|
Расположенный в пределах стабильной южной части Восточно-Европейской платформы
район РАЭС не привлекал внимания сейсмологов и с точки зрения сейсмичности по
существу не изучался. Это объяснялось, с одной стороны, отсутствием на протяжении
последних двух-трех столетий ощутимых местных землетрясений, а с другой – отсутствием
потребности специальных оценок сейсмических условий с точки зрения объектов повышенной
ответственности.
Соответственно на карте общего
сейсмического районирования ОСР-78 район был отнесен к практически ассейсмичным (т.е. к 5-ти балльным).
На карте ОСР-97., являющейся основой для современных нормативов
Госстроя России в среднем для периодов в 100 и 500 лет эта оценка сохраняется, однако
для периода в 5000 лет допускается возможность возникновения здесь сотрясений и 6-ти балльных
(с вероятностью превышения в 1% в течение 50 лет).
Прежде всего отметим общую
тенденцию в изменении нормативных документов на сейсмостойкое строительство на территории РФ.
Согласно нормативам СНиП II-7-81 (основанным на карте Общего сейсмического районирования ОСР-78),
площадка Ростовской АЭС расположена в 5-ти балльной зоне сейсмичности и 8-ми балльный запас
надежности является более чем достаточным для обеспечения безопасности станции.
Однако последующие модификации схемы сейсморайонирования демонстрируют явную
тенденцию к росту оценок сейсмической опасности. Карта ОСР-78 показала себя неадекватной
реальным условиям: за прошедшее время на территории бывшего СССР многократно возникали
разрушительные 8-9- и даже 9-10-ти балльные землетрясения в зонах, опасность которых на ОСР-78
была занижена по меньшей мере на 2-3 балла. После каждого такого события происходил локальный
пересмотр ОСР-78 в сторону увеличения сейсмической опасности. В регионе Ростовской АЭС таких
событий не произошло, поэтому такого пересмотра не производилось. Тем не менее,
согласно последней версии карты общего сейсмического районирования территории Российской
федерации ОСР-97., сейсмическая опасность района Ростовской АЭС
несколько повышена по сравнению с ОСР-78. Район станции отнесен к зоне с повторяемостью
6-ти балльного сотрясения раз в 5000 лет. При этом в непосредственной близости
(на ранее считавшейся асейсмичной платформе) расположены зоны с повторяемостью раз в
5000 лет 7-ми балльных событий. Такие зоны ближе всего подходят к зоне Ростовской АЭС
с юго-запада (район Ростова-на-Дону) и с северо-востока (со стороны Волгограда). Более существенно
однако то, что нормативные документы OCP-97.
(как и предыдущие аналогичные нормативы)
являются сильно генерализованными. Так, например, на карте
OCP-97.
не нашли отражения зоны платформенной сейсмичности среднего течения
Дона и района сочленения вала Карпинского и Днепровско-Донецкого авлакогена.
Для уточнения сейсмоопасности конкретных особо важных объектов всегда необходимо
проводить дополнительные изыскания.
Без учета локальной
информации для оценки сейсмобезопасности района Ростовской АЭС можно было бы ограничиться
нормативами новой карты ОСР-97, однако, учитывая общие требования к особо опасным и ответственным
объектам, авторы раздела считают, что этого делать нельзя.
Ниже дается предельно
сжатое изложение известных факторов и резюме отдельных наблюдений последних лет.
Рассмотрим раздельно возможные воздействия удаленных крупных сейсмических событий и
сведения о местных землетрясениях.
Высокомагнитудные (8>M>6,5) землетрясения изредка возникают к югу от площадки в сейсмогенных зонах Крыма, Кавказа,
Копетдага, т.е. на эпицентральных расстояниях в сотни километров. Сотрясения от них, как это известно
из исторических описаний, достигали нижних и средних течений рек Волги и Дона, т.е. и Волго-Донского
междуречья. Такие сведения относятся к Узун-Атинскому (Красноводскому) землетрясению 1927 г.
При первом из них в низовьях р. Волги сотрясения составили 5-6 баллов, а при втором в низовьях
р. Дон 3-4 балла.
Исходя из возможности повторения и
в Крыму и в Предкопетдагском районе землетрясений с М~7,5 следует допускать возможность сотрясений от них на площадке силой до 5 баллов. Подобные оценки
относятся и к вновь выявленной очаговой Устюртско-Мангышлакской зоне.
