Введення

Землетруси за своїми руйнівними наслідками, кількістю жертв і деструктивного впливу насреду проживання людини займають одне з перших місць серед інших природних катастроф. Вони зумовлені триває сотні мільйонів років глобальнойеволюціей літосфери нашої планети. На території Північної Євразії все геодинамічні і сейсмічні процеси тісно пов'язані із взаємодією восьмікрупних літосферних плит - Євразійської, Африканської, Аравійської, Індостанської, Китайської, Тихоокеанської, Охотоморской і Північно-Американської.

Запобігти землетрусу неможливо, однак їх руйнівні наслідки та колічествочеловеческіх жертв можуть бути зменшені шляхом створення достовірних карт сейсмічного районування, застосування адекватних норм сейсмостойкогостроітельства та проведення в сейсмоактивних районах довгострокової політики, заснованої на підвищення рівня поінформованості населення і федеральних органовоб загрозу землетрусів і вміння протистояти підземної стихії.

Основними поняттями, пов'язаними з соціально-економічними наслідками землетрусів, є наступні.

nn сейсмічного районування - це картування сейсмічної опасності.Сейсміческая небезпека - ймовірність виникнення (перевищення, не перевищення) сейсмічного ефекту певної величини в даному пункті протягом заданого інтервалу часу (вимірюється в балах, пікових і спектральних прискореннях і т.п.).

nn Сейсмічна вразливість - відношення очікуваних витрат по відновленню об'єкта до егопервоначальной вартості (вимірюється від 0.0 до 1.0). Сейсмічний ризик - імовірність втрат від землетрусів за определеннийпромежуток часу відповідно до сейсмічної небезпекою і вразливістю об'єктів (число можливих жертв, економіческійі екологічної шкоди та ін ).

Сейсмічного районування актуально для всіх без винятку регіонів Росії, де навіть наотносітельно спокійних в геологічному відношенні рівнинних територіях мали місце, і можливі в майбутньому, досить сильні і руйнівні землетрясенія.Свише чверті території Російської Федерації схильне до сейсмічних впливів, що вимагає проведення антисейсмічні заходів. Значітельнуюплощадь займають надзвичайно небезпечні в сейсмічної відношенні 8-9-ти і 9-10-бальні зони. До них відносяться Далекий Схід і весь південь Сибіру. У європейській частістрани таким регіоном є Північний Кавказ. Відчутні і 6-7-бальні землетруси властиві Середньому Уралу і Приуралля, Поволжя, Кольському півострові і сопредельнойс них території. Техногенна сейсмотектоніческая активізація характерна для нафтовидобувних районів Татарстану й Башкортостану.

Відомі місцеві землетруси і у Воронезькій області, де розташована Ново-Воронезька АЕС.Угроза землетрусів з кожним роком зростає в міру освоєння сейсмоактивних територій та будівництва в їх межах особливо відповідальних споруд.

Дослідження в області сейсмічного районування базуються на детальному і комплексномізученіі глибинної структури земної кори і всієї літосфери, сучасної геодинаміки, регіональної сейсмічності, сейсмотектоніки і інженернойсейсмологіі.Оні включають в себе ідентифікацію сейсмоактивних структур, визначення параметрів їхнього сейсмічного режиму і загасання генерується імісейсміческого ефекту з відстанню, а в результаті - імовірнісний розрахунок та картування сейсмічної небезпеки на земній поверхні. Залежно отзадач, ступеня детальності і масштабу досліджень сейсмічне районування може бути загальним (ОСР, масштаб 1:5-млн - 1:2,5-млн), детальним (ДСР, масштаб1 :500-тис - 1:100-тис) і мікросейсміческім (БМР, масштаб 1:50-тис і більше). Однак першорядним і опорним для всіх наступних побудов є ОСР, засноване на регіональних і міжрегіональних сейсмологічних і геолого-геофізичних дослідженнях, які сприяють виявленню планетарних сейсмогеодінаміческіхвзаімодействій літосферних плит і блоків земної кори сейсмоактивних регіонів.

Карти ОСР в генералізованому вигляді характеризують ступінь сейсмічної небезпеки всій терріторіістрани і суміжних сейсмоактивних регіонів і використовуються для соціально-економічного планування, раціонального землекористування ісейсмостойкого будівництва. Тільки на їх основі можуть і повинні складатися більш детальні карти ДСР і СМР, що враховують разом з регіональними локальниесейсмотектоніческіе, сейсмічні, грунтові та інші природні умови.

