ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2014, № 1, с. 61-76
УДК 550.(343.62+348.3)
ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗИ ВУЛКАНИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ И СИЛЬНЕЙШИХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ КУРИЛО-КАМЧАТСКОГО РЕГИОНА
© 2014 г. А. В. Соломатин7 2
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН 683006Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9 2Камчатский государственный университет имени Витуса Беринга 683032 Петропавловск-Камчатский, ул. Пограничная, 4, e-mail: alf55@mail.ru, alf110111@gmail.com Поступила в редакцию 26.11.2012 г.
На основе данных об активности вулканов Камчатки и северных Курильских островов за 1840-на-чало 2013 гг. выделены наиболее существенные ее циклические компоненты. Полученные периодичности сопоставлены со спектром повторяемости сильнейших (M > 7.7) землетрясений Курило-Камчатского региона за 1841—2012 гг. Выделены 52.8—54.0, 8.58 и 5.72-летние циклы, общие как для сейсмической, так и для вулканической активности. Первый диапазон близок к утроенному значению лунного ритма 18.613 г. (55.84 г.). 8.58- и 5.72-летние периодичности, по-видимому, определяются вариациями солнечной активности и представляют вторую и третью гармоники 17.15-летнего цикла. Этот цикл и его гармоники используются для долгосрочного прогноза сильнейших землетрясений с M > 7.7 Курило-Камчатского региона в целом. Сделан вывод, что существующая повышенная опасность возникновения сильнейших землетрясений в Курило-Камчатском регионе продлится до II 2016 г. (40% вероятность сильнейшего землетрясения в этот период). Кроме того, до 2027 г. продлится длиннопериодная фаза повышенной сейсмической опасности, в течение которой вероятность сильнейших землетрясений в 1.6 раз выше средней долговременной.
DOI: 10.7868/S0203030614010052
ВВЕДЕНИЕ
Вулканизм и сейсмичность являются наиболее яркими проявлениями глубинной активности Земли. В то же время, они являются элементами более общей системы, к которой можно отнести процессы в ее недрах, атмосфере и космосе. В связи с этим наиболее перспективным является комплексный подход к изучению.
К настоящему времени установлены корреляционные связи обоих явлений с солнечной активностью, лунным циклом, колебаниями уровня Мирового океана, изменениями угловой скорости вращения Земли и другими явлениями, но в настоящей статье используется подход, предложенный в работе [Хаин, Халилов, 2008], обобщающей имеющиеся данные о влиянии факторов различной природы на вулканизм и сейсмичность. В ней изучение спектральных характеристик вулканической и сейсмической активности осуществляется на основе усреднения мировых данных, без строгой привязки к периодичностям известных процессов. Основой другого подхода является гипотеза об определяющем влиянии последних. Показательными в этом отношении являются работы по исследованию связи периодичности вулканической активности и
сильных землетрясений Камчатского региона (а также других районов северо-западного участка Тихоокеанской тектонической зоны) с солнечным ритмом, лунным ритмом и его гармониками [Широков, 1977, 1978, 2008; Широков, Серафимова, 2006, 2008; Гусев, 2008; и др.].
Основным недостатком первого подхода являются трудности определения и неоднозначность интерпретации существенных компонент спектра с учетом сложного характера внешнего воздействия и реакции системы геодинамических процессов. Напротив, основной недостаток второго — не всегда обоснованное представление о пассивной реакции этой системы, сводящейся к точному (по периоду) воспроизведению отдельных компонент спектра воздействия. В то же время оба подхода являются в равной степени важными и хорошо дополняют друг друга, так как решают одну и ту же задачу.
Настоящее исследование направлено на развитие подхода, представленного в работе [Хаин, Халилов, 2008], в применении к Курило-Камчат-скому региону и на основе более широкого класса проявлений активности вулканов Камчатки и северных Курильских островов, а также на основе сравнительного исследования периодичностей
временного ряда сильнейших (М > 7.7) курило-камчатских землетрясений. Предполагается, что такой подход позволит более детально и точно определять наиболее характерные периоды и фазы гармоник региональных вулканической и сейсмической активности. Это необходимо при сопоставлении достаточно изученного спектра воздействующих факторов и изучаемого спектра реакции на них геодинамической среды — фактической основы региональных прогнозов вариаций сейсмичности и вулканизма.
Важной, но вспомогательной задачей является демонстрация возможностей предлагаемой концептуальной модели описания вулканической активности обширных регионов на основе использования количества вулканов, для которых отмечается определенная степень активности, не обязательно соответствующая извержению.
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЙОНЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследуемый в работе Курило-Камчатский регион расположен на стыке Евразийской и Тихоокеанской плит, характеризуется как высокой сейсмичностью, так и активным вулканизмом.
Первое описание вулканов Камчатки и их извержений, составленное С.П. Крашенинниковым, появилось в 1755 г. Однако, систематические вулканологические исследования на Камчатке были начаты только в 1931—1935 гг. работами экспедиции академика А.Н. Заварицко-го, а также сотрудниками Камчатской вулкано-станции, начавшими непрерывные исследования с 1935 г. на вулканах Ключевской, Плоский Тол-бачик, Авачинский, Горелый и др. [Федотов, 2013].
