ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2011, № 9, с. 91-102
УДК 550.34.06.013.24+551.24
О ЗЕМЛЕТРЯСЕНИИ 11 МАРТА 2011 ГОДА У СЕВЕРО-ВОСТОЧНОГО
ПОБЕРЕЖЬЯ ОСТРОВА ХОНСЮ
© 2011 г. Л. М. Балакина
Институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН, г. Москва Поступила в редакцию 17.04.2011 г.
Предложена интерпретация местоположения, типа, размера очага землетрясения 11.03.2011 г. Очаг — субвертикальный взброс, простирающийся вдоль островной дуги в азимуте ~25°; расположен в средней части тихоокеанского склона о-ва Хонсю, между широтами 38°М—38.5°М и 35.5°М. Длина очага около 350 км, ей ориентировочно соответствует магнитуда землетрясения ~8.7. С севера очаг ограничен субширотным взбросом, генерировавшим в 1978 г. землетрясение с магнитудой 7.2—7.5. В данном участке тихоокеанского склона о-ва Хонсю могут существовать еще один или несколько пока не проявившихся, крупных сейсмических очагов — продольных взбросов, сопоставимых по масштабу с очагом землетрясения 2011 г. Период повторения максимальных землетрясений в таких очагах более 1000 лет.
ВВЕДЕНИЕ
Землетрясение 11 марта 2011 года, получившее название Тохоку-оки, характеризуется двумя примечательными особенностями: 1 — это самое крупномасштабное землетрясение среди всех известных землетрясений в зоне тихоокеанского побережья о-ва Хонсю; по разным оценкам ему приписывается значение магнитуды в интервале 8.8—9.1; 2 — землетрясение 2011 г. произошло в той области островного склона о-ва Хонсю, где крупномасштабные землетрясения не фиксировались в течение более 1000 лет, тогда как к северу и югу от этой области в период с УП—ГХ веков по ХХ век включительно катастрофические цунамигенные землетрясения возникали неоднократно. Отмеченные особенности землетрясения 11.03.2011 г делают чрезвычайно важным исследование условий возникновения и характеристик его очага для лучшего понимания закономерностей сейсмогенеза в островных дугах.
В данной статье анализируется "место" землетрясения 11.03.2011 г среди других крупнейших землетрясений в зоне тихоокеанского побережья о-ва Хонсю. Предлагается интерпретация местоположения, типа, размера очага, значения магнитуды землетрясения 2011 г. Рассматривается вопрос о возможном периоде повторения максимального землетрясения в данном очаге. Исходными материалами в исследовании являлись: 1 — сведения о характеристиках разрушительных землетрясений Японии, начиная с УП—ГХ веков и местоположении их цунами-очагов [Соловьев, Го, 1974; 1977]; 2 — особенности проявления сейсмичности в зоне северо-восточного побережья о-ва Хонсю в ХХ веке и начале ХХГ века; 3 — пространственное проявление форшоков и аф-тершоков землетрясения 11.03.2011 г; 4 — данные о механизмах очагов. Интерпретация местоположения и параметров очага землетрясения Тохоку-оки
опиралась на выявленные автором закономерности генерации разномасштабных землетрясений в литосфере островных дуг [Балакина, 1989; 1991; 1992; 1995; 2000; 2002; Балакина, Москвина, 2003; 2008; 2009; 2010].
МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ ОЧАГА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 11 МАРТА 2011 ГОДА
Землетрясение произошло в зоне тихоокеанского склона о-ва Хонсю, расположенного между береговой линией острова и осью глубоководного желоба. Ширина склона в разных местах от ~150 до ~200 км. В островных дугах именно к зонам островных склонов приурочены очаги всех крупнейших, в том числе, цунамигенных землетрясений. О местоположении очага землетрясения 11.03.2011 г в островном склоне о-ва Хонсю можно судить по следующим данным: 1 — по карте афтершоков и предваряющих его с 9-ого по 11-ое марта форшоков (рис. 1); 2 — по карте проявления у побережья о-ва Хонсю катастрофических цунамигенных землетрясений исторического прошлого (рис. 2). В таблице по материалам [Соловьев, Го, 1974] представлены параметры самых крупных разрушительных землетрясений Японии, сопровождавшихся цунами с интенсивностью I> 2. Интенсивность цунами в таблице соответствует шкале, разработанной С.Л. Соловьевым [Соловьев, 1972; Соловьев, Го, 1974]. Она характеризуется следующими значениями максимальных высот волн цунами: I = 0 — менее 2 м; I = 1— от 2-х до 5 м; I = 2 — от 5 до 10 м; I = 3 — от 10 до 25 м; I = 4 — более 25 м [Соловьев, Го, 1977].
