ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2009, том 428, № 5, с. 663-666
= ГЕОФИЗИКА
УДК 550.34.042 + 551.243
БАЙКАЛЬСКАЯ РИФТОВАЯ ЗОНА: ОБЛАСТЬ ПОВЫШЕННОЙ ЭНЕРГИИ СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ ЛИТОСФЕРЫ © 2009 г. А. В. Ключевский, В. М. Демьянович
Представлено академиком Г.С. Голицыным 16.05.2009 г. Поступило 06.05.2009 г.
Анализ и сопоставление энергии сейсмотектонических деформаций литосферы Байкальского региона, определенной по данным о сильных землетрясениях с магнитудой М > 6 за период инструментальных наблюдений (1950—2002 гг.), за исторический период продолжительностью 210 лет и по палеосейсмогеологическим материалам за последние две тысячи лет, подтверждают адекватность гипотезы стационарного сейсмического процесса. Близкое пространственное расположение максимумов выделенной за исследуемые интервалы времени энергии сейсмотектонических деформаций свидетельствует о том, что основные хрупкие разрушения литосферы происходили примерно в одних и тех же областях, которые можно соотнести с концентраторами напряжений. Изолинии повышенного уровня энергии охватывают рифтовые структуры, идентифицируя сейсмотектонические деформации литосферы региона в виде единой протяженной области энергетической разгрузки эндогенных процессов — Байкальской рифтовой зоны (БРЗ).
В настоящее время в очаговой сейсмологии широкое применение получил сейсмический момент М0 — параметр, характеризующий работу по перемещению "очагового" блока в стесненных условиях литосферы [1]. Этот параметр определяется как
М0 = ц ББ, (1)
где ц — модуль сдвига, Б и Б — площадь дислокации и смещение по разлому, и через Б и Б связан с сейсмотектоническим деформированием среды. Он используется нами для оценки энергии сейсмотектонических деформаций литосферы с целью более обоснованно и надежно подойти к решению проблемы обеспечения сейсмической безопасности в Байкальском регионе. В работе рассматривается сейсмичность в Байкальском ре-
Институт земной коры
Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск
гионе (ф = 48°—60° с.ш., X = 96°-122° в.д.), представленная главными сильными землетрясениями с магнитудой М> 6, происшедшими за период инструментальных наблюдений (1950—2002 гг.), и сейсмичность исторического периода, представленная землетрясениями такой же магнитуды в "Каталоге землетрясений Прибайкалья" (1740— 1949 гг.). В период инструментальных наблюдений такие землетрясения регистрировались без пропусков, а ошибки в определении координат эпицентров толчков не превышают 50 км. Можно полагать, что в исторический период часть землетрясений с М > 6 была пропущена и не внесена в "Каталог землетрясений Прибайкалья", а погрешность в определении координат эпицентров некоторых событий может достигать нескольких градусов. Такие неопределенности послужили причиной разделения исследуемой сейсмичности на два периода (инструментальный и исторический) и использования при построении карт крупных площадок осреднения данных размером 100 х 100 км2. В целом по данным каталога анализируется интервал времени более 260 лет, а рекуррентные интервалы сильнейших землетрясений в Байкальском регионе составляют около 220 лет [2].
Для характеристики анализируемых материалов построена карта-схема эпицентров всех используемых землетрясений (рис. 1), на которой видно, что область повышенной плотности эпицентров толчков расположена в центральной части карты и формируется в основном землетрясениями исторического периода. Однако протяженная зона и максимум плотности эпицентров на северо-востоке региона создается преимущественно сейсмичностью инструментального периода. Наблюдаемое на карте-схеме распределение толчков свидетельствует о высочайшем сейсмическом потенциале литосферы региона и указывает на неполную представительность каталога исторических землетрясений, поскольку небольшое число землетрясений с М> 6 на юго-западе и северо-востоке, скорее всего, обусловлено ограниченностью информации о сильных толч-
Рис. 1. Карта-схема эпицентров и изолиний логарифма сейсмического момента сильных землетрясений инструментально-исторического периода. На врезке — гистограмма логарифма суммарного сейсмического момента. 1, 2 — эпицентры сильных землетрясений исторического (1) и инструментального (2) периодов (число в маркере соответствует магнитуде события), 3 — озера, 4 — впадины, 5 — разломы, 6 — шкала логарифма сейсмического момента.
с.ш.
ках исторического периода из-за удаленности землетрясений от населенных пунктов в условиях слабой заселенности этих территорий. Это находит подтверждение в достаточно равномерном и плотном площадном распределении палеосейсмо-структур-палеосейсмодислокаций (ПСС-ПСД), которые были привлечены для расширения временных рамок исследования (рис. 2). Для Байкальского региона по литературным сведениям составлена выборка палеосейсмогеологических материалов с магнитудой M > 6 и возрастом до двух тысяч лет. На карте-схеме видно, что ПСС-ПСД расположены вдоль БРЗ, а участки повышенной плотности ПСС-ПСД корреспондируются с крупными рифтовыми впадинами (Тункинской, Баргузинской) и со структурами-аттракторами рифтогенеза (САР) в районе Хубсугуло-Дархат-ской, Южно-Байкальской и Муйской впадин [3].
