ГЕОТЕКТОНИКА, 2011, № 5, с. 3-16
УДК 550.24
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ ТОХОКУ 11.03.2011 (М = 9.0) В ЯПОНИИ: ТЕКТОНИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ ОЧАГА, МАКРОСЕЙСМИЧЕСКИЕ, СЕЙСМОЛОГИЧЕСКИЕ И ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ
© 2011 г. Е. А. Рогожин
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Москва, 123910, Б. Грузинская ул., д. 10
Поступила в редакцию 25.04.2011 г.
Приводятся результаты интерпретации сейсмологических, геолого-геофизических, геодезических, макросейсмических материалов для очаговой зоны катастрофического землетрясения Тохоку, произошедшего 11.03.2011 с М = 8.8—9.0 (по разным оценкам) вблизи восточного побережья о-ва Хонсю. Анализ сейсмотектонических закономерностей строения западной части Тихого океана, распределения эпицентров главного толчка, форшоков и афтершоков на поверхности и их гипоцентров на глубине, особенностей решений фокальных механизмов сильнейших из них, данных о направлении горизонтальных и вертикальных смещений поверхности острова позволил отчетливо оконтурить очаговую область землетрясения, реконструировать структуру его очага в недрах и оценить размеры деформации литосферы в результате этого великого сейсмического события.
ВВЕДЕНИЕ
В статье приводятся материалы предварительного анализа результатов обследования сильнейшего землетрясения, произошедшего 11 марта 2011 к востоку от острова Хонсю в Японии.
Изучение очаговых областей землетрясений в России и в ведущих зарубежных странах проводится обычно по нескольким основным направлениям. Первое направление — анализ телесейсмических данных, собранных мировой и национальной сетями сейсмических станций. Эти исследования дают сведения о координатах эпицентра, глубине очага, сейсмическом моменте, фокальном механизме, времени и магнитуде главного толчка.
Второе направление — эпицентральные наблюдения в очаговой области. В рамках этого направления осуществляются сейсмотектонические, сейсмологические, геофизические и геодезические исследования в очаговой области. Детальное изучение деформаций поверхности на суше с помощью геодезических методов является единственным источником информации о характере дислокаций, возникших в эпицентральной области подводных сильных сейсмических событий, каким является описываемое в статье землетрясение. Геодезические данные позволяют составить обоснованное мнение о прямых геологических проявлениях сейсмического очага на поверхности земли — его размерах, структуре и характере сейсмогенери-рующей подвижки. Изучение афтершокового процесса с помощью сетей мировых и близлежащих сейсмических станций дает представление о строении очага землетрясения на глубине и его проек-
ции на поверхности. Макросейсмическое обследование эпицентральной зоны и региона сейсмического события позволяет понять закономерности распределения на поверхности сейсмических колебаний.
Третье направление — аналитическое. Здесь на основании всех собранных данных строится трехмерная модель сейсмического очага с реконструкцией главных плоскостей подвижек, амплитуды и направления импульсных смещений. Выясняется положение и строение сейсмогенерирующей структуры (зоны).
В процессе изучения очагов сильных землетрясений можно решить ряд важных фундаментальных и прикладных задач. Так, определение параметров каждого нового сильнейшего землетрясения, проводимое комплексом сейсмологических методов, дает возможность обновить и нарастить сейсмический каталог, а, значит, и расширить наши знания о сейсмичности Японско-Курильской дуги в целом. Выявление и изучение геологической структуры, ответственной за происхождение данного землетрясения, позволяет понять, может ли эта структура породить еще более сильные толчки, как часто могут происходить такие толчки и может ли сейсмическая активизация распространиться в соседние подвижные с геологической точки зрения зоны [20]. Так, при исследовании нескольких сильных сейсмических событий: Дагестанского землетрясения 1970 года, Газлийских землетрясений в Узбекистане 1976 и 1984 гг. часть эпицентров повторных толчков (афтершоков) проявилась западнее. В первом случае на террито-
Рис. 1. Макросейсмические проявления землетрясения Тохоку по данным Японского метеорологического агентства; интенсивность в баллах шкалы JMA. Крестом отмечен эпицентр главного толчка, толстые черные линии — изосейсты высших баллов. Цифра со знаком плюс означает, что интенсивность превышает указанное значение балльности, а со знаком минус — интенсивность ниже этого значения. Интенсивность 7 — наивысшая по шкале Шиндо (JMA). ([31]; http:// www.jma.go.jp/jma/en/2011_Earthquake/2011_Earthquake_Intensity.pdf)
i/'i .. л-............. $
рии Чечни, где на месте их концентрации в 1976 г. произошло Черногорское сильное землетрясение, а во втором случае — после каждого нового сильного удара повторные толчки распространялись все дальше на запад в область следующего сильного сейсмического события. Таким образом, выяснилось, что афтершоки одного землетрясения могут быть одновременно форшоками нового, готовящегося сейсмического толчка.
