Направление исследований лаборатории  региональной сейсмичности ИС МЧС РК

Начиная с 2013 г.,  в лаборатории разрабатываются карты  сейсмической опасности в баллах шкалы сейсмической интенсивности MSK-64(K) на новой методологии, соответствующей основным положениям Еврокод 8  (ЕN 1998-1:2004) «Проектирование сейсмостойких конструкций» [1]. В зависимости от задач, объекта и масштаба исследований сейсмическое зонирование может быть общим, детальным, и микросейсмическим. Общее сейсмическое зонирование – исследование по оценке сейсмической опасности обширной территории – включает комплекс геолого-тектонических, геофизических, сейсмологических работ по выявлению сейсмогенерирующих зон, характеризующих сейсмический потенциал, определение параметров сейсмического режима этих зон и оценку сейсмического эффекта на картируемой территории. Результатом являются вероятностные карты ОСЗ в масштабе 1:2500000. Детальное сейсмическое зонирование –Карты детального сейсмического зонирования (ДСЗ) определяют совокупность ожидаемых сейсмических воздействий на территории административных областей республики, а также на территориях проектирования и строительства важных народнохозяйственных объектов, проводимых в масштабах от 1:1000000 до 1:500000. Сейсмическое микрозонирование – особый вид исследований, которые проводят с целью детального изучения проявлений сейсмичности исследуемой территории взависимости от её инженерно-геологических условий. Карты сейсмического микрозонирования (СМЗ) составляются для территорий городов, крупных населенных пунктов с численностью населения более 30 000 человек и расположенных в районах с сейсмической опасностью 6 и более баллов по шкале МSK-64(K), проектируемых промышленных, гидротехнических и других объектов с целью определения (уточнения) сейсмической интенсивности на этих территориях. Помимо определения исходной сейсмичности района, СМЗ включает комплекс работ по изучению инженерно-геологических, гидрогеологических и других условий территории, а также сейсмических свойств грунтов для учета их влияния на сейсмические воздействия. Карты СМЗ составляются в масштабе 1:50000 и крупнее, по согласованию с заказчиком в соответствии с методическими требованиями. На рисунках 1, 2 представлены карты ОСЗ для территории  Республики Казахстан в баллах макросейсмической шкалы MSK-64(K) для двух уровней вероятности превышений расчетных значений интенсивности сотрясений  — 10% и 2% за 50 лет. По этим картам к настоящему времени разработаны в АО «КазНИИСА» строительные нормы Республики Казахстан: «СТРОИТЕЛЬСТВО В СЕЙСМИЧЕСКИХ ЗОНАХ» СП РК 2.03-30-2017 [2], которые уже используются на практике. На рисунках 3, 4 представлены карты СМЗ для территории  г. Алматы в баллах макросейсмической шкалы MSK-64(K) для двух уровней вероятности превышений расчетных значений интенсивности сотрясений  — 10% и 2% за 50 лет. По этим картам к настоящему времени разработан в АО «КазНИИСА» Свод правил Республики Казахстан СП РК 2.03-31-2020 «Застройка территории города Алматы с учетом сейсмического микрозонирования» [3], который уже используются на практике.

                                                                                 Рисунок-1

                                                                                      Рисунок-2

                                                                                        Рисунок-3

                                                                                            Рисунок-4

В 2022 году будет закончена разработка Карты ДСЗ для территорий Восточно-Казахстанской и Алматинской областей.

В 2023 году будет закончена разработка Карты ДСЗ для территории Жамбылской области и Карта СМЗ для территории г. Усть-Каменогорск.

Кроме этого, в лаборатории развиваются методы  прогноза землетрясений по сейсмологическим данным. 

