Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология, 2022, № 4, стр. 34-55

ВВЕДЕНИЕ

Необходимость предотвращения катастрофических последствий землетрясений побуждает исследователей постоянно проводить работы по совершенствованию методов оценки сейсмической опасности. Настоящее исследование продолжает цикл работ авторов, направленных на калибровку геоинформационной системы “Экстремум”, применяемой в Национальном центре по управлению кризисными ситуациями МЧС РФ для оперативной оценки возможных потерь от сильных землетрясений, методические основы таких работ изложены в [11, 12, 31–33].

Рассматриваемый район принадлежит к сейсмически активному Альпийско-Гималайскому поясу, на примере землетрясений в котором авторами уже неоднократно проводились исследования по калибровке системы “Экстремум” [33–35] и, бесспорно, заслуживает всестороннего изучения. Предметом настоящей работы являются сильнейшие землетрясения на территории Чеченской Республики (ранее Чечено-Ингушетии) и Республики Дагестан: Дагестанское 1970 г., Черногорское 1976 г. и Курчалойское 2008 г. Ранее в работах авторов было показано, что эпицентральные зоны Дагестанского и Курчалойского землетрясений по параметрам макросейсмического поля могут быть объединены в одну зону квазиустойчивых параметров [33]. В 2020–2021 гг. очаговая зона Черногорского землетрясения 1976 г. активизировалась проявлением нескольких ощутимых событий с М = 4.0–4.8, что побудило авторов вновь обратиться к территории Восточного Кавказа. Впервые для целей калибровки будет рассмотрено Черногорское землетрясение 1976 г.

При оценке возможных потерь и ущерба от будущих землетрясений при калибровке параметров моделей, используемых для расчета, весьма показательный эффект дает использование сценарийных событий, для которых могут выбираться ранее произошедшие сильные землетрясения в регионе или наиболее опасные события согласно картам зон возможных очагов землетрясений (ВОЗ), которые строятся при Общем сейсмическом районировании (ОСР) [29] и при детальном сейсмическом районировании (ДСР) [26]. Основанием к выбору в качестве сценарийных событий по положению очагов уже известных сильных землетрясений являются факты обнаружения в очаговых зонах современных сильных землетрясений древних аналогов с близкими значениями магнитуды благодаря исследованиям, например, палеосейсмодислокаций [26]. Так, Дагестанское землетрясение 1970 г. произошло в эпицентральной зоне другого сильного сейсмического события – 09.03.1830 г. (M = 6.3, h = 16 км) [19]. Землетрясение 1830 г. ощущалось на большой территории Северного Кавказа и частично Закавказья: от Астрахани до Тбилиси и от Краснодара до Дербента. В эпицентральной области интенсивность сотрясений составила 8–9 баллов [18, 19]. Древние сейсмогенные оползни были выявлены и в 8-балльной плейстосейстовой области Черногорского землетрясения 1976 г. [14]. Кроме того, в качестве сценарийных событий выбираются и прогнозные потенциальные очаги землетрясений на Кавказе, например, показанные в работе [39].

Цель настоящего исследования (кроме прямого расчета возможного эффекта от землетрясения подобного по магнитуде Черногорскому 1976 г.) − уточнение уравнения макросейсмического поля и возможное расширение выделенной ранее зоны квазиустойчивых параметров в восточной части Северного Кавказа для систематизации имеющихся моделей расчета возможных потерь от землетрясений, применяемых в системе “Экстремум”.

Полученный в результате исследований эффект будет проиллюстрирован на расчетах возможных степеней повреждений застройки в наиболее крупных населенных пунктах Чеченской Республики и Республики Дагестан в случае возникновения сценарийных землетрясений в этой зоне.

ТЕКТОНИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА И СЕЙСМИЧНОСТЬ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Восточный Кавказ справедливо считается сейсмически наиболее активным на Кавказе, о чем говорят имеющиеся сведения об исторических землетрясениях этого района [17, 19, 26]. Сейсмическая активность связана, в первую очередь, с четким геологическим и морфологическим разграничением Терско-Каспийского прогиба и Большого Кавказа на всем их протяжении и сочленением этих крупнейших тектонических элементов. В Предкавказье на молодой Скифской платформе также, как и на Большом Кавказе, преобладают разрывные нарушения запад-северо-западной ориентировки [26, 39], это будет использовано в качестве дополнительного признака направленности разрыва, отображаемого в вытянутости изосейст для всей исследуемой зоны. Мезозойские и более молодые отложения зоны Известнякового Дагестана надвинуты на Терско-Каспийский краевой прогиб по пологой поверхности, падающей к югу. С этой зоной связаны уже упомянутые сильные землетрясения 1830 и 1970 г. с М = 6.3–6.6 и многочисленные, более слабые толчки, в связи с чем она рассматривается под названием сейсмофокальной области Дагестанского клина [4].

Дагестанское землетрясение 1970 г. хорошо изучено [8]. Сейсмичность области Дагестанского клина после землетрясения 1970 г. резко возросла и оставалась на значительно более высоком, чем прежде, уровне, даже 20 лет спустя. По мнению С.С. Арефьева объяснением этого явления может служить то, что это землетрясение было предельным, максимально возможным для данной области и вызвало сильную перестройку напряженного состояния горных пород, выразившуюся в увеличении фоновой сейсмической активности [5]. Такой ситуации не наблюдалось после Черногорского землетрясения 1976 г., произошедшего в Черных горах, простирающихся вдоль Владикавказского (Черногорского¹¹) субширотного глубинного разлома, что предполагало возможное проявление в этой зоне еще более сильного события. По мнению [23], сильные землетрясения обычно приурочены к дизъюнктивным узлам (на исследуемом участке это пересечение диагональной Даттых-Ахловской шовной зоны [15, 16] и Владикавказского (Черногорского) разлома) и к зонам глубинных разломов большой протяженности, каким является Владикавказский (Черногорский) разлом.

Наиболее сильные землетрясения исследуемой зоны приведены в табл. 1. Большая часть названных землетрясений произошла в высокосейсмичной Терско-Сунженской сейсмогенерирующей области [15, 16] и в зоне Дагестанского клина.

Эпицентр Черногорского землетрясения 28.07.1976 г. (с магнитудой по разным оценкам от 6.2 до 6.4 и интенсивностью в эпицентре 8–9 баллов) находился в горах, в безлюдной местности, однако в близлежащих селах наблюдался разрушительный эффект, максимально достигший 8 (местами до 9) баллов в селении Чожи-Чу и 7 (местами до 8) баллов в нескольких немного более удаленных селах. Дагестанские сейсмологи выезжали в эпицентральную зону и опубликовали результаты наблюдений Черногорского землетрясения 28 июля 1976 г. в Трудах Дагестанского филиала АН СССР [14]. Этими данными мы воспользуемся для калибровки системы “Экстремум” и моделирования возможных последствий от такого уровня землетрясений в южной части территории Чеченской Республики (ЧР).

Макросейсмические сведения о части землетрясений участвовали в уточнении коэффициентов макросейсмического поля в работе [33]. Другая часть из них, а именно, ближайшие к эпицентру Черногорского землетрясения 1976 г., Аргунское, 1966 г., Ачхой-Мартановское 1969 г., 4.03.1984 г., 03.08.1989 г. и 12.12.2020 г., участвовали в уточнении параметров макросейсмического поля, применительно к району Черногорского землетрясения. Полученный результат описан ниже в самостоятельном разделе.

ЗОНЫ ВОЗ ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

Зоны ВОЗ являются сейсмотектонической основой карт сейсмической опасности и могут быть использованы для основы зонирования территории. Согласно зонированию территории в системе АИУС РСЧС²² [13], территория ЧР относится к зоне пересечения сейсмолинеаментов с М_max = 6.5, имеющих кавказское направление и диагональное к нему, по линеаментно-доменно-фокальной модели (ЛДФ-модель) зон ВОЗ [29].