Для перехода от магнитуд к сейсмическому моменту использовалось корреляционное уравнение из работы [1], установленное по данным о сильных землетрясениях мира,
lgM0 ± 0.6 = 8.4 + 1.6M. (2)
Можно отметить, что сейсмические моменты сильных землетрясений Байкальского региона
хорошо согласуются с мировой зависимостью [4]. В площадках размером 100 х 100 км2 определены максимальные значения магнитуд землетрясений и ПСС-ПСД, которые по формуле (2) пересчитаны в величины сейсмического момента в единицах ньютон на метр (Н ■ м, работа), эквивалентных джоулю (Дж, энергия).
На рисунке 1 представлена карта-схема изолиний логарифма сейсмического момента землетрясений в площадках 100 х 100 км2, построенная по материалам о сильных сейсмических событиях инструментально-исторического периода. Изолинии логарифма сейсмического момента землетрясений расположены вдоль структур БРЗ, а максимумы изолиний достаточно равномерно распределены по территории. Максимальный
уровень 1§М0 ~ 21 соответствует очагу катастрофического Болнайского землетрясения (М = 8.2, июль 1905 г., ф = 49.3° с.ш., X = 96.2° в.д.) на юго-западе региона. В очагах Цаганского землетрясения (М = 7.5, январь 1862 г., ф = 52.3°с.ш., X = = 106.7° в.д.) в дельте р. Селенги, Могодского землетрясения (М = 7.8, январь 1967 г., ф = 48.1° с.ш., X = 102.9° в.д.) на юге региона и Муйского землетрясения (М = 7.6, июнь 1957 г., ф = 56.2° с.ш., X =
БАЙКАЛЬСКАЯ РИФТОВАЯ ЗОНА
665
Рис. 2. Карта-схема расположения ПСС-ПСД и изолиний логарифма сейсмического момента по палеосейсмогеоло-гическим материалам. На врезке — 3D-представление поверхности логарифма сейсмического момента по сейсмологическим (а) и палеосейсмогеологическим (б) материалам. 1 — ПСС-ПСД (число в маркере соответствует магнитуде), 2 — озера, 3 — впадины, 4 — разломы, 5 — изолинии логарифма сейсмического момента.
с.ш.
= 116.4° в.д.) на северо-восточном фланге 1§М0 ~
~ 20. В менее значительных максимумах 1§ М0 ~ ~ 18—19, а территории повышенного уровня энергии сейсмотектонических деформаций литосферы БРЗ соответствует изолинии 1§М0 ~ 16.5. Распределение сейсмотектонической энергии во времени характеризуется гистограммой логарифма суммарного значения сейсмических моментов землетрясений, происшедших в регионе с 1740 г. за интервалы времени в 10 лет (рис. 1). Наблюдаемый на гистограмме высокий уровень логарифма суммарного сейсмического момента совпадает во времени с наиболее сильными землетрясениями, указывая, что сбросы сейсмотектонической энергии свыше 1019—1020 Дж происходят в результате сильных землетрясений с М> 7 и относительно этих величин доля выделенной энергии менее значительными толчками невелика.
На рисунке 2 приведена карта-схема изолиний логарифма сейсмического момента в площадках 100 х 100 км2, построенная по данным о ПСС-ПСД. Как и на рис. 1, изолинии логарифма сейсмического момента вытянуты вдоль структур БРЗ, а максимумы энергетического уровня доста-
точно равномерно распределены вдоль зоны. Можно отметить, что максимальные значения энергии сейсмотектонических деформаций составляют 1021 Дж в центральной части и на северо-востоке региона и большинство максимумов
1§М0 на рис.1, 2 совпадают. Территория повышенного уровня энергии сейсмотектонических деформаций литосферы БРЗ охватывается изолинией 1§М0 ~ 17. Вместе с тем наблюдаются некоторые различия в картах, которые имеют довольно простое объяснение. Так, на юго-западе региона отсутствует зона максимального уровня
1§М0 ~ 21, наблюдаемая в реальной сейсмичности, и это может быть обусловлено недостаточно полной изученностью этой части территории па-леосейсмогеологическими методами, что отмечалось в работе [5]. Площадь зоны 1§М0 ~ 20 на юге Байкала имеет гораздо меньшие размеры, чем на рис. 1, что можно объяснить отсутствием ПСС-ПСД для скрытых под водой территорий. Значительные неопределенности возраста ПСС-ПСД не позволяют построить график распределения сейсмотектонической энергии во времени по пале-осейсмогеологическим материалам. С целью сопо-
ставления пространственной структуры энергетики сейсмотектонических деформаций, реализованных в виде сильных землетрясений инструментально-исторического периода и палеосейсмоструктур, на врезках рис. 2 дано 3D-представление поверхности логарифмов энергетических уровней. Сопоставление указывает на одинаковый уровень энергии сейсмотектонических деформаций в диапазоне 1018—1020 Дж, а наиболее значительное различие в форме и уровне поверхностей наблюдается на юго-западном фланге региона.
Сопоставление карт энергии сейсмотектонических деформаций, полученных по данным о сильных землетрясениях и палеосейсмогеологи-ческим материалам, несмотря на неполноту исходных материалов, свидетельствует об адекватности гипотезы стационарного сейсмического процесса — в целом на картах наблюдается близкая по уровню и пространственному расположению максимумов картина диссипации энергии, хотя дли
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.