ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2014, № 3, с. 65-73
УДК 550.34+550.344
КОЛЬЦЕВЫЕ СТРУКТУРЫ СЕЙСМИЧНОСТИ В РАЙОНАХ
ЦЕНТРАЛЬНОГО ТЯНЬ-ШАНЯ И ДЖУНГАРИИ: ВОЗМОЖНАЯ ПОДГОТОВКА СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
© 2014 г. Ю. Ф. Копничев1, И. Н. Соколова2
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН 123995 Москва, ул. Б. Грузинская, 10, e-mail: yufk@kndc.kz
2Институт геофизических исследований НЯЦРК 050020 Алма-Ата, ул. Чайкиной, 4, e-mail: sokolova@kndc.kz Поступила в редакцию 15.04.2012 г.
Показано, что в рассматриваемых районах эпизоды относительного сейсмического затишья длительностью около 20—25 лет чередовались с интервалами резкого усиления сейсмичности, когда в течение 2—3 десятков лет происходила серия сильных землетрясений с M > 6.9. Поскольку после Су-самырского землетрясения 1992 г. здесь уже 21 год не было событий с M > 6.6, в целях среднесрочного прогноза следует выделять зоны готовящихся сильных землетрясений. Для более надежного распознавания таких зон используются данные о неоднородностях поля поглощения S-волн в литосфере, а также характеристики кольцевых структур сейсмичности. Такие структуры формируются как зоны сейсмического затишья, оконтуренные эпицентрами землетрясений с M > Мп, где Мп — пороговое значение магнитуды. Ранее были получены корреляционные зависимости lg L(Mw) и Mh(Mw) для событий с разными механизмами очагов (L — длина большой оси кольца сейсмичности, Mw — магнитуда соответствующего ему сильного землетрясения). На основании этих зависимостей оценены величины Mw сильных событий, которые могут готовиться в областях выделенных кольцевых структур. Самое сильное землетрясение с Mw й 7.5, возможно, готовится в районе Южного Тянь-Шаня, к востоку от очага Хаитского землетрясения 1949 г. Событие меньшей энергии (Mw ~ 7.0) может произойти в районе Киргизского хребта. Более слабые землетрясения, вероятно, готовятся к северу и востоку от оз. Иссык-Куль, а также в Джунгарии.
DOI: 10.7868/S0203030614030031
ВВЕДЕНИЕ
В работах [Ьи ^ а1., 1984; Соболев, 1993; Копничев, Михайлова, 2000; Копничев, Соколова, 2010г, 2013] показано, что во внутриконтинен-тальных районах перед многими сильными землетрясениями в течение нескольких десятков лет формируются кольцевые структуры сейсмичности. Такие структуры образуются эпицентрами событий с М > Мп, где Мп — пороговые значения магнитуд. Установлено, что длины больших осей колец сейсмичности Ь, а также величины Мп закономерно растут с энергией готовящихся главных землетрясений [Копничев, Михайлова, 2000; Копничев, Соколова, 2010г, 2013]. Кроме того, получены данные, свидетельствующие о существенной зависимости величин Ь и Мп от механизма очага готовящегося сильного сейсмического события [Копничев, Соколова, 2013]. Это позволяет прогнозировать места и энергию будущих сильных землетрясений по характеристикам кольцевых структур [Копничев, Соколова, 2011а]. В настоящей работе с этой целью рассматриваются характеристики сейсмичности в районах Центрального Тянь-Шаня и Джунгарии (к западу от 81° Е).
ИСТОРИЧЕСКАЯ СЕЙСМИЧНОСТЬ
В рассматриваемом районе, ограниченном координатами 39°-45° N 70°-81° Е, начиная с 1885 г. произошло 13 землетрясений с М > 6.9 (табл. 1, рис. 1), из них сильнейшие в 1889 г. (М = 8.3), 1902 г. (М = 8.1) и 1911 г. (М = 8.2). Из рис. 2 и табл. 1 следует, что в конце XIX и XX веках наблюдались эпизоды группирования сильных землетрясений в 1885-1911, 1938-1955 и 1974-1992 гг. Длительность таких эпизодов варьировалась от 17 до 26 лет, они разделялись промежутками относительного затишья продолжительностью около 27 и 19 лет.
