Аннотация результатов, полученных в 2014 году
В отчётном году по проекту выполнялись следующие основные работы: 1) составление карты и базы данных плиоцен-четвертичных разломов на территорию, ограниченную координатами 49–58° с.ш. и 100–124° в.д. на основе 1:200 000 масштаба, в том числе обновление и пополнение ранее существовавшей в качестве научного задела базы данных на площадь в рамках координат 50–57° с.ш. и 100–114° в.д.; 2) заполнение базы данных косейсмических эффектов данными по проявлениям геологических опасностей, имевших место при землетрясениях 2009–2014 гг. на территории, ограниченной координатами 49–58° с.ш. и 80–124 в.д.; 3) обработка базы данных косейсмических эффектов инструментальных землетрясений 1950–2008 гг. различными методами статистического анализа; 4) проведение полевых геолого-структурных и георадиолокационных исследований в избранных зонах активных разломов юга Восточной Сибири; 5) частичная обработка и анализ полевых материалов; 6) модернизация существующих и разработка новых приложений информационной системы «ActiveTectonics» в ГИС «MapInfo Professional». В ходе работ проводилось дешифрирование цифровых моделей рельефа SRTM, топографических карт 1:200 000 масштаба и спутниковых снимков, доступных в программе Google Планета Земля. Параллельно осуществлялись поиск литературных и картографических материалов, а также подготовка рисунков, иллюстрирующих активность разрывных нарушений и проявление опасных геологических процессов при землетрясениях. Для каждого разлома, выделенного по результатам комплексного анализа материалов, и пункта, где был зафиксирован косейсмический эффект, с помощью программного модуля «ActiveTectonics» вводились имеющиеся численные и описательные данные. Полевые исследования проводились в зонах динамического влияния Приморского, Дельтового и Мондинского разломов в Прибайкалье. При этом использовались георадар ОКО-2 с антенными блоками AБ-700, AБ-250М, АБ-90 и Тритон, обладающими разным разрешением и глубиной зондирования. Всего на трех изученных площадях было получено 107 радарограмм для 54 профилей, ручным способом пройдено 6 канав. В зоне динамического влияния Мондинского разлома установлено, что очаговый разрыв одноименного землетрясения 1950 г. с Mw=6.9 проявился на поверхности в виде рассеянной зоны дислокаций общей протяженностью не менее 5,4 км и шириной не менее 0,6–1,7 км. В ее строении выделены северный ЗСЗ–ВЮВ и южный СЗ–ЮВ сегменты, первый из которых соответствует главной плоскости разрыва. Обосновано, что Мондинское землетрясение инициировало активное развитие термокарстовых и/или суффозионных процессов, выражением которых на поверхности являются провальные воронки, пространственно сопряженные с сейсмогенными разрывами, а также линейные проседания. На радарограммах выявлены многочисленные нептунические дайки, формирование которых связывается как с заполнением не вышедших на поверхность сейсмогенных трещин, так и с проваливанием осадочного материала в воронки. Некоторые из них связаны с компенсационным проседанием в результате выбросов разжиженных осадков. На основании структурно-геологической интерпретации разрезов и радиоуглеродного датирования установлено, что с Мондинским разломом, помимо известных исторических землетрясений 1950 и 1829 гг., связано как минимум еще два разрывообразующих события, произошедших после рубежей 4628–5212 лет до н.э. и 2968–3241 лет до н.э. В эпицентральной зоне Цаганского землетрясения 1862 г., связанного с активизацией Дельтового разлома на восточном берегу оз. Байкал, на радарограммах обнаружены аномалии, которые соответствуют скрытым участкам хаотического разжижения и инъекционным дайкам сейсмогенного генезиса. Кроме того, в нескольких местах вкрест простирания песчаного увала между селами Кудара и Оймур установлены сбросовые смещения слоев с разной волновой картиной по вертикальной или наклонной плоскости. Наибольший сброс георадарных комплексов в 2,8 м установлен в районе села Дубинино. Некоторые георадиолокационные аномалии заверены геолого-структурными наблюдениями в канавах. Для части территории юга Сибири в рамках координат 49–58° с.ш. и 100–124 в.