Существует несколько разновидностей моделей зон ВОЗ, представляющих источники землетрясений в виде точек (эпицентров), линий (активных разломов), площадей (условно однородных сейсмогенных зон) и объемов (тектонических блоков); рассматриваются также комбинированные модели.
В основу исследований по оценке сейсмической опасности и сейсмическому районированию Северной Евразии положена методология, базирующаяся на создании двух взаимосвязанных сейсмогеодинамических (СГД) моделей — модели очаговых зон (МОЗ) и модели сейсмического эффекта (МСЭ). Каждая из них отражает структурно-динамическое единство природной среды и вероятностный характер развивающихся в ней сейсмических процессов.
Идентификация зон возникновения очагов землетрясений (зоны ВОЗ) и определение параметров их сейсмического режима является самым сложным и наиболее ответственным звеном в исследованиях по сейсмическому районированию, поскольку от этого зависит надежность всех последующих построений.
Как показано на приведенной диаграмме, на основе трех блоков электронной базы данных (современная геодинамика, региональная сейсмичность и сильные движения грунта) попарно формируются две модели — МОЗ и МСЭ, с помощью которых осуществляется расчет повторяемости сейсмических сотрясений и составляются карты сейсмического районирования.
В основу создания модели зон ВОЗ Северной Евразии положена разработанная В.И.Уломовым линеаментно-доменно-фокальная (ЛДФ) модель, явившаяся дальнейшим развитием фрактальных представлений о геофизической среде и развивающихся в ней СГД-процессах.
В соответствии с принятой концепцией, в ЛДФ-модели рассматриваются четыре масштабных уровня источников землетрясений — крупный регион, с интегральной характеристикой его сейсмического режима, и три основных структурных сейсмогенерирующих элемента: линеаменты (L), в генерализованном виде представляющие оси трехмерных сейсмоактивных разломных или сдвиговых структур, отражая структурированную сейсмичность и являясь основным каркасом ЛДФ-модели; домены (d), охватывающие квазиоднородные в геодинамическом отношении объемы геологической среды и характеризующиеся «рассеянной» сейсмичностью; потенциальные очаги (Z) землетрясений, указывающие на наиболее опасные участки (фокусы) линеаментных структур.
Линеаменты, домены и потенциальные очаги, как и сами землетрясения, классифицируются по величине максимальной магнитуды (Mmax) с шагом 0.5 единицы М. Минимальное значение магнитуды землетрясений вдоль линеаментов принято М=6.0, поскольку при генерализованном районировании, каким является общее сейсмическое районирование (ОСР), очаги с меньшей магнитудой выделяются менее надежно. В случае же детального сейсмического районирования (ДСР) нижний порог магнитуд для линеаментов может быть понижен.
Поскольку реальные очаги не располагаются строго вдоль осей линеаментов, а отклоняются определенным образом по обе стороны от них, нами при моделировании виртуальной сейсмичности используются функции статистического распределения, аналогичные изображенной на заднем плане рисунка объемной ЛДФ-модели. Чем меньше магнитуда землетрясений, тем дальше от оси линеамента могут отклоняться их очаги. Такое рассеяние очагов обусловлено размером областей динамического влияния линеаментных структур на прилегающую геологическую среду и ее фрактальным строением.
Верхний уровень магнитуд (Mmax) определяется реальной СГД-обстановкой, а нижний (Mmin) — минимальной сейсмической опасностью, учет которой необходим для проектирования сейсмостойких сооружений. В наших исследованиях по ОСР-97 было принято Mmin=4.0, а сейсмическая интенсивность Imin=5 баллов.
Поскольку реальные очаги не располагаются строго вдоль осей линеаментов, а отклоняются определенным образом по обе стороны от них, нами при моделировании виртуальной сейсмичности используются функции статистического распределения, аналогичные изображенной на заднем плане рисунка объемной ЛДФ-модели. Чем меньше магнитуда землетрясений, тем дальше от оси линеамента могут отклоняться их очаги. Такое рассеяние очагов обусловлено размером областей динамического влияния линеаментных структур на прилегающую геологическую среду и ее фрактальным строением.
Верхний уровень магнитуд (Mmax) определяется реальной СГД-обстановкой, а нижний (Mmin) — минимальной сейсмической опасностью, учет которой необходим для проектирования сейсмостойких сооружений. В наших исследованиях по ОСР-97 было принято Mmin=4.0, а сейсмическая интенсивность Imin=5 баллов.
Рис. 2. Объёмная ЛДФ-модель зон ВОЗ (по В.И.Уломову).
