УДК 550.34.06.013.24+551.24
АНДАМАН-СУМАТРИНСКАЯ ОСТРОВНАЯ ДУГА. I. ОСОБЕННОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО ПРОЯВЛЕНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ И МЕХАНИЗМЫ ИХ ОЧАГОВ
© 2012 г. Л. М. Балакина, А. Г. Москвина
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва Поступила в редакцию 23.12.2010 г.
Рассмотрены характеристики пространственно-временного проявления сейсмичности в Андаман-Суматринской островной дуге по инструментальным данным за период 1900—2010 гг. Учтены сведения о крупнейших цунамигенных землетрясениях ХУШ—ХГХ веков. Выявлено группирование эпицентров землетрясений в отдельных областях, рассмотрена возможная связь их со структурными особенностями островной дуги. В районе Андаманского моря характерной чертой сейсмичности является возникновение компактных роев многочисленных землетрясений за короткие отрезки времени. Рассмотрено распределение землетрясений по глубине их гипоцентров в разных участках островной дуги. Проанализированы механизмы очагов землетрясений по определениям СМТ за период 1980—2004 гг. и сформулированы характерные особенности их параметров в разных областях Андаман-Суматринской островной дуги. Сопоставлены параметры механизмов очагов одних и тех же землетрясений по определениям СМТ и МТ$ и сделано заключение о возможных неточностях в оценке механизмов очагов. Особенности пространственно-временного проявления андаман-су-матринских землетрясений и механизмов их очагов сопоставлены с аналогичными материалами для Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг, исследованных авторами ранее. Результаты произведенного анализа долговременной сейсмичности и механизмов очагов в Андаман-Сумат-ринской островной дуге являются необходимой основой для последующего детального исследования геологических условий возникновения и оценки параметров очагов крупнейших суматринских землетрясений 2000—2010 гг.
ВВЕДЕНИЕ
Андаман-Суматринской дугой назван северозападный отрезок Индонезийской островной дуги, заключенный между островом Ява и южным побережьем Мьянмы, включающий остров Суматра, острова Никобарские и Андаманские. Островные дуги — одна из наиболее интересных и примечательных структур земного шара. На природу и геологическое происхождение их до настоящего времени не сложилось единого общепринятого взгляда. Это наиболее тектонически и сейсмически активные области на земном шаре. Именно здесь возникает наибольшее число крупнейших землетрясений Мира с очагами в пределах земной коры и литосферы; здесь происходит подавляющее число промежуточных и глубоких землетрясений в мантии Земли. Землетрясения в островных дугах помимо макросейсмических эффектов таят в себе опасность возникновения разрушительных волн цунами. Одна из важнейших задач сейсмогеологии — вскрыть закономерность возникновения и геологическую обусловленность землетрясений в островных дугах.
Сейсмическая активность в островных дугах, как и во всех других сейсмогенных зонах, периодически меняется во времени: периоды повышенной сейсмогенной активизации, когда в зоне возника-
ют крупнейшие землетрясения, чередуются с периодами относительного сейсмического затишья. Андаман-Суматринская островная дуга испытала чрезвычайно высокую сейсмогенную активизацию в начале XXI века. В период с 2000 г. по 2010 г. здесь произошли: одно из крупнейших среди известных в Мире землетрясение 26.12.2004 г. с маг-нитудой около 9; два землетрясения с магнитудой около 8.5 и 12 землетрясений с магнитудами от ~7.5 до ~8. Кроме того, в 2004 г. в южной части острова Суматра, где обычно считалось, что фокальная зона не "опускается" ниже 250 км, произошло крупнейшее землетрясение на глубине около 600 км с магнитудой 7.3, близкой к предельному значению магнитуд для таких глубин.
Крупнейшие землетрясения, происшедшие в Андаман-Суматринской островной дуге в начале XXI века, привлекли внимание многих сейсмологов. Опубликовано большое число работ по исследованию этих землетрясений, в первую очередь — землетрясения 26.12.2004 г. Суть публикаций — в исследовании материалов по отдельным землетрясениям, без комплексного анализа всей совокупности сейсмических и геологических данных по району. Каждое землетрясение рассматривалось в рамках схемы движения литосферных плит. В опубликованных работах для Андаман-Суматрин-
ской дуги не производилось обстоятельного анализа: развития сейсмичности во времени, ведущих характеристик механизмов очагов, точности их параметров, главных характеристик конкретных геологических структур, соотношения сейсмических и геологических параметров.
