CC BY
9УДК 550.348. (575.4)
СИЛЬНЫЕ и ОЩУТИМЫЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ТУРКМЕНО-ХОРАСАНСКИХГОР в 2017 г.
Н.В. Петрова1, Г.Ч. Сарыева2, Л.В. Безменова2, А.Д. Курова1
1ФИЦ ЕГСРАН, г. Обнинск, [email protected] 2Институт сейсмологии и физики атмосферы АН Туркменистана, г. Ашхабад, [email protected]
Аннотация. В 2017 г. в центральном и юго-восточном Копетдаге произошли крупнейшие за два последних десятилетия землетрясения - 5 апреля с Кр=14.3, М^осмт=6.0 и 13 мая с Кр=13.4, Мн>сксмт=5.7. Землетрясение 5 апреля явилось к тому же самым сильным в зоне радиусом 45 км от его эпицентра за всю сейсмическую историю региона. Оба события ощущались в населенных пунктах Ирана, Туркменистана, Афганистана и других стран. Максимальные сотрясения зафиксированы в ближайших населенных пунктах Ирана - 6 баллов в г. Торбете-Джам при землетрясении 5 апреля и 7 баллов в г. Боджнурд при событии 13 мая. Для землетрясения 5 апреля, локализованного в зоне контакта юго-восточного окончания Копет-дага с Биналудом, построена карта изосейст, на основе которой определена северо-западная ориентация изосейст, совпадающая с простиранием ближайших разломов, облака афтершоков и одной из нодальных плоскостей механизма очага. При этом обнаружено юго-западное падение облака афтершоков, не соответствующее северо-восточному падению выбранной в качестве действующей нодальной плоскости. Данное несоответствие свидетельствует, по-видимому, о сложной структуре разломной зоны с участками разнонаправленного падения, либо с двумя параллельными разломами, плоскости которых падают на северо-восток и юго-запад. Получено уравнение макросейсмического поля, согласно которому интенсивность сотрясений в эпицентре землетрясения 5 апреля оценена в /о=8 баллов. Для землетрясения 13 мая 2017 г. в центральном Копетдаге, предварявшегося трехмесячным сейсмическим затишьем, определены границы зоны затишья, исследованы пространственно-временные особенности афтершокового процесса, установлена модель распространения сейсмического эффекта, на основе которой получена интенсивность в эпицентре - /0=7-8 баллов. Эта оценка подтверждается 7-балльной интенсивностью сотрясений в Боджнурде (А=24 км).
Ключевые слова: энергетический класс, магнитуда, сейсмическая активность, сейсмическое затишье, форшок, афтершок, механизм очага, интенсивность сотрясений.
Б01: 10.35540/1818-6254.2022.25.29 ЕБ№ ЖХтЫ
Для цитирования: Петрова Н.В., Сарыева Г.Ч., Безменова Л.В., Курова А.Д. Сильные и ощутимые землетрясения Туркмено-Хорасанских гор в 2017 г. // Землетрясения Северной Евразии. - 2022. -Вып. 25 (2016-2017 гг.). - С. 315-326. Б01: 10.35540/1818-6254.2022.25.29. ЕБ№ ЖХтЫ
Введение. В 2017 г. значительно возросла сейсмическая активность на территории Туркмено-Хорасанских гор в Копетдагском регионе. Туркмено-Хорасанские горы - крупная горная система на северо-востоке Ирана и юге Туркменистана, на северной окраине Альпийской складчатой области, включающая дугообразные глыбово-складчатые структуры, в составе которых с юга на север выделяются: мегантиклинорий Аладага-Биналуда, Кучано-Мешхедский плиоцен-антропогеновый наложенный прогиб и мегантиклинорий Копетдага. Здесь, в Центральном и Восточном Копетдаге, в 2017 г. произошли два крупнейших за последние десятилетия землетрясения: 5 апреля с КР=14.3, М^,асмт=6.0 и 13 мая с КР=13.4, М^асмт=5.7 (рис. 1).
Землетрясение 5 апреля, в зарубежных публикациях чаще всего упоминаемое как «Сефид-Сангское», реализовалось северо-восточнее иранского селения Сефид-Санг в зоне контакта горных структур юго-восточного окончания Копетдага с Биналудом, где сейсмические события подобной магнитуды неизвестны. Ближайшие сопоставимые или большие по величине землетрясения датированы 1904 г. (Мs=6.6, А=46 км к западу от эпицентра) и 765 г. (Му=7.5, А=73 км к югу). Несмотря на малонаселенность района очага, землетрясение вызвало массовые разрушения в четырех ближайших селениях Ирана, в результате которых два человека погибли и еще 100 получили ранения [1]. На иранской территории землетрясение 5 апреля 2017 г. проявилось с максимальной интенсивностью 6 баллов в г. Торбете-Джам (77 км), 5 баллов - в трех населенных пунктах [2]. В Туркменистане ощущались 3-балльные сотрясения в п. Серахс (101 км) и г. Сер-хетабаде (190 км) [3].
Землетрясение 13 мая 2017 г. произошло в Центральном Копетдаге вблизи его условной границы с Западным Копетдагом, проходящей по долготе г. Арчман (57.2оЕ), в 24 км к северу от иранского г. Боджнурда и в 10 км к западу от очага катастрофического Боджнурдского землетрясения 04.02.1997 г. с Му=6.6 [4]. Оно стало крупнейшим за 20-летний период (1998-2017 гг.) в очаговой зоне Боджнурдского землетрясения 1997 г. радиусом 35 км. По сообщению РИА Новости, «.. .По меньшей мере три человека погибли и еще 225 были ранены». В Боджнурде землетрясение ощущалось с интенсивностью 7 баллов, в других городах Ирана и Афганистана - от 4 до 2 баллов [2]. На территории Туркменистана жители почувствовали 4-балльные сотрясения в г. Ашхабаде (Д=98 км) и пос. Энев (Д=108 км) [2, 3].
