Выделение зон возможных очагов землетрясений в областях новейшего тектогенеза на основе геолого-геоморфологических факторов и инструментов нечеткой логики (на примере Большого Кавказа)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Установлены шестнадцать морфометрических параметров рельефа, положительные аномалии которых соответствуют сейсмоактивным участкам Большого Кавказа. Анализ четырёх наиболее информативных из них γ-оператором нечеткой логики позволил построить схему индекса неотектонической активности, использованной наряду с результатами компьютерного геодинамического моделирования для выделения зон возможных очагов землетрясений. Новый подход не требует детальной информации о современной и палеосейсмичности, поэтому может использоваться для решения аналогичной задачи на слабо изученных в сейсмотектоническом отношении территориях. Продемонстрированы взаимосвязь современных деформаций с региональной сейсмичностью и возможности методики линеаментного анализа Ю.В. Нечаева [2010] для выделения активных разломов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Л. Собисевич

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: alekssencov@yandex.ru
Россия, ул. Большая Грузинская, 10, стр. 1, Москва, 123242

Г. М. Стеблов

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН; Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН

Email: alekssencov@yandex.ru
Россия, ул. Большая Грузинская, 10, стр. 1, Москва, 123242; ул. Профсоюзная, 84/32, Москва, 117997

А. О. Агибалов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: alekssencov@yandex.ru

Геологический факультет Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991; ул. Большая Грузинская, 10, стр. 1, Москва, 123242

И. М. Алёшин

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: alekssencov@yandex.ru
Россия, ул. Большая Грузинская, 10, стр. 1, Москва, 123242

Г. Р. Балашов

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: alekssencov@yandex.ru
Россия, ул. Большая Грузинская, 10, стр. 1, Москва, 123242

А. Д. Кондратов

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: alekssencov@yandex.ru
Россия, ул. Большая Грузинская, 10, стр. 1, Москва, 123242

В. М. Макеев

Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН

Email: alekssencov@yandex.ru
Россия, Уланский пер., 13, стр. 2, Москва, 101000

В. П. Передерин

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: alekssencov@yandex.ru
Россия, ул. Большая Грузинская, 10, стр. 1, Москва, 123242

Ф. В. Передерин

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: alekssencov@yandex.ru
Россия, ул. Большая Грузинская, 10, стр. 1, Москва, 123242

Н. К. Розенберг

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: alekssencov@yandex.ru
Россия, ул. Большая Грузинская, 10, стр. 1, Москва, 123242

А. А. Сенцов

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: alekssencov@yandex.ru
Россия, ул. Большая Грузинская, 10, стр. 1, Москва, 123242

К. И. Холодков

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: alekssencov@yandex.ru
Россия, ул. Большая Грузинская, 10, стр. 1, Москва, 123242

