Сейсмічність, геологія, сейсмотектоніка і геодинаміка району Теребле-Ріцької ГЕС (Українське Закарпаття)

Abstract

Мета. Метою роботи є провести комплексний аналіз сейсмічності, геології, сейсмотектоніки та різномасштабних геодинамічних процесів у районі Теребле-Ріцької ГЕС в Українському Закарпатті (23.35-23.87ºS, 48.23-48.51ºN) для уточнення оцінок геоекологічних ризиків. Методика. Методика досліджень – це комплексний аналіз сейсмічних, геологічних та геодезичних даних, зокрема з залученням сучасних методик та найновіших результатів досліджень, зокрема, даних про сейсмічність Карпатського регіону України за історичний період та період інструментальних спостережень, нових методик аналізу макросейсмічних полів та уточнення гіпоцентрії Закарпатських землетрусів, аналіз геології та тектоніки поширених тут приповерхневих покривів насувного типу, геоморфологічний аналіз особливостей рельєфу та сучасних рельєфотворчих процесів, проведення спеціальних геодезичних (зокрема моніторингових) досліджень (тріангуляція, світловіддалемірні, GPS-дослідження) та аналіз отриманих даних. Результати. За геолого-тектонічними даними Теребле-Ріцька ГЕС розташована на геологічних структурах Буркутського (Поркулецького) покриву Українських Карпат, приблизно на 2 км південніше від лінії його контакту з Дуклянсько-Чорногірським (Дуклянським) покривом. Зона ГЕС знаходиться на відстані близько 16–18 км на північний схід від зони сейсмоактивного Закарпатського глибинного розлому (сутури) і на відстані близько 28–30 км від зони зчленування його з також сейсмо- активним Оашським меридіональним розломом Закарпатського прогину. За результатами сейсмоло- гічних досліджень на заході району (на 23.43±0.03ºS) простежена субмеридіональна глибинна (з вогни- щами землетрусів до глибини 38–52 км) сейсмотектонічно активна зона контакту терейнів Алькапа і Тисія-Дакія в Карпатському регіоні України. На півдні і південному сході сейсмоактивною (активність до глибин 31 км) є діагональна (північно-західно – південно-східного напрямку, аз. 117±5º) зона Закарпатського глибинного розлому. Центральна частина зони (район водосховища) є в сейсмічному відношенні порівняно слабкоактивною. За макросейсмічними даними район ГЕС і водосховища зазнавав струшувань силою до 3–4 балів від історичних землетрусів у Чумальово (1935 р.) і Драгово (1937 р.), а також від Углянських (1978 р.) та Колочавського (2011 р.) землетрусів. Сейсмічна активність наявних тут приповерхневих (0–6 км) геологічних структур – покривів насувної кінематики є відносно невеликою (13 слабких землетрусів з М=0,8–2,2 на територію розміром 26×30 км за 55 років). У прилеглій до Закарпатського глибинного розлому зоні простежена “сейсмофокальна” площина, яка занурюється від зони розлому (з глибини 6 км) під кутом 55±3º у північно-східному напрямку під карпатські структури (до глибини 32 км) і є індикатором сучасної залишкової активності процесу так званої “крокодилової тектоніки” в Карпатському регіоні України. Наукова новизна. Вперше проведено детальний комплексний аналіз сейсмічності, геології, сейсмотектоніки та різномасштабних геодинамічних процесів у районі Теребле-Ріцької ГЕС. Визначено основні особливості глибинно-просторового розподілу сейсмічної активності в районі досліджень, зокрема, встановлено наявність сейсмофокальної площини, що простягається по азимуту близько 110º вздовж Закарпатського глибинного розлому (на відстані 8–10 км на південь від майданчика ГЕС), занурючись від нього під Карпати з глибин 5–6 км і до глибин 20–30 км з кутом падіння близько 57º, що чітко ілюструє успадковану загасаючу активність процесів так званої “крокодилової тектоніки” в регіоні. Також встановлено наявність зони “сейсмічного затишшя” для землетрусів з М≥1 у радіусі 7–9 км від майданчика ГЕС за період інструментальних спостережень (з 1961 року) і у радіусі 15 км для землетрусів з М≥2,5 за останні 170 років. Оцінено реалізовану (3–4 бали за останні 170 років) і прогнозовану (до 5–7 балів) інтенсивність сейсмічних струшувань для майданчика ГЕС. Простежено зв’язок місцевої сейсмічної активності з наявними тут на глибинах 10–11 км зонами підвищеної провідності в земній корі. Практична значущість. Результати досліджень дають можливість оцінити ймовірні сейсмічні та деформаційні впливи на споруди Теребле-Ріцької ГЕС і водосховище, розробити на цій основі проект організації геофізичного і геодезичного геодинамічного моніторингу у зоні майданчика ГЕС з метою детального вивчення різномасштабних геодинамічних процесів на цій території і розробки необхідних інженерно-технічних заходів для забезпечення надійної та екологічно