Землетрясения 5 апреля и 13 мая 2017 г. были записаны сейсмическими сетями многих стран мира и обработаны рядом национальных и международных сейсмологических центров, но самые близкие станции расположены в Иране и Туркменистане, причем в Иране для фиксации афтершоков сразу после события 5 апреля была организована локальная сейсмическая сеть, включающая 16 велосиметров и три акселерометра [1]. В текущей статье мы рассматриваем инструментальные сведения об этих землетрясениях и их афтершоках по данным единой сети сейсмических станций Института сейсмологии и физики атмосферы Академии наук Туркменистана (далее - «ИСиФА АНТ») с привлечением данных мировых агентств и опубликованных статей, а также особенности макросейсмических проявлений этих землетрясений.
56 57 58 59 60 61
Рис. 1. Историческая сейсмичность Туркмено-Хорасанских гор с 2000 г. до н.э. по 2017 г.
1 - магнитудаМ=МЬН=М.$; 2 -эпицентры максимальных землетрясений 2017 г.: 5 апреля с Кр=14.3 и 13 мая с Кр=13.4; 3 - город; 4 - сейсмолинеамент; 5 - активный разлом согласно [5]; 6 - государственная граница.
Землетрясение 5 апреля 2017 г. в 06ь09т с Кр=14.3, Ин>=6.0.
Инструментальные данные. Сейсмическая сеть Туркменистана включала в 2017 г. 34 цифровые станции [3], большинство из которых зарегистрировало это выдающееся сейсмическое событие. Обработка записей для определения основных параметров землетрясения произведена по 21 наиболее надежным станциям. В результате ошибка определения эпицентра главного толчка составила 5г=±7 км, а ошибка глубины - ЪН=±1 км. Основные параметры главного толчка и максимального афтершока, согласно каталогу КОП [6] и по данным международных сейсмологических центров, опубликованным в [7], приведены в табл. 1, а решения для эпицентров показаны на рис. 2.
Таблица 1. Основные параметры землетрясения 5 апреля 2017 г. с Кр=14.3 и его максимального афтершока 2 мая с Кр=12.6 по данным различных сейсмологических центров
Агентство to, ч мин с St0, с Гипоцентр 5r, км Магнитуда Источник
ф°, N E h, км
Главный толчок 5 апреля 2017 г.
КОП 06:09:10 1.15 35.90 60.36 12 7.0 Кр=14.3/21 [6]
ISC 06:09:11.91 - 35.813 60.431 12.2 - Ms=6.0/346, mb=5.8/519 [7]
ISC-EHB 06:09:11.54 - 35.732 60.377 11.2 0.9 Ms=6.0/346, mb=5.8/519 [7]
TEH 06:09:08.50 - 35.847 60.339 6.0 54.0 ML=6.0 [7]
THR 06:09:10.60 0.55 35.785 60.361 14.1 8.8 ML=6.0 [7]
MOS 06:09:11.91 - 35.976 60.524 12.2 - Ms=5.8/61, mb=5.9/85 [7]
IDC 06:09:09.99 0.29 35.7289 60.3912 0.0f - Ms=5.8/84, mb=5.5/58, ML=4.6/5 [7]
NEIC 06:09:11.91 - 35.8130 60.4308 12.2 - mb=5.8/412 [7]
GCMT 06:09:11.91 - 35.81 60.37 12.2 - Mw=6.0/162 [7]
BJI 06:09:08.80 - 35.8300 60.4100 5.0 - Ms=6.4/98, mb=5.5/84, mB=6.0/77 [7]
Максимальный афтершок 2 мая 2017 г.
КОП 21 12:10 1.07 35.80 60.45 10 32.0 Кр=12.6/22 [6]
ISC 21 12:10.71 0.38 35.7771 60.603 9.0 2.2 mb=5.0/204, Ms=4.6/125 [7]
TEH 21 12:07.00 - 35.7480 60.483 6.0 53.0 ML=5.3 [7]
THR 21 12:10.70 0.86 35.7050 60.432 15.0 - ML=5.3 [7]
MOS 21 12:12.80 1.68 35.8880 60.736 33.0f - mb=5.2/53, Ms=4.4/18 [7]
IDC 21 12:08.79 0.49 35.6473 60.5351 0.0f - mb=4.6/ 30, Ms=4.5/81, ML=4.5/7 [7]
NEIC 21 12:11.09 1.22 35.8339 60.5704 10.0f - mb=5.1/ 147 [7]
GCMT 21 12:10.10 0.10 35.6600 60.5800 12.0f - Mw=5.1/118 [7]
BJI 21 12:11.70 35.8200 60.9200 7.0 - Ms=5.2/72, mb=4.7/70, mB=5.0/62 [7]
Примечание. АГо - ошибка определения времени в очаге; Sr - большая полуось 90 % эллипса ошибок в км; f - фиксированная глубина. Через косую черту обозначено количество используемых станций.
КОП - ИСиФА АНТ; ISC - International Seismological Center, UK (https://doi.org/10.31905/D808B830); ISC-EHB -переработанная версия бюллетеня ISC; TEH - Iranian Seismological Centre, Institute of Geophysics, University of Tehran (http://irsc.ut.ac.ir/bulletin.php); THR - International Institute of Earthquake Engineering and Seismology, Tehran, Iran (http://www.iiees.ac.ir/); MOS - ФИЦ ЕГС РАН, Обнинск, Россия (http://www.gsras.ru); NEIC - National Earthquake Information Center, USA (https://earthquake.usgs.gov); GCMT - The Global CMT Project, Lamont Doherty Earth Observatory, Columbia University, USA (https://www.globalcmt.org); IDC - International Data Centre, Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty (CTBTO), Austria (https://www.ctbto.org); BJI - China Earthquake Networks Center (http://www.cea.gov.cn).
