ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2004, № 9, с. 14-30
УДК 550.343.4
О РОЛИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ В СЕЙСМОГЕОДИНАМИКЕ И ПРОГНОЗЕ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ
© 2004 г. В. И. Уломов
Объединенный институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва Поступила в редакцию 12.03.2004 г.
На примере Памиро-Тянь-Шаня и Туранской платформы Среднеазиатского сейсмоактивного региона показана необходимость учета горизонтальной составляющей тектонических движений при изучении структуры сейсмичности и оценке сейсмической опасности. Особое значение такие исследования приобретают на равнинных платформенных территориях, в том числе на Скифско-Туран-ской плите и Восточно-Европейской платформе, где вертикальная составляющая движений незначительна. Сопоставление ранее полученных автором векторных и скалярных полей горизонтальных неоген-четвертичных движений земной коры Средней Азии с результатами недавних инструментальных ОРБ-измерений выявило их сходство с современными перемещениями земной поверхности рассматриваемой территории. Подтверждено наличие вращательной составляющей тектонических движений в общей сейсмогеодинамике региона.
ВВЕДЕНИЕ
Результаты GPS-измерений1, полученные за последние годы, и в том числе, на территории России и стран Средней Азии, еще раз со всей убедительностью указали на значимость горизонтальной составляющей тектонических движений в развитии земной коры и всей литосферы. С помощью глобальной спутниковой геодезии стало возможным не только получать высококачественную информацию о современной геодинамике, но и оперативно следить за всеми ее пространственно-временными изменениями, что особенно важно для целей адекватного сейсмического районирования и долгосрочного прогноза сильных землетрясений.
Первые шаги в изучении горизонтальных геодинамических движений в Средней Азии были предприняты автором еще в 60-70-х годах прошедшего столетия на основе разработанного им метода редукции динамики земной коры за неоген-четвертичное время [Уломов, 1966; 1972-1974]. Тогда же была отмечена роль горизонтальной и вращательной составляющей движений в прогнозе сейсмической опасности и введено новое понятие "сейсмогеодинамика" (СГД). В отличие от сейсмотектоники, характеризующей преимущественно статику и геометрическую связь сейсмических очагов с глубинным строением, сейсмогеодинамика рассматривает природу сейсмичности, как результат динамики земной коры и всей литосферы с учетом их иерархической структуры, прочностных свойств и процессов разрушения на раз-
1 GPS - Global Positioning System
ных масштабных уровнях - от локального очага землетрясения до региональных и глобальных сейсмогенерирующих объектов.
Метод редукции позволил воссоздать векторные и скалярные поля новейших и современных горизонтальных тектонических движений в Средней Азии. Одновременно была подтверждена тесная корреляция этих полей со структурой сейсмичности и гравитационного поля, объяснена нелинейная конфигурация графиков повторяемости землетрясений и их связь с прочностными и динамическими свойствами пород земной коры и всей литосферы. Особое внимание было обращено на заниженную оценку сейсмической опасности Ту-ранской плиты и на необходимость создания новой карты сейсмического районирования этой территории, считавшейся тогда практически асейсмичной. В связи с этим в 1967-1968 гг. на территории Туранской плиты были открыты первые сейсмические станции. Сейсмологические и деформометричес-кие наблюдения за местной сейсмичностью, процессами горизонтального растяжения и современного трещинообразования на земной поверхности в Центральных Кызылкумах позволили заявить в научной печати о подготовке в этом районе крупного землетрясения [Каржаув, Уломов, 1966; Уломов, 1972; 1974]. Долгосрочный прогноз подтвердился серией из трех сильнейших для платформы Газлийских землетрясений 1976 г. (магни-
туды2 М = 7.0 и 7.3) и 1984 г. (М = 7.2), произошед-
2 Здесь и далее магнитуда М соответствует М5, определенной по поверхностным волнам, и дополненному Специализированному каталогу землетрясений Северной Евразии / Ред. Н.В. Кондорская и В.И. Уломов) [http://socrates.wdcb.ru/scetac/].
ших в одном и том же очаге в Центральных Кызылкумах [Уломов, 1986].
Отрицание большинством геологов того времени роли горизонтальных тектонических движений иллюстрирует высказывание известного геолога Б.А. Петрушевского. Не признавая "новую глобальную тектонику" и не веря в возможности геофизических методов в изучении динамики земной коры, в том числе и Туранской плиты, знатоком которой он являлся, Б.А. Петрушев-ский с негодованием писал в адрес автора этой статьи: «...в отношении этой территории произошло не просто существенное нарушение равновесия между геологическим и геофизическим началом подхода к изучению землетрясений, с перемещением центра тяжести в геофизические работы. Дело усугубилось тем, что и тектоническую обусловленность сейсмичности Кызылкумов в последние годы все шире стали излагать геофизики, в первую очередь В.И. Уломов. Это именно он начал предлагать модные - с точки зрения приверженцев гипотезы "тектоники плит" - представления о связи кызылкумских землетрясений со сложными перемещениями крупных блоков земной коры и их надвиганиями или пододвиганиями на или под соседние блоки, включая сооружения Памира и Гиндукуша. .Следует сослаться и на его
з
обобщающее в этом отношении сочинение , касающееся всей Средней Азии, в котором широко описаны и более сложные движения - вращательные, якобы характерные для данного сектора Азии» [Петрушевский, 1977, с. 50].
