научная статья по теме ВАРИАЦИИ ИНТЕНСИВНОСТИ ГЛОБАЛЬНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В ТЕЧЕНИЕ XX–НАЧАЛЕ XXI ВЕКОВ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ВАРИАЦИИ ИНТЕНСИВНОСТИ ГЛОБАЛЬНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В ТЕЧЕНИЕ XX–НАЧАЛЕ XXI ВЕКОВ»

ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2014, № 4, с. 25-42

УДК 550.34

ВАРИАЦИИ ИНТЕНСИВНОСТИ ГЛОБАЛЬНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В ТЕЧЕНИЕ XX-НАЧАЛЕ XXI ВЕКОВ

© 2014 г. А. И. Лутиков, Е. А. Рогожин

ФГБУНИнститут физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Москва E-mail: ail@ifz.ru, eurog@ifz.ru Поступила в редакцию 29.01.2014 г.

Рассмотрены вариации интенсивности глобального сейсмического процесса в течение XX—начале XXI веков. Установлено, что существует некоторая тенденция квазипериодичности в энерговыделении при развитии глобального сейсмического процесса. Анализ литосферной сейсмичности за 113 лет показал, что за это время на Земле имели место три периода сейсмической активизации и два периода относительного затишья. Подавляющий вклад в сейсмичность Земли вносят землетрясения тихоокеанского сейсмоактивного пояса. Заметный вклад в мировую сейсмичность вносит также северо-восточная окраина Индийского океана. Горизонтальные движения литосферных плит, по-видимому, ответственны за накопление напряжений в потенциальных очагах землетрясений на границах плит и в орогенных областях внутри континентов. Отмечается группирование землетрясений с М > 8.3 в узких временных интервалах. Это связано с тем, что сильнейшее сейсмическое событие, произошедшее в начале каждой активизации, по-видимому, является триггером и вызывает разрядку сразу нескольких десятков "созревших" потенциальных очагов в течение 15—20 лет. Далее следует период относительного затишья продолжительностью 30—35 лет, когда в целом ряде высокомагнитудных очагов накапливается энергия для следующей активизации.

Ключевые слова: сейсмичность, магнитуда, сейсмический момент, периодичность, активизация, затишье, потенциальный очаг, триггер.

DOI: 10.7868/S0002333714040085

ВВЕДЕНИЕ

В долговременном плане предполагается, что интенсивность сейсмических проявлений (сейсмический режим) в пределах Земли и ее отдельных сейсмотектонических провинций в среднем не зависит от времени, то есть — стационарна. На это указывает достаточно надежно установленная линейность графиков повторяемости, построенных для отдельных территорий с привлечением данных об исторической сейсмичности и палео-землетрясениях за последние несколько сот или иногда даже первых тысяч лет [Рогожин, 2012]. В масштабах всей планеты такие данные — недоступны, поскольку сведения о сейсмичности ряда высокосейсмичных областей Земли, таких, например, как острова Океании (Самоа, Тонга, Керма-дек и т.п.), Курильская и Алеутская островные дуги, Аляска и т.п. стали доступны только в результате развития инструментальной сейсмологии, то есть, как максимум, с начала XX века. Поэтому изучение вариаций интенсивности глобального сейсмического процесса в силу непреодолимых обстоятельств должно быть ограничено снизу по времени началом XX века.

В то же время достаточно детальное изучение сейсмичности в хорошо изученных в сейсмологи-

ческом отношении областях показывает, что в краткосрочном плане интенсивность сейсмического процесса непостоянна во времени, и периоды ее относительного спада закономерно сменяются периодами активизации. Например, для Курило-Камчатского региона широко известна предложенная С.А. Федотовым еще в конце 60-х годов прошлого века модель сейсмического цикла [Федотов, 2005]. Целью настоящей работы является проследить временные вариации интенсивности глобального сейсмического процесса за доступный нам период инструментальных сейсмологических наблюдений, то есть с начала XX столетия по насто -ящее время.

Известен целый ряд обобщающих работ по сейсмичности Земли в целом. Первой здесь следует упомянуть книгу Бено Гутенберга и К. Рихтера "Сейсмичность Земли" [Гутенберг, Рихтер, 1948], впервые опубликованную в 1941 г. и переведенную на русский язык уже после войны, в 1948 году. В ней на основании имевшихся в то время сейсмологических данных были детально рассмотрены сейсмичность Земли в целом и ее отдельных сейсмоактивных регионов, на основании чего, в частности, был сделан важный вывод о доминирующем вкладе в сейсмичность планеты зем-

летрясений тихоокеанского сейсмоактивного пояса.

По мере развития мировой сети сейсмологических наблюдений, накопления новых сейсмологических данных и развития методов их интерпретации возникала потребность в дальнейшем их осмыслении. В статье [Bath, Duda, 1979] представлен анализ глобальной сейсмичности с конца XIX века по 1977 год, то есть приблизительно за 80 лет. При этом рассматривались только сильные землетрясения (M> 7.0), что обеспечивало однородность используемого мирового каталога за этот период. Внимание авторов было сосредоточено на рассмотрении графиков повторяемости и временных зависимостей выделения сейсмической энергии.

В более поздних работах [Habermann, 1991] рассматриваются изменения интенсивности (в числе событий за год выше некоторой пороговой магни-туды) сейсмического процесса во времени в основных сейсмоактивных областях Земли за 1965—1990. При этом исследуется вопрос, являются ли такие изменения реальными или они обусловлены систе-магическими изменениями в оценках магнитуд, которые могут быть связаны с текущей чувствительностью сейсмической сети. В частности, было показано, что изменение магнитуд на 0.1—0.3 единицы влечет за собой изменение интенсивности сейсмического процесса на 20—50%.