Как видно из табл. 1 и рис. 2, решения разных агентств для эпицентра главного толчка расположены компактной группой, за исключением MOS. При этом отклонения координат эпицентра по данным КОП от таковых по данным других агентств не превышают Аф, АА=±0.17°. Глубина варьирует еще меньше - h=5-14 км для разных агентств. Глубина h=12 км по данным КОП совпадает с hpP по данным ISC [7], что делает ее наиболее надежной. Разброс решений для координат эпицентра максимального афтершока 2 мая значительно выше, тогда как глубина остается примерно в тех же пределах, что и для главного толчка - h=6-15 км. Фиксированная глубина в расчет не принималась. Обращает на себя внимание смещение эпицентра максимального афтершока на юго-восток по данным всех агентств, за исключением NEIC.
Решения для механизмов очагов землетрясения 5 апреля и его афтершоков, параметры которых представлены в [8] и табл. 2, получены сотрудниками ИСиФА АНТ и филиала Института физики Земли РАН Геофизической обсерватории «Борок» (КОП+ГО БОРОК в табл. 2) по знакам первых вступлений Р-волн на сейсмических станциях Туркменистана, Ирана [9] и международных сетей [7]. По данным большинства агентств, подвижка в очаге главного толчка содержала преобладающую взбросовую компоненту по плоскости северо-западного простирания, падающей на северо-восток, или близширотного простирания с падением на юг (табл. 2, рис. 3). Ориентация облака афтершоков (рис. 3), механизм очага максимального афтершока и смещение его эпицентра на юго-восток свидетельствуют в пользу северо-западной плоскости.
Афтершоки. В течение 2017 г. сейсмической сетью Туркменистана зарегистрировано 470 афтершоков с Кр=4.0-12.6 в радиусе 30 км от эпицентра главного толчка, из них 405 - с Кр>7.6. Для афтершоков ошибка определения координат эпицентра в 59 % случаев не превышала 5r=10 км (рис. 4 а), а ошибка определения глубины всех событий - не более 5h=7 км. Максимумы числа афтершоков приходятся на интервалы глубин 0-5 и 11-15 км (рис. 4 б).
Рис. 2. Положение эпицентра главного толчка 5 апреля 2017 г. и его максимального афтершока 2 мая по данным сети станций Туркменистана (КОП)
и международных сейсмологических центров
1 - эпицентр главного толчка, название агентства указано рядом со значком; 2 - то же для эпицентра максимального афтершока; 3 - активный разлом согласно [5].
Рис. 3. Афтершоки землетрясения 5 апреля 2017 г. и механизмы очагов главного толчка и максимального афтершока 2 мая по данным разных агентств
1 - энергетический класс Кр; 2 - активный разлом [5]; 3 - линии вертикальных разрезов вдоль (АБ) и поперек (ВГ) облака афтершоков, представленных на рис. 4.
Таблица 2. Параметры механизмов очагов землетрясения 5 апреля 2017 г. с Кр=14.3 и его максимального афтершока 2 мая с Кр=12.6 по данным различных сейсмологических центров
№ п/п Дата д.м.г. 10 Оси главных напряжений Нодальные плоскости
Mw T P NP1 NP2 Агентство
ч мин с PL AZM PL AZM STK DP SLIP STK DP SLIP
Главный толчок 5 апреля
- 75 274 4 169 66 51 71 274 43 112 КОП+ ГО БОРОК [8]
1 5.04.2017 06 09 10 6.0 68 281 5 23 91 44 59 312 53 117 GCMT [7]
- 66 299 2 205 93 51 59 317 48 123 NEIC [7]
- 61 360 27 203 105 73 80 316 20 120 NEIC [7]
- 86 328 3 193 101 48 87 286 43 94 ISC [7]
Максимальный афтершок 2 мая
5.1 48 171 9 71 198 51 148 310 66 44 КОП+
2 2.05.2017 21 12 10 ГО БОРОК [8]
- 59 291 14 44 102 39 43 336 64 121 GCMT [7]
Согласно рис. 3, облако афтершоков, особенно сильных, ориентировано в направлении СЗ-ЮВ, аналогично простиранию плоскости ЫР2 в решениях механизма очага для главного толчка и максимального афтершока (табл. 2). Вертикальные разрезы вдоль и поперек облака (линии АБ и ВГ на рис. 3) обнаруживают общее падение облака афтершоков на юго-запад (рис. 4 в, г). Однако от гипоцентра главного толчка прослеживается и восходящая цепочка крупных афтершоков в юго-западном направлении, указывающая на возможное северо-восточное падение плоскости разрыва.
Временные зависимости числа и выделенной энергии афтершоков с Кр>7.6 в радиусе 30 км от главного толчка, суммированных в 5-суточных интервалах, представлены на рис. 4 д. На рис. 4 е показана установленная методом наименьших квадратов билогарифмическая зависимость числа афтершоков с Кр>7.6 от времени с довольно высоким коэффициентом корреляции Д=0.89:
lgN=-1.176^lg t+2.68.
(1)
Параметр p степени затухания афтершоков в уравнении (1), p|=1.176, несколько выше среднемирового p|=1, что свидетельствует о более быстром затухании афтершокового процесса. Согласно уравнению (1), суточное число афтершоков с Кр>7.6 упало с N=32 в течение десятых суток после главного толчка до N=2 за сотые сутки.
