УДК 550.3
О ВЛИЯНИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ НА ОЦЕНКУ ХАРАКТЕРИСТИК СЕЙСМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПЕРЕД ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ 1997 Г. (M = 7.9) © 2011 г. И. П. Кузин1, В. И. Левина2, А. Б. Флёнов1
1 Учреждение Российской академии наук Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН 117997Москва, Нахимовский проспект, 36, e-mail: grinda06@mail.ru 2 Учреждение Российской академии наук Геофизическая служба РАН, Камчатский филиал (КФ ГСРАН) 683006Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9, e-mail: vlr.levina@gmail.com Поступила в редакцию 29.09.2009 г.
Приведены результаты детального изучения сейсмичности Центральной Камчатки за 1962—1997 гг. на основе модификации традиционного подхода. Основные элементы этого подхода: а) детализация структуры сейсмоактивной области с выделением Кроноцкого и Шипунского геоблоков и блоков — континентального склона и прибрежной части; б) изучение изменений числа землетрясений с M = 3.0—7.2 и количества высвобожденной сейсмической энергии во времени на глубинах 0—50 и 51 — 100 км; в) изучение вариативности сейсмичности; г) раздельная оценка повторяемости корово-мантийных землетрясений с глубинами очагов 0—50 и мантийных на глубинах 51—100 км. В итоге, наряду с подтверждением возникновения затишья перед Кроноцким землетрясением 05.12.1997 г. (M = 7.9), установлена связь его начала с положением сейсмоактивной области по отношению к эпицентру главного толчка. Затишье является преобладающей чертой процесса в период подготовки землетрясения и характеризуется уменьшением числа землетрясений (первый признак) и количества высвобожденной сейсмической энергии (второй признак). По первому признаку в обеих частях Кроноцкого геоблока, близкого к очаговой зоне одноименного землетрясения, начало затишья во всем диапазоне глубин 0—100 км приходится на 1987 г. В Шипунском геоблоке, более удаленном от очаговой зоны, затишье возникает раньше в мантии внутренней области (1988 г.) и несколько позднее на глубинах 0—50 км в пределах континентального склона (1989 г.). По второму признаку во внутренней области Кроноцкого геоблока затишье наступает в то же время на малых глубинах, а затем, на год позже, в мантии (1988 г.). Под континентальным склоном желоба Шипунского геоблока затишье на малых глубинах тоже начинается в 1987 г., в то время как во внутренней зоне оно запаздывает на 3 года (1990 г.) и охватывает сейсмоактивную среду на глубинах 0—100 км. Приведенные данные совпадают или достаточно близки к оценке начала затишья для круговой области радиусом 150 км, объединяющей Короноц-кий и Шипунский геоблоки, по методу RTL (1990 г.)
По данным о слабых землетрясениях (M > 2.6) с очагами на глубинах 0—70 км преимущественно в пределах континентального склона Кроноцкого геоблока в юго-западной части эпицентральной зоны (расстояния 50—100 км от эпицентра главного толчка) затишье наступает за три с небольшим года (середина 1994 г.) до момента главного толчка, а в непосредственной близости от его эпицентра (0—50 км) — за два с небольшим года (конец 1995 г.). Эти результаты свидетельствуют о разных временах начала накопления напряжений в различных объемах среды в период подготовки катастрофического землетрясения, что следует учитывать при анализе данных по другим видам геофизических предвестников.
ВВЕДЕНИЕ
В статье авторов [Кузин, Флёнов, 2009] была дана предварительная характеристика сейсмического режима Центрально-Камчатской сейсмоактивной зоны по данным о событиях с М > 4.5 (1960—1997 гг.) за 38 лет до катастрофического Кроноцкого землетрясения с М = 7.9.
Исследования проводились на основе детализированной схемы района с выделением двух геоблоков — Кроноцкого и Шипунского, разделенных на блоки континентального склона глубоководного желоба и прибрежной части Кроноцкого залива, включающей одноименные п-ова. Анализ распре-
деления годовых чисел землетрясений с М = 4.5—7.0 и количества высвобожденной сейсмической энергии в структурных блоках позволил выявить наличие упреждающего затишья сейсмичности перед Кроноцким землетрясением 1997 г. в Кроноцком геоблоке за 8—9 лет до его возникновения, а в Шипунском — за 6 лет. В то же время при использовании другими авторами землетрясений с более низким энергетическим порогом (например, с М > 2.6 по [Салтыков и др., 1998]) момент сейсмического затишья в пределах Шипунского геоблока отмечается почти за три с половиной года (40 месяцев), а в
Кроноцком геоблоке — за два с лишним года (25 месяцев) до Кроноцкого землетрясения.
Недостатком публикации 2009 г. является использование ограниченного объема выборки (440 землетрясений) при достаточно высоком энергетическом пороге (М > 4.5). Поэтому невозможно было провести раздельно изучение особенностей временного распределения коро-мантийных (И = 050 км) и мантийных (И = 51—100 км) событий и высвобожденной сейсмической энергии, а также построить для них графики повторяемости по периодам (1960-1969, 1970-1979, 1980-1989 и 1990-1997 гг.). Для исправления этого недочета в соответствии с рекомендацией рецензента было проведено повторное изучение особенностей сейсмического режима Центральной Камчатки за 1962-1997 гг. на основе Каталога КОМСП с тех же исходных позиций, понизив исходный энергетический порог до М = 3.0.
