ТЕКТОНОФИЗИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ АКТИВНЫХ РАЗЛОМОВ ТЯНЬ-ШАНЯ – ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЙ ПРОГНОЗ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

1. ВВЕДЕНИЕ

23.01.2024 г. в южной части предгорий Центрального Тянь-Шаня – адыры хребта Кокшаал-Тоо – на территории Китайской Народной Республики произошло сильное землетрясение Уши (Айкол – NEIC) с М=7.0, которое может означать начало усиления сейсмической активности всего региона. Последнее столь сильное землетрясение на Тянь-Шане – Суусамырское – с М=7.3 произошло в 1992 г. Таким образом, на Тянь-Шане 32 года не было землетрясений с М>7.0.

Предыдущий цикл из 17 сильных землетрясений с магнитудой М=6.8–8.3 начался в 1885 г. с Беловодского землетрясения (М=6.9), эпицентр которого располагался в 46 км к западу от г. Бишкека. Все эти землетрясения, за исключением Суусамырского, произошли в северных и южных предгорьях Тянь-Шаня (рис. 1). Если рассматривать Суусамырское землетрясение, произошедшее во внутригорной Суусамырской впадине как определенное исключение из этого правила, то последним землетрясением в предгорьях Тянь-Шаня было Кашгарское землетрясение с М=7.0, произошедшее в 1985 г. на территории КНР.

Таким образом, в наиболее сейсмоактивной части Тянь-Шаня – его предгорьях – с Ушинским землетрясением закончился период затишья на сильные землетрясения, продолжавшийся почти 40 лет. При этом предыдущий цикл сейсмической активности сильных землетрясений в предгорьях Тянь-Шаня длился около 100 лет и здесь сильное землетрясение с магнитудой около 7.0 и более происходило в среднем раз в 5–6 лет.

Важно отметить следующий момент. Беловодское землетрясение с М=6.9 по каталогу [New Catalog…, 1977] в эпицентральной области имело сейсмические проявления в 9–10 баллов по шкале MSK-64 [Kal’meteva et al., 2009]. Согласно работе [Landgraf et al., 2016] вышедший на дневную поверхность разлом имел протяженность около 20 км между реками Сокулук и Аксу, параллельную горному фронту, и ширину от 0.2 до 2.1 м. Землетрясение ощущалось на большой территории. Оно также вызвало камнепады и оползни, некоторые из которых временно перекрыли реки Сокулук и Аксу. В результате землетрясения были полностью разрушены населенные пункты Беловодское, Кара-Балта и Сокулук, 54 человека погибли. В работе [Krüger et al., 2018] были пересмотрены магнитуды крупных землетрясений Центральной Азии: для Беловодского землетрясения вместо магнитуды М=6.9 была установлена магнитуда М=7.6.

Эпицентр Беловодского землетрясения располагался в 54 км от современной столицы Кыргызстана г. Бишкека. Этот населенный пункт в Российской империи был основан в 1825 г. и в момент землетрясения уже имел статус города. Известно, что в 1876 г. в Пишпеке проживало 58 семейств – 182 человека, а в 1897 г. численность города составляла уже 6615 человек. Низкая плотность населения и малая этажность строений позволили обойтись без жертв и серьезных разрушений жилых зданий. Выполненные в работе [Kal’meteva et al., 2009] исследования показали, что в его пределах можно было ожидать сейсмические проявления от 7 до 8 баллов. Согласно шкале MSK-64 здесь были возможны сильные повреждения зданий. При этом землетрясении в земле отмечались трещины шириной до 2 м, обвалы, осыпи, оползни. На следующий день был толчок почти такой же силы.

Эпицентр Вернинского землетрясения в 1887 г. с М=7.3 располагался в 18 км от современного центра г. Алматы. Утром в 4 ч 30 мин 28 мая по старому стилю (9 июня по новому стилю) произошел форшок интенсивностью 5 баллов, спустя 5 мин – подземный гул и сильные толчки 9–10 баллов, продолжавшиеся около двух минут, г. Верный был полностью разрушен в 4 ч 50 мин. Многочисленные трещины, оползни и поверхностные сдвиги, а также около 400 повторных толчков произошли в течение года. Погибло 330–360 человек, разрушено 2792 дома (из них 1799 каменных, 839 деревянных, остальные – глинобитные и каркасные). Площадь землетрясения составила до 3–4 млн км².

В декабре (январь по новому стилю) 1911 г. вблизи г. Верный произошло очередное разрушительное землетрясение – Кеминское. Максимальная сила толчков составила семь баллов. Эпицентр землетрясения располагался в малонаселенной горной местности, поэтому жертв было не так много. Погибли 452 и были ранены 740 человек, разрушено 1094 дома.

В районе произошедшего землетрясения Уши значимых разрушений и жертв не было, так как этот район не имеет крупных городов и промышленных объектов. В то же время в Алматы и Бишкеке, имеющих здания высокой этажности и находящихся на расстоянии около 200 км от эпицентра Ушинского землетрясения, сейсмические проявления отвечали 5–6 баллам. Поскольку эпицентры очагов Вернинского 1887 г. (М=7.3) и Беловодского 1885 г. (М=7.6, по [Krüger et al., 2018]) землетрясений были расположены на расстоянии соответственно 18 км и 54 км от центров столиц Алматы и Бишкека, у населения и правительств этих стран возникли определенные опасения о последствиях возможных сильных землетрясений.

Сделанный в этом разделе вывод о том, что в ближайшие 5–10 лет в регионе Тянь-Шаня, в его южных и северных предгорьях возможно возникновение нескольких сильных землетрясений с магнитудой более 7.0, ставит перед сейсмологами, геофизиками и геологами, занимающимися проблемой оценки сейсмической опасности, задачу выделения зон подготовки таких землетрясений. При этом речь идет о сейсмическом районировании территорий на основе данных о ранее произошедших землетрясениях, в рамках которого можно оценить наибольшие сейсмические воздействия в баллах на ближайшие 5–10 тыс. лет. Такого типа данные востребованы в сейсмостойком строительстве [Ulomov, Shuymilina, 1999; Melnikov et al., 2000].

Задача состоит в необходимости научного обоснования, где в ближайшие 5–10 лет может произойти следующее сильное землетрясение с магнитудой 7.0 и более. Это крайне важно из-за высокой численности населения ряда городов, расположенных в предгорьях Тянь-Шаня (Ташкент – 3.075, Андижан – 1.742, Алматы – 2.211, Урумчи – 3.112, Душанбе – 1.228 млн чел.) в зонах активных разломов.

Сложность решения такой задачи заключается в необходимости как объединения усилий ученых стран Средней Азии, так как закономерности сейсмической активизации не имеют границ, так и фактического перехода от вероятностного долгосрочного прогноза к детерминированному среднесрочному. Такой прогноз при всех его издержках позволит провести профилактические работы по усилению конструкций и отработке мероприятий реагирования на внештатные ситуации на производствах и на социальных объектах.