1 Метод. «Параметры сейсмического режима» — главной характеристикой является закон повторяемости землетрясений N(K) или N(M) — статистическая функция распределения частоты N возникновения землетрясений по их энергетической величине K=lgE (E-сейсмическая энергия в джоулях) или по магнитуде (М), который впервые установлен  [4] на примере всей территории Земного шара. График повторяемости землетрясений в системе координат К или М и lgN в первом приближении и в практически важных пределах прямолинеен и выражается формулой: lgN=lgA10-g(K—K₀)  при  К_min <К < К_max,,  где А₁₀ — сейсмическая активность; g — наклон  графика повторяемости; К₀ — фиксированная величина землетрясений (обычно К₀=10), к которой относится сейсмическая активность; К_min — величина представительных землетрясений; К_max — величина максимального возможного землетрясения в данной области. При таком рассмотрении распределения очаговой сейсмичности в пространстве определяются картами и графиками А₁₀, g и К_max. Для количественного отображения и картирования сейсмичности используются и другие величины, важнейшей из которых является  удельная мощность сейсмической энергии очагов землетрясений, отнесенная к единице времени Т и площади S (wS), или же времени Т и объема V(wV). Исходным материалом для их картирования служат каталоги землетрясений или карты эпицентров с указанием величины землетрясений М или К.

2 Метод: «Сейсмический цикл» — изменение сейсмичности во времени в пределах крупных сейсмоактивных зон носит квазициклический характер. Впервые данные о квазицикличности сейсмичности на примере Курило-Камчатской зоны приведены в работе  [5]. Он ввел понятие сейсмического цикла, под которым подразумевалась тенденция землетрясений с М³7,75 повторяться в одном и том же районе через 140±60 лет. Параметрами сейсмического цикла являются: t_А – период активизации; t_З – период затишья; t_Ц – полный сейсмический цикл (активизация +затишье); L – размер участков (блоков) с одинаковым протеканием сейсмичности. Анализ графиков пространственно-временного распределения землетрясений на разных энергетических уровнях позволил оценить параметры сейсмического цикла (t_А, t_З, t_Ц) и размеры участков (L) для различных сейсмоактивных зон и их средние значения для всей территории Северного-Тянь-Шаня и Джунгарии в зависимости от энергетического класса землетрясений. На рисунке 5 приведены графики зависимости t_А, t_З, t_Ц (продолжительность периодов активизации, затишья и полного сейсмического цикла) и L (размер блоков) от энергетического класса землетрясений (К).

Рисунок- 5. Графики зависимости длительности параметров сейсмического цикла — t_А, t_З, t_Ц (а) и размера блоков – L (б) от величины землетрясения

3. Метод «Комплексирование параметров сейсмического режима». Этот метод основан на выявленных фактах существования значимых пространственно-временных вариаций комплекса параметров сейсмического режима. Параметры N₀, g, связаны с уровнем тектонических напряжений, параметры (m, Nв/Nо) — с характером действующих сил, следующие два параметра (Vp/Vs, Nан/Nо) — с состоянием среды. Создан типичный пространственно-временной ход предвестников в периоды подготовки сильных землетрясений. Для определения места возникновения землетрясения проводится выделение областей с аномальными значениями параметров сейсмического режима, соответствующими статистическим критериям аномальности, путем их картирования. Наблюдается определенная закономерность в поведении сейсмической активности и аномальных зон комплекса параметров сейсмического режима. Подготовка образования и развития очагов сильных землетрясений происходит продолжительное время и занимает определенный объем.  Размеры аномалий зависят от энергии готовящегося события.  Методика  обобщенных характеристик поведения предвестников описана в монографии (Сыдыков А. «Сейсмический режим территории Казахстана» — Алматы: Ғылым, 2004. — 202 с.).  Для примера, на рисунке 6 приведена карта плотности аномальных сейсмических параметров, перечисленных выше, перед Жаланаш-Тюпским землетрясением, произошедшим 24 марта 1978 г с магнитудой М=6,8

Рисунок-6. Карта  плотности аномальных параметров перед Жаланаш-Тюпским землетрясением, 1978 г., М=6,8. Условные обозначения: 1 – изолинии плотности эпицентров землетрясений; 2 – эпицентр землетрясения; 3 – сейсмические станции.

