Статические и кинематические основы сейсмической геодинамики очаговых зон землетрясений и пространственно-временного прогнозирования (стр. 4 )

Исследуются закономерности динамики энергетически максимальных удаленных и близких форшоковых последовательностей в процессах подготовки очаговых зон сильных землетрясений. Проблемы обнаружения динамических пространственно-временных структурных образований, состоящих в причинно-следственной связи с сильными землетрясениями и возникающие в процессе его подготовки, стоят на пути создания моделей землетрясений и сейсмичности, обладающих прогнозной значимостью при оценке пространственных размеров очаговых блоков, их формы, объема, границ и максимальной магнитуды или "сейсмического потенциала" и возможного периода времени их ожидания. Поэтому одним из главных выходов на новые методические возможности моделирования сейсмического процесса подготовки очаговой зоны сильных землетрясений видится в отказе от априорной пуассоновости и переходе к изучению внутренних связей этого процесса. Формализованные методы пространственно-временной организации сейсмичности разработаны еще мало из-за отсутствия адекватной надежной теоретической модели. Из-за этого поиск алгоритма моделирования осуществляется в основном феноменологически на основе определенных концепций очаговой зоны путем ретроспективного анализа явлений, предварявших сильные землетрясения прошлого. Основу концепций очаговой зоны настоящего моделирования составляли следующие положения. Крупнейшие землетрясения – физически взаимосвязанные события и подчиняются закономерностям проявления сейсмических брешей и циклов повторяемости в областях потенциального разрушения. Пространственно-временные объемы соразмерны с площадями выборок, ответственными за подготовку землетрясения соответствующего ранга магнитуды. В пределах этого объема сейсмичность рассматривается как система динамического непуассоновского процесса с локальной и региональной взаимосвязью разновременных субочагов между собой и с будущим главным очагом. В настоящем разделе за основу моделирования зоны очага крупного землетрясения, зон его подготовки, оценки магнитуды и временного интервала ожидания главного землетрясения, а также методов оконтуривания прогнозных зон развития процессов подготовки были приняты известные сейсмологические принципы, отработанные в районах Тихоокеанского и Альпийского подвижных поясов с использованием предложенных новых специфичных процедур для исследуемого ККИ региона (Бабазаде, 1991). При этом руководствовались первым положением концепции моделирования очаговой зоны, сформулированным в начале этого раздела.

Под сейсмическими брешами или областями затишья согласно Моги понимаются ненарушенные площади в сейсмических поясах, остающиеся после нанесения на карту очаговых областей за длительный период. Иначе эти ненарушенные площади называют брешами I рода, в отличие от тех зон затиший, которые были исследованы относительно умеренных землетрясений. Приводятся примеры классического обнаружения сейсмических брешей для Северо - и Восточно-Анатолийских систем разломов в зонах очагов, где впоследствии там возникли сильнейшие землетрясения в 1999 г. Поиск закономерностей пространственно-временного распределения землетрясений с выделением очаговых зон по сейсмическим брешам осуществлялся в пределах установленных поясов сейсмичности ККИ региона с привлечением доступных исторических данных о землетрясениях с М ≥ 6,2 за длительный период (с 400 г. и выше). Принципы составления каталога для всего региона с использованием уточненных материалов отдельных территорий аналогичны тем, которые использовались при подготовке к исследованиям моделей миграции. Анализ особенностей пространственного, временного и энергетического распределения землетрясений проводился на плоскости их проекции для построенных диаграмм вдоль осей каждого из 8 сейсмических поясов региона. При этом на диаграммах зависимости времен возникновения крупных землетрясений характеристиками зон сейсмических брешей являются изменения промежутков времен между сильными событиями в одном и том же месте и периоды спокойствия со времени последнего землетрясения. Наблюдается чередование периодов активности с фазами покоя вдоль поясов, продолжающиеся от 100 до 200-250 лет. Положение же выявленных зон сейсмических брешей в плане определялось