ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2008, № 11, с. 64-76
УДК 550.34:52+550.34.55+550.345.1+550.346.134(-942.31+470.26)
СЕЙСМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ И ТЕПЛОВЫЕ АНОМАЛИИ В ЮГО-ВОСТОЧНОЙ БАЛТИКЕ В ПЕРИОД ПОДГОТОВКИ И РЕАЛИЗАЦИИ КАЛИНИНГРАДСКИХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ 2004 г.
© 2008 г. А. А. Никонов
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва Поступила в редакцию 03.03.2008 г.
Впервые рассматривается сейсмическая ситуация в Юго-Восточной Балтике в период 1990-2006 гг., включающий неожиданные сильные Калининградские землетрясения 2004 г. На основе составленного заново каталога тектонических землетрясений прослежен пространственно-временной ход сейсмических событий в регионе. Выявлены всплески сейсмической активности в 1995 и 2004 гг., структурированность распределения толчков и их направленная миграция с севера на юг. Дается анализ пространственно-временного распределения выходов горячей воды в 2002-2004 гг. в соотношении с сейсмологическими данными. Устанавливается геодинамическая обусловленность сейсмического процесса и тепловых аномалий в рассматриваемые годы, что позволяет охарактеризовать процесс подготовки и механизм очага Калининградских землетрясений. Район должен рассматриваться как относительно сейсмически активный на западе Восточно-Европейской платформы.
PACS: 91.30.Px
Калининградские землетрясения в сентябре 2004 г., оказавшись совершенно неожиданными по месту, силе и, тем более, времени, пробудили внимание к этому, прежде забытому сейсмологами району и вообще к региону Юго-Восточной Балтики. Под Восточной Балтикой здесь понимается часть акватории и прилежащие побережья в восточной части главного бассейна (без Ботнического и Финского заливов) у берегов Эстонии, Латвии, Литвы и Калининградской области. В структурно-геологическом отношении вся рассматриваемая область принадлежит Балтийской синеклизе на западе Восточно-Европейской платформы. Ранее регион не считался сейсмически активным и для него не составлялся специально проработанный каталог землетрясений, не освещалось развитие здесь сейсмического процесса в последние десятилетия.
Разные сейсмические центры (ISC, NORSAR и Fincat) включают в публикуемые ими каталоги по региону различающиеся по магнитудам и датам события, многие пропуская, а некоторые дублируя с отличающимися параметрами. Ввиду преобладания в регионе событий малых магнитуд и удаленности регистрирующих станций службы NORSAR и Fincat, осуществляющие процедуру выделения взрывов, не могут гарантировать полного избавления каталогов от событий техногенной природы [Havskov, 2007]. Общую ситуацию не спасают и публикации по отдельным участкам и кратковременным сериям событий [Wiejacz, Debski, 2001]. Поэтому при изучении текущей сейсмично-
сти региона основная трудность состоит в элиминации взрывов.
СОСТАВЛЕНИЕ КАТАЛОГА
ТЕКТОНИЧЕСКИХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ РЕГИОНА
Специальные работы по сейсмичности региона в последние десятилетия практически отсутствуют кроме посвященных толчкам Калининградских землетрясений 21 сентября 2004 г. [Никонов, 2005; 20066; Никонов и др., 2006; Вьежач и др., 2006; №копоу, 2007]. Каталог событий в регионе за последнее двадцатилетие пришлось составлять заново. В качестве исходного использован каталог А.И. Лутикова [Лутиков и др., 2005], вобравший все обнаруженные в печатных и электронных каталогах события в гораздо более обширном регионе. Выборка в интересующих нас временном (1990-2006 гг.) и площадном (54.5°-56.5° с.ш. и 17.0°-24.0° в.д.) окнах составила 93 события. Для настоящей работы пришлось выполнить специальное исследование с целью отбраковки вероятных взрывов и выделения в регионе именно тектонических землетрясений. Сначала исключены события с М < 2.4, поскольку для большинства из них можно было предполагать искусственное происхождение. Из маломагнитуд-ных, ниже указанного порога, оставлены лишь несколько событий, которые есть основания считать тектоническими, а из событий за рамкой региона одно в Эстонии (см. ниже). Исключены события в южной Латвии у границы с Литвой,
2016 12840
20
н
g 12-VO
о
о 8 ч
ё 4-
40 302010 0
1 ■ X = 77
2 □ X = 24
(а)
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII (б)
X = 74
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
(в)
X = 37
I II iii IV V VI 'VII'VIII' IX X XI XII месяцы
Рис. 1. Внутригодовое распределение сейсмических событий в регионе: (а) - по каталогу для Прибалтики [Авотиня и др., 1988]: 1 - за вычетом нетектонических, 2 - тектонические события в Фенноскандии с М > 4.5 (по Бтса^; (б) - по каталогу А.И. Лутикова; (в) - по каталогу автора (табл. 1).
