ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2014, № 2, с. 148-156
УДК 551.242
ВОЛНОВЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ, НАВЕДЕННЫЕ КОРОВЫМИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯМИ (НА ПРИМЕРЕ ДВУХ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В КАВКАЗСКО-АНАТОЛИЙСКОМ СЕКТОРЕ АЛЬПИЙСКОГО СРЕДИЗЕМНОМОРСКОГО ПОДВИЖНОГО ПОЯСА)
© 2014 г. Е. А. Рогожин, Л. Е. Собисевич
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва E-mail: sobis@ifz.ru; eurog@ifz.ru Поступила в редакцию 04.06.2013 г.
Анализируются условия проявления сильных землетрясений в Кавказско-Анатолийском секторе альпийского Средиземноморского подвижного пояса с учетом данных инструментальных наблюдений с использованием наклономеров и магнитных вариометров Северокавказской геофизической обсерватории ИФЗ РАН (Эльбрусская вулканическая область) и магнитовариационных станций ИЗМИРАН. Показано, что геофизическая информация, полученная в период развития Турецкого (08.03.2010 г.) и Северокавказского (19.01.2011 г.) землетрясений, отражает тонкую структуру аномальных волновых процессов, наведенных в геосферах Земли на этапах подготовки и развития коровых землетрясений. Приведенные экспериментальные результаты позволяют составить общее представление о геомагнитной активности и некоторым характерным особенностям наведенных аномальных возмущений в Кавказско-Анатолийском секторе альпийского Средиземноморского подвижного пояса при подготовке и развитии крупных сейсмических событий.
Б01: 10.7868/80002333714020082
Данные наблюдений деформационных и магнитных возмущений, наведенных землетрясениями, которые произошли в Турции и на Западном Кавказе, были зафиксированы приборами Северокавказской геофизической обсерватории ИФЗ РАН. Эти экспериментальные результаты позволяют с новых позиций подойти к проблеме анализа условий подготовки и протекания местных сейсмических событий в районе Северного Кавказа и Восточных Понтид.
Землетрясение с магнитудой 6.1 в Турции произошло 8 марта 2010 г. (отметка времени 02:32:32.9, географические координаты эпицентра 38.93° северной широты и 39.95° восточной долготы, глубина = 10 км). Сейсмические предвестники отсутствовали. Событие повлекло за собой человеческие жертвы и разрушения.
На рис. 1 звездочкой отмечен эпицентр турецкого землетрясения, очаг которого находился в 113 км к север-северо-западу от г. Диярбакира, в 153 км к восток-северо-востоку от Малатьи и в 420 км к запад-юго-западу от г. Еревана, столицы Армении.
Карта эпицентров землетрясений, зарегистрированных ГС РАН на территории Турции в период с конца мая 2009 г. по конец февраля 2011 г., представлена на рис. 2. Анализируемый район Турции расположен в сейсмически активной зо-
не, которая испытывает частые разрушительные землетрясения. В региональном масштабе ее сейсмотектоника определяется двумя крупнейшими зонами разломов — Северо-Анатолийского запад-северо-западного простирания и Восточно-Анатолийского северо-восточной ориентировки. Разломы ограничивают с севера и востока Анатолийский литосферный блок — срединный массив, разделяющий альпийские подвижные горно-складчатые сооружения Понтид и Тавра.
Землетрясение 8 марта 2010 г. произошло в северо-восточной части Восточно-Анатолийского разлома вблизи узла его сочленения с СевероАнатолийским. Этот дизъюнктив, безусловно, активен в голоцене и позднем плейстоцене (около 100 тысяч лет). Смещения носят здесь характер левостороннего сдвига с взбросовой или сбросовой составляющей. Скорость смещений составляет примерно 1 мм/год [Трифонов и др., 2002].
Модель развития сейсмотектонического процесса в очаге согласуется с левосторонним сдвигом по плоскости северо-восточного простирания. Это землетрясение — одно из ряда катастрофических сейсмических событий, от которых в недавнем прошлом пострадала Турция.
Так в результате разрушительного землетрясения 7 сентября 1999 года (Измит, М = 7.6) погибли
Рис. 1. Положение эпицентра землетрясения с магнитудой 6.1 в Турции 8 марта 2010 г. (по данным Геологической службы США).
17000, были ранены 500000 и остались без крова 500000 человек.
Землетрясение 8 марта 2010 г. произошло приблизительно в 90 км к югу от зоны землетрясения
38° 40° 42°
Рис. 2. Карта эпицентров землетрясений, зарегистрированных ГС РАН на территории Турции в период с конца мая 2009 г. по конец февраля 2011 г. В центральной части карты выделяются эпицентры главного толчка и афтершоков события 8 марта 2010 г.
13 марта 1992 г. (Эрзинджан, М = 6.6), когда погибли сотни людей и остались без крова — тысячи [Арефьев и др., 2006]. Другое, более сильное землетрясение (М = 8.0), потрясло Эрзинджан 26 декабря 1939 года, в результате погибло около 33 тысяч человек.
Решение механизма очага землетрясения, которое произошло 8 марта 2010 г., полученное по методу тензора момента центроида в Национальном центре информации о землетрясениях Геологической службы США, показано на рис. 3.
Анализируемое сейсмическое событие возникло под действием близких по величине растя-
Рис. 3. Решение механизма очага землетрясения 8 марта 2010 г. (по данным Геологической службы США).
