Комплексни геофизични изследвания – основа за построяването на геодинамичен модел и изграждане на система за сеизмичен мониторинг в района на град перник – проект симора

Тектонската позиция на основните структурни зони в района е изследвана от много автори (Гочев и др., 1970; Стоянов, 1981). Дават се множество и различни интер-претации (Батанджиев и др., 1966; Моев, 1967; и др.). Често може да се отбележи обаче, че почти всички говорят за разломи и разломни снопове със СЗ-ЮИ посока. Те са пресечени от почти перпендикулярни на тях напречни, но значително по-къси разломи. Тази регматична мрежа е в основата на съгласието на почти всички автори, че районът има сложен блоков строеж. Много от разломите са описани като активни, включително и сеизмоактивни. Независимо от това, няма единна позиция за сеизмогенния потенциал на тези разломни структури. Последното земетресение от 22 май 2012 година се явява изненада в този смисъл, защото всички досегашни данни говорят за по-малък сеизмогенен потенциал на този район (Рангелов, 2012).

Получените резултати от това изследване показват слeдните общи закономерности:

● разположението на областите на екстензия и компресия съвпадат с общите тенденции, установени за Балканите (и България) и потвърдени от всички станали по-силни земетресения в региона, включително тези от Кресна, 1904 г., Пловдив, 1928 г., Валандово, 1932 г. и др. (Рангелов, 2012);

● масовите GPS измервания също потвърждават общите тенденции на екстензия и компресия, диктувани от “провлачащото” действие на Северноанадолския трансформен разлом, като основна геодинамична и съвременно активна разломна структура на Балканите (заедно с Егейската субдукционна зона, с която са в конфликт), обуславяща съвременната геодинамика в нашите земи;

● общият геодинамичен модел на сеизмично активната субдукционна зона, разположена в най-южната част на колизията Европа-Африка (Егейската арка) и големият сеизмогенен трансформен Северноанадолски разлом с неговите сателити в Северна Егея (Рангелов, 2012), потвърждават север-североизточната и юг-югозападна вергенция на екстензия по нашите земи и в контекста на наблюденията, развитието на афтършоковата серия и дълбочинно-пространственото поведение на огнището на труса, показват основната причина в сеизмогенезиса на земетресението от 22 Май, 2012 г.;

● това са сили на опън (С-СИ – Ю-ЮЗ), довели до гигантско пропадане на сеизмоактивния блок по разломна повърхност, разположена в южната част на Пернишкия грабен, на границата с масива Голо бърдо (с максимална нормална компонента на сеизмогенната разломна повърхност) и създаване на условия за ефективна листрична тектоника в дълбочина, с изяви на повърхността – сеизмогенни остатъчни деформации по североизточния борд на грабена (Радулов и др., 2012).

За създаването на сеизмотектонския модел на земетръсното огнище на земетресението с магнитуд 5.8 в района на гр. Перник са привлечени данни за съвременната тектоника, за потенциалните геофизични полета (фиг. 1, 2), отразяващи дълбочинния строеж и сеизмологични данни, “отговорни” за геодинамиката и сеизмотектониката.

Така се достига до представата, че практически целият обем на средата, е извършил едно бързо, рязко пропадане от няколко сантиметра с коритообразна форма до дълбочини 15-16 km. Това ясно личи от решенията на механизма на главния трус, публикуван от международните сеизмологични центрове, без практически отклонения – движение по чист разсед, без почти никаква хоризонтална компонента. Характерно за случая е наличието на асиметрия в листричното разломяване, особено ясно подчертано в посока Ю-ЮИ. Напречно на тази посока и в рамките на самото огнище (размери на блока 18 х 10 х 15 km) симетрията е значително по-ясно изразена. (Ranguelov, 2013; Ranguelov, Iliev, 2013).

Използвани са допълнителни данни за разпределението на афтършоковете (следтрусовете), регистрирани от националната и международни сеизмологични мрежи. Известно е, че разпределението в пространството на следтрусовете свързани с главния трус (особено в първоначалното време на затихване на афтършоковата редица), локализират размера и особеностите на огнището на главното земетресение. В този смисъл, междуна-родната практика изисква за по-точна локализация на афтършоковете и следене във времето на следтрусовия процес, в района на епицентъра на всяко по-силно земетресение, да се инсталира локална сеизмична мрежа. Нейните задачи са няколко:

● да регистрира максимален брой следтрусове (това е важно за следене на закона за затихване на афтършоковете) и пространственото им поведение;

● да подпомогне повишаването на точността на опредерляне на хипоцентрите за по-точно и правилно оконтурване на областта на разрушение на земната среда в огнището на земетресението; това е информация, която има значение не само в близко време, но и в бъдеще, при оценка на подобни по сила трусове; освен това дава знания за това кой сегмент от съответния разлом е активизиран и може ли да се очаква по-силен трус, ако съответната разломна структура има по-голям сеизмогенен потенциал, отколкото е генерирала с главния трус;

● да проследи динамиката във времето и пространството на афтършоковия процес, с което може да укаже по-бързо или по-бавно от средностатистическите параметри на подобни трусове по света се развива процесът; това има сериозно значение за информиране на населението и административните власти, за предприемане на спасителни и възстановителни операции, както и за успокоение на населението.
За изследване на пространственото поведение на афтършоковата активност са използвани данни от различни национални и международни сеизмологични центрове. Независимо от факта, че в района на труса не е разположена допълнителна мобилна локална сеизмологична мрежа за по-точно определяне на местоположението на хипоцентрите на афтършоковата поредица, общите тенденции, установени в дълбочинното и времево-пространствено положение, могат да бъдат доловени и анализирани. Резултатите от това изследване са показани на фиг. 4 и 5.

