ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2004, № 9, с. 41-50
УДК 550.34
ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ И ВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТИПОВ СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ СЕВЕРНОЙ КАЛИФОРНИИ В ЗОНЕ РАЗЛОМА САН-АНДРЕАС
© 2004 г. В. А. Петров, А. О. Мостршков, Р. Н. Петрова
Геофизическая обсерватория "Борок" РАН, Ярославская область, Некоузский район, пос. Борок
e-mail: petrov@borok.adm.yar.ru Поступила в редакцию 25.12.2003 г.
В статье предложена методика районирования сейсмоактивных областей по преимущественному распространению трех основных кинематических типов разрушения в очагах землетрясений и рассмотрены особенности сейсмотектонического деформирования земной коры Северной Калифорнии в зоне разлома Сан-Андреас по данным о механизмах очагов землетрясений. Выявлена основная особенность движений в очагах землетрясений данного региона - преимущественно проявляются сдвиговые и сбросовые подвижки, а взбросовые подвижки, в процентном соотношении, вносят в сейсмотектоническое деформирование данного региона минимальный вклад. По преимущественному типу движений в очагах землетрясений разлом Сан-Андреас выделяется как сдвиговая зона. Сдвиговый характер движений проявляется до глубины 15 км. Области с преимущественно сбросовым характером движений в очагах землетрясений пространственно прилегают к разлому Сан-Ан-дреас и располагаются по его периферии. Выявлена единственная область (в зоне разлома Сан-Ан-дреас) с преимущественным взбросовым характером движений в очагах землетрясений. Пространственно она расположена в районе Сан-Франциско и начинает проявляться только с глубины 5 км.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 02-05-64517, 03-05-64514).
ВВЕДЕНИЕ
Существующие способы реконструкции напряженно-деформированного состояния материала земной коры основываются на том, что инструментально регистрируемые смещения в очагах землетрясений являются отражением современного напряженно-деформированного состояния изучаемого массива горных пород. В тектонически активных областях наблюдаемая картина развивающихся современных тектонических деформаций оказывается весьма сложной и проявляется в большом разнообразии кинематики актов разрушения в очагах землетрясений в пределах однородных геотектонических структур.
Для установления преобладающих тенденций в развитии тектонической деформации в последнее время активно используется статистический анализ механизмов очагов землетрясений, опирающийся прежде всего на большую статистику механизмов очагов слабых и средних землетрясений [Белоусов, 1997; Гущенко, 1973; 1990; Лукк, 1988; Никитин, 1977; Николаев, 1992; Петров, 2001; Ре-бецкий, 1999; Ризниченко, 1985; Шерман, 1989; Юнга, 1990]. Накопленные данные о механизмах землетрясений обеспечили возможность детального изучения характера деформирования материала земной коры и выявление общих законо-
мерностей в развитии тектонического процесса в пределах крупных регионов.
В последнее время при исследовании динамических параметров очагов землетрясений Байкальского региона было установлено, что поле напряжений рифтовой зоны может претерпевать существенные пространственно-временные вариации, в результате которых изменяются механизмы очагов [Дядьков, 2000; Ключевский, 2003]. Как отмечается в [Дядьков, 2000. С. 99], "о резких перестройках современных полей напряжений на региональном уровне во внутриконтинентальных областях, при которых бы менялся тип подвижек в очагах землетрясений со сбросового на взбросо-вый или наоборот, авторам практически не известно." Хотя такие факты и отмечались ранее другими исследователями. В монографии [Лукк, 1988] приведена подробная библиография таких работ.
В данной работе предпринята попытка ответить на вопрос - наблюдаются ли аналогичные изменения типов механизмов, но в других сейсмоактивных регионах. С этой целью детально изучен характер деформирования материала земной коры Северной Калифорнии в зоне разлома Сан-Андреас. Принято считать, что причиной высокой сейсмической активности земной коры территории штата Калифорния является взаимодействие Тихоокеанской и Североамериканской тектониче-
ских плит. Наиболее выразительная структура тектонического контакта - это разлом Сан-Анд-реас. Правостороннее смещение крыльев разлома на отдельных участках достигает значений в несколько сантиметров за год. Приступая к исследованиям, авторы ставили перед собой задачу выявить пространственно-временные вариации типов механизмов очагов землетрясений и общие закономерности в развитии сейсмотектонического процесса данной территории.
МЕТОДИКА
В работах [Гущенко, 1990; Петров, 2001] было предложено проводить районирование сейсмоактивных областей по характеру напряженного состояния путем прослеживания границ распространения семи возможных типов поля напряжений, которые выделяются в зависимости от величин углов наклона осей ст1, а2, а3 к горизонту (углов е1, е2, е3 соответственно). Также в этой работе предполагалось, что предлагаемый принцип может быть положен и в основу классификации кинематических типов механизмов очагов в зависимости от углов наклона осей Т, И, Р.
