Фрактальные свойства сейсмичности Колумбии

Под сейсмическим режимом какой-либо области подразумевается совокупность землетрясений этой области, рассматриваемая в пространстве и во времени. Таким образом, под режимом понимается ансамбль землетрясений, а количественными характеристиками режима являются параметры статистических закономерностей этого ансамбля.

Классический подход к изучению сейсмического режима, подразумевающий равномерное распределение землетрясений в пространстве и во времени, не в состоянии корректно охарактеризовать этот режим. Пространственно-временная неоднородность сейсмичности требует новых подходов к пониманию сейсмического процесса, используя при этом накопленный за последние десятилетия материал, иными словами, требуется модификация имеющихся представлений в свете новых технических возможностей и теоретических моделей.

Одни из таких подходов заключается в представлении о самоподобии сейсмического процесса. Фрактальное распределение событий в пространстве и фрактальное группирование землетрясений во времени — это те свойства сейсмичности, которые будут служить в качестве основных положений в процессе выполнения настоящей работы. Представления о самоподобии сейсмического процесса разрабатывались и применялись на практике в течение последних лет на кафедре физики Земли физического факультета Московского Государственного Университета. Предложенные В. Б. Смирновым подходы к изучению сейсмического режима требуют данных для их подходов) проверки и дальнейшего применения. Для таких целей, в качестве природного полигона, подходит сейсмоактивная область, расположенная на территории Колумбии, характеризующаяся неоднородным распределением землетрясений, как по площади, так и по глубине. Исследование сейсмичности Колумбии может внести значительный вклад в понимание природы сейсмических процессов происходящих на промежуточных и больших глубинах т. к. свыше 50% всех землетрясений на территории Колумбии сильно сгруппированы, образуя так называемое «гнездо Букараманга», которое характеризуется глубокофокусной сейсмичностью. Неоднородность распределения гипоцентров землетрясений Колумбии по глубине дает возможность исследовать различия мелкофокусной и глубокофокусной сейсмичности.

Данное исследование призвано внести свой вклад в получение системной картины сейсмичности Колумбии, и, возможно, стать еще одним шагом в исследовании фрактальных свойств сейсмичности в целом, а также первым опытом использования фрактального подхода применительно к сейсмическому режиму Колумбии.

Цель работы.

Выявление особенностей сейсмического режима Колумбии, прояснение их физической природы.

Задачи работы.

1) Сбор информации о землетрясениях Колумбии, унификация и систематизация данных каталога землетрясений Колумбии с целью использования этих данных для изучения и анализа качества сейсмологической инфраструктуры страны (оценка представительной магнитуды МтЫ, ее изменений во времени и в пространстве) и ее сейсмического режима.

2) Оценка параметров обобщенного закона повторяемости (наклона графика повторяемости Ь и фрактальной размерности распределения землетрясений б/), выявление закономерностей их изменений во времени и пространстве с целью прояснения природы вариаций структуры сейсмичности.

3) Оценка характеристик разрушения (время рефрактерности среды т и параметра концентрации сейсмогенных разрывов ч.

X) с целью выяснения особенностей процесса разрушения геологической среды на разных глубинах.

Научная новизна.

Впервые осуществляется оценка и анализ вариации во времени и в пространстве представительной магнитуды Мтпь наклона графика повторяемости Ь, фрактальной размерности распределения землетрясений ?/, времени рефрактерности т и параметра концентрации сейсмогенных разрывов % для Колумбии.

Диссертационная работа выполнена во время обучения в аспирантуре на кафедре физики Земли физического факультета Московского Государственного Университета имени М. В. Ломоносова в период с 1997 г. по 2000 г. под руководством к. ф.-м. н. В. Б. Смирнова, которому автор выражает свои искренние уважение и благодарность.

1.3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

К ГЛАВЕ 1.

1) Территория Колумбии, представляет собой место соединения трех тектонических плит: Наска, Карибской и Южноамериканской, которые перемещаются в разных направлениях с разными скоростями. Субдукциядлительный и неравномерный процесс по всей длине континентального края Южной Америки. Океаническая плита Наска субдуцирует под континент оказывая влияние на сейсмичность западной и центральной областей Колумбии.

2) Проявления сейсмичности глубинного промежуточного слоя (70−300 км) в Колумбии позволяют выделить сегментацию литосферной плиты Наска: сегмент Букараманга, сегмент Каука и сегмент Эквадор.

3) На территории Колумбии вулканы образуют цепи, V отвечающие изолиниям глубины сейсмофокальной зоны на глубине 140−200 км, что проявляется в повышении сейсмической активности на территории страны.

4) Неоднородность ансамбля землетрясений заключается в иерархичном самоподобном (фрактальном) группировании землетрясений. Фрактальный характер пространственно-временной неоднородности сейсмичности является общей закономерностью сейсмического режима. Фрактальные свойства сейсмичности в совокупности с законом.

Общие сведения 36 повторяемости землетрясений определяют основу для представлений о самоподобии сейсмического процесса.

5) В классической формулировке закон повторяемости землетрясений отражает только энергетические свойства сейсмичности, не характеризуя при этом пространственно-временное распределение землетрясений.

6) Обобщенный закон повторяемости землетрясений: х характеризует распределение землетрясений с учетом фрактальных свойств сейсмичности.

7) Отклонение разницы {(1 — аЪ) от нуля обусловлено, по-видимому, нарушением «устойчивости» геофизической среды (под «устойчивым» подразумевается долговременное стационарное состояние, характеризующее обычный уровень сейсмичности).

ГЛАВА 2. КАТАЛОГ СЕЙСМИЧЕСКИХ.

ДАННЫХ.

2.1. О КАТАЛОГЕ СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ КОЛУМБИИ.