Рис. 4. Анализ афтершоковой последовательности землетрясения 5 апреля: а) количественное распределение ошибок 5r определения координат афтершоков в разных диапазонах
энергетических классов; б) распределение числа афтершоков по интервалам глубин; в, г) вертикальные разрезы облака афтершоков в проекции на линию АБ (вдоль облака) и ВГ (поперек); положение линий АБ и ВГ показано на рис. 3; д) распределение по 5-суточным интервалам числа и выделенной энергии афтершоков с КР>7.6
в радиусе 30 км от главного толчка; е) билогарифмическая зависимость числа афтершоков с КР>7.6 от времени в сутках
Макросейсмические проявления. В Туркменистане специальные исследования проявлений землетрясения 5 апреля не проводились, а сведения об его ощутимости получены по сообщениям заведующих сейсмическими станциями. С интенсивностью 3 балла землетрясение ощущалось в пос. Серахс (101 км) и г. Серхетабаде (190 км), 2-3 балла - в г. Ашхабаде (289 км). Эти данные дополнены опубликованными на сайте Геологической службы США (USGS) [2] в разделе DYFI результатами Интернет-опроса, согласно которым с максимальной интенсивностью 6 баллов землетрясение проявилось в г. Торбете-Джам (77 км), а жители 14 населенных пунктов ощущали сотрясения от 2 до 5 баллов в зависимости от удаленности. Ощущалось землетрясение и в других странах - Афганистане (Герат), Армении (Мегри), ОАЭ (Аш-Шарика). Сведения с сайта USGS [2], где баллы указаны по шкале MMI, и сообщения из Туркменистана с баллами по шкале MSK-64 суммированы в табл. 3. Эти шкалы в основном идентичны. Отметим, что отзывы об интенсивности сотрясений для каждого населенного пункта, представленного на сайте DYFI USGS, сгруппированы в «сообщества» по почтовым индексам или ближайшим городам, т.е. каждая оценка для пункта является не индивидуальным наблюдением, а мерой последствий землетрясения в определенной области, так называемой «Community Decimal Intensity» (CDI). Так как для разных пунктов CDI получены по разному количеству отзывов (N^ в табл. 3), надежность этих оценок различна.
Таблица 3. Макросейсмические данные о землетрясении 5 апреля 2017 г. с Л"р=14.3
№ Пункт Д, км Ф°, N Г, Е —отз № Пункт Д, км Ф°, N Г, Е —отз
6 баллов 10 Нишапур 145 36.23 58.79 8
1 Торбете-Джам 77 1 35.22 1 60.62 1 5 11 Серхетабад* 190 35.27 62.31 1
5 баллов 12 Ашгабат 289 37.96 58.37 6
2 Мешхед 82 36.27 59.57 192 13 Тегеран 806 35.67 51.43 6
3 Серахс (Иран) 101 36.54 61.16 1 14 Абаде 885 31.18 52.67 2
4 Ченаран 138 36.64 59.12 3 2 балла
4 балла 15 Торбеде-Хейдерие 124 35.28 59.22 1
5 Фариман 48 35.72 59.88 5 16 Дерегез 205 37.45 59.11 1
6 Кучан 212 37.1 58.51 3 17 Гонабад 230 34.35 58.68 1
7 Герат 241 34.35 62.22 7 18 Себзевар 244 36.24 57.68 1
8 Энев 276 37.89 58.51 1 19 Мегри 1290 38.9 46.24 1
3 балла 1 балл
9 Серахс (Туркм.)* 104 | 36.53 | 61.21 | 1 20 Аш-Шарика 1250 | 25.37 | 55.41 | 1
Примечание. Звездочкой отмечены пункты, для которых баллы указаны по шкале MSK-64. Для остальных пунктов баллы даны по шкале Меркалли.
На рис. 5 представлена карта макросейсмических проявлений землетрясения 5 апреля в населенных пунктах, построенная по данным табл. 3. Данные аппроксимированы изолиниями равной интенсивности, при проведении которых мы принимали во внимание надежность ее оценок. Несмотря на противоречие общей картине сведений об ощутимости из пункта Дерегез с одним отзывом, в целом на карте изосейст четко прослеживается вытянутость изосейст в северо-западном направлении, совпадающем с ориентацией тектонических структур. Отмечается сильное затухание интенсивности вкрест структур.
На рис. 6 показаны исходные данные и уравнение макросейсмического поля землетрясения 5 апреля 2017 г., установленное методом наименьших квадратов с учетом числа отзывов:
7=1.5 М-3.35 ^ г+2.38, Д=0.75. (2)
Свободный член с=2.38 в данном уравнении соответствует магнитуде при Мукс=6.0. При МУмоз=5.8 С=2.68.
Для сравнения на рис. 6 приведено уравнение Блейка-Шебалина [10] со среднемировыми коэффициентами:
7=1.5 М-3.5 ^ г+3.0 (3)
при М=М5=6.0.
Рис. 5. Карта изосейст землетрясения 5 апреля 2017 г.
1 - интенсивность в населенных пунктах в баллах;
2 - инструментальный эпицентр по данным КОП [6];
3 - изосейста; 4 - активный разлом согласно [5]; 5 - государственная граница.
Рис. 6. Зависимость макросейсмических эффектов землетрясения 5 апреля 2017 г. от гипоцентрального расстояния
Для каждого значения интенсивности в населенном пункте (кружок) указано число отзывов. Сплошная линия - установленное уравнение (2), пунктир - уравнение Блейка-Шебалина [10] (3) со среднемировыми коэффициентами при М=М5=6.0.
Удовлетворительное согласие этих зависимостей по уровню и коэффициенту затухания позволяет использовать для прогнозирования сейсмических воздействий от землетрясений данного района как наше уравнение (2), так и модель Шебалина (3) со среднемировыми коэффициентами. С использованием уравнения (2), при М=М518о=6.0 и И=12 км, получена оценка интенсивности в эпицентре /0=7.8. Близкую оценку дает при тех же исходных параметрах уравнение (3) - 1о=8.2. Примем среднюю оценку, 1о=8 баллов, для этого землетрясения.
Землетрясение 13 мая 2017 г. в 18ь01т с КР=13.4, Mw=5.7 локализовано близ туркмено-иранской границы в 23 км к северу от г. Боджнурда на севере Ирана.
Инструментальные данные. Землетрясение зарегистрировано большинством сейсмических станций Туркменистана, но определение его кинематических и энергетических параметров произведено по 26 наиболее надежным станциям. Благодаря хорошему окружению эпицентра станциями в азимутальном створе 150° и наличию близко расположенных станций, в том числе ближайших «Мергеновля» и «Гермаб» типа Дельта Геон (Д=35 км и 45 км соответственно), ошибка определения эпицентра главного толчка составила 5г=±6 км, а ошибка глубины - 5И=±2 км. Основные параметры главного толчка и максимальных в 2017 г. афтершоков 19 мая с КР=10.9 и 17 октября с Кр=12.1 (Му]зс=3.5) приведены в табл. 4.
