научная статья по теме БЛИЗВЕРТИКАЛЬНЫЕ СКОПЛЕНИЯ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ, НЕ СВЯЗАННЫЕ С ТЕКТОНИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ Геофизика

Текст научной статьи на тему «БЛИЗВЕРТИКАЛЬНЫЕ СКОПЛЕНИЯ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ, НЕ СВЯЗАННЫЕ С ТЕКТОНИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ»

ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2011, № 4, с. 16-38

УДК 550.41

БЛИЗВЕРТИКАЛЬНЫЕ СКОПЛЕНИЯ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ, НЕ СВЯЗАННЫЕ С ТЕКТОНИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ

© 2011 г. В. И. Шевченко, С. С. Арефьев, А. А. Лукк

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва Поступила в редакцию 26.07.2010 г.

Установлено существование столбообразного близвертикального скопления очагов землетрясений в центральной части территории Гармского геодинамического полигона (Таджикистан). В нижней части скопления преобладает сейсмотектоническая деформация близвертикального одноосного удлинения. Характерно отсутствие связи этого скопления с какими либо элементами тектонической структуры региона. Предполагается, что этот элемент сейсмогенной структуры региона представляет собой канал поступления глубинных флюидов. Близкие по морфологии и положению в земной коре скопления очагов афтершоков известны в связи с Алтайским, Нефтегорским, Култук-ским землетрясениями. Близвертикальные, но уплощенные в плане скопления афтершоков, не находящие соответствия в тектонической структуре Большого Кавказа, отвечают Дагестанскому землетрясению. Вероятно, к образованиям сходного типа можно отнести некоторые другие, так называемые "гнездовые" скопления очагов землетрясений — Вранчское, Гиндукушское.

Ключевые слова: столбообразный сейсмогенный объем, гнездовые скопления гипоцентров землетрясений, близвертикальное удлинение, глубинные флюиды.

1. ВВЕДЕНИЕ

Широко распространено и подтверждено огромным фактическим материалом представление о том, что очаги землетрясений приурочены к разрывным тектоническим нарушениям того или иного типа, той или иной ориентировки. Это могут быть сбросы или взбросы, надвиги, сдвиги. Именно такие данные были получены, в частности, в таком уникальном по детальности, точности и длительности наблюдений районе сейсмотектонических исследований, как Гармский геодинамический полигон Института физики Земли АН СССР в Таджикистане.

Так, здесь были выявлены наклонные, выпола-живающиеся с глубиной сейсмогенные дуги, которые соответствуют надвигам на крыльях Таджикской депрессии, расположенной в центральной части полигона [Гусева и др., 1983а;1983б; Лукк, Шевченко, 1986; 1989а; 1989б; 1990; 2003; 2004]. Судя по результатам совместной интерпретации геологических и сейсмологических данных по территории Гармско-го полигона, на сейсмо-геологических профилях, ориентированных вкрест простирания Таджикской депрессии (северо-северо-запад—юго-юго-восток), верхняя часть земной коры депрессии рассматриваемого региона расслаивается на три основные тектонические пластины. Тектонические срывы — чешуйчатые надвиги разделяют эти пластины. Две верхние пластины, сложенные слоистыми породами кайнозоя, мезозоя и палеозоя, образуют, в общем, синклинальную структуру, отвечающую Таджикской депрессии. Крутизна срывов-надвигов и разделяе-

мых ими тектонических пластин наибольшая на крыльях депрессии и уменьшается с приближением к ее осевой части до субгоризонтальной ориентировки. Фронтальной части третьей, нижней пластины соответствует Кабудкрымский массив кристаллических пород фундамента Южного Тянь-Шаня. В южном направлении эта пластина уходит наклонно на глубину до 30—40 км под хр. Петра Первого. К срывам-надвигам, разделяющим тектонические пластины, тяготеют очаги землетрясений. Они образуют уплощенный сейсмогенный слой в верхних 10—12 км земной коры Таджикской депрессии (верхняя тектоническая пластина), облекаемый снизу через асей-смичные "прослойки" сейсмогенными дугой и, далее, полудугой, располагающимися на больших глубинах. В то же время многие землетрясения, в том числе наиболее сильное Хаитское 1949 года, приурочены к сдвиговым дислокациям, особенно характерным для крыльев депрессии [Лукк и др., 2005; 2008]. Из числа таких сдвигов наиболее известен Дарваз-ский на южном крыле депрессии.

Вместе с тем в структуре сейсмического поля обсуждаемой территории была отмечена ранее [Лукк, 1978] интересная особенность, оставленная без надлежащей интерпретации в этой и последующих публикациях. В центральной части исследуемой территории на фоне рассеянной сейсмичности выделялось, особенно в интервале глубин 21—40 км, отчетливо выраженное, устойчивое и практически изометричное в плане скопление очагов землетрясений (рис. 1).

2. СУБВЕРТИКАЛЬНОЕ СТОЛБООБРАЗНОЕ СКОПЛЕНИЕ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ГАРМСКОГО РАЙОНА

Для детального изучения морфологии обсуждаемого скопления очагов землетрясений мы рассмотрели распределение очагов в интервале глубин 26—40 км за период 1961—1991 гг. К 1961 году установка стационарной сейсмологической сети на Гармском полигоне была завершена практически полностью, и далее наблюдения за сейсмичностью района можно считать однородными и равноточными. Для выбранного интервала глубин была построена карта плотности гипоцентров землетрясений. В пределах скользящей ячейки осреднения 2x2 минуты дуги (примерно 10 км2) со сдвигом на 1 минуту по широте и долготе подсчитывалось число землетрясений на этом интервале глубин. Изолинии проводились в 4-х градациях: 3—4, 5—7, 8—10 и более 10 событий. Результаты картирования приведены на рис. 1. Как видим, наиболее плотное скопление сейсмических событий имеет изометричную форму, линейные размеры которой не превышают 15—20 км.