д. составлены предварительная цифровая карта и геопространственная база данных плиоцен-четвертичных разломов. Каждый разлом охарактеризован набором данных, которые в зависимости от имеющейся о нём информации описывают его географическое положение, геометрические и кинематические параметры, сейсмическое поведение и признаки активности. В базе данных для каждой заполненной строки приводится обоснование записи. Подтверждающими материалами являются комментарии, иллюстрации и список публикаций для разлома, сведения о котором выводятся на веб-страницах в режиме офлайн. Завершено наполнение геопространственной базы данных косейсмических эффектов в геологической среде, инициированных землетрясениями инструментального периода наблюдений на юге Сибири и в Монголии. В информационную систему «ActiveTectonics» из публикаций Е.А. Рогожина, А.Н. Овсюченко и других исследователей введены данные о проявлениях опасных геологических процессов, возникших при трех землетрясениях: 16.10.2011 г. с Ms=6,1 в Сковородинском районе Амурской области, 27.12.2011 с Ms=6,7 и 26.02.2012 г. с Ms=6,8 в Республике Тыва. На настоящий момент информационная система включает 57 инструментальных землетрясений с Ms = 4,1–8,1, которые имели место на юге Сибири и в Монголии в 1950–2014 г. в рамках координат 42°–62° с.ш. и 80°–124° в.д., и 418 пунктов, в которых наблюдались ассоциированные с ними различные эффекты в геологической среде. Модернизированы ранее созданные компьютерные приложения «Application for Active Fault Database» и «Application for Coseismic Effect Database», объединенные в информационную систему «ActiveTectonics» и работающие на платформе ГИС MapInfo Professional. В частности при редактировании данных о разломах и косейсмических эффектах появилась возможность выбирать уже имеющуюся в базе данных ссылку на литературный источник; при корректировке положения разлома автоматически в базе данных стали пересчитываться его длина и простирание. Частично разработано компьютерное приложение для создания базы данных композитных сейсмогенных источников, представляющих собой параметризованные модели сейсмоактивных структур, которые ассоциированы с несколькими сейсмическими событиями. На основе анализа базы данных косейсмических эффектов от землетрясений 1950–2008 гг., произошедших на юге Сибири и сопредельных территориях, установлено, что при удалении от сейсмогенного источника и ближайшего разрывного нарушения частота встречаемости опасных геологических процессов, инициированных сейсмическими событиями, убывает по экспоненциальному закону. На примере юга Восточной Сибири, показано, что большая часть геологических опасностей (86–100 %), распространяется не далее 2 км от ближайших разломов при ширине области их проявлений в десятки – первые сотни километров. Установлены граничные кривые и уравнения, связывающие магнитуду Мs событий и предельные расстояния, на которых от эпицентра и сейсмогенерирующего разлома проявляются такие геологические опасности как разжижение грунтов, проседание, разрывообразование и склоновые движения. На основе этих уравнений и полученных закономерностей, описывающих распределение геологических опасностей вокруг разломов, разработаны расчетные модели-образцы локализации опасных геологических процессов в среде с разломами при землетрясении с заданной магнитудой. В моделях на основе вычислений оконтуривается общая площадь, на которой могут проявляться геологические опасности, связанные с прогнозируемым или уже случившимся землетрясением. Далее выделяются области вокруг разломов, где будут сконцентрированы оползни, обвалы, разжижение, разрывы, провалы и другие явления. При этом в сущности моделей для природных объектов должны учитываться тип горных пород и рельеф. Разработанные для каждого типа опасности теоретические модели будут проверяться по мере уточнения численных закономерностей распространения геологических опасностей от разломов и их сопоставления с реальными ситуациями. Впервые создан каталог, включающий 30 пунктов, в которых описаны кластические дайки сейсмогенного генезиса, ассоциированные с 13 мировыми землетрясениями. На основе статистического анализа каталога предложены граничные уравнения, связывающие максимальные параметры кластических даек (их мощность, видимую высоту, индекс интенсивности) с магнитудой Ms и интенсивностью землетрясений в пункте. Эти уравнения существенно расширяют возможности палеосейсмогеологических исследований в части определения параметров исторических и доисторических землетрясений. Научные результаты 2014 г. докладывались лично исполнителями проекта на конференциях в Иркутске (ИЗК СО РАН) и Петропавловске-Камчатском (ИВиС ДВО РАН), заочно представлялись в Москве (ИФЗ РАН). Опубликовано 2 статьи в рецензируемых журналах, 1 статья принята в печать. Все запланированные в отчетном году работы выполнены, научные результаты достигнуты.

