ИЗУЧЕНИЕ ЛИТОСФЕРЫ БАЙКАЛЬСКОГО ИЗУЧЕНИЕ ЛИТОСФЕРЫ БАЙКАЛЬСКОГО РИФТА МЕТОДАМИ ПАССИВНОГО И РИФТА МЕТОДАМИ ПАССИВНОГО И

АКТИВНОГО МОНИТОРИНГААКТИВНОГО МОНИТОРИНГА

Тубанов Ц.А., Татьков Г.И., Ковалевский В.В. , Толочко В.В.

Геологический институт СО РАН, Улан-Удэ,

Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, Новосибирск,

Бурятский филиал Геофизической службы СО РАН, Улан-Удэ

Улан-Удэ, 2013

Цель: исследование физических закономерностей эволюции сейсмичности и процессов подготовки землетрясений на основе исследования глубинного строения и комплекса междисциплинарных экспериментальных наблюдений на Южно-Байкальском геодинамическом полигоне

Задачи:1) изучение пространственно-временных закономерностей

сейсмической активности конкретных очаговых зон2) исследование глубинного строения и изучение разломно-блоковой

структуры3) анализ изменений физических полей в связи с сейсмичностью

Стратегия направлена на оценку направленности сейсмогенных процессов в конкретных очаговых зонах и идентификацию наиболее опасных сейсмогенерирующих структур.

? Методика мониторинга

График снятия условных упругих деформаций (по Беньофу)

0

5

10

15

20

25

30

1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020

Цаганское,1862 г.з. Провал

Монголия ,1905 г.10 балловМ=7.6

Муйское, 1957 г., М=7.9Гоби-Алтайское, 1957 г., М=8.6Средне-Байкальское, 1959 г., М=6.8 ?

("Сейсмичность…", 1977) Региональный каталог

Мондинское, 1950 г.9 баллов

Магнитуда

Количество

? Методика мониторинга

Magnitude

4.6 -- 6.5

3.5 -- 4.52.6 -- 3.5

vibrato r

regional seism onet (1959-1995)

new station (afte r 1996)

Сеть комплексных геофизических исследований на Южно-Байкальском геодинамическом полигоне.

• Данные 21 сейсмостанции используются для составления локального каталога.

• Стационарный 100 – тонный виброисточник .

• Пункты геомагнитных и электромагнитных наблюдений

• Термальная скважина в с. Сухая

• Оценка подвижности геоблоков по данным радарной интерферометрии (РСА)

Региональная сейсмическая сеть

- http://www.seis-bykl.ru/

Представительность регистрации землетрясений

Сейсмостанции: регистраторы “Baikal”(11,7HR) или “Irkut3”, короткопериодные датчики (СМ-3) или широкополосные сенсоры CMG40T.

Центр обработки: Байкальский филиал ГС СО РАН, Геологический институт СО РАН

«По стеклу» (с) Вячеслав Урбазаев

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

1

2

3

4

5

6

7

8

917.02.2001 08:36/K=10.2 channel Z

10km---D

27km---F

29km---P

56km---B

64km---H

75km---Z

89km---T

91km---U

Система стационаров и обсерваторий ГИН СО РАН

Форшоковая активизация перед Южно-Байкальским землетрясением 25 февраля 1999 года

«По стеклу» (с) Вячеслав Урбазаев

Туркинское землетрясение 16 июля 2011 18:38, K=14.3, М=5.2 (I=8)

14.05.201114.05.201114.05.201114.05.201114.05.201114.05.201114.05.201114.05.201114.05.2011

20.07.201120.07.201120.07.201120.07.201120.07.201120.07.201120.07.201120.07.201120.07.2011

16.07.201116.07.201116.07.201116.07.201116.07.201116.07.201116.07.201116.07.201116.07.2011

16.04.201116.04.201116.04.201116.04.201116.04.201116.04.201116.04.201116.04.201116.04.2011

20.07.201120.07.201120.07.201120.07.201120.07.201120.07.201120.07.201120.07.201120.07.2011

22.07.201122.07.201122.07.201122.07.201122.07.201122.07.201122.07.201122.07.201122.07.2011

12.08.201112.08.201112.08.201112.08.201112.08.201112.08.201112.08.201112.08.201112.08.2011