2. РАЗВИТИЕ В ИФЗ РАН ИДЕЙ Г.А. ГАМБУРЦЕВА И М.В. ГЗОВСКОГО ПО ДЕТЕРМИНИРОВАННОМУ ПРОГНОЗУ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Проблема прогноза мест сильных землетрясений в СССР стала актуальной после катастрофического Ашхабадского землетрясения 1948 г. Начавшиеся исследования в этой области возглавил Г.А. Гамбурцев, который в то время разрабатывал первые сейсмические методы изучения внутреннего строения коры [Gamburtsev, 1955], поэтому вполне объяснимо, что движение в направлении решения данной важнейшей проблемы он видел в изучении строения и физического состояния зон разломов. В заключении ученого совета Геофизического института АН СССР, прошедшего в декабре 1951 г., в разделе, связанном с изучением условий возникновения землетрясений и развития методов прогноза, первым научным пунктом исследования было «изучение механизма тектонических деформаций методами полевых тектонофизических наблюдений и лабораторного моделирования». Эти исследования, по убеждению Г.А. Гамбурцева, должны были проводиться вместе с изучением глубинного строения и состояния разломов геофизическими методами (ГСЗ и КМИЗ), с развитием сейсмологических методов изучения динамических параметров очагов, с изучением региональной сейсмичности инструментальными, сейсмотектоническими и тектонофизическими методами. Опору на методы геотектоники (сейсмотектоники) и геофизики можно считать детерминированным подходом в прогнозе землетрясений. Его конечной целью было нахождение места подготовки будущих сильных землетрясений.

Вторым направлением исследований в области прогноза, которое отдельным пунктом вошло в постановление ученого совета Геофизического института АН СССР, было «изыскание предвестников землетрясений». Здесь основные исследования были связаны с выявлением закономерностей вариации электрических, магнитных, деформационных (наклономеры) и других полей на стадии непосредственно перед землетрясением. Считалось, что комплексное использование данных геотектоники и геофизики позволит указать место будущего сильного землетрясения, а предвестники позволят разработать технологию предупреждения приближающейся опасности – прогноз времени землетрясения. При этом и здесь Г.А. Гамбурцев считал, что «необходимо находить такие физические характеристики явлений, которые могли бы нас избавить от необходимости прибегать к методу статистики».

Соратником этих идей Г.А. Гамбурцева был и один из основателей тектонофизики в СССР – М.В. Гзовский. Он разрабатывал геологические критерии сейсмичности [Gzovsky, 1957a, 1957b], к которым относил области повышенных касательных напряжений [Gzovsky, 1956] и больших вертикальных градиентов движения поверхности Земли [Gzovsky, 1963]. С поправкой на представления тех лет о механизмах хрупкого разрушения в сегодняшнем их понимании речь должна идти о зонах повышенных кулоновых напряжений (КН) и участках высокоградиентных движений поверхности, т.е. о разломных зонах.

К сожалению, после смерти Г.А. Гамбурцева первое и главное, с его точки зрения, направление постепенно было отодвинуто на второй план. Сейсмологи и геофизики в основном сосредоточились на статистических методах прогноза и методе поиска предвестников землетрясений.

В этой статье будет представлен новый подход к проблемам сейсмической опасности, продолжающий идеи Г.А. Гамбурцева и М.В. Гзовского, базисом которого является изучение природного напряженного состояния тектонофизическими методами. Алгоритмы этих методов с середины прошлого века начали создаваться в ИФЗ РАН под руководством М.В. Гзовского, и в настоящее время они позволяют решать задачу по количественному районированию сейсмически опасных участков разломов.

Благодаря регулярному проведению с середины нулевых годов ряда крупных международных конференций в Казахстане (Казахстанско-Китайский международный симпозиум «Прогноз землетрясений, оценка сейсмической опасности и сейсмического риска Центральной Азии», Институт сейсмологии, г. Алматы), Кыргызстане (Международный симпозиум «Проблемы геодинамики и геоэкологии внутриконтинентальных орогенов», Научная станция РАН в г. Бишкеке) и Узбекистане (Международная научная конференция «Геофизические методы решения актуальных проблем современной сейсмологии», Институт сейсмологии, г. Ташкент) постепенно сформировался круг ученых этих стран, обративших внимание на работы сотрудников ИФЗ РАН в области тектонофизики. Возникла научная кооперация сотрудников лаборатории тектонофизики им. М.В. Гзовского ИФЗ РАН (г. Москва) сначала с учеными из Кыргызстана, а затем и из Узбекистана и Казахстана.

В настоящее время пришло общее понимание ученых о необходимости проведения работы не по отдельным участкам Тянь-Шаня в разных странах, а для всего региона в рамках единой концепции. В статье, кроме описания теоретических основ тектонофизического подхода к оценке сейсмической опасности, будет представлен инструментальный и материальный базис в виде накопленных за длительное время баз данных, необходимых для работы в области решения указанной проблемы.

3. НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИЗУЧЕНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ В СВЯЗИ С ПРОБЛЕМОЙ СЕЙСМИЧЕСКИХ ОПАСНОСТЕЙ

В последние три десятилетия возникли новые направления изучения деформационных процессов на земной поверхности методами спутникового дистанционного зондирования, а также произошло развитие новых подходов в оценке сейсмических опасностей в рамках тектонофизических и геомеханических методов исследований. На основе этих методов фактически имеется возможность осуществлять мониторинг изменений напряженно-деформированного состояния земной коры или ее поверхности, поэтому в настоящее время возникли предпосылки для возврата к развитию методов прогноза землетрясений в той трактовке, которая была сформулирована выдающимися советскими учеными Г.А. Гамбурцевым и М.В. Гзовским.

Геомеханический подход. После работ [Stein et al., 1992; King et al., 1994; Harris et al., 1995] для выявления зон повышенной сейсмической активности стали применять районирование участков разломов по приращениям КН Δτ_С, возникающим из-за изменения уровня напряжений после сильного землетрясения, произошедшего в исследуемом регионе. Подобные расчеты, как правило, опирались на упругую модель трещины сдвига, которая отвечала возникшему очагу землетрясения. Первоначально аналитические или численные расчеты выполнялись для территорий, где имел место геодинамический режим напряженного состояния горизонтального сдвига – район разлома Сан-Андреас (США) [King et al., 1994; Mallman, Zoback, 2007], позднее подобный подход был распространен и на участки коры с другими режимами (горизонтальное сжатие или растяжение) [Ganas et al., 2006].

(1)

Здесь и  – приращения касательных и нормальных на разрыве напряжений,  – приращение флюидного давления в трещинно-поровом пространстве пород, а  – приращения эффективных нормальных на разрыве напряжений, в которых учитывается разупрочняющее воздействие давления флюида. Положительные значения и  определяют соответственно увеличение уровня касательных напряжений на плоскости разлома и флюидного давления в трещинно-поровом пространстве пород, а отрицательные значения отвечают увеличению уровня напряжений сжатия, нормальных к разлому.