Аннотация результатов, полученных в 2015 году
В 2015 г. для достижения задач проекта, связанных с созданием цифровой карты и геопространственной базы данных плиоцен-четвертичных разломов юга Сибири и сопредельной территории Северной Монголии, продолжилось тектоническое дешифрирование цифровых моделей рельефа SRTM, топографических карт 1:200 000 масштаба и спутниковых снимков, доступных в программе «Google Планета Земля». Параллельно осуществлялись поиск литературных и картографических материалов о разломах и эффектах землетрясений, подготовка рисунков, иллюстрирующих активность разрывных нарушений, анализ сейсмичности и составление каталога механизмов очагов землетрясений с магнитудой М ≥ 5 за период с 1950 по 2014 гг. на территорию, ограниченную координатами 49–58° с.ш. и 80–124°. Значительную часть времени занимали анализ всех имеющихся материалов и заполнение баз данных разломов и композитных сейсмогенных источников, для автоматизирования построения которых доработан специальный модуль информационной системы “ActiveTectonics”. В летний период времени проведены полевые исследования в зонах динамического влияния Дельтового, Сахалин-Энхалукского, Баргузинского, Жемчужного и Тункинского разломов на территории Прибайкалья. Изучение строения геологических разрезов выполнялось с помощью георадара ОКО-2 с применением на некоторых профилях бурения установкой УКБ 12/25. На всех сухопутных профилях использовались разные по глубине и разрешающей способности антенные блоки AБ-700, АБ-250М, AБ-90 и/или АБДЛ Тритон. На ключевых полигонах в зонах разломов c целью получения локальной цифровой модели рельефа проводилась детальная тахеометрическая съемка электронным тахеометром Leica TS02plus. Кроме того, выполнено экспериментальное изучение геологических разрезов под водами оз. Байкал. Работы осуществлялись с помощью антенны АБДЛ Тритон с моторной лодки ПВХ «Ротан», снабженной мотором Suzuki (20 л.с.). В результате выполненных работ для юга Сибири и сопредельной территории Северной Монголии на основе 1:200000 масштаба создана цифровая карта и взаимосвязанная с ней геопространственная база данных разломов, активизированных в плиоцен-четвертичное время. В рамках координат 49–58° с.ш. и 96–124° в.д. карта и база данных полностью завершены и актуальны на 2015 г., для остальной площади – выполнены в рабочем варианте. Визуализация отчёта для каждого разлома осуществляется путём щелчка мышкой на объект с помощью разработанной авторами проекта информационной системы «ActiveTectonics» в формате html-страниц на компьютере пользователя в режиме off-line. На настоящий момент геопространственная база данных включает 1678 разломов, состоящих из 2344 сегментов, из которых 1118 – достоверные, 1226 – предполагаемые. На основе вышеописанной базы данных построена серия тематических карт, на которых разломы классифицированы по возрасту активизации, кинематике, степени активности и способности генерации сейсмических событий с М ≥ 5,5. Карта разломов, дифференцированных по степени активности, демонстрирует положение структур, в зонах которых необходимо в первую очередь вести геолого-геофизический мониторинг сейсмичности и взаимосвязанных опасных геологических процессов. Карта, на которой разломы выделены цветами, соответствующими кинематическим типам, отражает районы с разными геодинамическими режимами развития и предсказывает механизмы очагов будущих землетрясений в том или ином месте. На карте сейсмоактивных разломов, помимо дизъюнктивных структур, показаны проявления опасных геологических процессов и сопутствующих явлений, инициированных землетрясениями за период 1950–2014 гг., центры известных палеосейсмодислокаций, события с магнитудой М ≥ 5,5 и их известные фокальные механизмы. В ГИС-пакете MapInfo к составленным картам подключаются базы данных информационной системы «ActiveTectonics». На примере изучения зон динамического влияния разломов Прибайкалья показана высокая информативность метода георадиолокации для исследования деформаций в четвертичных отложениях песчаного, песчано-гравийного и валунно-галечного состава. В комплексе с геолого-структурными и геоморфологическими наблюдениями использование метода GPR позволило во многих случаях определить мощность зон разломных сместителей, их азимуты и углы падения, амплитуды и типы вертикальных смещений по разрывам (взброс/сброс). Для зоны Мондинского разлома установлено, что в его южном крыле вдоль субширотных и