ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2009, № 9, с. 48-65
УДК 550.34
МОРСКИЕ СЕЙСМОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ В РАЙОНЕ ЦЕНТРАЛЬНЫХ КУРИЛ ПЕРЕД КАТАСТРОФИЧЕСКИМИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯМИ В НОЯБРЕ 2006 г. (М = 8.3) И ЯНВАРЕ 2007 г. (М = 8.1)
© 2009 г. С. А. Ковачев, И. П. Кузин, Л. И. Лобковский
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН г. Москва е-та11:коуаскеу@осеап.ты Поступила в редакцию 03.06.2008 г.
Приведены результаты детальных сейсмологических наблюдений с донными станциями в центральной части Курильской зоны в августе-сентябре 2006 г. Сеть из 6 донных сейсмографов располагалась на островном склоне Курильского глубоководного желоба к юго-востоку от о. Уруп и к юго-западу от пролива Буссоль. В течение 16 суток работы донных станций в радиусе 150 км вокруг центра сети было зарегистрировано более 230 землетрясений с Мш = 0.5-5.5 на глубинах до 300 км. Впервые при наблюдениях с донными станциями получены записи 80 землетрясений с очагами в земной коре (к = 0-30 км) островного склона Курильского глубоководного желоба, что меняет существовавшее ранее представление о ее асейсмичности. Основным результатом детальных сейсмологических исследований явилось обнаружение уникальной морфоструктуры зоны Беньофа Центральных Курил. Она состоит из внутренней сейсмоактивной подзоны под островным склоном дуги на глубинах 15-210 км с углом наклона 50° под дугу, выходящей на дно океана примерно в 80 км от оси желоба, и внешней слабоактивной подзоны. Последняя трассируется субпараллельно внутренней с глубины 50 км под дном океана за желобом до глубины порядка 300 км. В результате несколько меньшего наклона (~45°) внешней подзоны зоны обе подзоны медленно сближаются с глубиной. Общая мощность зоны Беньофа колеблется от 150 км в верхней части до 125 км на глубинах 210-260 км, при этом пространство между подзонами практически асей-смично. Реальность выявленной структуры зоны подтверждается распределением афтершоков землетрясения 15.11.2006 г. (М = 8.3), которые послужили форшоками последующего сильнейшего землетрясения 13.01.2007 г. (М = 8.1) с очагом под океаном за желобом. Такая структура зоны в пределах Центральных Курил уникальна и не имеет аналогов ни на флангах Курило-Камчатской дуги, ни в других дугах. Результаты детальных исследований сейсмичности за 2 месяца до первого из Центрально-Курильских землетрясений, оказались типичными для периода форшоков (меньшая сейсмическая активность Симуширского блока к которому приурочен очаг 15.11.2006 г., особенно на глубинах 0-50 км, пониженный наклон графика повторяемости и т.п.).
PACS: 91.30.Ga, 91.50.Wy
ВВЕДЕНИЕ
Области сейсмического затишья являются наиболее опасными с сейсмологической точки зрения как потенциальные места возможного возникновения катастрофических землетрясений. Выдающимся событием начала XXI столетия из ряда таких землетрясений было Суматринское землетрясение 26 декабря 2004 г. с М ~ 9, возникшее в такой области (сейсмической бреши) между о. Суматра и Андаманскими о-вами. Оно вызвало не только большие разрушения на о. Суматра, но и возбудило волну цунами высотой более 10 м во внутреннем Андаманском море и Индийском океане. В итоге наблюдалась массовая гибель людей не только в эпицентральной зоне землетрясения, но и на побережьях многих стран: Таиланда, Индии и Шри-Ланки. По имеющимся данным это землетрясение было сильнейшим в районе Индонезии по крайней мере за
последние 200 лет [Соловьев, Го, 1974], поскольку информация о сильнейших сейсмических событиях за большие сроки отсутствует. Согласно мировому каталогу землетрясений за 1897-1985 гг. [Мировой каталог..., 1986] сильнейшие из них с М ~ 8 в окрестностях Суматринского очага 2004 г. произошли в 1935 г. в районе о-вов Бату к юго-востоку от его эпицентральной зоны и в 1941 г. в районе Андаманских о-вов севернее зоны. На основе изучения исторических сведений о цунами, возбужденных крупнейшими землетрясениями XVШ-XIX вв., предполагалось также возникновение землетрясений с М = 8.0-8.5 в 1797, 1833 и 1861 гг. [Соловьев, Го, 1974]. Все они произошли у центральной части побережья о. Суматра к юго-востоку от очага землетрясения 2004 г. и сопровождались цунами. Таким образом, сейсмическое затишье перед Суматрин-ским землетрясением длилось 60-70 лет, но в тече-
ние указанного периода в этой зоне возникали очаги с М = 7.0-7.6 [Балакина, 2006].
Учитывая катастрофические последствия Су-матринского землетрясения, рядом специалистов Института океанологии РАН было обращено внимание на существование сейсмической бреши в центральной части Курильской дуги протяженностью >250 км между проливами Буссоль и Крузенштерна согласно схеме долгосрочного прогноза С.А. Федотова [Федотов, 1965; 1968]. На этом участке сейсмическое затишье длилось около 90 лет, так как предшествующие землетрясения с М = 8.0-8.2 произошли в 1915 г. на северо-восточном фланге зоны молчания и в 1918 г. на ее юго-западном фланге.