4 Метод. «Активизация-затишье».  Сильные землетрясения, как правило, приурочены к границам блоков разного ранга и образуют линейно вытянутые зоны разного направления. Это характерно и для Заилийско-Кунгейской зоны  —  одной из сейсмоактивных зон Северного Тянь-Шаня. Рисунок 3 показывает, что подавляющее большинство землетрясений с М³6-6,5 приурочено к этой зоне. 

Рисунок- 7. Карта эпицентров землетрясений Заилийско-Кунгейской зоны с К ≥11,6

На рисунке 8 представлен график пространственно-временного распределения землетрясений с М³4,5 (К³11,6) для Заилийско-Кунгейской зоны за период времени с 1860 по 2021гг., данные которого используются для сейсмического прогноза.

Рисунок- 8. График пространственно-временного распределения землетрясений с К³11,6 для Заилийско-Кунгейской зоны

В последние годы в лаборатории развивается новое и актуальное для солнечно-земной физики направление: «лито-космическая погода» [6]. Это направление дополняет и расширяет хорошо известное научное направление «космическая погода», характеризующее изменения на Солнце и в околоземном космическом пространстве, которые могут повлиять на работу космических и наземных технологических систем, а также на здоровье и жизнь людей [7]. Инициатором термина лито-космическая погода является  профессор K. Yumoto (Япония). В 2011г. была проведена первая международная школа по вопросам лито-космической погоды с выпуском сборника избранных статей [8]. В настоящее время исследования лито-космической погоды проводят в двух направлениях: 1) – изучают влияние литосферных процессов на характеристики космической погоды, и 2) – изучают влияние космической погоды на литосферные процессы.

Цитируемая литература.

1. СН РК EN1998-1:2004/2012 Строительные нормы Республики Казахстан. Проектирование сейсмостойких конструкций — часть 1: «Общие правила, сейсмические воздействия и правила для зданий».
2. СП РК 2.03-30-2017 Свод правил Республики Казахстан «Строительство в сейсмических зонах». Астана 2017.
3. СП РК 2.03-31-2020 Свод правил Республики Казахстан «Застройка территории города Алматы с учетом сейсмического микрозонирования». Нур-Султан 2020.
4. Гутенберг Б., Рихтер К. Сейсмичность Земли. М., 1948. 160с.
5. Федотов С.А. О сейсмическом цикле, возможности количественного сейсмического районирования и долгосрочном сейсмическом прогнозе //Сейсмическое районирование в СССР. М.: Наука, 1968. С.121-150
6. Сулеев Д.К., Узбеков Н.Б., Садыкова А.Б., Полешко Н.Н., Хачикян Г.Я. Литокосмическая погода – одно из актуальных направлений в сейсмологических исследованиях. Труды Международной научно-практической конференции, посвященной 115-летию член-корр. АН КазССР А.Ж. Машанова и 100-летию Академика АН КазССР Ж.С. Ержанова «Инновационные технологии в геопространственной цифровой инженерии». Алматы. 18 марта 2022г. — С. 507-513.
7. National Space Weather Program. Strategic Plan. Office of Federal Coordinator for  Meteorological Services and Supporting Research FCM-P30-1995. Washington DC. – August. — 1995. http://www.ofcm.gov/nswp-sp/pdf/NSWP-SP-1995-scan.pdf
8. Yumoto К. Selected Papers of MAGDAS for ISWI / MAGDAS School on Litho-Space Weather  http://www.serc.kyushu-u.ac.jp/news/MAGDASSchool2011.
9. Абаканов Т.Д., А.Б. Садыкова, Г.Я. Хачикян. Современное сейсмотектоническое состояние земной коры на Северном Тянь-Шане.  Доклады Национальной Академии Наук Республики Казахстан.  №2. 98-110.
10. Самое страшное землетрясение в истории Алматы. https://el.kz/ru/news/puteshestviepage/samoe_strashnoe_zemletryasenie_v_istorii_almati/
11. Usoskin I.G., Solanki S.K., Kovaltsov G.A. (2007) Grand minima and maxima of solar activity: new observational constraints. Astronomy Astrophysics. Vol. N 1 (2007). P. 301-309.
12. Feynman J., Ruzmaikin A. (2011) The Sun’s Strange Behavior: Maunder Minimum or Gleissberg Cycle. Solar Physics. Vol. 272. P. 351–363. Doi:10.1007/s11207-011-9828-0
13. Mörner, N.-A. The Approaching New Grand Solar Minimum and Little Ice Age Climate Conditions // Natural Science. V. 7. С. 510-518. http://dx.doi.org/10.4236/ns.2015.711052

