты расположения очагов землетрясений за период времени 1998-2011 гг. в Шамахинской сейсмогенной зоне, нами был сделан вывод о том, что, в основном, гипоцентры землетрясений можно разделить на 2 (две) локальные зоны: а) высокогорная, Мыхтокянская; б) предгорная, Маразинская. Причём, повышенная сейсмоактивность (по магнитуде) более характерна для горной части региона. Также нами была установлена каскадная активизация участков внутри одной, конкретной сейсмозоны. Однако, в целом оказалось, что сильные землетрясения группируются вдоль северной ветви регионального, глубинного Вандамского разлома – Шамаха-Вандамской. Она, аналогично основному разлому, трассируется также в субмеридианальном направлении.
Такая высокая сейсмичность данного региона обусловлена тем, что он находится в пределах южного склона мегантиклинория Большого Кавказа, который имеет сложное геологическое строение и в сейсмическом отношении является чрезвычайно активным.
Из опубликованных материалов по тектонике региона известно (Э.Ш.Шихалибейли, 1967, 1996; Р.А.Агамирзоев, 1976) , что в предгорной, Маразинской зоне сейсмические очаги тяготеют к южной ветви Вандамского разлома – Алазань-Агричай-Алятскому разлому. Он также относится к крупным региональным разломам глубокого заложения, проникает почти до подошвы земной коры и простирается от западных границ Азербайджана до шельфовой зоны Каспийского моря. По результатам геолого-тектонических (Э.Ш.Шихалибейли, 1967, 1996) и сейсмотектонических (Р.А.Агамирзоев, 1976) исследований, здесь выявлены Вандамская, Шамаха-Вандамская и Шамаха-Аджичайская сейсмогенные зоны.
А теперь рассмотрим результаты, полученные на основе интерпретации и анализа “Базы данных СГГХ мониторинга подземных вод в Шамахинском районе…” за 13-ть лет (1998-2011 гг.). Нами был детально изучен режим круглогодичных пространственно-временных вариаций 12-ти параметров ионно-солевого состава. Он представлен следующими ионами: [pH; Eh; CO3; HCO3; ∑(Cl,Br,I); SO4; общая жёсткость; Ca; Mg; ∑(Na,K); минерализация; ∑[(Fe2+,Fe3+)]. При сопоставлении сейсмологического материала и “Базы данных СГГХ мониторинга подземных вод в Шамахинском районе…” были выявлены информативные, сейсмогидрогеохимические параметры-индикаторы землетрясений. Их концентрация короткопериодно изменялась непосредственно перед реализацией местных, Шамахинских землетрясений. Отметим, что предыдущими исследованиями Керамовой Р.А. (Керамова, 2004-2009) были установлены следующие важные закономерности:
а) короткопериодное аномальное возмущение сейсмогеохимического поля флюидов на объектах наблюдений возникает только на заключительном этапе подготовки землетрясения, который соответствует 1÷16 дням;
б) комбинации информативных сейсмогеохимических параметров в сейсмогеохимических “портретах” сейсмических очагов индивидуальны и стабильны для каждого конкретного сейсмического очага или очаговой зоны; в) сейсмогеохимические “портреты” сейсмических очагов или сейсмогенных зон индивидуальны и стабильны для каждого конкретного объекта сейсмогеохимического мониторинга.
На основе вышеуказанных 3-х закономерностей этим автором впервые был разработан экспресс-метод идентификации сейсмических очагов по аномалиям в сейсмогеохимических полям флюидов Азербайджана. Для этого был создан идентификационный график – сейсмогеохимический “портрет” сейсмического очага. На нём отражаются все комбинации СГГХ элементов-индикаторов, характерные для конкретных, реализованных землетрясений в конкретном объекте мониторинга. В результате, на основе комплексно систематизированных, обобщенных и проанализированных сейсмологических и сейсмогеохимических материалов, впервые ею был создан “Атлас идентификации сейсмических очагов по сейсмогеохимическим полям флюидов Азербайджана” за период 1986-2016 гг. Эта разработка не имеет аналогов в мировой практике сейсмопрогностических работ.