Выражение (1) по своему характеру соответствует расчету полных КН, которые таким образом определяются как разность между касательными напряжениями на разрыве, создающими условия для смещения его бортов, и напряжениями сил трения, препятствующими этому смещению. Критическое состояние в этом случае определяется достижением КН предела поверхностной прочности разрыва. Из этого выражения понятна разница между разрушением, наблюдающимся в металлических конструкциях, где предельное состояние связывается только с девиаторными напряжениями (простейший случай – максимальные касательные напряжения), и в горных породах.

Следует отметить, что в задаче об очаге землетрясения в виде трещины сдвига (мех.) среда представляет собой упругое однофазное твердое тело, поэтому отсутствует возможность расчета изменений флюидного давления. В этой связи в расчетах приращений КН фактически считается, что до и после сильного землетрясения флюидное давление в породах не изменяется, , что является сильным упрощением реального природного процесса.

Предложенный в работах [Stein et al., 1992; King et al., 1994] подход первоначально применялся для обоснования проявления повышенной плотности афтершоков именно в участках коры, для которых были получены положительные значения приращений кулоновых напряжений. Вслед за этими работами последовала известная серия работ на тему «Изменение кулоновых напряжений», в рамках которой для областей сильных землетрясений (как правило, магнитуда более 7.0) производится сопоставление КН в очаге до и после этого землетрясения. Считается, что начальное напряженное состояние известно (либо задается априорно, либо оценивается из данных GPS-смещений, например, для Калифорнии), а его изменение получают путем численных или аналитических расчетов (упругая модель), используя сейсмологические данные о величине снимаемых напряжений в очагах сильных землетрясений. По знаку этих изменений судят об увеличении или уменьшении опасности возникновения афтершоков в окрестности произошедшего землетрясения. В случае, если КН возрастают, опасность увеличивается, если падают – уменьшается. Таким образом, можно сказать, что данный подход отвечает только стадии афтершокового развития сейсмического процесса и для начальной стадии (до землетрясения) поле напряжений только интегрально близко к истинному природному напряженному состоянию (в масштабе усреднения 300–500 км по латерали).

В последнее время этот же подход стал использоваться и для обоснования миграции сильных землетрясений вдоль разломных зон [Pang, 2022; Sunbul, 2019; Chen et al., 2023]. При этом учитываются изменения напряжений, вызываемые отдельными сильными землетрясениями, вязкая релаксация напряжений и дополнительные напряжения, возникающие из-за действия граничных сил (обычно задаются горизонтальные скорости в границах региона, получаемые из данных GPS-наблюдения).

Важно обратить внимание, что в этом случае фактически речь идет о детерминированном прогнозе мест будущих сильных землетрясений.

Сильной стороной геомеханического метода прогноза опасных участков разломов является возможность просчета разных вариантов быстрых изменений напряженного состояния разломных зон, возникающих в случае разной последовательности сейсмической активизации сложно построенных разломных зон, так, как это было при Караманмарашских землетрясениях [Rebetsky, 2023; Smirnov et al., 2023].

Тектонофизический подход. Другое направление исследований КН было рассмотрено в работе [Morris et al., 1996] в связи с обеспечением безопасности буровых работ, добычи углеводородов и фундаментов сооружений. Здесь исходные данные о напряжениях получают in situ методами в масштабе усреднения первые метры – десятки метров, т.е. эти напряжения установлены непосредственно из данных наблюдения в природном массиве, а не путем решения задачи геомеханики. Предложено на основе in situ данных рассчитывать отношение касательных напряжений на геологических разрывах к модулю эффективных нормальных напряжений [Morris et al., 1996]

(2)

которое определили как тенденцию к скольжению разрывов, поскольку рост значений действительно определяет увеличение уровня КН (1). В дальнейшем параметр стали связывать со способностью пород к проявлению дилатансии [Ferrill, Morris, 2003].

Сейчас расчет параметра входит в стандарт МАГАТЭ при оценке опасности разрывов, выделенных на площадках строительства атомных станций. В качестве примера можно привести АС Ханхикиви-1 в Финляндии, для которой такие работы выполнялись в 2018–2019 гг. При этом в качестве исходных данных были использованы замеры напряжений in situ, полученные в горном деле [Kivinen, Varis, 2009; Pohjatekniikka, 2018].

В силу объекта применения такого подхода (горные выработки, скважины и др. с глубиной до 2–3 км) методы in situ вполне способны с некоторым усреднением давать относительно корректные данные о величинах и направлениях действия главных напряжений вблизи поверхности. Однако эти данные нельзя использовать для оценки величины напряжения в масштабах усреднения в первые километры и десятки километров для глубины 5 км и более, что требуется для прогноза землетрясений с большими магнитудами (М>6.5). Для решения таких задач необходимо использовать тектонофизические методы инверсии напряжений из данных о разрывных смещениях в массивах пород, к которым относятся сейсмологические данные о механизмах очагов землетрясений и геологические данные о разрывах со смещениями.

В работах [Rebetsky, Kuzikov, 2016; Rebetsky et al., 2021, 2024; Rebetsky, 2023] показана возможность выполнять районирование опасных участков разломов на основе результатов тектонофизической реконструкции напряжений в природном объекте. Источником данных для реконструкции напряжений являются сейсмологические или геологические индикаторы разрывных деформаций, а алгоритм разработанного в лаборатории тектонофизики ИФЗ РАН катакластического метода [Rebetsky, 2003; Rebetsky et al., 2017] предусматривает расчет не только параметров эллипсоида напряжений (ориентация его главных осей и форма, определяемая коэффициентом Лоде – Надаи), но и величины напряжений, нормированной на прочность сцепления массива породы. Эти данные должны дополняться информацией о положении и геометрии разломов, выделяемых геологическими методами как активные на неотектоническом этапе (рис. 2).

Указанная совокупность исходных данных позволяет рассчитывать КН на поверхности разлома, по абсолютным или относительным значениям которых можно районировать участки разломов разной степени опасности. При этом сам алгоритм реконструкции напряжений опирается на данные о хрупком разрушении в виде трещин сдвига (мех.) с направлениями смещения их бортов. По этой причине в результатах тектонофизических расчетов для нормальных напряжений учитывается роль флюидного давления. Таким образом, алгоритм тектонофизической инверсии катакластического метода позволяет получать данные об эффективных нормальных напряжениях . Этот факт существенно отличает тектонофизический подход от геомеханического в решении проблемы учета влияния флюидов в трещинно-поровом пространстве пород.