Ввиду повторяемости подобных
событий в каждой из отмеченных зон не чаще, чем однажды в несколько столетий можно принимать
предварительно (пока без специальных расчетов) возможность повторения 5-ти балльных сотрясений от
удаленных землетрясений на площадке не чаще 1-2 раза в столетие.
Геоэкологическая безопасность
зоны расположения Ростовской АЭС обосновывалась исходя из следующих выводов проведенных
исследований:
- воздействие известных
удаленных сильных землетрясений (Карпаты, Крым, регион Каспийского моря) дают слабое
(в пределах 5 баллов) сейсмическое воздействие в зоне площадки Ростовской АЭС;
- местная сейсмичность не
регистрировалась, и даже в предположении гипотетической реализации на ближайшем к Ростовской
АЭС Донбасско-Астраханском разломе землетрясения с магнитудой 5, вероятная интенсивность
сейсмического воздействия составила бы не более 6 баллов; при этом гелиометрическая съемка
показала спокойный характер поля на ближайшем к станции участке разлома, что указывает на
весьма малую вероятность реализации землетрясения;
- согласно данным по измерениям
скоростей вертикальных современных движений земной коры (СВДЗК), поле скоростей носит спокойный
характер, а амплитуды скоростей вблизи площадки АЭС не превышают 3 мм/год по абсолютной величине;
- современная тектоническая
активность разломной сети в районе станции весьма слабая, что подкрепляется отсутствием видимой
связи расположения разломов с современным рельефом и результатами уже упоминавшейся гелиевой
съемки.
Пересмотр взглядов на сейсмическую
стабильность платформенных областей в первую очередь связан с возникновением на платформах ряда
разрушительных землетрясений. Так, только после 1960 года, на считавшихся сейсмически спокойными
платформах надежными инструментальными наблюдениями зарегистрированы: землетрясение на
Южно-Китайской платформе (М=7.8), Койнское землетрясение (Индия) с магнитудой 6.5, на
Канадском щите (М=6.8), наконец три Газлийских землетрясения на
Туранской плите с магнитудами 7.0-7.3. Отметим, что для многих из этих событий можно предполагать
техногенное возмущение состояния недр. Койнское землетрясение произошло вблизи одноименного
крупного водохранилища, в районе Газлийских землетрясений производится интенсивная добыча газа,
а вблизи эпицентральных областей китайского и канадских землетрясений ведется добыча нефти.
На Восточно-Европейской платформе сильнейшее надежно зарегистрированное землетрясения произошло
на ее северо-западе (район грабена Осло) и имело магнитуду около 6.
По историческим данным наиболее сильное землетрясение на Восточно-Европейской платформе
произошло в районе Белого моря и имело магнитуду до 6.5. При этом выявлен ряд исторических
событий с магнитудой около 6.
Согласно результатам комплексного
анализа, сильные землетрясения коррелируют с распространением в коре и верхней мантии узких
протяженных зон резко повышенного поглощения сейсмических волн. При этом выявляется прямая корреляция
между интенсивностью аномалии поглощения сейсмических волн и максимальной зарегистрированной
магнитудой землетрясений. Корреляции получены по данным о высокосейсмичных областях, где достаточно
велико число как зон аномального поглощения так и сильных землетрясений. Однако подобные же зоны
высокого поглощения выявляются и на Восточно-Европейской платформе (правда здесь трудно говорить
о их четкой локализации так как зоны высокого поглощения представляются сильно размазанными).
В частности такие зоны отграничивают область расположения Ростовской АЭС с юга и с востока.
Южная зона проходит по южному течению р. Дона, в региональном отношении приблизительно соответствуя
ориентации вала Карпинского и Днепровско-Донецкого авлакогена. Восточная зона высокого поглощения
приблизительно соответствует зонам Западно-Ставропольского и Волгоградского глубинных разломов.
Указанные зоны высокого поглощения
сейсмических волн в значительной степени определяют
характер сейсмической опасности зоны расположения Ростовской АЭС. С одной стороны, они являются
эффективными барьерами для распространения в область Ростовской АЭС сильных сейсмических
колебаний от землетрясений происходящих в Крыму, на Северном Кавказе и в Закаспии. В связи
с наличием таких зон для оценки сейсмоопасности площадки Ростовской АЭС не столь существенна
возможная недооценка максимальной магнитуды землетрясений возможных в этих районах.
