ГЕОТЕКТОНИКА, 2014, № 3, с. 78-84
УДК 550.311
СЕЙСМИЧНОСТЬ СЕВЕРНОЙ АКВАТОРИИ БАРЕНЦЕВА МОРЯ В РАЙОНЕ ТРОГОВ ФРАНЦ-ВИКТОРИЯ И ОРЛА
© 2014 г. А. Н. Морозов1, 2, Н. В. Ваганова1, Я. В. Конечная1, 2
Институт экологических проблем Севера УрО РАН, 163000, г. Архангельск, Наб. Северной Двины, д. 23
e-mail: morozovalexey@yandex.ru 2Сектор сейсмического мониторинга севера Русской плиты Геофизической Службы РАН, 163000,
г. Архангельск, Наб. Северной Двины, д. 109 Поступила в редакцию 5.08.2013 г.
В статье приведены результаты сейсмического мониторинга в районе желобов Франц-Виктория и Орла за период с 2011 по 2013 годы. Представлен сейсмический каталог зарегистрированных землетрясений с вычисленными параметрами очага, проведена характеристика пространственного распределения эпицентров. Произведено сравнение полученных результатов мониторинга с данными по историческим землетрясениям. Построен кумулятивный график повторяемости.
Ключевые слова: акватория Баренцева моря, сейсмический мониторинг Арктики, троги Орла и Франц-Виктория
DOI: 10.7868/S0016853X14030047
ВВЕДЕНИЕ
Проведение сейсмического мониторинга отдельных районов Арктики сталкивается с рядом объективных трудностей. Во-первых, редкая сеть сейсмических станций не позволят регистрировать слабые землетрясения. Во-вторых, конфигурация (расположение в пространстве) станций порой не всегда позволяет достоверно определять такие параметры очага землетрясений, как координаты, глубины и фокальные механизмы.
В результате, как отмечает в своей работе Па-насенко Г.Д. [9], складывающиеся представления о сейсмичности Арктики неполны и односторонне отражают действительность, поскольку слабые землетрясения, изучение которых дает многое для выявления пространственно-временных вариаций сейсмичности и более правильного понимания связи ее с геологическим строением региона и развивающимися в его пределах геодинамическими процессами, не участвуют в их формировании. Аналогичные выводы делают в своих работах и другие авторы, в частности [1, 4, 15].
Возобновление с 2011 года инструментальных сейсмологических наблюдений на архипелаге Земля Франца-Иосифа (о. Александры) позволило создать благоприятные условия для проведения сейсмического мониторинга ряда районов Арктики, в частности, в районе желобов Франц-Виктория и Орла [3]. Установка современной высокочувствительной аппаратуры позволяет регистрировать слабые землетрясения в районе желобов, а привлечение исходных данных сейсмических станций архипелага Шпицберген КБ8 [12] и 8РЛ0 [11], создает условия для достоверного определения параметров их очагов. Результатам наблю-
дений за сейсмичностью в районе желобов Франц-Виктория и Орла и посвящена данная статья.
ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ
Особенностью окраинных частей Баренцева моря является наличие крупных отрицательных морфоструктур, которые в литературе именуются трогами и (или) желобами. В тектоническом отношении они представляют собой грабены или грабенообразные формы, сформированные в результате разновременных тектонических и геоморфологических процессов [8].
Согласно геоморфологическому описанию в работе [8], желоб Франц-Виктория находится на северной оконечности шельфа Баренцева моря к западу от архипелага Земля Франца-Иосифа и представляет собой субмеридиональный прогиб, который пересекает континентальный склон Евразии, и имеет длину порядка 500 км. Его ширина в южной части составляет 40—90 км, а в северной колеблется от 150 до 300 км. Склон восточного борта желоба по большей части прямой, а западный ступенчатый. Глубины в желобе достигают 470 м, в основном доходят до 250—350 м. В геологическом строении желоба Франц-Виктория участвуют нижнемеловые базальтовые и пор-фиро-базальтовые породы.
Желоб Орла огибает о. Северо-Восточная Земля архипелага Шпицберген и на юге соединяется с желобом Эрик-Эриксен, а на севере "открывается" в сторону континентального склона. Ширина желоба меняется в пределах от 20—25 км на
СЕЙСМИЧНОСТЬ СЕВЕРНОЙ АКВАТОРИИ БАРЕНЦЕВА МОРЯ
50° 60° 70° в.д.
79
70° -
65° -
65° с.ш.
60°
т--г
30° 40°
Рис. 1. Карта расположения сейсмических станций Архангельской сети Треугольниками обозначены Станции Архангельской сейсмической сети
50°
юге до более чем 80 км на севере. Днище трога имеет разветвленный характер и имеет глубины свыше 400 м. Восточный склон более пологий и имеет крутизну в первые градусы. Западный склон обладает несколько большим уклоном [8].
В пределах желобов Франц-Виктория и Орла проводились измерения теплового потока [10] и установлено, что он является аномальным по сравнению с фоновыми значениями для Баренцева моря. В двух точках, лежащих на линии северо-восточного простирания желоба Франц-Виктория, получены значения 88 и 97 мВт/м2. Аномально высокий тепловой поток характерен для всего желоба Орла и
составляет от 300 до 520 мВт/м2, что почти в 10 раз выше уровня фоновых значений.
ХАРАКТЕРИСТИКА АППАРАТУРЫ, ИСХОДНЫХ ДАННЫХ И МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ
Сейсмический мониторинг района исследования проводился на основе данных сейсмической станции ZFI за период с октября 2011 по май 2013 года. Станция ZFI входит в Архангельскую сейсмическую сеть и функционирует на о. Александры архипелага Земля Франца-Иосифа (рис. 1).
