“Геология крупных городов”, 2-й день

Продолжаю записки о тех докладах, на которых смог побывать – они все показались мне очень содержательными, хотя, может быть, и пропущенные мной были такие же интересные. Полностью я прослушал только одну сессию  - о сейсмическом риске.

Неотектонический риск в Санкт-Петербурге. Дверницкий Борис Георгиевич, ФГУП «Севзапгеология», (Санкт-Петербург). Многолетними наблюдениями (нивелирование) установлены малоамплитудные волнообразные движения (5-15 мм) разного знака. Наблюдается определенная периодичность (11-летний цикл?). Существует корреляция этих колебаний с потоком радона. Для  всего города были построены карты надежности геологической среды, активных разломов и блоков, вертикальных движений (Васильевский остров, например опускается, другие участки поднимаются).

На сегодня проекты по геологическому мониторингу свернуты. По мнению докладчика город не готов к высотному строительству – нет детальных карт и специальных геодинамических исследований. Это было показано на примере района устья Охты. Планируемый небоскреб  точно на пересечении нескольких разломов, ограничивающих блоки с разным направлением движения. Ко всему прочему, со слов Дверницкого руководители ОЦ не только не заинтересованы в детальных работах, но и препятствовали им.

Сейсмический облик геологических рисков. Исанина Эльвира Вениаминовна, РГЭЦ – филиал ФГУГП «Урангео» (Санкт-Петербург). Интересный доклад о “кухне” сейсмологов и оценке сейсмической опасности. Поскольку используется формула:

риск = вероятность события x потенциальный ущерб

то даже при малых вероятностях это произведение может быть значимым, так как ущерб в СПб может быть огромным. Рассмотрены разнообразные параметры - Vp/Vs, спектр колебаний, разнообразные влияние грунтов (в частности, в слоистой среде даже один слабый слой может значительно усиливать колебания, в том числе и низкочастотные особенно опасные для зданий), эффект разжижения (высокочастотные колебания вызывают низкочастотные), взаимодействие разных источников и резонанс. Геологическая среда отнюдь не пассивный проводник сейсмических волн – в ней есть области поглощения и излучения. В частности, регистрация обменных волн свидетельствует об активной зоне рядом с ЛАЭС (максимальные величины обменных волн в областях повышенной концентрации  напряжений и нежестких контактов).

Картирование центральной части города показало что район устья Охты на глубине близок по своим свойствам к квазижидкой среде – пониженная прочность пород, высокая трещиноватость и водонасыщенность. Также Исанина привела пример башни Тайбей – до строительства небоскреба регион был асейсмичным, за последние годы вблизи произошло уже  два землетрясения.

Выводы: необходимы микросейморайонирование города с регистрацией всех компонент различных видов волн, оценка рисков и геодинамический мониторинг. Запомнилась последняя фраза: “Каждый специалист устанавливает свой масштаб опасностей, и этот масштаб должен зависеть от меры ответственности, которую он принимает на себя. Желательно, чтобы мера опасности у специалистов при решениях о геодинамическом риске была высокой, а сейсмоопасность территории была низкой”.

Дизъюнктивная тектоника территории Санкт-Петербурга и комплексный анализ рисков аварийности на трубопроводах и других коммуникациях города. Шабаров Аркадий Николаевич, Мельников Евгений Константинович, Цирель Сергей Вадимович, ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)». Количество разломов на карте, которую показал Цирель, поражает. Впрочем, это не классические геологические разломы (с подвижками, зеркалами скольжения и т.д.), а скорее особые проницаемые зоны и плоскости, разделяющие блоки разного строения, которые были выделены по геофизическим данным. Но в их активности убеждают другие факты – количество аварий подземных коммуникаций (теплотрассы, водоснабжение, газораспределительные сети) вблизи пересечений разломов на порядок выше, чем  вне их. Предполагается, что основным фактором, влияющим на инженерные сооружения, является коррозийное действие минерализованных трещинных вод. Техногенные загрязнения (соль и т.д.) могут усиливать эти эффекты. 

Сейсмический риск на территории Петербурга и Ленинградской области. Цирель Сергей Вадимович, ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)». Почти все инструментальные данные о сейсмичности Северо-Запада России основаны главным образом на сейсмической сети Финляндии – у нас только одна сейсмостанция в Пулково, у финнов – более шестидесяти. Слабых землетрясений не так и мало, но есть основания предполагать, что часть из них связана с индуцированной сейсмичностью от промышленных взрывов на Карельском перешейке. Остальные землетрясения могут иметь разное происхождение:  “обычная” сейсмичность тектонической природы и/или сейсмичность, связанная с гляцио-изостатическим поднятием. Есть данные об исторических землетрясениях с магнитудой 6-7. Проявлением неотектонической активности также являются такие специфические явления как подземный гул и бурление воды в Ладожском озере.

Карта геологических рисков Санкт-Петербурга. Ярва Яаана, Кляйн Йоханннес, Геологическая служба Финляндии. Такой подход впервые использовался для территории СПб. Основой оценки рисков служила двумерная матрица “факторы геологического риска” (7 групп) – “типы землепользования” (32 типа).

Степень потенциального риска оценивалась отдельно для каждой комбинации “тип-фактор” и выражалась в номинальной шкале от одного до четырех. В результате создана интегрированная карта рисков для всей территория СПб.

