CC BY
21
УДК 550.34+551.2
ОСОБЕННОСТИ СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ ПОДГОТОВКЕ И РЕАЛИЗАЦИИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ МАУЛЕ (ЧИЛИ), 27.02.2010 Г., Мw = 8,8
Пётр Георгиевич Дядьков
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник; Новосибирский государственный университет, 630090, Россия, г. Новосибирск, ул. Пирогова, 2, доцент, тел. (383)333-03-99, e-mail: [email protected]
Ольга Анатольевна Кучай
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, тел. (383)330-87-05, e-mail: [email protected]
Юлия Михайловна Романенко
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, научный сотрудник, тел. (383)333-03-99, e-mail: [email protected]
Выполнен расчет сейсмотектонических деформаций для района землетрясения Мауле, Mw = 8,8, 2010 г. Детально исследованы особенности деформаций, определенных по механизмам очагов землетрясений, на разных глубинах. Близгоризонтальное растяжение вкрест простирания океанического желоба в пределах глубин 0-70 км прослеживается южнее области афтершоков землетрясения Мауле. В области очага землетрясения Мауле и севернее характер поля деформаций (Н = 0-70 км) является обычным для зон субдукции: наблюдается укорочение в направлении погружения океанической плиты. Ниже глубины 70 км характер деформирования резко меняется на горизонтальное растяжение. После главного события очаговая область характеризуется близширотным укорочением и окружена участками с противоположным типом деформаций - близширотным удлинением.
Ключевые слова: сейсмотектонические деформации, сильное землетрясение, механизм очага землетрясения, афтершоки, землетрясение Мауле Чили.
FEATURES OF SEISMOTECTONIC DEFORMATIONS BY PREPARATION AND REALIZATION OF THE EARTHQUAKE OF MAULE (CHILE), 27.02.2010, Mw = 8,8
Peter G. Dyadkov
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Koptyug Prospect 3, Ph. D., Lead Senior; Novosibirsk State University, 630090, Russia, Novosibirsk, Pirogova Str. 2, Associate Professor, tel. (383)333-03-99, e-mail: [email protected]
Olga A. Kuchay
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Koptyug Prospect 3, Ph. D., Senior Researcher, tel. (383)333-37-92, e-mail: [email protected]
Yuliya M. Romanenko
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Koptyug Prospect 3, Research Scientist, tel. (383)333-03-99, e-mail: [email protected]
Seismotectonic deformations for the region of Maule earthquake, M = 8,8, 2010, were calculated. Features of the deformations determined from earthquake focal mechanisms at different depths are investigated in details. Near-horizontal lengthening across the extending of an oceanic trench within depths of 0 - 70 km is traced to the south of aftershock area. Within the epicentral area of Maule earthquake and to the north of it character of deformations at depths up to 70 km is usual for subduction zones: shortening in the direction of oceanic plate dipping is observed. Lower than depth of 70 km type of deformation sharply changes on horizontal strain. After the main event, the focal area is characterized by near-latitudinal shortening and is surrounded locations with opposite type of deformation - near-latitudinal lengthening.
Key words: seismotectonic deformations, strong earthquake, earthquake focal mechanism, aftershocks, Maule earthquake, Chile.
Одно из сильнейших землетрясений последнего времени зарегистрировано 27 февраля 2010 г. (Mw=8.8, ф =36.122°, X =72.898°, Н=23 км) в регионе Мауле (Чили) на контакте тектонических плит Наска и Северо-Американской. Это третье по интенсивности событие из произошедших во время последней глобальной активизации после Суматра-Андаманского, 2004 г., Mw=9.2, и Тохоку, 2011 г., Mw=9.0. В данной работе анализируются сейсмотектонические деформации (СТД), полученные по параметрам механизмов очагов землетрясений с М>4.8 [5] в районе с координатами ф= 17°-46° ю.ш., 66°-76° з.д. за 19762014 гг. для разных интервалов глубин: 0-35 км, 36-70 км, 71-150 км, 150300 км - и поведение сейсмотектонических деформаций за отдельные отрезки времени: 1976-1985 гг.; 1985-2009 гг. и 2010-2014 гг.
