научная статья по теме АФТЕРШОКОВЫЕ ПРОЦЕССЫ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ЗАПАДНОГО КАВКАЗА Геофизика

Текст научной статьи на тему «АФТЕРШОКОВЫЕ ПРОЦЕССЫ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ЗАПАДНОГО КАВКАЗА»

ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2015, № 3, с. 134-144

УДК 550.34

АФТЕРШОКОВЫЕ ПРОЦЕССЫ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

ЗАПАДНОГО КАВКАЗА

© 2015 г. С. В. Баранов1, И. П. Габсатарова2

1Кольский филиал Геофизической службы РАН, г. Апатиты 2Геофизическая служба РАН, г. Обнинск E-mail: bars.vl@gmail.com Поступила в редакцию 18.11.2013 г.

Рассматриваются афтершоковые процессы четырех сильных землетрясений западного Кавказа за период с 1991 по июнь 2013 г. Основные толчки: первое Рачинское землетрясение, 29.04.1991, Ms = 6.9; второе Рачинское 15.06.1991, Ms = 6.2; Онийское 07.09.2009, Ms = 5.8; Восточно-Черноморское 23.12.2012, Ms = = 5.6. При помощи моделирования с использованием релаксационной LPL-модели и ETAS-модели триггерной сейсмичности выявлены различия в свойствах афтершоковых процессов и характеристики разломных зон основных толчков. Установлен нерелаксационный характер афтершоковой последовательности землетрясения в Черном море. Высказана и обоснована гипотеза, что это следствие нарушения флюидо-динамического равновесия в разломной зоне, вызванное разрушением слоя газовых гидратов основным толчком и сильными афтершоками.

DOI: 10.7868/S0002333715030011

ВВЕДЕНИЕ

Афтершоковый процесс является индикатором напряженного состояния разломной зоны после сильного землетрясения, несет информацию о ее характере и воздействии флюидов на процесс релаксации напряжений. В настоящей работе рассматриваются афтершоковые процессы четырех сильных землетрясений западного Кавказа. Основные толчки: первое Рачинское землетрясение, 29.04.1991, Ыз = 6.9; второе Рачинское 15.06.1991, Ыз = 6.2; Онийское землетрясение 07.09.2009, Ыз =5.8; Восточно-Черноморское землетрясение 23.12.2012, Ыз = 5.6 (Ын> = 5.8) (рис. 1).

29 апреля 1991 г. в 09:12 иТ на южном склоне Большого Кавказа (Грузия), в Рача-Джавском районе произошло одно из сильнейших за всю письменную историю сейсмических событий на Западном Кавказе землетрясение с магнитудой Ыз = = 6.9 и координатами эпицентра 42.39° N и 43.68° Е. Интенсивность сотрясения на поверхности достигала 8 баллов по шкале М8К-64 [Арефьев, 2003; Па-палашвили и др., 1997]. Механизмы очагов Рачин-ского землетрясения и его афтершоков первого года исследованы детально [Арефьев и др., 1993; Арефьев и др., 2003; Тихоцкий и др., 2011; Вакарчук и др., 2013; БиешаШа й а1., 1997]. Очаг землетрясения приурочен к зоне Амзар-Мухурского разлома [Трифонов и др., 2002], подвижка развивалась по нескольким плоскостям с различными ориентациями и углами наклона [Тихоцкий и др., 2011]. Макро-сейсмический эффект и проявления в рельефе, вызванные Рачинским землетрясением подробно описаны Т.П. Белоусовым [2009].

Рачинское землетрясение вызвало огромный интерес ученых-сейсмологов из разных стран мира. Для изучения землетрясения и его последствий была организована международная экспедиция в эпицентральную зону, состоящая из представительней России, Грузии, США, Франции, Англии и Швейцарии [Арефьев и др., 1993]. Журнал "Физика Земли" в 1993 г. весь 3-й номер посвятил Рачинскому землетрясению. Столь высокий интерес обусловлен, во-первых, тем, что зона Рачинского землетрясения расположена в области с невысокой предшествующей сейсмичностью [Арефьев, 2003]. Во-вторых, основной толчок Рачинского землетрясения породил множество афтершоков (больше, чем какое-либо другое землетрясение на Кавказе).