Основные публикации сотрудников лаборатории региональной сейсмичнеости за последние 5 лет.

1. Сулеев Д.К., Узбеков Н.Б., Садыкова А.Б., Полешко Н.Н., Хачикян Г.Я. Литокосмическая погода – одно из актуальных направлений в сейсмологических исследованиях. Труды Международной научно-практической конференции, посвященной 115-летию член-корр. АН КазССР А.Ж. Машанова и 100-летию Академика АН КазССР Ж.С. Ержанова «Инновационные технологии в геопространственной цифровой инженерии». Алматы. 18 марта 2022г. — С. 507-513.
2. Сулеев Д.К., Садыкова А.Б., Абдрахматов К.Е., Данабаева А.Т., Катубаева А.М. Метод «активизация-затишье» по землетрясениям средней силы //  Известия НАН РК. Серия геологии и технических наук. ISSN 2518-170X (Online). ISSN 2224-5278 (Print). — Алматы.  — 2020. — №3. — С.170-176. Импакт-фактор 0,108
3. Сулеев Д.К., Садыкова А.Б., Абдрахматов К.Е., Данабаева А.Т., Катубаева А.М..Метод «активизация-затишье» по землетрясениям средней силы // Известия НАН РК. Серия геологии и технических наук. ISSN 2518-170X (Online). ISSN  2224-5278 (Print). Алматы.       №3.   С.170-176. (Scopus, IF- 1.28).
4. Садыкова А.Б., Сыдыков А., Хачикян Г.Я., Полешко Н.Н. Сеймотектоническая деформация земной коры Казахстана. Казак университетi, Алматы, 2020. 171 c. ISBN 978-601-04-4750-9.
5. Sydykov, A., Sadykova, A.B., Siylkanova, A.O. Diurnal Periodicity of Weak Earthquakes in the Zhongar North Tian Shan Region //Surveys in Geophysics. ISSN0169-3298. — 2021.- Vol. 42.-№ 1. — P.21-41.    https://doi.org/10.1007/s10712-020-09622-4. Импакт-фактор: 6,673.
6. Садыкова А.Б., Г.Я. Хачикян. Тестирование способа определения потенциала сейсмогенерирующих зон по геомагнитным данным на территории Восточного Казахстана. Вестник НЯЦ РК. 2022;(1):3-12. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2022-1-3-12 (IF=0.098).
7. Садыкова А.Б., Сыдыков А., Стихарная Г.Г., Данабаева А.М. Вероятностная оценка исходной сейсмичности города Алматы в связи с микрорайонированием его территории //  Известия НАН РК. Серия геологии и технических наук. ISSN 2518-170X (Online). ISSN 2224-5278 (Print). Алматы.   2017.  №5.  С. 62-75. (Scopus, IF- 1.28).
8. Садыкова А.Б., Полешко Н.Н. Параметры сейсмотектонической деформации земной коры Северного Тянь-Шаня в 2015 году// Известия НАН РК. Серия геологии и технических наук. ISSN 2518-170X (Online). ISSN 2224-5278 (Print). Алматы. 2017. №2.  С. 80-89. (Scopus, IF- 1.28).
9. Sadykova A. B., V. Silacheva, N. P. Stepanenko Seismic micro zoning of the territory of Almaty on a new methodological basis //Известия НАН РК, серия геологии и технических наук.  ISSN 2518-170X (Online). ISSN 2224-5278 (Print). — 2021. — №1(445). — С. 127-134. https://doi.org/10.32014/2021.2518-170X.18. Cite Score: 1.5, 2020. SJR: 0.323, 2020. SNIP: 1.121, 2020. Наивысший процентиль 40%. Импакт-фактор: 0,108.