Работы по изучению распределения опасности активных разломов по результатам тектонофизической реконструкции природных напряжений начали проводиться относительно недавно. В этом отношении они существенно уступают опыту работ по изучению закономерности изменений КН на основе математического моделирования [Stein et al., 1992; Okada, 1992; Harris et al., 1995; и др.]. В последние несколько лет алгоритм катакластического метода и компьютерная программа, в которой он реализован, развивались в направлении уточнения результатов расчетов ориентации главных напряжений для зон со специфической морфологией разрывов (участки отсутствия второй сопряженной системы сколов – зоны простого сдвига) [Rebetsky, Marinin, 2024], а также величины напряжения [Rebetsky et al., 2024], что крайне важно для правильных оценок КН на разломах. В ближайшие годы в рамках алгоритма катакластического метода предстоит исследовать возможности установления физических параметров, которые могут указывать на приближение состояния разломов к критическому – неустойчивое состояние геосреды.

Метод дистанционного зондирования земной поверхности. Современные методы исследования результатов поверхности спутникового зондирования дают возможность получать данные об изменениях рельефа поверхности с точностью до первых сантиметров и даже менее. Для этого используются спутниковые технологии GNSS-позиционирования и радарной интерферометрической съемки. Для последней не нужна установка специальных приемников сигналов на поверхности земли. В спутниковой радарной интерферометрии применяются дополнительные отражающие элементы при необходимости увеличения точности измерений. В настоящее время чаще всего этот метод используют при расчетах косейсмических деформаций, возникающих в результате землетрясения или вулканизма. Для этого необходимо получить два снимка эпицентральной области до и после землетрясения или вулканической активизации. Эту технологию можно применять и для выяснения накопления деформаций вблизи активных разломов.

Ограниченность этого подхода связана с тем фактом, что результатом расчетов является двумерный тензор деформаций, так же как это имеет место при использовании данных GNSS. Однако применение таких данных радарной интерферометрии совместно с результатами тектонофизической инверсии напряжений может позволить достроить этот тензор до трехмерного. Такая возможность существует при применении катакластического метода инверсии напряжений, так как его алгоритм предусматривает параллельный расчет двух тензоров: тектонических напряжений и приращений сейсмотектонических деформаций.

Все три рассмотренных выше подхода к оценке сейсмического риска следует рассматривать как детерминистические, которые позволяют выполнять мониторинг состояния активных разломов, выделяя для разных участков разный магнитудный уровень ожидаемых сильных землетрясений.

4. О ДЕТЕРМИНИРОВАННОМ ПРОГНОЗЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ПО ДАННЫМ ТЕКТОНОФИЗИЧЕСКОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ

В геомеханике разработаны критерии, позволяющие оценить близость состояния массива горных пород к хрупкому разрушению (см. например [Nikolaevsky, 2010а, 2010b, 2012]). Эти представления можно распространить и на разломы для установления момента его активизации. Согласно современным положениям геомеханики критическое состояние на формирующейся новой трещине или на активизирующейся старой, частично залеченной, трещине (участок разрыва) определяется соотношением действующих здесь касательных напряжений, сил трения и прочности сцепления бортов разрыва. При этом значение КН τ_С сопоставляется с прочностью сцепления :

(3)

где  – коэффициент статического трения ( – угол трения) (рис. 2). На основе этого критерия при численном геомеханическом моделировании поведения разлома устанавливается критическое состояние для какой-то его части и рассчитываются амплитуды смещения крыльев, т.е. под КН понимается разница между касательными напряжениями , действующими на разрыве, и напряжениями сил трения, вызываемыми нормальными к разрыву напряжениями, при учете разупрочняющей роли флюидного давления в трещинах и порах (1). Здесь и далее используется правило знаков, принятое в механике сплошной среды – напряжение растяжения положительное.

Равенство в выражении (3) выполняется для трещин скалывания с максимальной суммарной прочностью, складывающейся из прочности сцепления и сил трения . Отрицательные значения КН соответствуют случаю, когда силы трения превышают уровень касательных напряжений на разрыве. Рост уровня КН до положительных значений характеризует приближение напряженного состояния к критическому, определяющему возможность хрупкого разрушения пород.

Приложение геомеханического расчета кулоновых напряжений, полученного из результатов тектонофизической инверсии напряжений, действующих в природных массивах, относится к так называемым активным разломам. Активными называют разломы, подвижки по которым происходили в недавнем прошлом и потому могут ожидаться в ближайшем будущем [Wallace, 1968; Kozhurin et al., 2008]. Согласно работе [Nikonov, 1995] для активного разлома возможно повторное оживление в течение последних 400 тыс. лет. Существует понятие «живой» разлом [Trifonov, 2001], проявляющий активность в позднем плейстоцене и голоцене (10–130 тыс. лет).

В работе [Kuzmin, 1999] предложено под современным активным разломом понимать разрывную структуру, в которой произошли какие-либо современные короткопериодические (первые месяцы и годы), пульсационные и/или знакопеременные деформации. Согласно работам [Kuzmin, 2004, 2005; Kuzmin, Zhukov, 2004] современный активный разлом следует классифицировать как опасный разлом, способный к формированию техногенных катастроф. С учетом определения Ю.О. Кузьмина можно рассматривать в качестве опасных участков активных разломов такие участки, где уровень КН достигает 50 % и более от значения прочности сцепления разрыва. В таком случае можно говорить о возможности выделения опасного участка активного разлома, способного генерировать сильное землетрясение на современном этапе. При этом протяженность опасного участка разлома с высоким уровнем КН будет определять возможную магнитуду землетрясения.

Следует отметить, что более 35 лет назад в работе [Trifonov et al., 1989] предлагалось при выделении участков активных разломов, где вероятны сильные землетрясения сегодня, использовать «оценку физической предпосылки сильного землетрясения – возможности высокой концентрации тектонических напряжений в значительном объеме горных пород».

Если следовать общим представлениям геомеханики с их приложением к результатам тектонофизической реконструкции напряжений, то протяженные участки, где будут получены высокие уровни КН, являются наиболее опасными для формирования землетрясения. Однако опыт тектонофизического районирования активных разломов в зонах произошедших сильных землетрясений показал, что это не всегда так.

Оказалось, что в очаге Веньчуаньского землетрясения 2008 г. [Rebetsky et al., 2021] участки повышенного уровня КН прерывались зонами их низких положительных значений и даже малыми по протяженности участками отрицательных значений КН. Результаты исследований для землетрясений, произошедших в провинции Караманмараш в Турции в 2023 г., подтвердили эти выводы. Очаг Пазарджыкского землетрясения с М=7.8 с протяженностью более 300 км не являлся однородным по напряжениям и содержал как зоны высокого уровня положительных значений КН, так и участки отрицательных значений. Эти данные были получены в результате тектонофизического районирования разломов этого региона после произошедших сильных землетрясений [Tikhotsky et al., 2023; Rebetsky, 2023]. Подобный результат косвенно подтверждают и исследования изменения интенсивности направленности сейсмического излучения [Pavlenko O.V., Pavlenko V.A, 2023].

