ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2013, том 453, № 6, с. 680-685
= ГЕОФИЗИКА =
УДК 550.348 (571.54/.55)
ОСОБЕННОСТИ СЕЙСМИЧЕСКИХ АКТИВИЗАЦИЙ СРЕДНЕГО БАЙКАЛА В 2008-2011 гг.
© 2013 г. В. И. Мельникова, Н. А. Гилева, В. С. Имаев, Я. Б. Радзиминович, Ц. А. Тубанов
Представлено академиком Ю.Г. Леоновым 04.11.2012 г. Поступило 05.12.2012 г.
Б01: 10.7868/8086956521336019Х
Район Среднего Байкала традиционно считается высокосейсмичным. В пределах акватории озера наблюдается, как минимум, две полосы повышенной концентрации эпицентров землетрясений, одна из которых приурочена к центру, другая к юго-восточному борту впадины. В горном окружении Байкала сейсмическая активность резко падает (рис. 1).
20 мая 2008 г. на юго-восточном борту озера вблизи мыса Крестовый произошло достаточно сильное сейсмическое событие (Мм, = 5.3), предварявшееся форшоками и сопровождавшееся значительной серией афтершоков. На фоне данной активизации в 50 км к югу от эпицентра ее главного толчка 16 июля 2011 г. было зарегистрировано еще одно сейсмическое событие подобной магнитуды (Мщ = 5.3) в горном массиве хр. Улан-Бургасы. Это землетрясение также имело афтершоки, но менее активные, чем при первой последовательности. Цель данной работы — изучение сценариев развития указанных сейсмических активизаций, что необходимо, в первую очередь, для оценки сейсмической опасности центрального сектора Байкальской рифтовой зоны, а также для изучения геодинамических аспектов развития региона.
Рассматривая сейсмическую активность территории, выделенной на рис. 1 штриховым контуром, в целом можно отметить, что в период инструментальных наблюдений (1950—2011 гг.) здесь зарегистрировано около 25000 сейсмических событий раз-
Институт земной коры
Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск
Байкальский филиал Геофизической службы Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск
Геологический институт
Сибирского отделения Российской Академии наук, Улан-Удэ
личной магнитуды, среди которых максимальной энергией характеризовалось Среднебайкальское землетрясение 29 августа 1959 г. с М = 6.8 [4]. Очаг данного события был сформирован в рифтовом поле напряжений [1], при этом активность многочисленных афтершоков, сопровождавших землетрясение, довольно быстро затухла. Таким образом, среди инструментально зарегистрированных землетрясений Среднего Байкала сильные толчки 2008 г. и 2011 г. по энергетическому уровню уступают лишь Среднебайкальскому землетрясению 1959 г.
Согласно историческим и ранним инструментальным данным, в исследуемом районе локализуются эпицентры еще нескольких ощутимых событий, среди которых наибольший интерес вызывают землетрясения 26 мая 1939 г. (М = 6.0), 4 июня 1939 г. (М = 5.0), 6 мая 1949 г. (М = 5.8), 6 октября 1960 г. (М = 5.5) и 28 октября 1961 г. (М = 5.5) [4]. Признаки же палеоземлетрясений, согласно последнему на текущий момент списку сейсмодислокаций Прибайкалья [7], непосредственно в рассматриваемом районе отсутствуют.
По своему местоположению землетрясение 2008 г. было названо Максимихинским, а 2011 г. — Туркинским. Оба события сопровождались ощутимыми макросейсмическими эффектами: интенсивность сотрясений в ближайшем населенном пункте Максимиха (А = 17 км) при одноименном землетрясении составила 5—6 баллов, при Туркинском в селе Соболиха (А = 11 км) — 6—7 баллов (по шкале Ы8К-64). В последнем случае отмечены многочисленные случаи повреждения кирпичных печей и дымовых труб.
При регистрации и локализации афтершоков землетрясения 20 мая 2008 г. использовалось 30 стационарных станций Бурятского и Байкальского филиалов ГС СО РАН. В наблюдениях за событием 16 июля 2011 г. кроме этих станций участвовали и временные: "Половинка", "Горячинск", "Соболиха", "Золотой Ключ" и "Катково". К сожалению, период их работы ограничился несколькими сутка-
□ 3.6-4.0
О 4.1-4.5
4.6-5.0
О 5.1-5.9 1
6.0-6.5
^^6.6-7.0
6.0-6.5
2
6.6-7.0
+ 3
О 4
600 500 400 300 200 100 0
с.ш.
56°
54°
52°
104° 106° 108° 110° в.д.
Рис. 1. Карта эпицентров землетрясений Центрального Прибайкалья за период 01.01.1950 г.—31.12.2011 г. Район исследования выделен штриховым контуром; 1, 2 — эпицентры инструментальных и исторических землетрясений (М> 3.6); 3 — эпицентры Максимихинского 2008 г. и Туркинского 2011 г. землетрясений; 4 — механизм очага в проекции нижней полусферы (выходы осей сжатия и растяжения показаны темными и светлыми точками, области волн сжатия затемнены). Гистограммы: а, б — распределения во времени числа афтершоков Максимихинского и Туркинского землетрясений; в — распределения числа гипоцентров N по глубинам к.
ми, за исключением станции "Горячинск", которая действует и в настоящее время.
