CC BY
72
УДК 550.34
ПОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ АФТЕРШОКОВЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ В ЗОНЕ ПЕРЕХОДА ОТ ПАМИРА К ТЯНЬ-ШАНЮ
Ольга Анатольевна Кучай
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А.Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Коптюга, 3, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected]
Использовался катакластический метод для восстановления поля напряжений афтер-шоковых последовательностей двух сильных землетрясений Памира. Поле напряжений аф-тершокового процесса Маркансуйского землетрясения согласуется с региональным полем. Ориентация осей напряжений повторных толчков Алайского землетрясения меняется спустя декаду.
Ключевые слова: поля напряжений, механизм очага, афтершок.
STRESS FIELD AFTERSHOCK SEQUENCES IN THE TRANSITION ZONE FROM THE PAMIRS TO THE TIEN-SHAN
Olga A. Kuchay
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Koptyug, 3, senior research scientist, e-mail: [email protected]
Cataclastic method used to recover the stress field of aftershock sequences of two strong earthquakes Pamir. The stress field Markansuyskogo earthquake aftershock process is consistent with the regional field. The orientation of stress axes Alay earthquake aftershocks changed after decade.
Key word: Stress field, earthquake mechanism, aftershock.
Для реконструкции современного поля напряжений за счет афтершоковых последовательностей Маркансуйского (11 августа 1974г. М=7.3 ф =39.4о, X =73.9о) и Алайского (1 ноября 1978г. М=6.8 ф =39.4о, X =72.6о) землетрясений, зарегистрированных в зоне Дарваз-Каракульского разлома, использовался катакластический метод Ю.Л.Ребецкого и программный комплекс МКА [Ребецкий, 1999, 2007]. Алгоритм МКА многоэтапный, позволяет определять не только параметры эллипсоида напряжений и приращений сейсмотектонических деформаций (первый этап), но величины напряжений (второй - четвертый этапы). Для этого используются данные о механизмах очагов землетрясений, дополнительные материалы в виде обобщений экспериментов по разрушению горных пород, сведения о динамических параметрах очагов землетрясений и др. [Ребецкий, 2007]. В настоящей работе рассматриваются результаты работы алгоритма МКА первого этапа и анализируются особенности реконструкции ориентации главных осей напряжений, а также параметры, определяющие тип напряженного состояния (геодинамический режим), коэффициент Лоде-Надаи. Коэффициент Лоде-Надаи (ца), определяющий вид тензора напряжений или вид его эллипсоида (изменяется от -1 до +1), тип напряженного состояния показывает взаимосвязь между направлением вектора на зенит и ориентацией главных осей напряжений.
В расчетах принимали участие механизмы 58 афтершоков Маркансуйско-го очага (1974-1975гг. с М >4.4), 122 афтершока Алайского события (1978 -1979гг. с М >3.3) определенные по методике [Введенская, 1969; Костров, 1975; Юнга, 1990]. Механизмы афтершоков Маркансуйского и Алайского землетрясений определены автором.
В настоящей статье рассматриваются результаты работы алгоритма МКА первого этапа и анализируются особенности реконструкции ориентации главных осей напряжений, а также параметры, определяющие тип напряженного состояния (геодинамический режим), коэффициент Лоде-Надаи. Наряду с этим, расчитаны сейсмотектонические деформации по данным механизмов очагов землетрясений, произошедших до вышеперечисленных сильных событий по методике [Ризниченко, 1985; Костров, 1975]. Деформации, накопленные не менее чем за 14 лет до Алтайского землетрясения, показывают, что в области его подготовки начало вспарывания начинается в пределах условной границы, разделяющей положительные и отрицательные величины в поле широтной, меридиональной и вертикальной компонент СТД (рис. 1, столбец справа). Начало процесса Маркансуйского главного события происходило в однородном поле напряжений (рис.1, левый столбец).
Рис. 1. Карты-схемы широтной меридиональной и вертикальной компонент тензора сейсмотектонических деформаций по данным механизмов очагов землетрясений, произошедших за 10 лет до Маркансуйского землетрясения 1974г. (М=7.3) (левый столбец) и за 14 лет до Алайского землетрясения 1978г. (М=6.8) (правый столбец). Светлым тоном отмечены области положительных
значений деформаций, темным - отрицательных значений деформаций. Звездочкой отмечены эпицентры Маркансуйского и Алайского землетрясений. А - механизм очага Маркансуйского землетрясения на верхней полусфере. В - механизм очага Алайского землетрясения на верхней полусфере
Процент определенных механизмов афтершоков Маркансуйского землетрясения с М=4.4-6.6 соответствует 60%, Алайского с М=3.3-5.6 - 81%. Высокий процент определенных механизмов афтершоков, позволяет говорить о достоверности при восстановлении поля напряжений по очагам сильных событий. Уменьшение процентного отношения определенных механизмов более слабых повторных толчков, понижает надежность восстановленных полей напряжений.
Результатом реконструкции первого этапа явились наборы карт напряженного состояния по повторным толчкам, полученным за счет афтершоков для разных магнитудных диапазонов (Маркансуйское) и Алайских афтершоков по временным периодам.
По определению разных авторов из диаграммы механизма очага Маркансуйского землетрясения следует, что оно характеризуется сдвиговой подвижкой в очаге (рис.1А) Предполагается, что нодальная плоскость северо-восточного простирания является плоскостью разрыва. Эту плоскость поддерживают схемы изосейст балльности по Киняпиной Т.А., Аманкулову Т.К. и Шебалину Н.В. [Землетрясения,1982].