Работа [Engdahl, Villaseñor, 2002] посвящена анализу глобальной сейсмичности в 1900—1999 гг. В ней представлен достаточно полный глобальный каталог землетрясений за ХХ век и некоторые результаты его анализа. Отмечается, что сейсмическая активность непостоянна во времени, и, соответственно, высвобождение сейсмического момента претерпевает большие колебания. В статье [Lombardi, Marzocchi, 2007] исследуется явление кластеризации и нестационарности во времени распределения сильных землетрясений в мире, что указывает на возможность некоторой квазипериодичности сейсмического процесса. Представленный краткий обзор работ по мировой сейсмичности является далеко не полным и лишь обозначает этапы в изучении глобального сейсмического процесса.

Авторы настоящей статьи делают попытку выяснить на современном уровне знаний о ходе сейсмичности, имеется ли в масштабах Земли периодичность в процессе возникновения сильнейших землетрясений или это явление лишь кажущееся, связанное с особенностями каталогов и определений магнитуд отдельных событий.

Краткий обзор сильнейших сейсмических событий планеты с конца XIX по начало XXI века

В первые 13 лет XXI века в разных регионах Земли возник целый ряд экстремально сильных землетрясений, часть из которых произошли на территории России или сопредельных стран. Наиболее заметными и разрушительными из них являются толчки к западу от о. Суматра, Индонезия, 26.12.2004 г., Му = 9.1-9.3 и 28.03.2005 г., Му = 8.5; на побережье Центрального Чили 27.02.2010 г. с Му = 8.8; у побережья о. Хонсю, Япония 11.03.2011 г. с Му = 9.0-9.1; у западного побережья Северной Суматры 11.04.2012 с Му = 8.5. В России за эти годы произошли такие крупные сейсмические события, как землетрясение в Корякии Камчатского края 21.04.2006 г. с Му = 7.6; на Средних Курилах 15.11.2006 г. и 13.01.2007 г. с Му 8.3 и 8.1, чрезвычайно сильное глубокофокусное (к = 630 км) землетрясение 24.05.2013 г. в Охотском море (Му = = 8.3), ощущавшееся даже в Москве, на расстоянии свыше 5500 км от его гипоцентра.

Помимо упомянутых выше 3-х экстремально сильных землетрясений с моментной магнитудой около 9.0 и выше в эти же годы на Земле произошли многочисленные землетрясения с магниту-дами М > 7.5. Упомянем лишь некоторые из них: на севере Чили 14.11.2007 г. с Му = 7.7; в провинции Сычуань, Китай 12.05.2008 г. с Му = 8.0; в Тихом океане, в районе островов Самоа 29.09.2009 г. с Му = 8.1; у побережья Северной Суматры 6.04.2010 г. с Му = 7.8; в Коста-Рике 5.09.2012 г. с Му = 7.6; в районе островов Королевы Шарлотты, Канада 28.10.2012 г. с Му = 7.7; у юго-восточного побережья Аляски 5.01.2013 г. с Му = 7.8; на границе Ирана и Пакистана 16.04.2013 г. с Му= 7.8. Большинство из этих сейсмических событий вызвали многочисленные человеческие жертвы и разрушения, а подводные толчки - волны цунами. В этот же период произошло множество не столь сильных, но также весьма разрушительных землетрясений в разных сейсмических поясах Земли. Создается впечатление, что каждый год происходило одно или даже несколько землетрясений очень высокой магнитуды. Средства массовой информации обсуждают вопрос о небывалой сейсмической активизации на планете, конца которой не видно. Однако из истории сейсмических наблюдений в XX веке можно наметить еще две подобных активизации — в конце XIX—начале XX веков и в средине XX века, которые длились приблизительно 15—20 лет. Известны сильнейшие сейсмические события, случившиеся на Тянь-Шане в 1889 г. с М = 8.3 и в 1911 г. с М = 8.2; на Аляске в 1899 г. с М = 8.0; в Западной Туркмении в 1895 г. с М = 8.0; в Кашгарии в 1902 г. с М = 8.2; в Северной Монголии в 1905 г. с М = 8.2 (Му = 8.0); в районе Сан-Франциско, Калифорния, в 1906 г. с М = 8.3

(М— = 7.7); в западном Китае в 1906 г. с М = 8.3; в Колумбии в 1906 г. с М— = 8.6 и др. В 1952 г. возникло беспрецедентно сильное цунамигенное землетрясение на Южной Камчатке — Северных Курилах с М— = 9.0; еще более сильные события случились на Алеутах в 1957 г. (М— = 8.6); в 1960 г. у побережья Центрального Чили (М— = 9.5) и на Аляске в 1964 г. с (М— = 9.2); на Гобийском Алтае в 1957 г. возник толчок с М— = 8.1 и т.п. Представляется, что между этими периодами активизации имели место интервалы относительного затишья, когда сильнейшие события были сравнительно редки, не распространялись во многие регионы почти одновременно или не возникали совсем.

§ -200 &

я -300 о

° -400 ® -500

Л

I-600

£ -700 -800

Число событий 10 100 1000 10000

т—I—I I I I и|-1—I—I I I 1111-1—I—I а т|-1—I—I I I I 111

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Для того чтобы проследить временные вариации интенсивности глобального сейсмического процесса, необходимо выбрать оптимальный энергетический параметр интенсивности сейсмического процесса. В качестве такового, вероятно, следует выбрать скалярный сейсмический момент (

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

Пoхожие научные работыпо теме «Геофизика»