По более детальным оценкам [15, 16] большая часть территории ЧР относится к зонам ВОЗ (М_max = 6), центральная ее часть к М_max = 6.5, а с юга и востока территории соседствуют зоны с М_max = 7. Последние по времени уточненные оценки [26] относят большую часть территории ЧР к зоне М_max = 6.3, северную ее часть – к М_max = 6. Существуют и другие варианты зон ВОЗ для этой территории. Рассмотрим их с целью возможного применения для расширения границ “калибровочной” области в восточной части Северного Кавказа.

Рассмотрим оценки М_max по внерегиональному сейсмотектоническому методу [23]. Суть метода заключается в проведении независимого от сейсмологических данных геодинамического районирования земной коры с привлечением признаков, характеризующих ее современное строение и состояние, и с применением кластерного анализа комплекса геолого-геофизических данных. Результаты такого районирования сопоставляются с имеющимися сейсмологическими материалами, и для каждой геодинамической обстановки выявляется своя величина M_max. При построении карты M_max Кавказа впервые в полной мере был реализован учет всех многочисленных и разнородных по содержанию данных (геологических, геофизических, геодезических, дешифрования космических снимков), характеризующих условия возникновения очагов землетрясений [39]. В этой работе даются максимальные оценки М_max = 7.1 вблизи зоны, где было зарегистрировано Черногорское землетрясение 1976 г. Эти данные мы можем использовать для обоснования максимальной магнитуды сценарийного землетрясения в исследуемом нами районе.

Предстоит решить задачу как можно более широкого зонирования территории для оперативной оценки возможной силы землетрясения и расчета потерь от него с использованием обобщенных параметров модели. Поэтому рассмотрим другие варианты построения зон ВОЗ в сравнении с ЛДФ-моделью оценки вероятностной сейсмической опасности региона Крым–Кавказ в виде зон ВОЗ, подготовленной для карты Общего сейсмического районирования ОСР [30].

В [24, 26] карты сейсмической опасности для Северного Кавказа разработаны в масштабе, близком к масштабу ДСР. Была составлена схема зон ВОЗ посредством выделения и картирования по геологическим и геодинамическим данным активных тектонических структур на рассматриваемой территории; в результате была создана ее сейсмотектоническая модель с оценкой сейсмического потенциала М_max. Для исследуемого района представим эту зону ВОЗ в сопоставлении доменов и линеаментов OCP-2016 (рис. 1). Значительная часть зон ВОЗ вокруг исследуемых землетрясений попадает в одну доменную структуру (тонкие серые линии на рис. 1), расположенную в центральной части ЧР и Республики Дагестан и простирающуюся западнее и южнее ранее выделенной нами зоны при калибровочных работах в 2019 г. [33].

Несколько более дифференцирована карта зон ВОЗ, составленная при комплексном обследовании г. Грозный и его окружения в 1996 г. (рис. 2), однако и в этом случае зоны ВОЗ для исследуемых землетрясений можно объединить границами одного домена.

Положение эпицентра землетрясения 1976 г. связано с дизъюнктивным узлом и комбинацией двух зон противоположной ориентации – № 5 и № 6.

Зона № 5 по [15, 16] – “Черногорская зона ВОЗ своей северной частью непосредственно захватывает территорию г. Грозного. Она связана с субмеридиональной зоной поперечного дробления, имеющей глубокое заложение. Здесь происходит пересечение тектонических структур кавказского и антикавказского простирания. Сильные очаги этой зоны относятся к нижнекоровым (h >25 км), что несколько умеряет их сейсмическую опасность. Однако для нее характерны и слабые приповерхностные очаги, способные создавать в небольшой эпицентральной зоне сейсмический эффект до 7 баллов”. Прогнозная М_max = 6.5.

Зона № 6 – Даттых-Ахловская зона ВОЗ, разделяется Черногорской зоной на два участка: западный – Серноводский (6а) и восточный – Аргунский (6б). Она примыкает к южной части Черногорской зоны и связана с погребенными разломами приблизительно кавказского простирания. Очаги землетрясений этой зоны подразделяются на нижнекоровые и верхнекоровые, причем нижнекоровые характерны только для Серноводского ее участка (6а). Максимальные наблюденные магнитуды: на Серноводском участке – М = 5.4 (1981 г.) на Аргунском участке – М = 5.2 (1933 г.). Обоим участкам зоны приписана M_max = 6.0.