Фиг. 4. Разположение на афтършоковата активност от 22 май до 31 май, 2012 г.

Фиг. 6. Брой на сеизмичните събития във времето до 31 май

Фиг. 7. Темпорално дълбочинно разпределение на следтрусовата активност до 31 май

Пространственото поведение на афтършоковете по магнитуд (фиг. 8), представлява аналог на натрупаното и отделено напрежение по време на афтършоковия процес. Вижда се, че максимална сеизмична енергия, емитира областта разположена Ю-ЮИ от СЗ-ЮИ линия на разломяване, оформена от дълбочинното разпределение на след-трусовете.
Това показва, че потенциално най-опаснa е била именно тази зона. При разполагане на локална наблюдателна мрежа в района на труса и определяне на поведението на хипоцентрите на афтършоковете, с голяма достоверност може да се прогнозира поведението на сеизмична активизация – т.е. кои части от разломната структура и на каква дълбочина е възможно да се активизират и да генерират усетени последващи трусове.


Фиг. 8. Пространствено поведение на напреженията вследствие на следтрусовата активност – разпределение по магнитуд

Изследвания на усетените следтрусове

Тези изследвания са в пряка връзка с идеята да се конструира и инсталира мрежа за силни земни движения в района на земетръса.

Зависимостта на фиг. 9 дава възможност да се установи линейна връзка с коефициент на корелация 0.92 между магнитуда и наблюдаваната интензивност.

Фиг. 9. Зависимост между магнитуда и интензитета на усетените следтрусове
Корелационното уравнение е:

I = 1.6M - 0.91 (1)

Тази зависимост показва, че в близката локална област, дори слаби земетресения с магнитуд около 2.0 могат да предизвикат усещания от 2-3 степен. Това, разбира се, може да бъде регистрирано от всеки регистратор на силни земни движения, което е и целта на това изследване. Това разбира се, зависи от тригериращото ниво за всеки прибор, но е достатъчно показателно, че подобна мрежа може да има висока ефективност за района на гр. Перник.

Заключение

Проведени са комплексни геофизични изследвания в района на земетресението от 22 май, 2012 г.

Изследвано е поведението на потенциалните геофизични полета (гравитационно и магнитно), на сеизмичността и следтрусовата активност.
Установено е наличието на изтегленост в СЗ-ЮИ посока на земетръсното огнище, в условията на регионална екстензия с перпендикулярна посока – СИ-ЮЗ.
Построен е сеизмотектонски модел, обясняващ наблюдаваните и регистрирани широкоспектърни силни земни движения. Показано е, че в огнището на труса е развито листрично, антитетично разломяване достигащо до дълбочини 15-16 km.
Демонстрирани са особеностите на труса от 22 май, 2012 година и неговата следтрусова активност.
Благодарности. Изследванията са финансирани от Фонд “Научни изследвания”, МОН, договор №ДФНИ-Т01/0003.

Литература

Батанджиев, И., М. Матова, С. Савов. 1966. Пернишкото земетресение (1965 г.) и някои тектонски въпроси. – Изв. Геол. инст., Сер. Геотект., 15, 3, 313-329.

Гочев, П., В. Костадинов, М. Матова, И. Велинов. 1970. Структура на част от южната ивица на Западното Средногорие. – Сп. Бълг. геол. д-во, 31, 3, 289-301.

Григорова, Е., Б. Григоров. 1964. Епицентрите и сеизмичните линии в България. С., Академично издателство “Проф. Марин Дринов”, 81 с.

Моев, М. 1967. Върху тектонския строеж на Голо бърдо. – Год. ВМГИ, 13, 5, 147-164.

Радулов, А., М. Янева, С. Шанов, К. Костов, В. Николов, Н. Николов. 2012. Косеизмични геоложки ефекти, свързани с Пернишкото земетресение на 22 май 2012 г., Западна България. – В: Национална. конференция с международно участие “ГЕОНАУКИ 2012”, Българско геологическо дружество, Сборник Разширени резюмета, 121-122.

Рангелов, Б. 2012. Разгневената Земя – природните бедствия. С., Академично издателство “Проф. Марин Дринов”, 294 с.

Стоянов, И. 1981. Геоложки строеж и развитие на Западното Средногорие. – Год. Ком. геол., 22, 77-87.

Хаджийски, К., С. Симеонов, Е. Ботев. 2012. Сеизмично въздействие на земетресението от 22. 05. 2012 за София. – Инженерен форум, 7, 28-34.

Ranguelov, B. 2011. Natural Hazards – nonlinearities and assessment. Academic Publishing House “Prof. Marin Drinov”, Sofia, 327 p.

Ranguelov, B. 2013. Initial steps to the early warning systems in Bulgaria – earthquakes, tsunamis, marine hazards. – In: Geophysical Research Abstracts, 15, European Geophysical Union, 8239.



Ranguelov, B., T. Iliev. 2013. Geography aspects of the monitoring and early warning seismic system in Bulgaria. – In: 3^rd International Geography Symposium. 10-13 June, Kemer, Turkey, Proceedings, 287.