северо-западных разрывных нарушений (на территории РФ) помимо левосдвиговых происходят сбросовые смещения, за счёт которых в подповерхностной части земной коры образуются «отрицательные цветковые структуры». На местности они проявляются грабенами, наложенными на террасы, сформированные водно-ледниковыми отложениями плейстоценового возраста. Амплитуды сбросов, определенные по смещению осей синфазности и георадарных комплексов, на разных участках меняются в пределах первых метров. В районе Харадабанской межвпадинной перемычки на местности выявлены левосторонние сдвиговые смещения долин временных водотоков с амплитудой подвижки 22 м. Предполагается, что сбросовое и сдвиговое смещения накоплены здесь за несколько деформационных событий в голоцене. Углы падения разрывных нарушений колеблются в пределах 75–79°. Мощности зон сместителей, выраженных низкочастотными или высокочастотными аномалиями на радарограммах, изменяются от 2,5 до 17 м, значительно варьируют по простиранию и уменьшаются с глубиной в пределах первых метров, что характерно для сейсмогенных дислокаций вблизи земной поверхности. С использованием моделирования поляризационно-оптическим методом выявлен механизм реализации левосторонних раздвиго-сдвиговых и сбросо-сдвиговых смещений в зоне Мондинского разлома. В зоне динамического влияния Приморского разлома с помощью георадиолокационных исследований получены новые данные о строении палеосейсмодислокации Сарма, обнаруженной в конце 60-х годов прошлого века. Установлено продолжение сейсмогенного рва в подножье Приморского хребта на правобережье реки, которое фиксируется на радарограммах в виде клиновидных структур шириной от 7 до 20 м, осложняющих строение георадарных комплексов. Северо-западные крылья клиньев интерпретируются как сбросовые разрывы с амплитудами в первые метры. В зоне динамического влияния Дельтового разлома на основе интерпретации отдельных радарограмм подтверждён механизм реализации напряжений растяжения в приповерхностных условиях за счет серии ступенчатых сбросов. На одном из профилей оценена суммарная вертикальная амплитуда сбросовых смещений 19,9 м, определенная по комплексному анализу данных бурения и георадиолокации. Сделано заключение о перспективности картирования разломов под водой в оз. Байкал на небольших (до первых метров) глубинах с применением георадара ОКО-2 и антенного блока АБДЛ Тритон. Впервые для тестового полигона юга Восточной Сибири создана интерактивная геопространственная база данных композитных сейсмогенных источников, способных генерировать сейсмические события с магнитудой 5,5 и выше. Данная база данных включает 39 сейсмогенных источников протяженностью от 46 до 329 км, с глубиной залегания 30–50 км и преимущественными углами падения 60°–79° на юг, юго-восток и реже на запад, северо-запад. Максимальный сейсмический потенциал большинства выделенных сейсмогенных источников соответствует магнитудам 6,5–7,9 при общем разбросе величин от 6 до 8. В ходе тестирования полученных ранее граничных уравнений, связывающих максимальную мощность, видимую высоту и индекс интенсивности кластических даек с магнитудой Ms и интенсивностью землетрясений в пункте Iп, установлено, что для оценок минимальных Ms и Iп по кластическим дайкам лучше использовать все три их параметра и в отсутствие данных по сейсмогенному разрыву использовать максимальную расчётную величину. Показано, что, несмотря на некоторые ограничения в применении полученных соотношений, их можно использовать для определения Ms и Iп, а в случае удовлетворительных решений, по меньшей мере, для трёх пунктов наблюдений с одновозрастными дайками, можно оконтурить область, в которой мог располагаться эпицентр землетрясения, инициирующего процессы разжижения и флюидизации. В 2015 г. опубликовано три статьи в журналах «Journal of Seismology», «Engineering Geology» и Известия ИГУ. Серия «Науки о Земле». Одна статья принята к печати в журнал «Доклады академии наук» и еще одна находится на доработке со статусом «условно принятая к печати» в журнал «Геология и Геофизика». Результаты работ по проекту докладывались исполнителями проекта на научных мероприятиях в ИМГиГ ДВО РАН (г. Южно-Сахалинск), ИЗК СО РАН и ИГ СО РАН (г. Иркутск), МГУ им. М.В. Ломоносова (г. Москва) и заочно представлялись в Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» (в г. Санкт-Петербурге). Все запланированные в отчетном году работы выполнены, научные результаты достигнуты.