05.09.201105.09.201105.09.201105.09.201105.09.201105.09.201105.09.201105.09.201105.09.2011

polpolpolpolpolpolpolpolpol

sobsobsobsobsobsobsobsobsob

zklzklzklzklzklzklzklzklzkl

katkatkatkatkatkatkatkatkat

gorgorgorgorgorgorgorgorgor

Изучение слабой сейсмичности по данным локальных сейсмических сетей

0

2

4

6

8

10

12

14

2001 2002 2003 2004 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Изучение слабой сейсмичности по данным локальных сейсмических сетей

Кластеры землетрясений (RTL – алгоритм)

«По стеклу» (с) Вячеслав Урбазаев

0

kilometres

5025

Stepnoy Dvoret

Zarechie

Kotokel

Maximikha

Tyrgan

Khuramsha

Turuntaevo

Fofonovo

Babushkin

Ongureny

Listvyanka Ulan-Ude

Profile DSS

Глубина землетрясений Байкала

Кр = 10.5 -- 12.5' 9.5 -- 10.5' 7.5 -- 9.5

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

1

2

3

4

5

6

7

8

917.02.2001 08:36/K=10.2 channel Z

10km---D

27km---F

29km---P

56km---B

64km---H

75km---Z

89km---T

91km---U

0

5

10

15

20

25

30

35

40

5.0 6.0 7.0 8.0

км

км/с

A2A2A2A2A2A2A2A2A2

М

0

20

40

0Ust-Uda

BaikalUlan-Ude200 400

3,66,4

4,37,8

6,1 - 6,2

6,4

6,8

6,2

8,24,6

NW

5.5

Hkilok600

5,6

6,2

6 ,2

6,4

8,15М

6,0

SE

0

kilometres

5025

Stepnoy DvoretStepnoy DvoretStepnoy DvoretStepnoy DvoretStepnoy DvoretStepnoy DvoretStepnoy DvoretStepnoy DvoretStepnoy Dvoret

ZarechieZarechieZarechieZarechieZarechieZarechieZarechieZarechieZarechie

KotokelKotokelKotokelKotokelKotokelKotokelKotokelKotokelKotokel

MaximikhaMaximikhaMaximikhaMaximikhaMaximikhaMaximikhaMaximikhaMaximikhaMaximikha

TyrganTyrganTyrganTyrganTyrganTyrganTyrganTyrganTyrgan

KhuramshaKhuramshaKhuramshaKhuramshaKhuramshaKhuramshaKhuramshaKhuramshaKhuramsha

TuruntaevoTuruntaevoTuruntaevoTuruntaevoTuruntaevoTuruntaevoTuruntaevoTuruntaevoTuruntaevo

FofonovoFofonovoFofonovoFofonovoFofonovoFofonovoFofonovoFofonovoFofonovo

BabushkinBabushkinBabushkinBabushkinBabushkinBabushkinBabushkinBabushkinBabushkin

OngurenyOngurenyOngurenyOngurenyOngurenyOngurenyOngurenyOngurenyOngureny

ListvyankaListvyankaListvyankaListvyankaListvyankaListvyankaListvyankaListvyankaListvyanka Ulan-UdeUlan-UdeUlan-UdeUlan-UdeUlan-UdeUlan-UdeUlan-UdeUlan-UdeUlan-Ude

a b

The depth of the earthquake in the central part of the Baikal rift are concentrated in the range 10-22 km

Earthquake hypocenters dipped slightly in the north-east and a cool - at the south-eastern side of the Baikal Rift

Глубина землетрясений Байкала

Изучение глубинного строения сейсмоактивных зон

1 ,6

1 ,8

2

2 ,2

0 5 0 1 0 0 1 5 0

ts/tp

D is ta n se k m,

0

10

20

30

2.5 3 3.5 4

Vs, км/с

Dep

thkm,

RF (Mordvinova et al., 2010)DSS (Krilov, 1993, Song, Y.-S., 1996, Thybo, 2010)

0

1 0

2 0

3 0

5 5 .5 6 6 .5 7

V p , к м /сD

epth

km,

- the main difference between the DSS and the RF is lower velocities in the upper crust and the existence of the waveguide at a depth of 3-7 km, which is absent in the model of DSS

- the data of local EQ show, despite the wide scatter band, regular decrease in the ratio ts / tp with increasing epicentral distances, indicating the change in the velocity of these waves with depth

- scatter in the data may be due to lateral heterogeneities (if they found it pass from one-dimensional model to three-dimensional model)

Распределение скоростей продольных и поперечных волн

Распределение коэффициента Пуассона

0 25 50

k ilom e ters

S e le n g a R .