поскольку они дают отчетливые кластеры, пространственно совпадающие с разрабатываемыми карьерами, где производятся взрывы [Havskov, 2007]. Каждое из оставшихся событий подверглось анализу по специальному тесту. Во-первых, осуществлена проверка распределения событий по месяцам, дням недели и времени суток. Полученные характеристики сравнивались с распределением тех же показателей в выборках для Прибалтики (до 1987 г.) [Авотиня и др., 1988] и для Фенноскандии в Х1Х-ХХ вв. (до 1940 г., по Бтса^ (рис. 1 - рис. 3), т.е. в период, когда взрывы практически не фиксировались на уровне рассматриваемых значений магнитуд. В каталоге сейсмических событий исторического времени на территории Прибалтики [Авотиня и др., 1988] автор (в отдельном исследовании) осуществил дискриминацию морозобойных землетрясений. После это-
18
16
14
12
10-
8
6
4
2
0
20
16
и
т ы 12-
ю
о 8
с
о
ч
с и 4
Ч
0
14
12
10
8
6
4
2
0
(б)
I III
X = 54
(в)
X = 37
- —I II iii—I III ii— — —III ii
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Часы суток
Рис. 2. Распределение сейсмических событий в регионе по времени суток: (а) - по каталогу для Прибалтики [Авотиня и др., 1988]: 1 - за вычетом нетектонических, 2 - тектонические события в Фенноскандии с M > 4.5 (по Fincat; (б) - по каталогу [Лутиков и др., 2005; (в) - по каталогу автора.
го выяснилось, что внутригодовое распределение заведомо тектонических землетрясений за длительный период как в Фенноскандии, так и в Прибалтике, достаточно равномерно (рис. 1). Внутри-суточное распределение тектонических землетрясений и в Фенноскандии, и в Прибалтике также сравнительно равномерно (рис. 2, а, б), но с пиками в ночные часы. Такое же распределение этого показателя дает и авторский каталог (рис. 2в).
В противоположность этому в каталоге А.И. Лутикова для рассматриваемого района по обоим показателям выделяется резкий пик в летние месяцы и дневные часы, т.е. в главные рабочие периоды года (особенно на море) и суток. Чтобы удостовериться в наличии в упомянутом каталоге событий искусственной природы, до-
0
к
н
3 ю
о ч о
к &
30-, 252015100
35-, 3025 20 1510
(а)
X = 76
(б)
X = 37
пн
ВТ
ср ЧТ пт Дни недели
сб
вс
N число толчков 14
12 Ц ПА ВБ 10 8 6 4 2
М
тах
7 6 5 4 3 2 1
Рис. 3. Распределение в регионе сейсмических событий по дням недели в 1990-2006 гг: (а) - по каталогу [Лутиков и др., 2005]; (б) - по автору (за вычетом событий с признаками техногенных). Незалитая часть колонок - события роев 1995 и 2004 гг.
полнительно составлен график распределения содержащихся в нем (в выбранных нами окнах) сейсмических событий по дням недели (рис. 3а). График отчетливо демонстрирует нарастание числа событий с начала рабочей недели и особый всплеск в последний рабочий день, что наиболее логично приписать влиянию техногенных событий. При удалении событий под подозрением (в основные рабочие часы) получается гораздо более сглаженное их распределение (рис. 36). Если же в этом последнем отбросить толчки Калининградских землетрясений 21-22 сентября 2004 г. и рой коровых землетрясений в мае 1995 г., то распределение оказывается еще более равномерным. Все это заставляет считать каталог А.И. Лу-тикова сильно отягощенным событиями техногенной природы, во всяком случае, в пределах рассматриваемых ограничений по времени и месту.
Дальнейший анализ событий состоял в совокупном рассмотрении значений магнитуд, глубин (если они определялись), позиции эпицентров (в море или на суше, единично или структурировано), выделении элементов миграции. События с глубиной гипоцентра Н > 5 км, М > 4, тем более в нерабочие дни и часы, в удалении от берега в акватории и от известных карьеров на суше считались тектоническими. Макросейсмические сведения за весь рассматриваемый период (помимо группы Калининградских землетрясений из 7 событий 21 и 22.09.2004 г. [Никонов и др., 2006]) известны лишь для землетрясения 28.01.2004 на северо-западе Эстонии, в других случаях этот признак не мог быть использован. При наличии
0 —|—|—|—|— —|—|—I—I—I— — — —0
1990 1994 1998 2002 2006 Годы
Рис. 4. Распределение числа тектонических землетрясений в регионе в 1990-2006 гг. А - число толчков, Б - максимальная магнитуда.
вышеперечисленных признаков, тем более, если события выстраивались в пространственно-временные кластеры или цепочки, признание их тектоническими считалось наиболее вероятным. В результате в нашем каталоге в окне 54.5°-56.5° с.ш. и 17.0°-24.0° в.д. осталось 37 событий с признаками тектонической природы (таблица). Полной уверенности, что не пропущено несколько тектонических землетрясений и в каталог не попали несколько взрывов, нет. Однако, если таковые и оказались, то число их минимизировано, и потому не должно значимо повлиять на результаты дальнейшего рассмотрения.
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЕ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Анализ каталога тектонических землетрясений в регионе позволяет выделить следующие группы сейсмических проявлений с точки зрения их пространственно-временного распределения (структурирования): единичное событие, кластер, сейсмический линеамент. На начальной стадии анализа это осуществлено без рассмотрения структурно-геологической приуроченности эпицентров (очагов). Пределы ошибок в определении координат эпицентров для большинства событий в регионе остаются неизвестными, но об их величине можно судить по стандартным отклонениям в пределах 10-15 км, определенным для двух главных землетрясений Калининградского кластера [Маловичко и др., 2006].
При рассмотрении событий за перио
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.