научная статья по теме КОМАНДОРСКАЯ СЕЙСМИЧЕСКАЯ БРЕШЬ: ПРОГНОЗ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И РАСЧЕТ ЦУНАМИ Геофизика

Текст научной статьи на тему «КОМАНДОРСКАЯ СЕЙСМИЧЕСКАЯ БРЕШЬ: ПРОГНОЗ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И РАСЧЕТ ЦУНАМИ»

МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ

УДК 551.465

КОМАНДОРСКАЯ СЕЙСМИЧЕСКАЯ БРЕШЬ: ПРОГНОЗ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И РАСЧЕТ ЦУНАМИ

© 2014 г. Л. И. Лобковский1, Б. В. Баранов1, К. А. Дозорова1, Р. Х. Мазова2,

Б. А. Кисельман2, Н. А. Баранова2

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: bbaranov@rambler.ru 2Нижегородский государственный технический университет, Нижний Новгород e-mail: raissamazova@yandex.ru Поступила в редакцию 12.11.2012 г., после доработки 17.06.2013 г.

Период "сейсмического молчания" Командорской сейсмической бреши близок к максимальному интервалу повторяемости сильнейших землетрясений Алеутской островной дуги, что указывает на вероятность возникновения здесь сильнейшего землетрясения. В работе представлены результаты моделирования цунами от такого события. Авторами была использована схема, успешно примененная ими для ближайшего аналога — Суматра-Андаманского цунамигенного землетрясения. Предполагалось, что магнитуда возможного землетрясения — 9.0, очаг цунами имеет длину около 650 км и состоит из 9 блоков. Были рассчитаны параметры распространения цунами в Тихом океане и характеристики волн на побережье для нескольких возможных сценариев движения блоков. Проведен спектральный анализ полученных волновых характеристик и выявлены эффекты интерференции волновых фронтов. Моделирование показало, что высоты волн на отдельных участках побережья могут достигать 9 метров. Такие волны способны вызвать значительные разрушения и гибель людей.

Б01: 10.7868/80030157414030071

1. ВВЕДЕНИЕ

Хорошо известно, что в зонах субдукции сильнейшие землетрясения с М„ > 7.8, как правило, генерируют цунами. События последних лет показали, что разрушения и гибель населения происходят, главным образом, не за счет колебаний поверхности во время самого землетрясения, а за счет следующего за ним цунами [10, 11, 23]. Цунами представляет опасность не только для близлежащего побережья, но и для побережий, расположенных на значительном удалении от области их генерации.

В данной работе место, время и структура очага возможного сильнейшего землетрясения, способного генерировать цунами, определяются на основании блоковой ("клавишной") модели возникновения землетрясений в зонах субдукции [см., например, 24]. Суть ее такова: островодуж-ный выступ состоит из отдельных крупных сегментов, образованных поперечными разломами, проникающими вплоть до кровли пододвигаемой плиты. Эти разломы определяют границы сей-смогенных блоков (клавиш) островодужного выступа, представляющих собой более мелкие элементы взаимодействия между нависающей и пододвигаемой плитами. Характерный размер блоков-клавиш составляет около 100 км. Но иногда длина очагов сильнейших землетрясений со-

ответствует длине нескольких смежных блоков, в которых происходит одновременная разрядка накопленной упругой энергии.

В рамках этой модели в 2006 г. был сформулирован прогноз сильнейшего землетрясения для Центрально-Курильской сейсмической бреши и проведено моделирование распространения волны цунами от предполагаемого землетрясения [2, 4]. 15 ноября 2006 г. в этом районе действительно произошло сильнейшее землетрясение (М„ = 8.3), вызвавшее волну цунами [5]. Фактические данные, полученные после этого события, показали хорошее совпадение с расчетными результатами [5] и подтвердили сделанный прогноз.

В настоящей работе этот подход был использован для определения сейсмического потенциала Командорской сейсмической бреши, которая располагается в западной части Алеутской островной дуги, и для численного моделирования распространения и наката волны цунами, генерированной потенциальным очагом землетрясения.

2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОМАНДОРСКОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ БРЕШИ

Сейсмическими брешами считаются участки островных дуг и активных континентальных окра-

ч я

Рис. 1. Расположение очагов землетрясений (М> 7.4) и сейсмических брешей Алеутской островной дуги по [32] с дополнениями очагов землетрясений 1986, 1996 и 2003 гг. Линией с треугольниками обозначена зона субдукции, со стрелками — трансформный разлом.

ин, где в течение 50—100 лет отсутствовали сильнейшие землетрясения, и которые рассматриваются как места наиболее вероятной генерации подобных событий в будущем [9, 26—28]. Сильнейшие землетрясения в Алеутской дуге происходили в течение отдельных интервалов времени, один из которых продолжался с 1938 г. по 1965 г. Очаги этих землетрясений заполнили фронтальную часть Алеутской дуги, за исключением трех участков (рис. 1), которые были выделены в качестве Командорской, Уналашкинской и Шумагинской сейсмических брешей [15, 20, 29, 32].

Рассматриваемая в настоящей работе Командорская брешь располагается во фронтальной части Командорских о-вов на западном окончании Алеутской островной дуги. За весь период инструментальных наблюдений здесь было зарегистрировано только одно землетрясение 30 января 1917 г. с Mw = 8.1 [1]. Событие 1971 г., очаг которого также показан на рис. 1, относится к Камчатке и определяет западную границу Командорской сейсмической бреши. Ее восточной границей является очаг землетрясения 1965 г., а максимальная длина, включая очаг события 1917 г., составляет примерно 500 км.