и наносилось с привлечением соответствующих координат распределения используемых эпицентров землетрясений прошлого. Действия в направлении последующих исследований предопределялись задачей уточнения диагностики данных о первичной бреши. Эта задача требовала в свою очередь установления предшествующих землетрясению явлений для построения новых моделей подготовки очаговых зон. Среди ряда изученных явлений, представляющих в современной практике ценность как предвестники, сейсмические "бреши второго рода" вида кольцевой сейсмичности Mogi "doughnuts" и их модификации затиший играют главную роль в большинстве успешных прогнозов землетрясений сделанных на сегодня. Подобные явления были обнаружены и изучены в связи с умеренными землетрясениями Азербайджана и прилегающей акваторий Каспия. Способы обнаружения таких явлений основываются на анализе вариаций общей фоновой сейсмичности в периоды подготовки главного толчка. Недостатком при этом является неопределенность в построении границ объема собственно сейсмического очага и внешних границ объема его подготовки. В этом смысле последовательность самих землетрясений содержат наиболее непосредственную информацию о процессе подготовки сильного землетрясения. Среди исследований подобного рода большое место занимает поиск эмпирических закономерностей, которые могли бы дать необходимые ограничения для построения модели последовательности землетрясений. Далее рассматривается одна из таких закономерностей новой формы группирования землетрясений в период подготовки главного сильного события, проявляющаяся в больших интервалах времени, пространства и энергии как последовательность максимальных форшоков в широком и узком смысле. В отличие от известных методологических подходов, предложенный способ выделения областей подготовки сильного землетрясения можно считать наиболее адекватным и детальным в смысле анализа пространственно-временной структуры сейсмичности. Он ориентирован на установление характеристик структурного образования, возникающего в процессе подготовки сильного землетрясения. При этом обособляются и привлекаются временные последовательности максимальных предшествующих толчков с нижним порогом магнитуд на 3-4 порядка ниже прогнозируемого с теоретически-эмпирическим представлением об увеличении "корреляционной длины" временного и пространственного интервала подготовки от объема и величины относительно исследуемого очага землетрясений. В связи с переходом к такому новому аргументу как "событийная шкала", возникает новая функция, зависящая от номера сейсмического события. Сейсмический процесс последовательностей землетрясений в очаговой зоне рассматривается независимо от его поведения в астрономическом времени, а как бы отсчитывая его ход на его «внутренних часах». Исходя из этого, анализ с целью отбора взаимосвязанных с главным толчком событий из обычных каталогов проводился с использованием принципа иерархичности методом последовательного исключения, связанных с каждым из этих форшоков и афтершоков, а также событий относящихся к другим сильным землетрясениям региона, подготовка которых в пространстве и времени перекрывается с изучаемым. Основой исходного материала являлись глобальные, региональные и местные каталоги землетрясений Кавказ – Каспийское море – Копетдаг – Иранского региона, а также каталоги отдельных авторов для разных частей региона. Поиск явлений впервые был осуществлен ретроспективно относительно Рудбарского сильного землетрясения 21.06.1990 г., произошедшего в Иране, путем исследования пространственно-временной эволюции последовательностей предшествующих событий на большом пространстве площади по указанному выше способу и принципам анализа общих каталогов (Бабазаде,1991). Совокупность выделенных максимальных толчков в широком временном и пространственном интервале классифицировалась как форшоковые в широком смысле. Их временная последовательность проявлялась в пространстве в виде двух разделенных и вложенных один в другой орбитальных траекторий распределения кольцевых изометрических структур распределения. Конфигурацию первой траектории образует последовательность близких форшоков с М = 5,4-6,2 за интервал времени г. Эта траектория совпадает с ограничениями объема области затишья, включающего деформации и будущий очаг разрушений. Вторую внешнюю орбитальную траекторию составляла