После обращения в Президиум РАН были получены средства на проведение двух экспедиций в район Центральных Курил: геолого-геофизической в 2005 г. и сейсмологической в 2006 г. Предварительные результаты геологической экспедиции с прогнозом возможной магнитуды землетрясения в пределах Центрально-Курильской бреши опубликованы в 2006 г. [Лаверов и др., 2006]. В настоящей статье рассматриваются материалы детальных сейсмологических исследований ИО РАН с донными станциями в Центрально-Курильской области.
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ И СЕЙСМОЛОГИЧЕСКИХ ДАННЫХ
ПО РАЙОНУ ЦЕНТРАЛЬНЫХ КУРИЛ
Курильская островная дуга является юго-западным сегментом Курило-Камчатской дуги. Ее структура асимметрична относительно центрального звена (Центрально-Курильская область) между глубоководными проливами Буссоль и Крузерштерна, которая включает один достаточно большой остров Симушир и ряд мелких о-вов - Кетой, Расшуа, Матуа и др. К северо-востоку от Центральных Курил расположен только один крупный остров - Па-рамушир, в то время как с юго-запада к этой области примыкают три таких острова - Уруп, Итуруп и Кунашир.
Особенностью тектоники Курило-Камчатской дуги является ее раздробленность крупными поперечными тектоническими нарушениями на ряд блоков. Предполагается, что проливы между островами приурочены к этим нарушениям, в частности, глубоководные проливы Буссоль и Крузерштерна обозначают, по мнению некоторых исследователей, глубинные разломы (см., например, [Гнибиден-ко и др., 1980]).
При изучении структуры земной коры Курильской гряды в конце 50-х-начале 60-х гг. XX в. методом ГСЗ было установлено, что в районах Северных и Южных Курил она относится к континентальному типу и имеет мощность 32-35 км. Однако в центральной части гряды на участке между о-вами
Уруп и Кетой мощность земной коры была определена в 15 км с последующим возрастанием в сторону пролива Крузенштерна до 20 км. Резкое сокращение ее мощности в центре Курильской гряды послужило поводом для отнесения коры этого участка к субконтинентальному типу и выдвижению предположения о потенциальной возможности соединения Южно-Охотской котловины Охотского моря с Тихим океаном [Косминская и др., 1963]. Версия об особом типе земной коры Центрально-Курильской области основывалась на недостаточно полных системах наблюдений в условиях сложного строения среды.
Комплексные исследования методами ГСЗ, КМПВ и МОВ НСП, а также МОВЗ, проведенные в 1983-1984 гг. в районе центрального звена Курило-Камчатской дуги, позволили устранить существующее заблуждение и установить, что структура земной коры здесь практически не отличается от таковой для северо-восточного и юго-западного флангов дуги [Злобин и др., 1987; Аносов и др., 1988]. Мощность коры под о. Симушир и у северной оконечности о. Уруп по данным ГСЗ оказалась равной 30 км, под проливом Буссоль - около 28 км, а на участке о. Симушир-о. Матуа - 25 км [Злобин, Зло-бина, 1991]. При этом максимальная мощность (30 км) наблюдается непосредственно под о. Симушир, в то время как в юго-западной и северо-восточной частях дуги область утолщения земной коры ("корень") смещена в направлении глубоководного желоба [Косминская и др., 1963]. Весьма примечательно, что на продольном профиле о. Уруп - о. Расшуа в кровле "базальтового" слоя на глубинах 8-10 км выявлено смещение по зоне разлома Буссоль с амплитудой более 2 км (поднято северо-восточное крыло разлома) [Аносов и др., 1988]. К сожалению, данные о поведении сейсмических границ на глубинах до 8 км и глубже 10 км отсутствуют.
Если структура земной коры центральной части Курильской дуги мало отличается от таковой для ее флангов, то наряду с этим известны некоторые геолого-геофизические особенности этой области дуги. Прежде всего, это высокая вулканическая активность тыловой (внутренней) стороны островов. Так, линейная плотность вулканов на 100 км в проливах Буссоль и Крузерштерна с Охотской стороны в 1.7-4.8 раза выше по сравнению с их плотностью во фронтальной (океанической) части дуги, а тепловой поток здесь достигает 100 мВт/м2 [Авдейко, 1993]. Участкам с повышенной плотностью вулканов соответствуют максимумы аномального гравитационного поля в редукции Фая. В то же время вся Центрально-Курильская зона расположена в области положительных аномалий этого поля в редукции Буге [Павлов и др., 1970].
В региональном магнитном поле острова Центрально-Курильской зоны расположены в области отрицательных аномалий интенсивностью 100-200 у
Рис. 1. Схема сейсмического прогноза для Курило-Камчатского региона в течение 1965-2002 гг. [Федотов, Чернышев, 2002]: 1 - инструментальные эпицентры главных толчков землетрясений с М > 7.7; 2 - границы областей очагов землетрясений с М > 7.7, проведенные с точностью ±10 км; 3 - те же границы, проведенные с меньшей точностью; 4 -вероятные области очагов землетрясений 1904-1918 гг. с М > 7.7; 5 - предполагаемая область очага землетрясения 1841 г.; 6 - наиболее вероятные места следующих землетрясений с М > 7.7; 7 - менее вероятные места следующих землетрясений М > 7.7; 8 - границы полосы изученности; 9 - оси глубоководных желобов; 10 - ось вулканического пояса Курило-Камчатской дуги.
[Кочергин, Павлов, 1977]. На
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.