Сейсмічна небезпека з кожним роком не зменшується, а зростає в прямому зв'язку схозяйственним освоєнням сейсмоактивних територій і впливом людини на літосферних оболонку Землі (будівництво великих гідротехнічних споруд, видобуток корисних копалин тощо). Підвищений сейсмічний ризик пов'язаний і з розміщенням у сейсмоактивних регіонах атомних електростанцій та інших екологіческіопасних об'єктів, оскільки навіть незначні землетруси можуть порушити їх нормальне функціонування.

Наприкінці минулого і на початку цього століття, завдяки видатного внеску вітчизняних вчених вміровую сейсмологи, Росія протягом багатьох років відігравала провідну роль в науці про землетруси. З ім'ям Б. Б. Голіцина пов'язано створення прообразу современнихсейсмографов і початок систематичних досліджень сейсмічності та внутрішньої будови Землі. Геологічну основу вивчення природи землетрусів заложіліІ.В.Мушкетов і А. П. Орлов, які створили перший російський каталог землетрусів. Поглиблений аналіз сейсмогеологічного зв'язків був продовжений в Сейсмологіческомінстітуте АН СРСР (родоначальник ОІФЗ) Д. І. Мушкетовому, виділили цілий ряд сейсмоактивних регіонів і опублікував у 1933 р. першу макросейсміческуюкарту сейсмічного районування Середньої Азії.

Перша в Європі і світі офіційна нормативна карта загального (оглядового) сейсміческогорайонірованія всій території колишнього СРСР була опублікована в 1937р. Г. П. Горшковим, що поклав початок регулярному їх складання в якості основи, що регламентує проектування і будівництво в сейсмоактивних районах країни. Наприкінці 40-х років дослідження І. Є. Губіна, а впоследствііГ.А.Гамбурцева, С. В. Медведєва, Ю. В. Різниченко, І. Л. Нерсесова та інших вчених, призвели до зміни існуючої до того часу парадигми " сейсміческогоактуалізма "(" там, де було, там і буде ") і заклали основи сейсмогенетіческого двостадійної методу оцінки сейсмічної небезпеки селементамі прогнозу. Відповідно до цієї концепції на першій стадії виділяються реальні та потенційні вогнищеві зони, на другому - рассчітиваютсяожідаемие струсу на земній поверхні. Нової парадигми дотримувалися практично всі укладачі последующіхкарт загального сейсмічного районування (ОСР): 1957р. (ред. С. В. Медведєв, Б. А. Петрушевський), 1968р. (ред. С. В. Медведєв) і 1978р. (ред. М. А. Садовський). У створенні двох останніх карт активну участь брали місцеві фахівці з колишніх союзних республік і регіонів.

Сейсмічного районування - одна з найбільш складних і надзвичайно відповідальних проблемсовременной сейсмології. Про соціальної, економічної та екологічної її значимість говорити не доводиться. Наукова ж складність цієї проблеми полягає, перш за все, в тому, що вона належить до категорії прогнозів, що базуються на неповної інформації, убогому і не завжди вдалого досвіду і на недостатньо четкіхметодологіческіх позиціях. Тому кожна з складених у минулі роки карт сейсмічного районування території колишнього СРСР у тій чи іншій мереоказивалась неадекватною реальним природним умовам, що поряд з неякісним будівництвом завдало народному господарству величезної матеріальнийущерб і спричинило за собою численні людські жертви. І хоча у міру накопичення додаткової інформації про землетруси і совершенствованіясейсмологіческіх знань карти сейсмічного районування оновлювалися і кілька поліпшувалися, фрагментарно вони змінювалися набагато частіше, практично послекаждого великого землетрусу в районах, показаних на картах як менш небезпечні в сейсмічної відношенні

Така доля спіткала і діючу з 1978 р. карту ОСР-78: протягом останнього десятілетіяпрактіческі щорічно на території колишнього СРСР виникали руйнівні 8-9 - і навіть 9-10-бальні землетруси в зонах, небезпечність яких з цієї картеоказалась заниженою щонайменше на 2-3 бали. До їх числа відносяться катастрофічне Спітакський землетрус 1988 р. у Вірменії, що супроводжувалося десяткамітисяч людських жертв, Зайсанську землетрус 1990 р. - в Казахстані, Рача-Джавського 1991р. - В Грузії, Суусамирское 1992 р. - в Киргизії, Хаілінское1991 р. і Нєфтєгорський 1995 р. - у Росії (в Коряки і на Сахаліні). Останнє, що сталося на півночі Сахаліну, спричинило за собою загибель близько двох тисяччеловек і повну ліквідацію міського селища. Воно було найбільш руйнівним з відомих у минулому землетрусів на території Російської Федерації.

