დედამიწის შემსწავლელ მეცნიერებათა ინსტიტუტისა და სეისმური მონიტორინგის ეროვნული ცენტრი

ჩვენი ინსტიტუტი ტრადიციულად მონაწილეობდა ამერიკის გეოფიზიკოსთა ყოველწლიურ კონფერენციაზე (AGU – American Geophysical Union). შემოდგომის სესია ჩატარდა სანფრანცისკოში, კალიფორნიაში 12-16 დეკემბერს. კონფერენციას ჩვენი სამსახურიდან ესწრებოდა 9 თანამშრომელი სეისმოლოგიის, ნაციონალური სეისმური ქსელის, გეოდეზიისა და გრავიმეტრიის, გეოლოგიის, გეოგრაფიის დეპარტამენდებიდან. ინსტიტუტს წარმოდგენილი ჰქონდა 8 პოსტერი სხვადასხვა თემატიკაზე. კონფერენციამ ძალიან წარმატებულად ჩაიარა ჩვენი ინსიტუტისთვის. კიდევ უფრო გამყარდა საერთაშორისო კავშირები და დაისახა ერთობლივი სამომავლო გეგმები.

საქართველოს ნაციონალური სეისმური ქსელი
16251891_1839964546293188_7701936132958740195_o

საქართველო, ისევე როგორც მთლიანად სამხრეთ კავკასია, ტექტონიკურად და სტრუქტურულად რთული რეგიონია. იგი ალპურ-ჰიმალაის სარტყლის ერთ-ერთი ყველაზე აქტიური სეგმენტია. რეგიონში ქერქის დეფორმაცია და მასთან დაკავშირებული სეისმურობა გამოწვეულია არაბეთისა და ევრაზიის ფილების კონტინენტურ-კონტინენტური კოლიზიით. სეისმური მონიტორინგი და სეისმური მონაცემების ხარისხი სამეცნიერო კვლევის, მიწისძვრაზე სწრაფი რეაგირების, მოსახლეობის უსართხოების და ქვეყნის მდგრადი განვითარების ერთ-ერთი უმთავრესი პირობაა. მიწისძვრის მაგნიტუდის და ეპიცენტრის სწრაფი და მაქსიმალურად ზუსტი შეფასებისთვის საქართველოს ნაციონალურ სეისმურ ქსელს შვიდი ახალი სადგური დაემატა. ყოველი ახალი სეისმური სადგური აღჭურვილია როგორც ფართო სპექტრული სეისმოგრაფით, ასევე აქსელერომეტრით და GNSS სისტემით. ამ სამუშაოს შედეგად ვიღებთ მიწისძვრების ჰიპოცენტრების და მაგნიტუდების ბევრად დაზუსტებულ მნიშვნელობას. თითოეული სადგურისთვის გაანალიზებულ იქნა მიწისძვრის ჩანაწერისა და ხმაურის თანაფარდობა, რომელიც შედარდა უკვე არსებულ ფართოსპექტრული სადგურებიდან მიღებულ მნიშვნელობებს, რამაც გვაჩვენა, რომ ახალი სადგურებიდან მიღებულ მოცემულ თანაფარდობას გაცილებით მაღალი ღირებულება გააჩნია. საქართველოს ნაციონალური სეისმური ქსელი მომავალშიც გეგმავს ახალი სადგურების გახსნას სეისმური ქსელის უკეთესი დაფარვისთვის.

ფერდის სტაბილურობის შეფასება სახმელეთო და დისტანციური მეთოდებით - თბილისის 2015 წლის კატასტროფის მაგალითზე
AGU-2016_Giorgi_Akhalaia