Рис. 3. Объёмная модель сейсмического эффекта и вторичных поражающих факторов (по В.И.Уломову).
На рис. 4 показаны структурные элементы зон ВОЗ (линеаменты и домены) с разными Mmax, ставшие основой при создании комплекта карт ОСР-97. Здесь же окружностями контурены районы, в которых выполнено уточнение зон ВОЗ для актуализированных карт ОСР-97*.
Рис. 4. Зоны ВОЗ карт ОСР-97 и районы, в которых в 2010-2011 гг. выполнено утонение. Слева направо: 1 — добавлено два домена на западе Калининградской области, котоорая на картах ОСР-97 не была охвачена с позиций сейсмотектоники; 2 — из каталога землетрясений ОСР-97 удалено «Тамбовское землетрясение» 1954 г., оказавшееся техногенным; 2 — укорочен линеамент с М=6.5 в Кандалакшском заливе; 4 — переориентированы линеаменты на Среднем Урале; 5 — снижена на 0.5 магнитуда домена в районе Томска. 6 — учтена сейсмодислокация с М=7.5 в Восточном Саяне; 7 -смещен к западу линеамент в Корякии.
В 1991-1997 гг. для составления нормативных карт ОСР-97 была разработана ЛДФ-модель зон ВОЗ для всей обширной территории Северной Евразии, охватывающей территорию бывшего СССР. В общей сложности для этой обширной территории при выполнении расчетов по ОСР-97 выделено свыше 1000 линеаментных структур и около 500 доменов.
В связи с актуализацией в 2010-2011 гг. ОСР-97 и созданием комплекта карт ОСР-97* выполнены некоторые уточнения. В частности, пополнен каталог землетрясений на территории России и сопредельных регионов с древнейших времен по 2010 г. В него добавлено несколько тысяч событий с магнитудой М=3.3 и выше. Составлены графики повторяемости землетрясений для всех основных сейсмоактивных регионов Северной Евразии, согласно сейсмической регионализации (рис. 5). Существенно пересмотрен каталог землетрясений Европейской части страны. В него добавлены новые сведения о древних землетрясениях и исключены сомнительные, в том числе и «Тамбовское землетрясение» 1954 г. с М=4.8, признанное техногенным, но фигурировавшее многие десятилетия в официальных каталогах.
Частично модифицирована модель зон ВОЗ (рис. 4). Так, в связи с исключением из каталога «Тамбовского землетрясения», максимальная возможная магнитуда Ммах=5.0 землетрясений в районе Воронежского кристаллического массива была снижена до Ммах=4.5 и её величина была обусловлена местным Никольским землетрясением 2000 г. с М=3.8 (добавлено 0.7 единицы М, согласно существующему положению увеличивать наблюденную магнитуду минимум на полмагнитуды).
Незначительная редакция коснулась и двух сейсмолинеаментов на Среднем Урале, которые были повёрнуты по часовой стрелке до совпадения с вновь выявленными активными разломами (рис. 3). Был укорочен сейсмолинеамент в Кандалакшском заливе. В Корякии на один размер очага с М=7.5 был смещен в западном направлении параллельно самому себе сейсмолинеамент с Ммах=7.5. В центральной части Восточного Саяна была учтена обнаруженная палеосейсмодислокация с М=7.3 и возрастом около 9600 лет. Модифицирована модель зон ВОЗ в районе Калининградской области, которая в действующих СНиП II-7-81* вообще была упущена, и на северо-западной окраине которой на карте ОСР-97-С* появилась небольшая 6-балльная зона.
Результаты ОСР-97* полностью включены в ЕИС и во многом стали её основой. Они вошли в следующие основные разделы ЕИС: Землетрясения, Воздействия, Сейсмоопасность, Сейсмический риск, Нормативы, Фактография, Информация.
С целью создания карт ОСР-2012 следующего поколения разработаны научные и методологические основы новых подходов к оценке сейсмической опасности и создана согласованная с представителями региональных институтов единая ЛДФ-модель зон ВОЗ на территории Российской Федерации (Рис. 5).
Рис. 5. Модель зон возникновения очагов землетрясений, положенная в основу расчётов комплекта карт ОСР-2012. Для этой модели обновлён и дополнен до 2011 г. каталог землетрясений (отв. исполнители В.И.Уломов, Н.С.Медведева), актуализированы данные о сейсмоактивных разломах и сейсмолинеаментах — СЛ (отв. исполнители В.Г.Трифонов, А.И.Кожурин), о сейсмодоменах — СД (отв. исполнители Г.С.Гусев, Л.П.Имаева).