ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2013, № 2, с. 55-93
УДК 550.34.06.013.24+551.24
АНДАМАН-СУМАТРИНСКАЯ ОСТРОВНАЯ ДУГА. II. ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ 26.12.2004 г. - ОДИН ИЗ ГЛАВНЫХ ЭПИЗОДОВ СЕЙСМОГЕННОЙ АКТИВИЗАЦИИ ДУГИ В НАЧАЛЕ XXI ВЕКА
© 2013 г. Л. М. Балакина, А. Г. Москвина
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва Поступила в редакцию 13.06.2012 г.
Предложена интерпретация природы и параметров очага Суматринского землетрясения 26.12.2004 г., основанная на комплексном анализе совокупности данных: геологическом строении района землетрясения; особенностях долговременной сейсмичности; пространственном распределении форшо-ков и афтершоков; механизмах очагов; особенностях проявления сотрясений и цунами; закономерностях возникновения землетрясений и генетической связи сейсмических и геологических параметров, присущих сейсмогенным зонам разного типа, в том числе, островным дугам. Очаг Суматринского землетрясения — крутой взброс, простирающийся вдоль островной дуги с падением в сторону океана. Длина взброса ~450 км, возможная глубина его заложения ~70—100 км. Магнитуда землетрясения, соответствующая размеру очага — 8.9—9.0. Величина вертикальной подвижки в очаге могла достигать 9—13 м. Взброс расположен у внутренней границы впадины Ачех, между эпицентром землетрясения и северным окончанием впадины Ачех. Северное и южное ограничение очага определяли секущие островную дугу разрывы — сдвиги и взбросо-сдвиги. Местоположение и параметры очага в предлагаемой интерпретации хорошо объясняют особенности зафиксированных сотрясений и цунами. В районе впадины Ачех и ее окрестностей возможно существование других сейсмических очагов — взбросов крупного масштаба. Суматринское землетрясение, кульминация сей-смогенной активизации Андаман-Суматринской островной дуги в начале XXI века, представляет собой типичное цунамигенное землетрясение в островных дугах. По своим характеристикам оно — аналог Камчатского землетрясения 4.11.1952 г., М- = 9. Пространственное распределение эпицентров и механизмы очагов афтершоков свидетельствуют, что возникновение повторных толчков при Суматринском землетрясении вызвано не подвижками по единому разрыву, субдукционному надвигу длиной ~1200—1300 км, а активизацией сложной системы геологических структур в разных участках островной дуги и Андаманского моря.
Б01: 10.7868/80002333713010031
ВВЕДЕНИЕ
Андаман-Суматринская островная дуга с начала XXI века вступила в фазу чрезвычайно высокой сейсмогенной активизации. Перед этим, весь ХХ век, она находилась в состоянии относительно умеренной активизации. За 100 лет, с 1900 г. по 1999 г., в ней было зафиксировано 35 землетрясений с М8 > 6.8, из которых только два имели магнитуды, близкие к 8, и восемь толчков — маг-нитуды, близкие к 7.5. Начиная с 2000 г., всего за 10 лет, в Андаман-Суматринской дуге произошло 30 землетрясений с М8 > 6.8. Среди них: одно из крупнейших землетрясений мира — Суматринское 26.12.2004 г.; два землетрясения с Мщ~ 8.5; пять землетрясений с магнитудами ~7.7—8.0 и семь землетрясений с магнитудами ~7.4—7.6.
Сейсмогенная активизация Андаман-Сумат-ринской дуги началась с возникновения в 2000 г. двух землетрясений с М8 ~ 7.9—7.8 в литосфере у южной окраины Суматры. Затем 25.07.2004 г. на
юге Суматры произошло крупнейшее глубокое (к ~ 580 км) землетрясение с магнитудой (Мщ~ 7.3), близкой к предельным ее значениям на таких глубинах. Ранее в районе Суматры толчки на подобных глубинах не были известны, и предполагалось, что фокальная зона здесь не опускается ниже ~250—300 км. Главным эпизодом сейсмогенной активизации явилось землетрясение 26.12.2004 г. За ним последовала чрезвычайно высокая сейсмическая активность в северной части дуги. Она выразилась в возникновении в зоне Андаман-Никобар-ского хребта и Андаманского моря огромного числа афтершоков с магнитудами, в основном, в пределах от ~3—4 до ~6.5. Затем сейсмогенная активизация островной дуги сместилась к югу и охватила весь район вдоль западного побережья Суматры, от о-ва Симёлуэ до очагов землетрясений 2000 г. В этом районе с 2005 г. по 2010 г. произошли два землетрясения с Мщ ~ 8.5 и серия крупных толчков с магнитудами более 7. Ранее сейсмогенная активизация здесь отмечалась в се-
редине XIX века, когда возникли разрушительные цунамигенные землетрясения 1833 г., 1843 г., 1861 г. и ряд других крупных толчков.
Землетрясение 26.12.2004 г. по своему масштабу превышало все ранее известные толчки в Анда-ман-Суматринской островной дуге. Оно привлекло внимание многих сейсмологов, опубликовано большое число посвященных ему статей. В них представлены: данные о макросейсмических проявлениях землетрясения (цунами, остаточные смещения, характеристика сотрясений); результаты анализа афтершоков, механизмов очагов; интерпретационные модели очага землетрясения. В данной статье представлены результаты проведенного нами исследования: геологических условий возникновения Суматринского землетрясения как главного эпизода сейсмогенной активизации Андаман-Суматринская островной дуги; местоположения, типа и размеров его очага; взаимоотношения очага Суматринского землетрясения с очагом форшока 02.11.2002 г. и проявлением афтершоков в зоне Андаман-Никобар-ского хребта и Андаманского моря.