Таким образом, высказано предположение о глубине возможных очагов в исследуемой зоне, далее при расчетах будут рассмотрены варианты с разной глубиной очага Черногорского землетрясения 1976 г.

УТОЧНЕНИЕ УРАВНЕНИЯ МАКРОСЕЙСМИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ЗОНЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Расширение зоны калибровки для восточной зоны Северного Кавказа связано также с условием однородности макросейсмического поля. Связь распределения макросейсмических проявлений с геологическим строением была проанализирована И.В. Ананьиным [2], и построена схема расположения сейсмогенных зон Большого Кавказа (рис. 3). Таким образом, довольно большая область Восточного Кавказа может характеризоваться близкими значениями коэффициентов затухания макросейсмического поля. Это следует проверить на новых данных, не учтенных ранее И.В. Ананьиным [3].

Были собраны сведения о макросейсмическом проявлении четырех землетрясений в исследуемой зоне. Карты-схемы их изосейст приведены на рис. 4–7. Таблицы, содержащие названия пунктов и соответствующие им значения баллов, были использованы для построения графика затухания балльности с расстоянием (рис. 8). Предварительно для всех населенных пунктов были уточнены географические координаты, единообразно рассчитаны эпицентральные и гипоцентральные r расстояния. В работе [22] при оценке параметров уравнения макросейсмического поля применялся метод объединения сведений о макросейсмических проявлениях совокупности близко расположенных сейсмических событий, компенсирующий недостаток землетрясений, которые могут использоваться в качестве опорных. Такой же подход был использован в данной работе. Особое значение имеют точность и однородность инструментального определения магнитуды. В нашем исследовании в качестве магнитуды М использовались магнитуды MLH или Ms.

Следует заметить, что для исследуемой серии землетрясений характерен недостаток данных обследований в южной части относительно эпицентральных зон, что объясняется труднопроходимостью горной территории и малым числом населенных пунктов в Черных горах, в пределах Главного и Бокового хребтов Большого Кавказа [7].

Общая черта в положении изосейст этих землетрясений – вытянутость в направлении запад-северо-запад, что совпадает с направлением ориентировки в известных разрывных нарушениях, отмечаемых геологами [26, 39].

На рис. 8 приводится график I – 1.5M = f(lg r), построенный по методу объединения сведений о макросейсмических проявлениях совокупности близко расположенных сейсмических событий [22].

Для построения графика использовались данные 320 объектов в виде пунктов с определенной балльностью, удаленных от эпицентров на расстояния от 2 до 240 км.

В аналитическом виде зависимость интенсивности I от магнитуды и гипоцентрального расстояния r в соответствии с графиком (см. рис. 8) представляется формулой:

Для сравнения приведем формулы:

− Н.В. Шебалина для Дагестана [19, 38] I = 1.5M − 3.6lgr + 3.1,           (2)

− Н.В. Шебалина для Северного Кавказа [19, 38] I = 1.6M − 3.1lgr + 2.2,            (3)

− уточненную для Северного Кавказа [33] I = 1.5M − 3.1lgr + 2.23,            (4)

− полученную ранее в [33] при калибровке в восточной зоне Северного Кавказа

Как видно, коэффициенты уравнений (1)–(3) почти идентичны в пределах ошибок определения. Таким образом, результаты проведенных работ позволяют продлить ранее выделенную область калибровки восточной зоны Северного Кавказа западнее и южнее (рис. 9).