0.330.31

0.280.270.25

M agn itud e

3 - 4 (5 )2 - 3 (33 )

B a i k a l L a k e

А

0 25 50

kilometers

0.330.31

0.280.270.25

3 - 4 (17)2 - 3 (104)

Magnitude

Selenga R.

В

8 – 11 km 16 – 22 km

The distribution of the average values of the Poisson ratio (attributed to the middle beam path between the hearth and the station) in the upper crust- In the upper range of Poisson's ratio varies from 0.27 to 0.31. In the range of 16-22 km depth contrast to changes in lateral increases due to lower values and the interval is increased to 0.25 - 0.31

- in local areas coefficient decreases (in the form of extended zones), which increases the lateral contrast, emphasizing the heterogeneity of seismically active layer.

Изучение глубинного строения сейсмоактивных зон

Вибрационный источник ЦВ-100

6 meters

30 tons 30 tons

Hz

0

30

60 min

Amplitude spectra of sweep signals in the near zone vibrator for the main the signal and its second harmonic.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

4 5 6 7 8 9 10 11 12 12.5

frequency of rotation

am

plit

ud

e o

f th

e im

pa

ct

47 кг.м

65 кг.м

87 кг.м

98 кг.м

109 кг.м

119 кг.м

130 кг.м

141 кг.м

152 кг.м

163 кг.м

174 кг.м

185 кг.м

Vibrator generates monochromatic and sweep signals in the frequency range of 6-12 Hz

The impact of the dynamic torque in the range of 2-120 tons

Спектрограмма свип-сигнала

Амплитуды вибросигнала Характеристики вибрационного источника

Схема вибромониторинга

ZAKZAKZAKZAKZAKZAKZAKZAKZAK

OGROGROGROGROGROGROGROGROGR

TIGTIGTIGTIGTIGTIGTIGTIGTIG

HRM

FFNTUR

109

109

109

109

109

109

109

109

109

585858585858585858 121121121121121121121121121

676767676767676767

231

231

231

231

231

231

231

231

231

247247247247247247247247247

-100

0

100

200

300

400

500

600

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

TUR (120 км)

HRM (66 км)

FFN (60 км)

TIG (109 км)

The main factors influencing on the accuracy of measurement

- stability of phase-frequency characteristics of a sweep signal (control system vibrator, soil conditions in the near zone)

- synchronization accuracy of the equipment in the near and the far zone of the registration vibrations (recording system)

- the level of the signal to noise ratio (radiation power of vibrations, noise situation at registration, the dynamic range of the equipment)

Проблемы измерения вариаций времени пробега сейсмических волн

20.91

20.92

20.93

20.94

20.95

Апр

ель

01

Май

01

Ию

нь 0

1

Ию

ль

01

Авг

уст

01

Сен

тябр

ь 01

Окт

ябрь

01

Ноя

брь

01

Дек

абрь

01

Янв

арь

02

Фев

рал

ь 02

Мар

т 02

Апр

ель

02

2001-2002

20.91

20.92

20.93

20.94

20.95

Апр

ель

02

Май

02

Ию

нь 0

2

Ию

ль

02

Авг

уст

02

Сен

тябр

ь 02

Окт

ябрь

02

Ноя

брь

02

Дек

абрь

02

Янв

арь

03

Фев

рал

ь 03

Мар

т 03

Апр

ель

03

2002-2003

20.91

20.92

20.93

20.94

20.95

Апр

ель

Май

Ию

нь

Ию

ль

Авг

уст

Сен

тябр

ь

Окт

ябрь

Ноя

брь

Дек

абрь

Янв

арь

Фев

рал

ь

Мар

т

Апр

ель

2003-2004

The causes of seasonal variations of travel times:

1) variations in the oscillatory system "source-soil“

2) variations in the earth's crust

summer

20.91

20.92

20.93

20.94

20.95

Апр

ель

01

Май

01

Ию

нь 0

1

Ию

ль

01

Авг

уст

01

Сен

тябр

ь 01

Окт

ябрь

01

Ноя

брь

01

Дек

абрь

01

Янв

арь

02

Фев

рал

ь 02

Мар

т 02

Апр

ель

02

2001-2002

20.91

20.92

20.93

20.94

20.95

Апр

ель

02

Май

02

Ию

нь 0

2

Ию

ль

02

Авг

уст

02

Сен

тябр

ь 02

Окт

ябрь

02

Ноя

брь

02

Дек

абрь

02

Янв

арь

03

Фев

рал

ь 03

Мар

т 03

Апр

ель

03

2002-2003

20.91

20.92

20.93

20.94

20.95

Апр

ель

Май

Ию

нь

Ию

ль

Авг

уст

Сен

тябр

ь

Окт

ябрь

Ноя

брь

Дек

абрь

Янв

арь

Фев

рал

ь

Мар

т

Апр

ель

2003-2004

Проблемы измерения вариаций времени пробега сейсмических волн

Монтаж вибросейсмическихкоррелограмм (HRM)

