ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2012, № 4, с. 65-78
УДК 550.34:551.242
РОИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ КАМЧАТСКОЙ ЗОНЫ СУБДУКЦИИ И ОЦЕНКА ВОЗМОЖНЫХ МЕСТ ЗАРОЖДЕНИЯ ЦУНАМИ
© 2012 г. Г. П. Авдейко, А. А. Палуева
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН 683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9, e-mail: gavdeiko@kscnet.ru Поступила в редакцию 31.05.2011 г.
Анализ пространственно-структурного положения роев землетрясений в Камчатской зоне субдук-ции за период детальных сейсмических наблюдений показал, что очаговые зоны роев землетрясений, так же как и эпицентры большинства землетрясений, генерирующих цунами, приурочены к подводным горам на хребте-барьере между Камчаткой и глубоководным желобом. "Облака" гипоцентров практически всех роев землетрясений на сейсмических разрезах, ориентированных вкрест простирания субдукционной системы, наклонены в сторону глубоководного желоба, что соответствует второму решению механизма цунамигенерирующих землетрясений, впервые отмеченному Л.М. Балакиной, и модельному эксперименту, проведенному Л.И. Лобковским с соавторами. Рассмотрен вероятный сценарий формирования взбросо-надвиговых блоков, подвижки по которым сопровождаются роями землетрясений и землетрясениями, генерирующими цунами. Дана оценка мест наиболее вероятного зарождения цунами.
ВВЕДЕНИЕ
Восточное побережье Камчатки и Курильские острова неоднократно подвергались разрушительному воздействию волн цунами. За исторический период (около 270 лет) было зарегистрировано 14 катастрофических цунами, три из которых — цунами октября 1737, апреля 1923 и ноября 1952 гг., были наиболее разрушительными [Каталог цунами ..., 1987]. Повторяемость цунами за последние 3000 лет по данным изучения следов палеоцунами на разных участках восточного побережья Камчатки колебалась от 25 до 50 раз в 1000 лет. За последние ~1000 лет вдоль побережья Южной Камчатки и Северных Курил происходило одно катастрофическое цунами в 200—250 лет [Пинегина, Буржуа, 2009]. В связи с этим важное значение приобретает оценка мест возможного зарождения цунами.
В соответствии с классической моделью суб-дукции гипоцентры сильных землетрясений, в том числе и землетрясений, генерирующих цунами, приурочены к плоскости взаимодействия между субдуцируемой и надвигаемой литосфер-ными плитами [Ьаскз 1972; Ьаскз и др., 1968]. Исходя из анализа механизмов очагов сильных землетрясений, генерирующих цунами, и пространственного распределения их афтершоков в пределах Тихоокеанского сейсмического пояса, Л.М. Балакина [1972, 1979] пришла к выводу о том, что большинство землетрясений, сопровождаемых цунами, связано со взбросовыми подвижками по плоскостям, падающим в сторону океана, то есть в противоположном субдукции на-
правлении. С такой интерпретацией согласуются данные о приуроченности большинства мест зарождения цунами к глубоководным террасам на островодужных или континентальных склонах глубоководных желобов [Баранов, Лобковский, 1981; №8Иепко, МсСапп, 1979] и результаты математического моделирования генерации цунами [Алексеев и др., 1978]. Вероятность существования таких взбросовых подвижек подтверждается физическим моделированием процесса субдук-ции [Лобковский и др., 1980].
Основываясь на этих данных, а также на кла-вишно-блоковой модели строения консолидированного литосферного выступа надвигаемой (нависающей) плиты [Лобковский, Баранов, 1984] и на концепции сейсмических брешей и сейсмических циклов [Федотов, 1965], Л.И. Лобковский выделил три типа подвижек по разломам при взаимодействии литосферных плит в зонах субдук-ции, с которыми может быть связано образование цунами [Лобковский, 1988; Лобковский и др., 2004]. Наиболее распространенный первый тип, названный им "смешанным", характеризуется практически одновременными подвижками как по плоскости взаимодействия поддвигаемой и надвигаемой плит, так и по плоскости взброса или сброса консолидированного литосферного выступа надвигаемой плиты. Второй тип "упругой отдачи" характеризуется подвижками только по плоскости взаимодействия поддвигаемой и надвигаемой плит. В третьем "поршневом" типе разрядка напряжений происходит по субвертикальному взбросу в надвигаемой плите.
При проведении ретроспективного анализа сейсмических событий Камчатской зоны субдук-ции по выделенным ранее сегментам [Авдейко, Палуева, 2008, 2010] мы обратили внимание на приуроченность роев землетрясений к подводным горам и на повторное проявление роев в одних и тех же местах. Несмотря на низкую точность определения местоположения очагов землетрясений до средины ХХ века, эпицентры пяти из семи сильных землетрясений, сопровождаемых цунами [Каталог цунами ..., 1987], также оказались приуроченными к подводным горам, причем два из них — к тем же горам, на которых были зарегистрированы рои землетрясений. В данной статье мы проанализируем пространственное и морфоструктурное положение произошедших за период детальных наблюдений роев землетрясений и сравним их с положением мест зарождения цунами. Будет рассмотрен вероятный сценарий проявления роев землетрясений и генерации волн цунами и дана прогнозная оценка мест возможного зарождения цунами. При этом мы будем опираться на сейсмотектоническое районирование и на модель сегментации и формирования на-двиговых блоков [Авдейко, Палуева, 2011].