Несмотря на то, что моментные магнитуды данных сильных толчков равны (М„ = 5.3), а площади эпицентральных полей сопоставимы (около 100 км2), по числу землетрясений и их суммар-
ной энергии максимихинская последовательность (за первые 5 суток N = 555) значительно превосходит туркинскую N = 135), при этом их продолжительность также различна (рис. 1а, б). В первом случае активизация эпицентральной зоны продолжается более 4 лет (вплоть до 2012 г.),
Рис. 2. Пространственно-временное распределение Максимихинской (а) и Туркинской (б) последовательностей землетрясений и механизмы очагов отдельных сейсмических событий. 1 — эпицентры главных толчков; 2, 3 — кайнозойские разломы; стереограммы фокальных механизмов землетрясений (даты: число, месяц, год) приведены в проекции нижней полусферы (выходы главных осей сжатия и растяжения обозначены черными и белыми точками). Механизмы очагов главных событий определены А.И. Середкиной путем расчета тензора сейсмического момента по поверхностным волнам.
53.3°
с.ш.
МЕЛЬНИКОВА и др. (а)
20.05.08
53.1° 108.15°
53.1°
с.ш.
15.06.0831.01.10
оооЧ
5.05.10
01.02.1031.12.11
108.9° в.д.
(б)
16-18.07.11 да.1
52.7°
о\ *
Турка О *\г/: ' "
ОШЛ
оз. Котокель
Щит-
108.1°
108.9° в.д.
01
во втором затухание афтершокового процесса произошло в течение первых 6 месяцев. Существенная разница наблюдается и в гипоцентраль-ных полях рассматриваемых активизаций. Из рис. 1в видно, что туркинские землетрясения значительно заглублены относительно максимихин-ских (ошибки в обоих случаях 8Н < 5 км), что не удивительно, поскольку толщина земной коры в горном обрамлении Среднего Байкала больше (~40 км), чем в самой впадине (~35 км) [3].
Оценка механизмов очагов Максимихинского и Туркинского землетрясений показала, что первое событие произошло в обстановке сдвига с небольшой сбросовой компонентой (рис. 2а). Землетрясения с подобными фокальными механизмами широко распространены в локальных сейсмоактивных районах рифтовой зоны. Второй очаг сформировался в обстановке практически чистого растяжения (рис. 2б), хотя находился он в горном массиве. Характерно, что в обоих случаях оси напряжений растяжения имели близгоризон-
тальную северо-западную ориентацию, что типично для этой части Байкальского рифта.
Пространственно-временные распределения эпицентров землетрясений в двух сейсмических активизациях показывают, что конфигурация эпицен-трального поля максимихинских событий (рис. 2а) с течением времени меняется. В начальный период (20.05—14.06.2008 г.) они занимают компактную область между главным толчком и мысом Крестовый, затем намечается близмеридиональная миграция эпицентров. В данном направлении, наиболее четко проявленном в 2010—2011 гг., сформировались отдельные скопления (кластеры) землетрясений. Наличие в очаговой области Максимихинского землетрясения с Мщ = 5.3 субмеридиональной зоны деструкции земной коры подтверждается фокальными механизмами отдельных более слабых событий, в очагах которых плоскости разрывов имеют аналогичное простирание, при этом отмечается также стабильная северо-западная ориентация оси растяжения. Тип
подвижек в очагах преимущественно сбросовый (за исключением события 14.11.2009 г.).
Развитие афтершокового процесса Туркинско-го землетрясения происходит по более простому сценарию (рис. 2б). Компактное поле эпицентров с течением времени не претерпевает особых изменений. Зона деструкции, выявленная при афтершо-ковом процессе, располагается в центре массивного блока земной коры, ярко выраженного в рельефе. Механизмы отдельных землетрясений последовательности, в том числе и главного толчка, имеют исключительно рифтовый характер.
Информация, полученная в результате сейсмологических исследований, косвенно отражает геолого-структурные особенности сейсмоактивных объемов земной коры. В этом смысле тектоническая позиция рассматриваемой территории (рис. 3) характеризуется развитием системы линейных горных массивов северо-восточного простирания, обрамляющих котловину оз. Байкал: отрогами хребта Улан-Бургасы, Голондинским хребтом и хребтом Чёрная Грива (с абсолютными отметками 1500—1700 м), сложенными кристаллическими сланцами, плагиогнейсами и амфиболитами архейского возраста. Последние прорваны протерозой-нижнепалеозойскими грани-тоидами и выделены в единый комплекс Байкальской глыбы, характерный для всего исследуемого района [5].
Обычно каждое крупное сейсмическое событие связывают с определенным разломом или его фрагментом, но из рис. 2а следует, что ни одна из двух возможных плоскостей разрывов в очаге Максими-хинского землетрясения не совпадает с ориентировкой установленных разломов [2, 6]. В этом случае нельзя не заметить, что информация о раз-ломной тектонике эпицентральной области данного сейсмического события крайне ограничена. В то же время распределение в пространстве более слабых толчков последовательности в определенной степени свидетельствует об ориентации зон ослабленной прочности в коре. В связи с этим можно предположить, что в эпицентральной области Максимихинского землетрясения присутствуют обновленные либо вновь образованные разрывные нарушения субмеридиональной или субширотной ориентации. Последнее направление подчеркивается морфоструктурными особенностями мыса Крестовый — ярко выраженной тектонической обособленностью крупного тектонического блока, возможно, контро
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.