Как известно, Анды на западном побережье Южной Америки сформировались при встречном движении океанической плиты Наска, движущейся в В-СВ направлении со скоростью 8 см/год, и Южно-Американской плиты, движущейся на З-СЗ со скоростью 1см/год [9]. Основная сейсмичность сосредоточена в коре и подкоровом слое до 300 км [3]. Небольшая часть землетрясений происходит на глубинах до 600-700 км. Протяженность очага Мауле по горизонтали оценивается в 500 км. Северное и южное окончания области афтершоков приурочены к таким тектоническим структурным элементам, как хребет Хуан Фернандес на севере и разломная зона Моча на юге. Можно говорить о тектоническом сегменте земной коры, расположенном между 33-ей и 39-ой параллелями ю.ш., где начиная с 1835 г. не было событий с магнитудой более 8 и где, по данным GPS, наблюдался дефицит смещений в поддвиге океанической коры под континентальную [12]. Эта так называемая брешь Дарвина, по оценкам [8], была полностью закрыта землетрясением Мауле в 2010 г. Афтершоковая область землетрясения Мауле на юге заканчивается на параллели 38.5° ю.ш., перед областью наибольших дислокационных смещений Чилийского землетрясения 1960 г., М^=9.5 [10]. Основной структурной неоднородностью исследуемого сегмента зоны субдукции, возможно объясняющей длительное накопление упругих деформаций в районе сейсмической бреши Дарвина, является обнаруженное на глубине ~ 25 км высокоскоростное поднятие рельефа субдуктирую-щей океанической плиты. Пространственное положение этой структуры, выяв-
ленной на основе сейсмотомографических исследований [6], совпадает с интенсивной положительной гравитационной аномалией Буге [13]. Это поднятие могло являться основным «зацепом» между континентальной и погружающейся океанической плитами. Именно вблизи него произошло начало вспарывания разрыва землетрясения Мауле.
Для расчета сейсмотектонического деформирования объемов горных масс использовалась методика [2]. Расчеты компонент деформаций для ячеек размером 0.5° х 0.5° градусов проводились методом скользящего окна с шагом 0.25°. Исследовались поля вертикальных, меридиональных и широтных компонент сейсмотектонических деформаций, рассчитанных в географической системе координат. При построении карт для нас были важными не сами величины деформаций, а их знак, т. е. относительные удлинения и укорочения объемов горных масс. В данной работе было принято, что положительные значения деформаций соответствуют относительному удлинению, отрицательные - относительному укорочению линейных размеров элементарных объемов земной коры в соответствующих направлениях. Анализ полученных результатов свидетельствует, что объемы земной коры в юго-западной части побережья Южной Америки сокращаются в широтном направлении и удлиняются в вертикальном. В меридиональном направлении горные массы испытывают чередование областей удлинения и укорочения. По краям вытянутой зоны фиксируются районы с противоположными значениями деформаций по отношению к центральной области. На глубинах более 65-70 км происходит резкая смена характера деформаций: вертикальное удлинение меняется на вертикальное укорочение, а широтное укорочение - на широтное удлинение. Для исследуемой области обнаруживается совпадение в деформировании приповерхностных (данные GPS) [7] и глубинных объемов земной коры (слой Я=0-35км).
Южная граница афтершоковой области приурочена к участку смены типа деформирования объемов земной коры (39-я параллель ю.ш.) (рис.). Северная граница афтершоковой области проходит южнее 33 параллели [11]. Построенные нами по разные стороны от 33 параллели сечения с гипоцентрами землетрясений с М> 4 вдоль широты 31.6° ю.ш. и широты 34.8° ю.ш. показывают существенные различия пространственного простирания подкоровых очагов, что может объясняться различным глубинным строением среды [4]. На концах северного и южного окончаний области дислокации землетрясения Мауле произошли афтершоки со сбросовым типом подвижек. В южной части возник сильный афтершок (27 февраля 2010, М^^7.4) с механизмом сбросового типа, в северной части в относительно узкой полосе (от ~ 34.3° до 34.6° ю.ш.) наблюдались сейсмотектонические деформации растяжения (рис.), где 11.03.2010 г. имели место 3 сильных афтершока с Mw = 6-6.9 со сбросовым механизмом очага. Известно, что вблизи окончаний области деструкции среды, в условиях близгоризонтального сжатия могут наблюдаться участки с другим типом деформирования - близгоризонтальным растяжением [1], хотя в этом случае тип деформирования иной, обусловленный процессом субдукции.
Рис. Поле широтной (Ехх - левый столбец), меридиональной (Еуу -центральный столбец) и вертикальной (Е77 - правый столбец) компонент сейсмотектонических деформаций по данным механизмов очагов землетрясений, зарегистрированных в диапазоне глубин Я=0-35км. Верхний и средний ряды рисунков - за периоды 1976-1985 гг. и 1986-2009 гг. (до землетрясения Мауле). Нижний ряд - за период 2010-2014 гг. (после землетрясения). Темными квадратами показаны области укорочения, светлыми - удлинения в соответствующих направлениях.