Приводимые в статье данные по эпицентраль-ной области сильнейшего землетрясения Тохоку взяты из оперативных сведений, приведенных на сайтах Геофизической службы РАН, Геологической службы США, Метеорологического агентства Японии [29, 31—33] и выставленных в Интернете работ японских специалистов. В то же время, автор имеет богатый опыт обследования многих
сейсмических событий в разных геодинамических обстановках и, в частности, на Дальнем Востоке России.
Описание последствий
11 марта 2011 года в 05 ч 46 мин Гринвичского времени у восточного побережья острова Хонсю, Япония, произошло разрушительное землетрясение с М = 8.8—9.0 (по разным оценкам), повлекшее за собой человеческие жертвы и разрушения. Эпицентр события располагался в Тихом океане на материковом склоне примерно в 120 км восточнее побережья острова (рис. 1).
Это землетрясение входит в ряд известных сейсмических катастроф 20-го и начала 21-го веков (Северо-Курильское 1952 г., М = 9.0; Чилийские
1960 г., М = 9.5 и 2010 е, М = 8.8; Аляскинское 1964 е, М = 9.1-9.2, Суматранские 2004 е, Мw = 9.2 и 2005 г с Мw = 8.5). Оно — одно из сильнейших, произошедших в последнее время в мире. По данным Геологической службы США его магнитуда — 9.0 по шкале Рихтера. Глубина гипоцентра землетрясения составила около 30 километров. Учитывая размеры очаговой области при такой магнитуде, верхняя кромка очага находится практически у поверхности дна, в океане. Землетрясение было хорошо изучено. Начиная с момента главного толчка, сейсмологическая сеть Японии и всего мира регистрировала повторные толчки. Ценный сейсмологический материал о главном ударе и афтершоках собран региональной сетью сейсмических станций Японии (Метеорологического агентства Японии и Геологической службы [30—32]). В ионосфере над эпицентром через 8.7 мин после события по наблюдениям со спутников GPS обнаружен четкий сигнал в виде вариаций полного электронного содержания, возникший в результате возникновения моментальной деформации дна океана и, соответственно, поверхности воды [2].
На Южных Курильских островах сработала система оповещения о цунами [10]. Как сообщило МЧС России, из зоны возможного подтопления были эвакуированы около 11 тысяч человек, все силы и средства спасателей были приведены в повышенную готовность. Волны цунами зарегистрированы в районе острова Кунашир (вблизи города Южно-Курильска), у островов Шикотан и Итуруп, высота их достигала двух метров [8].
Японские и российские сейсмологи это землетрясение ожидали в долгосрочном аспекте [3, 11, 20, 25, 26, 29], ожидалось и цунами сразу же после главного толчка, но никто не мог предсказать такую высокую магнитуду и соответственно высоту волны. Кроме того сильное землетрясение (М = 7.7) [7], возникшее в том же сейсмическом очаге 9 марта 2011 г., за два дня до главного толчка Тохоку, было принято некоторыми японскими сейсмологами за реализацию сейсмического прогноза. Большая скорость распространения волны и малое расстояние от очаговой зоны до побережья не позволили властям Японии вовремя среагировать на прогноз цунами.
Землетрясение вызвало сильное цунами, в ряде районов высота приливной волны превысила десять метров. В нескольких префектурах цунами снесло дома и находившиеся на дорогах машины. Гигантская волна накрывала поля и дороги, разрушила многочисленные здания и сооружения, выбросила на берег корабли. По предварительным данным, в результате удара стихии были полностью или частично разрушены более 50 тысяч домов. В стране прекратили работу несколько атом-
ных и теплоэлектростанций. Цунами полностью затопило взлетно-посадочные полосы аэропорта Сендай. Сильные пожары вспыхнули на нефте-очистных и газовых сооружениях, на сталелитейном заводе. На АЭС "Фукусима-1" произошли взрывы оболочек контура охлаждения реакторов. При этом сами реакторы и их оболочки повреждены не были. В радиусе 30 километров была объявлена эвакуация. Число погибших и пропавших без вести в результате землетрясения и цунами в Японии превышает 25 тысяч человек, как сообщило информационное агентство Киодо. Число эвакуированных составляет 450 тысяч человек.
Макросейсмические проявления и сведения об ускорениях грунта
Землетрясение ощущалось на северо-востоке о. Хонсю с интенсивностью до 7 баллов по девятибалльной японской шкале (см. рис. 1). По принятой в России шкале MSK-64 на Корейском полуострове и на востоке КНР — 3—5 баллов, а также на территории России на юге Сахалина и Курильских островах: в Южно-Курильске, Курильске силой 4 балла, в Малокурильском силой 3 балла. Афтер-шок в 06 ч 25 мин ощущался в Южно-Курильске силой 5 баллов, в Курильске силой 4 балла [8].
Следует подчеркнуть, что зона шести- и семибалльных разрушительных сотрясений (в баллах JMA) занимает сравнительно небольшую площадь на востоке острова Хонсю. В целом же на суше макросейсмический эффект был умеренным. Только небольшая по площади область на востоке острова испытала сотрясения интенсивностью до 9 баллов по принятой в России двенадцатибалльной шкале MSK-64. Похожим образом распределились зарегистрированные значения пиковых 1
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.