Луговское землетрясение 22 мая 2003 года

Размещено на http://www.allbest.ru/

Луговское землетрясение 22 мая 2003 года

22 мая 2003 г. в 18^h 41^m (по местному времени -- 23 мая в 01^h 11^m) в Жамбылской области Казахстана близ железнодорожной станции Луговая произошло сильное землетрясение, получившее название Луговское. Его очаг располагался в западной части Северо-Киргизской сейсмо-генерирующей зоны [1]. Это землетрясение было сильнейшим после известного Меркенского землетрясения с М=6.3 [2], произошедшего 22.03.1865 г.

Современное землетрясение является важным и интересным не столько с точки зрения величины его энергии (К_Р=12.9 [3], MS=5.5 [4], Mw=5.5 [5]), сколько по причине его тяжелых последствий как для южных областей Казахстана, так и для всей республики. Число только полностью разрушенных домов составило около 4000. Был нанесен значительный ущерб экономике юга Казахстана, потребовались значительные усилия по восстановлению пострадавших районов.

Инструментальные характеристики Луговского землетрясения 22 мая 2003 г. были получены различными центрами данных в Казахстане и мире. Сводка всех определений дана в табл. 1.

Таблица 1. Основные параметры землетрясения 22 мая в 18^Ь1Г по данным Казахстана в сопоставлении с определениями других агентств

Макросейсмическое обследование Луговского землетрясения проведено в ИС МОН РК и СОМЭ МОН РК. Была создана полевая экспедиция в составе двух отрядов [6].

Инженерное обследование разрушенных и поврежденных зданий было выполнено по разработанной программе. Здания представлены в основном жилыми домами и объектами социального назначения. В результате работ была построена карта изосейст в соответствии со шкалой интенсивности MSK-64 [7]. Построенная карта включает в себя замкнутые изосейсты от I=4 до I=7 баллов (рис. 1).

Наибольшим разрушениям была подвержена железнодорожная станция Луговая. В 7-балльную зону вошли часть территории районного центра Кулан, населенные пункты Абай, Акбулак. Их застройка представлена в основном одноэтажными саманными домами, имелись также двухэтажные строения из керамического кирпича. Разрушения с полной потерей несущей способности претерпели жилые саманные дома, серьезные повреждения наблюдались и в кирпичных домах. Основной причиной таких разрушений является полное отсутствие антисейсмических мероприятий, очень низкое качество использованного стенового материала - самана (смеси глины с резаной соломой), низкое качество технологии строительства.

Рис. 1. Карта изосейст землетрясения 22 мая 2003 г. с Mw=5.5 на административной карте Жамбылской области Казахстана

При обследовании повреждений зданий школ специалистами Казахского научно-исследовательского и проектно-экспериментального института сейсмического строительства и архитектуры [8] было отмечено, что здания в селах Кызылшарва и Акбулак выполнены с несущими кирпичными стенами с монолитными железобетонными включениями, жестко связанными с антисейсмическими поясами. В этих зданиях были предусмотрены железобетонные сердечники, сейсмопояс, железобетонные обрамления оконных проемов, но, несмотря на это, здания получили умеренные повреждения. Наибольшая концентрация повреждений кирпичных стен в виде вертикальных трещин с шириной раскрытия до 3 мм отмечена в местах примыкания поперечных и продольных кирпичных стен. Горизонтальные трещины отмечены в узких простенках, наклонные трещины с раскрытием до 8 мм -- в широких простенках продольных кирпичных стен. Отмечены сквозные контурные трещины отрыва перегородок от смежных конструкций, ширина раскрытия - от 0.1 см до 0.5 см, выпор части перегородок вплоть до их частичного обрушения. Повреждения зданий с несущими кирпичными стенами комплексной конструкции в основном обусловлены общим низким качеством кирпичной кладки и строительных работ. Примеры разрушений жилых домов показаны на фотографиях (рис. 2-4).

Рис. 2. Обрушение угловой части жилого дома на станции Луговая

Рис. 3. Разрушение части жилого дома на станции Луговая

Рис. 4. Обрушение стены дома на станции Луговая

В табл. 2 приведены списки населенных пунктов и соответствующие баллы. С интенсивностью I=3--4 балла землетрясение ощущалось на территории городов Бишкек и Алматы, а также, согласно [4], в Ташкенте и Андижане с I=3 балла.