В первые сутки после основного толчка интенсивность афтершокового процесса достигала 18 событий с Ы > 2.5 в час (здесь и далее М — это пересчетное значение из КР (энергетический класс по Раутиан) по формуле М = (КР — 4)/1.8); в течение месяца после основного толчка в зоне Рачинского землетрясения было зарегистрировано 677 афтершо-ков с Ы> 2.5 [Папалашвили и др., 1997]. До 1991 г. в этом районе не регистрировалось землетрясений с М > 5, вместе с тем, за 1991—2009 гг. произошло 10 таких событий, 8 из которых произошли в течение 2.5 месяцев после Рачинского землетрясения, два последних произошли в районе грузинского города Они 06.02.2006 с Ыз = 5.0 [Габсатарова и др., 2012] и 07.09.2009 Ыз = 5.8 (Онийское землетрясение) [Землетрясения..., 2011]. Макросейсмиче-ские проявления Онийского землетрясения приведены в работе [Землетрясения. , 2011].

с.ш.

44°

43°

42°

40°

41°

С 1

О 2

42° с 3

43°

44°

в.д.

5

6

Рис. 1. Основные толчки Западного Кавказа и их афтершоки за период с 1991 по июнь 2013 г. на фоне рельефа и разломов: 1 — основные толчки; 2 — афтершоки первого (29.04.1991) и второго (15.06.1991) Рачинских землетрясений; 3 — афтершоки Онийского землетрясения (07.09.2009); 4 — афтершоки Восточно-Черноморского землетрясения (23.12.2012); 5 — разломы по Е.А. Рогожину [Шолпо и др., 2004]; 6 — область афтершоков первого Рачинского землетрясения [Арефьев, 2003].

Следующее сильное землетрясение на западном Кавказе произошло 23.12.2012 в 13:31:36.53 UT в Черном море в точке с координатами 42.491° N 41.068° E. 23.12.2012 на расстоянии около 40 км от побережья Грузии и Абхазии. Землетрясение получило название Восточно-Черноморское. Мо-ментная магнитуда события (Mw), по оценке NEIC составила 5.6, по оценке GCMT — 5.8, по оценке ГС РАН — 5.8. Оценка ГС РАН получена по спектрам станций "Красная Поляна", удаленной на 140 км от эпицентра, и "Анапа" (А = 400 км). Землетрясение ощущалось в Дагомысе (174 км от эпицентра), Сочи (163 км), Хосте (150 км) и Адлере (140 км) как V—VI баллов по шкале MSK-64. В Зеленчуке (295 км), Черкесске (210 км), Карачаевске (159 км) — интенсивность достигала III баллов по шкале MSK-64. По данным NEIC и CSEM, это событие также ощущалось в Тбилиси (320 км), Гори (260 км), Батуми (105 км) и Озургети (100 км) как IV балла.

Восточно-Черноморское землетрясение инициировало множество афтершоков. В первые дни после основного толчка интенсивность афтершо-кового процесса достигала 50 событий в сутки. До настоящего времени это землетрясение является

сильнейшим в юго-восточной части Черного моря. Согласно данным ISC эта часть Черного моря характеризуется очень слабой сейсмичностью: за период с 1900 по 22.12.2012 в радиусе 100 км от эпицентра землетрясения 23.12.2012 произошло всего 11 событий с mb > 3, в том числе 5 событий с mb > 4 и одно событие 0.6.09.1988 с mb = 5 (Ms=4.7). Даже известные исторические землетрясения имеют меньшие магнитуды [Бабаян и др., 1977]. По прогнозным оценкам [Шолпо и др., 2004] максимальная ожидаемая магнитуда в районе эпицентра составляет от 4.8 до 5.5. Такими образом, землетрясение 23.12.2012 является уникальным событием для юго-восточной части Черного моря и его дальнейшее изучение представляет значительный научный интерес. В настоящей статье ему будет уделено несколько большее внимание.

