CC BY
13GEOLOGICAL AND MINERALOGICAL SCIENCES
СЕЙСМИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ И ОСОБЕННОСТИ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ ЮГО-ВОСТОЧНОГО ФЛАНГА СЕЙСМИЧЕСКОГО ПОЯСА ЧЕРСКОГО
Калинина Л.Ю.
Северо-восточный государственный университет,
г. Магадан, доцент
SEISMIC ACTIVITY AND PECULIARITIES OF THE DEEP STRUCTURE OF THE EARTH CRUST OF THE SOUTH-EASTERN FLANK OF THE SEISMIC BELT CHERSKY
Kalinina L. Yu.
North-East State University, Маgadan, Ph. D.
АННОТАЦИЯ
В работе рассмотрены результаты анализа связи между размещением землетрясений, сейсмической активностью и рельефом плотностной границы расслоения в земной коре юго-восточного фланга сейсмического пояса Черского. Установлено, что зоны повышенной сейсмической активности, также как и максимальное удельное количество землетрясений, приурочены к районам с максимальной глубиной заложения плотностной границы расслоения в земной коре.
ABSTRACT
The paper considers the results of the analysis of the relationship between the location of earthquakes, seismic activity and the relief of the density boundary of the stratification in the earth's crust of the South-Eastern flank of the seismic belt Chersky. It is established, that the zone of high seismic activity, as well as the maximum specific number of earthquakes, is restricted to areas with a maximum depth of density border stratification in the earth's crust.
Ключевые слова: землетрясения, сейсмическая активность, плотностная граница расслоения в земной коре.
Keywords: earthquakes, seismic activity, density border stratification in the earth's crust.
Введение. Важным вопросом сейсмогеологии является определение связи сейсмичности с глубинным строением территории. Изучение структуры земной коры и особенностей распределения гипоцентров землетрясений позволяет глубже понять общие закономерности возникновения землетрясений, совершенствовать методы выделения и уточнения зон возможных очагов землетрясений.
В настоящее время одним из наиболее достоверных геофизических методов для определения структуры земной коры считается сейсморазведка. Однако данный способ исследования глубинного строения является очень затратным. Кроме того, проведение количественных исследований связи сейсмичности с глубинным строением может быть реализовано только для небольшой по площади территории, расположенной вдоль сейсмического профиля.
Одним из путей снижения затрат для получения данных о глубинном строении регионов является применение гравиметрических методов геофизических исследований. Одним из таких методов является новая интерпретационная гравиметрия (НИГ), позволяющая строить трехмерные плот-ностные модели земной коры с детальностью, определяемой только масштабом проведенной гравитационной съемки [4-6]. В основе НИГ лежат представления о преимущественно блоковой природе источников аномалий силы тяжести, а также о зако-
номерности сочетания плотностных неоднородно-стей в форме блоков с поверхностями расслоения в литосфере. Нижние и верхние ограничения блоков тяготеют к квазигоризонтальным поверхностям раздела в земной коре и верхней мантии и формируют их [2, 3].
Н.К. Гайдай методами новой интерпретационной гравиметрии была выделена плотностная граница расслоения в земной коре - граница расслоения, которая разделяет две области. В верхней наблюдается латеральная плотностная неоднородность, т.е. изменение плотности при переходе от одного блока к другому. В нижней области отсутствуют различия в плотности соседних блоков, что свидетельствует о плотностной однородности вещества в данной области пространства [6].
Целью данной работы является количественный анализ связи между размещением землетрясений, сейсмической активностью, и рельефом плот-ностной границы расслоения в земной коре. Район исследования, с координатами 610-62,20 с.ш. и 14701500 в.д., расположенн в южной части зоны сочленения Аян-Юряхского антиклинория и Иньяли-Де-бинского синклинория.
Сейсмическая активность территорий рассматривалась с 1968 г. (год создания сети сейсмических станций на территории Магаданской области). Пространственно-энергетические характеристики зем-
летрясений получены на основании каталогов Магаданского филиала Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба РАН».
За рассматриваемый период на рассматриваемом участке зарегистрировано более 650 землетрясений различных энергетических классов, из них 3 сильных землетрясения энергетического класса К>12. Крупнейшим сейсмическим событием на рассматриваемой территории является Кулинское землетрясение с магнитудой М =5,6 и энергетическим классом К=14, зарегистрированное 13 января 1972 г. Оно ощущалось в большинстве поселков на юге области (координаты эпицентра - 61,8о с.ш., 147,1о в.д.). Интенсивность колебаний в поселках: Кулу (30 км) - 6 баллов, Кадыкчан (100 км), Сусу-ман (120 км), Усть-Омчуг (140 км) - 5 баллов, г. Магадан (310 км) - 3-4 балла.
Сейсмическая активность и плотностная граница расслоения в земной коре. Анализ связи сейсмичности с рельефом плотностной границы расслоения в земной коре проводилось на основании методики, предложенной Ю. В. Ризниченко [8].
Для этого им введено понятие сейсмической активности - плотности очагов землетрясений в данной пространственно - временной области, то есть их число, отнесенное к единице пространства, времени и приведенное к определенному энергетическому классу К землетрясений:
А =
1 -10-у ЗД
10"У(Ктт " Ко) БТ
N^1. (1)
где у - наклон графика повторяемости землетрясений, для Магаданской области у=0,49; Ктт -уровень представительности, т.е. минимальный класс землетрясений, который регистрируется на
рассматриваемой территории без пропусков, в нашей работе Ктт=8; Ко - класс величины землетрясений, которому соответствует рассчитываемая активность А. В нашем случае рассчитывается А=Аю; - площадь площадки осреднения; Т - период наблюдения землетрясений; 50 - принятая в соответствии с А единица нормирования по площади; Т0 - единица времени; 50=1000 км2, Т0=1 год;
N £ - обще число землетрясений разных энергетических классов К>Ктт, наблюденных на площади 5 за время Т.