После Сусамырского землетрясения 1992 г. (М = 7.3) в районе Тянь-Шаня в течение 21 года не было событий с М > 6.6. Учитывая этот факт, можно предполагать, что в настоящее время здесь идут активные процессы подготовки нескольких сильных землетрясений.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
В работах [Копничев, Соколова, 2010а, 2010б; Копничев и др., 2012] установлено, что очаговым
Рис. 1. Эпицентры сильных землетрясений Центрального Тянь-Шаня.
1 - М = 6.9-7.5, 2 - М > 8.0. Отмечены впадины (ЧВП -Чуйская, ИВП - Илийская, ФВП - Ферганская, ИК - оз. Иссык-Куль) и хребты (ДЖУ - Джунгар-ский Алатау, КИР - Киргизский, ЗАИ - Заилийский, КУН - Кунгей Алатау, КОК - Кокшаал, АЛА - Алай-ский, ЗАА - Заалайский).
зонам сильных землетрясений обычно соответствует высокое поглощение короткопериодных 8-волн в литосфере. Данный эффект обусловлен концентрацией глубинных флюидов в нижней коре и верхах мантии таких районов. В связи с
Рис. 2. Зависимость от времени магнитуд сильных землетрясений.
этим для более надежного выделения кольцевых структур, которые имеют прогностическое значение, мы рассматривали характеристики сейсмичности в первую очередь в зонах, с которыми связаны аномалии поля поглощения 8-волн. Это позволяет с большей вероятностью исключить из анализа "ложные" кольцевые структуры, не связанные с подготовкой сильных землетрясений ^опя ^ а1., 2003].
Таблица 1. Сильные (М > 6.9) землетрясения Центрального Тянь-Шаня с конца XIX в. по настоящее время
Название Дата Ф, с.ш. К в.д. М
Беловодское 02.08.1885 42.7 74.1 6.9
Верненское 08.06.1887 43.10 76.80 7.3
Чиликское 11.07.1889 43.20 78.70 8.3
Кашгарское 22.08.1902 39.80 76.20 8.1
Кеминское 03.01.1911 42.90 76.90 8.2
Кемино-Чуйское 20.06.1938 42.70 75.80 6.9
Чаткальское 02.11.1946 41.90 72.00 7.5
Хаитское 10.07.1949 39.20 70.80 7.4
Улугчатское 15.04.1955 39.90 74.60 7.1
Маркансуйское 11.08.1974 39.39 73.86 7.3
Жаланаш-Тюпское 24.03.1978 42.88 78.58 7.0
Кашгарское 23.08.1985 39.37 75.44 7.0
Сусамырское 19.08.1992 42.07 73.63 7.3
71° 73° 75° 77° 79° 81° 83° 70° 72° 74° 76° 78° 80° 82°
47° Il , II47°
1
74°
75°
46° 45° 44° 43° 42° 41° 40°
2 3
39°
70°
71°
72°
73°
74°
75°
76°
77°
78°
79°
80°
81°
82°
46° 45° 44° 43° 42°
41 °
40°
39°
83°
43°
42°
74°
75°
43°
42°
76°
Рис. 4. Кольцевая структура сейсмичности в районе Северного Тянь-Шаня (глубины 0-33 км). Мп = 4.5. 1 - эпицентры землетрясений, 2 - кольцо сейсмичности.
Рис. 3. Неоднородности поля поглощения 8-волн в литосфере Центрального Тянь-Шаня. 1-3 - поглощение: 1 - пониженное, 2 - промежуточное, 3 - повышенное; 4, 5 - эпицентры сильных землетрясений: 4 - 7.0 < М < 8.0, 5 - М > 8.0; 6 - сейсмическая станция.