безпечної експлуатації ГЕС. Цель. Цель работы – провести комплексный анализ сейсмичности, геологии, сейсмотектоники и разномасштабных геодинамических процессов в районе Теребле-Рицкой ГЭС в Украинском Закарпатье (23.35-23.87ºS, 48.23-48.51ºN) для уточнения оценок геоэкологических рисков. Методика. Методика исследований включает комплексный анализ сейсмических, геологических и геодезических данных, в том числе с привлечением современных методик и новейших результатов исследований, в частности, данных о сейсмичности Карпатского региона Украины за исторический период и период инструментальных наблюдений, новых методик анализа макросейсмических полей и уточнения гипоцентрии закарпатских землетрясений, анализ геологии и тектоники распространенных здесь приповерхностных покровов надвигового типа, геоморфологический анализ особенностей рельефа и современных рельефообразовательных процессов, проведения специальных геодезических (в том числе мониторинговых) исследований (триангуляция, светодальнемерные, GPS-исследования) и анализ полученных данных. Результаты. По геолого-тектоническим данным Теребля-Рицкая ГЭС расположена на геологических структурах Буркутского (Поркулецкого) покрова Украинских Карпат, примерно на 2 км южнее линии его контакта с Дуклянско-Черногорским (Дуклянским) покровом. Зона ГЭС находится на расстоянии примерно 16–18 км к северо-востоку от зоны сейсмоактивного Закарпатского глубинного разлома (сутуры) и на расстоянии порядка 28–30 км от зоны сочленения его с также сейсмоактивным Оашским меридиональным разломом Закарпатского прогиба. По результатам сейсмологических исследований на западе района (на 23.43±0.03ºS) прослежена субмеридиональная глубинная (с очагами землетрясений до глубины 38–52 км) сейсмотектонически активная зона контакта террейнов Алькапа и Тиссия-Дакия в Карпатском регионе Украины. На юге и юго-востоке сейсмоактивной (активность до глубин 31 км) является диагональная (северо-западно – юго-восточного направления, аз. 117±5º) зона Закарпатского глубинного разлома. Центральная часть зоны (район водохранилища) является в сейсмическом отношении сравнительно слабоактивной. По макросейсмическим данным район ГЭС и водохранилища испытывал сотрясения силой до 3–4 баллов от исторических землетрясений в Чумалёво (1935 г.) и Драгово (1937 г.), а также от Углянского (1978 г.) и Колочавского (2011 г.) землетрясений. Сейсмическая активность имеющихся здесь приповерхностных (0–6 км) геологических структур – покровов надвиговой кинематики относительно небольшая (13 слабых землетрясений с М=0,8–2,2 на территорию размером 26×30 км за 55 лет). В прилегающей к Закарпатскому глубинному разлому зоне прослежена “сейсмофокальная” плоскость, которая погружается от зоны разлома (с глубины 6 км) под углом 57±2º в северо-восточном направлении под карпатские структуры (до глубины 32 км) и является индикатором современной остаточной активности процесса так называемой “крокодиловой тектоники” в Карпатском регионе Украины. Научная новизна. Впервые проведен детальный комплексный анализ сейсмичности, геологии, сейсмотектоники и разномасштабных геодинамических процессов в районе Теребле-Рицкой ГЭС. Определены основные особенности глубинно-пространственного распределения сейсмической активности в районе исследований, в частности, установлено наличие сейсмофокальной плоскости, простирающейся по азимуту около 110º вдоль Закарпатского глубинного разлома (на расстоянии 8–10 км к югу от площадки ГЭС), погружаясь от него под Карпаты с глубин 5–6 км и до глубин 20–30 км с углом падения около 57º, что четко иллюстрирует унаследованную затухающую активность процессов так называемой “крокодиловой тектоники” в регионе. Также установлено наличие зоны “сейсмического затишья” для землетрясений с М≥1 в радиусе 7-9 км от площадки ГЭС за период инструментальных наблюдений (с 1961 года) и в радиусе 15 км для землетрясений с М ≥2,5 за последние 170 лет. Оценена реализованная (3–4 балла за последние 170 лет) и прогнозируемая (до 5–7 баллов) интенсивность сейсмических сотрясений для площадки ГЭС. Прослежена связь местной сейсмической активности с имеющимися здесь на глубинах 10–11 км зонами повышенной проводимости в земной коре. Практическая значимость. Результаты исследований дают возможность оценить вероятные сейсмические и деформационные воздействия на сооружения Теребле-Рицкой ГЭС и водохранилище, разработать на этой основе проект организации геофизического и геодезического геодинамического мониторинга в зоне площадки ГЭС с целью детального изучения разномасштабных геодинамических процессов на этой территории и разработки необходимых