Опережающие оценки сейсмической опасности на примере стыка воронежского массива и московской впадины
Актуальность изысканий; ориентированных на прогноз сейсмической опасности в центральной части Восточно-Европейской платформы; определяется планами строительства наземных инженерных конструкций сельскохозяйственного назначения в области интенсивного карстообразования. Поскольку территория строительства согласно картам общего сейсмического районирования (ОСР) полагается сейсмологически пассивной; план геолого-геофизических мероприятий по сейсмическому детальному и микрорайонированию подлежит оптимизации. На основе апробированной технологии опережающего прогноза сейсмогенных зон с применением анализа скалярных геополей выполнено параметрическое картирование областей повышенного риска и их ранжирования. Оценки в картографической плоскости верифицированы глубинными геолого-структурными реконструкциями на основе волновых аналогий и независимо подтверждены последующими сейсмическими оценками.
Опережающий прогноз сейсмогенной опасности опирается на качественную и количественную интерпретацию разнородных геополей. Этап качественной интерпретации ориентирован на картирование геоблоковой структуры исследуемого полигона; а также многопараметрическую верификацию оценки степени подвижности отдельных частей геоблоков. Дополнительно к качественной верификации разработан способ обобщения количественной оценки степени подвижности верхней части разреза в приращение сейсмической балльности и ранжирование локализованных геоструктурных аномалий; что полностью соответствует нормативным актам по сейсмическому микрорайонированию. Потребность верифицировать; согласно этим нормативным актам; разработанные прогнозные маркеры на основе глубинных оценок привела к адаптации методов решения обратной задачи к любым; как потенциальным; так и непотенциальным геополям; что оказалось возможным на основе отмеченных ранее волновых аналогий. Верифицированные (в рамках интерпретационных процедур) области пониженной устойчивости верхней части разреза независимо подтверждены методами инженерной сейсморазведки; что подтверждает эффективность разработанного способа опережающего прогноза.
По получении опережающего прогноза авторами были реализованы в рамках производственного заказа сейсмические наблюдения; организованные по методике общей глубинной точки (ОГТ). Камеральная обработка полевых материалов осуществлялась с применением системы RadExPrо; предназначенной для комплексной обработки данных наземной инженерной сейсморазведки; контроля качества полевых сейсмических данных. Всего в процессе обработки было выделено 21 набор сейсмических определений; укладывающихся в три типа структуризации скоростных и глубинных распространении экстремумов волн по ОГТ и два по КМПВ (корреляционный метод преломленных волн). Сравнение расположения разноранговых зон возможнх очагов землетрясений (ВОЗ) и распределения отрицательных скоростных аномалий (зон повышенной обводненности и разуплотнения) демонстрирует выраженную пространственную корреляцию (рис.1; 2).

Рис.1. Пример опережающей глубинной геоструктурной реконструкции: а. привязка линии профиля к границам исследуемого полигона; б. образ геоструктурного разреза

Рис.2. Фрагмент скоростной модели распространения продольных волн на глубину порядка 20 м. Красные линии маркируют сейсморазведочные профили. Белые треугольники являются прогнозными областями зон ВОЗ; локализованными на основе предложенных в данной статье способов. Области пониженной скорости продольных волн маркируют зоны обводненных просадок; в частности карстообразования
Изыскания выполнены на основе последовательного перехода от мелких к крупным масштабам: от констатации позиции полигона на стыке докембрийских структур до локальных признаков магистрального разлома в окрестности полигона. Интенсивность карстообразования и итоговые высокоамплитудные просадки земной поверхности связывают как с активизацией тектонических разломов; так и с экзогенными процессами: на фоне быстрого залечивания карстогенных формирований сопутствующие эрозионные процессы и обводнение обусловливают незатухающую динамику развития карста. Указанные процессы определяют актуальность морфоструктурного и геодинамического анализа разнородных геополей с целью картирования унаследованного проявления элементов разрывной тектоники и геоблокового строения с окончательной локализацией областей повышенного сейсмогенного риска. Разработанный способ опережающих оценок при сейсмической микрорайонировании апробирован и годен к применению для планирования и оценки эксплуатационной устойчивости объектов высокого класса опасности.