ПРОЦЕДУРА КАЛИБРОВКИ МАКРОСЕЙСМИЧЕСКОГО ПОЛЯ

В настоящей статье для калибровки параметров модели макросейсмического поля используется ранее разработанная авторами процедура [31, 33–35], предусматривающая подбор приемлемых, устойчивых для рассматриваемой территории значений параметров математической модели затухания сейсмической интенсивности. В качестве таких параметров предложено использовать:

− коэффициенты уравнения b, ν, c макросейсмического поля [36, 38]:

где Δ − эпицентральное расстояние, км; h − глубина очага, км; М − магнитуда землетрясения (инструментально определенное значение Ms или пересчетное из других оценок);

− отношение большой и малой осей эллиптических изосейст высших баллов, названное коэффициентом сжатия k;

− угол, задающий ориентацию макросейсмического поля, в частности, азимут большой оси эллипса вытянутости изосейст.

Ранее авторами были изучены особенности затухания для отдельных зон на территории РФ и сопредельных стран [32–35]. Для территории Кавказа для калибровки использовались сведения об ощутимости 32 сильных землетрясений с I ≥ 6 баллов по шкале MSK-64 за период 1966–2012 гг. В процессе калибровки определялись координаты населенных пунктов, рассчитывались удаления пунктов от макросейсмических эпицентров, строились графики затухания. Для каждого землетрясения рассчитаны индивидуальные параметры макросейсмического поля, которые впоследствии использовались для вычисления средних параметров для зоны. При определении ориентации макросейсмического поля и коэффициентов сжатия эллипса k в качестве основы использовалась информация с карты ОСР-97 о доменах и сейсмолинеаментах [10, 29].

В результате исследований были установлены стабильные параметры макросейсмического поля для района, границы которого включают территорию Дагестанского клина с продолжением на северо-запад от 48° до 45.5°E. Для выделенной зоны рекомендован следующий набор стабильных параметров поля: b = 1.5, ν = 3.62, c = 3.16, k = 1.55; ориентация поля в соответствии с полем разломов.

Выполненные с использованием полученных параметров поля контрольные расчеты для Дагестанского (14.05.1970 г.) и Курчалойского (11.10.2008 г.) землетрясений показали эффективность калибровки моделей системы “Экстремум” [33]. В целом погрешность в определении интенсивности не превысила 0.3–0.5 балла. Значения погрешностей ΔI_ср в прогнозировании интенсивности от контрольных землетрясений варьировались от 0.1 на эпицентральных расстояниях меньше 25 км и до 0.3 на расстояниях более 100 км.

РАСЧЕТ ПОСЛЕДСТВИЙ ЧЕРНОГОРСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 1976 г.

Для исследования применимости описанных выше параметров поля для рассматриваемого района Кавказа выполнены расчеты последствий Черногорского землетрясения 28.07.1976 г. в ЧР. В табл. 2 приведены варианты исходных данных для расчета последствий землетрясения с помощью системы “Экстремум”. Расчеты выполнялись для макросейсмических параметров очага события [14] и параметров события по Дагестанскому каталогу [21]. В качестве коэффициента сжатия k использовались значения 1.5 и 1.55. Рассматривались разные ориентации: вдоль ближайшего разлома, под углом 115° в соответствии с ранее установленной ориентацией для откалиброванной зоны на Кавказе [33] и под углом 107° в соответствии с решением механизма очага [40]. Расчетные значения интенсивности сравнивались с наблюденными значениями, опубликованными в работе [14].

На рис. 10а приведены результаты расчета интенсивности сотрясений I для параметров макросейсмического очага по данным [14], на рис. 10б – для параметров события по [21].

Расчетные значения интенсивности при использовании коэффициентов уравнения макросейсмического поля для Северного Кавказа [36, 37] значительно превышают наблюденные значения на эпицентральных расстояниях больше 100 км ΔI > 1 балла (см. вариант 1, табл. 2). По вариантам 2–6 (см. табл. 2) получены незначительно завышенные оценки расчетных интенсивностей (ΔI < 0.3 балла) в ближней зоне до 50–60 км. На расстояниях свыше 60 км наименьшая разница ΔI < 0.1–0.2 балла получена для варианта 2 и 3 при использовании уточненных параметров поля для Северного Кавказа [33] и уравнения, полученного авторами в настоящей работе. На эпицентральных расстояниях 110–240 км расчетные и наблюденные значения по вариантам 2 и 3 практически совпадают с наблюденными. При этом за пределами 250 км для варианта 2 наблюдается незначительное занижение расчетных значений интенсивности.

