XXIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Сейсмогенная геодинамика Приморья: картирование зон активизации разломов и прогноз оползневой опасности

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Дивина П.А. 1Пилипенко М.Н. 1Степанова У.К. 1

---

1МБОУ СОШ№1

Фаязова О.В. 1Радостева И.О. 1

---

1МБОУ СОШ№1

Работа в формате PDF

438.1 KB

Введение

Традиционный подход к оценке геологической опасности часто рассматривает сейсмику и оползневые процессы изолированно. Однако в условиях расчленённого рельефа и муссонного климата Приморья землетрясения могут способствовать активизации оползневых процессов.

Приморский край характеризуется сложным тектоническим строением и сейсмической активностью, что обусловливает риски землетрясений, оползней и повреждения инфраструктуры. Однако до настоящего времени отсутствовали интегральные ГИС-карты, объединяющие сейсмические данные, рельеф и прогноз оползневой опасности для территории края.

Цель: Оценка сейсмической и оползневой опасности Приморского края на основе ГИС-анализа данных о землетрясениях (2000–2024 гг.), цифровых моделей рельефа и тектонических разломов.

Задачи:

1. Изучить теоретические основы сейсмичности и оползневой опасности Приморья.

2. Построить карты землетрясений по годам (2000–2024) с наложением крутизны склонов.

3. Построить тепловую карту плотности эпицентров.

4. Наложить тектонические разломы на тепловую карту.

5. Разработать прогнозную карту оползневой опасности.

6. Проанализировать полученные результаты.

Гипотеза: Предполагается, что зоны повышенной сейсмической активности в Приморском крае пространственно связаны с тектоническими разломами, а участки с максимальной крутизной склонов и высокой плотностью землетрясений характеризуются повышенной оползневой опасностью. Анализ плотности эпицентров также может позволить выявить скрытые разломные структуры.

Глава 1. Теоретические основы

1.1. Сейсмичность Приморского края: история и современное состояние

Наиболее значительным событием в регионе остается Суйфунское землетрясение 1902 года, эпицентр которого располагался в районе современного Уссурийска. Магнитуда события оценивается в 6,8–7,0, а зона 9-балльных сотрясений охватила южные территории края, включая Владивосток. Землетрясение сопровождалось оползнями, обрушениями скальных массивов и деформациями грунтов. В 1914 году произошло Бикинское землетрясение магнитудой около 6,5, вызвавшее значительные разрушения в центральной части края. Эти события характеризуют сейсмический потенциал региона

В 2000–2024 годах в Приморском крае и прилегающей акватории Японского моря зарегистрировано более 1500 сейсмических событий с магнитудой от 1,5 до 5,2. Большинство землетрясений имеют магнитуду менее 4,0 и относятся к слабым. В 2002, 2010 и 2016 годах происходили ощутимые события магнитудой 4,5–5,0 в районах Находки, Славянки и залива Петра Великого.

1.2. Тектоническое строение и разломы региона

Тектоническая структура Приморского края сформировалась в мезозойскую и кайнозойскую эры в результате коллизионных процессов на восточной окраине Евразийского континента. Основу территории составляет Сихотэ-Алинская складчатая система, сложенная вулканогенными, осадочными и интрузивными комплексами юрского, мелового и палеогенового возраста.

В геодинамическом отношении край находится в зоне влияния Амурской микроплиты, испытывающей современные горизонтальные перемещения относительно Евразийской плиты. Данные GNSS-наблюдений свидетельствуют о сохраняющейся тектонической активности разломов. В зонах пересечения разломов отмечаются современные вертикальные движения, что повышает их сейсмическую и оползневую опасность.

Территория Приморского края сложена преимущественно палеозойскими и мезозойскими породами, смятыми в складки и пронизанными многочисленными разломами. Главная тектоническая структура — Центральный Сихотэ-Алинский разлом, протягивающийся с северо-востока на юго-запад вдоль основной оси горной системы.

Другие крупные разломы:

• Фурмановский разлом

• Восточно-Приморский разлом

• Западно-Приморский разлом

Многие разломы являются «скрытыми» — они не выходят на поверхность и обнаруживаются только инструментальными методами (сейсмологическими и геофизическими).