Таблица 4. Основные параметры землетрясения 13 мая 2017 г. с КР=13.4 по данным разных сейсмологических центров
Агентство ¿0, 8/0>, Гипоцентр 5г, Магнитуда Источник
ч мин с с ф°, N Е И, км км
Главный толчок 13 мая 2017 г.
КОП 18:01:01 0.62 37.690 57.310 22 6.0 Кр=13.4/26 [6]
1БС 18:01:02.03 0.34 37.773 57.194 14.0 1.9 Ms=5.5/323, шЪ=5.5/353 [7]
вс-енб 18:01:02.32 - 37.691 57.158 14.5 1.4 Ms=5.5/323, шЪ=5.5/353 [7]
ТЕН 18:00:59.30 - 37.651 57.220 7.7 24.0 М1=5.7 [7]
тая 18:01:00.00 0.81 37.743 57.202 17.9 8.0 М1=5.5 [7]
М08 18:01:00.60 1.97 37.793 57.265 23.0 - Ms=5.2/52, шЪ=5.6/55 [7]
гос 18:01:02.07 1.09 37.808 57.124 10.3 6.3 Ms=5.3/73, шЪ=4.9/30, М!=4.2/8 [7]
№!С 18:00:59.52 2.28 37.7693 57.2058 8.0 1.8 шЪ=5.5/222 [7]
вСМТ 18:01:01.50 0.10 37.6100 57.2200 12Ж - Mw=5.7/155 [7]
БЛ 18:00:59.60 - 37.7000 57.3000 5.0 - Ms=5.9/96, шЪ=5.3/83, шВ=5.5/69 [7]
Максимальный афтершок 17 октября 2017 г.
КОП 18:52:37 0.64 37.67 57.22 10 6 Кр=12.1/21 [6]
КС 18:52:36.52 0.72 37.8190 57.2431 9.4 4.9 шЪ=4.6/69, Ms=3.5/29 [7]
ТЕН 18:52:35.50 - 37.6870 57.2150 8.7 23.0 ML=4.7 [7]
ТНЯ 18:52:37.20 1.09 37.6080 57.2150 15.0 5.7 ML=4.5 [7]
гос 18:52:36.06 0.83 37.6462 57.0810 0Ж - шЪ=4.1/21, Ms=3.4/38, ML=4.1/8 [7]
№Е1С 18:52:37.42 2.15 37.7462 57.3017 18.8 4.9 шЪ=4.7/82 [7]
Афтершок 19 мая 2017 г.
КОП 11:27:27 0.76 37.79 57.29 24 8 Кр=10.9/21 [6]
Примечание. ДГо - ошибка определения времени в очаге; 5г - большая полуось 90 % эллипса ошибок в км; / - фиксированная глубина. Через косую черту обозначено количество используемых станций. Для расшифровки названий агентств см. Примечания к табл. 1.
На рис. 7 а показаны решения разных агентств для эпицентров главного толчка и максимального афтершока 17 октября 2017 г. с Кр=12.1. Разница между данными КОП и другими решениями для эпицентра главного толчка не превышает 5ф=0.12°, 8А,=0.19°, для максимального афтершока - 5ф=0.13°, 5А,=0.23°. Глубины варьируют в решениях разных агентств для главного толчка в довольно широком диапазоне - 5И=5-23 км, для максимального афтершока 5И=9-19 км.
Рис. 7. Положение эпицентров главного толчка (а), его афтершоков (б) и диаграммы механизмов очагов максимальных событий 13 мая (а), 19 мая и 17 октября (б)
1 - эпицентр главного толчка с указанием агентства; 2 - то же для максимального афтершока 17 октября; 3 - диаграмма механизма очага по данным международных агентств для главного толчка (а) и по КОП+ГО БОРОК для афтершоков (б); 4 - активные разломы предполагаемые (а) и подтвержденные (б) согласно [5]; 5 - активные разломы согласно [11]; 6 - энергетический класс Кр.
Параметры механизма очага землетрясения 13 мая и его афтершоков по данным КОП+ГО БОРОК [8] и международных агентств приведены в табл. 2. Решение КОП+ГО БОРОК получено по знакам первых вступлений Р-волн, тогда как в GCMT и NEIC использован метод тензора момента. Диаграммы механизма очага главного толчка, полученные разными агентствами, показаны на рис. 7 а, а двух крупнейших афтершоков - на рис. 7 б. Как видно из рис. 7 а, GCMT и NEIC дают для главного толчка сдвиг (с незначительной сбросовой компонентой по NEIC) по меридиональной или широтной плоскости, тогда как по данным КОП+ГО БОРОК в очаге преобладал сброс по плоскостям северо-восточного/юго-западного простирания. Ближайшие разломы по данным [5, 11] в районе очага имеют как северо-западную или близши-ротную ориентацию, так и, предположительно, северо-восточную (рис. 7), поэтому выбрать действующую плоскость разрыва, исходя из тектонических данных, не представляется возможным. Можно лишь предположить, что первое движение в очаге представляло собой сброс по плоскости северо-восточного простирания, совпадающей с предполагаемым разломом той же ориентации [11], а дальше разрыв развивался в виде сдвига по секущей плоскости северо-западного или близширотного простирания. Отметим, что механизм очага крупного афтершока 19 мая в 11ь27т по данным КОП+ГО БОРОК [8] аналогичен механизму главного толчка по данным GCMT (рис. 7 а, б), что позволяет отнести его к афтершоковой серии, несмотря на его удаленность от эпицентра главного толчка на 11 км и обособленность от наиболее плотного облака афтершоков (рис. 7 б). Тип подвижки в очаге землетрясения 17 октября - взброс по крутой плоскости юго-восточного простирания, падающей на юго-запад, или надвиг по пологой плоскости северозападного простирания, падающей на северо-восток. Он отличается от движений в очагах главного толчка и афтершока 19 мая (рис. 7 а, б), в которых преобладали сдвиговые или сбросовые компоненты, однако простирание обеих нодальных плоскостей события 17 октября совпадает с ориентацией активного разлома запад-северо-западного простирания из [5], к которому приурочен его эпицентр.