Отсюда следует, что ожидаемый максимальный магнитудный уровень прогнозируемого сейсмогенного участка разлома, получаемый из результатов анализа КН, будет определяться не только областью наиболее высокого уровня КН, но и всей прерывистой зоной их положительных значений. Можно предположить, что такой эффект связан не только с перестройкой напряженного состояния вблизи разлома после начала сейсмического события, но, возможно, в большей степени с процессами, происходящими во фронте активизирующегося разлома. Здесь рост локальных деформаций и микротрещинообразования может приводить к эффекту Ребиндера, создавая условия для стресс-метаморфических реакций дегидратации пород [Rebetsky, 2006]. В таком случае рождающаяся в породе дополнительная водная масса увеличивает давление флюида в трещинно-поровом пространстве разломной зоны, приводя к резкому снижению прочности (росту КН). Вероятно, серьезным ограничением сейсмогенной активизации развития разломов следует считать только протяженные зоны отрицательных КН.

Таким образом, существует определенное расхождение в теоретических геомеханических основах процесса хрупкого разрушения и практике изучения распределения КН в очагах сильных землетрясений. Дальнейшие исследования закономерности распределения КН в очаговых зонах сильных землетрясений, полученные при ретроспективном расчете, должны позволить выработать единый взгляд на эту проблему.

5. ОСОБЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ КАТАКЛАСТИЧЕСКОГО МЕТОДА

Главной отличительной особенностью катакластического метода инверсии тектонических напряжений из данных о разрывных смещениях [Rebetsky, 2003; Rebetsky, Polets, 2018] является возможность определения не только параметров эллипсоида напряжений (ориентация осей главных напряжений и форма эллипсоида), но и величин напряжений. Алгоритм метода предусматривает четыре последовательных этапа расчета. На первом этапе на основе сейсмологических или геологических индикаторов разрывных смещений определяется ориентация главных осей и коэффициента Лоде – Надаи двух тензоров. Это тензор напряжений и тензор приращений сейсмотектонических деформаций. Расчет параметров этих тензоров производится совместно. При этом в последней модификации программного комплекса STRESSseism используется специальный функционал, определяющий достижения максимума выделившейся энергии упругих волн [Rebetsky, Sycheva, 2024]. Этот функционал отличается от функционала в виде максимума диссипации упругой энергии деформаций (критерий Валлеса и Ботта [Wallace, 1951; Bott, 1959]), который в той или иной форме используется в других методах, созданных в России и за рубежом (методы С.Л. Юнги, Ж. Анжелье, А. Майкла, Дж. Гепхарда и др.). Главным результатом этих отличий является то, что в случае наличия данных только об одной из сопряженных систем сколов методы, в которых используются функционалы, связанные с критерием Валлеса и Ботта, будут давать ошибку около 15° в определении осей главных напряжений. Уменьшение этой ошибки будет происходить по мере выравнивания сколов в двух сопряженных системах.

В более ранней версии катакластического метода также применялся функционал, связанный с максимумом диссипации энергии упругих деформаций, но его влияние компенсировалось принципом формирования однородных выборок сколов (механизмов очагов землетрясений), в котором использовались определяющие неравенства метода. На их основе производилось суммирование отдельно квадрантов сжатия (P) и растяжения (Т) механизмов очагов землетрясений, и в области их пересечения могли находиться соответственно оси максимального и минимального сжатия искомых главных напряжений. Подобный подход также был реализован в одном из методов Ж. Анжелье [Angelier, Mechler, 1977] и О.И. Гущенко [Gushchenko, Kuznetsov, 1979]. В этих работах искомое положение осей наибольшего и наименьшего сжатия принималось в центрах таких «свернутых» областей. В катакластическом методе в отличие от методов Анжелье и Гущенко истинное их положение обеспечивал критерий максимума определяющего функционала. Такое сочетание неравенств и максимального принципа давало возможность более достоверно определять положение осей главных напряжений в зонах субдукции, где имеет место много близких по ориентации механизмов очагов землетрясений. Этот алгоритм также реализован в программе WIN-TENSOR [Delvaux, Sperner, 2003].

На втором этапе катакластического метода производится расчет нормированных на прочность сцепления величин максимального касательного напряжения и эффективного давления (тектоническое давление минус давление флюида в трещинно-поровом пространстве пород). Для этого используется диаграмма Мора и положение о том, что напряженные состояния хрупких трещин на этой диаграмме могут попадать между линией максимальной прочности и линией минимального сопротивления сухого трения. Для пород линия максимальной прочности представляет собой выпуклую кривую (рис. 3, а), уплощающуюся в области больших величин напряжений. В предыдущей версии программы STRESSseism огибающая максимальной прочности аппроксимировалась прямой, параллельной линии минимального сухого трения (рис. 3, б), т.е. коэффициент внутренней прочности и статического трения равны. В новой версии программы линия максимальной прочности представляет собой прямую, имеющую угол наклона, меньший, чем у прямой линии, отвечающей сопротивлению сухого трения (рис. 3, в), т.е. .

Такая замена формы диаграммы прочности была сделана из-за необходимости более правильного расчета КН. Как видно из данных рис. 3, а, вертикальное сечение области хрупкого разрушения, заключенное между двумя предельными линиями, приблизительно постоянно в области малых напряжений и снижается до нуля в области больших напряжений [Rebetsky et al., 2024]. Это означает, что уровень КН, который представляет собой разницу между прочностью и сопротивлением сухого трения при одинаковых , наибольший при низком и среднем уровне напряжений и наименьший при высоком уровне напряжений. Таким образом, новая версия программы STRESSseism не только более корректно определяет ориентацию осей главных напряжений, но более правильно определяет величины напряжений.

Оба внесенных в последние годы изменения в алгоритм катакластического метода направлены на более точный расчет КН, что позволило выполнить работу по тектонофизическому районированию активных разломов Байкальской рифтовой области [Rebetsky et al., 2024], в которой впервые нами были выделены три зоны с системами разломов, находящимися в состоянии высокого уровня КН. По протяженности этих зон была определена возможность возникновения здесь землетрясений с М около 7.0. В настоящее время для всех этих трех участков начаты работы по уточнению прогноза сейсмической опасности с использованием как тектонофизических, так и сейсмологических методов.

6. ЗАДАЧИ НАМЕЧЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ТЯНЬ-ШАНЕ

Решение задачи прогноза расположения зон подготовки сильных землетрясений предусматривает три последовательные стадии. На первой необходимо выявить участки разломов, которые согласно тектонофизическим данным являются наиболее опасными в настоящее время. Здесь фактически речь идет о долгосрочном прогнозе мест будущих сильных региональных землетрясений (СРЗ). В рамках этой стадии с привлечением методов сейсмотектоники необходимо выполнить следующие мероприятия:

1) создание единого регионального каталога землетрясений (время, место и магнитуда) и каталога механизмов очагов землетрясений (МОЗ) Тянь-Шаня;

2) тектонофизическую реконструкцию коровых напряжений Тянь-Шаня в разных масштабах усреднения;

3) уточнение региональной базы данных ранее произошедших СРЗ на основе данных палеосейсмологии, историко-архивных исследований и инструментальных наблюдений;

4) создание электронной базы активных региональных разломов с данными о направлениях и углах их погружения с использованием МОЗ и данных геофизических профилей (если таковые имеются);

5) тектонофизическое районирование опасных участков активных разломов по уровню КН с выделением опасных участков разломов – прогнозируемые СРЗ;

6) уточнение в полевых тектонофизических наблюдениях данных о направлениях и углах погружения (для глубины до 5 км) разломов для зон будущих СРЗ и участков больших градиентов вертикальных и горизонтальных движений с использованием георадарных технологий;

7) проведение полевых сейсмотектонических исследований в зонах разломов, выделенных как потенциально опасные для возникновения БСРЗ тектонофизическим методом.