Здесь следует отметить, что точность определения глубин очагов землетрясений возрастает с увеличением глубины очагов, в силу известного условия надежности определения глубин — наличия по крайней мере одной регистрирующей станции на расстоянии от эпицентра землетрясения не менее двух глубин источника сейсмического излучения [Лукк, Шевченко, 1990; 2004]. В нашем случае точность определения глубин очагов землетрясений в интервале 16—40 км была не хуже ±1.5 км [Рулёв, 1999; Лукк, Шевченко, 2004]. Она оставалась достаточно высокой — ±(1.5—2.0) км — вплоть до глубин 5 км, и лишь в верхнем горизонте глубин 0—5 км она в целом была не лучше ±3 км. Координаты эпицентров в центральной части полигона определялись в среднем с точностью ±(1—1.5) км [Рулёв, 1999] Поэтому надежность выделяемых скоплений очагов землетрясений не вызывает сомнений.

Рассмотрим, как это "пятно" относительно глубоких землетрясений соотносится со структурой сейсмического поля на различных глубинах. Такое сопоставление проведено на рис. 2. Здесь представлены карты эпицентров землетрясений с М > 1 за 1961—1991 гг. раздельно для 6-ти интервалов глубин: 0-10, 11-15, 16-20, 21-25, 26-30, 31-40 км. Землетрясения на глубинах свыше 40 км в Гармском районе не известны.

Скопление гипоцентров землетрясений в пределах обсуждаемого сейсмогенного образования достаточно хорошо проявляется на глубинах 26-30 и 31-40 км. Вполне четко оно видно на глубине 2125 км. Менее ясно, но вполне узнаваемо "пятно" на глубинах 11-15 км и, менее определенно, на глубинах 16-20 км. В этих двух верхних интервалах глубин "пятно" оказывается несколько смещенным к

38°30'

70°30'

Л

71°00' I

39°00'_

38°30'

39°00'—

38°30'

70°30'

71°00'

Рис. 1. Локальные скопления (1 и 2) гипоцентров землетрясений в поле сейсмичности в пределах Гармского полигона в интервале глубин 26-40 км: (а) - исходные данные по землетрясениям с М > 1 за 1961-1991 гг.; 1 -гипоцентры землетрясений; 2 - изолинии числа очагов; 3 - сейсмические станции; (б) - локальные скопления гипоцентров в изолиниях: 1 - N> 10; 2 - N = 8-10; 3 -N = 5-7; 4 - N = 3-4; 5 - одиночные рассеянные очаги землетрясений. Пунктиром помечена пространственная выборка фокальных механизмов очагов землетрясений в интервале глубин 0-40 км для дальнейших оценок СТД (см. рис. 4 и таблицу).

югу по сравнению с его местоположением на более глубоких интервалах. На глубинах 0-10 км соответствующее ему сгущение гипоцентров не обнаруживается как самостоятельное образование на фоне других плотных скоплений очагов верхнего сейсмо-генного слоя.

Для дальнейшего изучения морфологии этого близвертикального скопления очагов было построено вертикальное сечение через него в меридиональном направлении в полосе шириной двадцать минут дуги. Результат этих построений приведен на рис. 3.

39°00'

38°30'

39°00'

38°30'

39°00'

38°30'

Рис. 2. Положение устойчивого скопления очагов землетрясений (область 1 на рис. 1) на различных интервалах глубин: 1 — эпицентры землетрясений; 2 — контуры устойчивого скопления очагов землетрясений на интервалах глубин 31—40, 26—30 и 21—25 км; 3 — приблизительные контуры устойчивого скопления очагов землетрясений на интервалах глубин 16—20 и 11—15 км; 4 — сейсмические станции.

Следует отметить, что на рис. 3 так же, как и на ранее построенных нами сечениях вкрест геологических структур Таджикской депрессии [Гусева и др., 1983а; 1983б; Лукк, Шевченко, 1986; 1989а; 1989б; 1990; 2003; 2004], выделяются три основные элемента пространственной структуры сейсмичности в ее пределах. Это верхний уплощенный "сейсмогенный слой" в интервале

глубин 0—12 км к югу от долины р. Сурхоб (I-I на рис. 3), облекающая этот слой снизу "сейсмо-генная дуга", погружающаяся до глубины 30 км в центральной части депрессии (II-Il на рис. 3), и "сейсмогенная полудуга", погружающаяся из-под Кабудкрымского поднятия на севере под северную часть Таджикской депрессии на юге (III-III на рис. 3).

Рис. 3. Вертикальное сечение сейсмического поля Гармского полигона вдоль меридиана 70°30' в.д. через субвертикальное скопление очагов землетрясений в земной коре полигона (см. скопление 1 на рис. 1) в полосе шириной 0°20': 1 — очаги землетрясений в полосе сечения, тонкой линией разделены скопления очагов и области полного или почти полного отсутствия очагов; 2 — границы субвертикального скопления очагов землетрясений на дневной поверхности; 3 — границы субвертикального скопления очагов землетрясений на профиле. Элементы структуры поля сейсмичности региона: I—I — верхний сейсмогенный слой; II—II — средняя сейсмогенная дуга; III—III — нижняя сейсмогенная полудуга; А — асейсмичная прослойка между I-I и II—II.

Кроме этих слоя, дуги и полудуги на профиле можно видеть субвертикальную, с небольшим наклоном в северном направлении полосу сгущения

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.

Показать целиком