К. В. Фадеева

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: alekssencov@yandex.ru

Геологический факультет 

Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Список литературы

  1. База данных скоростей ГАО РАН. URL: https://www.gaoran.ru/russian/database/station/databasev_rus.html. Дата обращения 24.04.2024
  2. Гвишиани А.Д., Дзебоев Б.А., Агаян С.М., Белов И.О., Николова Ю.И. Нечеткие множества высокосейсмичных пересечений морфоструктурных линеаментов на Кавказе и в регионе Алтай-Саяны Прибайкалье // Вулканология и сейсмология. 2021. № 2. С. 3–10.
  3. Гончаров М.А., Талицкий В.Г., Фролова Н.С. Введение в тектонофизику / Отв. ред. Н.В. Короновский. М.: КДУ, 2005. 496 с.
  4. Делоне Б.Н. О пустоте сферы // Изв. АН СССР. ОМЕН. 1934. № 4. С. 793–800.
  5. Демидова Г.Л., Лукичев Д.В. Регуляторы на основе нечеткой логики в системах управления техническими объектами. СПб.: Университет ИТМО, 2017. 81 с.
  6. Дзебоев Б.А., Гвишиани А.Д., Белов И.О., Татаринов В.Н., Агаян С.М., Барыкина Ю.В. Распознавание мест возможного возникновения сильных землетрясений на основе алгоритма с единственным чистым классом обучения. I. Алтай‒Саяны‒Прибайкалье. М ≥6.0 // Физика Земли. 2019. № 4. С. 33–47.
  7. Короновский Н.В. Геология России и сопредельных территорий. М.: Академия, 2011. 240 с.
  8. Костенко Н.П. Геоморфология. М.: МГУ, 1999. 379 с.
  9. Лукк А.А., Шевченко В.И. Сейсмичность, тектоника и GPS-геодинамика Кавказа // Физика Земли. 2019. № 4. С. 99–123.
  10. Милюков В.К., Миронов А.П., Овсюченко А.Н., Горбатиков А.В., Стеблов Г.М., Корженков А.М., Дробышев В.Н., Хубаев Х.М., Агибалов А.О., Сенцов А.А., Dogan U., Ergintav S. Современные тектонические движения Западного Кавказа и Предкавказья по ГНСС наблюдениям // Геотектоника. 2022. № 1. С. 51–67.
  11. Миронов А.П., Милюков В.К., Стеблов Г.М., Дробышев В.Н., Кусраев А.Г., Хубаев Х.М. Деформации земной коры в осетинском регионе Большого Кавказа по данным ГНСС-измерений // Геофизические процессы и биосфера. 2021. T. 20. № 4. С. 122–137.
  12. Нетребин П.Б. Морфометрический анализ рельефа Большого Кавказа / Дисс. … канд. географ. наук. Краснодар, 2012. 227 с.
  13. Нечаев Ю.В. Линеаменты и тектоническая раздробленность: дистанционное изучение внутреннего строения литосферы / Под ред. акад. А.О. Глико. М.: ИФЗ РАН, 2010. 215 с.
  14. Ребецкий Ю.Л., Сим Л.А., Маринин А.В. От зеркал скольжения к тектоническим напряжениям. Методики и алгоритмы. М.: ГЕОС, 2017. 234 с.
  15. Руководство по безопасности при использовании атомной энергии РБ-19-18. URL: https://docs.cntd.ru/document/556827973?ysclid=lspa4wak1l9308334. Дата обращения 17.02.2024а
  16. Руководство пользователя “Analysis Package Reservoir Modelling System (RMS)”. URL: www.geodisaster.ru/index.php?page=uchebnye-posobiya-2. Дата обращения: 20.02.2024б
  17. Сейсмический каталог Международного сейсмологического центра (ISC). URL: https://isc.ac.uk/iscbulletin/search/bulletin/. Дата обращения 20.04.2024
  18. Сенцов А.А. Сейсмотектоника опасных областей Восточно-Европейской платформы / Дисс. … канд. геол.-мин. наук. М., 2022. 116 с.
  19. Симонов Ю.Г. Объяснительная морфометрия рельефа. М.: ГЕОС, 1999. 250 с.
  20. Справочник по инструментам ArcGis Pro. URL: https://pro.arcgis.com/ru/pro-app/latest/tool-reference. Дата обращения 20.04.2024
  21. Стеблов Г.М., Агибалов А.О., Макеев В.М., Передерин В.П., Передерин Ф.В., Сенцов А.А. К проблеме оценки максимально возможных магнитуд землетрясений острова Сахалин различными методами // Вопросы инженерной сейсмологии. 2023. Т. 50. № 4. С. 25–35.
  22. Стеблов Г.М., Агибалов А.О., Мельник Г.Э., Передерин В.П., Передерин Ф.В., Сенцов А.А. Анализ современных движений и деформаций земной коры по данным ГНСС // Физика Земли. 2022. № 4. С. 19–29.
  23. Трегуб А.И. Морфоструктура Онежского полуострова и дна прилегающей акватории Белого моря на основе статистических моделей рельефа и морфографического анализа // Вестник ВГУ. Серия: Геология. 2010. № 2. С. 59–64.
  24. Философов В.П. Краткое руководство по морфометрическому методу поисков тектонических структур / Под ред. А.А. Корженевского. Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1960. 91 с.
  25. Цифровая модель рельефа. URL: http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/. Дата обращения 22.04.2024
  26. Abdulrazzaq Z.T., Agbasi O.E., Aziz N.A., Sunday E.E. Identification of potential groundwater locations using geophysical data and fuzzy gamma operator model in Imo, Southeastern Nigeria // Applied Water Science. 2020. V. 10. № 188.
  27. Balamurugan G., Ramesh V., Touthang M. Landslide susceptibility zonation mapping using frequency ratio and fuzzy gamma operator models in part of NH-39, Manipur, India // Nat Hazards. 2016. V. 84. P. 465–488.
  28. Lehner B., Grill G. Global River hydrography and network routing: baseline data and new approaches to study the world’s large river systems // Hydrological Processes. 2013. № 27(15). P. 2171–2186.
  29. Sema H.V., Guru B., Veerappan R. Fuzzy gamma operator model for preparing landslide susceptibility zonation mapping in parts of Kohima Town, Nagaland, India // Modeling Earth Systems and Environment. 2017. V. 3. P. 499–514.
  30. Tanaka H., Asai K. Fuzzy linear programming problems with fuzzy numbers // Fuzzy Sets and Systems. 1984. V. 13. № 1. P. 1–10.
  31. Tangestani M.H. Landslide susceptibility mapping using the fuzzy gamma approach in a GIS, Kakan catchment area, southwest Iran // Australian Journal of Earth Sciences. 2004. V. 51. № 1. P. 439–450.
  32. Wells D.L., Coppersmith K.J. New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement // Bulletin of the seismological Society of America. 1994. V. 84. № 4. P. 974–1002.
  33. Zelenin E.A, Bachmanov D.M., Garipova S.T., Trifonov V.G., Kozhurin A.I. The Active Faults of Eurasia Database (AFEAD): the ontology and design behind the continental-scale dataset // Earth System Science Data. 2022. V. 14. P. 4489–4503.
  34. Zimmerman H.J. Fuzzy set theory and it applications. Boston, Dordrecht, London: Kluwer Academic Publishers, 1996. 435 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема основных структур Большого Кавказа, по [Короновский, 2011]. 1 – Лабино-Малкинская зона; 2 – зона Передового хребта, сложенного палеозоем; 3 – метаморфические палеозойские породы Главного хребта; 4 – северное пологоскладчатое крыло, сложенное мезозоем; 5 – сланцевые толщи нижней – средней юры; 6 – верхнеюрско-меловые, местами флишевые, сложенные умеренно складчатыми вулканогенно-осадочными отложениями мезозоя; 7 – зона, сложенная терригенным лейасом и вулканогенным байосом; 8 – шовная и надвиговая зоны, сложенные сильно дислоцированным мезозоем и кайнозоем; 9 – кайнозойские отложения периклинальных прогибов; 10 – эпицентры современных землетрясений; 11 – эпицентры современных землетрясений с магнитудой ≥5.5. Цифрами обозначены основные структуры: 1 – Лабино-Малкинская зона; 2 – зона Передового хребта; 3 – палеозойская структура Главного хребта; 4 – Сванетский антиклинорий, сложенный силуром – триасом; 5 – Гагро-Джавская зона; 6 – шовная и надвиговая Кахетино-Лечхумская зоны; 7 – Гойтхский антиклинорий; 8 – Новороссийско-Сочинский антиклинорий; 9 – Апшероно-Кобыстанский передовой прогиб; 10 – структуры Главного (осевого) хребта; 11 – структуры Бокового хребта; 12 – известняковый Дагестан; 13 – Чиауро–Дибрарский синклинорий.