В данной работе, на основании разработанной программы [1], определялись значения сейсмической активности А10. Для этого исследуемая территория разбивалась на элементарные ячейки-квадраты 0,10-0,20 по широте и долготе соответственно. Значения сейсмической активности приписывались центрам квадратов.
В качестве дополнительного показателя сейсмической активности использовалось удельное количество землетрясений SN, определяемое по формуле:
2ЛГ N
SN = —, (2),
Б
где N число землетрясений, эпицентры которых расположены в пределах участков с определенными значениями глубины плотностной границы расслоения в земной коре, Б - площадь данных участков.
Для данного участка построены схемы изолиний сейсмической активности А10 и плотностной границы расслоения в земной коре (рис. 1).
Рис. 1. Изолинии сейсмической активности А10 и плотностная граница расслоения в земной коре. 1- изолинии сейсмической активности А10; 2 - Кулинское землетрясение 1972 г.
Дополнительно для детального количественного анализа строились диаграммы зависимости удельного количества землетрясений ¿¿V от глубины погружения плотностной границы раздела в земной коре. Для этого весь исследуемый район был разбит на участки, ограниченные двумя изолиниями одинаковой глубины заложения плотност-
ной границы (сечение изолиний равно 5). Для данных участков определялись количество землетрясений N и площадь данных участков Б . Полученные таким образом диаграммы распределения удельного количества землетрясений (Ш по участкам с одинаковой глубиной плотностной границы расслоения в земной коре представлены на рис. 2.
глубина плотностной границы расслоения в земной коре (км)
Рис. 2. Результаты анализа степени корреляции пространственного распределения эпицентров землетрясений с глубиной заложения плотностной границы расслоения в земной коре.
Выводы. Проведенный анализ показал:
- зоны повышенной сейсмической активности (рис. 1), также как и максимальное удельное количество землетрясений (рис. 2), в основном, приурочены к районам с максимальной глубиной заложения плотностной границы расслоения в земной коре;
- эпицентр крупнейшего сейсмического события района исследования (Кулинское землетрясение 1972) тяготеет к району с максимальной глубиной заложения плотностной границы.
Данные выводы объясняются, тем, что для накопления напряжений, которые приводят с максимальному количеству землетрясений необходимо наличие достаточно больших объемов земной коры с высокой вязкостью и небольшой пластичностью. В маловязком, пластичном веществе ниже плотностной границы расслоения период релаксации напряжений значительно уменьшается, а, следовательно, уменьшается и вероятность возникновения землетрясений.
Кроме того, энергетический потенциал землетрясений (магнитуда и энергетический класс) зависит от размеров сейсмического очага [7, 9]. Например, для сейсмических районов Средней Азии В. И. Уломовым аналитическим и статистическим методами получены формулы связи размера сейсмического очага L (км) и энергетическим классом К землетрясений:
lg L = 0.333K - 3.832. Т.е., при изменении
сейсмической энергии на один десятичный порядок
размеры очага изменяются в = 2,15 раз. Наблюдения за афтершоками и
сейсмодислокациями показывают, что размеры очага связаны с его вертикальной протяженностью Н, совпадающей с соответствующей толщиной сейсмогенерирующего блока земной коры, приближенным соотношением: H = L /2 [10]. Вероятно, именно в зонах с максимальной глубиной заложения плотностной границы расслоения земной коры возможны землетрясения больших энергетических классов. Это подтверждается тем фактом, что крупнейшее Кулинское землетрясение с К=14 приурочено именно к такой зоне.
Литература
1. Брачун Т.А., Калинина Л.Ю., Беспалов Д.А. SeismoAc- программа для расчета сейсмической активности в Магаданской области// Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013618006 от 28.08.2013.
2. Ващилов Ю.Я. Новая интерпретационная гравиметрия - вместо и вместе с глубинными сейсмическими исследованиями. Статья 1. Методические основы новой интерпретационной гравиметрии// Вестник СВНЦ ДВО РАН, №3, 2005.
3. Гайдай Н.К. Новая интерпретационная гравиметрия. Понятия. Возможности. Перспективы использования// Вестник Северо-Восточного государственного университета. Спецвыпуск, №13, 2010.
4. Гайдай Н.К., Калинина Л.Ю. Анализ связи пространственного распределения эпицентров землетрясений и строения земной коры центральной части Магаданской области// Вестник Северо-Восточного Государственного университета, №17,
2012.
5. Гайдай Н.К., Калинина Л.Ю. Распределение эпицентров землетрясений в земной коре Малтано-Ольской вулканической структуры (сейсмический пояс Черского)// Вестник Северо-Восточного Государственного университета, №18, 2012.
6. Гайдай Н.К., Калинина Л.Ю. Сейсмичность и плотностная граница расслоения в земной коре// Вестник Северо-Восточного Государственного университета. №22, 2014.
7. Губин И. Е. Закономерность в дифференциации сейсмогенных зон, обусловленных разрывами земной коры// Докл. АН СССР, №1, т. 248, 1979.
8. Ризниченко Ю.В. Сейсмическая активность
территории СССР. - М.: Наука, 1979. - 192 с.
9. Третьяков М.Ф. Особенности строения земной коры сейсмического пояса Черского: Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. геол.-минерал. наук / Российский государственный геологоразведочный университет им. С.Орджоникидзе. М., 2009. - 27 с.
10. Уломов В. И. Глобальная упорядоченность сейсмогеодинамических структур и некоторые аспекты сейсмического районирования и долгосрочного прогноза землетрясений// Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии.-М.: ИФЗ РАН, 1993.- с. 24-44.