Однако, с другой стороны,
зон повышенного поглощения потенциально сейсмоопасны и их выявление существенно повышают
вероятность близких землетрясений. В связи с этим особую важность приобретают два вопроса: о наличии
и характере локальной сейсмичности и о степени современной активности окружающих станцию участков
Донбасско-Астраханского, Северо-Ростовского, Западно-Ставропольского и Волгоградского глубинных
разломов (рис.1).
Для предварительного исследования
поставленных вопросов использовались каталоги сейсмичности Мирового центра данных Б2 и
цифровые модели гравитационного поля и рельефа. Каталог землетрясений включает как исторические
так и инструментальные определения, при этом в качестве дополнительной проверки привлекались
существенно более полные результаты макросейсмических определений положений эпицентров и магнитуд
(Ананьин, 1991). Использованная модель гравитационного поля соответствует разложению поля
до 360 степени по сферическим гармоникам, а модель рельефа обеспечивает разрешение около 1 км.
Для нанесения разломной сети в окрестности Ростовской АЭС использовались данные международной
тектонической карты Европы в масштабе 1:6 000 000 (Tektonische Bruchstorungen ..., 1974).
Комплексная обработка данных производилась средствами ГИС - "ГЕО".
Использование ГИС-системы обеспечило не только возможность наложения и совместного анализа листов
разнородной информации, но и, что существеннее, возможность построения и анализа производных полей:
полей локальных и региональных аномалий с разными масштабами осреднения, полей градиентов,
азимутов простираний структур, "шероховатости" исходных и производных полей и др.
Из карты расположения местных
землетрясений видно, что они достаточно определенно тяготеют к зонам пересечения ограничивающих вал
Карпинского Донбасско-Астраханского и Северо-Ростовского разломов с секущей структурой Волгоградского
и Западно-Ставропольского разломов, а также к северо-западному продолжению Северо-Донецкого и
Донбасско-Астраханского разломов и к разломной системе, продолжающей Западно-Ставропольский
разлом на территорию Приазовья и Азовского моря. Воздействие в районе АЭС последней группы
очагов в определенной степени экранируется упоминавшейся выше зоной высокого поглощения,
окаймляющей район Ростовской АЭС с юга.
В качестве новых (не учитывавшихся в
предыдущих отчетах) зон повышенной сейсмичности, непосредственно не связанных с системой окружающих
зону расположения АЭС разломов, но расположенных от нее на расстояниях до 300-500 км укажем на зоны
платформенной сейсмичности среднего течения Дона и Прикаспия. В первой из этих зон отмечались очаги с
магнитудой до 3.5, а вероятные максимальные магнитуды оцениваются величиной 4.5 - 5.
Зарегистрированные события Прикаспия достигают магнитуды 5.5 - 6. Представляется однако вероятным,
что часть зарегистрированных в Прикаспии толчков являются взрывами. С другой стороны, в районе Прикаспия
имеет место сильное техногенное воздействие на недра (добыча природного газа, взрывы). В связи с этим,
по аналогии с другими произошедшими на платформах сильными разрушительными землетрясениями, вряд
ли можно исключать возможность инициирования здесь сильного землетрясения. Однако, в любом случае, в
воздействие в зоне площадки РАЭС Прикаспийской зоны сейсмичности в заметной степени экранируется
отмеченной выше зоной высокого поглощения сейсмических волн, огранивающей зону площадки РАЭС с
востока. Отсюда получаем, что исходя из имеющихся на данный момент данных, обе эти не учитывавшиеся
ранее зоны сейсмической активности не представляют существенной опасности для Ростовской АЭС.
Таким образом, в качестве
предварительного вывода, имеем, что заметную потенциальную опасность для РАЭС могли бы составлять,
по-видимому, только близкие сильные землетрясения, произошедшие на соседних с площадкой участках зон
повышенного поглощения сейсмических волн. С одной стороны, по аналогии с данными по Кавказу, такие
зоны могут соответствовать землетрясениям с магнитудой 6-7, что не противоречит данным о редких сильных
землетрясениях на платформах. С другой - реально зарегистрированные здесь землетрясения много слабее и
имели магнитуду менее 4.5. Вероятность возникновения разрушительного землетрясения, в любом случае,
весьма мала, но, учитывая важность объекта РАЭС вовсе пренебрегать ею не представляется оправданным.