Таблица 2. Макросейсмические данные о Луговском землетрясении 22 мая 2003 г. в 18^h11^m с K_P=12.9

Афтершоки последовали сразу же после главного толчка и были многочисленны. Их регистрация в первые дни проводилась стационарной сетью станций СОМЭ МОН РК, а также сейсмической группой НЯЦ РК Каратау. По данным группы Каратау, передающей информацию в реальном времени в г. Алматы, в Центр данных ИГИ НЯЦ РК, удалось оперативно следить за развитием ситуации в эпицентральной зоне. На третий день в очаговой области была развернута сеть временных полевых станций (табл. 3, рис. 5) для уточнения положения эпицентра главного толчка и изучения повторных толчков. Одна из станций была цифровая, три телеметрических - аналоговые.

Таблица 3. Параметры временных сейсмических станций в очаговой области Луговского землетрясения 22 мая 2003 г. с Mw=5.5

В результате совместного анализа данных двух сетей наблюдений (СОМЭ МОН РК и НЯЦ РК) составлен каталог афтершоков [9], представленный в разделе VIII (Дополнительные данные) наст, сб., и построена карта их эпицентров (рис. 5). За период с 22 мая по 30 ноября было локализовано более 140 афтершоков.

Размеры афтершоковой области - 37x24 км. Самые глубокие из афтершоков имели глубину h=15--17 км, но абсолютное большинство были близповерхностными, около нуля [9].

Механизм очага Луговского землетрясения определен по данным сейсмических сетей СОМЭ МОН РК, ИГИ НЯЦ РК, KNET, ОМСЭ КР. Всего использовано 42 знака первых вступлений P-волн. Расчет параметров механизмов очага выполнен с использованием программы Масаки Накамура [10].

Рис. 5. Карта эпицентров афтершоков Луговского землетрясения 1-3- диапазоны магнитуд MPV (?2, 2.1-3 и >3 соответственно); 4 - временная сейсмическая станция.

Распределение наблюденных знаков позволило получить решение механизма очага, в котором степень согласованности использованных знаков составляет 95%. В табл. 4 приведены полученные параметры, а на рис. 6 показаны стереограммы механизмов очагов главного толчка и его афтершоков в верхней полусфере.

Таблица 4. Параметры механизмов очагов главного толчка с К_P=13.9 и его афтершоков с K_P=6.9-10.7

Подвижка в очаге главного толчка определена как взбросо-сдвиг по обеим возможным плоскостям разрыва. Одна из плоскостей имеет северо-восточное простирание (STK=47°) и падает под углом 51 ° с горизонтом на юго-восток, вторая плоскость северо-западного простирания (STR=303°) круто падает на северо-восток. Ось напряжения сжатия близгоризонтальна и ориентирована субмеридионально (AZM=47°). Ось напряжения растяжения имеет субширотное простирание, а угол выхода составляет с горизонтом 41°.

Аналогичный механизм отмечен в очагах семи афтершоков с некоторым разворотом в ориентации осей главных напряжений и нодальных плоскостей, а также изменением в соотношении взбросовой и сдвиговой составляющей подвижки (от чистого взброса в одном очаге) до чистого сдвига (в одном очаге).

Рис. 6. Стереограммы фокальных механизмов Луговского землетрясения и его афтершоков (в верхней полусфере) 1 - энергетический класс К_Р; 2 - шовная зона (а) и разломы разного порядка (б, с).

Радикально отличаются от описанных фокальные механизмы двух афтершоков (22 мая в 19^h34^m с К_Р=9.8 и в 21^h10^m с К_Р=8.9), в очагах которых снимались близгоризонтальные растягивающие напряжения субширотного простирания. Характер подвижки в этих очагах характеризуется сбросом по ориентированным субмеридионально плоскостям, с незначительной сдвиговой составляющей во втором из них.

Таким образом, можно отметить, что в очагах основного землетрясения 22 мая и семи его афтершоков (табл. 4) направления плоскостей разрывов совпадают с имеющими место в этом районе разломами субширотного, а также северо-западного простирания (рис. 6), подвижка по которым характеризуется взбросо-сдвигом под действием регионального близгоризонтального и субмеридионального напряжения сжатия. Механизм очагов двух афтершоков с подвижкой типа сброс свидетельствует о том, что разрыв в них вызван действием вторичных напряжений.

Сильные движения при Луговском землетрясении исследованы на основе записей приборов сильных движений на территории г. Алматы [11] на расстоянии примерно 340 км на восток от эпицентра. На его территории было расположено 11 цифровых акселерографов «ALTUS-ETNA» локальной сети сильных движений. В местах регистрации интенсивность колебаний при Луговском землетрясении составила I=3-4 балла. На рис. 7 показано расположение станций на территории города.

