CC BY
39
УДК 550.348.436 (- 925.16, 1-927)
МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ МИГРАЦИЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ
А.В. Новопашина1
Институт земной коры СО РАН, 664033, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 128.
Приведены результаты компьютерного моделирования пространственно-временного распределения суммарной энергии землетрясений инструментального периода 1974-2012 гг., проведенного с целью определения параметров медленных миграций землетрясений (первые километры - первые сотни километров в год) в зонах с разным кинематическим типом на примере Прибайкалья, разломных зон Сан-Андреас и Мендосино (Калифорния). Сделан вывод о существовании зависимости скорости миграции от скорости межплитных движений. Библиогр. 5 назв. Ил. 3.
Ключевые слова: миграция сейсмической активности; скорость; Прибайкалье; разломная зона Сан-Андреас; разломная зона Мендосино.
MODELING SEISMIC PROCESS FOR SEISMIC ACTIVITY MIGRATION DETECTION
A.V. Novopashina
Institute of the Earth's Crust SB RAS, Lermontov St., 128, Irkutsk, 664033, Russia.
The paper presents computer modeling results for spatiotemporal distribution of the total earthquake energy over the period of instrumental recording from 1974 to 2012. The last has been conducted in order to estimate the parameters of slow earthquake migrations (first kilometers - first hundreds of kilometers a year) in the zones of different geodynamic types by the example of the Baikal region, the San-Andreas and Mendocino fault zones. It has been concluded that there is relationship between the migration rate and the rate of interplate displacements.
5 sources. 3 figures.
Key words: migration of seismic activity; rate; Baikal region; San-Andreas fault zone; Mendocino fault zone.
Введение. Для выявления медленных миграций сейсмической активности, скорости которых измеряются первыми километрами - первыми сотнями километров в год, нами используется методика пространственно-временной развертки сейсмического процесса.
Под миграцией сейсмической активности понимается направленное смещение максимумов суммарной сейсмической энергии. Это планетарное разномасштабное явление, интерес к которому обусловлен перспективностью использования в качестве предвестникового признака землетрясений в долгосрочном и среднесрочном прогнозировании.
Нами проведено компьютерное моделирование для сейсмоактивных зон
с разным кинематическим типом: Байкальской рифтовой системы (БРС) и фрагментов границ Североамериканской и Тихоокеанской плит - зон разломов Мендосино и Сан-Андреас. Байкальская рифтовая система в целом находится на поздней дизъюнктивной стадии развития [2], образована расходящимися в центральной части и смещающимися друг относительно друга на флангах фрагментами Сибирской и Амурской плит. Для нее характерна автономность активизации отдельных разломных сегментов. Максимальная скорость горизонтального смещения плит в БРЗ 3.4+0.7 мм/год [1].
Разломная зона Сан-Андреас, примыкающая с северного окончания к
:Новопашина Анна Владимировна, кандидат геолого-минералогических наук, младший научный сотрудник лаборатории современной геодинамики, тел.: 89501405788, e-mail: [email protected]
Novopashina Anna, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Junior Researcher of the Laboratory of Modern Geodynamics, tel.: 89501405788, e-mail: anek [email protected]
разломной зоне Мендосино, находится на дизъюнктивной стадии полного разрушения, оба разлома являются правосторонними сдвигами. Скорость горизонтальных смещений достигает 28+3 мм/год [5].