последовательность удаленных сильных максимальных форшоков с М 5,6-7,0 за два наиболее активных интервала времени и г. г. Она окаймляет область предшествовавшей сейсмической активности вокруг первой траектории и зону подготовки будущего главного землетрясения. Данная траектория включает серию эффектов синхронных толчков, возникающих на противоположных отдаленных местах. Спитакское землетрясение М = 6,9 1988 г. также было частью активности траектории этой орбиты. Характерным в нашем примере является отсутствие сильных форшоков в строгом смысле непосредственно перед главным толчок в зоне его очага. Последний такой толчок наблюдался в 1983 г. с М = 5,6. Наиболее близким по времени является сильный глубокий толчок (М = 6,0; h = 60 км) происшедший 16.09.1989 г. на удалении от очага в районе Каспийского моря в пределах нынешней траектории. Это явление, по видимому, определяется взаимодействием асейсмичной области Южного Каспия и зоны подготовки самого землетрясения. Места предваряющих толчков и очага сильного землетрясения генетически взаимосвязаны своим расположением в пределах единой региональной кольцевой структуры, обрамляющей Южно-Каспийский блок. Вышеупомянутые орбитальные траектории форшоков в виде большого и малого кругов вырисовывают на обширной площади нетипичную кольцевую форму. Внешняя область этого кольца искажена тектонической ситуацией за счет ограничения со стороны Евроазиатской плиты и ассейсмичного жесткого блока восточно-центрального Ирана. Хотя последнее искажение возможно и за счет процесса наложения подготовки другого сильного землетрясения во второй сопредельной бреши. Алгоритм выделения таких эффектов был ретроспективно проверен также на ряде ситуаций предваряющих сильные землетрясения Кавказа и сопредельных регионов. Во многих из них наблюдалось закономерное появление двух орбитальных траекторий последовательностей взаимосвязанных сильных форшоков, завершившееся возникновениями главного толчка в центре. В работе приводятся проанализированные случаи 14 землетрясений с магнитудами от 6,3 до 8,2. Наиболее детальный анализ по новой методике представилось возможным осуществить относительно главного сильного Шамахинского землетрясения с М ~ 7,0 на Кавказе (Азербайджан) 13 февраля 1902 г. Значения радиуса R max вокруг эпицентра сильного землетрясения, где перед землетрясениями еще имело место состояние подготовки, изменялись отдо 500 км. В 1998 г. (Bowman et al, 1998) была получена зависимость этого радиуса от магнитуды: lg R max ∞ 0,44 M . Соболев, Пономарев в 2003 г. отмечали, что эта зависимость близка к полученной на совершенно других принципах в работе Добровольского и др., 1980. В период подготовки главного события 1902 г. удалось обнаружить особенности фрактального иерархического распределения сейсмического режима ближних и пяти удаленных контуров последовательностей процесса событий, протекающих в окрестностях критической точки зоны "будущего" главного очага. Наблюдается вложенность выявленных собственных динамических кольцевых структур сейсмического процесса. В следующей главе будет дана геодинамическая интерпретация полученных закономерностей и стадий развития землетрясений и их очаговых зон с учетом энергонасыщенности, фрактальных неоднородностей их строения, совпадения с размерностью системы включенных в процесс разломов земной коры, а также наличия связей между процессами различной природы. Моделирование процессов подготовки магистрального динамического разлома самых крупных событий в натурных условиях по составленным каталогам подтверждает существование процесса иерархического образования оконтуренных систем круговых областей. Обнаруженный масштабный фактор видимо имеет больше методическую, чем физическую природу. Современные представления о самоорганизующейся критичности в приложении к сейсмологии описывают взаимодействия землетрясений разного ранга, кооперативное явление и ускорения их образования перед сильным главным землетрясением. Важным является то, что процессы готовящегося главного землетрясения не только проявляют иерархическое подобие по энергии, но и обладают иерархическими свойствами в пространственно-временном распределении, а также в образовании динамических структур. Эти особенности связанны с фрактальным строением неоднородностей разломов и блоков земной коры и реализуются иерархическим разломообразованием.