В своем исследовании мы учитывали результаты, полученные нами в статье I [Балакина, Москвина, 2012]. В ней были рассмотрены: основные черты геологического строения Андаман-Сумат-ринской островной дуги; проявление в ней долговременной сейсмичности; особенности механизмов очагов андаман-суматринских землетрясений и точность определения их параметров. Суммированные материалы по этим вопросам мы считаем необходимой базой для выяснения природы и геологических условий возникновения Су-матринского землетрясения, оценки местоположения, типа и размера его очага. При интерпретации природы и параметров очага Суматринского землетрясения учитывались закономерности возникновения разномасштабных землетрясений и генетической взаимосвязи геологических и сейсмических параметров. Такие закономерности были установлены на базе обширного экспериментального материала и присущи сейсмогенным зонам независимо от их типа и геологического происхождения (см., например, [Балакина, 1989; 1991; 1992; 1995; 2000; 2002; Балакина, Москвина, 2002а; 2002б; 2003а; 2003б; 2004; 2008; 2009; 2010а]). При анализе проявления цунами во время Суматринского землетрясения учитывались известные из многочисленных публикаций зависимости параметров цунами от характеристик сейсмического очага, геологических условий в зоне очага и пункте наблюдения. Коротко перечень условий, влияющих на интенсивность волн цунами, сформулирован в [Балакина, 2006].
В следующей статье (III) будут представлены результаты исследования: условий возникновения крупных землетрясений 2005—2010 гг., у за-
падного побережья Суматры; взаимоотношения их очагов с очагами разрушительных цунамиген-ных землетрясений ХУШ—ХГХ веков.
ФОРШОК СУМАТРИНСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ
2 ноября 2002 г. в 01 час 26 мин произошел крупный (М8 = 7.5) форшок Суматринского землетрясения. Его эпицентр расположен в прогибе Ментавай у северного окончания о-ва Симёлуэ, к югу от эпицентра Суматринского землетрясения (рис. 1). Глубина гипоцентра ~30 км. Район о-ва Симёлуэ характеризуется следующими геологическими и сейсмическими особенностями. Подводный хребет, с которым связана внешняя дуга островов, меняет здесь свое простирание и отклоняется к западу на 15°—20°; в проявлении сейсмичности наблюдается группирование эпицентров землетрясений; в механизмах очагов нарушается однотипность, присущая землетрясениям у побережья Суматры к югу от о-ва Симёлуэ [Балакина, Москвина, 2012]. Глубоководный желоб испытывает локальный поворот, предполагается наличие здесь структурных неоднородно-стей, которые могут контролировать сегментацию разрывов ^е8Иоп й а1., 2005].
Форшок сопровождался относительно небольшой серией повторных толчков (рис. 1), большая часть их произошла в течение одного дня, 2 ноября. На рис. 1 нанесены также эпицентры землетрясений с М8 > 6.8, происшедшие в окрестности о-ва Симёлуэ в ХХ веке. Форма эпицентральной области повторных толчков не позволяет оценить простирание очага форшока. Она ориентирована скорее поперек, а не вдоль островной дуги. Приблизительный азимут ее простирания ~20°—70°. Гипоцентры повторных толчков распределены, в основном, на глубинах от ~10—20 км до ~50—70 км с резко выраженным максимумом их числа на глубине 30—40 км, типичном для суматринских землетрясений. Заглубленные толчки (к ~ 80—90 км) отмечены в прогибе Ментавай вблизи эпицентра форшока. Толчки с глубинами гипоцентров от 10—20 км до 70—100 км характерны для прогиба Ментавай [Балакина, Москвина, 2012]. 28.12.2002 г. был зафиксирован толчок во впадине Ачех, в пределах очаговой области Суматринского землетрясения, на глубине 200 км.
Диаграммы механизмов очагов главного толчка 02.11.2002 г. и крупного (М8 = 6.3) его афтершо-ка представлены на рис. 2а, 2б. Азимутальные распределения волн сжатия и разрежения для них существенно различаются. При афтершоке на сейсмических станциях в широком диапазоне азимутов, от ~150° до ~300° в первых вступлениях Р-волн согласованно зафиксированы волны сжатия. Распределение знаков смещений Р-волн при
5
94 95 96 97 98
100 км
I-1
2004
2 -
о. Симёлуэ 1969
1907
О
1979
- 4
- 3
[2Ж
Рис. 1. Карта эпицентров афтершоков землетрясения 02.11.2002 г., М8 = 7.5. 1—9 — эпицентры: 1 — землетрясения 02.11.2002 г.; 2—4 — афтершоков с глубинами гипоцентров к < 70 км, с магнитудами М8 = 6.3 (2), М8 = 5.4 (3), М8 < 5 (4); 5—7 — афтершоков с глубинами гипоцентров к = 70—90 км (5), к = 100—150 км (6), к ~ 200 км (7); # — Суматринского землетрясения 26.12.2004 г.; 9 - землетрясений - 20.06.1976 г. (М8 = 7.0); 21.11.1969 г. (М8 = 7.6); 29.09.1979 г. (М8 = 6.8); 04.01.1907 г. (М8 = 7.6); 10 — приблизительная азимутальная ориентация эпицентральной области афтершоков ноября-декабря 2002 г.; 11 — глубоководный желоб.
5
4
3
2
1
1
афтершоке удовлетворяет стандартному решению механизма очага островодужного типа, с крутой и пологой нодальными пл
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.