ГЕОТЕКТОНИКА, 2013, № 6, с. 3-17
УДК 551.242.3
ЦИКЛИЧНОСТЬ ПОЗДНЕГОЛОЦЕНОВОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ В АЛЬПИЙСКО-ГИМАЛАЙСКОМ ПОЯСЕ
© 2013 г. В. Г. Трифонов
Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7 Поступила в редакцию 20.01.2013 г.
На примерах отдельных сейсмичных зон и всей центральной части Альпийско-Гималайского оро-генического пояса показано, что, помимо циклов С.А. Федотова, выделяются более долгопериодные гиперциклы сейсмичности. Долгопериодные вариации были обнаружены в Сирии, в южной и центральной частях зоны разломов Эль-Габ Трансформы Мертвого моря, и на юго-западном окончании Восточно-Анатолийской зоны разломов. Первый демонстрирует ~1800-летний гиперцикл с максимумом выделения сейсмической энергии в XII в., тогда как во втором проявился ~1300-лет-ний гиперцикл с максимумами в Ш—УП и Х1Х—ХХ вв. Чтобы выявить вариации сейсмичности во всей центральной части пояса, мы скорректировали данные об исторических землетрясениях с учетом вероятности пропуска событий и площади областей их регулярной регистрации. В результате обнаружились максимумы выделения сейсмической энергии с середины XVII в. до середины XX в., с середины IV в. до конца VI в. и, возможно, в XV—XIII вв. до н.э. Для интерпретации гиперциклов важно, что вариации сейсмичности в разломе Эль-Габ коррелируются с вариациями скорости накопления упругой деформации, вероятно, отражающими изменения напряженно-деформированного состояния региона. Выявленные гиперциклы указывают на изменчивость скоростей тектонических движений в активных областях. После дополнительных исследований гиперциклы можно было бы учитывать для уточнения оценки сейсмической опасности.
Б01: 10.7868/80016853X13060064
ВВЕДЕНИЕ
В геологической практике обычно пользуются усредненными характеристиками природных процессов, например, средними скоростями осадконакопления или тектонических перемещений (опускания или подъема определенных структур, движений по разломам и т.д.). Такая усредненность является вынужденной, поскольку обусловлена отсутствием или неточностью знаний, прежде всего о возрасте геологических объектов и событий. Это относится и к новейшему этапу развития Земли, хотя для плиоцен-четвертичной эпохи порой получаются по-прежнему осредненные, но более точные данные благодаря более дробному хроно-стратиграфическому разделению и сопоставлению объектов.
Когда же мы переходим к современной эпохе, то убеждаемся, что многие геологические события происходят крайне неравномерно во времени, и их продукты представляют собой серии дискретных проявлений. Таковы, например, обвальные, оползневые или селевые комплексы отложений, продукты вулканических извержений, подвижки по разломам при сильных землетрясениях. Однако период наблюдений, для которого можно использовать точные инструмен-
тальные методы определения скорости процессов (точное датирование событий, подсчеты состава, мощности и объема отложений и иных образований, параметры землетрясений, современные движения земной поверхности по данным повторных геодезических наблюдений) обычно ограничены последним столетием. Интервал подобных наблюдений можно увеличить до нескольких столетий, пользуясь надежными историческими свидетельствами и некоторыми археологическими и радиоизотопными методами датирования, например, радиоуглеродным, точность которого для последних столетий может достигать десятков лет при хорошем качестве анализируемого материала. Точность определения скоростей процессов в этих случаях уменьшается, иногда на порядки, и появляется опасность ошибки типа "пропуска цели". Во всяком случае, период современных наблюдений, даже увеличенный упомянутыми историческими экскурсами, слишком мал, чтобы считать его представительным для оценки режима проявлений геологических процессов.
Для понимания соотношений геологических проявлений в бытовом масштабе времени, при котором регистрируются индивидуальные собы-
тия, и геологическом масштабе, при котором учитываются усредненные эффекты этих событий, необходимо рассмотрение такого временного интервала, в рамках которого возможно изучение природных явлений и в бытовом, и в геологическом масштабах времени. Такими интервалами для многих геологических явлений оказываются сотни — первые тысячи лет.
В качестве объекта данного исследования выбраны долговременные ряды регистрации сильных землетрясений как наиболее универсальные индикаторы геодинамики тектонически активных областей. Для этого центральная часть Аль-пийско-Гималайского орогенического пояса и особенно Восточное Средиземноморье предоставляют уникальную возможность, чему способствовали три обстоятельства [4, 6]. Во-первых, примерно с середины I тысячелетия до н.э. здесь началась регулярная письменная регистрация землетрясений. Во-вторых, сохранилось много археологических памятников со следами сейсмических воздействий. В-третьих, выполнены пале-осейсмологические работы, в ходе которых выявлены и параметризованы некоторые сильные землетрясения. Совместный анализ этих источников информации позволил создать каталоги землетрясений сейсмотектонических зон и провинций пояса, где осуществлена регулярная (не менее двух событий за столетие) регистрация сейсмических событий в течение последних 2.5— 5 тыс. лет, т.е. того временного интервала, который является предметом нашего рассмотрения. Заметим, что, если регистрация сильного исторического землетрясения основана на сообщениях о разрушениях в единственном населенном пункте, а архео- и палеосейсмологические данные отсутствуют, составители каталогов вынуждены относить такое событие к этому пункту. При сейсмотектонической интерпретации таких землетрясений в районе сирийского города Алеппо мы пошли по пути, предложенному в работе [20], а именно, связали их с ближайшим разломом сейсмоактивной зоны северного сегмента Эль-Габа, удаленным от Алеппо на 10—15 км.