Для решения этой задачи была разработана методика, в которой в качестве параметров были выбраны углы наклона еТ, еИ, еР осей Т, И, Р (оси Т, И, Р, наряду с нодальными плоскостями, характеризуют механизм очага землетрясения). При этом все приведенные в статьях [Гущенко, 1990; Петров, 2001] семь типов механизмов, для некоторого упрощения, решено свести к трем основным типам: 1) чистый сдвиг (еИ > еР и еИ > еТ), чистый взброс (еТ > еР и еТ > еИ), чистый сброс (еР > еИ и еР > еТ). При таком подходе, не углубляясь в детали классификации сейсмических событий по типу механизма очага, удалось провести пространственно-временной анализ данных для территории Северной Калифорнии.
В нашем подходе по заранее заданным параметрам (координаты центра, радиус выборки, минимальное количество данных, которое должно находиться в выборке) из общего каталога формировалась выборка механизмов очагов землетрясений. В каждой такой пространственно-временной выборке вычисляется процентное соотношение трех основных типов механизмов. Основной алгоритм, в зависимости от характера решаемых задач, заключается в следующем:
1. Для построения диаграмм зависимости соотношения типов механизмов от глубины и времени (сканограмм) расчет данных проводился следующим образом: для центра с заданными координатами, с радиусом 0.25°, из общего каталога формировалась выборка механизмов очагов землетрясений. Окно осреднения по времени - 3 года, по глубине - 1 км, шаг по времени - 1 год. В каж-
дой такой пространственно-временной выборке вычисляется процентное соотношение трех основных типов механизмов. Результаты осреднения приводились к началу "среднего" года и к той глубине, для которой проведено осреднение. Такое сканирование проводилось по всем временным и глубинным интервалам. Расчеты проводились только в том случае, если в заданное окно попадало не менее 25 механизмов очагов землетрясений.
2. Для построения карт расчет данных проводился аналогично расчету данных для сканограмм. Отличие заключается в том, что данные для построения карт рассчитывались за весь заданный временной и глубинный интервалы. Радиус формирования выборки - 0.25°, шаг по координатной сетке - 0.1°. Для каждого такого узла также вычислялось процентное соотношение основных трех типов механизмов.
Такой подход позволил построить сканограм-мы и схемы распределения каждого кинематического типа механизмов очагов для зоны разлома Сан-Андреас (Северная Калифорния).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Зона разломов Сан-Андреас в Калифорнии состоит из серии продольных разломов северо-запад -юго-восточного простирания и представляет собой своеобразную структуру с высокой тектонической и сейсмической активностью. Рассматриваемая территория является одним из наиболее изученных в этом отношении районов мира. На территории Калифорнии существует две сейсмологических сети наблюдений - Северная и Южная, со своими центрами сбора и обработки сейсмологической информации. На территории Северной Калифорнии в настоящее время расположена сейсмическая сеть с высокой плотностью станций. В сейсмологическом центре Северной Калифорнии (Northen California Earthquakes Data Center) данные о механизмах очагов землетрясений обновляются практически в реальном времени, но окончательные решения без дальнейших изменений представляются ежемесячно. В данной работе используется каталог Северной Калифорнии, содержащий информацию о 55551 механизмах очагов землетрясений (при их 69573 описаниях) по состоянию на ноябрь 2003 года. В наших расчетах идентификация афтершоков сильных землетрясений и дальнейшая очистка от них каталога не проводились.
На рис. 1 представлен график количества механизмов очагов землетрясений, имеющихся в данном каталоге, по годам, начиная с 1967 по ноябрь 2003 года без учета их распределения по маг-нитуде и глубине. Как видно из графика, необходимое для расчетов количество механизмов очагов
землетрясений в каталоге содержится, начиная только с 1980 года.
Сканограммы были построены для зоны разлома Сан-Андреас (Северная Калифорния) с координатами 36.0-38.0° с.ш. и 119.0-124.0° з.д. В качестве иллюстрации полученных результатов на рис. 2а, рис. 26, рис. 2в, рис. 2г представлены сканограммы только по 37.0° широты с шагом по долготе 0.2°.
При описании полученных результатов необходимо отметить изменчивость долевого участия основных типов механизмов как во времени, так и по глубине. На приведенных рисунках видно, что долевое участие взбросов минимально во всем пространственно-временном диапазоне. Наиболее представительными для зоны разлома являются сдвиги и сбросы (в порядке значимости). Неожиданным результатом является увеличение доли сдвигов с глубиной. При рассмотрении скано-грамм, приближающихся к очаговой зоне землетрясения 1989.10.18 с М = 7.0 (координаты - 37.04° с.ш., 121.88° з.д.), видим, что в период афтершоко-вой деятельности долевое участие сдвигов захватывает большую глубину. При этом основная часть сдвигов приурочена к глубинам более 9 км, а основная масса сбросов приурочена к при
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.