Таблица 5. Параметры механизмов очагов землетрясения 13 мая 2017 г. и его максимальных афтершоков
№ п/п Дата д.мес.год * 0 ч мин с Оси главных напряжений Нодальные плоскости Агентство
Т Р ЫР1 ЫР2
РЬ AZM РЬ AZM БТК ЭР БЫР 8ТК ЭР SЫP
Главный толчок 13 мая
9 302 81 140 214 54 -85 28 36 -94 КОП+ГО БОРОК [8]
1 13.05.2017 18:01:01 4 134 18 225 1 80 -164 268 75 -10 №10 [7]
17 314 17 50 2 90 155 92 65 0 вСМТ [7]
№ п/п Дата д.мес.год 10 ч мин с Оси главных напряжений Нодальные плоскости Агентство
T P NP1 NP2
PL AZM PL AZM STK DP SLIP STK DP SLIP
Максимальные афтершоки
2 19.05.2017 11:27:27 21 317 11 51 96 67 8 3 83 157 КОП+ГО БОРОК [8]
3 17.10.2017 18:52:37 70 31 19 227 326 26 101 133 64 84 КОП+ГО БОРОК [8]
Афтершоки. Главный толчок 13 мая реализовался после трехмесячного сейсмического затишья в очаговой зоне, как это видно из графика пространственно-временного распределения сейсмичности в районе очага в течение 2017 г. (рис. 8). Размер зоны затишья составил 0.2° по широте (37.6-37.8°) и 0.3° (57.1-57.4°) по долготе. В пределах этой зоны сформировалась и область наибольшей плотности облака афтершоков (рис. 7 б).
До конца 2017 г. в радиусе 30 км от главного толчка зарегистрировано 510 сейсмических событий, из них 405 - представительного уровня с Кр>5.6 [12]. На рис. 9 показан вертикальный разрез облака афтершоков в проекциях на широту и долготу. Если не принимать в расчет событий вне оконтуренной на рис. 8 области затишья, которые могут относиться к другим действующим сейсмоактивным зонам вблизи очага 13 мая, то на рис. 9 заметна концентрация афтершоков между широтами 37.6°-37.72° и долготами 57.17°-57.34° в диапазоне глубин 1-23 км. Обе проекции близвертикальны. Кажущееся падение облака на запад (см. проекцию на долготу на рис. 9) связано, скорее всего, с наложением сейсмичности восточной очаговой зоны (А=57.4-57.5°), которая была активна весь год (рис. 8).
Рис. 8. Пространственно-временное распределение сейсмичности в районе очага землетрясения
13 мая 2017 г. с Кр=13.4 в течение 2017 г.
Рис. 9. Вертикальные разрезы облака афтершоков в проекции на широту и долготу
Макросейсмические данные. В Туркменистане полевые исследования последствий землетрясения 13 мая не проводились. Сведения о его ощутимости в табл. 6 приведены по опубликованным на сайте [2] в разделе БУИ результатам Интернет-опроса. С максимальной интенсивностью 7 бал-
лов землетрясение проявилось в иранском городе Боджнурде (24 км). В Туркменистане ощущались 4-балльные сотрясения в г. Ашхабаде (98 км) и пос. Энев (108 км). Наибольшее число отзывов получено из столицы Туркменистана Ашхабада (24) и двух крупных городов Ирана Боджнурда (17) и Мешхеда (13), указанных в табл. 6 (Лотз), а для остальных пунктов оценки сделаны по одному отзыву. На рис. 10 приведена карта ощутимости землетрясения 13 мая в населенных пунктах. Из-за небольшого числа и противоречивости данных (по пунктам Ширван, Кучан) карту изосейст построить не удалось.
Таблица 6. Макросейсмические данные о землетрясении 13 мая 2017 г. в 18ь01т с АР=13.4
№ Пункт Д, км Ф°, N Г, Е Лотз № Пункт Д, км Ф°, N Г, Е Лотз
7 баллов 2 балла
1 Боджнурд 24 37.47 1 57.32 1 17 7 Ширван 63 37.40 57.93 1
4 балла 8 Гомбеде-Кабус 195 37.25 55.17 1
2 Ашхабад 98 37.96 58.37 24 9 Сольтанабад 297 35.18 58.45 1
3 Энев 108 37.89 58.51 1 10 Кабул 1120 34.53 69.16 1
4 Ченаран 198 36.64 59.12 1 1 балл
5 Мешхед 255 36.27 59.57 13 11 Тегеран 570 1 35.67 1 51.43 1 1
3 балла
6 Кучан 125 37.10 58.51 1
Примечание. Баллы даны по шкале Меркалли ММ1.
На основе данных табл. 6 установлено уравнение макросейсмического поля (рис. 11):
/=1.5М?-3.85^ г+4.06, Я=0.75. (4)
При этом использовался метод наименьших квадратов с учетом числа отзывов, коэффициент затухания у=3.85 получен для Н=22 км, а коэффициент с=4.06 соответствуетМ=М818с=5.5.
Из рис. 11 видно, что уравнение (4) хорошо согласуется как со среднемировым уравнением Блейка-Шебалина (3), так и с аналогичным уравнением для региона «Западная Туркмения» (подразумевается весь Копетдагский регион до 60о в.д.) из [10]:
1=\.5Ы-3Щ г+3.5. (5)
ПриМ=М5кс=5.7 и Н=22 км из уравнения (4) получена оценка интенсивности в эпицентре /0=7.4 (1о=7-8 баллов). Одинаковые оценки /э=6.9 дают уравнения (3) и (5) при тех же исходных параметрах. С учетом 7-балльных сотрясений в г. Боджнурде наша оценка 10=7-8 баллов представляется наиболее соответствующей действительности.