2015 წლის 13 ივნისის ღამეს, საქართველოს დედაქალაქ თბილისიდან დასავლეთით 10 კილომეტრში ძლიერი წვიმის შედეგად ვერეს ხეობაში ტრიგერირდა კომპლექსური ტიპის მეწყერი. მოვარდნილმა წყალმა მეწყრული მასა თბილისის ცენტრში ჩაიტანა. მეწყრის მიერ მიყენებული ინფრასტრუქტურული ზარალი დაახლოებით 50 მილიონ ამერიკულ დოლარია. ღვარცოფის შედეგად დაიღუპა 20 ადამიანი და 2 ჯერ კიდევ იძებნება. მეწყერი მდებარეობს მთაწმინდის ანტიკლინზე და მისი სიგრძეა 3600 მეტრი. მოძრავი სხეულის მასა 315 000 კმ2. ჩვენი ჯგუფი შეეცადა გეოდეზიური, გეოფიზიკური, უპილოტო საფრენი აპარატით მეწყრის მოდელირებას, მისი მთლიანი მოცულობის დადგენას და მეწყრული სხეულის შესწავლას. კვლევების შედეგად დავითვალეთ, რომ 1 300 000 მ3 მასა იქნა ჩამოტანილი, მაგრამ მთლიანი მასის 25% ისევ დარჩენილია მეწყრულ რეგიონში. იქიდან გამომდინარე, რომ მიმდებარე ტერიტორია მთლიანად მეწყრულია, გადავწყვიტეთ გამოგვეყენებინა სხვადასხვა მეთოდი ფერდის სტაბილურობის შესაფასებლად და მიმდინარე დეფორმაციის დასადგენად. ორი ყველაზე მეტად ხელისშემშლელი ფაქტორი იყო, ციცაბო რელიეფი და ტყის საფარი ამიტომ გამოვიყენეთ InSAR მეთოდი და ოპტიკური დისტანციური ზონდირება, RTK აზომვები და გეოფიზიკური ტექნიკები. აღმოჩენა და შეფასება მეწყრამდელი და შემდგომი დეფორმაციისა, წარმოადგენს მნიშვნელოვან ამოცანას ზოგადად მექანიზმის შესასწავლად. InSAR მეთოდის გამოყენებისას ანალიზი გავუკეთეთ Sentinel სენსორის მონაცემები. ასევე გამოვიყენეთ GNSS (გლობალური სანავიგაციო სატელიტური სისტემა) ქსელი და RTK მეთოდი რადგან მიგვეღწია სანტიმეტის სიზუსტის აზომვებისთვის. ყველაზე არასტაბილური და რისკის შემცველი ზონის შესაფასებლად, მიღებული შედეგების შედარების შედეგად შეირჩა ყველაზე მეტად გამართლებული მეთოდი.