Аннотация результатов, полученных в 2016 году
В течение 2016 г. заполнялась и редактировалась созданная в ходе выполнения проекта база данных плиоцен-четвертичных разломов юга Сибири и сопредельной территории. Для этого проводился дополнительный поиск материалов по разломной тектонике и сопутствующим геологическим процессам, а также дешифрировались космические снимки и топокарты на отдельные участки исследований. Для обеспечения доступа к текущей версии базы данных с использованием CGI-программы с открытым исходным кодом «MapServer», языка программирования «MapBasic» и «JavaScript» разрабатывался картографический веб-сервис. Организовывалось взаимодействие между модулем визуализации картографического сервиса и созданной базы данных плиоцен-четвертичных разломов в формате MapInfo. Последняя использовалась для уточненного анализа распределения относительно ближайшего дизъюнктива различных геологических процессов и явлений, связанных с инструментальными землетрясениями. Полученные закономерности, вместе с граничными уравнениями, иллюстрирующими предельное расстояние, на котором могут проявляться косейсмические эффекты, легли в основу создания тестовых и прогнозных моделей локализации опасных геологических процессов, инициированных землетрясениями. Построение моделей проводилось на основе ГИС в ручном режиме. Одновременно разрабатывалась специальная компьютерная программа для автоматизированного расчета и визуализации зон, в пределах которых с разной вероятностью возможно проявление опасного геологического процесса во время землетрясения. С целью накопления новых данных о разрывных нарушениях юга Восточной Сибири проводились экспедиционные исследования в зонах динамического влияния активных разломов, расположенных в Байкальской рифтовой зоне и на Сибирской платформе. Для разработки теоретических моделей механизма формирования провалов в четвертичных отложениях, связанных с сейсмическими событиями, а также поиска критериев выделения сейсмогенных кластических даек обрабатывался полевой материал, собранный ранее в эпицентральных зонах землетрясений. На заключительной стадии проведен анализ всего комплекса данных по разломам и косейсмическим эффектам региона исследований. В результате выполнения работ для юга Сибири и сопредельной территории Северной Монголии на основе 1:200000 масштаба создана интерактивная цифровая карта и база данных плиоцен-четвертичных разломов с актуализацией информации на 2016 г. Карта и база данных представлены в картографическом веб-сервисе на сайте - www.activetectonics.ru, где можно увидеть разломы, разделенные по степени достоверности и сейсмоактивности. При необходимости можно отключить предполагаемые и/или несейсмоактивные структуры. Галочкой в соответствующем поле флажка можно также выделить разломы с разными типами подвижек, активностью и временем последней активизации. Разработанная бета-версия картографического веб-сервиса включает инструменты генерации *.html-отчетов по каждому разлому. Выбрав инструмент «Информация» и указав разлом на карте, пользователь может получить детализированный отчет по нему, состоящий из 4 блоков: общая информация и параметрические сведения, комментарии, иллюстрации и публикации. На веб-странице картографического сервиса размещены главные *.kml- и shp-файлы с данными о плиоцен-четвертичных разломах и косейсмических эффектах, представляющих собой проявления опасных геологических процессов при инструментальных землетрясениях. Для тестового полигона меньшей площади представлены *.kml- и shp-файлы композитных сейсмогенных источников. Опубликованная версия картографического сервиса работает в тестовом режиме и представляет собой основу для полноценного современного геопортала, который может интегрировать большое количество информации об активной тектонике различных регионов. На