В связи с вышеизложенным, на основе применения данного экспресс-метода, на рис.3.-6. отражены вариации аномальных СГГХ параметров и сейсмогеохимические “портреты” очагов конкретных сейсмических событий (ml≥3.0; Мpv≥4.0), которые произошли в Шамахинской высокогорной зоне, в районе Мыхтокянского хребта (сел. Дямирчи и Чухурюрд). В частности, было установлено, что процесс подготовки землетрясений, очаги которых трассируются в Шамаха-Вандамском сегменте Вандамского регионального разлома, вблизи селений Дямирчи и Чухурюрд, сопровождается короткопериодным (7÷12 дней), аномальным изменением СГГХ поля в подземных водах региона. При этом, были выявлены наиболее характерные как информативные элементы-предвестники землетрясений этого участка, так и комбинации следующих ионов: щелочно-кислотные свойства среды миграции (pH), карбонат (CO3), гидрокарбонат (НCO3), сумма хлор-бром-йода (∑(Cl,Br,I), сульфат (SO4), сумма натрия и калия ∑(Na,K).
Для предгорной, Маразинской зоны Шамахинского района, была установлена аналогичная закономерность: аномальное, короткопериодное изменение концентрации сейсмогидрогеохимического поля относительно фоновых, среднесезонных значений при подготовке сейсмических очагов к реализации землетрясений. Однако наличие комбинаций информативных параметров этой зоны кардинально отличалось от Мыхтокянской. Этот факт подтвердил ранее установленную закономерность (Керамова, 2004): комбинации информативных сейсмогеохимических параметров индивидуальны
Рис. 4. Вариации информативных сейсмогеохимических параметров на заключительном этапе подготовки Шамахинских землетрясений (2005-2011 гг.).
Рис. 5. Сейсмогеохимичекий «портрет» сейсмического очага.
Рис. 6. Сейсмогеохимичекий «портрет» сейсмического очага.
Отметим, что для предгорной, Маразинской локальной сейсмозоны информативными сейсмогеохимическими параметрами являются следующие ионы: кислотно-щелочные свойства среды (Ph),окислительно-восстановительные свойства среды (Eh), сумма хлора, брома, йода [∑(Cl,Br,J)], сульфат (SO4), магний(Mg),сумма натрия, калия [∑(Na,K)], минерализация (М);
Таким образом, в результате выполненных исследований на основе анализа материалов из “Базы сейсмологических данных…”и “Базы сейсмогидрогеохимических данных…” по Шамахинскому району нами были установлены следующие новые закономерности:
1) землетрясения, которые произошли в пределах выделенной локальной сейсмозоны, характеризуются наличием одинаковых комбинаций СГГХ параметров, т.е. подобием в проявлении сейсмопрогностических признаков. Очевидно, данный факт обусловлен сходством геолого-тектонических условий формирования очагов землетрясений в одинаковых, локальных участках и единством механизма геодинамических факторов.
2) один и тот же СГГХ параметр в разных объектах, в конкретный день до сейсмособытия может проявиться в виде положительной и отрицательной аномалии. Этот факт свидетельствует о подготовке к реализации одновременно нескольких очагов землетрясений, которые имеют разный механизм действия и разные координаты внутри одной очаговой зоны.
На этой закономерности основан экспресс-метод дифференциации местоположения (“диапазона-интервала” координат) сейсмических очагов по аномалиям в сейсмогеохимических полях флюидов внутри единой, конкретной сейсмогенной зоны. Эти зоны дифференциации были названы микросейсмозонами внутри конкретных сейсмогенных зон. Они отражены на тектонической карте М 1:1 000 000 глубинных разломо (рис. 7.) доальпийского фундамента, с учетом новейших геофизических данных (Т.Н.Кенгерли, А.М.Алиев). В частности, конкретные комбинации сейсмогео
Рис. 3. Очаги землетрясений, реализованных в Шамахинском и Исмаиллинском районах Азербайджана (1998-2011 гг.) и выделенные микросейсмозоны (авторы: Керамова Р.А., Кудрявцева Е.Н., 2012 г.).
химических параметров являются предвестниками землетрясений (ml≥4.0,h≥3км) в конкретной из 5-ти выявленных сейсмомикрозон:
а) Исмаиллинская; б) Мыхтокянская; в) Центрально- Шамахинская; г) Восточно-Шамахы-Маразинская; д) Южно-Шамахинская (Гушчинская).
Следует особо отметить, что установленные в представленной работе закономерности о наличии микросейсмогенных зон в Шамахинской и Исмаиллинской сейсмонах были включены в “Важнейшие результаты НАН Азербайджана за 2012 г.” Эти результаты были получены для региона, в котором ранее другими известными учёными был исследован каждый сантиметр.