Як показали дослідження, карта зразка 1978 року (ОСР-78) насправді і не була загальною, оскільки складалася фрагментарно в різних регіонах і вреспубліках, за різнотипова методикою і на основі розрізненого сейсмологічного ісейсмогеологіческого матеріалу.

Практично всі попередні карти ОСР були детерміністськими, хоча ще в середині 40-х років С. В. Медведєв запропонував ввести в зони сейсмічної небезпеки внутрішню диференціацію відповідно з періодом повторюваності сильних землетрусів ис передбачуваними термінами служби різних типів споруд. Однак навіть карта 1978 року, в яку вперше були введені імовірнісні характерістікіповторяемості струсів, насправді не давала адекватних оцінок сейсмічної небезпеки. Індекси 1, 2 і 3 біля номіналів в зонах балльності наодной і тій же карті, нібито що відображають повторюваність сейсмічних струсів один раз на 100, 1000 і 10000 років, стали однією з причин низької надежностіетой карти. Як показали подальші розрахунки, в результаті такої індексації реальний інженерний ризик, обумовлений картою ОСР-78, виявився не єдиним длявсех сейсмонебезпечних районів країни.

В останні роки ідеї ймовірносно-детермінованого прогнозування небезпечних сейсмічних ідругіх геологічних процесів почали все активніше впроваджуватися в сейсмологів і в практику будівництва в нашій країні. З урахуванням цих досягнень і результатовсобственних досліджень було прийнято рішення створити не одну карту з різними індексами, як це було зроблено укладачами карти ОСР-78, акомплект нормативних карт Загальних сейсмічного районування (ОСР-97) території Російської Федерації, призначених для будівельних об'ектовразних категорій відповідальності і термінів служби і відображають рівномірну для конкретного рівня ризику розрахункову інтенсивність струсів.

Основні положення загального сейсмічного районування - ОСР-97.

Значну частину зазначених вище недоліків і упущень вдалося уникнути при виконанні 1991-1997 рр.. комплексних досліджень по загальному сейсмічного районування території Російської Федерації і всієї Північної Євразії, що охоплює такжетерріторію колишніх союзних республік (фіг. 10). Дослідження проводилися за програмою "Сейсмічність і сейсмічне районування СевернойЕвразіі", що розробляється під керівництвом ОІФЗ РАН у рамках Державної науково-технічної програми Росії "Глобальні зміни природного средиі клімату" і стали продовженням робіт із сейсмічного районування території колишнього СРСР, однак виконувалися на іншому концептуальному, методологічному і науково-організаційному рівні.

Нова програма робіт по загальному сейсмічного районування виконувалася великим коллектівомсоісполнітелей з декількох десятків науково-дослідних інститутів Російської Академії наук і академій наук колишніх союзних республік (див. список вконце статті). Оцінка сейсмічної небезпеки і сейсмічне районування здійснювалася не для фрагментів сейсмоактивних регіонів або для отдельнихреспублік, як було раніше, а для всієї Північної Євразії, що охоплює території Росії, України, Білорусі, Молдови, республік Закавказзя, СреднейАзіі і Казахстану. Вся територія Північної Євразії була розділена на кілька великих регіонів замість численних і дрібним адміністратівнимподразделеніям, традиційно на протязі десятиліть використовувалися при вивченні сейсмічності і сейсмічного районування території колишнього СРСР.