При использовании в расчетах параметров очага в соответствии с Дагестанским каталогом [21] наилучшая сходимость расчетных и наблюденных интенсивностей ΔI в диапазоне 0.2–0.3 балла получена для уравнения (3) (см. рис. 10б).

На рис. 11 приводится сравнение расчетных и наблюденных интенсивностей при использовании параметров макросейсмического очага, определенного по изосейсте 6 баллов. Расчетные значения интенсивности для коэффициентов макросейсмического поля по уравнениям (3) и (2) при ориентации поля вдоль разломов по-прежнему дают лучшую сходимость. Сходимость увеличивается за счет учета погрешностей в определении коэффициентов в (3), и ΔI составляет 0.1–0.2 балла (см. вариант 14, табл. 2).

Анализ результатов показывает, что полученные авторами в настоящей работе коэффициенты макросейсмического поля (1) и устойчивые параметры в уравнении (5) [33], а также уравнение (2) дают близкие оценки расчетной интенсивности, что позволяет уточнить границы зоны с квазистабильными параметрами поля на Восточном Кавказе [33] за счет ее расширения (см. рис. 9). Уточнение границ зоны с квазистабильными параметрами макросейсмического поля хорошо согласуется с границами зон ВОЗ [15, 16, 26] и результатами И.В. Ананьина по выделению сейсмогенных зон на Кавказе по коэффициентам затухания (см. рис. 3) [2].

В целом можно отметить, что откалиброванные коэффициенты уравнения макросейсмического поля для восточной зоны Северного Кавказа и коэффициенты, предложенные Н.В. Шебалиным для Дагестана, а также полученные в настоящем исследовании новые коэффициенты для южной территории ЧР (см. табл. 2, варианты 2, 3, 8, 14), могут успешно применяться для оперативной оценки последствий землетрясений на территории ЧР и Республики Дагестан (см. рис. 9).

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В ВОСТОЧНОЙ ЗОНЕ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

Эффективность использования откалиброванных параметров поля может быть продемонстрирована сравнением расчетных и наблюденных изосейст 6 и 7 баллов на примере Курчалойского землетрясения 11.10.2008 г. с Ms = 5.6 (рис. 12). Наблюденное поле областей, оконтуренных 6- и 7-балльными изосейстами, имеет более сложную конфигурацию, чем расчетное, однако населенные пункты с наибольшей численностью населения в том и другом случае находятся в зонах одинаковой балльности.

Погрешности в определении расчетных интенсивностей с помощью системы “Экстремум” для Курчалойского землетрясения, вычисленные как процентное отношение разности площадей к общей площади участков, ограниченных изосейстами 6 и 7 баллов при разных глубинах очага h = 13 и h = 15 км, варьируют от 9 до 29% [13].

Анализ табл. 3 и полученные оценки погрешностей в определении интенсивности показывают достаточно хорошую сходимость наблюденного эффекта и результатов моделирования последствий землетрясения. Что позволяет сделать вывод об эффективности калибровки моделей макросейсмического поля системы “Экстремум”. Это дает уверенность в получении своевременной правильной оперативной оценки последствий, что сократит время принятия решения о реагировании и оказании помощи, а в случае заблаговременных оценок потерь от возможных опасных событий подготовить план превентивных мероприятий для минимизации негативных последствий.

С учетом уточненных оценок Е.А. Рогожина [25] о М_max для зоны, где произошло Курчалойское землетрясение (11 октября 2008 г.), возможны события с магнитудой Ms = 6.3, соответствующей максимальной магнитуде в рассматриваемой зоне ВОЗ. Сравнительные расчеты последствий, выполненные с помощью системы “Экстремум” для землетрясений с координатами Курчалойского землетрясения и магнитудами Ms = 5.6 и Ms = = 6.3, показывают увеличение числа населенных пунктов с сильными повреждениями и обрушениями в случае возможного события с Мs = 6.3. Большое количество населенных пунктов может получить тяжелую среднюю степень повреждения застройки (d4) и полное обрушение (d5). В населенных пунктах Майртуп, Бачи Юрт, Курчалой, Центрой процент зданий, которые могут быть полностью разрушены (d5), увеличивается с 2 до 35% (рис. 13).

