ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2008, № 8, с. 32-62
УДК 550.34.06.013.24+551.24
ОСОБЕННОСТИ СЕЙСМОГЕННОГО ПРОЦЕССА В АЛЕУТСКОЙ ОСТРОВНОЙ ДУГЕ. I. ВЗАИМООТНОШЕНИЕ ОЧАГОВ КРУПНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ 1957 г., 1986 г., 1996 г. В АРХИПЕЛАГЕ АНДРЕЯНОВСКИХ ОСТРОВОВ
© 2008 г. Л. М. Балакина, А. Г. Москвина
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва Поступила 25.12.2007 г.
Предложена интерпретация типа, размера, взаимоотношения очагов трех крупных алеутских землетрясений: 9.03.1957 г., 7.05.1986 г., 10.06.1996 г., происшедших в структурах Андреяновских островов. По нашей интерпретации землетрясения обусловлены крутыми взбросами, приуроченными к разным структурным единицам южного склона архипелага Андреяновских островов, ориентированными вдоль простирания этих структур. Субширотный взброс, породивший крупнейшее землетрясение 1957 г., расположен в пределах Алеутской террасы и генетически, по-видимому, связан с развитием подводного хребта Хавлей. Западная и восточная границы этого очага выражены структурно: каньоном Адак на западе (k ~ 177°W) и резким изменением линий изобат на востоке (X ~ ~ 173°W). Характер границ отражается в механизмах очагов землетрясений. Протяженность очага землетрясения 1957 г. около 300 км, что хорошо согласуется с современными оценками его магни-туды, Mw = 8.6. В силу большой своей величины землетрясение 1957 г. вызвало сейсмогенную активизацию соседних участков Алеутской островной дуги, в результате чего протяженность зоны его афтершоков значительно превышала размер очага. Взбросы, определившие очаги землетрясений 1986 г. и 1996 г., расположены в южном склоне архипелага Андреяновских островов выше Алеутской террасы вне пределов очага землетрясения 1957 г. Границы этих очагов также выражены структурно и в механизмах очагов. Протяженность очага землетрясения 1986 г., по нашей оценке, не превышает 130-140 км, что не противоречит его магнитуде Mw = 8. Длина очага землетрясения 1996 г. в пределах ~100 км, соответствующая его магнитуде Mw = 7.8.
PACS: 91.30.Bi
ВВЕДЕНИЕ
Накопленные у нас и за рубежом многочисленные экспериментальные данные по изучению разрушительных землетрясений показывают, что геологические и сейсмические параметры подчиняются закономерным связям. Особенно четко эти связи выявляются при детальном изучении последовательностей разномасштабных землетрясений, возникших в разное время в разных участках конкретной сейсмогенной зоны, обусловленной единством тектонического процесса. Нами такие исследования были проведены для ряда сейсмоген-ных зон разного геологического происхождения: Курило-Камчатской, охватывающей литосферу островного склона одноименного желоба; СевероАнатолийской и Восточно-Анатолийской, включающих зоны одноименных разломов и сопряженных с ними разрывов; северных и южных склонов Большого Кавказа; района Закаспия, охватывающего пограничные зоны горных сооружений Копетдага, Большого Балхана и окаймляющих их предгорных прогибов [Балакина, 19896; 1991; 1992; 1995; Балакина, Москвина, 1997; 2000; 2002а; 20026; 2003а; 2004; 2005; 2007].
На базе обширного экспериментального материала, включающего результаты исследования: механизмов очагов, пространственно-временного проявления в сейсмогенных зонах разномасштабных землетрясений за длительные отрезки времени, включая исторические землетрясения; характеристик форшоков и афтершоков и особенностей их проявления в зонах; а также опубликованных макросейсмических данных и данных о геологическом строении соответствующих районов - были выявлены следующие закономерные связи сейсмических и геологических параметров, присущие сейсмогенным зонам, независимо от их типа и геологического происхождения (см., например, [Балакина, Москвина, 20036]).
Параметры очагов землетрясений (ориентация, глубина заложения разрыва, тип подвижки, ориентация осей напряжений) полностью соответствуют аналогичным параметрам породивших их геологических структур и остаются неизменными во времени в соответствии с долговременным тектоническим развитием сейсмогенных зон. Землетрясения отражают динамические акты в процессе формирования геологических структур в сейсмо-
генных зонах. Параметры сейсмических очагов представляют собой существенные данные для уточнения характеристик тектонических движений в сейсмогенных зонах и геологического строения последних.
Очаги крупных землетрясений в зонах геологически фиксированы; их границы выделяются структурно, а при высокой сейсмической активности также группированием эпицентров слабых толчков, форшоков и афтершоков. Размер геологически фиксированного очага определяет значение магнитуды максимального возможного в нем землетрясения. С размером L фиксированного очага закономерно связана величина средней подвижки в нем, пропорциональная 10-5 L (см). Закономерная связь подвижки и длины разрыва (очага) установлена эмпирически и не противоречит теоретически ожидаемой.