При анализе сейсмичности используется в целом традиционный подход, хотя и с некоторыми новыми элементами, введенными в предшествующей работе [Кузин, Флёнов, 2009]: временной ход числа коро-мантийных и мантийных землетрясений и коэффициенты их вариации, а также ход высвобождения сейсмической энергии и повторяемость землетрясений на глубинах 0-50 и 51-100 км. Целью такого подхода является выявление связи сейсмичности с деформацией среды, установленной по резкому возрастанию скоростей объемных волн в зоне Беньофа на глубинах от 45-55 до 140 км по данным за 1991— 1997 гг Рост скоростей составил: для Р-волн - от 8.5 км/с на глубине 55 км до 9.7 км/с на глубине 140 км; для S-волн - от 4.8 км/с на глубине 45 км до 5.3 км/с на глубине 140 км. Ближе к подошве коры (глубины 30+45-55 км) диапазон скоростей ¥р составил 7.8-8.0+8.5 км/с, диапазон V 4.3-4.5+4.8 км/с [Кузин и др., 2006].
Исходя из этого, необходимо рассмотрение данных по сейсмичности отдельно для Кроноцкого геоблока, включающего одноименный полуостров с прилегающими частями Камчатского и Кроноцкого заливов, так и для Шипунского геоблока с одноименным полуостровом и прилегающей частью Кроноцкого залива. К первому геоблоку приурочена очаговая область Кроноцкого землетрясения, при этом континентальный склон желоба в районе п-ова можно предположительно рассматривать как ближнюю зону очага землетрясения. Следовательно, сейсмический режим в пределах данной области непосредственно связан с подготовкой землетрясения. В то же время Шипунский геоблок является периферической областью, где временной ход сейсмичности может быть иным. Кроме того, представляется также целесообразным анализ хода числа землетрясений не только под континентальным склоном желоба Камчатки, где глубина очагов не превышает 50 км, но и во внутренней части геоблока под полуостровом и побережьем, вплоть до со-
временного вулканического пояса. В этой части землетрясения возникают на глубинах до 150200 км, образуя наклоненную под Камчатку зону Беньофа [Федотов и др., 1985]. В первом случае сейсмичность сосредоточена главным образом в земной коре (65%), во втором - распространяется на значительную часть мантии. Поскольку наибольшие изменения скоростей объемных волн перед Кроноцким землетрясением произошли именно в мантии (глубины 45-55+140 км [Кузин и др., 2006]), необходимо проанализировать вариации не только коровой, но и мантийной сейсмичности.
Далее рассматриваются некоторые характеристики сейсмического режима Центральной Камчатки за 1962-1997 гг. с учетом изложенных выше соображений.
Исходные данные по изучению сейсмичности Центральной Камчатки были взяты из Бюллетеней Камчатской опытно-методической сейсмологической партии (КОМСП). Использовались землетрясения с М > 3.0 и глубинами очагов 0-100 км в пределах района со следующими координатами: ф = 52°] X = 160.5-162°Е; ф = 53°]], X = 160-164°Е; ф = 53.3°]], X = 159.6-164°Е; ф = 54.6°]], X = 159.6-164.7°Е; ф = = 55°]], X = 159.6-164°Е; ф = 56°]], X = 160-162°Е (рис. 1). Общий объем выборки составляет 5870 событий, что в 13 с лишним раз больше, чем в предшествующей работе [Кузин, Флёнов, 2009]. Из этого числа 4960 (84.5%) приходится на глубины 0-50 км (2600 - в Кроноцком блоке и 2360 - в Шипунском) и 910 (15.5%) - на глубины 51-100 км (540 - в Кроноцком геоблоке и 370 - в Шипунском).
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
В соответствии с поставленной задачей исследования проводились по следующим направлениям:
а) пространственно-временное распределение землетрясений с глубинами очагов 0-50 и 51-100 км и высвобожденной этими землетрясениями сейсмической энергии в пределах изучаемого региона;
б) построение графиков повторяемости для землетрясений с глубинами очагов 0-50 и 51-100 км в пределах отдельных структурных областей региона (внешняя - континентальный склон глубоководного желоба у Центральной Камчатки, внутренняя -Кроноцкий и Камчатский заливы и их побережье, включая Шипунский и Кроноцкий полуострова).
При выполнении исследований по первому направлению изучаемый регион был разделен на две части: северо-восточную, включающую Кроноц-кий полуостров и прилегающие районы Камчатского и Кроноцкого заливов, и юго-западную с Шипунским полуостровом и прилегающими участками Кроноцкого залива и хребта Шатского. Внешние границы на акватории в целом соответствуют границам Центрально-Камчатского сегмента согласно работе [Федотов, Чернышев, 2002] с некоторыми отступлениями: расширением на юго-западе за счет включения хребта Шатского и сужением на
Рис. 1. Границы Кроноцкого и Шипунского геоблоков и карта эпицентров землетрясений М > 3.5 Кроноцкого сегмента Курило-Камчатской дуги за 1990—1997 гг.
Цифры в кружках: 1, 2 — внутренние области геоблоков; 3, 4 — континентальный склон желоба в пределах геоблоков. Звездочки — вулканы Восточно-Камчатского вулканического пояса. Пунктирные овалы
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.