80 МОРОЗОВ и др.
Сейсмический каталог зарегистрированных землетрясений с вычисленными параметрами очага за период с 2011 по 2013 годы.
Дата дд.мм.гг Время в очаге чч:мм:сс.с Широта ф, ° Долгота X, ° Ml Глубина, км
04.04.2013 23:14:00.0 80.59 41.88 1.1 —
09.12.2011 04:56:30.6 81.44 35.67 1.2 —
08.01.2013 03:33:59.0 80.18 36.72 1.2 —
04.03.2012 21:53:57.4 81.33 31.6 1.3 —
06.03.2012 18:13:11.6 82.55 34.22 1.3 —
30.01.2013 10:16:52.9 79.98 31.99 1.3 —
10.12.2011 11:04:16.0 80.96 29.36 1.4 —
21.12.2011 23:53:33.6 82.66 33.65 1.4 —
27.01.2012 09:05:47.1 81.66 35.77 1.5 —
25.11.2011 21:30:55.9 82.01 38.65 1.7 —
29.04.2012 04:51:54.4 79.98 33.36 1.7 —
15.11.2012 02:35:29.8 81.98 37.85 1.9 —
03.02.2013 20:55:38.4 81.29 36.11 1.9 —
13.11.2011 03:30:13.6 81.86 36.21 2 —
29.04.2012 10:07:34.0 82.16 40.33 2.2 —
06.02.2013 03:54:58.0 80.33 32.28 2.8 22 ± 5
07.12.2012 02:47:01.4 82.93 50.21 2.9 5 ± 1
30.01.2013 10:55:37.0 80.23 31.53 2.9 21 ± 3
30.01.2013 09:53:12.8 79.97 33.38 3.6 28 ± 4
Аппаратура сейсмической станции состоит из двух комплектов сейсмологического оборудования: короткопериодного датчика CMG-40T (фирма Guralp) с регистратором GSR-24 и широкополосного датчика CMG-6TD (фирма Guralp) с встроенным регистратором, установленных на расстоянии 260 м друг от друга.
Для минимизации ошибки в определении эпицентров зарегистрированных землетрясений дополнительно привлекались исходные данные широкополосных каналов сейсмических станций, функционирующих на архипелаге Шпицберген: сейсмической станции KBS, входящей в сеть GEOFON [12], и SPA0, входящей в сейсмическую группу SPITS сейсмологического агентства NORSAR [11].
Непосредственно анализ сейсмических данных с целью получения параметров очага проводился в программном комплексе WSG, совместной разработки Геофизической службы РАН и ООО "НПП Геотех". Для определения координат землетрясений и времени в очаге использовалась разработанная в Кольском филиале Геофизической службы РАН скоростная модель распространения объемных волн BARENTS [16]. Для определения значений локальной магнитуды ML (MWA) использовался реализованный в программе WSG способ расчета, основанный на осред-ненной по Северной Евразии калибровочной функции [6]. Определение значений глубин очага для нескольких землетрясений производился в программе HYPO71 [17]. Необходимым условием для вычисления глубины очага была регистрация землетрясения не менее пятью сейсмическими станциями из числа станций Архангельской сейсмической сети, Финской национальной сейсми-
ческой сети, а также сетей NORSAR и IRIS. Процедура анализа сейсмических данных проводилась вручную опытными обработчицами Института экологических проблем Севера УрО РАН.
Для получения информации по историческим землетрясениям в районе исследования за период с 1908 по 2011 годы использовались данные сейсмологической службы ISC [13]. Запрос данных по району исследования был ограничен следующими координатами: по широте от 79° до 84° и по долготе от 27° до 51°.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
За период с октября 2011 по май 2013 года из района желобов Франц-Виктория и Орла было зарегистрировано 19 землетрясений, для которых были получены параметры очага (таблица). Значения магнитуд ML зарегистрированных землетрясений варьируются от 1.1 до 3.6.
Пространственное распределение эпицентров имеет ряд характерных особенностей (рис. 2). В желобе Франц-Виктория эпицентры землетрясений тяготеют к его устьевой части в районе континентального склона. Было зарегистрировано три слабых землетрясения с магнитудами до 2.0 и одно землетрясение с магнитудой 2.2. Также одно слабое землетрясение с магнитудой 1.1 было зарегистрировано в центральной части желоба у его западного борта. Из желоба Орла за весь период наблюдений было зарегистрировано только одно землетрясение с магнитудой 1.4. Эпицентр располагается ближе к устьевой части желоба.
Большая часть эпицентров зарегистрированных землетрясений приурочена к поднятию Белый и Виктория между желобами Франц-Викто-
10° 20° 30° 40° 50° В
Рис. 2. Распределение эпицентров землетрясений по результатам мониторинга сейсмичности в районе желобов Франц-Виктория и Орла за период с октября 2011 по май 2013 года. Эпицентры нанесены на карту неотектонических структур и активных разломов [5], совмещенную с батиметрическими данными [14]
spit;
Поднятие Альбанова
станции
Данные мониторинга (2011-2013 гг) | <2.0
| 2.0-4.0
Исторические землетрясения | <2.0 ^ 2.0-4.0
) >4.0 , Сейсмические
Рис. 3. Распределение эпицентров исторических землетрясений и землетрясений по результатам мониторинга сейсмичности в районе желобов Франц-Виктория и Орла за период с октября 2011 по май 2013 года. Эпицентры нанесены на карту неотектонических структур и активных разломов [5], совмещенную с батиметрическими данными [14]
СЕЙСМИЧНО
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.