Особый интерес также представляют динамические пространственно-временные структуры, обнаруженные в связи с подготовкой максимально сильного за рассматриваемый период Красноводского землетрясения 1895 г. М = 8,2 имевшего место на восточном побережье Каспийского моря в Туркмении, т. к. для него устанавливались также особенности проявления колебания уровня моря. Этому землетрясению предшествовали долговременные изменения уровня моря в виде бухты и непрерывного медленного поднятия по огибающей волне колебаний за 40 лет, а также заметное аномальное опускание его уровня за 5 лет. Аналогичные формы аномалий изменения уровня моря имели место также перед сильными землетрясениями на Японских островах. Наблюдаемые же на фоне поднятия огибающей аномалии положительных знаков временных вариаций коррелируются с удаленными событиями относительно низшего по силе порядка (М = 6-6,9), распределение которых в пространстве обнаруживает явление орбитальной траектории форшоков в широком смысле в виде дуги. Последняя окаймляет с юго-запада и юго-востока обширную область подготовки главного толчка, включающую территорию Южно-Каспийской и Западно-Туркменской впадин. Все эти результаты наводят на мысль возможности того, что орбитальные траектории движения последовательностей сильных форшоков относительно очага землетрясения являются долгосрочным предвестником предстоящего большого события. Предсказания времени землетрясения может быть основано на способе определения градиента регулярности возникновения сильных форшоков. Модель, объясняющая такие явления перед сильным землетрясением, основана на механизме формирования кольцевых структур земной коры в процессе развития вблизи вершины разлома или шероховатости на его бортах и на различиях характера одновременного изменения порового давления вследствие роста напряжений в пределах самого очага и в окружающем кольце. При этом деформационные упрочнения и разуплотнения, связанные с процессами сжатия и растяжения могут обуславливать соответствующую попеременную флюидизацию.

Рассмотрены выявленные закономерности пространственно-временной зависимости сильных глубокофокусных удаленных форшоков и сильнейших мелкофокусных землетрясений и генетические связи между ними в одном и том же поясе сейсмичности. Эти “всплывания” глубоких очагов землетрясений в областях их подготовки перед сильными поверхностными разрушительными землетрясениями можно отнести к одному из важных среднесрочных предвестников в подобных регионах. Наряду с этим именно “всплывание” свидетельствует о глубинном эндогенном происхождении и источниках деформационных волн.

Рассмотрены закономерности динамики последовательностей грязевулканических извержений в процессе подготовки очаговых зон землетрясений. Приводятся примеры разномасштабных миграционных проявлений динамики грязевулканической активности в процессах подготовки и осуществления главных землетрясений с магнитудой 5,0-9,0. На основе методов пространственно-временного анализа и в качестве открытия рассматриваются новые аспекты миграционного явления активности грязевых вулканов. Выявлены два типа направленной миграции грязевулканических извержений, обладающих свойством предвестников сильных землетрясений. До настоящего времени единственные сведения о миграции грязевой активности относились к случаю, когда центры извержений нескольких грязевых вулканов мигрировали в западном направлении вдоль линии одной из крупных систем разломов Каспийско-Главнокавказского сейсмического пояса (Бабазаде, 1985). На примере извержения грязевого вулкана Локбатан (31 марта 1980 г.) из указанной миграционной последовательности и землетрясения М=4,6 (1 апреля 1980 г.) случившегося в данном сейсмическом поясе, было обнаружено парное явление. Предполагается, что ответственным за их возникновение может быть общий механизм, так как оба события физически коррелируются между собой посредством синхронизированного проявления во времени. Вдоль указанного пояса по направлению к западу от вулкана Локбатана 29 октября 1981 произошло Шемаха-Исмаиллинское землетрясение (М 5,4) а также конечное грязевое извержение одновременно и в том же месте с ним. Скорость миграции этих извержений оценивалась примерно в 230 км/год, что схоже со значениями скоростей миграции краткосрочных предвестников сильных землетрясений. Основываясь на сейсмическом анализе