Эффективность использования откалиброванных квазистабильных параметров макросейсмического поля подтверждается и ретроспективными расчетами последствий с помощью системы “Экстремум” для Дагестанского землетрясения 14.05.1970 г. с Ms = 6.6. Площади расчетных изосейст достаточно хорошо согласуются с оценками наблюденного эффекта по публикациям [8, 9, 37] (табл. 4).

На рис. 14 приводится сравнение расчетных (для двух глубин очага 13 и 16 км) и наблюденных изосейст 7 и 8 баллов. Наблюденное поле областей, оконтуренных 7- и 8-балльными изосейстами, также имеет более сложную конфигурацию, чем расчетное, однако населенные пункты с наибольшей численностью населения, в том и другом случае находятся в зонах одинаковой балльности. Погрешности, вычисленные как процентное отношение разности площадей к общей площади участков, ограниченных изосейстами 7 и 8 баллов при разных глубинах очага 13 и 16 км, и наблюденными, варьируют от 5 до 30%.

Результаты ретроспективного моделирования возможных последствий на случай повторения землетрясения 14.05.1970 г. с параметрами очага по [37]: 43.0°N; 47.09°E; Ms = 6.6; h = 13 км и h = = 16 км, приведены в табл. 5 и на рис. 15. Для наиболее крупных городов и населенных пунктов в эпицентральной области показано распределение вероятностей разных степеней повреждений в случае повторения события с разными глубинами очага.

В случае повторения Черногорского землетрясения 28.07.1976 г. в ЧР расчетные показатели последствий зависят как от используемых коэффициентов уравнения макросейсмического поля, так и от параметров события. На рис. 16 приведены результаты последствий землетрясения с М = = 6.4, рассчитанные с помощью системы “Экстремум” для разных глубин очага и координат эпицентра (см. варианты 7 и 14, табл. 2).

На рис. 17 приведено возможное распределение степеней повреждений застройки в наиболее пострадавших населенных пунктах в случае повторения Черногорского землетрясения 28 июля 1976 г. с Мs = 6.4 с разными глубинами очага и координатами эпицентра согласно вариантам 7 и 14 (см. табл. 2).

ДИСКУССИЯ

Основываясь на оценках M_max по внерегиональному сейсмотектоническому методу и близости дизъюнктивного узла с M_max = 7.1 к исследуемой зоне Черногорского землетрясения 28.07.1976 г. [39], а также на предположении, что характер реализации сейсмичности в последующие годы в близлежащем блоке не характеризовал предельно возможную магнитуду в очаге Черногорского землетрясения, как это было отмечено для Дагестанского землетрясения 14.05.1970 г. [4], проведем расчеты последствий при допущении, что такая магнитуда может реализоваться в этом дизъюнктивном узле. Заметим, что очаг может равновероятно иметь глубину 25 или 16 км. Задавая положение очага в двух вариантах: опубликованном в [21] и в виде макросейсмического очага, полученного авторами по центру наиболее уверенно построенной 6-балльной изосейсты, получим следующие результаты (рис. 18, 19).

Негативный эффект от возможного события с М = 7.1 зависит как от глубины очага, так и от его местоположения, так как при расчетах макросейсмическое поле ориентируется вдоль ближайшего разлома. В случае реализации события с координатами по Дагестанскому каталогу и при глубине h = 25 км интенсивность в эпицентральной зоне может варьировать от 8 до 9 баллов (см. рис. 18а), в случае макросейсмического эпицентра по 6-й изосейсте и при глубине 16 км интенсивность в эпицентральной зоне может превышать 9 баллов (см. рис. 18б).

Наиболее тяжелые повреждения (d3 и d4) вплоть до полного обрушения (d5) может получить застройка населенных пунктов Янди, Чожи-Чу, Бамут, Шалажи, Ачхой-Мартан в случае сценарийного землетрясения с координатами по варианту 7а и с М = 7.1 (табл. 6). В случае события с координатами по варианту 14а и с той же магнитудой наибольшие повреждения возможны в населенных пунктах Харсеной, Ушкалой, Шатой, Янди (см. табл. 6).

Наглядное представление повреждений строений третьей степени в леспромхозе Чожи-Чу, где отмечались 8 (8–9) балльные сотрясения от Черногорского землетрясения 1976 г., дается в статье [14]. Отмечается, что в момент землетрясения “кирпичные дома в поселке были сравнительно новые, на хорошем фундаменте с кирпичным цоколем. Из наружных разрушений наиболее существенными были: отход на 5–6 см капитальной стены, сквозные трещины в несущей конструкции, вывал карниза с обеих сторон здания, развал труб и др. Внутри зданий отмечено обрушение кирпичных перегородок, развал печей, сквозные и несквозные трещины. В деревянных (каркасных) строениях отмечены такие повреждения: перекос каркаса здания и провал потолка, сквозные вертикальные трещины по центру здания вдоль сочленения конструкций, разрушение кирпичных печей, сдвижение их основания, провал печных труб. Характерная особенность проявления землетрясения в п. Чожи-Чу и других близлежайших населенных пунктах – повсеместное скручивание и изгиб телевизионных антенн с отрывом растяжек”.

Анализ результатов моделирования показывает, что при более сильном возможном событии в восточной зоне Северного Кавказа с М = 7.1 значительно ухудшается картина с разрушениями и повреждениями (см. рис. 19) по сравнению с событием с М = 6.4 (см. рис. 16). Во время события с М = 7.1 и координатами по варианту 7а (см. табл. 2) в среднем застройка в крупных городах Владикавказ, Назрань, Орджоникидзевская, Урус-Мартан может получить тяжелые повреждения d3 (рис. 20).

При этом в отдельных населенных пунктах в ближней зоне возможного землетрясения с M = = 7.1 до 50% застройки могут быть полностью разрушены (рис. 21).

ВЫВОДЫ

В статье подтверждены целесообразность и эффективность калибровки моделей системы “Экстремум” для оперативной и заблаговременной оценки потерь от землетрясений.

Проведенные дополнительные исследования сейсмотектонической обстановки рассматриваемого региона и анализ наблюденных и расчетных значений сейсмической интенсивности, полученных с помощью системы “Экстремум”, позволили расширить границы выделенной в 2019 г. зоны с квазистабильными параметрами макросейсмического поля в восточной зоне Северного Кавказа. При исследовании производилось сравнение наборов основных параметров землетрясений и параметров макросейсмического поля, полученных различными центрами и авторами ранее, производились учет направленности излучения и выбор действующего сейсмогенного разлома земной коры.

Приведены примеры успешного использования результатов калибровки макросейсмического поля для восточной зоны Северного Кавказа. Даны описание ретроспективной оценки последствий Дагестанского землетрясения 14.05.1970 г., Черногорского землетрясения 28.07.1976 г. и Курчалойского землетрясения 11.10.2008 г., а также прогноз последствий в случае более сильных событий в этих эпицентральных зонах.

Погрешности моделирования сейсмической интенсивности, оцененные как отношение площадей, ограниченных расчетными и наблюденными изосейстами одинаковой балльности, не превышают 30%. Этот показатель является приемлемой характеристикой погрешности, обеспечивающей качественную работу при оперативном планировании спасательных операций и планировании превентивных мероприятий на случай сильного события.

Полученные результаты калибровки дополнили Базу данных, используемую для эффективной оперативной оценки последствий землетрясений, и будут применяться системой “Экстремум” при возникновении разрушительных землетрясений в районе востока Северного Кавказа, включающего территории Чеченской Республики и Республики Дагестан.