2 глава. Характеристика исходных данных

• Исходные данные

В работе использованы следующие источники [4,7,12]:

Характеристика данных:

• Землетрясения: 178 событий, магнитуда от 1.0 до 6.7, глубина от 1 до 570 км.

• ЦМР: SRTM, разрешение 30 м, точность по высоте ±16 м.

• Разломы: база AFEAD, лист L-53 «Владивосток» (центральная и южная часть Приморья).

Все расчёты выполнены в QGIS 3.16 с использованием модулей: Панель инструментов обработки, Калькулятор растров, Менеджер компоновки.

• Методика обработки данных

Импорт и структурирование:

• CSV-файлы загружены через Слой → Добавить слой → Добавить текстовый слой с разделителями (координаты WGS84).

• Годовые слои объединены в один векторный слой через Объединить векторные слои.

Символизация точек: цвет — по годам, размер — по магнитуде.

• Карта крутизны склонов

1. Загрузка ЦМР (srtm_v4_wgs84_primorskykrai.tif).

2. Перепроецирование в UTM зона 52N (EPSG:32652).

3. Расчёт уклона (Растр → Анализ → Уклон, Z factor = 1).

4. Классификация на 5 категорий: 0–3°, 3–8°, 8–15°, 15–25°, >25°.

5. Цветовая схема: от зелёного (пологие) к красному (очень крутые).

• Тепловая карта плотности эпицентров

Метод — оценка плотности ядра (KDE).

1. Перепроецирование точек в UTM (EPSG:32652).

2. Запуск инструмента: Обработка → Тепловая карта.

3. Параметры: радиус 30 км, размер пикселя 500 м, форма ядра Quartic, поле веса — Magnitude.

4. Визуализация: шкала YlOrRd, прозрачность 80%.

• Наложение разломов

Слой разломов загружен как Shapefile, перепроецирован в EPSG:32652, размещён поверх тепловой карты (линии чёрного цвета, толщина 0.5 мм).

• Прогнозная карта оползневой опасности

Нормализация растров:

• slope_norm = "slope_utm@1" / 25

• seismic_norm = "heatmap_utm@1" / max_value

Взвешенноеналожение:

text

landslide_risk = (slope_norm × 0.5 + seismic_norm × 0.5) × 100

Классификация риска:

• Оформление карт

Все карты оформлены в Менеджере компоновки QGIS с элементами: легенда, масштабная линейка, северная стрелка, координатная сетка (шаг 2°), заголовок.

• Статистический анализ

• Подсчёт событий по годам.

• Анализ максимальных магнитуд.

• Пространственный анализ с использованием QGIS и электронных таблиц.

Глава 3. Результаты и их обсуждение

3.1. Карты землетрясений по годам (2000–2024) с наложением крутизны склонов

Создана серия из 24 карт (по годам с 2000 по 2024, за исключением 2001, 2005, 2006, где данные отсутствуют). На каждой карте отображены точки землетрясений и цветная заливка крутизны склонов (5 категорий: 0–3°, 3–8°, 8–15°, 15–25°, >25°).

Динамика сейсмической активности

За анализируемый период зафиксировано 178 землетрясений. Наиболее активные годы:

Сильнейшие землетрясения (магнитуда ≥ 6.0)

Пространственное распределение

• Большинство землетрясений приурочено к южной части Приморского края (Хасанский, Ханкайский, Шкотовский районы, залив Петра Великого)

• Отдельные сильные события зафиксированы в центральной (Тернейский, Чугуевский районы) и северной (Пожарский район) частях

• Землетрясения часто происходят в акватории Японского моря и залива Петра Великого

Таблица распределения землетрясений по годам (2000–2024)

• Пик сейсмической активности приходится на 2013 год (23 события)

• Высокая активность также в 2019 и 2024 годах (по 14 событий)

• Периоды затишья: 2001, 2005, 2006 (данных нет)

• Наблюдается общая тенденция к росту числа регистрируемых событий в последние годы (возможно, связано с улучшением системы мониторинга)