Рис. 10. Карта макросейсмических проявлений землетрясения 13 мая 2017 г. в населенных пунктах Ирана и Туркменистана
1 - интенсивность в баллах по шкале ММ1, рядом со значком указано число отзывов; 2 - инструментальный эпицентр по данным КОП [6]; 3 - активный разлом согласно [5]; 4 - государственная граница; 5 - город.
200 400 600
Рис. 11. Зависимость макросейсмических эффектов землетрясения 13 мая 2017 г. от гипоцентрального расстояния с указанием числа отзывов в каждом пункте
1 - установленное уравнение (4); 2 - уравнение (3) Блейка-Ше-балина [10] со среднемировыми коэффициентами при М=М=6.0; 3 - уравнение (5) для Западной Туркмении из [10].
Заключение. В 2017 г. в центральном и восточном Копетдаге произошли два крупнейших за два последних десятилетия землетрясения: 5 апреля с Кр=14.3,Mwgcmt=6.0 и 13 мая с Кр=13.4, Mwgcmt=5.7. Землетрясение 5 апреля явилось к тому же самым сильным в радиусе 45 км от его эпицентра - за всю сейсмическую историю здесь не известны землетрясения подобной магнитуды.
Для землетрясения 5 апреля построена карта изосейст и определена их северо-западная ориентация, совпадающая с ориентацией ближайших разломов, облака афтершоков и одной из нодальных плоскостей механизма очага. Обнаружено юго-западное падение облака афтершоков, не соответствующее северо-восточному падению выбранной в качестве действующей нодальной плоскости и свидетельствующее, по-видимому, о сложной структуре разломной зоны, либо с участками разнонаправленного падения, либо с двумя параллельными разломами, плоскости которых падают на северо-восток и на юго-запад. Установлено уравнение макросейсмического поля, согласно которому интенсивность сотрясений в эпицентре составила Io=8 баллов.
Для землетрясения 13 мая 2017 г. в центральном Копетдаге, предварявшегося трехмесячным сейсмическим затишьем, определены границы зоны затишья, исследованы пространственно-временные особенности афтершокового процесса, установлены закон затухания количества афтершоков и модель распространения сейсмического эффекта, на основе которой получена интенсивность в эпицентре - Io=7-8 баллов.
Литература
1. Khosravi H., Doloei G.J., Tatar M., Safari M. Analysis of the Do-Ghaleh Fariman Mw6 Earthquake on 5 April 2017 and its aftershocks based on IIEES local Seismic Network // Journal of the Earth and Space Physics. - 2019. - V. 45, № 3. - P. 487-505. doi: 10.22059/jesphys.2019.264187.1007032
2. Search Earthquake Catalog // USGS [Site]. - URL: https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/
3. Сарыева Г.Ч., Петрова Н.В., Безменова Л.В. Сейсмичность Копетдагского региона в 2016-2017 гг. // Землетрясения Северной Евразии. - 2022. - Вып. 25 (2016-2017 гг.). - C. 87-96. DOI: 10.35540/18186254.2022.25.07. EDN: QYHBBK
4. Гаипов Б.Н., Голинский Г.Л., Петрова Н.В., Ильясов Б.И., Мурадов Ч.М., Рахимов А.Р., Безменова Л.В., Гара-гозов Д., Ходжаев А., Баймурадов К., Рахманова М.С. Боджнурдское землетрясение 4 февраля 1997 г. с MS=6.6, Io=8 (Копетдаг) // Землетрясения Северной Евразии в 1997 году. - Обнинск: ГС РАН, 2003. - С. 199-218.
5. Бачманов Д.М., Кожурин А.И., Трифонов В.Г. База данных активных разломов Евразии // Геодинамика и тектонофизика. - 2017. - Т. 8, № 4. - С. 711-736.
6. Сарыева Г.Ч. (отв. ост.); Тачов Б., Халаева А.Т., Дурасова И.А., Эсенова А., Халлыева Т., Смирнова Т., Велиева Г., Союнова М., Хрулева О.С., Союнмурадова С. Каталог землетрясений с К>8.6 Копетдага за 2016-2017 гг. // Землетрясения Северной Евразии. - 2022. - Вып. 25 (2016-2017 гг.). - [Электронное приложение]. - URL: http://www.gsras.ru/zse/app-25.html
7. International Seismological Centre. (2022). On-line Bulletin. https://doi.org/10.31905/D808B830
8. Петров В.А., Безменова Л.В. (отв. ост.); Петрова Н.В. Каталог механизмов очагов землетрясений Копетдага за 2016-2017 гг. // Землетрясения Северной Евразии. - 2022. - Вып. 25 (2016-2017 гг.). -[Электронное приложение]. - URL: http://www.gsras.ru/zse/app-25.html
9. Iranian Seismological Centre. (2022). Online Databank. - URL: http://irsc.ut.ac.ir/bulletin.php
10. Новый каталог сильных землетрясений на территории СССР с древнейших времен до 1975 г. / Отв. ред. Н.В. Кондорская, Н.В. Шебалин. - М.: Наука, 1977. - С. 20-30.
11. Generalized fault map of Iran. Scale 1: 5 000 000 // Ministry of industry and mines. Geological Survey of Iran. Report № 39.1976 / Compiled by Manuel Berberian. - Tehran, 1976.
