ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2009, № 5, с. 51-69
УДК 550.3
О СЕЙСМИЧНОСТИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ КАМЧАТКИ ПЕРЕД КРОНОЦКИМ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ 1997 г. (М = 7.9)
© 2009 г. И. П. Кузин, Ä. Б. Флёнов
Институт океанологии РАН, Москва 117997 Поступила в редакцию 13.03.2008 г.
Приведены результаты детального изучения сейсмичности Центральной Камчатки за 1960-1997 гг. на основе модификации традиционного подхода. Основные элементы этого подхода: а) детализация структуры сейсмоактивной области (Кроноцкий и Шипунский геоблоки, блоки - континентальный склон и прибрежная часть); б) изучение изменений числа землетрясений с М = 4.5-7.0 и количества высвобожденной сейсмической энергии во времени; в) изучение вариативности сейсмичности; г) раздельная оценка повторяемости землетрясений с глубинами очагов 0-50 и 50-100 км. В итоге, наряду с подтверждением возникновения затишья перед Кроноцким землетрясением 05.12.1997 г. (М = 7.9), установлена связь начала затишья с положением сейсмоактивной зоны по отношению к части эпицен-тральной области, прилегающей к эпицентру главного толчка. Наиболее ранний срок затишья с уменьшением числа землетрясений и количества высвобожденной сейсмической энергии соответствует землетрясениям с М = 4.5-7.0 на глубинах 0-100 км в Кроноцком геоблоке (8-9 лет до землетрясения). Промежуточное начало затишья соответствует удаленным сейсмоактивным зонам Шипунского геоблока и круговой зоне по методу RTL, объединяющей Шипунский и Кроноцкий геоблоки (6 лет). По данным слабых землетрясений (М > 2.6) с очагами на глубинах 0-70 км в юго-западной части эпицентральной зоны (расстояния 50-100 км от эпицентра главного толчка) затишье наступает за три с небольшим года (40 мес.) до момента главного толчка, а в непосредственной близости от его эпицентра (0-50 км) - за два с небольшим года (25 мес.). Эти результаты позволяют более уверенно выделять другие виды геофизических предвестников в периоды сейсмического затишья перед катастрофическими землетрясениями.
]ВВЕДЕНИЕ
Под Центрально-Камчатским регионом подразумевается участок сейсмоактивной зоны Камчатки между п-овом Шипунский и серединой Камчатского залива согласно варианту схемы сейсмического прогноза С.А. Федотова по состоянию на 2000 г. [24]. Протяженность этого сегмента составляет 350 км. В его пределы входят все землетрясения континентального склона Камчатки, Кроноц-кого залива, Кроноцкого полуострова и юго-западной части Камчатского залива. В дополнение к сегменту "прирезан" подводный хребет Шатского, продолжающий полуостров на юго-восток от мыса Шипунский в сторону оси глубоководного желоба. С учетом этого расстояние между юго-западным и северо-восточным флангами сегмента вдоль континентального склона достигает 380 км. Более подробная характеристика Центрально-Камчатского сегмента приводится ниже.
В рассматриваемом регионе в течение 39 лет (1959-1997 гг.) произошли два сильнейших землетрясения: Шипунское 1959 г. (М = 7.6 ± 0.3) и Кро-ноцкое 1997г. (М = 7.9 ± 0.2). Наряду с этим в пределах соседнего, Камчатского сегмента, в 1971 г. возникло Усть-Камчатское землетрясение (М = 7.8 ± ± 0.2). Его очаговая область, в отличие от областей двух сильнейших землетрясений Центрально-Камчатского сегмента, имеет субмеридиональную ори-
ентацию, охватывая подводное продолжение Камчатского п-ова [5]. Положение этой очаговой зоны вблизи границы Камчатки и Алеутской дуги и ее ориентация, параллельная простиранию структур последней, наводит на мысль о возможности влияния дуги на генерацию Усть-Камчатского землетрясения.
Кроноцкое землетрясение, по данным о распределении афтершоков, имеет аномально большие размеры эпицентральной области (эллипс с осями 200 и 100 км [5], что больше по длине в 1.15 раза, а по ширине в 2.5 раза, чем по рекомендованному к карте сейсморайонирования ОСР-97 соотношению между М, Ь и Цг (для М = 7.9 соответственно Ь = 175 км, Цг = 40 км [22]). Инструментальные эпицентры главного толчка и сильнейшего афтершока, равно как и большая часть области очага Кроноцкого землетрясения, расположены под континентальным бортом глубоководного желоба. Однако северо-западная граница области проходит под Кроноцким п-овом и прилегающими к нему частями Кроноцкого и Камчатского заливов и включает верхнюю часть зоны Беньофа.