Из сказанного видна необходимость
дальнейших исследований и привлечения дополнительных данных. В первую очередь представляет интерес
выявление признаков современной тектонической активности ближайших к РАЭС разломных зон.
С этой целью, на базе использования средств ГИС, были проанализированы данные по гравитационному
полю и числовая модель рельефа. Рассмотрим результаты этого анализа.
Равномерные и достаточно точные
данные о структуре гравитационного поля были получены в последние годы по космическим данным. Эти
данные, пересчитанные в модель поля с разложением до 540 степени по сферическим гармоникам,
обеспечивают возможность выделения аномалий размером в первые десятки километров. Известно,
что эпицентры сильных землетрясений тяготеют к разломам - зонам контактов блоков литосферы
с различным глубинным строением. Известно также, что если вариации глубинного строения сопровождаются
изменением распределения плотности пород по вертикали, то такие зоны будут отражены протяженными
зонами повышенных значений градиента поля высот геоида (геоид - эквипотенциальная поверхность
гравитационного поля Земли). На рис.2 приведена карта градиентов поля
высот геоида для исследуемой
области. Видно, что на фоне общего затухания плотности и интенсивности аномалий от Кавказа вглубь
Европейской платформы наблюдается ряд четких протяженных аномалий поля градиентов. Наиболее
сильные аномалии соответствуют зонам Волгоградского и западной и юго-восточным частям
Донбасско-Астраханского разломов. Сильные аномалии поля градиентов высот геоида видны также в
Прикаспии, где к ним тяготеют эпицентры обсуждавшихся выше землетрясений. Близкий характер
аномалий имеет поле градиентов так называемых "Аномалии в свободном воздухе."
Отсюда следует, что (по крайней мере) указанные участки разломов действительно соответствуют
контактам блоков с существенно различным внутренним строением. Аномалия, наблюдаемая на западной
части Донбасско-Астраханского разлома совпадает с зоной распространения очагов слабых
землетрясений.
Использование для выявления
зон тектонической активизации числовой модели рельефа основано на выводе о проявлении разломов в
современном рельефе [Ласточкин, 1971; Кузьмин, 1998 и др.]. Была сделана рабочая гипотеза, что
активные участки разломов могут проявиться в числовой модели рельефа как области повышенных
градиентов поля рельефа и повышенной "шероховатости" рельефа. Как видно из рис.2 такие особенности
рельефа действительно выявляются на большей части (более 200 км) Северо-Манычского разлома и на
отдельных (довольно протяженных) участках Донбасско-Астраханского разлома. Для контроля
использовалось поле "нормированных шероховатостей рельефа". При этом нормировка
шероховатости производилась по данным о
градиентах рельефа (учитывая, что шероховатость связана с интенсивностью экзогенных
процессов, зависящих от среднего уклона местности). В поле нормированных шероховатостей, кроме
уже отмеченных выше, проявился также Волгоградский разлом. Из сказанного видна современная
тектоническая активность соответствующих участков разломов.
Современная слабая сейсмичность
окрестности зоны площадки РАЭС наблюдалась на восточной части Донбасско-Астраханского и в области
пересечения Северо-Манычского и Западно-Ставропольского разломов (рис. 3).
То есть области повышенной активности в поле рельефа тесно коррелируют с зонами современной
сейсмичности.
В свете современных данных
не представляется достаточно убедительной и аргументация тектонической стабильности площадки
РАЭС исходя из данных по СВДЗК. Использованные для этого данные основываются на данных об
изменениях
высот реперов по достаточно редкой сети и за длительные (1-2 десятков лет и более) интервалы времени.
Такие данные в принципе не могут выявить кратковременных и локальных (даже весьма сильных) аномалий
значений СВДЗК. В то же время мониторинг деформации разломных зон платформенных областей выявил
так называемый эффект суперинтенсивных деформаций (СД) земной коры в области платформ.
Было выявлено, что для платформенных разломных зон достаточно характерно временное (длительностью
до года) развитие СД с изменением высот дневной поверхности в несколько см/год. При этом вблизи
разломов наблюдаются аномально большие деформации порядка 10-51/год.