инженерно-технических мер для обеспечения надежной и экологически безопасной эксплуатации ГЭС. Purpose. The aim of the work is to conduct the complex analysis of seismicity, geology, seismotectonics and difference scale geodynamic processes in the Tereblya-Rika hydro power station (HPS) area in the Ukrainian Transcarpathians (23.35-23.87ºS, 48.23-48.51ºN) to refine estimation of geo-ecological risks. Methods. Research methodology includes comprehensive analysis of seismic, geological and geodetic data, including those involving modern techniques and the latest research results, including data on seismicity of Carpathian region of Ukraine during the historical period and the period of instrumental observations, new methods of analysis of macroseismic fields and Transcarpathian earthquakes fosi refinement, analysis of geology and tectonics of widespread here nearsurface thrust nappes, geomorphological analysis of relief features and modern relief generating processes, special (including monitoring) geodetic surveying research (triangulation and optical range finder measurements, GPS-studies) and an analysis of obtained data. Results. According to geological and tectonic data Tereblya-Rika HPS is located on geological structures of Burkut (Porkulets) nappe of the Ukrainian Carpathians, about 2 km south of the line of his contact with Duklya-Chornogora (Duklya) nappe. HPS zone is at a distance of 16–18 km north-east of the Transcarpathian seismically active deep fault (suture) and at a distance of 28–30 km from the junction of him with also seismoactive Oash meridional fault of Transcarpathian depression. By results of seismological studies in the West of area (at 23.43±0.03ºS) the submeridional depth (from earthquake to 38–52 km depth) seismotectonically active zone of contact of terrane Alkapa and Tisza- Dacia in the Carpathian region of Ukraine is traced. In the south and southeast the seismically active (activity to 31 km depths) is diagonal (northwest – southeast direction, az. 117 ±5º) Transcarpathian deep fault zone. The central part of the zone (HPS reservoir area) is relatively low seismically active. By macroseismic data the HPS and reservoir area undergo by seismic shakings with intensity to 3–4 points from historical 1935 Chumalovo and 1937 Drahovo earthquakes and from 1978 Uhlya and 2011 Kolochava earthquakes. Seismic activity of available here near surface (0-6 km) geological structures – thrust nappes is relatively low (13 weak earthquakes with M=0,8–2,2 on 26×30 km territory during 55 years). In adjacent to the Transcarpathian deep fault zone the “seismic focal surface” (plane) was traced, which fall down from the fault zone (from the depth of 6 km) at an 57±2º angle in the north-east under the Carpathian structures (to a depth of 32 km) and it is an indicator of current residual activity of the process of so-called “crocodile tectonics” in the Carpathian region of Ukraine. Originality. For the first time a detailed comprehensive analysis of seismicity, geology, seismotectonics and difference scale geodynamic processes in Tereblya-Rika HPS area was carried out. The main features of deepspatial distribution of seismic activity in the area, in particular, the presence of “seismic focal surface” (plane) that extends approximately 110º azimuth along the Transcarpathian deep fault (at a 8–10 km distance in south from the HPS site) fall down from him under the Carpathians (from depths of 5–6 km to depths of 20–30 km) with the dip angle of about 57º, that clearly illustrates the inherited decreasing activity of so-called “crocodile tectonics” processes in the region. Also the presence of “seismic lull” zone for M≥1 earthquake within 7–9 km radius from HPS site for the period of instrumental observations (since 1961) and within 15 km radius for earthquakes with M≥2,5 for last 170 years. Realized (3–4 points over last 170 years) and predicted (5–7 points) seismic shakings intensity for HPS site was estimated. The connection of local seismic activity with available here at depths of 10-11 km zones of increased conductivity in the Earth's crust was traced. Practical significance. The research results make it possible to assess the possible seismic and deformation influences on Tereblya-Rika HPS constructions and reservoir, to develop on this basis a project of geophysical and geodetic geodynamic monitoring in the site HPS area with the aim of detailed study of multiscale geodynamic processes in the area and development the necessary engineering measures to ensure reliable and ecologically safe operation of HPS.