Характер СТД до и после землетрясения Мауле за отрезки времени 19761985 гг., 1985-2009 гг. и 2010-2014 гг. в целом сохраняется (рис.). После главного события, несмотря на преобладание характера деформирования с близши-ротным укорочением, очаговая область оказалась окруженной отдельными участками с противоположным типом деформаций - близширотным удлинением (рис.). Таким образом, землетрясение Мауле в зоне контакта двух плит созда-
ло условие для возникновения очагов сбросового типа в зоне прилегающего океанического поднятия к западу от глубоководного желоба. Такой же процесс деформирования отмечен после Суматра-Андаманского землетрясения 2004 г. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 14-05-00688.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Осокина Д.Н., Фридман В.Н. Исследование закономерностей строения поля напряжений в окрестностях сдвигового разрыва с трением между берегами // Поля напряжений и деформаций в земной коре. - М.: Наука, 1987. - С.74-119.
2. Ризниченко Ю.В. Проблемы сейсмологии. - М.: Наука, 1985. - 407 с.
3. Bilek S.L. Seismicity along the South American subduction zone: Review of large earthquakes, tsunamis, and subduction zone complexity // Tectonophysics. - 2009. - TECTO-124532. -doi: 10.1016/j.tecto.2009.02.037.
4. Feng M., van der Lee S., Assumpc M. Upper mantle structure of South America from joint inversion of waveforms and fundamental mode group velocities of Rayleigh waves // Journal of geophysical research. - 2007. - Vol. 112. - B04312. - doi:10.1029/2006JB004449.
5. Global CMT Catalog Search [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.globalcmt.org/CMTsearch.html.
6. Hicks S.P., Rietbrock A., Haberland C.A., Ryder I.M.A., Simons M., Tassara A. The 2010 Mw 8.8 Maule, Chile earthquake: nucleation and rupture propagation controlled by a subducted topographic high // Geophysical Research Letters. - 2012. - Vol. 39. - L19308. - DOI: 10.1029/2012GL053184.
7. Marotta G.S.A., Fran9a G.S., Monico J.F.G., Fuck R.A., de Araujo Filho J.O. Strain rate of South American lithospheric plate by SIRGAS-CON geodetic observations // Journal of South American Earth Sciences. - 2013. - Vol. 47. - P. 136-141. - doi:10.1016/j.jsames.2013.07.004.
8. Melnick D., Moreno M., Cisternas M., Tassara A. Darwin seismic gap closed by the 2010 Maule earthquake // Andean Geology. - 2012. - Vol. 39 (3). - P. 558-563. - doi: 10.5027/andgeoV39n3-a11.
9. Metois M., Socquet A., Vigny C., Carrizo D., Peyrat S., Delorme A., Maureira E., Valde-ras-Bermejoand C.-M., Ortega I. Revisiting the North Chile seismic gap segmentation using GPS-derived interseismiccouplin // Geophysical Journal International. - 2013. - Vol. 194(3). - P. 12831294. - doi:10.1093/gji/ggt183First published.
10. Moreno M. S., Bolte J., Klotz J., Melnick D. Impact of megathrust geometry on inversion of coseismic slip from geodetic data: Application to the 1960 Chile earthquake // Geophysical Research Letters. - 2009. - Vol. 36. - L16310. - doi: 10.1029/2009GL039276.
11. Rietbrock A., Ryder I., Hayes G., Haberland C., Comte D., Roecker S. and Lyon-Caen H. Aftershock seismicity of the 2010 Maule Mw=8.8, Chile, earthquake: Correlation between co-seismic slip models and aftershock distribution? // Geophysical Research Letters. - 2012. - Vol. 39. - L08310. - doi:10.1029/2012GL051308.
12. Ruegg J. C., Rudloff A., Vigny C., de Chabalier J. B., Campos J., Kausel E., Barrientos S., Dimitrov D. Interseismic strain accumulation measured by GPS in the seismic gap between Concepcion-Constitucion in Chile // Physics of the Earth and Planetary Interiors. - 2009. Vol. 175. -P. 78-85. - doi: 10.1016/j.pepi.2008.02.015
13. Tassara A., Echaurren A. Anatomy of the Andean subduction zone: three-dimensional density model upgraded and compared against global-scale models // Geophysical Journal International. - 2012. - Vol. 189. - Issue 1. - P. 161-168. - doi: 10.1111/j.1365-46X.2012.05397.x.
© П. Г. Дядьков, О. А. Кучай, Ю. М. Романенко, 2016