данных за период гг. в пределах Южного Каспия и прилегающей территории суши описываются некоторые значительные подобные и новые типы миграционных явлений грязевулканических извержений перед сильными землетрясениями с М>7. Новый тип миграции грязевых извержений служит примером другого процесса, а именно миграции грязевой активности вследствие миграции фронта деформации. Этот новый тип миграции происходит благодаря активности через фронт миграции, проявляясь в форме пространственного распространения возмущения на переднем участке движения этого фронта. В этих случаях достаточно ясно обнаруживается тенденция продвижения линий с извержениями за последовательные интервалы времени в направлении большого землетрясения. Характер подобных миграций грязевых извержений наблюдался в период подготовки и в момент большого Табасского землетрясения М 7,7 (1978). Другой пример второго типа миграции в виде перемещения фронтов извержения грязевых вулканов наблюдался в направлении Красноводского землетрясения с М 8,2 (1895). Методы вышеуказанного анализа позволили выявить также упорядоченную миграцию обоих типов грязевулканических извержений по реконструкции подготовительного этапа для землетрясений 25 ноября 2000 г. (М=5,8; 6,3) и 6 декабря 2000 г. (М=7,3), возникших соответственно несколько километров юго-восточнее и северо-западнее г. Баку в Каспийском море и в Западном Туркменистане. Особенно подробно рассматриваются масштабные проявления миграционной динамики грязевулканической активности в процессах подготовки главного Суматринского землетрясения и цунами с М 9,0. Обнаруженные неизвестные ранее миграционные явления грязевых извержений в направлении к будущему сейсмическому очагу с удалением намного превышающих его размеры и в период перед, и одновременного в момент самого главного землетрясения связываются с моделью распространения волн напряжения вдоль субвертикальных и горизонтальных зон и систем разломов осадочной части земной коры. В связи с этим выдвинута концепция осадочно-ярусной геодинамики блоков и обосновывающий эти проявления механизм совместного действия вертикальных и горизонтальных сейсмических и криповых движений по системам разломов, ограничивающих эти блоки.

Глава 6. Динамическое районирование сейсмической опасности и геодинамические модели долгосрочного прогноза очаговых зон землетрясений. Глава посвящена построениям статической модели динамического районирования сейсмической опасности зон подготовки отдельных очагов землетрясений, блоковой геодинамической модели, сейсмокинематике крупного региона подготовки максимально сильных землетрясений, модель-макет кусочно-блоковой структуры геодинамики очаговых зон землетрясений, физической модель долгосрочного динамического прогноза очаговых зон землетрясений. В основе перспектив научного решения проблемы оценки сейсмической опасности лежат принципы одновременного использования разработанных методов динамического сейсмического районирования, с одной стороны и методов долгосрочного динамического прогноза времени, места и силы готовящихся сильных сейсмических событий с другой. При этом комплексно использовались результаты предложенного сейсмологического, геофизического и геодинамического мониторинга зон процессов подготовки землетрясений, воплощающую стратегию долгосрочного динамического прогноза очагов землетрясений в блочных фрактальных средах, а также разные по природе и времени действия изученные естественные геофизические проявления предвестники процессов подготовки землетрясений. Изложены примеры оценки сейсмической опасности методами статического и динамического прогноза землетрясений. Для построения статических моделей оценки сейсмической опасности применялись такие методы снижения ущерба от землетрясений, как расчеты ускорений с использованием SEISRISK III (Bender and Perkins, 1992) для Кавказско-Каспийского-Копетдагского региона и прилегающей территории Ирана. Новые подходы аналитических расчетов численных моделей максимального ускорения грунта и интенсивности сотрясений, для сейсмического детального и микрорайонирования зон подготовки отдельных очагов Апшеронского полуострова; включая г. Баку, Сумгаит, а также методы динамического долгосрочного прогноза очаговых зон землетрясений Кавказско-Иранского региона. Как результат выполненных исследований представляются новые схематические карты