Компьютерное моделирование на первом этапе подразумевает получение выборки данных параметра эпицен-трального поля - логарифма суммарной выделившейся энергии землетрясений (1§Е8ит) по заданной области проецирования части сейсмической зоны, в пределах которой исследуется миграционный процесс. На втором этапе проецированные данные переносятся на пространственно-временную диаграмму (рис. 1). Пространственно-временная диаграмма представляет собой трехмерный график с координатными осями: «направление», «время», «параметр 1§Е8ит». Отрезок, делящий четырехугольник проецирования пополам в продольном направлении, является осью «направление», вдоль которого исследуется миграционный процесс. Значения суммированных по элементарным ячейкам параметров за определенные промежутки времени (в данном
случае ДТ=30 дней) проецируются на ось «направление» и, таким образом, координатно к ней привязываются [3]. Ширина элементарных ячеек ДL соответствует пространственному разрешению исследуемого направления, ее минимальное значение ДL=0.1°. Прослеживая смещение максимумов используемого параметра со временем на такой диаграмме, можно зафиксировать вдоль заданного направления миграцию и определить ее скорость. Протяженность зон, соответствующая длине, - 200-500 км, ширина для крупных зон - 70-150 км, для пространственной детализации ширина зон 25-30 км. Положение прямоугольника устанавливается точкой центра и азимутом наклона оси проецирования, поворачивающейся относительно центра. В выборки данных для анализа вошли землетрясения с магни-тудой 7.3>Мте>2.0 включительно.
На рис. 1 и 2 показаны области проецирования сейсмических данных для исследуемых зон. Пороговые значения параметра LgEsum для принятия решения о наличии миграционной цепи зависят от используемого диапазона магнитуд и от сейсмической активности
Кэйп Мендосино, 1992 г., М ■
1996
1997
1998
2001
2002
2003
2004
1999 2000 время, ГОДЫ
Рис. 1. Диаграмма для разломной зоны Мендосино (для зоны 1 на рис. 3): А - период 1974-2012 гг.; Б - период 1996-2004 гг.
конкретного исследуемого региона. Миграции, которые не видны в диапазоне магнитуд 2.0-7.3, могут быть видны в диапазоне 2.0-5.0. Для шкал LgEsum с максимальными значениями 8.4-10.0 пороговое значение 2.7-3.0; для шкалы с максимальным значением 4.5-5.0 пороговое значение 1.5-1.7.
Результаты моделирования. Анализ пространственно-временных диаграмм зон проецирования в БРС показал, что явление миграции свойственно зонам средней сейсмической активности. Цепочки миграций включают в себя события умеренной силы и хорошо видны на участках с большим числом слабых событий. Основной части сейсмических зон юго-западного и северовосточного флангов Байкальского рифта свойственны скорости до 20 км/год. Мода 30-35 км/год, среднее значение 34+2 км/год, а также скорости 35-70 км/год характерны для района Средне-Байкальской впадины (области 10 и 12 на рис. 2). Зонам очагов сильных землетрясений Байкальской рифтовой системы медленные миграции не свойственны.
104
Пространственно-временной анализ поля эпицентров землетрясений в зонах разломов - фрагментов границы между Североамериканской и Тихоокеанской плитами показал, что сейсмическому процессу зон сдвига свойственно прохождение миграционных последовательностей в сегментах разломов, расположенных вблизи узлов сочленения крупных тектонических структур. Эпизоды миграции зафиксированы в зонах проецирования сейсмических данных, построенных для концентраций эпицентров в области тройного сочленения Мендосино, сочленения разломов Сан-Андреас и Калаверас; разломов Санта-Моника и Сан-Габриель, в зоне разлома Камп-Рок, к которым приурочены сильнейшие землетрясения инструментального периода, такие как Кейп Мендоси-но 1992 г. (Мw=7.2), Лома-Приета 1989 г. (Мw=6.9), Паркфилдское 2004 г. (Мw=6.0), Нордридж 1994 г. (Мw=6.7), Ландерс 1992 г. (Мw=7.3) и Гектор-Майн 1994 г. (Мw=7.1).
В зонах очагов сильных землетрясений миграция может предшествовать главному толчку, а может включать аф-тершоковые последовательности. При
96° 104° 112° 120"
Рис. 2. Области проецирования сейсмических данных для территории Прибайкалья и направления медленных миграций сейсмической активности
этом она наблюдается на соседних параллельных структурах, тем самым, возможно, проявляется явление переклички между последовательно активизирующимися разломами. Такую очередность можно видеть между сегментами разлома Калаверас, активного до, и разлома Сан-Андреас, активного после события Лома-Приета 1992 г.; между Пакфилдским сегментом разлома Сан-Андреас и параллельной соседней структурой, активной до Парфилдского землетрясения 2004 г.; между разломом Камп-Рок, на котором произошло землетрясение Ландерс 1992 г. и рядом мелких разломов, к которым приурочено землетрясение Гектор-Майн 1999 г. (рис. 3). Рассчитаны скорости миграций, варьирующиеся от 7+2 до 250+50 км/год для одних и тех же областей
проецирования, что можно объяснить непостоянством скоростного режима межплитных смещений.