Наибольшие значения пиковых ускорений получены на станциях Нижняя Каменка (NKM) и ВИРГ (VIRG). Их акселерограммы представлены на рис. 8. В табл. 5 даны основные характеристики акселерограмм (максимальное ускорение, соответствующие ему период и относительная длительность на уровне 0.5 от A^r_max) и спектров реакции ускорения при затухании 5% от критического (максимальный уровень спектра, резонансный период и логарифмическая ширина спектра на уровне 0.5 A^s_max). Максимальный уровень спектра реакции, соответствующий ему период и логарифмическая ширина также приведены в табл. 5.

Рис. 7. Расположение станций сети сильных движений на территории г. Алматы, зарегистрировавших землетрясение 22 мая 2003 г. с Mw=5.5

Puc. 8. Акселерограммы Луговского землетрясения, полученные станциями сильных движений NKM и VIRG на территории г. Алматы

Таблица 5. Основные параметры записей и спектров реакции

Примечание. * - логарифмическая ширина спектра на уровне 0.5 A^s_max

Литература

землетрясение луговское макросейсмический

1. ЕКурскеев А.К., Тимуш А.В., Шацилов В.И., СыдыковА., Горбунов П.Н., Садыкова А.Б. Сейсмическое районирование Республики Казахстан. - Алматы: Эверо, 2000 г. - 220 с.

2. Михайлова Р.С., Каток А.П., Матасова Л.М., Джанузаков Л.М., СыдыковА. (отв. сост.). III. Средняя Азия и Казахстан [300 до н.э. - 1974 гг., М>5.0, MPSP>5.6, MPVA>53; /₀>6.0] // Новый каталог сильных землетрясений на территории СССР с древнейших времен до 1975 г. - М.: Наука, 1977. -С. 198-296.

З.Калмыкова Н.А., Неверова Н.П. (СОМЭ МОН РК), Михайлова Н.Н. (ИГИ НЯЦ РК) (отв. сост.); составители: Шипулина С.А., Проскурина Л.П., Ульянина И.А., Умурзакова Р.А., Гайшук Л.Н., Каймачникова Н.И. (от СОМЭ МОН РК); Соколова И.Н. (от ИГИ НЯЦ РК). Каталог землетрясений Казахстана за 2003 год. (См. Приложение к наст. сб. на CD).

Сейсмологический бюллетень (ежедекадный) за 2002 год / Отв. ред. О.Е. Старовойт. - Обнинск: ГС РАН, 2002-2003.

Bulletin of the International Seismological Centre for 2002. Berkshire: ISC, 2003 2004.

б.Нусипов E.H, Абаканов Т.Д, Оспанов А.Б., Оспанов A.M., Бейсембаев Р.Т, Ли А.Н, Нысанба-ев Т.Е., Михайлова Н.Н. Луговское землетрясение 23 мая 2003 года // Современная геодинамика и сейсмический риск Центральной Азии. Доклады Пятого Казахстанско-Китайского Международного симпозиума, 24-27 сентября 2003 г. - Алматы: ИС МОН РК, 2004. - С. 19-25.

Медведев СВ. (Москва), Шпонхойер В. (Иена), КарникВ. (Прага). Шкала сейсмической интенсивности MSK-64. - М.: МГК АН СССР, 1965. - 11 с.

Тулеев Т.Д., Алдаков С.Д., Шокбаров Е.М. Повреждения зданий школ в селах Кызылшаруа и Ак-булак по результатам последствий Луговского землетрясения // Современное сейсмостойкое строительство. Тезисы докладов Международной конференции. - Алматы: ИС МОН РК, 2004. - С. 75-77.

Калмыкова Н.А., Соколова И.Н. Афтершоки Луговского землетрясения 22 мая 2003 г. (См. раздел VI (Дополнительные данные) в наст. сб. на CD).

Masaki Nakamura. Determination of focal mechanism solution using initial motion polarity of P and 5-waves // Physics of the Earth and Planetary Interiors. - 2002. - P. 130.

Михайлова Н.Н., Силачева Н.В., Кулбаева У. Сейсмические воздействия на территории г. Алматы при Луговском землетрясении 22 мая 2003 г. // Современная геодинамика и сейсмический риск Центральной Азии. Доклады Пятого Казахстанско-Китайского Международного симпозиума, 24-27 сентября 2003 г. - Алматы: Лем, 2004. - С. 177-183.

Размещено на Allbest.ru