сейсмического районирования очаговых зон подготовки землетрясений территории Азербайджана, Кавказа, карта сейсмической опасности и оценки максимальных магнитуд для Кавказско-Копетдагского региона, составленная с использованием независимых методик (в том числе – Probalistic и компьютерных программ) и на базе специального каталога и модели активных разломов сейсмических очаговых зон. Реализованы специальные расчеты сейсмической опасности региона, для крупных городов, таких как Ерзурум, Табриз, Баку, Тбилиси и др., а также даются периоды повторяемости в годах значений ускорений. Эти значения колеблются от 0,1g до 0,8g. Город Ерзурум (Турция) имеет самый высокий уровень опасности. В порядке убывания уровня опасности располагаются города Ашхабад (Туркменистан), Табриз (Иран), Ереван (Армения), Баку (Азербайджан), Тбилиси (Грузия). Оценочные прогнозные значения на карте максимальных магнитуд зон сейсмических очагов оказались впоследствии в хорошем согласии с реальными наблюдениями двух землетрясений, произошедших в г. Баку 25 ноября 2000 г. с М=5,8 и 6,3. Для сейсмического детального и микрорайонирования зон подготовки отдельных очагов Апшеронского полуострова была изучена сейсмичность, геология, геоморфология и топография Апшеронского полуострова, включая Баку. Выбраны типовые (близкие и удаленные) землетрясения, для которых определены коэффициенты затухания сейсмических волн. Определен фактор изменения интенсивности сейсмической волны, а также интегральный эффект многослойной среды для проходящих сейсмических волн. Построены карты сейсмического детального и микрорайонирования на основе данных о максимальных ускорениях верхней части грунта для типовых (близких и удаленных) землетрясений. Количественное исследование проведено с использованием теоретических расчетов волновых полей для типовых землетрясений и расчетов по пакетам компьютерных программ SHAKE (японская версия) и Mapinfo Professional 4.5 (США). Карты сейсмического микрорайонирования находятся в согласии с данными, основанными на макросейсмических обследованиях, и существенно уточняют существующие представления как по точности количественных оценок, так и по детальности. Дальнейшее совершенствование расчетов и использование двух- и трехмерных моделей реальных нелинейно упругих сред в сочетании с новыми полевыми и лабораторными методами инженерной геологии позволит существенно улучшить метод сейсмического микрорайонирования и снизить сейсмический риск. Приводятся результаты решения проблемы сейсмической опасности на новой концептуальной и базовой основе методам и динамического прогноза очаговых зон готовящихся землетрясений. Такой долгосрочный динамический прогноз для Кавказско-Каспийского и Восточно Анатолийско-Иранского региона был основан на систематическом сейсмогеодинамическом подходе к исследованию очаговых зон подготовки сильных землетрясений разной величины и на построенной физической блоковой модели сейсмокинематики этого региона. В результате прогнозной динамическая регионализации степени сейсмической опасности дается прогноз не только места и зоны потенциальных сильных землетрясений, но также периоды увеличения вероятности их возникновения в пределах объемов будущих главных толчков. На основе сейсмогеодинамических разработок восстанавливаются формы движущихся блоков и характера их движений по системам разломов в процессе подготовки сильных землетрясений. По пространственно-временным миграциям сейсмических очагов в земной коре и новым явлением миграции грязевулканических извержений построена модель взаимодействия блоков ККИ региона, из которой вытекают связи между определенными этапами процесса взаимодействия блоков и рекомендации по экспериментальному определению этих этапов, которая и способствовала созданию физической прогностической модели очагов сильных землетрясений и очаговых зон подготовки их сейсмичности и естественных геодинамических проявлений. По согласующимся результатам разных методов установлены факты закономерного дрейфа очагов землетрясений. На основе построенных физических моделей геодинамики была установлена квазициклическая миграция очагов землетрясений вдоль линейных сейсмических поясов. Характерные расстояния – периоды между наблюденными миграционными полосами на плоскости диаграмм – время – расстояние колеблются от 6,6 до 16 лет для полос сейсмичности.

