Введение к работе
Актуальность работы
Изучение динамического состояния и современной сейсмической активности земной коры центральной части Восточно-Европейской платформы, к которой относится и Воронежский кристаллический массив, является одним из актуальных направлений в области наук о Земле.
Это обусловлено необходимостью обеспечения сейсмической безопасности этой территории, так как, с одной стороны, она не является сейсмически пассивной, как показали инструментальные наблюдения последних лет, с другой, здесь развита мощная промышленная инфраструктура, размещены объекты повышенного экологического риска (АЭС, химкомбинаты, объекты спецназначения и т.п.) и отмечается высокая плотность населения. Положение осложняется ещё и тем, что многие функционирующие объекты исчерпали срок службы, однако сроки их эксплуатации продлеваются, планируется строительство новых АЭС.
В этой связи, районирование территории Воронежского кристаллического массива по степени современной геодинамической активности является весьма актуальным вопросом, так как позволит получить новую важную информацию о состоянии литосферы региона, которая может служить основой для оценки степени сейсмической опасности платформенной территории и сейсмических рисков, связанных с природными факторами.
В настоящее время территория Воронежского кристаллического массива (ВКМ) хорошо изучена геологическими и геофизическими методами различных масштабов. В течение более 10 лет системой сейсмических станций ведется сейсмический мониторинг, накоплен большой фактический сейсмологический материал. Большой объем геологических, геофизических и сейсмологических данных является хорошей основой для выработки методики выделения геодинамически активных зон в платформенной литосфере и картирования этих зон в пределах ВКМ.
Цель работы состоит в выделении геодинамически активных зон на территории Воронежского кристаллического массива по геолого-геофизическим и сейсмологическим данным.
Реализация поставленной цели предусматривает решение следующих задач:
сбор, систематизация и анализ геологических и геофизических данных о строении земной коры и верхов мантии ВКМ;
анализ современной сейсмической активности региона;
выявление связи характера современной сейсмической активности геофизических полей, геолого-геофизических неоднородностей земной коры и верхов мантии. Определение информативных признаков выделения геодинамически активных зон.
построение схемы геодинамически активных зон территории ВКМ.
Научная новизна работы
показано на основе анализа результатов сейсмического мониторинга, что территория Воронежского кристаллического массива не является асейсмичной. Изучены пространственно-временные и энергетические закономерности современной сейсмичности ВКМ;
выявлены связи неоднородностей геофизических полей и пространственного распределения эпицентров землетрясений;
показано, что значительная часть эпицентров землетрясений приурочена к структурно-вещественным неоднородностям литосферы разной глубины;
- разработана система признаков выделения геодинамически активных зон. Впервые на территории ВКМ выделены геодинамически активные зоны трёх типов: транслитосферные, транскоровые и внутрикоровые.
Защищаемые положения
Результаты сейсмического мониторинга свидетельствуют, что территория Воронежского кристаллического массива не является асейсмичной. За последние 12 лет в его пределах зарегистрировано более 300 мелкофокусных землетрясений 6-10 энергетических классов. Сейсмический процесс имеет ритмичный характер во времени.
Пространственное положение эпицентров землетрясений коррелирует с особенностями геофизических полей и структурно-вещественными неоднородностями литосферы на разной глубине.
На основе обобщения и анализа большого объема геологических, геофизических и сейсмологических данных определены информативные признаки выделения геодинамически активных зон в условиях Воронежского кристаллического массива.
Используя эти признаки на территории Воронежского кристаллического массива выделены три основных типа геодинамически активных зон: транслитосферные, транскоровые и внутрикоровые, разграничивающие блоки различных иерархических уровней и отражающие характер современных сейсмотектонических процессов в литосфере ВКМ.
Связь данной работы с другими научно-исследовательскими работами. Работа выполнена в рамках программы научных исследований Геофизической службы РАН в 2005-2010 гг., грантов РФФИ (01-05-97405-р98цчр, 05-05-96406-р_цчр_а, 06-05-96302-р_центр_а, 08-05-90427-Укр_а) и проекта REG-010.