Зонирование зоны охраны объектов культурного наследия Санкт-Петербурга по уровню риска просадок зданий и сооружений (по данным космической радиолокационной интерферометрии). Горный Виктор Иванович, Крицук Сергей Георгиевич, Латыпов Искандер Шамильевич, Тронин Андрей Аркадьевич, Учреждение Российской академии наук Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН, Коносавский Павел Константинович, Санкт-Петербургский государственный университет. ИМХО, один из самых интересных докладов. Для оценки деформаций использовались новейшие технологии космическая радиолокационная дифференциальная интерферометрия (КРДИ) и КРИ по постоянным отражателям (КРИ ПО). Точность измерений составляет примерно несколько мм по высоте. Например, по деформациям можно легко прослеживать тоннели метро.

Картина деформаций в центре города довольно пестрая –есть колебания разных знаков и амплитуд.

Сравнение результатов спутниковых и наземных съемок показало полное отсутствие корреляции. Объяснение этого – значительные амплитуды сезонных колебаний.

Наиболее опасны для зданий – разнонаправленные вертикальные движения соседних участков.

К сожалению, такие случаи не редкость. Колеблется с запада на восток Исаакиевский собор, были и другие убедительные примеры деформаций в недавно отреставрированных домах. Уже сегодня с помощью спутниковых методов возможно изучать деформацию даже отдельных частей зданий. Выводы: необходимо дальнейшее исследование причин и механизмов деформации, комплексирование спутниковых наблюдений с  3D-моделями городской среды.

Под конец было торжественное представление Геологического Атласа Санкт-Петербурга. Экземпляр Атласа был передан авторам, “почетным гостям” и каждой организации, участвующей в конференции. Атлас – это итоги трехлетней работы большого коллектива геологов, 60 листов формата A3, есть также на CD в виде pdf (на английском).

Сейсмичность штата Нью-Йорк

Регион Нью-Йорка значительно более сейсмоопасен, чем это считалось ранее. Об этом свидетельствуют результаты работ американских сейсмологов из Колумбийского университета (Sykes, L.R., Armbruster, J.G., Kim, W.-Y., Seeber, L. 2008. Observations and Tectonic Setting of Historic and Instrumentally Located Earthquakes in the Greater New York City-Philadelphia Area. Bulletin of the Seismological Society of America, 98(4): 1696-1719).

Рис. Схема эпицентров землетрясений и разломы.

Краткое изложение статьи отсюда:

The New York City area is at "substantially greater" risk of earthquakes than previously thought, scientists said Thursday.

Damage could range from minor to major, with a rare but potentially powerful event killing people and costing billions of dollars in damage.

A pattern of subtle but active faults is known to exist in the region, and now new faults have been found. The scientists say that among other things, the Indian Point nuclear power plants, 24 miles north of the city, sit astride the previously unidentified intersection of two active seismic zones.

The findings are detailed in the Bulletin of the Seismological Society of America.

Shaky history

While earthquakes are typically thought of as a West Coast phenomenon in the nation, strong quakes do occur in the Eastern United States, just much less frequently. Importantly, the geology of the East — lots of hard rock leftover from glacial times — makes any rumbling travel a lot farther and with greater intensity from the epicenter.

A 5.0 temblor in 1737, for example, knocked down chimneys in New York City and was felt from Boston to Philadelphia. A magnitude-5.5 quake in 1884 did similar damage in a wider region around New York. Another quake in this range struck in 1783.

The new study involved an analysis of past quakes, plus 34 years of new data on temblors, most of them perceptible only by modern seismic instruments. The scientists looked at 383 earthquakes from 1677 to 2007 in a 15,000-square-mile area around New York City, using newspaper records in some cases to estimate temblor magnitudes.

"The evidence charts unseen but potentially powerful structures whose layout and dynamics are only now coming clearer," the scientists said. And even though eastern quakes are infrequent, the risk is high, because of the overwhelming concentration of people and infrastructure, said lead researcher Lynn R. Sykes of Columbia University's Lamont-Doherty Earth Observatory.

"The research raises the perception both of how common these events are, and, specifically, where they may occur," he said. "It's an extremely populated area with very large assets."

Based on history, the researchers say quakes at least 5.0 in magnitude should be expected, on average, about every 100 years.

"Today, with so many more buildings and people, a magnitude 5 centered below the city would be extremely attention-getting," said John Armbruster, also from the observatory. "We'd see billions in damage, with some brick buildings falling. People would probably be killed."

Even more serious quakes are possible. The scientists said that the fault lengths and stresses suggest magnitude-6 quakes, or even 7 — which would be 10 and 100 times bigger than magnitude 5 — are "quite possible." They calculate that magnitude-6 quakes take place in the area about every 670 years, and magnitude-7 temblors every 3,400 years.

Evidence mounts

Previous studies have hinted at the potential.

The New York City Area Consortium for Earthquake Loss Mitigation put the cost of theoretically possible large earthquakes in the metro New York area at $39 billion to $197 billion. A separate 2001 analysis for northern New Jersey's Bergen County estimated that a magnitude-7 event could destroy 14,000 buildings and damage 180,000 in that area alone.

The new study revealed a significant previously unknown active seismic zone running at least 25 miles from Stamford, Conn., to the Hudson Valley town of Peekskill, N.Y., where it passes less than a mile north of the Indian Point nuclear power plant. Several small quakes are clustered along its length. It is "probably capable of producing at least a magnitude-6 quake," the researchers said in a statement.

Many eastern quakes are not visible at the surface, so a large quake could hit from a fault no one even knows about.

"The probability is not zero, and the damage could be great," said study co-author Leonardo Seeber. "It could be like something out of a Greek myth."

Здесь есть еще более краткий текст на русском, но с неточностями.