Региональные организации СЕРЕСИС, Геологическая служба США (USGS) и Глобальная модель землетрясений (GEM) сотрудничают в разработке новой Южноамериканской оценки сейсмической опасности (SASHA). СЕРЕСИС, Региональный центр сейсмологии для Южной Америки, является международной организацией, созданной и поддерживаемой правительствами южноамериканских стран в соответствии с многонациональным соглашением, ратифицированным по закону в каждой стране, заинтересованной в мониторинге опасных землетрясений на всем континенте. Геологическая служба США в течение многих лет занимается составлением отчетов о сейсмических явлениях, проведением сейсмических исследований и оценкой сейсмической опасности по всему миру в течение нескольких десятилетий. GEM - это новая частная/государственная организация, которая стремится быть единым, независимым стандартом для расчета сейсмической опасности и информирования о ней во всем мире. Каждая из этих групп заинтересована в стандартизации методологий оценки опасности и данных, относящихся к анализу опасности.
Геологическая служба США разработала предварительную модель сейсмической опасности с использованием имеющихся сейсмических каталогов, баз данных о разломахах и методологий для облегчения обсуждения и определения потребностей в данных и их наличия. Эта предварительная модель сейсмической опасности соответствует методологии, разработанной USGS для США. Модель источника SASHA включает сглаженную сейсмическую составляющую, применяемую на всем континенте, на которую приходится землетрясение M 5-7, субдукционные очаги M 7-9.5 и коровые разломы M 7-8. Первичная тектоника этого региона включает субдукцию Наскинской плиты под западной частью Южноамериканской плиты с соответствующим интерфейсом и внутрипланшетными землетрясениями и мелководными коровыми землетрясениями.
Каталог землетрясений Южной Америки
Основное допущение в методологии оценки сейсмической опасности заключается в том, что источники землетрясения являются независимыми. Таким образом, каталоги, которые используются для оценки будущей сейсмической активности, должны быть расшифрованы (сделаны свободными от таких зависимых явлений, как форшок и афтершок). При обнаружении события с магнитудой меньше или равной M, оно удаляется как афтершок. Например, после землетрясения магнитудой 6,0 баллов любое меньшее землетрясение в течение 510 дней и радиусом 54 километров удаляется. Если обнаружено событие с магнитудой больше M, первоначальное землетрясение удаляется как форшок.
Ученые разделили сейсмичность на мелководные (глубиной менее 50 км), промежуточные (глубиной более 50 км, но менее 100 км) и глубокие (глубиной более 100 км, но менее 150 км) землетрясения. Землетрясения на глубине более 150 км не рассматриваются в модели, но должны быть добавлены в будущие модели.
Зона субдукции
Геометрия зоны субдукции, применяемая в данном предварительном исследовании SASHA, основана на новых неплоскостных представлениях трехмерной геометрии субдукционных плит, включающих данные исторических каталогов сейсмичности и тензора момента, сейсмических исследований активного источника, региональных исследований афтершокового развертывания и границ гребней и плит, определенных опубликованными тектоническими моделями.
Разломы земной коры
Ученые включают сейсмогенную модель источника коровых разломов для расширения инструментальной сейсмической записи. Для моделирования сейсмогенного источника необходимо уметь определить обобщенное трехмерное представление плоскости разлома в земной коре и ее средней интенсивности. Темпы деформации в Южной Америке резко различаются по континенту. Плитограничные условия преобладают на побережьях Карибского бассейна, Тихого океана и Антарктики, где уровень штамма высок, как и на западном побережье Северной Америки.
В противоположность этому обширные регионы внутренних районов и восточной части континента считаются относительно стабильными, однако исторические глобальные аналоги показывают, что сильные землетрясения могут происходить во всех представленных геологических условиях.
Эта модель включает в себя разломы коры, которые вызвали поверхностные разломы в недавнем геологическом прошлом и которые могут привести к будущим, потенциально разрушительным землетрясениям. Исходные данные получены из резюме, представленных хорошо осведомленными экспертами, обладающими глубокими знаниями местного или регионального характера, которые были разработаны в рамках Международной программы по литосфере "Карта мира основных активных разломов" и Международного десятилетия по уменьшению опасности стихийных бедствий. Геологическая служба США руководит работой по обобщению современных геологических знаний о четвертичных разломах в Южной Америке, результатом которой стала серия цифровых карт и описаний четвертичных разломов и складок.
Обзор различных страновых компиляций дает достаточные ограничения для включения 100 из 350 известных или предполагаемых четвертичных дефектов, признанных в Южной Америке. По аналогии с американской моделью, значительно меньше половины известных четвертичных разломов имеют достаточно данных для характеристики их геометрии и уровня активности. За исключением исторических разрывов в Южной Америке, детали значительных землетрясений на четвертичных разломах плохо сужены, и скорость скольжения, необходимая для ввода данных, также неограниченна.
Многие из разломов на континенте плохо изучены, и составители статистики не присвоили скорости скольжения почти 80 процентов. Более половины остальных неисправностей не были включены в данную модель, так как они очень короткие и рассчитанный Mmax меньше, чем M6.5. 250 неисправностей, не включенных в данную модель, являются, как правило, самыми старыми (четвертичными в компиляции) и самыми медленными, которые мало способствуют возникновению опасности. Дополнительные подробные исследования многих потенциальных источников в Южной Америке позволят улучшить оценки сейсмической опасности в будущем.
Модели движения грунта
Ученые в своем исследовании применяли те же уравнения прогноза движения грунта (GMPE) для субдукционных и внутрипластовых землетрясений, коровых землетрясений на разломах в активных тектонических регионах, а также коровых землетрясений на разломах в кратонических и протяженных краевых регионах, что и в соответствующих тектонических регионах США. Эти GMPE и их относительные веса обсуждаются в обновленной карте национальной сейсмической опасности USGS. Для субдукции GMPE сравнивались модели с данными на расстоянии от 100 до 1000 км и было выявлено, что два GMPE значительно перепрогнозируют движение по сравнению с глобальными широкополосными данными. Исходя из полученных данных, была проведена модификация двух из трех субдукций GMPE, чтобы лучше соответствовать этим данным.
Результаты
В итоге карта сейсмической опасности для пикового ускорения грунта с 2% вероятностью превышения через 50 лет была изготовлена. Сейчас это уровень опасности, который применяется в строительных нормах и правилах для движения грунта в США, самый высокий вблизи подводных плит вдоль западного и северного побережья Южной Америки. Графики дезагрегирования данных показывают относительный вклад этой опасности и были составлены для нескольких крупных мегаполисов.
Этот анализ является первым шагом на пути разработки исходных каталогов и параметров источника, необходимых для проведения оценки сейсмической опасности в Южной Америке. Многие из этих исходных данных должны быть улучшены с помощью дополнительного анализа. Эти усилия позволят улучшить оценку строительных норм и правил, усилия по снижению рисков и принятие решений в области государственной политики