Необходимо отметить, что тематике, заявленной в настоящей статье, сразу после Кроноцкого землетрясения были посвящены две работы [10, 15]. В первой из них на статистической основе рассмотрены флуктуации сейсмичности в пределах эпицен-
51
4*
тральной зоны (континентальный склон Камчатки) в виде затиший и активизаций по слабым землетрясениям с К > 8.5 и глубинами очагов до 70 км на основе данных региональных станций Камчатки за 1962-1997 гг. В пределах этой области по сетке размером 7 км (широта) на 8 км (долгота) в радиусе 30 км от каждого узла сетки подсчитывались числа землетрясений по месячным интервалам времени. Затем по специальным программам определялись функции активности и величины скорости спадания или нарастания потока сейсмических событий. На следующем этапе картировались узлы сетки, характеризующиеся изменением скорости потока событий в 2, 4 и 8 раз по отношению к фоновой сейсмичности, вплоть до полного сейсмического затишья. Объемы с уменьшением сейсмичности, превышающей заданный уровень, объединялись в единую область сейсмического затишья. В случае заданного возрастания сейсмичности объединение элементарных объемов дает область сейсмической активизации.
В результате в эпицентральной зоне Кроноц-кого землетрясения, т.е. над будущим очаговым разрывом, были выявлены две статистически значимые области (провинции) сейсмического затишья и активизации. Области сейсмического затишья располагаются соответственно к юго-востоку (северная) и югу (южная) от Кроноцкого полуострова. По мнению авторов [15] с ними практически совпадают области активизации. Однако при внимательном рассмотрении наблюдается значительное расхождение в расположении областей затишья и активизации в южной провинции.
Весьма примечательно, что к зоне перекрытия аномалий сейсмичности северной области приурочены эпицентры главного толчка и одного из сильнейших афтершоков с Mw = 6.3, а к зоне перекрытия аномалий южной области - эпицентры сильнейшего афтершока Mw = 6.7 и сильного афтершока с Mw = 6.1.
При анализе временного хода формирования выделенных аномальных областей было установлено, что области затишья выявлены с надежностью > 99%, а области активизации с надежностью > 95%.
В северной зоне период затишья определяется промежутком от 25 до 18 мес. перед возникновением Кроноцкого землетрясения (примерно с 05.11.1995 г. до 05.06.1996 г.). С середины 1996 г. до конца 1997 г. выделяется период активизации сейсмичности.
В южной зоне период затишья имеет длительность от 40 до 24 мес. (с 05.08.1994 г. до 05.12.1995 г.), после которого наблюдается активизация сейсмичности.
В [10], посвященной главным образом изучению возможностей метода RTL при выявлении среднесрочных предвестников для 12 камчатских землетрясений с М > 6.8 , приведены также краткие результа-
ты применения этого метода и для области Кроноцкого землетрясения 1997 г. Согласно работе [19] параметр RTL есть произведение трех функций: а) эпицентральной (R), соответствующей совокупности эпицентральных расстояний землетрясений от центра круговой области в заданный интервал времени; б) временной (7), соответствующей совокупности времен сейсмических событий в рамках этого интервала времени; в) функции размера очагов энергетической (L), соответствующей совокупности длин очагов использованных сейсмических событий, скоррелированных с классами энергии землетрясений. Изменение параметра RTL перед сильными землетрясениями имеет бухтообразный характер.
Исследования сейсмичности применительно к Кроноцкому землетрясению в [10] производилось по данным землетрясений с К = 9-13 и глубинами очагов 30-100 км за 1962-1997 гг. в круговой области радиуса 150 км с центром, смещенным примерно на 30 км к юго-западу от середины эпицентральной зоны этого сейсмического события. Было установлено, что в этой зоне аномалия RTL, соответствующая сейсмическому затишью, продолжалась в течение 1991-1995 гг., сейсмическая активизация наблюдалась в 1996-1997 гг.
Сопоставление результатов рассмотренных работ приводит к выводу, что в определении сроков затишья перед Кроноцким землетрясением наблюдаются расхождения даже по данным для разных частей эпицентральной области. В пределах северной части, наиболее близкой к эпицентру главного толчка, период затишья самый короткий - 7 мес. (05.11.1995-05.06.1996 гг.). Для более удаленной южной части начало затишья проявилось на 15 мес. раньше (05.08.1994 г. против 05.11.1995 г.) и длилось оно в 2 с лишним раза дольше (16 мес. против 7). При этом сдвиг момента начала активизации в сторону опережения составляет полгода, т.е. в южной части области начало затишья и его окончание происходит раньше, чем в ее северной части.
По сравнению с оценкой в [10] начало затишья в эпицентральной области запаздывает на 3.5-4.0 года. В то же время периоды активизации сейсмичности в обеих работах совпадают.
По-видимому, расхождения определяются отчасти различием исходных методических посылок ("чистая" статистика в [15] и статистика плюс энергетические параметры землетрясений в методике, используемой в [10]). К этому следует добавить различия в объемах изучаемой среды. В первой работе исследуются только землетрясения континентального склона на глубинах до 70 км, во второй - в зону радиуса 150 км наряду с этим входят землетрясения прибрежной и береговых зон, а также верхней части зоны Беньофа (h = 30-100 км) при исключении коровых землетрясений (h = 0-30 км).
Другим из возможных объяснений с учетом отмеченного расхождения является различие диапа-
зонов глубин очагов землетрясений (коро-мантий-ные в [15] и только мантийные в [10]), что и определяет разную реакцию среды на изменение напряженного состояния. Иными словами, можно предполагать, что изменение напряжений в мантии начинается раньше и длится дольше, чем в коре и подкоровой части мантии
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.