У 1992 р. Програма "Сейсмічність і сейсмічне районування Північної Євразії" биласкоордінірована з новою Міжнародною програмою оцінки глобальної сейсмічної небезпеки (Global Seismic Hazard Assessment Program - GSHAP) і увійшла до неесоставной частиною. Після організаційного наради в Москві в 1993 р., за фінансової підтримки INTAS і Міннауки Росії, на терріторііКрим-Кавказ-Копетдагського регіону було створено міжнародний тестовий полігон GSHAP з метою вдосконалення методів оцінки сейсмічної небезпеки. У етіхісследованіях взяли участь сейсмологи з колишніх союзнихреспублік, а також фахівці з Ірану, Туреччини, Китаю, Італії, Німеччини, Швейцарії та другіхстран-учасників робіт з GSHAP.

У результаті комплексних досліджень 1991-1997 рр.. отримано уніфікований ісходнийсейсмологіческій і сейсмогеологічного матеріал по всій території Північної Євразії, що дозволив з принципово нових позицій підійти до вивчення структурирегіональной сейсмічності й оцінки сейсмічної небезпеки на території Росії і кожного із Співдружності незалежних держав (СНД).

Розроблена цілісна методологія районування сейсмічної небезпеки, створена єдина длявсей території Північної Євразії модель зон виникнення вогнищ землетрусів (зони ВООЗ), виявлені певні закономірності в просторово-часовому іенергетіческом розвитку регіональних Сейсмогеодинамічні процесів, розроблено нові методичні підходи до ідентифікації і сейсмологіческойпараметрізаціі вогнищевих зон, а також до розрахунку сейсмічного ефекту, створюваного ними на земній поверхні. На основі цієї та другойгеолого-геофізичної інформації створено єдиний електронний банк даних, що використовує сучасну географічних інформаційних систем (ГІС). Благодаряетому всі карти і додатки до них легко можуть бути представлені графічно у будь-якій проекції і в будь-якому масштабі, але не більше масштабу 1:2.500.000, вихідного при всіх побудовах.

Концепція ОСР-97 включає в себе:

nn уявлення про граничну величиною максимальної можливої магнітуди землетрусів, зумовленої структурно-динамічним єдністю геофізичної середовища і розвиваються в ній сейсмічних процесів, а в підсумку - розмірами, прочностнимісвойствамі та інтенсивністю взаємодії геоблоці; принцип двостадійної в оцінці сейсміческойопасності, що базується на створенні двох взаємозв'язаних прогнозних моделей -- моделі зон виникнення осередків землетрусів і моделі створюваного ними сейсмічного ефекту;

n ймовірносно-детермінований підхід до оцінок вихідних та вихідних даних сейсмічної небезпеки і сейсміческогорайонірованія.Основой для створення комплекту карт ОСР-97, поряд з новою методологією, стала досить однорідна база сейсмологічних ігеолого-геофізичних даних для всієї території Північної Євразії, представлена в картографічному та електронний вигляді у ГІС-технології - ArcViewGIS (отв. виконавці: В. І. Уломов, Ш. С. Андержанов, Ю. М. Колесников). База даних включає в себе:

nn Спеціалізований каталог землетрусів Північної Євразії з М> = 4.5 сдревнейшіх часів по 1990 р., з М> = 3.5 - з 1960 по 1990 рр.. і з М> = 5.8 за період 1991 - 1995 рр.. (відп. редактори Н. В. Кондорская і В. І. Уломов). Каталог вогнищ палеоземлетрясеній (сост. А. А. Ніконов, Є. А. Рогожин).

nn Каталог потенційних вогнищ великих землетрусів (отв. сост. Г. І. Рейснер, Е. А. Рогожин, Л. І. Йогансон). Каталог механізмів очаговземлетрясеній з М> = 6.0 Північній Євразії (отв. сост. Л. М. Балакіна , О. І. Захарова, А. Г. Москвіна).

nn Карта вогнищевою сейсмічності Північної Євразії (отв. сост. В. І. Уломов, Н. С. Медведєва, Л. С. Шуміліна, Т. П. Полякова). Карта сейсмічної регіоналізації Північній Євразії (сост. В. І. Уломов) .

nn Карта новітньої тектоніки Північної Євразії (гл. ред. А. Ф. Грачев). Карта активних разломовСеверной Євразії (отв. ред. В. Г. Трифонов, А. І. Кожурін).

nn Карта сейсмогеологічного таксономії території Північної Євразії (отв. сост. Н. В. Шебалин, В. Г. Трифонов). Карта сейсмотектонікішельфов (отв. сост. І. П. Кузин, А. І. Іващенко, Б. А. Ассіновская) .

