Геофизики разработали геоэлектрическую модель, позволяющую найти в разломах литосферы участки, где с большой долей вероятности могут произойти землетрясения. Для этого авторы исследовали электрические свойства земной коры в зоне 150-километрового Иссык-Атинского разлома в Кыргызстане. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Геофизика.
Разломы земной коры особенно распространены в горных регионах. В Кыргызстане один из наиболее крупных и активных — Иссык-Атинский, его длина составляет более 150 километров. Этот разлом принадлежит к системе краевых разломов Северного Тянь-Шаня и разделяет низкие предгорья Киргизского хребта от равнинной части Чуйской впадины. Центральный сегмент Иссык-Атинского разлома расположен в южной пригородной части г. Бишкека. Движения и взаимодействие литосферных блоков, залегающих в зоне разлома, создают здесь тектонические напряжения. Там, где накопленные напряжения достигают критического уровня, превышающего прочность горного массива, происходит резкое смещение горных пород по разлому. В итоге происходит разрядка накопленной энергии в виде сильного землетрясения. Чтобы оценить, где в ближайшем будущем можно ожидать землетрясение, ученые пытаются определить потенциально опасные места разломов земной коры, в которых могут накапливаться такие критические напряжения.
Сотрудники Научной станции РАН в г. Бишкеке провели профильные электромагнитные зондирования на различных участках Иссык-Атинского разлома и определили электрические характеристики поперечных сечений разлома вдоль его простирания. Такой подход позволил оценить неоднородную геоэлектрическую структуру объема разломной зоны, то есть понять, как разлом ведет себя на глубине.
Чтобы исследовать геоэлектрическое строение разлома в верхней его части до глубин 50–100 метров, авторы использовали метод электротомографии с применением многоэлектродной измерительной станции «Скала-48». Авторы разложили электрические кабели по горным участкам и с их помощью посылали зондирующие импульсы электрического тока в землю. Затем с помощью измерительных электродов фиксировались токовые импульсы, прошедшие через земную кору. Зондирующий ток растекается в земной коре с учетом ее электрических свойств, и поэтому импульсы тока, зарегистрированные в точках измерения, имеют уже другие характеристики (форму, амплитуду), чем изначально посылаемые в землю. Эти изменения зависят от электрического сопротивления, которым обладает земная кора на том или ином участке. Полученные данные легли в основу построения геоэлектрической модели земной коры разных участков разлома.
Проведя измерения на одном и том же месте в течение нескольких суток, авторам удалось оценить, как изменяется электросопротивление во времени. В результате такого мониторинга в различных сегментах Иссык-Атинского разлома ученые выявили, какие блоки разломной зоны наиболее активны в геоэлектрическом смысле. Ученые получили высокие значения этих параметров для южной части профиля Бек-Тоо2, расположенного на расстоянии 5 километров к юго-востоку от границы города Бишкек и выяснили, что здесь находится один из наиболее сейсмоопасных участков Иссык-Атинского разлома.
«Сейчас все наше внимание было уделено Иссык-Атинскому разлому. Мы планируем расширить исследование и построить геоэлектрическую модель всей системы краевых разломов на границе Северного Тянь-Шаня. Также мы хотели бы дополнить наше исследование спутниковыми геодезическими наблюдениями. Это позволит получить экспериментальные данные по движению поверхности земной коры в исследуемом регионе и сопоставить их с результатами электромагнитных наблюдений», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Анатолий Рыбин, доктор физико-математических наук, директор, главный научный сотрудник Научной станции РАН в г. Бишкеке.