Фактический материал и методы исследования. Результаты исследования базировались на материалах фондов и опубликованных материалах различных авторов о геологическом строении Воронежского кристаллического массива различными исследователями, начиная с 1957 г. Использовались схемы и карты геофизических полей различного масштаба, разрезы земной коры, отображающие глубинное геологическое строение земной коры и верхов мантии.
Использовались данные по сейсмическому мониторингу, полученные в лаборатории сейсмического мониторинга ВКМ в период с 1998 года по настоящее время. Обработка информации осуществлялась при помощи комплекса программ WSG ("Система обработки сейсмических данных WSG"), разработанного и используемого в работе Геофизической службы РАН (ГС РАН).
Личный вклад автора. Автор участвовал на всех этапах проведения сейсмического мониторинга от производства наблюдений до обработки и интерпретации данных. Путем анализа каталогов местных землетрясений автором выявлены основные особенности волновых форм местных землетрясений, пространственно-временные и энергетические закономерности сейсмической активности территории ВКМ за период 1998-2010 гг.
Автором работы выполнен комплексный анализ геолого-геофизических данных и результатов сейсмического мониторинга, на основе которого выработана система признаков выделения геодинамически активных зон в литосфере ВКМ. Построена схема геодинамически активных зон, отражающая основные особенности современного состояния недр Воронежского кристаллического массива.
Практическая ценность. Результаты представляются важными при исследованиях сейсмических процессов и геодинамики литосферы платформенных регионов. В прикладных работах они приобретают первостепенное значение при оценке сейсми-
ческой опасности и могут использоваться при составлении карт детального сейсмического районирования.
Апробация. Результаты работы докладывались на IV, VII, X, XI, XII заседаниях Уральской молодежной научной школы по геофизике «Современные проблемы геофизики» (г. Пермь, 2003, 2009, 2011 гг.; г. Екатеринбург, 2006, 2010 гг.); на Казахстано-российской международной конференции «Геодинамические, сейсмологические и геофизические основы прогноза землетрясений и оценки сейсмического риска» (г. Алма-ты, 2005 г.); на XII международной конференции «Активные геологические и геофизические процессы в литосфере. Методы, средства и результаты изучения» (г. Воронеж, 2006 г.); на Международной конференции «Месторождения природного и техногенного минерального сырья: геология, геохимия, геохимические и геофизические методы поисков, экологическая геология» (г. Воронеж, 2008); на 4-ой международной сейсмологической школе «Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных» (г. Листвянка, 2009 г.); на Международной конференции «Современные проблемы сейсмологии, гидрогеологии и инженерной геологии» (г.Ташкент, 2010г.); на XVI международной конференции «Свойства, структура, динамика и минерагения литосферы Восточно-Европейской платформы» (г. Воронеж, 2010 г.); на Международной научной конференции «Геодинамика, сейсмическая опасность, сейсмостойкость сооружений» (г. Алушта, 2011 г.)
Основные результаты работы были доложены и обсуждались на семинарах Лаборатории сейсмического мониторинга ВКМ (г. Воронеж) и на ученых советах Геофизической службы РАН.
Работа выполнена под руководством доктора геол.-мин. наук Евгения Александровича Рогожина, которому автор выражает глубокую признательность и благодарность. Автор выражает глубокую признательность член-корр. РАН Чернышеву Н.М. за постоянное внимание к работе и поддержку, член-корр. РАН Маловичко А.А. за ценные замечания и рекомендации в процессе подготовки работы. Автор искренно благодарит канд. геол.-минерал, наук, зав. лабораторией СМ ВКМ Надежка Л.И. за ценные советы и помощь на всех стадиях подготовки диссертации. Автор выражает благодарность доктору геол.-минерал, наук Трегубу А.И. за проявленный интерес и обсуждение отдельных разделов, Сафроничу И.Н. за участие в оформлении графического материала. Искренне благодарна коллегам Пивоварову СП., Орлову Р.А., Дубянскому А.И., Золототрубовой Э.И., Ипполитову О.М. за внимание и поддержку. Автор выражает благодарность коллегам по работе за отзывчивость и поддержку в ходе подготовки работы.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 17 научных работ, в том числе 3 статьи в журналах из списка ВАК.
Структура работы, диссертация состоит из введения, 5 глав основной части и заключения. Объем работы 133 страниц, 46 рисунок, 5 таблицы. Список использованных источников включает 148 наименования.