Период повторения максимального землетрясения в конкретном фиксированном очаге определяется размером очага и скоростью тектонических движений. Он соответствует отрезку времени, который требуется для накопления в данном очаге в ходе тектонических движений необходимой величины подвижки. Форшоки и афтершоки имеют ту же генетическую природу, что и главный толчок. Они не трассируют поверхность разрыва в очаге главного землетрясения, а возникают в уже существующих "собственных" очагах, обусловленных тектоническим развитием более мелкомасштабных геологических структур, окружающих очаг главного землетрясения. Появление форшоков и афтершоков обусловлено активизацией их очагов вследствие нарушения "равновесия" в данном участке сейсмогенной зоны, вызванного приближением и осуществлением динамического смещения в крупном сейсмическом очаге.
В целом, сейсмогенные зоны представляют собой системы структурно фиксированных разномасштабных сейсмических очагов, каждый из которых характеризуется соответствующим периодом повторения максимального для него землетрясения. Проявление этих разномасштабных очагов, по мере накопления в них предельных сдвиговых деформаций, обусловливает миграцию землетрясений в зонах, существование в них "seismic gaps", объясняет наблюдающуюся неравномерность во времени сейсмического режима в зонах.
Из всех рассмотренных нами сейсмогенных зон наиболее полные и детальные исследования были выполнены для Курило-Камчатской зоны. Они позволили составить концептуальную схему ее строения, показывающую размещение в зоне геологически фиксированных, постоянно действующих сейсмических очагов, их тип, предельные размеры в разных участках зоны, характер границ, разделяющих крупные очаги, глубины за-
ложения последних. Согласно схеме, Курило-Камчатская сейсмогенная зона разделяется на ряд подзон, субпараллельных островной дуге и приуроченных к подводным хребтам островного склона желоба. Каждая подзона представляет собой систему разномасштабных очагов. Ведущий тип последних - крутые продольные (т.е. ориентированные вдоль дуги) взбросы, падающие в сторону океана, с глубиной заложения до 70-100 км, где, возможно, располагается граница литосферы. Подобный ведущий тип очагов крупных землетрясений присущ и другим островным дугам Тихого океана (см., например, [Балакина, 2002]). Крупные продольные очаги в Курило-Камчатской сейсмогенной зоне зафиксированы геологически, их границами являются взбросы или взбро-со-сдвиги, секущие островную дугу под углами около 30°, с преимущественными субмеридиональными простираниями в южной части дуги, и субширотными - в северной. Местоположение границ продольных очагов определялось по четко выраженному устойчивому во времени группированию на их краях эпицентров слабых толчков, а также форшоков и афтершоков. Тип границ установлен по механизмам очагов. Совокупность продольных и кососекущих взбросов делит литосферу островной дуги на отдельные блоки разного размера в разных ее участках. Системы сейсмических очагов сформировались в процессе поднятия подводных хребтов в островном склоне желоба и отражают развитие этого процесса в настоящее время.
Составленная схема строения Курило-Камчатской сейсмогенной зоны позволила выявить в ней, помимо проявившихся, крупные потенциальные очаги, приуроченные к подводным хребтам. В них в предшествующие годы достоверно не были известны соответствующие им максимальные землетрясения. Для потенциальных очагов предсказываются, согласно схеме, тип разрыва, его ориентация, глубина заложения, направление подвижки, макросейсмические и цунами проявления. Концептуальная схема строения Курило-Камчатской сейсмогенной зоны после ее публикации [Балакина, 19896; 1991; 1992] была подтверждена крупнейшими землетрясениями: в южной части - Шикотанским 04.10.1994 г. (М№ ~ 88.2), а также толчком 03.12.1995 г. (М ~ 7.6-7.9); в северной части - Кроноцким 05.12.1997 г. (М№ ~ ~ 7.8-8.0) [Балакина, 2000]. Шикотанское и Кро-ноцкое землетрясения произошли в выделенных потенциальных очагах, представленных крутыми взбросами продольного простирания. При исследовании этих землетрясений [Балакина, 2000] был подтвержден также тип границ, разделяющих крупные продольные очаги, в виде субмеридиональных взбросов в южной части дуги и субширотных взбросов в северной ее части. Новым подтверждением обоснованности предложенной
схемы строения сейсмогенной Курило-Камчат-ской зоны явилось землетрясение 15.11.2006 г. (Mw ~ 8-8.2), происшедшее в центральной части зоны и обусловленное крутым взбросом в потенциальном очаге, расположенном в нижней части островного склона желоба между очагами ранее происшедших землетрясений 1915 г. и марта, июня 1963 г.
В данной работе предпринята попытка по аналогии с Курило-Камчатской зоной выяснить особенности сейсмогенного процесса в литосфере другой островной дуги - Алеутской. В ходе исследования мы предполагаем прояснить, какие характеристики сейсмогенного процесса присущи обеим островным дугам и какие различия в них существуют. Можно подчеркнуть, что выяснение сейсмогенного процесса в островных дугах, отражающего тектонический процесс формирования этих уникальных структур, имеет важнейшее значение для понимания геодинамики всего земн
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.