На рис. 2 в интерпретации [Соловьев, Го, 1977] изображены цунами-очаги самых разрушительных цунамигенных землетрясений с интенсивностью I > > 21А в области тихоокеанского склона о-ва Хонсю в
40°
БАЛАКИНА 142°
Сендай
38°
-38°
о °<?8оО б
36°
-36°
0 45 90 135 180 км
140°
142°
О < о
144°
10
к
и
Рис. 1. Карта эпицентров форшоков и афтершоков землетрясения 11 марта 2011 г.: 1—3 — эпицентры форшоков с маг-нитудами: 1 — М, ~ 7.3, 2 — М~ 6, 3 — М< 6; 4 — эпицентр главного толчка; 5—7 — эпицентры афтершоков с 11.03 по 24.03.2011 г. с магнитудами: 5 — М~ 7.7—7.9, 6 — М~ 6—6.7, 7 — М< 6; 8, 9 — эпицентры предваряющих толчков 2003— 2010 гг. с магнитудами: 8 — М ~ 7—7.3, 9 — М ~ 6.5; 10 — ось глубоководного желоба; 11 — местоположение полосы наибольшего скопления эпицентров афтершоков.
пределах координат: ф ~ 34°М—41°М, X ~ 137°Е— 144°Е. Аналогичная схема расположения цунами-очагов разрушительных исторических землетрясений в районе о-ва Хонсю представлена по интерпретации японских сейсмологов в [Международный...,
2003]. Цунами-очаги разрушительных землетрясений сконцентрировались в тихоокеанском склоне о-ва Хонсю в двух областях — к северу от ~38°М и южнее ~35°М. К этим же областям приурочены и цунами-очаги исторических землетрясений с интен-
Рис. 2. Карта, иллюстрирующая проявление у побережья о-ва Хонсю разрушительных цунамигенных землетрясений исторического прошлого и инструментально определенной сейсмичности на уровне толчков с М > 7 вплоть до 2011 года: 1 — области цунами-очагов землетрясений с интенсивностью цунами I > 2У из таблицы по оценке в [Соловьев, Го, 1977]; 2 — эпицентры цунамигенных землетрясений с интенсивностью цунами I ~ 2 по [Соловьев, Го, 1974] (таблица); 3 — эпицентры землетрясений с М> 7; 4 — эпицентральная группа толчков 1938 г. с М ~ 7—7%; 5 — ось глубоководного желоба.
сивностью цунами I < 2У. На рис. 2 помимо цунами-очагов землетрясений с интенсивностью цунами I > > 2У нанесены: 1 — эпицентры крупных исторических землетрясений с интенсивностью цунами I < < 2У по оценке [Соловьев, Го, 1974]; 2 — инструментально определенные эпицентры землетрясений с магнитудами М > 7 вплоть по 2010 г.
Из таблицы и рис. 2 видно, что за исторический период, начиная с IX по XX век в северной части тихоокеанского склона о-ва Хонсю и с VII по ХХ век в
южной части склона, было зафиксировано много разрушительных цунамигенных землетрясений. Сведения о таких землетрясениях за названный период (с УП—1Х вв.) отсутствуют для области тихоокеанского склона о-ва Хонсю в интервале широт ~35.5°М—38°М. Именно на этом участке островного склона, согласно рис. 1, произошло землетрясение 11.03.2011 г.