В 1993 г. была создана Камчатская группа реагирования на вулканические извержения (КУЕЯТ). Информация о состоянии вулканов Камчатки стала распространяться еженедельно, а в случае начала сильного извержения — несколько раз в сутки. Современная система наблюдений за вулканами Камчатки и методы прогноза позволяют успешно предсказывать большинство сильных и более слабых извержений Камчатки в режиме краткосрочного прогноза (http://www.kscnet.ru/ivs/kvert/). Спутниковый мониторинг позволяет оперативно регистрировать проявления вулканической активности.
Из-за больших трудностей наблюдения за вулканами Курильских островов данные по вулканической активности в этом районе имеют более короткую историческую базу, а Сахалинская группа реагирования на вулканические извержения — 8УЕЯТ, аналогичная Камчатской, в этом районе начала работать только в 2006 г.
Данные о землетрясениях исследуемого региона представлены, начиная с 1742 г. в районе Курильских островов и с 1737 г. — в районе Камчатки [Новый каталог ..., 1977]. Полные сведения о сильнейших землетрясениях региона имеются для периода не ранее 1900 г. Наиболее же полные сейсмологические данные, связанные с наблюдениями сетью региональных сейсмических станций, имеются с 1958 г. для области Курильских островов и с 1961 г. для Камчатки.
КРАТКИЙ ОБЗОР ПОЛУЧЕННЫХ РАНЕЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
В исследованиях временных свойств вулканической и сейсмической активности часто рассматриваются определенные циклические воздействия — внешние факторы, связанные с влиянием Луны и Солнца, в частности, 18.6-летний лунный цикл и 22-летний цикл Хейла. Приведенный ниже обзор подобных исследований относится в большей части к Курило-Камчатскому региону. Более полный обзор приведен в [Хаин, Ха-лилов, 2008].
Показательным результатом таких исследований является выявленная привязка на протяжении уже 275 лет вулканических и сейсмических процессов Камчатского региона к разным фазам 6.2-летней (18.6/3) гармоники лунного цикла, а также долгосрочный прогноз на основе выделенных закономерностей для Курило-Камчатской дуги и северо-восточной Японии [Широков, 1977, 1978; и др.].
В работе [Широков, Серафимова, 2006] на основе фазовых диаграмм выявлена статистическая значимая приуроченность сильных землетрясений к фазам лунного цикла и солнечного цикла Хейла, описана методика и дан на этой основе прогноз для Японии, Курильских о-вов, Камчатки, Алеут-ско-Аляскинской зоны на ближайшие 20 лет.
Данный подход развивается также в [Широков, 2008; Широков, Серафимова, 2008; Серафимова, Широков, 2012; Гусев, 2008]. В работе [Гусев, 2008] выявлена значимая периодичность сильнейших камчатских землетрясений на основе 55.8-летней гармоники лунного цикла, а также рассмотрен ряд других периодичностей.
В [Федотов и др., 2011] в качестве наиболее четкой выделена известная уже более 30 лет 5-летняя (5.06 лет) квазипериодичность сильнейших Кури-ло-Камчатских землетрясений, принципиально не сводимая к близкой гармонике лунного цикла 4.7 года (18.6/4), выделенной И.Н. Тихоновым на основе данных об извержениях вулканов Курильской островной дуги [Тихонов и др., 2011].
Таким образом, влияние космических факторов на сейсмичность и вулканизм не подлежит сомнению, однако в некоторых случаях, в частности, в на-
стоящей работе, возникает проблема интерпретации выделенных периодичностей. При этом возможны два подхода в определении роли внешних факторов: реакции относительно простой вулканогенной и сейсмогенной среды в виде фильтрации определенных периодичностей, возможно со сдвигом их фаз; реакция сложной, обладающей собственным спектром периодичностей среды.
Подход в работах А.А. Гусева, В.А. Широкова, И.Н. Тихонова, указанных выше, предполагает первый вариант простой и пассивной среды. Однако, существует ряд фактов, указывающих на ее более сложную роль. Прежде всего, это факт несводимости указанной выше 5.06-летней гармоники, определенной для всей Курило-Камчат-ской дуги, к гармоникам лунного цикла, хотя для ее отдельных частей близкие гармоники выделены другими авторами.
Кроме этого, результаты [Хаин, Халилов, 2008] прямо указывают на значительный разброс периодичностей вулканической и сейсмической активности для различных, в том числе и однотипных, регионов Земли. И, наконец, в этой же работе указано на квазипериодичность хода как вулканической, так и сейсмической активности, проявляющуюся в виде групп двух или нескольких пиков с почти постоянным периодом следования, разделенных переменными временными интервалами с несколько большим периодом. Можно также указать на аналогичное явление в виде квазипериодичности 5.06 лет, характерной для временного ряда Курило-Камчатских землетрясений [Федотов и др., 2011]. Важ
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.