კავკასიონის ფრონტალური შეცოცების პალეოსეისმოლოგიური კვლევა, საქართველო

16143808_1839193009703675_6883876074554859137_o

კავკასია წარმოადგენს ჩრდილოეთ კიდეს არაბეთი-ევრაზიის ფილების კოლიზიის ზონაში, კასპიის და შავი ზღვებს შორის. ამ კოლიზიის შედეგად კავკასიის რეგიონში ყალიბდება ჩრდილო დასავლეთური და დასავლეთური მიმართების სტრუქტურული ერთეულები, მათ შორის კავკასიონის ნაოჭა სისტემა და მისი მოსაზღვრე ტექტონიკური ერთეულები, რომელიც რეგიონში მაქსიმალური დანაოჭების უბანს წარმოადგენს. გეოლოგიური დაკვირვებებით რეგიონში ძირითადად განვითარებულია შესხლეტვა-შეცოცებითი ტიპის რღვევათა სისტემები. ამ ზონის ნეოტექტონიკური აქტიურობა მტკიცდება თანამედროვე სეისმური და გეოდეზიური დაკვირვებებით, ასევე აღსანიშნავია ისტორიული მიწისძვრების მონაცემები, მათ შორის ყველაზე ძლიერი მიწისძვრებია ლეჩხუმი-სვანეთის მიწისძვრა 1350 წ. Ms=7.0, Io=9. ალავერდის მიწისძვრა 1742 წ. Ms=6.8, Io=9. ასევე ინსტრუმენტალური დაკვირვებით დაფიქსირებული მიწისძვრები: რაჭის მიწისძვრა 1991 წ. Mw=7.0, ბარისახოს მიწისძვრა 1992 წ. Mw=6.4. GPS გაზომვებით კავკასიონის ნაოჭა სისტემის და მის სამხრეთით მდებარე ტექტონიკურ ერთეულებს შორის კონვერგენციის ზონის პარალელურად ლატერალური გადაადგილების სისწრაფე მკვეთრად იცვლება და შეადგენს შესაბამისად 2-10 მმ/წ. ამ მიწისძვრებზე გეოლოგიური შესწავლით არ დაფიქსირებულა მიწისძვრით გამოწვეული კოსეისმური დეფორმაციები. საქართველოში მიწისძვრებზე ინსტრუმენტალური და ისტორიული მონაცემები მცირეა. ისტორიული მონაცემების სანდოობა კი დაბალი, ისტორიული დოკუმენტაციის ნაკლებობის გამო. საქართველოში მიწისძვრებზე მონაცემების სხვა წყარო არ არსებობს, ამ მონაცემების დროში გავრცობადობის სიმცირის გამო რთულია საუბარი ნეოტექტონიკურ დეფორმაციების რაგვარობაზე და ასევე რეგიონის სეისმურ რისკებზე. პალეოსეისმოლოგიური კვლევები თავისი სპეციფიკიდან გამომდინარე რეგიონის სეისმოტექტონიკურ ინფორმაციის გამდიდრების მნიშვნელოვან საშუალებას წარმოადგენს. სამწუხაროდ კავკასიის ტერიტორიაზე თანამედროვე გეოლოგიური მეთოდიკის და მათ შორის პალეოსეისმოლოგიის დანერგვა დაიწყო მხოლოდ პოსტსაბჭოთა პერიოდის შემდგომ. რეგიონში მხოლოდ რამდენიმე პალეოსეისმოლოგიური კვლევაა შესრულებული, ხოლო საქართველოში მსგავსი კვლევა სრულფასოვნად არ ჩატარებულა და ჩვენს მიერ შესრულებული სამუშაო საქართველოს პალეოსეისმოლოგიური მონაცემების მოპოვების პირველი მცდელობაა. საკვლევი არეალი მდებარეობს ქართლის მოლასური აუზის ჩრდილოეთ კიდეზე, კავკასიონის ნაოჭა სისტემის შეცოცების ფრონტალურ ნაწილში. აუზის ცენტრალური სეგმენტი აგებულია მეოთხეული ასაკის, სუსტად დეფორმირებული, ძირითადად ალუვიური ნალექებით. პერიფერიებში შიშვლდება ასევე ნეოგენური და პალეოგენური ტერიგენული ნალექები, ეს ნალექები დანაოჭებულია და ქმნის რამდენიმე ანტიკლინურ და სინკლინურ სტრუქტურებს, რომელთა მიმართებაა ჩდ-სა. ანალოგიური მიმართებისაა საკვლევ რეგიონის ჩრდილოეთით დატანილი შეცოცება-შესხლეტვითი ტიპის რღვევებიც. ამ რღვევების დეტალური სეისმოტექტონიკური კვლევა არ მოიძიება ლიტერატურაში და თუ რომელია აქტიური და რომელი არა აქტიური რღვევა განსაზღვრულია არ არის. ჩვენ რეგიონში ნეოტექტონიკური სურათის შესასწავლად შევარჩიეთ კავკასიონის ნაოჭა სისტემის უკიდურესი სამხრეთი შეხების ზოლი ქართლის აუზთან, შეირჩა სავარაუდო კოსეისმური საფეხური. ტექტონიკური საფეხური წარმოადგენს რელიეფში გამოკვეთილ ამაღლებას, რომელიც ქართლის აუზს გაედევნება ჩრდილოეთის მხრიდან, მას ჰკვეთს მართობულად მდ. ლეხურას, ქსანის, ნარეკვავის ხეობები. მდინარეების გადაკვეთაზე რღვევა ანთროპოგენული ზემოქმედების გამო არ იკითხება. რღვევის დასაფიქსირებლად ჩატარდა საველე და საოფისე კვლევები. მოხდა რელიეფის გეოდეზიური აგეგმვა საყურადღებო მონაკვეთებზე, გაკეთდა გეოფიზიკური საძიებო კვლევები. შედეგად შეირჩა უბანი პალეოსეისმოლოგიური თხრილისთვის, სოფ. ოკამთან (თბილისიდან დას. 40 კმ.-ში). პალეოსეისმოლოგიური თხრილი 24 მეტრის სიგრძის, 4 მეტრის სიღრმის ტრანშეას წარმოადგენს, რომელიც მართობულად კვეთავს რღვევას. რღვევა შეცოცებითი ტიპისაა, რომლის დახრის კუთხე 15-250 შორის მერყეობს, რღვევა დასავლეთ მიმართებისაა (2650). კვლევის შედეგად დადგინდა სამი ძლიერი მიწისძვრით გამოწვეული მოვლენა. მოხდა მიწისძვრების დეტალური აგეგმვა და 14C ნიმუშების საშუალებით დათარიღდა კოსეისმური მოვლენები. ოკამში წარმოებული კვლევა განხორციელდა დედამიწის შემსწავლელ მეცნიერებათა ინსტიტუტისა და სეისმური მონიტორინგის ეროვნული ცენტრის, დევისის კალიფორნიის უნივერსიტეტის და მიჩიგანის უნივერსიტეტის თანამშრომლობით. კვლევაში მიღებული შედეგების წარდგენა მოხდა 16.12.2016 ამერიკის გეოფიზიკის კავშირის ყოველწლიურ სამეცნიერო კონფერენციაზე პოსტერის სახით.