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ЕГО АНАЛИЗА
При оценке пространственного положения роев землетрясений в пределах Камчатской зоны субдукции мы использовали данные регионального каталога землетрясений Камчатки, составленного и пополняемого Камчатским филиалом Геофизической службы РАН (http://data.emsd. iks.ru/dbquaketxt_min/index_r.htm#tops). Оценка энергии землетрясений в региональном каталоге проводится по шкале энергетических классов (Кз) С.А. Федотова [1972]. Для оценки пространственного положения эпицентров и очаговых зон роевых землетрясений мы, в основном, использовали данные по землетрясениям с Кз > 9.0, так как уверенно регистрируются землетрясения, начиная с Ks = 8.5 [Селиверстов, 2007]. Для анализа пространственного положения генерирующих цунами землетрясений были использованы данные каталогов [Каталог цунами ..., 1987; Новый каталог ..., 1977]. Их магнитудные оценки (М) по поверхностным волнам проведены в соответствии с [Новый каталог ..., 1977], а широко используемые в последнее время моментные магни-туды (Mw) взяты из каталога А.А. Гусева и Л.С. Шумилиной [2004].
Анализ пространственно-структурного положения роев землетрясений и мест возможного зарождения цунами проводился путем построения карт эпицентров землетрясений, сейсмических разрезов, а также с помощью построения компьютерной программой Maple 7 вращаемых блок-диаграмм. Эта программа позволяет вырезать
объемные блоки на любой участок карты любого размера, содержащие находящиеся в них гипоцентры землетрясений, и путем вращения анализировать их положение в пространстве и приуроченность к определенным морфоструктурам.
Пространственно-структурная приуроченность эпицентров землетрясений и сейсмоактивных структур к соответствующим морфострукту-рам континентального склона Восточной Камчатки была проведена на основе батиметрической карты Камчатско-Командорского региона [Селиверстов, 1998]. Эта карта составлена по результатам детальных исследований, проведенных в рейсах НИС "Вулканолог" в 1977—1991 гг., и является наиболее подробной из всех имеющихся для этого района. Кроме того, были использованы сей-смоакустические разрезы, приводимые в работах Н.И. Селиверстова [1998, 2009].
Для анализа приуроченности очагов землетрясений к отдельным морфоструктурам дна важна оценка точности определения координат их эпицентров и глубин очагов. В среднем, точность определения координат составляет 10—15 км, на удалении от сети сейсмических станций — до 30 км, а точность определения глубины очага — около 20 км, на удалении возможны ошибки до 50 км. Следует подчеркнуть, что на практике обеспечивается более высокая точность взаиморасположения очагов землетрясений за счет постоянства сети наблюдений и методики обработки [Федотов и др., 1985]. По более ранним, в основном сильным цунамигенерирующим землетрясениям, произошедшим в ХУШ—ХХ веках, использовались данные [Новый каталог ..., 1977; Каталог цунами ..., 1987], точность определения координат эпицентров и глубин гипоцентров землетрясений значительно ниже.
МОРФОСТРУКТУРЫ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО СКЛОНА ЮГО-ВОСТОЧНОЙ КАМЧАТКИ
В связи с тем, что "цунами возникает только вследствие тех землетрясений, которые связаны с быстрым образованием на дне океана сбросов, обвалов и оползней" [Святловский, 1957, с. 3], важное значение приобретают данные о рельефе дна в местах зарождения цунами [Соловьев и др., 1959]. Детали строения подводного рельефа между побережьем Восточной Камчатки и Курило-Камчатским глубоководным желобом, т.е. местом приуроченности эпицентров почти всех цунами-генерирующих землетрясений, стали известны благодаря подробной батиметрической карте, составленной Н.И. Селиверстовым [1998]. На рис. 1 приведен упрощенный фрагмент этой карты.
Отличительной особенностью строения континентального склона Восточной Камчатки является наличие крупных впадин Авачинского,
156° 160° 165° в.д.
Рис. 1. Положение эпицентров цунамигенерирующих землетрясений в сейсмоактивных сегментах Камчатской зоны субдукции.
Сейсмоактивные сегменты по Г.П. Авдейко и А.А. Палуевой [2010]; батиметрическая основа по Н.И. Селиверстову [1998].
На врезке: 1 — границы литосферных плит; 2 — рассредоточенная граница между Охотской (О) и Североамериканской (СА) плитами; Б — Берингийский блок СА плиты; Т — Тихоокеанская плита; К — Командорская микроплита. На карте: 3 — фронтальная тектоническая дуга (зона резкого изгиба Тихоокеанской плиты); 4 — разломы — границы между сейсмоактивными сегментами; 5 — эпицентры цунамигенерирующих землетрясений. Сегменты: ЮК — Южно-Камчатский, Хд — Ходуткинский, ЮАв — Южно-Авачинский, САв — Северо-Авачинский, ЮШ — Южно-Шипунский, СШ — Северо-Шипунский, ЮКр — Южно-Кроноцкий, ЦКр — Центрально-Кроноцкий, СКр — Северо-Кроноцкий, УК — Усть-Камчатский. Цифрами на карте отмечены отдельные подводные горы.
Крон
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.