Важнейшие результаты работ Алтае-Саянского филиала за 2021 г.

В качестве важнейших результатов работы АСФ ФИЦ ЕГС РАН в 2021 году представляются следующие:

1. В результате совместных исследований по сети станций Алтае-Саянского и Байкальского филиалов, а также сети станций Монголии исследован афтероковый процесс Хубсугульского землетрясения, 11.01.2021 г, M_W=6.7, M_L=6.9, произошедшего в Северной Монголии около границы с Россией; оно вызвало IX бальные сотрясения в эпицентре и ощутимые колебания в городах и посёлках Восточной и Западной Сибири. Данное землетрясение вызвало интенсивный афтершоковый процесс. К настоящему времени произошло около семи тысяч афтершоков, из них четыре землетрясения с M_L≥6. Сейсмически активизирован участок границы древнего Тувино-Монгольского микроконтинента, в котором размещены параллельные рифтовые впадины: Хубсугульская, Дархатская, а также Бусингольская, состоящая из трёх линейно вытянутых впадин. До сих пор район Бусингольской впадины отличался высокой сейсмичностью, район Дархатской - умеренной и Хубсугульской - пониженной сейсмичностью.  Землетрясение 2021 г. - крупнейшее за всю историю на Хубсугульском разломе.

Установлен факт неоднородности площадного развития афтершоков вдоль разлома и получена информация о развитии афтершокового процесса во времени. Наибольшая активность сложной блочной структуры, активизированной Хубсугульским землетрясением в последующей фазе развития, не совпадает с основным толчком и крупнейшими афтершоками, а так же не соответствует концам области развития афтершоков. Наиболее активна локальная область в промежутке между расходящимися разломами. Можно полагать, что идёт подготовка новых крупных землетрясений M_L≥6 в активизированной зоне разлома.

2. По результатам исследования изменения сейсмичности Алтая после Чуйского землетрясения 2003г, M_S=7.3 установлен факт доминирования афтершокового процесса над сейсмичностью Алтая до 2008 г.

С 2009 года началось повышение сейсмической активности в смежных геологических структурах на удалениях до 80 км от эпицентра главного события, а в дальнейшем сейсмичность охватила структуры дальнего влияния крупного землетрясения на сейсмичность Алтая и происходит это через 10-15 лет после Чуйского землетрясения. Медленное распространение в пространстве вокруг эпицентра крупного землетрясения процесса повышения сейсмической активности смежных и удалённых структур может быть объяснено значимым влиянием этого землетрясения не только на хрупкую часть земной коры, но и на другие оболочки астеносферы, отличающиеся по пластичности, в которых Чуйское землетрясение оставило значимые изменения, медленно релаксирующие во времени. Основу изучения такого явления может составить гипотеза о многослойном состоянии литосферы [Лобковский, 1988; Шерман, 2014; Трифонов, 2017].

3. Селекция продольных и поперечных преломленных волн по данным плотных систем наблюдений при изучении преломляющих горизонтов на P и S волнах.

Разработана технология цифровой обработка преломленных волн по материалам глубинного ОГТ, позволяющая накопить записи не только продольных, но и поперечных волн. На основе интерпретации временных разрезов головных волн созданы скоростные модели продольных и поперечных волн, отображающие структуру преломляющих границ в верхней части земной коры (рисунок 5.3).

Исследования ОГТ на государственной сети опорных профилей выполнялись только на продольных волнах. Получение информации о скоростях поперечных волн является основой изучения различий в верхах коры, связанных с распространением рудных и горючих полезных ископаемых.

4. Установлены особенности глубинного строения верхней коры Восточно-Станового фрагмента опорного геофизического профиля 8-ДВ. По данным Р-и S-волн отмечается неоднородное строение самой верхней и средней части земной коры. Проведено сопоставление установленных особенностей сейсмического строения на профиле 8-ДВ с тектоникой региона. Значительные сейсмические неоднородности в земной коре коррелируют с Амуро-Охотской складчатой системой (или восточной ветвью Монголо-Охотского шва) в зоне сочленения крупных тектонических структур Центрально-Азиатского складчатого пояса - Селенгино-Становой и Амурской складчатой областей: на данном участке в средней коре выделяются локальные высокоскоростные неоднородности до 7.0 км/с по продольным волнам и 3.9 км/с по поперечным волнам; коэффициент Пуассона (σ) изменяется от 0.21 до 0.30, а отношение скоростей Vp/Vs от 1.65 до 1.95 (рисунок 5.4).

Полученный ряд новых сведений о детальном распределении скоростей в земной коре дает дополнительные данные, позволяющие по-новому взглянуть на историю образования и развития данного региона, что весьма важно в задаче генезиса и размещения месторождений полезных ископаемых и изучения сейсмичности в зоне сочленения Евразийской и Амурской литосферных плит.

5. Результаты исследования состояния аварийного Резервуара №5 и его опорных конструкций в г. Норильск геофизическими методами.

В г. Норильск коллективом АСФ ФИЦ ЕГС РАН проведены комплексные геофизические исследования с целью получения точных представлений о фактическом состоянии Резервуара и его опорных конструкций. Выполненный комплекс исследований включает инженерно-сейсморазведочные работы, обследование Резервуара методом стоячих волн, георадиолокационное обследование и сейсмологические исследования.

По данным сейсмических исследований установлено, что грунты в верхней части разреза под Резервуаром №5 находятся в пластично-мерзлом состоянии - имеют более низкие прочностные характеристики по сравнению с твердо-мерзлым состоянием. В западной части Резервуара отмечено существенное погружение высокоскоростной границы (рисунок 5.5 а).

В результате обследования плиты основания методом стоячих волн (рисунок 5.5 б) не обнаружено значимых по амплитуде изгибных собственных колебаний, что говорит о хорошей устойчивости плиты и отсутствии возможности резонансных изгибных воздействий на поддон Резервуара. Получены моды на разных частотах по двум перпендикулярным диаметрам, совпадающим с деформационными швами платформы. Установлено повышение амплитуд стоячих волн в западной части Резервуара 5, что означает сильную раскачку здесь плиты основания, которая могла привести к колебаниям топлива в Резервуаре и ослаблениям прочности резервуара и свай.

По результатам исследований свай методом стоячих волн определены полные длины свай и глубины свай под землей (составляющие в среднем 10-12 м). Западная, северо-западная и юго-западная части свайного поля отмечаются пониженной глубиной свай и повышенной частотой резонансов свай.

В трех точках площадки Резервуара зафиксированы пиковые смещения грунта от 0 до 3 мкм; пиковые скорости смещения грунта от 0.0001 до 0.0075 см/сек; пиковые ускорения смещения грунта от 0.011 до 0.912 см/сек2. Максимальные значения скоростей и ускорений согласно ГОСТ Р 57546–2017 соответствуют интенсивности сотрясений менее 1 балла по шкале ШСИ-17.

Установлено, что аварии способствовало неблагоприятное сочетание особенностей геологического строения и конструктива Резервуара 5: это – повышенная глубина залегания плотных пород в западной части Резервуара 5; пониженные прочностные характеристики грунта под Резервуаром 5, находящихся не в мерзлом состоянии, а пластично-мерзлом; длина свай в западной части Резервуара 5, меньшая, чем глубина залегания наиболее плотных пород; повышенные амплитуды вертикальных колебаний западного участка площадки под фундаментной плитой Резервуара 5 на частоте 21.6 Гц.