10. Садыкова А.Б., Сиылканова А.О. Геолого-геофизическая основа для оценки сейсмической опасности территории (на примере Восточного Казахстана) // Геология и охрана недр. Алматы. 2018. №1(66). С. 65-73. ISSN 2414-4282.  (2017- 0,036, импакт-фактор РИНЦ 2017).
11. Нурмагамбетов А., Сыдыков А., Садыкова А.Б. Қазақстандағы жерсілкіністер: себеп салдары және сейсмикалық қауіпсіздік./ Землетрясения Казахстана: причины, последствия и сейсмическая безопасность. Нур-Султан: ЖаркынКо, 2019. 288 с.
12. Сиылканова А.О. Пространственно-временное распределение землетрясений на Северном Тянь-Шане // XII Международная сейсмологическая школа «Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных». Обнинск. 2017. С. 347-350. 
13. Садыкова А.Б., Сиылканова А.О. Материалы Всемирного Конгресса инженеров и ученых. «Энергия будущего: инновационные сценарии и методы их реализации» WSEC-2017. Сейсмическая безопасность Алматинского региона на основе изучения цикличности сейсмического процесса. Том 4, Астана 2017. С. 352-356.
14. Сиылканова А.О., Садыкова А.Б.Макросейсмические проявления землетрясений и сейсмический режим Восточного Казахстана // Материалы 9-го Казахстанско-Китайского международного симпозиума «Прогноз землетрясений, оценка сейсмической опасности и сейсмического риска Центральной Азии». Алматы 2017. С. 219-224. 
15. Siylkanova, A. Sadykova   Stepanenko, Integrated interpretation of geological and geophysical materials in the seismic hazard assessment of territory (a case study of East Kazakhstan), Scopus.com. 2018. https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57203116513 (Scopus).
16. Sailaubayeva Z.A., Sadykova A.B. Geological-tectonic and geophysical substantiation of seismic hazard assessment of the eastern part of the Aral sea platform plain. // Collection of paper abstracts. The Tenth International Symposium on Tianshan Earthquakes. — Urumqi, China. — September 14-17.2021. -115-117.
17. Сайлаубаева З.А. Оценка сейсмической опасности восточной части Приаральской платформенной равнины по геолого-тектоническим и геофизическим данным. // Труды  Международной научно-практической конференции, посвященной к 115-летию член-корр. АН КазССЗ А.Ж, Машанова и 100-летию Академика АН КазССР Ж.С. Ержанова. – 18 марта 2022г. – Алматы. — С. 567-572.
18. Садыкова А.Б., Сайлаубаева З.А., Катубаева А.М., Сиылканова А. О. Макросейсмика территории Восточного Казахстана. // Труды Международной научно-практической конференции, посвященной к 115-летию член-корр. АН КазССЗ А.Ж,Машанова и 100-летию Академика АН КазССР Ж.С. Ержанова. – 18 марта 2022г. – Алматы. — С. 562-566.
19. Khachikyan G.Ya., A.B. Sadykova, A.S. Inchin.  Assessment of seismic potential in the

design of critical structures in regions with a pure information on seismicity.  Materials of the 14th Scientific and Practical Conference and exhibition «Engineering and Ore Geophysics 2018», Almaty, (April 23-27, 2018). http://www.earthdoc.org/publication/publicationdetails/?publication=91645. (Scopus).