По нашему мнению, понять природу и выяснить параметры очага конкретного землетрясения в какой-либо сейсмогенной зоне невозможно без детального анализа всех сейсмических и геологических характеристик зоны. В этом нас убедил опыт изучения геологических условий возникновения большого числа разномасштабных землетрясений в сейсмогенных зонах разного типа — океанических и континентальных. Были исследованы: океанические сейсмогенные зоны — Кури-ло-Камчатская (см., например, [Балакина, 1989; 1991; 1992; 1995; 2000]) и Алеутская [Балакина, Москвина, 2008; 2009; 2010а; 2010б], охватывающие литосферу одноименных островных дуг; крупные континентальные сейсмогенные зоны — Северо-Анатолийская и Восточно-Анатолийская, связанные с зонами одноименных крупных сдвиговых разрывов; зоны Закаспия, Северных и Южных склонов Большого Кавказа и некоторые другие [Балакина, Москвина, 1997; 2000; 2002а; 2002б; 2003а; 2004; 2005; 2007].
Для каждой сейсмогенной зоны, связанной единством тектонического процесса, были проведены: анализ развития сейсмичности во времени за весь период инструментальных наблюдений, дополненный анализом опубликованных данных о характеристиках крупных землетрясений исторического прошлого; анализ связи особенностей пространственно-временного проявления сейсмичности с характеристиками геологических структур в разных участках зоны; исследование механизмов очагов крупных землетрясений, происшедших в ХХ веке в разных участках зон, а также их основных форшоков и афтершоков; оценка точности параметров механизмов очагов исследованных землетрясений; выяснение генетической связи параметров очагов разномасштабных землетрясений с параметрами конкретных геологических структур, генерировавших эти землетрясения.
Результаты изучения перечисленных сейсмогенных зон дополняют полученные нами результаты исследования более 100 коровых землетрясений с М8 > 6, происшедших в ХХ веке в геологически различных районах Северной Евразии (от Черного моря до Дальнего Востока включительно) [Балакина и др., 1996]. Для этих землетрясений исследованы механизмы очагов с оценкой точности их параметров; проведен анализ данных: по макро-сейсмике, остаточным сейсмодислокациям; проявлению форшоков, афтершоков; характеристике
геологических структур в местах возникновения землетрясений.
На базе обширного экспериментального материала, полученного в результате изучения перечисленных сейсмогенных зон и крупных коровых землетрясений Северной Евразии, были установлены следующие закономерности генетической связи сейсмических и геологических параметров, которые имеют универсальный характер и присущи сейсмогенным зонам независимо от их типа и геологического происхождения. Коротко они выражаются в следующем.
Параметры очага землетрясения (тип разрыва, его ориентация, глубина заложения, направление подвижки) полностью соответствует аналогичным параметрам геологической структуры, породившей землетрясение. Параметры очага остаются неизменными во времени, отражая длительно развивающийся тектонический процесс формирования соответствующих геологических структур. Землетрясение имеет ясную причинную обусловленность и представляет собой динамический акт в долговременном процессе тектонического развития соответствующей геологической структуры. Очаги крупных землетрясений в зонах разрывов геологически фиксированы, их границы выделяются структурно и четко выраженным устойчивым во времени группированием эпицентров слабых толчков, также форшоков и афтершоков. Размер фиксированного сейсмического очага определяет максимальное значение магнитуды возможного в нем землетрясения. С размером фиксированного сейсмического очага закономерно связана величина средней подвижки в нем, пропорциональная 10-5 Ь (см). Эта связь определяет период повторения максимального землетрясения в геологически фиксированном сейсмическом очаге в зависимости от размера очага и скорости тектонических движений. Максимальное землетрясение в геологически фиксированном очаге возникает тогда, когда в нем в ходе длительного процесса тектонических движений накопится необходимой величины подвижка. Форшоки и афтершоки имеют ту же генетическую природу, что и главные землетрясения; они возникают в уже существующих разномасштабных сейсмических очагах, сформировавшихся в ходе длительных тектонических движений в окрестностях очага главного землетрясения; гипоцентры форшоков и афтершоков не трассируют поверхность разрыва в очаге главного землетрясения.
В целом, сейсмогенные зоны представляют собой системы структурно фиксированных разномасштабных сейсмических очагов, сформировавшихся в процессе длительно развивающихся тектонических движений в зоне; каждый из фиксированных сейсмических очагов характеризуется соответствующим его размеру перио-
дом повторения максимального землетрясения в этом очаге. Совокупность сформировавшихся в зонах фиксированных разномасштабных сейсмических очагов обусловливает возникновение главных землетрясений, их форшоков и афтершоков. Главные землетрясения, их форшоки и афтершо-ки — закономерные явления, имеющие ясную физическую природу: они представляют собой динамические акты в процессе формирования структур сейсмогенной зоны. Проявление разномасштабных сейсмических очагов по мере накопления в них предельных сдвиговых деформаций обусловливает миграцию землетрясений в зонах, существование "seismic gaps", объясняет наблюдающуюся неравномерность во времени сейсмического режима в зонах. Геологическая фиксированность сейсмических очагов позволяет выделять в сей-смогенных зонах потенциальные очаги с прогнозом их
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.