Полученное результаты впервые позволили иметь статистически значимые представления о модели сейсмокинематики для крупных сейсмоактивных, в том числе зарубежных регионов, сейсмогенетически связанных между собой. Для утверждения об их тектонической значимости были разработаны геодинамические модели сейсмокинематики региона. С этой целью привлекались оценки тектонических ситуаций, концепции по горизонтальным неоднородностям литосферы и геофизические данные о системах линейныхи колцевых разломов и блоков. Модель представляется в виде схемы распределения всех указанных элементов. Выявленные траектории миграции очагов отождествляются с моделью распространения “деформационных” волн. Полученная геодинамическая модель свидетельствует о наличии разнообразия основных систем напряжений и объемов источников деформаций. Движения волн деформаций вдоль активных разломов объясняются геодинамикой взаимодействия блоков, а также режимом коллизии литосферных плит. Движение в направлениях от Кипрской дуги, Макрана и зоны перехода к Б. Кавказу от Каспийского моря, могут являться причинами механизма субдукции. В Эрзинджан-Ванской и Копетдаг-Биналудской дугах орогенов, где пересекаются более двух систем разломов, направление движения волн деформаций согласуется с распространением отсюда осей максимальных касательных напряжений, обусловленных внедрением и давлением выступа Аравийской плиты, а также Евроазиатской и Афганской плит. Демонстрируются также и прогностические возможности модели. Активизация сейсмичности с М≥5 на Кавказе предшествует крупным событиям не только в Ванско-Эрзинджанском дизъюнктивном узле, но также и в Копетдаг-Биналудской. дуге. Подтверждением может являться наблюдаемая синхронизация периодов высокой активности в указанных узлах. Вращения блоков Южного Каспия и восточно-центрального Ирана (Лут) против часовой стрелки объясняется проявлением внутренних деформаций. Регион в целом исследовался на предмет установления зон возможного возникновения крупных землетрясений по пространственно-временным закономерностям распределения землетрясений с М≥6,2 на основе составленных каталогов за весь доступный исторический период. Местоположения зон идентифицировались по затишьям I рода и их характеристикам в результате анализа диаграмм зависимости времен землетрясений от расстояний по оси каждого пояса. Оценки интервалов времен ожидания сильных землетрясений осуществлялось графическим способом по наблюденным рядам миграционных полос с экстраполированием их в зоны затиший. Таким образом, исходя из прошлого развития сейсмической активности, ее периодичности, а также наклонов полос и направленности миграции землетрясений был осуществлен прогноз сильных землетрясений для всего региона. Результаты построения карты прогнозируемых 20 зон с интервалом времени ожидания (3-7 лет) и силы землетрясения (М=6,5÷8,0) приводятся в работе. На основе обобщения комплексных результатов исследования дается характеристика некоторых из зон. Полученные средние расстояния-периоды между наблюденными миграционными полосками сейсмических поясов использовались для построения прогнозных зон очагов, в пределах которых в будущем следует ожидать появление сильных землетрясений. Оценка интервалов времен осуществлялось графическим способом по наблюденным или миграционным полосам, с привлечением информации о сейсмических брешах, полученных по предыдущим диаграммам. Совместное рассмотрение указанных выше диаграмм и сейсмических брешей по каждому из поясов, а также построенной блоковой геодинамической модели сейсмокинематики ККИ региона позволило предсказать возникновение крупных землетрясений, исходя из прошлого развития сейсмической активности, ее периодичности, а также по динамическим структурам сейсмоскоростных аномалий, наклонов полос миграции землетрясений и направленности их в пространстве. Результаты прогнозирования потенциально возможных мест землетрясений, их силы и интервалов времени повышенной вероятности их возникновения приводится в (Бабазаде, 1991, 1996, 2000, 2004, 2005). На примере последних 200 лет развития водного бассейна Каспийского моря доказывается, что особенности проявления колебаний его уровня обусловлены подготовкой и реализацией главнейших землетрясений мира. Предложены нетрадиционные пути подхода к поиску предикторной связи характерных особенностей колебания уровня моря и параметров динамических пространственно временных структур поля сейсмичности типа областей сейсмических затиший и кольцевой формы сейсмичности в период. подготовки главных сильнейших землетрясений. При этом анализ связи с событиями осуществлялся не для отдельных флуктуации значений параметров изменения уровня моря, а для временных интервалов повышенной коррелируемости реализации этих параметров в пространстве. Подход основан также на современных представлениях о масштабности кинетики деформационного и сейсмического процессов и в первую очередь о нелокальных взаимосвязей сильных землетрясений из разных тектонических структур, о различиях областей ответственных за иерархическую подготовку сильных главных землетрясений. В результате такого