основе изучения взаимоотношений детально откартированных разломов и возникающих при сейсмических событиях геологических явлений, доказано значительное влияние нарушений на локализацию косейсмических эффектов. Установлено, что убывание случаев проявления геологических опасностей при удалении от сейсмогенерирующего и ближайшего разрывного нарушения в большинстве случаев близко к экспоненциальному распределению, а 86,6% случаев разжижения, 97,6% проседаний, 78,9% склоновых движений и 85% вторичного разрывообразования происходит не далее 2 км от оси разломов, определяющих строение земной коры. Полученные закономерности хорошо согласуются с ранее проведенными расчетами для Прибайкалья и дают возможность конкретно локализовать области, где при соответствующем геологическом и геоморфологическом строении будут происходить явления проседания, сейсмогравитационные смещения, разжижение и поверхностное разрывообразование. Используя вышеприведенные закономерности и имеющиеся данные о возможном землетрясении в зоне Главного Саянского разлома, построены прогнозные модели локализации разжижения грунта для сейсмических событий с магнитудами Ms=7.5 и 8. Установлено, что для магнитуды 7,5 предельное расстояние, на котором относительно вскрывшегося сейсмогенного разрыва проявится разжижение, равно 40 км, для Ms=8 – 112 км. В расчетных моделях учтено распространение потенциально разжижаемых грунтов и влияние разломов на проявление прогнозируемого процесса, что дало возможность более точно выделить области с разной вероятностью события. Для автоматизированного построения подобных моделей разработан специальный программный модуль информационной системы «ActiveTectonics». Текущая версия программы не учитывает геологическое и геоморфологическое строение местности, однако она дает фундаментальную основу для развития в будущем алгоритма и программы для математического моделирования ситуаций, максимально приближенных к реальным, в случае землетрясения. В текущем году получены новые полевые материалы по Северобайкальскому и Биликтуйскому активным разломам. Показано, что метод георадиолокации может быть определенной альтернативой для получения разрезов верхней части земной коры (по крайней мере, до глубины 16 м) в труднодоступных местах со сложными геологическими и геоморфологическими условиями. На базе анализа тематических карт разломов обобщены закономерности активизации разломов на юге Восточной Сибири и сопредельной территории Северной Монголии [Лунина, 2016]. Путем полевого структурно-геологического изучения показана причинно-следственная связь образования разрывов, структур разжижения, провалов и просадок. Предложено семь критериев распознавания сейсмически индуцированных инъекционных даек [Lunina, Gladkov, 2016], позволяющих прямо на обнажении отделить эти структуры от криогенных форм. Предложено четыре механизма образования провалов и просадок в эпицентральных зонах землетрясений. Полученные закономерности проявлений и развития геологических процессов в разломно-блоковой среде имеют важное значение для их прогнозирования и снижения рисков последствий природных катастроф, связанных с сейсмическим воздействием. Результаты по проекту изложены в одной монографии и цикле статей, из которых четыре опубликованы в рецензируемых журналах «Sedimentary Geology», «Russian Geology and Geophysics», «Geodynamics & Tectonophysics» и «Геоинформатика». Одна статья сдана в печать в журнал ««Russian Geology and Geophysics». Всего в 2016 г. подготовлено 16 научных работ, 6 их них лично представлены исполнителями проекта на научных мероприятиях российского и международного уровней. Кроме того, получены свидетельства о государственной регистрации базы данных и программы для ЭВМ. Все запланированные в отчетном году работы выполнены, научные результаты достигнуты.