Сформулированные подзадачи первой стадии прогноза СРЗ базируются прежде всего на результатах тектонофизической реконструкции региональных напряжений, которая будет выполняться в нескольких масштабах усреднения. Опыт тектонофизических реконструкций показывает, что оптимальным диапазоном магнитуд очагов землетрясений является 2.5–3.0 единицы. Поскольку на Тянь-Шане имеется несколько национальных сейсмических сетей со средними дистанциями между сейсмическими станциями 10–50 км, создаваемый объединенный каталог МОЗ для Тянь-Шаня (п. 1) может включать землетрясения в диапазоне магнитуд от 1.5 до 7.0. В этом случае имеется возможность выполнить тектонофизическую реконструкцию напряжений (п. 2) в масштабе усреднения 30–50 км (М=3.0–6.0) и 5–15 км (М=1.5–4.0). Полученные данные о напряжениях будут являться основой для оценки эффективных нормальных и касательных напряжений на региональных разломах, по которым далее и будет проводиться расчет КН (п. 6). Эти расчеты должны предваряться оценкой углов погружения региональных разломов из структурно-геологических полевых данных, из данных о МОЗ, расположенных вблизи разломов (п. 5) [Rebetsky, 2023].

Необходимо отметить, что независимо от результатов районирования региональных разломов по уровню КН те участки разломов, на которых ранее произошли СРЗ (п. 3) или имеют место большие градиенты вертикальных и горизонтальных движений поверхности (п. 4), должны быть включены в зоны специальных полевых тектонофизических (п. 7) и сейсмотектонических обследований (п. 8). Полученные в результате этих обследований уточненные данные об углах погружения разломов в верхней части коры будут служить основой для пересчета КН для разных глубинных уровней с разными углами погружения разломов (например, глубина – 0.0, 5.0, 10.0, 15.0 км).

После выполнения всех пунктов первой стадии работ будет получена карта районирования региональных разломов с выделенными участками, где по данным о КН будет прогнозироваться возможность возникновения СРЗ с магнитудой 7.0 и более. Примером такой карты могут служить результаты тектонофизического районирования опасных разломов Байкальской рифтовой системы, представленной в работе [Rebetsky et al., 2024]. Следует отметить, что места ранее произошедших СРЗ следует также включить в зоны разломов, за которыми в дальнейших исследованиях должно вестись наблюдение.

Вторая стадия работ должна включать мониторинг напряженно-деформированного состояния участков разломов, выделенных как опасные для возникновения новых СРЗ с привлечением сейсмических и геофизических методов. Эта стадия предусматривает выполнение таких подзадач, как:

1) развертывание временных локальных сетей сейсмических станций в районах выделенных опасных участков разломов с определением МОЗ меньшего магнитудного уровня и тектонофизический мониторинг напряженного состояния;

2) оценка скоростей движений по данным спутниковой InSAR интерферометрии за максимально длительный интервал наблюдений (при возможности с применением технологий дополнительных реперных отражателей). Обследование методами спутниковой геодезии с размещением временных пунктов ГНСС наблюдений и на основе лазерной дальнометрии;

3) уточнение места и силы землетрясения для опасных участков разломов прогнозируемых СРЗ на основе сейсмологических методов: RTL (А.Д. Завьялов, В.Б. Смирнов), M7.5+ (В.Г. Кособоков), сейсмических шумов (А.А. Любушин) и др.;

4) геомеханические численные расчеты различных вариантов развития сейсмического процесса для каждого из выделенных прогнозных участков СРЗ.

Эту стадию можно отнести к этапу, на котором идет формирование среднесрочного прогноза. В этот период работ будет происходить уточнение размеров зон прогнозируемых СРЗ и выяснение возможных вариантов развития геологического процесса: стандартное землетрясение, низкочастотное землетрясение, медленное землетрясение или крип. Важным элементом исследований этой стадии должен стать численный расчет, который может показать, какая последовательность сейсмической активизации разломов может привести к наихудшим последствиям [Rebetsky, 2023].

Последняя стадия работ производится для того участка разлома с прогнозируемым СРЗ, где мониторинг напряженно-деформированного состояния показал ускорение развития процесса подготовки землетрясения. Это прежде всего должно выражаться в постепенном ускорении медленных движений на некоторых участках опасной зоны разлома. Для таких участков разломов с привлечением геофизических методов контроля физического состояния геосреды будут выполняться следующие дополнительные исследования:

1) развертывание систем мониторинга скважин, химического состава подземных вод и состава приповерхностного слоя атмосферы (радон, водород и др.);

2) анализ состояния опасных участков разломов на основе комплексирования методов спутникового дистанционного зондирования и наземных наблюдательных систем;

3) проведение в мониторинговом режиме геофизических глубинных исследований (электромагнитные методы, методы анализа микросейсм) и с использованием георадарных технологий;

4) создание наблюдательных скважин с установкой геофонов для локального наблюдения за макросейсмическим режимом с получением данных в виде механизмов очагов макроземлетрясений (отрицательные магнитуды) и тектонофизический мониторинг напряженного состояния.

Эту стадию работ можно отнести к краткосрочному прогнозу землетрясения, когда можно будет оценить длительность финальной стадии подготовки землетрясения.

7. ВОЗМОЖНОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ДЕТЕРМИНИРОВАННОГО ПРОГНОЗА СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ТЯНЬ-ШАНЯ

Представленный перечень решаемых подзадач в рамках детерминированного прогноза прежде всего опирается на 1) сейсмологические базы данных, созданные в независимых республиках Средней Азии, территория которых включает Тянь-Шань; 2) метод катакластического анализа сейсмологических индикаторов разрывных деформаций; 3) базу данных активных разломов Евразии, размещенную на сервере ГИН РАН [Trifonov et al., 2002; Bachmanov et al., 2017; Zelenin et al., 2022]. Следует особо отметить, что без многолетних работ ученых и инженеров сейсмических центров Казахстана, Кыргызстана, Узбекистана проведение намеченных исследований было бы невозможно. В настоящее время на территории этих республик существует несколько региональных (территория республики) и локальных сейсмических сетей: Сейсмологическая опытно-методическая экспедиция Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан (СОМЭ МОН РК); Локальная сейсмическая сеть Института геофизических исследований Национального ядерного центра РК (ИГИ НЯЦ РК); Опытно-методическая сейсмологическая экспедиция Национальной академии наук Кыргызской Республики (ОМСЭ НАН КР); Сеть сейсмического мониторинга Института сейсмологии НАН КР (КRNET); Локальная сейсмическая сеть KNET, созданная на базе Бишкекского прогностического полигона; Сеть Республиканского центра сейсмопрогностического мониторинга Республики Узбекистан (РЦСМ), относящаяся в данное время к МЧС РУз.