В связи с проблемой анализа безопасности площадки РАЭС от СД деформаций необходимо решение
двух проблем: действительно ли непосредственно на площадке РАЭС отсутствуют современных
дизъюнктивные нарушения (что практически исключало бы возможность развития здесь СД) и каковы
возможные негативные последствия развития СД на соседних с площадкой участках разломов.
Как упоминалось, местные
ощутимые землетрясения в районе площадки за последние 2-3 десятилетия не отмечались. Но они
вполне могли быть и пропущены. Однако 4-х и даже 5-ти балльные землетрясения известны у границ
круга 200 км радиуса с центром на площадке РАЭС. Ввиду отсутствия вблизи сейсмических станций
инструментально указанные события не записаны, и потому судить о них на современном уровне
затруднительно.
Вероятными сейсмогенными
структурами являются Александровский грабен в Нижнем Поволжье и Северо-Азовский разлом
(Северо-Азовский грабен) в низовьях Дона. Последняя структура представляется особенно заслуживающей
внимания как сейсмогенерирующая. Во-первых, она продолжается к востоку-северо-востоку от Таганрога и
Ростова, примерно в направлении нижнего течения р. Дон в сторону площадки РАЭС. Предварительно эту
структуру автор оценивает, как способную продуцировать не только 4-х и 5-ти балльные землетрясения,
каковые здесь уже отмечались, но и 8-9ти балльные (во всяком случае, на северном берегу Азовского моря).
Такой нетривиальный вывод базируется
на ряде палеосейсмогеологических и археосейсмических наблюдениях вдоль северного берега Азовского моря.
Это заставляет ставить вопрос о необходимости организации в этой зоне специальных исследований по
современным методикам палеосейсмологического и археосейсмического анализа. До этого площадка РАЭС
не может считаться сейсмически безопасной. Если считать, что в зоне Северо-Азовского разлома, даже только
вблизи Таганрога, могут происходить 8-9 ти балльные землетрясения, то на площадке РАЭС сотрясения от них
могут достигать 7 баллов, хотя, по-видимому, не чаще одного раза в несколько столетий.
Подведем предварительные итоги
оценки сейсмичности региона.
- Данные последних десятилетий
показывают возможность возникновения на платформах сильных разрушительных землетрясений. С юга
и с востока зону площадки РАЭС отграничивают протяженные региональные зоны высокого поглощения
сейсмических волн. По данным о высокосейсмичных областях (Кавказ) подобные зоны высокого
поглощения ассоциируются с эпицентральными областями сильных землетрясений с М = 6 - 7. В связи с
этим нет оснований исключать возможность возникновения сильного землетрясения в непосредственной
близости от РАЭС.
- В ближайшей окрестности РАЭС
слабая сейсмичность регистрируется на западном и южном продолжении Донбасско-Астраханского разлома,
и в области пересечения Западно-Ставропольской зоны разломов с Северо-Ростовским и Северо-Манычским
разломами (рис. 3).
- По данным палеосейсмологического
и археосейсмического анализа есть основания предполагать возможность возникновения в зоне
Северо-Азовского разлома 8-9-ти балльных землетрясений, сотрясения на площадке РАЭС от которых
могут достигать 7 баллов, хотя, по-видимому, не чаще одного раза в несколько столетий.
- Зона Волгоградского разлома и
западное продолжение Донбасско-Астраханского и (в меньшей степени) Северо-Ростовского разломов
характеризуются сильными протяженными аномалиями в поле градиентов высот геоида, что указывает на
наличие здесь контакта различных по плотностному строению блоков литосферы.
- Северо-Манычский, а также
отдельные участки Донбасско-Астраханского и Волгоградского разломов находят отражение в характере
рельефа местности, что указывает на их современную тектоническую активность.
- Ближайший к РАЭС отрезок
Донбасско-Астраханского разлома не проявляется ни в современной слабой сейсмичности, ни в аномалиях
гравитационного поля, ни в числовой модели рельефа, ни (согласно данным НиОАЭП) в гелиометрических
измерениях. Такой комплекс данных довольно убедительно свидетельствует о пассивности этого участка
разлома, что однако плохо согласуется с наличием явных признаков активности на соседних (западном и
восточном) участках того же разлома.
|
Cейсмичность региона.
