On the Use of Medium-Term Forecast Data for the Baikal Rift Zone in Seismic-Hazard Assessments

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article presents the general results of medium- and long-term forecasting of earthquakes with K ≥ 13 (M ≥ 5.0) in the Baikal rift zone. These results have recently been obtained through the joint use of the geoinformation system for predicting the preshock stage of earthquake preparation and its associated two-stage phenomenological model. This model was created based on the analysis of seismological data on the preparation of the most dangerous earthquakes that occurred in the Baikal rift zone. It is consistent with the results obtained in studies of seismic regimes of ice shock preparation on the Baikal ice cover and in conducting full-scale experiments on fault sections with the aim of clarifying physical and mechanical conditions for the emergence of the sources of seismic-induced oscillations.The paper provides an example of practical use of results obtained for earthquake forecasting, as well as the ways of refining seismic hazard assessments relative to the infrastructure in the city of Angarsk 100 km away from the seismically hazardous Main Sayan Fault (MSF), whose zone reveals a “locked” segment with a seismic gap during the seismic regime analysis. In accordance with its linear dimensioning which represents a length of 60 km, two L/M equations served as a basis for potential energy calculations whose maximum values correspond to Mmax 7.1 and 7.8. It is shown that the use of the obtained earthquake-forecast results assists in refining the level of seismic hazard for the nearest time intervals of expected earthquakes with different Mmax values. Consideration is being given to the example of assessing the current seismic hazard using a medium-term forecast for the infrastructure of the city of Angarsk for the probability of seismic shaking from the southeastern section of the MSF zone for the next 10 and 50 years. The comparison with the OSR-16 map showed that the calculations carried out indicate a relatively lower level of seismic hazard for the city of Angarsk for 10- and 50-year expectation periods.

About the authors

V. V. Ruzhich

Institute of the Earth’s Crust, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: ruzhich@crust.irk.ru
Russian Federation, Irkutsk, 664033

E. A. Levina

Institute of the Earth’s Crust, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: ruzhich@crust.irk.ru
Russian Federation, Irkutsk, 664033