КРАТКАЯ СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГИОНА

Западно-Кавказская зона правосдвиговых деформаций, включает ряд структурных швов северозападного простирания (Восточно-Черноморский, Приморский, Темрюкский, Пшекиш-Ахтырский

и др.). Вдоль них происходит кулисное сочленение складчатых и дизъюнктивных структур сжатия — субширотного и запад-северо-западного простирания [Расцветаев, 1989]. Сейсмичность этой зоны Кавказа обусловлена современными деформациями коллизионного типа в зоне сочленения Большого Кавказа и Грузинской глыбы и расширения Черноморской впадины, в процессе которого идет образование огромной флексурно-разломной зоны с перемещением блоков земной коры [Рогожин, 2002].

Основная сейсмичность региона сосредоточена вдоль оси и склонов Большого Кавказского хребта, к которым приурочены сильнейшие землетрясения региона. В то время как юго-восточная часть Черного моря до недавнего времени считалась практически асейсмичной.

На первый взгляд эпицентры землетрясений Кавказского хребта и землетрясения в Черном море расположены в различных сейсмогенных зонах (рис. 1). Расстояние между эпицентрами этих событий 220 км. Вместе с тем, согласно ли-

1

неаментной доменной модели-карте , полученной в рамках Global Seismic Hazard Assessment Program (GSHAP) [Giardini, 1999], Восточно-Черноморское землетрясение 23.11.2012 и исследуемые Рачинские землетрясения приурочены к одной и той же зоне ВОЗ, включающей западную часть Большого Кавказского хребта и юго-восточную часть Черного моря. Общепризнанной тектонической чертой этой зоны является под-двигание к северу Дзирульского массива под основное образование Большого Кавказа [Dorbath, Cisternas, 1997]. Другой примечательной особенностью является наличие покровной тектоники, элементы которой простираются от Боржоми-Казбекской разломной зоны в Черное море.

Район Восточно-Черноморского землетрясения 23.12.2012 в пределах прослеживания континентальных структур на шельф может быть отнесен к Адлерско-Абхазской краевой структурно-фациальной зоне, являющейся западной частью Абхазско-Рачинской зоны [Милановский, 1962; Бархатов и др., 1991]. Разрастание Черноморской депрессии существенно осложнило юго-западный борт мегасвода Большого Кавказа и прилегающие структуры [Бархатов и др., 1991]: он становится круче, приобретает большую амплитуду и осложняется многочисленными складками и разрывами, т.е. превращается из флексурной во флексурно-разрывную зону. На верхнем перегибе этой флексурно-разрывной зоны, формируются многочисленные поперечные клавишные структуры, одна из них — Южно-Гудаутская флексурная зона, в пределах которой произошло землетрясение 23.12.2012. Эта зона характеризуется слабой сей-

1 Линеаментная модель-карта, включающая западный Кавказ, на сайте Global seismic Hazard Assessment: http://www.seis-mo.ethz.ch/static/gshap/caucas/fig-7.jpg

смической активностью. Ее сейсмический режим по данным каталога за 1969—1984 гг. характеризуется активностью не более, чем А3.3 = 0.05, что в 4 раза ниже значений А3.3 в районе Сочи и Красной Поляны [Лутиков, Чебкасова, 1991].

Таким образом, исследуемые в статье землетрясения в структурно-тектоническом плане расположены на различных флангах протяженной Аб-хазско-Рачинской зоны. На высокосейсмичном восточном фланге расположена зона Рачинского землетрясения, а на считавшимся слабосейсмичным западном фланге — зона Восточно-Черноморского землетрясения.

ИСПОЛЬЗ

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геофизика»