Скорости миграций, скорее всего, не связаны с кинематическим типом разломных зон, так как для сейсмоактивного центра в Байкальской впадине (зоне растяжения) и в зоне проецирования на разломе Сан-Андреас зафиксированы близкие по значениям скорости миграций - первые десятки километров в год. На разломе Сан-Андреас наблюдаются также более высокие скорости -первые сотни километров в год, вероятно обусловленные скоростями межплитных смещений, в зоне миграций значительно превышающих 10+2 мм/год и достигающих 40 мм/год. Это на порядок выше, чем в Байкальской рифтовой системе, где максимальные
124°
"Г
122°
120°
118°
тг
116°
землетрясение
Кейп Мендосино,1992 (М=7.2)
: азлом Мендосин
40°-~
38° -
34°--
2.2
ч
г. Сан-ФраИ
ТИХИИ ОКЕАН
Условные обозначения
Области проецирования сейсмических данных с номерами для различных концентраций эпицентров
Направления медленных миграций
Сейсмоактивные зоны, в которых зафиксированы миграции
Землетрясения с М>6 за период 1974-2012 гг.
% землетрясение 'е*-Лома Приета,1989 (М = 6.9)
2.1
землетрясение 'Паркфилд, 2004 (М=6.0)
землетрясение Сан-Симеон, 2003 (М ^нб.5)
землетрясение
Гектор Майн, 1999 (М = 7.1)
100 км
землетрясение Нордридж,1994 (М = , ра
г. Лос-Анжелес -
землетрясение Ландерс,1992 (М
Рис. 3. Области проецирования сейсмических данных для фрагментов границы Североамериканской и Тихоокеанской плит и направления медленных миграций сейсмической активности
скорости достигают 3.4+0.7 мм/год [2].
Протяженность сейсмоактивных областей разломных зон, вдоль которых проходят миграции, как для разлома Сан-Андреас, так и для Байкальской впадины в основном меняется от 20 до 60 км.
Заключение. В сейсмических зонах миграция проявляется как предшествующее, так и последующее по отношению к умеренному или сильному сейсмическому событию явление.
В Байкальской рифтовой системе миграция отражает процесс разломо-образования автономно активизируемых разломов, что соответствует стадии развития рифта и взаимодействия разломов в зонах повышенной раздробленности земной коры, в областях, где нет сильных землетрясений.
Для разломных зон Сан-Андреас и Мендосино миграция проявляется в области сопряжения крупных тектонических структур, к которым приурочены очаги сильнейших землетрясений, и для параллельных зон может отражать динамику перераспределения напряжения
Библиографический список
1. Вращения и деформации земной поверхности в Байкало-Монгольском регионе по данным GPS-измерений / А.В. Лухнев [и др.] // Геология и геофизика. 2010. Т. 51, № 7. С. 785-793.
2. Семинский К.Ж. Внутренняя структура континентальных разломных зон. Тектонофизический аспект. Новосибирск: Изд-во СО РАН, Филиал «Гео», 2003. 244 с.
3. Novopashina А^., San'kov VA. Velocities of slow migration of seismic activity in Cis-Baikal region // Geodynam-ics & Tectonophysics. 2010. V. 1, № 2. P. 197-203.
4. Pollitz F., Vergnolle M., Calais E. Fault interaction and stress triggering of twentieth century earthquakes in Mongolia // Journal of Geophysical Research. 2003. V. 108, № B10. 2503. doi:10.1029/2002JB002375.
5. Wallage R.E. The San Andreas fault
system, California. Washington, 1990. 283 p.
в области их взаимодействия [4].
Рецензент кандидат геолого-минералогических наук, доцент Иркутского государственного технического университета А.В. Мироманов