А В С
Рис. 2. Проекции на горизонтальную плоскость осей максимального девиаторного напряжения, восстановленные по данным механизмов очагов
афтершоков Маркансуйского землетрясения по разным магнитудам (А - М = 4.4 -6.6), ( В - М = 4.6- 6.6 ), (С - М = 4.4- 4.5). Верхние рисунки -простирание осей максимальных девиаторных напряжений растяжения, Средние рисунки - оси максимальных девиаторных промежуточных напряжений, Нижние рисунки - оси максимальных девиаторных напряжений сжатия. Направление погружения осей из точки. Точка в центре линии означает близгоризонтальное положение осей напряжения. Эти же точки
являются центрами однородно деформирующихся доменов. Точка пересечения нодальных плоскостей - эпицентр главного землетрясения
Ориентация осей максимальных девиаторных напряжений сжатия, рассчитанных по сильным афтершокам с М>4.4 характеризуется субмеридиональным направлением по всей афтершоковой области и согласуется с ориентацией оси Р механизма очага главного землетрясения. Оси растяжения везде имеют субширотное простирание с падением к западу, и наследуют простирание оси Т Маркансуйского очага, промежуточные оси девиаторных напряжений - меняют направление от субширотных до северо -западных в разных частях афтершоковой области (рис. 2). Коэффициент Лоде-Надаи меняется от 0.2 до - 0.6. Тип напряженного состояния соответствует сдвигу, растяжению со сдвигом, сжатию со сдвигом. По обе стороны плоскости разрыва поле напряжений не меняется. Ориентация осей максимальных девиаторных напряжений сжатия и растяжения, рассчитанных отдельно по более слабым (M = 4.4 - 4.5) и более сильным (М = 4.6 - 6.6) афтершокам сохраняет направление, полученное по всей совокупности афтершоков.
Тип подвижки в очаге Алайского землетрясения - сдвиг (рис.1В). Вдоль направления простирания субширотной плоскости разрыва возникли повторные толчки, максимальная магнитуда которых не превышала 5.6. Интересные особенности проявились при анализе поля напряжений Алайских афтершоков. За первую декаду после главного события ориентация осей максимальных девиаторных напряжений полученная по афтершокам с М>3.3, наследует ориентацию оси Р и Т механизма очага самого Алайского Землетрясения (рис. 3). Спустя десять дней за весь остальной рассматриваемый период ( c 11 ноября 1978г. по 1ноября 1979г.) происходит переориентация осей: преимущественное направление осей сжатия меняется с СЗ (в первой декаде) на СВ за последующие 11 месяцев, осей растяжения с СВ на СЗ. При такой смене ориентации осей напряжений достаточно трудно восстановить общее поле напряжений за весь год, что наблюдаем на рис.3 А. Коэффициент Лоде-Надаи меняется от - 1 до -0.2 в первую декаду, а за остальной период становится близким к нулю.
Таким образом, восстановленная ориентация осей максимальных девиа-торных напряжений за счет сильных повторных толчков Маркансуйского землетрясения, соответствует региональному полю напряжений, не меняется вблизи области плоскости разрыва главного землетрясения, согласуется с субмеридиональным смещением Памира к северу, определенным относительно стабильного Казахского щита. Однако плоскость разрыва Маркансуйского землетрясения сечет главный разлом и поэтому подвижка, возможно, произошла по оперяющему разлому. Другая картина наблюдается при восстановлении ориентации осей главных девиаторных напряжений при Алайском землетрясении. В ориентации осей максимальных девиаторных напряжений афтершоковой последовательности Алайского землетрясения отмечается изменение их азимутов практически на 90 градусов спустя декаду. Восстановленое поле напряжений афтершоков и оси механизма очага главного события не согласуются с широтным удлинением и меридиональным сокращением в зоне перехода от Памира к Тянь-Шаню, однако, азимут плоскости разрыва этого землетрясения и азимут разлома совпадают.
Рис. 3. Проекции на горизонтальную плоскость осей максимального девиаторного напряжения, восстановленные по данным механизмов очагов афтершоков Алайского землетрясения по разным временным интервалам (А - за год,), ( В - первая декада,), (С - после первой декады за 11 последующих месяцев). Верхние рисунки - простирание осей максимальных девиаторных напряжений растяжения, Средние рисунки - оси максимальных девиаторных
промежуточных напряжений, Нижние рисунки - оси максимальных девиаторных напряжений сжатия. Направление погружения осей из точки. Эти же точки являются центрами однородно деформирующихся доменов.
Прямой длинной линией схематично показана плоскость разрыва.
Звездочкой отмечен эпицентр главного события
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ребецкий Ю.Л. Методы реконструкции тектонических напряжений и сейсмотектонических деформаций на основе современной теории пластичности //Докл. РАН, 1999, Т. 365, № 3, С. 392-395.
2. Ребецкий Ю.Л. Тектонические напряжения и прочность природных массивов. М.: ИКЦ «Академкнига» 2007, 406 с.
3. Введенская А.В. Исследование напряжений и разрывов в очагах землетрясений при помощи теории дислокаций. М., Наука,1969, 136 с.
4. Юнга С.Л. Методы и результаты изучения сейсмотектонических деформаций. М.: Наука, 1990,190с.
5. Костров Б.В. Механика очага тектонического землетрясения. М., Наука, 1975, 174 с.
6. Ризниченко Ю.В. Проблемы сейсмологии. М.: Наука, 1985, 408с.
7. Землетрясения в СССР в 1978 году, М.: Наука 1982, 232с.
© О.А. Кучай, 2013