Cейсмические наблюдения на территории Кыргызстана. Местоположение 18 стационарных сейсмических станций (табл. 1) и десяти пунктов наблюдений сети KNET (табл. 2) на территории Кыргызстана показано на рис. 4. По существу, все аналоговые старые приборы, работавшие на опорных сейсмических станциях, заменены современными цифровыми датчиками. Сбор сейсмической информации производится в реальном масштабе времени. Из рис. 4 видно, что сейсмические станции распределены по территории неравномерно, количество станций на севере Кыргызстана больше, по сравнению с югом республики.

Опыт практической работы показывает необходимость создания единого регионального каталога механизмов очагов землетрясений Тянь-Шаня. Необходимо возобновить международный обмен сейсмологическими данными, включая знаки первых вступлений Р-волн от каждой сейсмической станции региона. Более подробные данные по республиканской сети сейсмических станций можно найти в работе [Muraliev et al., 2023].

На рис. 5 показано распределение эпицентров и механизмов очагов землетрясений Кыргызстана за 2020 г. Выборка произведена из регионального каталога землетрясений. Видно, что механизмы очагов приграничных районов между Кыргызстаном и Китаем, Кыргызстаном и Таджикистаном для многих землетрясений не определены, потому что отсутствует обмен сейсмологическими данными (знаки первых вступлений Р-волн). Решение этого вопроса требует возобновления международного обмена первичными сейсмологическими данными.

Наиболее обширный и детальный каталог МОЗ создан для алматинского полигона по данным СОМЭ МОН РК. Он насчитывает более 17000 событий с M>1.7 (K>5.5) с 1969 по 2018 г. Для сопоставления отметим, что каталог МОЗ Узбекистана насчитывает немногим более 1000 событий с М>4.5, зарегистрированных с 1955 по 2017 г. Каталог МОЗ локальной сейсмической сети KNET насчитывает более 1600 событий с М>2.5 за период с 1994 по 2020 г.

Уже более 15 лет лаборатория тектонофизики ИФЗ РАН сотрудничает с Научной станцией РАН в г. Бишкеке. Именно для северной части Центрального Тянь-Шаня по данным сети KNET совместно с ведущими учеными НС РАН к. ф.-м. н. Н.А. Сычевой и С.И. Кузиковым были выполнены первые тектонофизические работы по районированию активных разломов по уровню кулоновых напряжений [Rebetsky et al., 2016; Rebetsky, Kuzikov, 2016]. Здесь из данных о напряженном состоянии коры вдоль северного склона Кыргызского хребта между Аламединским ущельем и долиной Ала-Арча был выделен безымянный разлом (дано название «Верховой»), который был определен как опасный с возможной магнитудой землетрясения М~7.0 [Rebetsky et al., 2020b, 2020c]. Для обследования этого разлома было организовано несколько полевых тектонофизических экспедиций, в результате которых была выявлена его активность, проявляющаяся в формировании новых каменных осыпей. Эти работы не могли быть выполнены без помощи директора НС РАН д. ф.-м. н. А.К. Рыбина.

В начале 2024 г. была достигнута договоренность о совместных работах по изучению напряженного состояния сейсмоактивных районов на всей территории Кыргызстана с лабораторией сейсмологических методов прогноза Института сейсмологии НАН Кыргызской Республики. Этой лабораторией руководит д. ф.-м. н. А.М. Муралиев, который много лет работал над пополнением каталога землетрясений, произошедших на территории КР, а также создавал каталог МОЗ этого региона Тянь-Шаня. Каталог МОЗ насчитывает более 6000 землетрясений с магнитудой M>3.5.

Cейсмические наблюдения на территории Казахстана. На территории Джунгаро-Северо-Тянь-Шаньского региона создана система комплексного сейсмологического мониторинга, состоящая из сети сейсмических станций (рис. 6). Сейсмические наблюдения СОМЭ проводятся на 45 станциях, оснащенных цифровой сейсмической аппаратурой различных периодов регистрации от 360 с до 0.02 с, что позволяет регистрировать как слабые землетрясения ближней зоны, так и сильные землетрясения на расстоянии нескольких тысяч километров.

Сеть сейсмических станций Института сейсмологии РК постоянно расширяется и модернизируется: если до 2000 г. регистрация производилась осциллографическим способом на фотобумагу, то к настоящему времени сейсмические станции оснащены аппаратурой цифровой регистрации с возможностью передачи данных в реальном времени. В настоящее время сейсмические наблюдения проводятся с использованием регистраторов цифровых приборов DAS 6102, Quanterra Q730, Centaur-6, МАРС-3 с радиомодемом DS1710C (Airgrid m5), широкополосных сейсмометров высокой чувствительности TrilliumHorizon 120 с трехкомпонентным цифровым сейсмическим регистратором CentaurDigitalRecorder CTR4-3S, а также широкополосных сейсмометров Trillium Slim Posthole и сейсмометров СМ3кв. Систематические определения параметров МОЗ проводятся с 1969 г. Всего до 2023 г. количество обработанных землетрясений составило 25766, увеличиваясь год от года по мере развития сети сейсмических станций (рис. 7).

Механизмы очагов землетрясений в СОМЭ ННЦСНИ МЧС РК определяются на основе моделирования очага в рамках теории дислокаций по стандартной методике А.В. Введенской [Vvedenskaya, 1969], число их определений постоянно растет (рис. 7). Достоверность определения параметров очагов землетрясений (рис. 8) в используемой методике зависит от плотности расположения сейсмических станций.

Для территории Джунгаро-Северо-Тянь-Шаньского региона по данным сети постоянно действующих станций СОМЭ ННЦСНИ МЧС РК, с привлечением данных ИГИ НЯЦ РК, получены решения механизмов очагов для землетрясений с энергетическим классом К≥5.5 (17000 событий за 1969–2018 гг.).

В последнее время для изучения и моделирования напряженно-деформированного состояния земной коры активно применяется программа STRESSseism и данные спутникового GPS мониторинга в обработке пакетом программ GAMIT/GLOBK [Herring et al., 2018; Vilayev et al., 2017]. По результатам моделирования режимы деформирования земной коры территории Джунгаро-Северо-Тянь-Шаньского региона представлены субширотным растяжением вдоль основных рельефообразующих структур с преобладанием сбросов и сжатием вкрест их простирания с доминированием взбросов.