nn Методологія ідентифікації і сейсмологічної параметризації зон виникнення осередків землетрусів (отв. исп. В. І. Уломов). Картазон виникнення вогнищ землетрусів (лінеаментного-домен-фокальна модель) на території Північної Євразії і характерістікаіх сейсмічного режиму (отв. ред. В.І . Уломов).

nn Програмно-математичне забезпечення розрахунків сейсмічної небезпеки (отв.ісп. А. А. Гусєв, В. М. Павлов, Л. С. Шуміліна). Матриця цифрової інформації про повторюваності струсів разнойінтенсівності у вузлах квадратної сітки з осередками 25х25 км2, що покриває всю територію Північної Євразії (отв. сост. Л. С. Шуміліна, Ш. С. Андержанов, Ю. М. Колесников, Н. С. Медведєва).

n Комплект карт районування сейсмічної небезпеки на території Північної Євразії для трьох рівнів ризику (отв. сост. В. І. Уломов, Л. С. Шуміліна) Принциповою відмінністю нової методології від попередніх прийомів сейсмічного районування (і в тому числі, від сучасних західних) являетсяпредставленіе сейсмічних вогнищ у вигляді протяжних (а не точкових) джерел землетрусів, що використовується на всіх етапах досліджень з ОСР-97 - отідентіфікаціі сейсмоактивних структур та просторового розподілу вогнищ різних магнітуд до розрахунку сейсмічної сотрясаемості земної поверхності.Осуществлен облік різноманітної нестандартної інформації про регіональної сейсмічності (структурування поля сейсмічності, нелінійність графіковповторяемості землетрусів і загасання сейсмічного ефекту тощо) і про сейсмічні вогнищах (розмір, орієнтування, моментні магнітуди, сброшенноенапряженіе, розміщення вогнищ у сейсмоактивній шарі, а не на фіксованому глибині, як раніше та ін.)

Використання при розрахунках сейсмічної сотрясаемості підвищених значень частоти вознікновеніяземлетрясеній з Ммах> = 6.5, які спостерігаються в кожному з сейсмоактивних регіонів, привело до більш реалістичним оцінками сейсмічної небезпеки в порівнянні ссільно заниженими попередніми оцінками карти ОСР-78.

Удосконалено методику розрахунку сейсмічної небезпеки, що дозволяє оперувати протяженнимісейсміческімі вогнищами і обчислювати амплітуди високочастотних сейсмічних коливань шляхом розрахунку поля випромінювання навколо двовимірного прямоугольногонекогерентного випромінювача. Для врахування впливу великої кількості статистично залежних факторів застосована техніка рахунку по Монте-Карло на основепротяженного в часі випадкового каталогу землетрусів.

Розроблені і створені дві основні моделі, необхідні для оцінки сейсмічної небезпеки загального сейсмічного районування Північної Євразії (СЕА):

а) модель зон виникнення вогнищ землетрусів (зони ВООЗ), що включає в себе три основниеструктурние елемента кожного з сейсмоактивних регіонів - лінеаментів, домени і потенційні вогнища

землетрусів, параметризрвані згідно з довгостроковим середнім сейсмічних режімомкаждого з регіонів СЕА;

б) модель сейсмічного ефекту, створюваного всіма структурними елементами зон ВООЗ іопределяющего сейсмічну сотрясаемость земної поверхні.

Створений Комплект карт ОСР-97 дозволяє оцінювати ступінь сейсмічної небезпеки на трьох разнихуровнях (А, В, С) в середніх грунтових умовах, характерних для відповідних регіонів. Для території Російської Федерації цей комплект прийнятий ГосстроемРоссіі для використання в будівельних нормах і правилах (СНиП) "Будівництво в сейсмічних районах":

Карта ОСР-97-А - відповідає 90%-ної імовірності не перевищення розрахункової інтенсивності протягом 50 років (ілі10%-вої ймовірності перевищення) може бути призначена для масового цивільного та промислового будівництва;

Карта ОСР-97-В - відповідає 95%-ної імовірності не перевищення розрахункової інтенсивності протягом 50 років (ілі5%-вої ймовірності перевищення) - для об'єктів підвищеної відповідальності;

Карта ОСР-97-С - 99%-ної імовірності не перевищення розрахункової інтенсивності протягом 50 років (або 1%-нойвероятності перевищення) - для особливо відповідальних об'єктів.