Наличие сейсмической бреши в пределах западного участка дуги дает основания предполагать, что смещения между Тихоокеанской плитой и фронтальной частью Командорского сегмента отсутствуют, и поэтому здесь происходит накопление деформаций и напряжений. Это подтверждается данными GPS наблюдений [3, 12].

3. ХАРАКТЕР СМЕЩЕНИЯ БЛОКОВ АЛЕУТСКОЙ ОСТРОВНОЙ ДУГИ

Данные GPS свидетельствуют о том, что блоки Алеутской островной дуги перемещаются в западном направлении, причем, из-за увеличения сдвиговой составляющей, скорости перемещения равны 3.1, 9.6 и 31.4 мм/год для восточной, центральной и западной частей дуги, соответственно [12]. Скорость перемещения блоков возрастает на западном окончании Алеутской дуги (Командорском блоке), где косой подвиг трансформируется в сдвиг. GPS измерения показали, что в течение нескольких лет о. Беринга сближался с Камчаткой со скоростью около 50 мм/год [3]. Это значение составляет порядка 2/3 от 79 мм/год — скорости схождения между Тихоокеанской и Евразийской (Охотской) плитами вблизи точки сочленения Алеутского и Курило-Камчатского желобов [16]. В связи с этим предполагается [8], что в настоящее время Командорский блок перемещается вместе с Тихоокеанской плитой относительно структур Командорской котловины. В свою очередь фронтальная часть Командорского блока сцеплена с Тихоокеанской плитой и на этой границе происходит рост напряжений и деформаций. Это

согласуется с представлением о том, что данный участок дуги является сейсмической брешью.

4. БЛОКОВОЕ СТРОЕНИЕ КОМАНДОРСКОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ БРЕШИ

Алеутская островная дуга состоит из прилегающих друг к другу блоков земной коры с линейными размерами от десятков до сотен километров [19]. Границами блоков являются контролируемые разломами каньоны, которые секут фронтальную (южную) часть дуги поперечно к ее генеральному простиранию. Эти каньоны также ограничивают очаги сильнейших землетрясений, например, очаги землетрясений 1965 и 1957 гг.

В результате морских экспедиций, проведенных на западном отрезке Алеутской островной дуги [7, 13, 18], в Командорском сегменте были выявлены активные правосторонние разломы, параллельные этому участку островной дуги. Правосторонние смещения по этим разломам ведут к формированию поперечных разрывных нарушений, выраженных в рельефе дна каньонами. Поперечные разрывные нарушения разбивают Командорскую сейсмическую брешь на восемь блоков размерами 50—100 км. Мы предполагаем, что при возникновении сильнейшего землетрясения может активизироваться также блок, соответствующий очагу события 1971 г., и поэтому при моделировании рассматриваем 9 блоков общей длиной 650 км (рис. 2). Если в момент землетрясения произойдет одновременное высвобождение накопленной энергии во всех 9 блоках, его магнитуда может достичь Мтах = 9.2 [33] и вызовет разрушительное цунами.

Существующий в настоящее время математический аппарат дает возможность создавать модели генерации и распространения волны цунами для различных случаев блокового строения сейсмического очага [например, 24, 25].

5. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

При моделировании в качестве аналога было использовано Суматра-Андаманское землетрясение 29 декабря 2004 г., которое произошло в похожих геодинамических усмловиях. Северная часть Зондской дуги и западная часть Алеутской дуги приурочены к участкам зон субдукции, где под-двиг постепенно сменяется правосторонним сдвигом. В связи с этим, сценарий возможного землетрясения в районе Командорской бреши может реализовываться по сценарию Суматра-Андаманского землетрясения 2004 г. В результате детального изучения этого события было установлено, что длина очага была равна 1300 км и он состоял из 9—12 суб-очагов или блоков ("клавиш") [10, 22]. Вспарывание очага происходило с юго-востока на северо-запад на протяжении 10 мин

со скоростью 2 км/с [31], пиковые смещения в южной части очага были равны 20 м [21], а очаг цунами имел длину 1000 км и ширину 250 км [17]. Если рассматривать происходившее с позиций "клавишной" модели, то событие состояло в почти одновременном срыве большого числа блоков-клавиш, с образованием гигантского очага землетрясения, вызвавшего мега-цунами. Как было указано выше, именно такой сценарий наиболее всего вероятен и в случае Командорской сейсмической бреши.

Если очаг будущего землетрясения захватит всю Командорскую сейсмическую брешь вместе с очагом землетрясения 1971 г., то его длина будет примерно равна 650 км, т.е. в два раза меньше длины очага Суматра-Андаманского землетрясения. При моделировании цунами в Командорской бреши временные характеристики были заданы с учетом этой аналогии. В принятой модели распространение разлома происходит с востока на запад на протяжении 5 мин (300 с). Очаг землетрясения разделен поперечными разломами на 9 блоков. Смещения в восточной части разлома задаются поддвиговыми, а в западной — сдвиговыми. Магнитуда землетрясения принята М = 9. Оценка максимальной высоты подъема блоков в

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