კავკასიის მთათაშუა არის აღმოსავლეთ ნაწილის ნეოტექტონიკური დეფორმაციების კვლევა (მტკვრის ნაოჭა-შეცოცებათა სარტყელი, საქართველო)

15800414_1827696984186611_6002400339895201860_o

კავკასიის რეგიონი და კერძოდ დიდი კავკასიონი წარმოადგენს არაბეთი-ევრაზიის კოლიზიური ზონის ჩრდილოეთ კიდეს და განთავსებულია შავსა და კასპიის ზღვებს შორის. GPS-ით მიღებული მონაცემები გვაჩვენებს, რომ როგორც მცირე, ისე დიდი კავკასიონი წარმოადგენს მინიმალური შიდა დეფორმაციის წყაროს და მთავარი დეფორმაცია მიმდინარეობს მათ შორის. მტკვრის ნაოჭა-შეცოცებათა სარტყელი დიდი კავკასიონისგან გამოყოფილია ალაზნის აუზით, თუმცა შეხების არეალები გააჩნია აღმოსავლეთით 480-თან და დასავლეთით 450-თან. ითვლება, რომ მტკვრის ნაოჭა-შეცოცებათა სარტყელი წარმოადგენს დიდი კავკასიონის სამხრეთ გაგრძელებას მტკვრის აუზში [Forte et al., 2013]. კვლევებიდან ჩანს, რომ მტკვრის ნაოჭა-შეცოცებათა სისტემა წარმოადგენს ძირითად სტრუქტურულ სისტემას არაბეთი-ევრაზიის კოლიზიის ზონის ამ სეგმენტზე და 5 მილიონი წელია ითვისებს არაბეთი-ევრაზიის კონვერგენციის 30-45%-ს [Forte et al., 2013]. ვინაიდან, მტკვრის ნაოჭა-შეცოცებათა სისტემის დასავლეთის სეგმენტი ნაკლებადაა შესწავლილი, ჩვენი მიზანი იყო სხვადასხვა მეთოდის გამოყენებით განგვესაზღვრა გომბორის ქედის ტექტონიკური და გეოლოგიური საკითხები. სეისმური და სხვადასხვა რაოდენობრივი ტექტონიკურ-გეომორფოლოგიური ანალიზების შედეგების შეჯერებამ მოგვცა საკვლევი რეგიონის შესახებ პირველადი ინფორმაცია.

გრუნტის რხევის პროგნოზირების მოდელებთან დაკავშირებული ლოკალური ეფექტი რაჭის რეგიონისათვის საქართველოში
 15732233_1826768430946133_2499977268874659624_o

კავკასიის რეგიონი ხასიათდება მრავალი ტიპის ბუნებრივი კატასტროფებით. მომხდარი კატასტროფების შედეგად მიღებული ზარალის ანალიზი გვიჩვენებს, რომ ძირითადი ნაწილი იყო მიწისძვრებით გამოწვეული. მოსალოდნელი გრუნტის რხევის შეფასება წარმოადგენს სეისმური საშიშროების შეფასების ფუნდამენტურ საკითხს. დაცხრომის მოდელებისათვის ყველაზე ხშირად გამოყენებული პარამეტრია გრუნტის მაქსიმალური აჩქარება, იმიტომ, რომ ეს პარამეტრი იძლევა სასარგებლო ინფორმაციას სეისმური საფრთხის შეფასებისას, სწორედ ეს პარამეტრი შეირჩა კვლევის დროს. ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი საკითხი, რომელიც ახდენს გავლენას მიწისძვრის ჩანაწერზე, არის ლოკალური გრუნტის პირობები, ვინაიდან ერთიდაიგივე მანძილზე სხვადასხვა ადგილას მიწისძვრამ შეიძლება გამოიწვიოს სხვადასხვა ეფექტი ლოკალური პირობების გამო. კვლევისათვის შეირჩა რაჭის რეგიონში მომხდარი მიწისძვრის ჩანაწერები, ვინაიდან აღნიშნული რეგიონი ყველაზე მეტი სეისმურობით გამოირჩევა საქართველოში. შემდეგ მიღებული იქნა გრუნტის რხევის პროგნოზირების მოდელები. ლოკალური ეფექტის მოხსნის შემდეგ მიღებული იქნა მიწისძვრების ჩანაწერები კლდოვან ქანზე. ამგვარად, მიღებული იქნა ორი ტიპის გრუნტის რხევის პროგნოზირების მოდელები როგორც ზედაპირზე, ასევე კლდოვან ქანზე. საბოლოოდ, მოხდა ორივე მოდელის ერთმანეთთან შედარება და ლოკალური პირობების გავლენის ანალიზი გრუნტის რხევის პროგნოზირების მოდელებზე.