3.2 Карта плотности эпицентров и зон разломов

Построение тепловой карты (см. Приложение рис.1):

• Метод: оценка плотности ядра (Kernel Density Estimation)

• Радиус: 30 км

• Размер пикселя: 500×500 м

• Система координат: UTM (EPSG:32652 / 32653)

Результаты:

Тепловая карта показывает зоны наибольшей концентрации эпицентров землетрясений за весь период 2000–2024 гг. При наложении на карту тектонических разломов (лист L-53 Владивосток) установлено:

• Основные зоны сейсмической активности приурочены к южной части Приморского края (районы Владивостока, Уссурийска, Находки, Хасанский район)

• Наблюдается неполное совпадение зон высокой плотности с известными поверхностными разломами

Интерпретация:

Несовпадение не является ошибкой. Оно может свидетельствовать о:

• наличии скрытых (некартографированных) тектонических нарушений в южном Приморье

• сложной блочной структуре земной коры

• необходимости уточнения существующих тектонических схем региона

3.3 Прогнозная карта оползневой опасности при сейсмических событиях

Методика построения (см. Приложение рис. 2):

Финальная карта создана путём взвешенного наложения двух нормализованных растров:

Формула расчёта:

text

Риск = (крутизна_норм × 0.5 + сейсмика_норм × 0.5) × 100

Итоговый растр классифицирован на 3 зоны оползневой опасности:

Результаты:

• Зоны высокого оползневого риска локализованы в юго-восточной части Приморского края (прибрежные районы, окрестности Владивостока, побережье Уссурийского залива, южные отроги Сихотэ-Алиня)

• Средний риск характерен для центральных и северных районов Сихотэ-Алиня

• Низкий риск — для западной равнинной части края (Ханкайская равнина)

3.4 Анализ наиболее опасных участков

1. Сейсмическая активность Приморья неравномерна. Наибольшая плотность эпицентров зафиксирована в южной части края, что соответствует историческим данным и данным GPS-наблюдений.

2. Несовпадение тепловой карты с известными разломами не является ошибкой. Это указывает на:

• наличие скрытых (некартографированных) разломов в южном Приморье

• сложную блочную структуру земной коры

• необходимость уточнения тектонических схем региона с использованием инструментальных данных

3. Связь сейсмичности и рельефа: большинство землетрясений приурочено к зонам с крутизной >8°, что подтверждает тектоническую активность горных районов Сихотэ-Алиня.

4. Оползневая опасность максимальна в районах, где сочетаются крутые склоны (>15°) и высокая сейсмическая активность. К таким зонам относятся:

• окрестности г. Владивостока

• побережье Уссурийского залива

• южные отроги Сихотэ-Алиня

5. Проверка гипотезы:

   • Положение 1 (связь с разломами): подтвердилось частично — есть зоны совпадения, но есть и зоны, где связь не прослеживается

   • Положение 2 (скрытые разломы): подтвердилось — несовпадение указывает на наличие скрытых структур

   • Положение 3 (оползневая опасность): подтвердилось — зоны высокого риска действительно находятся на крутых склонах в сейсмически активных районах

Глава 4. Создание интерактивного веб-ресурса

4.1. Структура и содержание сайта

Для обеспечения доступа к результатам исследования широкому кругу пользователей – специалистам в области геологии, градостроительства, гражданской защиты, а также жителям Приморского края – был разработан интерактивный веб-ресурс. Для разработки использовались кросс-платформенное приложение- конструктор Tilda. В чем причины выбора? Tilda - это абсолютно бесплатная и удобная платформа для создания и размещения сайтов, не требующая специальных знаний программирования.

4.2 Визуализация данных на интерактивной карте

Карта организована в виде независимых групп:

· Сейсмические данные: слой эпицентров землетрясений с 2000 по 2024 год с возможностью фильтрации по магнитуде и глубине очага. При выборе эпицентра отображается информация о событии. Также представлен растровый слой плотности эпицентров.

· Тектонические данные: векторный слой разломов, визуализированный с дифференциацией по типу (глубинные, региональные, локальные) и активности (активные, потенциально активные).