10 15 20 25

710.02.01

823.03.01

920.04.01

1210.01.02

1325.01.02

1406.02.02

1520.02.02

1605.03.02

1723.03.02

1803.04.02

1919.04.02

2007.05.02

2127.05.02

2526.11.02

2610.12.02

2725.12.02

2814.01.03

2931.01.03

3117.02.03

3203.03.03

3313.03.03

3411.04.03

3930.10.03

4027.11.03

4119.12.03

4213.01.04

4311.02.04

4410.03.04

4519.04.04

10.46

10.47

10.48

10.49

10.50

10.51

10.52

1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5

ffn

20.90

20.91

20.92

20.93

20.94

20.95

20.96

1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5

tig

22.10

22.11

22.12

22.13

22.14

22.15

22.16

1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5

tur

12.98

12.99

13.00

13.01

13.02

13.03

13.04

Ян

ва

рь

Ма

рт

01

Ма

й 0

1

Ию

ль

01

Се

нтя

бр

ь

Но

яб

рь

Ян

ва

рь

Ма

рт

02

Ма

й 0

2

Ию

ль

02

Се

нтя

бр

ь

Но

яб

рь

Ян

ва

рь

Ма

рт

03

Ма

й 0

3

Ию

ль

03

Се

нтя

бр

ь

Но

яб

рь

Ян

ва

рь

Ма

рт

04

Ма

й 0

4

hrm

2001 2002 2003

10.46

10.47

10.48

10.49

10.50

10.51

10.52

1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5

ffn

20.90

20.91

20.92

20.93

20.94

20.95

20.96

1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5

tig

22.10

22.11

22.12

22.13

22.14

22.15

22.16

1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5

tur

12.98

12.99

13.00

13.01

13.02

13.03

13.04

Ян

ва

рь

Ма

рт

01

Ма

й 0

1

Ию

ль

01

Се

нтя

бр

ь

Но

яб

рь

Ян

ва

рь

Ма

рт

02

Ма

й 0

2

Ию

ль

02

Се

нтя

бр

ь

Но

яб

рь

Ян

ва

рь

Ма

рт

03

Ма

й 0

3

Ию

ль

03

Се

нтя

бр

ь

Но

яб

рь

Ян

ва

рь

Ма

рт

04

Ма

й 0

4

hrm

10.46

10.47

10.48

10.49

10.50

10.51

10.52

1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5

ffn

20.90

20.91

20.92

20.93

20.94

20.95

20.96

1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5

tig

22.10

22.11

22.12

22.13

22.14

22.15

22.16

1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5 1 .7 1 .9 1 .1 1 1 .1 1 .3 1 .5

tur

12.98

12.99

13.00

13.01

13.02

13.03

13.04

Ян

ва

рь

Ма

рт

01

Ма

й 0

1

Ию

ль

01

Се

нтя

бр

ь

Но

яб

рь

Ян

ва

рь

Ма

рт

02

Ма

й 0

2

Ию

ль

02

Се

нтя

бр

ь

Но

яб

рь

Ян

ва

рь

Ма

рт

03

Ма

й 0

3

Ию

ль

03

Се

нтя

бр

ь

Но

яб

рь

Ян

ва

рь

Ма

рт

04

Ма

й 0

4

hrm

2001 2002 2003

Вариации времени пробега сейсмических волн

Схема вибромониторинга с мобильным виброисточником

KABKABKABKABKABKABKABKABKAB

TIGTIGTIGTIGTIGTIGTIGTIGTIG

LSTLSTLSTLSTLSTLSTLSTLSTLST

uuduuduuduuduuduuduuduuduud

hrmhrmhrmhrmhrmhrmhrmhrmhrm

mxmmxmmxmmxmmxmmxmmxmmxmmxm

ffnffnffnffnffnffnffnffnffn

vbrvbrvbrvbrvbrvbrvbrvbrvbr

Схема развития сейсмонаблюдений на территории Республики Бурятия

Спасибо за внимание !