ВЫВОДЫ:
На основе анализа “Базы Данных” сейсмологического и сейсмогеохимического материалов, поступающих в круглогодичном режиме, за период времени 1998-2011 гг. впервые были установлены следующие важные закономерности:
- По аномалиям в сейсмогеохимических полях флюидов, в пределах одной сейсмогенной зоны, можно локализовать разнотипные по механизму сейсмические очаги и выявить их приуроченность к разным тектоническим структурам.
- Всю группу очагов можно условно разделить на две (2) большие группы – верхнюю и нижнюю. Внутри них чётко выделяются 4 (четыре) более мелкие группы гипоцентров, которые условно названы нами микросейсмозонами: а) горная зона – окрестности Мыхтокянского хребта; б) предгорная зона – Шамахы-Маразинская группа.
- Выявленные аномалии в геохимических полях флюидов возникают только на заключительном этапе подготовки землетрясений в Шамахинской и Исмаиллинской сейсмогенных зонах. Этот интервал времени, в основном равен 7÷12 дням.
- Впервые по результатам многолетнего мониторинга сейсмогеохимических полей в Шамахинской и Исмаиллинской сейсмогенных зонах на основе комбинаций геохимических параметров выделены 5 микросейсмозон.
- Конкретные сочетания сейсмогеохимических параметров являются предвестниками землетрясений (ml≥4.0; h≥3км) в конкретной из 5-ти выявленных сейсмомикрозон.
Подводя итог результатам настоящей работы, отметим, что разработанный экспресс-метод дифференциации очаговых зон землетрясений по аномалиям круглогодичного сейсмогидрогеохимического мониторинга флюидов, имеет важное значение для решения проблемы оперативного сейсмопрогноза в наиболее активных сейсмогенных зонах Азербайджана – Шамахинской и Исмаиллинской.
ЛИТЕРАТУРА
1.Шихалибейли Э.Ш. 1996. – Некоторые проблемные вопросы геологического строения и тектоники Азербайджана. Изд. “Элм”, Баку. 1996.
2.Ахмедбейли Ф.С., Гасанов А.Г. 2004. – Тектонические типы сейсмических очагов Азербайджана. Изд. “Элм”. Баку. С. 46-59.
3.Т.Кенгерли, А.Алиев. 2002. – Карта глубинных разломов доальпийского фундамента в Азербайджане (М 1:1000000). Баку. Институт Геологии НАНА.
4.Каталог сейсмопрогностических наблюдений на территории Азербайджана. 2005-2011 гг. РЦСС при НАН Азербайджана. Изд. “Элм”. Баку.
5.Керамова Р.А. — Сейсмичность и геохимические поля флюидов Азербайджана. Автореферат докторской диссертации. М., Институт Физики Земли, 2004.
6.Керамова Р.А. — Оперативная диагностика сейсмических очагов сильных землетрясений (М³5.5) по геохимическим аномалиям флюидов Азербайджана. //Физика Земли. М. № 4, 2005, с. 29-43.
7.Keramova R.A. — The express-methods of the on-line forecast of “horizons of magnitude, time and the site” of the earthquake center on geochemical fields of fluids. //Science without bordes. Volume 3. 2007/2008. p. 424-432.
8.Keramova R.A. — Results of use of express-methods of the operative forecast of earthquakes on geochemical fields of fluids in Azerbaijan (2001-2007). //Science without bordes. Volume 3. 2007/2008. p. 436-443.[schema type=»book» name=»ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ОЧАГОВ ПО CЕЙСМОГЕОХИМИЧЕСКИМ ПОЛЯМ ПОДЗЕМНЫХ ВОД АЗЕРБАЙДЖАНА» description=»В Азербайджане, Шамахинский район относится к зоне повышенной сейсмической активности, поэтому исследования для оперативного прогноза землетрясений в этом регионе имеют большое научное и практическое значение и важность. В связи с этим круглогодичный мониторинг режима подземных вод в этом регионе для решения проблемы оперативного прогноза землетрясений является чрезвычайно информативным и перспективным.» author=»Керамова Рамида Ага-Дадаш гызы, Кудрявцева Елена Николаевна, Абдулразагова Парвана Аждар гызы, Османова Олеся Олеговна » publisher=»Басаранович Екатерина» pubdate=»2016-12-04″ edition=»euroasia-science_30_22.09.2016″ ebook=»yes» ]