Неоднородности поля поглощения Б-волн в литосфере Центрального Тянь-Шаня. На рис. 3 представлена карта поля поглощения в литосфере Центрального Тянь-Шаня, которая построена путем анализа записей местных землетрясений, полученных станцией MKAR в 2003-2009 гг. [Копничев, Соколова, 2010а]. Использован метод, основанный на анализе отношений амплитуд волн 8п и Рп, распространяющихся в верхах мантии (параметра 8п/Рп). На карте видно, что в районе Киргизского хребта и прилегающих участков Чуйской и Илийской впадин выделяется обширная область высокого поглощения, расположенная между 73° и 76° Е. Отметим, что большая часть этой области соответствует промежутку между очаговыми зонами Кеминского (1911 г., М = 8.2) и Сусамырского (1992 г., М = 7.3) землетрясений. Аномалии меньшего масштаба обнаружены на границе Джунгарии с Илийской впадиной (между 77° и 78° Е), в районе хребта Кокшаал (между 80° и 81° Е), а также на границе Тянь-Шаня и Памира (между 71.5° и 73° Е). Кроме того, небольшие области низких величин 8п/Рп соответствуют очаговым зонам двух сильных землетрясений: Жала-наш-Тюпского 1978 г., М = 7.0 и Сусамырского.
Исходя из этих данных, мы рассматривали характеристики сейсмичности в зонах высокого поглощения и их близких окрестностях.
Методика выделения кольцевых структур
1. Длительность периода, в течение которого исследуются характеристики сейсмичности, около 40 лет, что соответствует максимальным временам формирования кольцевых структур, известным в настоящее время [Копничев, Соколова, 2010в, 2010г, 2011а, 2013].
2. Исследуются параметры сейсмичности в двух диапазонах глубин: 0—33 и 34—70 км, в которых формируются кольцевые структуры [Копничев, Соколова, 20096, 2010в, 2011а, 2013].
3. Производится перебор пороговых величин магнитуд Мп (в обоих диапазонах глубин) с целью определения оптимальных значений, при которых кольцевые структуры выделяются наиболее четко. Критерием выбора этих величин служит то, что при меньших Мп кольца сейсмичности "расплываются", при больших — прорисовываются гораздо хуже [Копничев, Соколова, 2010 г, 2013].
4. Необходимо регулярно (примерно через год) контролировать параметры сейсмичности, поскольку известны случаи, когда за последние 1—2 года проявлялись новые кольцевые структуры с гораздо большими величинами Мп, как это было, например, перед Великим землетрясением Тохоку 11 марта 20011 г. [Копничев, Соколова, 2011а].
5. По размерам больших осей колец сейсмичности L и величинам Мп с учетом преобладающего механизма очага в рассматриваемом континентальном районе производится оценка магнитуды возможного сильного землетрясения [Копничев, Соколова, 2013].
С учетом перечисленного, анализировались данные о сейсмичности, полученные за период 01.01.1973—01.01.2012. Отбирались землетрясения с магнитудами M > Мп в диапазонах глубин
M
5.1
77°
44°
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Годы
Рис. 5. Зависимость от времени магнитуд событий в области кольцевой структуры.
0—33 и 34—70 км, главным образом из каталогов NEIC Геологической службы США (http:// earth-quake.usgs.gov/earthquakes/search), а также каталогов, предоставленных СОМЭ МОН РК (ht-tp://www.some.kz).
АНАЛИЗ ДАННЫХ
Область Киргизского хребта. На рис. 4 представлены данные о сейсмичности в восточной части Киргизского хребта и его окрестностях. Из рисунка следует, что к 01.01.2012 здесь на глубинах 0—33 км сформировалась довольно крупная кольцевая структура с пороговой величиной маг-нитуды Мп = 4.5. В данном случае кольцо сейсмичности с длиной большой оси L ~ 85 км вытянуто в северо-западном направлении. Отметим, что последнее сильное землетрясение (М ~ 6.5) произошло в этом районе еще в XV в.; очаговой зоне указанного события соответствует большая плотность палеосейсмодислокаций [Крестников и др., 1979].
На рис. 5 показана
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.