Время же подтвердило правоту расчетов и построений, описанных в книге [Уломов, 1974] и в других публикациях автора. Недавние исследования динамики земной коры в Тянь-Шане с помощью GPS-измерений, выполненные немецкими и американскими учеными совместно с российскими, казахскими и киргизскими коллегами, привели практически к той же картине горизонтальных перемещений земной поверхности (включая и вращения геоблоков), какая и была воссоздана автором этих строк более тридцати лет тому назад и на что справедливо ссылаются сами исследователи [Abdrakhmatov et al., 1996].
С целью сопоставления результатов исследований неоген-четвертичной динамики земной коры Средней Азии, полученных ранее нами, с GPS-из-мерениями современных горизонтальных перемещений земной поверхности, ниже кратко излагается методика редуцирования и приводятся результаты, описанные в [Уломов, 1972; 1973; 1974] и направленные на оценку сейсмической опасности исследуемой территории. Приведены также современные данные, полученные с помощью аппаратуры GPS упомянутыми выше и другими ав-
3 Имеется в виду монография [Уломов, 1974].
Рис. 1. Сейсмогеодинамика Средней Азии. Фрагменты литосферных плит: ЕВП - Европейская, АЗП -Азиатская, ИРП - Иранская, ИНП - Индийская, КИП - Китайская. Двойные линии - границы плит; стрелки - направления их перемещения; жирный пунктир - оси региональных сейсмогенных структур, представляющих собой реликты островных дуг зон субдукции: 1 - Загросская, 2 - Памиро-Гималайская, 3 - Крым-Кавказ-Копетдагская, 4 - Южно-Тянь-Шаньская, 5 - Северо-Тянь-Шаньская, 6 - Алтайская, 7 - Саяно-Байкальская. Очаги землетрясений показаны в условных обозначениях рис. 2. Тонкие линии -границы государств.
торами на Северном Тянь-Шане. Показано, что особое значение такие исследования приобретают на равнинных платформенных территориях, в том числе на Скифско-Туранской плите и Восточно-Европейской платформе, где вертикальная составляющая движений незначительна, а сейсмический потенциал достаточно высок.
СЕЙСМОГЕОДИНАМИКА И СЕЙСМИЧНОСТЬ СРЕДНЕЙ АЗИИ
Рассматриваемая территория Средней Азии в геологическом отношении является эпиплатфор-менным орогеном, сформировавшимся за неоген-четвертичное время на месте эпигерцинской платформы, западная часть которой представлена ныне молодой Туранской плитой. Регион характеризуется высокой внутриконтинентальной сейсмичностью, обусловленной интенсивным геодинамическим взаимодействием нескольких крупных литосферных плит - Европейской, Азиатской, Иранской, Индийской и Китайской (рис. 1).
Анализ карты очагов землетрясений восточной части Средней Азии (рис. 2) позволяет выявить определенную закономерность в распределении сейсмического поля на этой территории, заключающуюся, в частности, в приуроченности сейсмогенных структур к зонам крупных разломов и к повышенному градиенту поля изостатических аномалий силы тяжести [Уломов, 1966]. В целом аномальное гравитационное поле региона представляет собой единую депрессию с центром в области Памира. При этом уменьшение напряжен-
Рис. 2. Сейсмичность восточной части Средней Азии: 1 - очаги землетрясений с М = 4.0 и более в интервалах ±0.2 и с шагом 0.5 единицы магнитуды; очаги с М > 7.0 изображены в виде эллипсов реалистичной ориентации и протяженности; цифрами указан год возникновения наиболее сильных и отдельных умеренных (на Туранской плите) землетрясений; 2 - градиент изостатических аномалий силы тяжести разной интенсивности; темный цвет соответствует более высоким значениям градиента (по материалам М.Е. Артемьева и М.К. Кабана [Кабан и др., 1998]); Т-Ф - Таласо-Фер-ганский разлом (правый сдвиг); СТШ - каледонский Северный Тянь-Шань; ЦТШ, ЮТШ - Центральный и Южный гер-цинский Тянь-Шань; тонкий пунктир - условная граница между орогеном Тянь-Шаня, Казахстанским щитом, Туранской и Таримской плитами. Тонкими линиями показаны границы государств.
40°
ности поля по направлению к Памиру происходит не монотонно, а характеризуется полосами повышенных градиентов (гравитационные ступени) и находится в соответствии с глубинным рельефом основных границ раздела в земной коре. Гравитационные аномалии отражают глубинное строение и вертикальную составляющую геодинамических движений. Они хорошо коррелируют со структурой сейсмичности, которой свойственны преимущественно надвиговые подвижки в очагах землетрясений. Сдвиговые же горизонтальные перемещения выражены очень слабо. Примером может служить крупнейший в Средней Азии Та-ласо-Ферганский сдвиг практически на всем своем протяжении. Исключение составляет
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.