Эпицентр землетрясения 11.03.2011 г. расположен (рис. 1) на широте ~38.3°М. Вблизи него (ф ~
Цунамигенные землетрясения с I > 2 по [Соловьев, Го, 1974 ]
Год Месяц Число ф°, N 1°, Е Н, км М Интенсивность цунами I Достовер ность *
Остров Хонсю, восточное побережье
869 VII 13 38.5 143.8 8.6 4 д
1605 I 31 34.3 140.4 7.9 4 д
1611 XII 2 38.2 143.9 8.1 4 д
1677 IV 13 38.7 144.0 8.1 2 п
1677 XI 4 34.7 141.2 7.4 2А п
1680 IX 28 2 в
1703 XII 31 34.7 139.8 8.4 3 д
1763 I 29 40.8 142.0 7.4 2 п
1793 II 17 38.3 142.4 7.1 2 д
1835 VIII 19 37.9 141.9 7.6 2 с
1861 X 21 37.7 141.6 6.4 2 п
1896 VI 15 39.6 144.2 7.6 3% д
1933 III 3 39.1 144,7 0-20 8А 3А д
1968 V 16 40.7 143.6 0 8 2 д
Остров Хонсю, южное побережье, Сикоку, Кюсю
684 XI 27 32А 134 8.4 3 п
887 VIII 26 33.0 135.3 8.6 3? п
1096 XII 17 34.2 137.3 8.4 2 п
1360 XI 22 33.4 135.2 7.0 2 п
1361 VIII 3 33.0 135.0 8.4 3 д
1495 IX 12 35.5 139.2 2 п
1498 IX 20 34.1 138.2 8.6 3 д
1596 IX 1 33.3 131.7 6.9 2 п
1662 X 31 31.7 132.0 7.6 ТА п
1707 X 28 33.2 135.9 8.4 4 д
1854 XII 23 34.1 137.8 8.4 3 д
1854 XII 24 33.2 135.6 8.4 2А д
1923 IX 1 35И 139А 8И 3 д
1944 XII 7 33.7 136.2 0-30 8 2А д
1946 XII 21 33.0 135.6 30 8И 2А д
5 Достоверность: д — достоверно, п — правдоподобно, в — возможно, с — сомнительно.
~ 38.4°№) расположен эпицентр форшока (М~ 7.5), происшедшего 09.03.2011 г Форшок сопровождался повторными толчками вплоть до возникновения главного толчка 11.03.2011 г. Их эпицентры сгруппировались к северу от эпицентров главного толчка и форшока М ~ 7.5. Основная область афтершоков землетрясения 11.03.2011 г расположилась на участке тихоокеанского склона о-ва Хонсю между областями проявления исторических разрушительных цунамигенных землетрясений севернее ф ~ 38°М и южнее ф ~ 35°^ Эпицентральные области форшо-ков и афтершоков — важный элемент в оценке ме-
стоположения очага главного землетрясения. Но нужно иметь ввиду, что предваряющие и повторные толчки не трассируют поверхность главного разрыва. Возникновение форшоков и афтершоков обусловлено активизацией при крупном землетрясении разномасштабных сейсмических очагов в смежных с главным очагом структурах. Иными словами, протяженность афтершоковой области может быть не тождественна протяженности разрыва, генерировавшего главное землетрясение. Часто при крупнейших землетрясениях в результате активизации окружающих его очаг сейсмогенных структур эпицентральная
область афтершоков по своей протяженности значительно превосходит размер очага главного толчка. Примерами могут быть землетрясения: Камчатское 1952 г [Балакина, 1992], Алеутские 1957 г и 1965 г [Ба-лакина, Москвина, 2008; 2009], Суматринское 2004 г. [Балакина, 2006].
При отсутствии в течение более 1000 лет в рассматриваемом участке тихоокеанского склона о-ва Хонсю катастрофических землетрясений можно было бы ожидать, что эпицентры афтершоков землетрясения 11.03.2011 г заполнят весь этот участок островного склона, от побережья о-ва Хонсю до глубоководного желоба. Однако это оказалось не так. Эпицентральная область афтершоков (рис. 1) характеризуется следующим. В ней можно выделить полосу плотного скопления эпицентров, протягивающуюся вдоль островной дуги от широты ~38°М—38.5
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.