анализа представилось возможным обнаружить новые предвестники землетрясений, формируемые не как единичная временная аномалия в одном пункте ожидания, а как определенная закономерность появления аномалий типа "разладки" в области подготовки землетрясений. Особый интерес представляют динамические пространственно-временные структуры, обнаруженные в связи с подготовкой максимально сильного за рассмотренный период Красноводского землетрясения 1895 г. М 8,2, имевшего место на восточном побережье Каспийского моря в Туркмении, т. к. для него устанавливались также особенности проявления колебания уровня моря. Этому землетрясению предшествовали долговременные изменения уровня моря в виде бухты и непрерывного линейного поднятия по огибающей волне колебаний за 40 лет, а также заметное аномальное опускание его уровня за 5 лет. Наблюдаемые же на фоне поднятия огибающей аномалии положительных знаков временных вариаций коррелируются с удаленными событиями относительно низшего по силе события, распределение которых в пространстве обнаруживает явление орбитальной траектории форшоков в широком смысле в виде дуги. За весь рассматриваемый период времени наблюдается четкая закономерность корреляции фаз низкого стояния колебания уровня Каспия с подготовкой удаленных от него на значительные достаточно большие расстояния главнейших землетрясений мира, вместе с тем последнее событие в Индийском океане в 2004 г. коррелируется с фазой высокоградиентного скоростного подъема его уровня на его остановке и незначтельном спаде. Синхронизация предвестниковой сейсмической активности на больших удалениях от главного очага Суматринского землетрясения в период длительной подготовки его очага вызвана, видимо, расположением Каспийского узла пересечения разломов в едином подвижном поясе с Индонезийским тектоническим узлом и вероятно с такими глобальными причинами, как изменение скорости и положение оси Земли. Полученные результаты согласуются с представлениями реализации механизма сейсмогенеза в условиях преимущественного сжатия.

Основные выводы

В работе получены следующие основные выводы:

Предложена и обоснована концепция сейсмических и сейсмологических методов исследований, основанная на современных представлениях о разномасштабности, иерархичности блоковой структуры, дилатантно-сдвиговых разломных зонах земной коры и их динамическом эволюционно-генетическом системном подходе в сочетании с комплексным прогрессивным моделированием физических процессов в областях подготовки очагов сильных землетрясений разных регионов.

Разработаны и применены методы многоволновых ГСЗ (преломленных, отраженных, дифрагированных, поперечных и обменных), в том числе с трехкомпонентной регистрацией волновых полей для локальных и региональных очаговых зон на различных глубинных уровнях верхних слоев Земли. Созданы структурно-скоростные одно-, двух-, трехмерные и многопараметрические модели очаговых зон землетрясений разного масштаба. На их основе установлены дилатантно-разломные зоны с фрактальной геометрией и неоднородно-блоковая структура коры, изменяющаяся в пространстве как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Осуществлено районирование по скоростным моделям выбранных территорий очаговых областей готовящихся землетрясений. Разработан метод оценки статического режима напряженного состояния земной коры и выявлены локальные объемы и их конфигурации с аномально высокими значениями вертикальной составляющей поля упругих напряжений. Построены локальные годографы Р - и S - волн, позволившие уточнить структуры форшоков и афтершоковых областей.

Предложена геодинамическая модель Кавказско-Каспийского сейсмоактивного региона, основанная на динамическом взаимодействии блоков земной коры и эффектах кинематической несовместимости. Развита методология сейсмологического мониторинга различных пространственно-временных особенностей геофизических процессов, происходящих в очаговых зонах готовящихся сильных землетрясений, включая процессы их подготовки и последствий. На основе унифицированных каталогов сейсмических событий разработаны пространственно-временные обьемные модели разломно-блоковых структур очаговых зон, а также модели развития сейсмогеодинамических процессов, предшествующих сильным землетрясениям.

На базе анализа обширной статистики времен пробега объемных сейсмических волн, анизотропии скоростей поперечных волн, изменения геодинамических и геохимических процессов, соотношения глубоких и поверхностных очагов, миграции последовательности землетрясений и активности грязевых вулканов, анализа группируемости и взаимосвязанности землетрясений, выявления эффектов самоорганизации сейсмичности развит комплексный подход к анализу сейсмогеодинамических процессов. Разработаны пространственно-временные модели предвестников, обусловленные подготовкой очаговых зон землетрясений, имеющие прогностическую значимость. Эффективность методов продемонстрирована в ходе их ретроспективной апробации. Осуществлен прогноз мест потенциально возможных крупных сейсмических очагов с оценкой интервалов времен их повышенной вероятности возникновения.