12. Петрова Н.В., Абасеев С.С., Безменова Л.В. Кёнекесирское землетрясение 12 октября 2015 г. (Mw=5.2) в Западном Копетдаге: афтершоковая серия и сильные движения грунта // Вопросы инженерной сейсмологии. - 2021. - Т. 48, № 4. - С. 5-31. doi: 10.21455/VIS2021.4-1
STRONG and FELT EARTHQUAKES of the TURKMEN-KHORASAN MOUNTAINS in 2017 N.V. Petrova1, G.Ch. Saryeva2,L.V. Bezmenova2,A.D. Kurova1
'Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences, Obninsk, Russia, [email protected] 2Institute of Seismology and Atmospheric Physics of the Academy of Sciences of Turkmenistan, Ashgabat, Turkmenistan, [email protected]
Abstract. In 2017, the strongest earthquakes over the past two decades occurred in the central and southeastern Kopetdag - on April 5 with &=14.3, Mwgcmt=6.0 and on May 13 with &=13.4, Mwgcmt=5.7. The April 5
earthquake was also the strongest during the entire seismic history of a zone with a radius of 45 km from the epicenter. Both events were felt in the settlements of Iran, Turkmenistan, Afghanistan and other countries. The maximum shaking intensity was recorded in the nearest settlements of Iran - I=6 in the city of Torbet Jam during the earthquake on April 5 and I=7 in the city of Bojnurd during the event on May 13. For the earthquake of April 5, located in the contact zone of the southeastern Kopetdag with Binalud mountains, an isoseist map is constructed, on the basis of which the northwestern orientation of the isoseists are determined, coinciding with the strike of the nearest faults, of the aftershock cloud and of one of the nodal planes of the focal mechanism. At the same time, a southwest dip of the aftershock cloud is found, which does not correspond to the northeast dip of the nodal plane chosen as the active one. This discrepancy apparently indicates the complex structure of the fault zone, with areas of dip in different directions or with two parallel faults, which planes are dipping to the northeast and southwest. For the earthquake of May 13, 2017 in the central Kopetdag, which was preceded by a three-month seismic calm, the calm zone boundaries are defined, the spatial and temporal features of the aftershock process are studied. According to the determined equation of macroseismic effect propagation, the intensity at the epicenter of the May 13, 2017 earthquake is obtained - Io=7-8. This estimate is confirmed by the 7-point shaking intensity in Bojnurd (A=24 km).
Keywords: energy class, magnitude, seismic activity, seismic calm, foreshock, aftershock, focal mechanism, shaking intensity.
DOI: 10.35540/1818-6254.2022.25.29 EDN: JPXWLN
For citation: Petrova, N.V., Saryeva, G.Ch., Bezmenova, L.V., & Kurova, A.D. (2022). [Strong and felt earthquakes of the Turkmen-Khorasan mountains in 2017]. Zemletriaseniia Severnoi Evrazii [Earthquakes in Northern Eurasia], 25(2016-2017), 315-326. (In Russ.). DOI: 10.35540/1818-6254.2022.25.29. EDN: JPXWLN
References
1. Khosravi, H., Doloei, G.J., Tatar, M., & Safari, M. (2019). Analysis of the Do-Ghaleh Fariman Mw6 Earthquake on 5 April 2017 and its aftershocks based on IIEES local Seismic Network. Journal of the Earth and Space Physics, 45(3), 487-505. doi: 10.22059/jesphys.2019.264187.1007032
2. Search Earthquake Catalog. USGS. (2022). Retrieved from: https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/
3. Saryeva, G.Ch., Petrova, N.V., & Bezmenova, L.V. (2022). [Seismicity of the Kopetdag region in 20162017]. Zemletriaseniia Severnoi Evrazii [Earthquakes in Northern Eurasia], 25(2016-2017), 87-96. (In Russ.). DOI: 10.35540/1818-6254.2022.25.07. EDN: QYHBBK
4. Gaipov, B.N., Golinsky, G.L., Petrova, N.V., Ilyasov, B.I., Muradov, Ch.M., Rakhimov, A.R., Bezmenova, L.V., Garagozov, D., Khodjaev, A., Baimuradov, K., & Rakhmanova, M.S. (2003). [Bojnurd earthquake on February 4, 1997 withMS=6.6, Io=8 (Kopetdag)]. In Zemletriaseniia Severnoi Evrazii v 1997godu [Earthquakes in Northern Eurasia, 1997] (pp. 199-218). Obninsk, Russia: GS RAS Publ. (In Russ.).
5. Bachmanov, D.M., Kozhurin, A.I., & Trifonov, V.G. (2017). Database of active faults in Eurasia.
Geodynamics and tectonophysics, 8(4), 711-736.
6. Saryeva, G.Ch., Tachov, B., Hallaeva, A.T., Durasova, I.A., Esenova, A., Khallyeva, T., Smirnova, T., Ve-lieva, G., Soyunova, M., Khruleva, O.S., & Soyunmuradova, S. (2022). [Catalog of the Kopetdag earthquakes with Kr>8.6 for 2016-2017]. Zemletriaseniia Severnoi Evrazii [Earthquakes in Northern Eurasia], 25(2016-2017). Electronic supplement. Retrieved from http://www.gsras.ru/zse/app-25.html (In Russ.).
7. International Seismological Centre. (2022). On-line Bulletin. Retrieved from: https://doi.org/10.31905/ D808B830
8. Petrov, V.A., Bezmenova, L.V., & Petrova, N.V. (2022). [Catalog of focal mechanisms of the Kopetdag earthquakes in 2016-2017]. Zemletriaseniia Severnoi Evrazii [Earthquakes in Northern Eurasia], 25(2016-2017). Electronic supplement. Retrieved from http://www.gsras.ru/zse/app-25.html (In Russ.).
9. Iranian Seismological Centre. (2022). Online Databank. Retrieved from: http://irsc.ut.ac.ir/bulletin.php
10. Kondorskaya, N.V., & Shebalin, N.V. (1977). In Novyy katalog sil'nykh zemletryaseniy na territorii SSSR s drevnikh vremen do 1975 g. [A new catalog of strong earthquakes in the USSR from ancient times to 1975] (pp. 20-30). Moscow, Russia: Nauka Publ. (In Russ.).
11. Berberian, M. (1976). Generalized fault map of Iran. Scale 1: 5 000 000. Ministry of industry and mines. Geological Survey of Iran. Report № 39.1976.
12. Petrova, N.V., Abaseev, S.S., & Bezmenova, L.V. (2022). Kenekesir Earthquake of October 12, 2015 (Mw=5.2) in the Western Kopet Dag: Aftershock Series and Strong Ground Motions. Seismic Instruments, 58(1), 63-85. doi: 10.3103/S0747923922010091