На территории Джунгаро-Северо-Тянь-Шаньского региона также создана система пунктов режимных геофизических (геомагнитных = модульных и компонентных, электромагнитных и геоэлектрических, деформационных) наблюдений и измерений гидрогеодинамических и гидрогеохимических параметров подземных вод ННЦСНИ МЧС РК, а также сеть пунктов измерений уровня подземных вод ТОО «Алматыгидрогеология» (рис. 9).

С 2018 г. развивается сотрудничество лаборатории тектонофизики ИФЗ РАН с Институтом сейсмологии АН РК и СОМЭ ННЦСНИ МЧС РК, создавшими наиболее представительный каталог МОЗ для Алматинского прогностического полигона. С сотрудниками Института сейсмологии ННЦСНИ МЧС РК к. ф.-м. н. О.М. Белослюдцевым, д. ф.-м. н. Г.Я. Хачикян, А.Т. Данабаевой, А.Ж. Жунусовой и Института ионосферы А.В. Виляевым выполнены первые реконструкции напряженного состояния для Алматинского полигона в разных магнитудных диапазонах МОЗ. В настоящее время производится анализ полученных результатов, их обсуждение на научных семинарах и конференциях. Полученные в этих исследованиях данные дают возможность хорошего старта изучения напряжений для Северного и Западного Тянь-Шаня.

Cейсмические наблюдения на территории Узбекистана. В настоящее время в Узбекистане действует 48 цифровых сейсмических станций РЦСМ, обеспечивающих представительную регистрацию землетрясений с магнитудой Mb=1.5 по всей сейсмоактивной части территории республики (рис. 10). С 2021 г. возобновилось определение механизмов очагов для землетрясений с магнитудой Mb≥3.5 (рис. 11).

Сотрудниками лаборатории сейсмической опасности и сейсмического районирования Института сейсмологии им. Г.А. Мавлянова АН Республики Узбекистан совместно с Ю.Л. Ребецким (ИФЗ РАН) были выполнены исследования напряженного состояния земной коры узбекской части Тянь-Шяня [Rebetsky et al., 2020a; Ibragimova et al., 2021; Artikov et al., 2022]. Совместное использование результатов реконструкции природных напряжений с мониторингом изменений прогностических параметров сейсмического режима сейсмоактивных зон уже на этом этапе исследований позволяет достаточно успешно выявлять области ожидаемой сейсмической активизации на ближайшие годы [Ibragimov et al., 2023].

Лабораторией долгие годы руководил д. ф.-м. н. Т.У. Артиков, внесший большой вклад в изучение напряженного состояния территории узбекского Тянь-Шаня [Artikov et al., 2018]. С ведущими сейсмологами д. ф.-м. н. Р.С. Ибрагимовым, д. ф.-м. н. Т.Л. Ибрагимовой и новым руководителем этой лаборатории к. ф.-м. н. М.А. Мирзаевым намечены работы по районированию активных разломов узбекского Тянь-Шаня по интенсивности КН (рис. 12).

В настоящее время идет пополнение каталога МОЗ с целью реконструкции напряжений на основе последней версии программы STRESSseism. После анализа и обсуждения полученных результатов, их сравнения с результатами предыдущей реконструкции напряжений и опубликования можно будет планировать следующий этап работ – районирование активных разломов Западного Тянь-Шаня.

Важным является тот факт, что в Узбекистане во второй половине прошлого века сложилась тектонофизическая школа, сотрудничавшая с М.В. Гзовским, а после его смерти с сотрудниками лаборатории тектонофизики ИФЗ РАН. Ярким представителем этой школы является д. г.-м. н. Р.А. Умурзаков, который в настоящее время занимается обновлением банка данных активных разломов узбекской части Тянь-Шаня.

Крайне важным является выполнение аналогичных исследований и для территории Южного и Восточного Тянь-Шаня, которое станет возможным при подключении к намеченным исследованиям сейсмологов и геофизиков Таджикистана и Китайской Народной Республики. В конце июня 2024 г. в Пекине в Геологическом институте Китайской администрации по землетрясениям состоялась Международная школа «Central-North Asia Regional Training Course on Seismotectonics, Fault Deformation, Earthquake Prevention and Disaster Reduction Techniques». В рамках школы с профессором доктором Джанг Гухонгом (Zhang Guohong) были проведены обсуждения по возможности проведения совместных исследований напряженного состояния и деформаций поверхности для территории и Южного и Восточного Тянь-Шаня.

8. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Около 70 лет назад Г.А. Гамбурцев [Gamburtsev, 1955, с. 9, 11] в статье, посвященной проблеме сейсмического прогноза, написал: «Данные сейсмологии должны контролироваться и дополняться тектоническим анализом, а также глубинной геофизической разведкой (анализ гравитационных и магнитных аномалий, глубинное сейсмическое зондирование земной коры). Тектонические исследования, наряду с сейсмологическими, имеют основное значение при сейсмическом районировании крупных территорий. ˂…˃ Превалирование сейсмостатистики при современном состоянии сейсмологии является вынужденным. В дальнейшем, по мере накопления наших знаний о природе землетрясений и об условиях их возникновения, роль сейсмостатистики должна уменьшаться и, соответственно, главное значение должны получить твердо обоснованные физические и геологические критерии сейсмичности».

Мы полностью согласны с концепцией Г.А. Гамбурцева и М.В. Гзовского и считаем, что в настоящее время есть возможность реализовать их идеи в развитии комплекса научных исследований по детерминированному прогнозу сильных землетрясений. Ключевую фразу вышеприведенной цитаты Г.А. Гамбурцева на современном уровне состояния проблемы сейсмических опасностей можно записать так: тектонофизические исследования, наряду с сейсмологическими и сейсмотектоническими, должны иметь определяющее значение при сейсмическом районировании крупных территорий. Они являются связующим звеном между данными сейсмологических наблюдений и геомеханическим анализом состояния сейсмогенных разломов земной коры.

Общую координацию намеченных совместных работ осуществляют директор Института сейсмологии НАН КР, президент НАН КР академик К.Е. Абдрахматов и директор Института сейсмологии АН РУз д. г.-м. н. В.А. Исмаилов. Запланировано в начале 2025 г. выполнить анализ каталогов МОЗ сейсмических сетей KNET и KRNET Кыргызстана, а также алматинского полигона (СОМЭ ННЦСНИ МЧС РК). После этого планируется приступить к реконструкции напряженного состояния для Северного Тянь-Шаня и затем для Центрального Тянь-Шаня. К концу года будут получены первые тектонофизические данные по опасным участкам активных разломов этих регионов Тянь-Шаня.

9. ЗАЯВЛЕННЫЙ ВКЛАД АВТОРОВ / CONTRIBUTION OF THE AUTHORS

Все авторы внесли эквивалентный вклад в подготовку рукописи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

All authors made an equivalent contribution to this article, read and approved the final manuscript.

10. РАСКРЫТИЕ ИНФОРМАЦИИ / DISCLOSURE

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, связанного с этой рукописью.

The authors declare that they have no conflicts of interest relevant to this manuscript.