References

  1. Бержинская Л.П., Ружич В.В., Саландаева О.И., Акбиев Р.Т. Разработка методических принципов комплексной прогностической оценки региональной сейсмобезопасности // Природные риски и безопасность сооружений. № 2 (63). 2023. С. 26–34.
  2. Добрецов Н.Л., Псахье С.Г., Ружич В.В., Попов В.Л., Шилько Е.В., Гранин Н.Г., Тимофеев В.Ю., Астафуров С.В., Димаки А.В., Старчевич Я. Ледовый покров озера Байкал как модельная среда для изучения тектонических процессов в земной коре // Докл. РАН. 2007. Т. 412. № 5. С. 656–660.
  3. Завьялов А.Д. Среднесрочный прогноз землетрясений: основы, методика, реализация. М.: Наука. 2006. 254 с.
  4. Кондорская Н.В., Шебалин Н.В. Новый каталог сильных землетрясений на территории СССР с древнейших времен до 1975 г. М.: Наука. 1977. 506 с.
  5. Кочарян Г.Г. Геомеханика разломов. М.: ГЕОС. 2016. 424 с.
  6. Кочарян Г.Г., Кишкина С.Б. Физическая мезомеханика очага землетрясения // Физическая мезомеханика. 2020. Т. 23. № 6. С. 9–24.
  7. Кочарян Г.Г. Возникновение и развитие процессов скольжения в зонах континентальных разломов под действием природных и техногенных факторов. Обзор современного состояния вопроса // Физика Земли. 2021. № 4. С. 3–41.
  8. Левина Е.А., Ружич В.В. Исследование миграции сейсмичности на основе пространственно-временных диаграмм // Геодинамика и тектонофизика. 2015. Т. 6. № 2. 225–240. doi: 10.5800/GT-2015-6-2-0178
  9. Мирзоев К.М., Николаев А.В., Лукк А.А., Юнга С.Л. Наведенная сейсмичность и возможности регулируемой разрядки накопленных тектонических напряжений в земной коре // Физика Земли. 2009. № 10. С. 49–68.
  10. Патент 2273035 РФ. Способ управления режимом смещений во фрагментах сейсмоактивных тектонических разломов / С.Г. Псахье, Е.В. Шилько, С.В. Астафуров, В.В. Ружич, О.П. Смекалин, С.А. Борняков № 2004108514. Заявл. 22.03.2004. Опубл. 27.03.2006. Бюл. № 14.
  11. Попов В.Л. Механика контактного взаимодействия и физика трения. От нанотрибологии до динамики землетрясений. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2013. 340 с.
  12. Псахье С.Г., Шилько Е.В., Астафуров С.В., Димаки А.В., Ружич В.В., Панченко А.Ю. Модельные исследования процессов возникновения и развития деформационных структур субдукционного типа в ледовом покрове озера Байкал // Физическая мезомеханика. 2008. Т. 11. № 1. С. 55–65.
  13. Ризниченко Ю.В. Размеры очага корового землетрясения и сейсмический момент. Исследования по физике землетрясений. М.: Наука. 1976. С. 9–27.
  14. Ружич В.В. Сейсмотектоническая деструкция в земной коре Байкальской рифтовой зоны. Новосибирск: изд-во СО РАН. 1997. 144 с.
  15. Ружич В.В., Черных Е.Н., Пономарева Е.И. Экспериментальное моделирование механизмов возникновения источников сейсмических колебаний при взаимодействии неровностей в разломах // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 2. С. 563–576.
  16. Ружич В.В., Кочарян Г.Г., Савельева В.Б., Травин А.В. О формировании очагов землетрясений в разломах на приповерхностном и глубинном уровне земной коры. Часть II. Глубинный уровень // Геодинамика и тектонофизика. 2018 а. Т. 9. № 3. С. 1039–1061. doi: 10.5800/GT-2018-9-3-0383
  17. Ружич В.В., Кочарян Г.Г., Травин А.В., Савельева В.Б., Остапчук А.А., Рассказов С.В., Ясныгина Т.А., Юдин Д.С. Определение РТ-условий при формировании сейсмогенных подвижек по глубинному сегменту краевого шва Сибирского кратона // Докл. РАН. 2018б. Т. 481. № С. 1–4. doi: 10.1063/1.5013865)
  18. Ружич В.В., Вахромеев А.Г., Левина Е.А., Сверкунов С.А., Шилько Е.В. Об управлении режимами сейсмической активности в сегментах тектонических разломов с применением вибрационных воздействий и закачки растворов через скважины // Физическая мезомеханика. 2020. № 3. C. 54–69.
  19. Ружич В.В., Левина Е.А. О разработке сейсмогеологического подхода к среднесрочному прогнозу землетрясений в Байкальской рифтовой зоне // Динамические процессы в геосферах. 2022. № 1. С. 11–28. doi: 10.26006/22228535_2022_14_1_17
  20. Ружич В.В., Савельева В.Б. Об изучении зеркал скольжения в очагах палеоземлетрясений в Прибайкалье и Монголии // Геология и окружающая среда. 2023. Т. 3. № 4. С. 37–50. doi: 10.26516/2541-9641.2023.4.37