н
й
м &3
Н
й
м
р
2010-03-08
2010-03-08
о £ м
bq
Н
й
М
N
2:00 2:10 2:20 2:30 2:40 2:50
UT hours:minutes
Hfкuв, nT 0
-0.5 200
^кив, ms 0
nT 0
2:00 2:10 2:20 2:30 2:40 2:50
UT hours:minutes
Рис. 4. Развернутые записи вариаций магнитного поля Земли (-Окив> -Нкив, ^кив) и наклонов земной поверхности (-—кив), полученные информационно-измерительными комплексами Северокавказской геофизической обсерватории (лаборатория № 4, верховья р. Кубань, Эльбрусский вулканический центр).
Рис. 5. Профильтрованные в диапазоне 10—300 секунд и развернутые во времени записи вариаций магнитного поля Земли и наклонов земной поверхности, полученные в лаборатории № 4 (Нкив, кив ) и в научном стационаре Карпогоры (Нкля).
гивающих и сжимающих напряжений, ориентированных широтно и меридионально, соответственно. Обе нодальные плоскости залегают при этом достаточно круто (углы наклона DP = 66°—85°), одна плоскость (NP1) простирается с северо-запада на юго-восток, другая (NP2) — с юго-запада на северо-восток.
Тип движения по обеим плоскостям представлен сдвигами с компонентами сброса — правосторонний сдвиг по NP1, левосторонний — по NP2. В качестве действующей плоскости в очаге следует выбрать NP2. Эта плоскость совпадает с простиранием и кинематикой Восточно-Анатолийского разлома. Значение сейсмического момента Мо для анализируемого сейсмического события по данным USGS составляет 1.4*10**18 н* м, а значение моментной магнитуды Mw = 6.0, по данным Global CMT Catalog — Мо = 1.55*10**18 н* м, Mw = 6.1. [http://www.ceme.gsras.ru/cgi-
bin/info_quake.pl?mode=1&id=145].
Одновременно с инструментальными накло-нометрическими и сейсмическими наблюдениями, проводимыми на базе Северокавказской геофизической обсерватории ИФЗ РАН, нами были выполнены и измерения вариаций магнитного поля Земли с целью выделения в геосферах аномальных магнитных возмущений УНЧ диапазона.
Отметим, что исследования наведенных аномальных электромагнитных полей проводится нашими учеными систематически в течение последних 30 лет. Так, характерные флуктуации электромагнитного поля УНЧ и СНЧ диапазонов перед сейсмическими событиями отмечены в работах ученых России и Украины [Липеровский,
1991; Моргунов, 1990; Гохберг 2008; Бахмутов, 2003; Собисевич, 2009; 2010; Гульельми, 2010; 2012; Собисевич, 2012].
Высокочувствительные наклономеры и магнитные вариометры геофизических лабораторий, входящих в состав Северокавказской обсерватории, в режиме мониторинга фиксируют деформационные и магнитные возмущения как на этапе подготовки, так и в процессе развития всех крупных сейсмических событий на Земле [Собисевич, 2008].
Результаты наблюдений аномальных магнитных возмущений показали, что как на подготовительной стадии развития очаговых зон средних и сильных (магнитуда М > 5.5—6.0) землетрясений, так и в период афтершоковой активности, на больших расстояниях от будущего эпицентра можно выделить в вариациях магнитного поля Земли характерные УНЧ магнитные импульсные сигналы. Анализируя в этой связи волновые процессы, наведенные анализируемым Турецким землетрясением (рис. 4), отметим, что "спокойная" магнитная обстановка в день измерений предоставила нам возможность без труда изучить отдельный класс "аномальных" магнитных структур (рис. 5).
Сопоставляя полученные волновые формы магнитных возмущений и данные наклономера, отражающего момент начала землетрясения, отметим появление низкочастотных магнитных сигналов за полтора часа до первого удара, как в районе Северного Кавказа, так и в авроральной зоне (Карпогоры, Архангельская область). Район Эльбрусского вулканического центра удален от эпицентра Турецкого землетрясения на 590 км, а
2010-03-08
18
19
20
UT hours
Рис. 6. Развернутая структура аномальных магнитных возмущений, предваряющих афтершоки турецкого землетрясения. Сигналы профильтрованы в диапазоне 10—300 секунд (научный стационар в Карпогорах, Архангельская область).
nT 1
2010-03-08
2:00 2:02 2:04 2:06 2:08
ИТ Ьоиге:шти1е8
Рис. 7. Совмещенные волновые формы аномальных магнитных возмущений на Северном Кавказе и в суб-авроральной зоне (Архангельская область).
магнитовариационная станция в районе Карпо-гор удалена на 2860 км.
На приведенных записях (рис. 5) вариаций магнитного поля Земли фкив, Hкuв, Zкuв) и наклонов земной поверхности ^кив) представлены характерные волновые формы магнитных возмущений, которые отражают все этапы развития исследуемого сейсмического процесса.
Обращают на себя внимание структурные особенности анализируемых магнитных сигналов, а именно — волновые формы аномальных магнитных возмущений, зафиксированные аппаратурными комплексами, установленными на Северном Кавказе и в Карпогорах, практически повторяют одна другую (рис. 5, рис. 6). Наблюдаемые малые фазовые невязки в начале и в конце волновых цугов (рис. 7) в настоящее время мы связываем с техническими погрешностями самого процесса измерений при помощи магнитных вариометров, установленных на постаментах, которые имеют существенные внутренние структурные отличия.
Сводные экспериментальные результаты представлены на рис. 8.
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.