Institute of Earth Sciences and National Seismic Monitoring Centre

Our Institute has traditionally participated in the annual conference of the American geophysics (AGU – American Geophysical Union). Autumn session was held in San Francisco, California, on December 12th-16th. The conference was attended by our nine employees from the Seismic, Geodesy and Gravimetric, Geology and Geography departments and from the National Seimsic Network of Georgia. The institute had a posters of 8 different subjects. The conference was very successful for our Institute. Reinforced international connections and joint plans for the future were outlined.

National Seismic Network of Georgia
16251891_1839964546293188_7701936132958740195_o

Georgia, as a part of the Southern Caucasus, is tectonically active and structurally complex region. It is one of the most active segments of the Alpine-Himalayan collision belt. The deformation and the associated seismicity are due to the continent-continent collision between the Arabian and Eurasian plates. Seismic Monitoring of country and the quality of seismic data is the major tool for the rapid response policy, population safety, basic scientific research and in the end for the sustainable development of the country. To improve rapid earthquake location and magnitude estimation the seismic network was enhanced by installing additional 7 new stations. Each new station is equipped with coupled Broadband and Strong Motion seismometers and permanent GNSS system as well. As a result we have the improved earthquake location and event magnitudes. We’ve analyzed data from each station to calculate signal-to-nose ratio. Comparing these calculations with the ones for the existed stations showed that signal-to-nose ratio for new stations has much better value. National Seismic Network of Georgia is planning to install more stations to improve seismic network coverage.

Assessing slope stability by ground based and remote techniques - a case study of 2015 Tbilisi disaster
AGU-2016_Giorgi_Akhalaia

At the night of 13th of June 2015 complex-type landslide was triggered by heavy rainfall in the river Vere basin, 10 km to the west of Georgian capital Tbilisi. Flashflood flow transported the landslide body to the center of Tbilisi. As a result 20 people are dead and 2 still missing, direct infrastructure damage is about 50 mln. USD. The landslide is located at Mtatsminda anticline, its length is 3600 meters and sliding surface area estimates 315 000 km2. Bedrock dips varies 20-800 and surface inclination is almost the same. Our group used geodetic, geophysical and UAV survey approaches to estimate total volume of landslide body. As a result of the investigation we calculated that 1 300 000 m3 was transported but about 25% of total amount is still on sliding surface. As the whole area is prone to landslide, we decided to use different approaches to assess slope stability and determine ongoing deformation areas. Two most challenging factors were steep terrain and forest cover, so we used InSAR techniques, optical remote sensing, RTK measurements and geophysical methods. The detection and assessment pre and post-failure deformation, represent important task to understand the failure mechanism and geometry of the landslide, an ultimately purpose is to evaluate its stability. Interferometric Synthetic Aperture Radar data from Sentinel sensor was utilized in the analysis of the pre-/ post-event deformation. Also, Network of GNSS (Continuously Operating Reference Stations) was used for RTK, to provide centimeter precise measurements. After comparing results derived from these different approaches, proper methods were selected to identify the most unstable areas within the landslide zone.

A paleoseismic investigation of a frontal foreland thrust in the Greater Caucasus, Georgia

 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.

Investigation of Neotectonic Deformation in the Eastern Part of the Caucasus Intermountain Area, Kura Fold-Thrust Belt, Georgia

15800414_1827696984186611_6002400339895201860_o

Caucasus region and particularly The Greater Caucasus are the northernmost extend of Arabia-Eurasia collision zone between Caspian and the Black seas. GPS-derived velocity fields indicate that both the Greater and Lesser Caucasus are subject to minimal internal deformation implying major shortening structures lie between the two ranges. The Kura fold-thrust belt (KFTB) is described by several authors as a dominantly south-vergent, thin-skinned fold-thrust belt deforming the Cenozoic sedimentary fill of the Kura Basin [e.g., Borsuk and Sholpo, 1983; Forte et al., 2010; Khain, 1975; Mamedov, 1973; Mosar et al., 2010; Philip et al., 1989; Shirinov and Bajenov, 1962; Tagiyev, 1984]. The Kura fold-thrust belt is separated from the Greater Caucasus to the north along much of its length by the Alazani basin but the fold-thrust belt merges with the main range near 480E to the East and 450E to the West. The Kura fold-thrust belt is considered to be a southward propagation of the Greater Caucasus into the Kura foreland basin [Forte et al., 2013]. The Kura fold-thrust belt appears to be a major structural system within the Arabia- Eurasia collision zone. It has accommodated between 30% and 45% of total Arabia-Eurasia convergence within the Caucasus since 5 Ma [Forte et al., 2013]. As the Western portion of the KFTB is still poorly investigated, our main goal was to apply different methods and identify the questions regarding the tectonic and geologic settings of the Gombori range. Correlating results from various quantitative tectonic-geomorgphologic and seismic analyses gave us basic information regarding the study area.

Local soil effects on the Ground Motion Prediction model for the Racha region in Georgia

15732233_1826768430946133_2499977268874659624_o

The Caucasus is a region of numerous natural hazards and ensuing disasters. Analysis of the losses due to past disasters indicates those most catastrophic in the region have historically been due to strong earthquakes. Estimation of expected ground motion is a fundamental earthquake hazard assessment. The most commonly used parameter for attenuation relation is the peak ground acceleration because this parameter gives useful information for Seismic Hazard Assessment that was selected for the analysis. One of the most important topics that have a significant influence on earthquake records is the site ground conditions that are the main issue of the study because the same earthquake recorded at the same distance may cause different damage according to ground conditions. In the study earthquake records were selected for the Racha region in Georgia which has the highest seismic activity in the region. Next, new GMP models are obtained based on new digital data recorded in the same area. After removing the site effect the earthquake records on the rock site were obtained. Thus, two GMP models were obtained: one for the ground surface and the other for the rock site. At the end, comparison was done for the both models in order to analyze the influence of the local soil conditions on the GMP model.