Основным параметром, по которому оценивались временные вариации сейсмичности рассматриваемых территорий, мы посчитали количество выделенной при землетрясениях энергии. Оно подсчитывается (в Дж.) на основе следующей предложенной Ф.Т. Аптикаевым зависимости, связывающей энергию E с магнитудой MS [4]:
Е _ ю(8Л+0 9098<*+1-55))
Рассматриваемые ниже землетрясения Аль-пийско-Гималайского пояса — коровые и, как правило, приурочены к крупным зонам активных разломов и сопутствующим им нарушениям. Землетрясение — результат подвижки по разлому или нескольким разломам. Совокупность таких подвижек определяет среднюю скорость движений по разлому. Индивидуальная подвижка может быть подсчитана по сейсмическим параметрам землетрясения. При сильных землетрясениях происходят подвижки и деформации земной поверхности и приповерхностного грунта в зоне разлома, которые выявляются геолого-геоморфологическими методами. По смещениям геологических тел определенного возраста оцениваются средние скорости движений по разлому, например, за голоцен или поздний голоцен, близкий по своей продолжительности к интервалу времени, рассматриваемому в данной статье. В некоторых случаях установленное смещение или его вертикальная компонента может интерпретироваться как кумулятивный эффект нескольких выявленных землетрясений. Все это позволяет сопоставить индивидуальные события и их усредненные характеристики, т.е. "перекинуть мостик" между бытовым и геологическим временем.
На основе анализа временных рядов сейсмичности С.А. Федотов [9] ввел понятие сейсмического цикла, отражающего вариации числа и силы землетрясений в активных зонах с более или менее выдержанным периодом повторяемости. Такие циклы выделяются во многих, хотя и не во всех активных зонах и обычно интерпретируются как периодический сброс накопленной в них упругой деформации. При этом скорость накопления деформации представляется постоянной.
Рис. 1. Элементы позднеплиоцен-четвертичной (последние ~3.5 млн лет) структуры северной части Аравийской плиты. Изопахиты миоцена 400 и 600 м показывают структуру Месопопамского прогиба
1 — сдвиги; 2 — взбросы и надвиги; 3 — сбросы; 4 — раздвиги; 5 — разломы с неизвестным типом смещения; 6 — границы поднятий и впадин; 7 — позднекайнозойские базальты; 8 — Альпийско-Гималайский пояс. Поднятые антиклинали и зоны поднятий: AB — Абдель-Азиз; AL — Антиливан; BR — Бишри, Северные Пальмириды; CA — Береговой хребет Сирии; LB — Ливанский хребет; MF — пояс Краевых складок Турции; PM — Южные Пальмириды. Разломы и зоны разломов: AM — Аманос, сегмент ВАЗР; EA — Восточно-Анатолийская зона; EU — Евфратский; JH — Бир-Джабель — Хей-мер-Кабир; JR — Иорданский сегмент ТММ; RF — Расафе—Фаид; SH — Серхайя; YA — сегмент Яммуне ТММ. Впадины: AK — Амик; BK — синклиналь Бекаа; DA — Дамасская; DW — Ад-Дау; GA — впадина pull-apart Галилейского моря, ТММ; GH — впадина pull-apart Эль-Габ, ТММ; HM — Хомсская; HU — впадина pull-apart Хула, ТММ; KA — грабен Карасу
1015 Дж 70
60 50 40 30 20 10
А
ЛЬп.
п
Ьш
60 50 40 30 20 10 0
70 60 50 40 30 20 10 0
70 60 50 40 30 20 10 0
Б
и
ш
ш
В
в
1 3 5 7 9 11 13
15 17 19 Век н.э.
Рис. 2. Гистограммы временного распределения столетней сейсмической энергии, выделенной землетрясениями с магнитудами Ms > 5.7: А — южный и центральный подсегменты зоны разломов Эль-Габ; Б — северный подсегмент той же зоны; В— юго-западная часть Восточно-Анатолийской зоны разломов; Г — совмещение гистограмм А—В
Цель этой статьи — показать, что наряду с такими циклами намечаются более продолжительные вариации сейсмичности (гиперциклы), которые, возможно, связаны с изменениями напряженно-деформированного состояния активных зон или их прочностных свойств. Существование гиперциклов обосновывается ниже на примерах отдельных активных зон и центральной части Аль-пийско-Гималайского пояса в целом.
СЕВЕРНАЯ ЧАСТЬ ТРАНСФОРМЫ МЕРТВОГО МОРЯ
Трансформа Мертвого моря ТММ является западной границей Аравийской литосферной плиты. На севере ТММ состоит из нескольких ветвей [4, 8, 18, 37, 45]. Это возникшие в плиоцене главные сегменты ТММ, Яммуне в Ливане и Эль-Габ в Сирии и Южной Турции, и оперяющие их разломы Рашайя, Серхайя, Св. Симеона и более мелкие, а также унаследованные
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.