  21. Семинский К.Ж., Борняков С.А., Добрынина А.А., Радзиминович Н.А., Рассказов С.В., Саньков В.А., Миалле П., Бобров А.А., Ильясова А.М., Салко Д.В., Саньков А.В., Семинский А.К., Чебыкин Е.П., Шагун А.Н., Герман В.И., Тубанов Ц.А., Улзибат М. Быстринское землетрясение в южном Прибайкалье (21.09.2020 г., Mw = 5.4): основные параметры, признаки подготовки и сопровождающие эффекты // Геология и геофизика. 2021. Т. 62. № 5. С. 727–743. doi: 10.15372/GiG2021109
  22. Фролова Н.И., Малаева Н.С., Ружич В.В., Бержинская Л.П., Левина Е.А., Сущев С.П., Ларионов В.И., Угаров А.Н. Оценка социальных и экономических показателей сейсмического риска на примере г. Ангарск // Геофизические процессы и биосфера. 2022. Т. 21. № 2. С. 86-113. https://doi.org / 10.21455 / GPB2022.2-58
  23. Фролова Н.И., Сущев С.П., Угаров А.Н., Малаева Н.С. Актуализация показателей сейсмического риска на примере Иркутской области и Республики Бурятия // Российский сейсмологический журнал. 2023. Т. 5. № 1. C. 26–50. doi: 10.35540/2686-7907.2023.1.02
  24. Чипизубов А.В. Выделение одноактных и одновозрастных палеосейсмодислокаций и определение по их масштабам магнитуд палеоземлетрясений // Геология и геофизика. 1998. Т. 39. № 3. С. 386–398.
  25. Davis C., Lahr P., Plumb C., Keilis-Borok V., Molchan G., Shebalin P. Earthquake Prediction and Disaster Preparedness Interactive Analysis // Natural Hazards Review. 2010. V. 11. № 4. Р. 173–183. doi: 10.1061/_ASCE_NH.1527-6996.0000020
  26. Epstein B., Lomnitz C. A Model for the Occurrence of Large Earthquakes // Nature. 1966. V. 211. P. 954–956. https://doi.org/10.1038/211954b0
  27. Geller R.J., Jackson D D., Kagan Y. Y., Mulargia F. Earthquakes cannot be predicted // Science. 1997. V. 275. № 5306. P. 1616.
  28. Iezzi F., Roberts G., Walker J.F., Papanikolaou I. Occurrence of partial and total coseismic ruptures of segmented normal fault systems: Insights from the Central Apennines, Italy // Journal of Structural Geology. 2019. V. 126. P. 83–99. https://doi.org/10.1016/j.jsg.2019.05.003
  29. Leonard M. Earthquake fault scaling: Self-consistent relating of rupture length, width, average displacement, and moment release // Bulletin of the Seismological Society of America. 2019. V. 100. № 5A. P. 1971–1988. https://doi.org/10.1785/0120090189
  30. Ostapchuk A.A., Pavlov D.V., Ruzhich V.V. Seismic-acoustics of a block sliding along a fault // Pure and Applied Geophysics. 2019. P. 163–168. doi: 10.1007/s00024-019-02375-1
  31. Plata-Martinez R., Ide S., Shinohara M., et al. Shallow slow earthquakes to decipher future catastrophic earthquakes in the Guerrero seismic gap // Nat Commun. 2021. V. 12. P. 3976. doi: 10.1038/s41467-021-24210-9
  32. Psakhie S.G., Ruzhich V.V., Shilko E.V., Popov V.L., Dimaki A.V., Astafurov S.V., Lopatin V.V. Influence of thestate of interfaces on the character of local displacementsin fault-block and interfacial media // Tech. Phys. Lett. 2005. V. 31. P. 712–715.
  33. Ritz J.-F., Arzhannikova A., Vassallo R., Arzhannikov S., Larroque C., Michelot J.-L., Massault M. Characterizing the present-day activity of the Tunka and Sayan faults within their relay zone (western Baikal rift system, Russia) // Tectonics. 2018. V. 37. P. 1376–1392. doi: 10.1002/2017TC004691
  34. Ruzhich V.V., Psakhie S.G., Chernykh E.N., Bornyakov S.A., Granin N.G. Deformation and seismic effects in the ice cover of Lake Baikal // Russian Geology and Geophysics. 2009. V. 50. № 3. P. 214–221.
  35. Ruzhych V., Levina E. Onthedevelopment of aseismogeological approach to the medium–term forecast of earthquakes in the Baikal rift zone // Dynamic Processes in Geospheres. 2022. V. 14. № 1. P. 17–28. (In Russ.) doi: 10.26006/22228535_2022_14_1_17
  36. Shebalin P.N., Baranov S.V., Vorobieva I.A., Grekov E.M., Krushelnitskiia K.V., Skorkina A.A., Selyutskaya O.V. Seismicity Modeling in Tasks of Seismic Hazard Assessment // Doklady Earth Sciences. 2024. V. 515. № 1. P. 514–525. doi: 10.1134/S1028334X23603115
  37. Wells D.L., Coppersmith K.J. Empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture area, and surface displacement // Bulletin of the Seismological Society of America. 1994. V. 84. P. 974–1002.
  38. Wesnousky S.G. Displacement and geometrical characteristics of earthquake surface ruptures: Issues and implications for seismic-hazard analysis and the process of earthquake rupture // Bulletin of the Seismological Society of America. 2008. V. 98. № 4. P. 1609–1632. https://doi.org/10.1785/0120070111

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences