ЛАБОРАТОРИЯ «ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ СЕЙСМООПАСНЫХ ЗОН»

Заведующий: Погребной Валентин Николаевич, доктор физико-математических наук

Одной из основных задач, входящих в комплекс исследований Института сейсмологии НАН КР, является изучение скоростного и глубинного строения земной коры и верхней мантии в связи с сейсмичностью. Без знания строения среды, в которой происходят землетрясения, невозможно познание природы геодинамических процессов.

Е.А. Розова, Академик АН Кирг.ССР

Работы по изучению скоростного строения земной коры и верхней мантии Тянь-Шаня непосредственно связаны с именем академика Е.А. Розовой (1899–1971 гг.) - организатора и руководителя Отдела сейсмологии АН Киргизской ССР. Под руководством Е.А. Розовой (1952-1971 гг.) Отдел выполнял работы по определению параметров гипоцентров землетрясений, происходящих на территории Киргизии и сопредельных районов, детальному изучению сейсмичности. В 1962 - 1967 гг. детальные сейсмологические наблюдения были проведены в районах проектируемых плотин: Токтогульской, Кировской, Папанской. С 1967 г. детальные сейсмологические наблюдения ведутся в районе Чуйской впадины и её горного обрамления. Одновременно она возглавляла лабораторию теоретической сейсмологии, в результате работы которой были получены первые представления о глубинном строении земной коры Средней Азии. Была предложена трёхслойная скоростная модель, на основании которой классические представления о слоисто-однородной коре  Тянь-Шаня сменились выводами о более сложном её строении.          

В 1975 г. эта лаборатория была переименована в лабораторию изучения строения земной коры (зав. лаб. к.г.-м.н. Бисенгалиев И.М.). С 1984 г. по 2008 г. лабораторию возглавляла член-корреспондент НАН КР, д.ф.-м.н. Сабитова Т.М. С её именем связано развитие современных сейсмотомографических методов для детальных исследований скоростных неоднородностей земной коры. В 1989 г. на основе научного сотрудничества учёных Института сейсмологии НАН КР, Института физики Земли РАН и Ренсселеровского политехнического Института США впервые в Средней Азии были применены методы сейсмотомографии для изучения земной коры Тянь-Шаня, что позволило разработать трёхмерную скоростную модель орогена до глубины ~65 км. С 1998 года коллектив лаборатории работал над уточнением и детализацией этой модели. Наибольший вклад в разработку скоростной модели внесли работы Сабитовой Т.М., Адамовой А.А., Меджитовой З.А. В 2006 году на основе значительно расширенной выборки данных (30 000 вступлений Р-волн и 20 000 вступлений S-волн от 5 450 землетрясений) была разработана новая трёхмерная модель земной коры, охватывающая большую площадь исследования и глубину до 225 км.

Слева направо: Адамова А.А., член-корреспондент НАН КР Сабитова Т.М., Меджитова З.А.

Интерпретация рассчитанных трёхмерных скоростных моделей, помимо получения сведений о скоростной структуре Тянь-Шаня, позволило приблизиться к познанию сложных геодинамических процессов, протекающих в исследуемом регионе, в частности, проявлений сейсмичности и ее связи со скоростной структурой литосферы. Использование новой трехмерной модели позволило, например, определить районы и глубины основных ослабленных зон (волноводов) в земной коре Тянь-Шаня, в пределах которых вероятны проявления сильных землетрясений.

С 2008 года лаборатория в связи с расширением методов изучения глубинного строения земной коры и верхней мантии Тянь-Шаня (магнитометрия, гравиметрия) была переименована в «Лабораторию геофизических методов изучения сейсмоопасных зон» (зав. лаб. д.ф.-м.н., Погребной В.Н.). Особое внимание обращено на изучение структурных особенностей сейсмогенных зон, генетически связанных с разломами земной коры и верхней мантии разных рангов.

Сотрудниками лаборатории проведены исследования особенностей геофизических и сейсмотомографических полей, распределения сейсмичности и территориального положения глубинных разломов. Выявлены признаки отражения разломов в геофизических и сейсмотомографических полях, которые используются для выявления и определения структурных особенностей разломов как визуально наблюдаемых, так и скрытых, не выходящих на дневную поверхность.

Слева направо: Багманова Н.Х., Погребной В.Н., Миркин Е.Л., Гребенникова В.В., Волкова Т.Л.

Важнейшие научные достижения:

1. Рассчитаны трёхмерные скоростные модели литосферы Тянь-Шаня по продольным (P) и поперечным (S) сейсмическим волнам до глубин 225 км на основе данных записей региональных и телесейсмических землетрясений, промышленных и ядерных взрывов.
2. Установлено, что земная кора Тянь-Шаньского орогена отличается от коры окружающих его стабильных регионов более низкоскоростной структурой средней и нижней частей коры.
3. Выявлены существенные скоростные неоднородности в коре и мантии, в первую очередь, ослабленные зоны. В коре - это области понижения скорости или ее градиента с увеличением глубины, в мантии - субвертикальные зоны аномально низких значений скорости.
4. Сделано заключение, что формирование зон сильных землетрясений в Тянь-Шане непосредственно связано со скоростными неоднородностями земной коры и верхней мантии, и в первую очередь – наличием в мантии низкоскоростных глубинных аномалий. Указанный факт может использоваться в качестве критерия выделения зон возможных очагов землетрясений (ВОЗ).
5. Определены признаки отражения разломов и разломных зон в геофизических полях, которые позволяют выявлять и уточнять территориальное и структурное положение как видимых, так и скрытых разломов.

Карта-схема аномального (∆Т)а поля в зоне сочленения
Чуйской впадины и её горного обрамления.

Результаты исследований лаборатории используются в комплексе методов по оценке сейсмической опасности территории Кыргызской Республики.

На протяжении ряда лет лаборатория проводила работы по проектам, финансирующими зарубежными грантами научных фондов Сороса (1995, 1996 гг.) и Международного научно-технического Центра - МНТЦ (1998-2001 и 2003-2006 гг.). Результаты исследований опубликованы в широко известных зарубежных («Физика Земли», «Геология и геофизика», «Geophysical Research» и др.) и республиканских журналах («Наука и новые технологии», «Известия НАН КР», «Известия ВУЗов») и докладываются на Международных форумах и конференциях.