Скачать (479KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схемы морфометрических параметров рельефа Большого Кавказа, использованных в качестве исходных данных для анализа γ-оператором нечеткой логики. I — схема разности базисных поверхностей 2 и 3 порядков, II — схема разности базисных поверхностей 4 и 5 порядков, III — схема дисперсии глубины вертикального расчленения рельефа, IV — схема асимметрии высот рельефа. 1 — эпицентры землетрясений с M ≥5.5 [Сейсмический…, 2024]; 2 — границы Большого Кавказа, по [Короновский, 2011]; 3 — города.

Скачать (378KB)
Метаданные
4. Рис. 3. ROC-кривые (синие линии), построенные для индекса неотектонической активности (I) и эпицентров землетрясений Большого Кавказа. I — для всех землетрясений; II — для землетрясений с M ≥5.5; III — для всех землетрясений с учетом фильтра I ≥0.6; IV — для землетрясений с M ≥5.5 с учетом фильтра I ≥0.6. Зеленые линии — границы случайного распределения.

Скачать (97KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Схемы современной площадной деформации (ε) (I) и расположения профилей степени тектонической раздробленности (II). 1 — пункты ГНСС, по [База…, 2024; Милюков и др., 2022; Миронов и др., 2021]; 2 — границы Большого Кавказа, по [Короновский, 2011]; 3 — города; 4 — “слабые” зоны; 5 — линии профилей степени тектонической раздробленности; 6 — активные разрывные нарушения, по [Zelenin et al., 2022].

Скачать (633KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Схемы индекса неотектонической активности, полученная по результатам анализа γ-оператором нечеткой логики (I) и зон ВОЗ Большого Кавказа (II). 1 — эпицентры землетрясений с M <5.5 [Сейсмический…, 2024]; 2 — эпицентры землетрясений с M ≥5.5 [Сейсмический…, 2024]; 3 — области локализации максимальных сжимающих напряжений, выделенные по результатам компьютерного геодинамического моделирования; 4 — активные разрывные нарушения, по [Zelenin et al., 2022]; 5 — зоны ВОЗ, номера которых вынесены стрелками. На врезке — реконструкция положений главных нормальных осей напряжений по решениям фокальных механизмов очагов землетрясений (нижняя полусфера): серое — области растяжения, белое — сжатия; 1–3 — главные нормальные оси напряжений: 1 — растяжения, 2 — промежуточная, 3 — сжатия.

Скачать (628KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Вертикальные профили поля тектонической раздробленности Большого Кавказа (линии профилей приведены на рис. 3, II). 1 — гипоцентры землетрясений с M ≥5.5 [Сейсмический…, 2024]; 2 — активные разломы, по [Zelenin et al., 2022], выраженные в поле тектонической раздробленности; 3 — линеаменты, выраженные в поле тектонической раздробленности; 4 — поднятое крыло разлома; 5, 6 — предполагаемые границы конвективных ячеек первого (5) и второго (6) ранга; 7 — области наиболее интенсивного воздымания, выделенные по рельефу; 8 — опущенное крыло разлома.

Скачать (171KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024