· Морфометрические данные: растр крутизны. Пользователь может запросить значение крутизны в любой точке кликом мыши.

· Прогнозная карта оползневой опасности: основной слой, представленный в виде растровой карты с классификацией по четырем категориям. Предусмотрена регулировка прозрачности слоя. При клике на любой участок отображается категория опасности и доли факторов, определивших эту оценку.

· Оползневые проявления: слой зафиксированных оползневых очагов, разделенный по годам и типам. Для каждого очага представлена информация о характеристиках проявления и ущербе.

Заключение

В ходе работы проведён ГИС-анализ сейсмической и оползневой опасности Приморского края за 2000–2024 гг. На основе 178 землетрясений, цифровой модели рельефа и данных о разломах созданы карты сейсмической активности, плотности эпицентров и потенциальной оползневой опасности.

Установлено, что наибольшая сейсмическая активность наблюдалась в 2013 году — 23 события, а наиболее сильное землетрясение произошло в 2010 году (M 6,7). Основные зоны сейсмической активности расположены в южной части края, однако их совпадение с известными разломами является неполным.

На основе крутизны склонов и сейсмической активности составлена карта оползневой опасности. Наиболее опасными определены юго-восточные районы края, средний уровень характерен для центральных и северных районов, а низкий — для западной равнинной части.

Гипотеза исследования подтвердилась частично: связь сейсмической активности с разломами прослеживается не во всех районах. Полученные результаты могут использоваться для оценки природных рисков, градостроительного планирования и информирования населения.

Таким образом, цель работы достигнута: выявлены основные закономерности сейсмической и оползневой опасности Приморского края, создана прогнозная карта и разработан интерактивный веб-ресурс для визуализации результатов.

Список использованных источников

1. AFEAD (Active Faults of Eurasia Database). База данных активных разломов Евразии, лист L-53 Владивосток [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://neotec.ginras.ru/database.html (дата обращения: 05.04.2026).

2. Быков, В.Г. Активизация оползневых процессов после сильных землетрясений на юге Дальнего Востока / В.Г. Быков, А.С. Ломакина // Геориск. – 2024. – № 2. – С. 34–42.

3. Геофизическая служба Российской академии наук. Каталог землетрясений Приморского края (2000–2024 гг.) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gsras.ru (дата обращения: 05.04.2026).

4. Докучаев, А.Ю. Интерактивное картографирование в QGIS / А.Ю. Докучаев. – М.: Инфра-М, 2024. – 298 с.

5. Казаков, И.И. Методы ядерной оценки плотности в сейсмологии / И.И. Казаков // Сейсмические приборы. – 2023. – Т. 59. – С. 15–29.

6. Отчет ДВО РАН № 0120-2023-0005. Оценка сейсмической и оползневой опасности урбанизированных территорий Приморья за 2020–2023 гг. – Владивосток: Дальневосточное отделение Российской академии наук, 2024. – 87 с.

7. QGIS Development Team. QGIS 3.16 пользовательская документация [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://docs.qgis.org/3.16/ru/ (дата обращения: 05.04.2026).

8. Родников, Е.А. Сейсмичность и разломная тектоника Приморья / Е.А. Родников, В.С. Захаров. – Владивосток: Дальнаука, 2022. – 240 с.

9. Трифонова, Т.А. Геоинформационные системы и дистанционное зондирование в экологических исследованиях / Т.А. Трифонова, Н.В. Мищенко, А.И. Краснощеков. – М.: Академия, 2005. – 352 с.

10. Уткин, В.П. Сдвиговые дислокации и методика их изучения / В.П. Уткин. – Владивосток: ДВГИ ДВО РАН, 2007. – 124 с.

12. USGS EarthExplorer. Цифровая модель рельефа SRTM v4 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://earthexplorer.usgs.gov (дата обращения: 05.04.2026).

Приложение

Рисунок 1 – Карта плотности эпицентров и зон разломов Приморского края 2000-2024 гг.

Рисунок 2 – Карта расчета риска оползневой опасности на территории Приморского края