УДК 550.348.436:551.24 (985-11)

Аветисов Г.П.

О тектонической природе землетрясений притихоокеанского сектора Арктики

 

 

  Аннотация

На основании  сравнительного  анализа глубин гипоцентров,  фокальных механизмов, интенсивности землетрясений притихоокеанских  и других сейсмоактивных зон Арктики делается вывод о том, что сейсмичность притихоокеанского  сектора  Арктики  является внутриплитной, а имеющиеся некоторые количественные особонности ее связаны с близостью к наиболее активному на планете  Тихоокеанскому сейсмическому поясу.

Главным побудительным  мотивом  отдельного краткого рассмотрения сейсмичности указанного региона,  в  состав  которого входят в первую очередь Северная Аляска,  Северо-Западные территории, Чукотский полуостров и их северное акваториальное обрамление, является  географическая близость его к наиболее активному на планете Тихоокеанскому сейсмическому поясу, трассирующему конвергентную границу литосферных плит. Этот факт ставит естественный вопрос о возможных особенностях динамики  литосферы  притихоокеанских арктических областей,  отличающих их от других сейсмоактивных зон Арктики. В принципе в данном случае  ситуация такова,  что в первую очередь вообще должен быть поставлен вопрос о том,  к какому типу,  межплитному или внутриплитному,  следует относить сейсмичность указанных притихоокеанских областей.  Какова связь выделяемых здесь в целом сублинейных сейсмоактивных зон с генеральной зоной Тихоокеанского огненного кольца ?  Правомочность такого вопроса подтверждается, например, мнением А.Грантца и др. [4] о том, что зона смещений (разломов) Каннинг является северным продолжением Алеутской  зоны Бениоффа из Центральной Аляски на шельф моря Бофорта, а трассирующая ее полоса эпицентров есть северный фрагмент глобального тихоокеанского пояса межплитной сейсмичности.  Логическим продолжением этого рассуждения может быть отнесение к такому типу сейсмичности и зоны хребта Брукса, полоса эпицентров которого сливается с линией эпицентров зоны Каннинг.

Автор придерживается противоположной точки зрения.  Основанием для такого мнения оказалось рассмотрение основных параметров,  характеризующих  и отличающих каждый тип сейсмичности вообще и в конкретных регионах в частности.  К этим параметрам относятся географическое распределение землетрясений,  глубины гипоцентров, фокальные механизмы и уровень сейсмической активности.

Из рисунка  видно,  что  вряд ли можно говорить о слиянии притихоокеанских арктических сейсмоактивных зон с ближайшей  к ним Алеутско-Аляскинской зоной межплитной сейсмичности. Совершенно очевидна изолированность самой восточной из них,  протягивающейся  в пределах Северо-Западных территорий вдоль долины р.Маккензи и гор Маккензи; более того, и сама эта зона состоит фактически из почти разобщенных отдельных звеньев. Зоны хребта Брукса и разломов Каннинг также не сливаются с  Алеутско-Аляскинской;  они скорее примыкают к ней на ограниченном участке в районе примерно 148 градуса западной долготы, удаляясь на сотни  километров друг от друга западнее и восточнее этого участка. Слепые завершения сейсмоактивной зоны "хребет Брукса - зона разломов Каннинг" видны на западе вдоль побережья Берингова пролива, на севере около побережья моря Бофорта и на востоке в районе 138-140 градусов западной долготы.

Карта эпицентров землетрясений Арктики и Субарктики

Весьма заметные отличия между названными зонами  показало проведенное  с использованием банка арктических сейсмологических данных [1] сравнение глубин гипоцентров,  результаты которого представлены  в  таблице.  В них для каждого региона дано общее количество зарегистрированных землетрясений,  по которым есть определение глубины гипоцентра,  и в том числе процентное содержание событий с глубинами соответственно  больше  50  км, 100 км и 150 км. Явно и очевидно существенно большее проникновение на глубину сейсмофокальной зоны Южной Аляски, являющейся северным  фрагментом  Тихоокеанского межплитного сейсмического пояса.  Практически стопроцентно приповерхностны землетрясения сейсмоактивных зон Арктической Канады и Фенноскандии, внутриплитный характер которых не вызывает сомнений;  такие же данные получены  по  Северо-Западным  территориям и межплитной дивергентной границе хребта Гаккеля.  Отбрасывая совершенно невероятное предположение о принадлежности сейсмоактивной зоны Северо-Западных территорий к дивергентной границе плит, можно считать,  что и по этому показателю она относится к внутриплитной зоне. Заметно больший, чем в типично внутриплитных зонах, процент землетрясений с глубиной гипоцентра от 50 до 100 км отмечается на хребте Брукса и в зоне Каннинг,  но и в этом  случае ни  один  непредвзятый исследователь не скажет о существовании здесь глубинной сейсмофокальной области  типа  зоны  Бениоффа.Дополнительным  подтверждением  этому  служит также то обстоятельство,  что нет какой-либо зависимости между распределением гипоцентров по латерали и глубине, как это имеет место в зонах Бениоффа:  землетрясения с повышенной глубиной гипоцентра рассеяны по всей площади сейсмоактивных зон.   В притихоокеанских  арктических  сейсмоактивных  зонах не наблюдается свойственной любому из двух типов межплитных  границ упорядоченности в фокальных механизмах. При значительной в целом роли субгоризонтальных сжимающих напряжений и взбросовых подвижек  отмечается большой разброс азимутов простирания осей напряжений, а также не менее частые, чем взбросовые, сдвиговые и даже нормально-сбросовые подвижки  [см.наст.сборник,  стр.].

Это свидетельствует как о наличии скорее всего не одного сейсмогенного источника напряжений,  так и об усложняющем  картину напряжений влиянии геологической среды,  не имеющей какой-либо доминирующей над другими разломной зоны (каковыми  и  являются зоны Бениоффа),  способной упорядочить наблюдаемое поле напряжений.

И, наконец,  несомненным является то,  что по сравнению с Тихоокеанским поясом прилегающие к нему арктические зоны имеют значительно более низкий уровень сейсмической активности.  Это качественно видно на рисунке и подтверждается  количественными показателями (таблица).  Для того,  чтобы избежать искажающего влияния весьма существенной в Арктике неравномерности  распределения арктических станций,  учтены лишь землетрясения с магнитудой свыше 5 (в т.ч.  свыше 6 и 7), которые во все годы регистрировались без пропусков. Кроме того, количество этих землетрясений приведено к единице площади (100 тыс.кв.км).

                                                                                                                                                               Таблица

Как видим, на противоположных полюсах по уровню активности, отличаясь на полтора-два порядка, находятся высочайшая активность на конвергентной границе плит и низкая активность типично внутриплитных зон Арктической Канады и Фенноскандии.  На втором месте с достаточно заметным  отставанием  располагается сейсмичность дивергентной межплитной границы,  причем отставание становится заметнее для самых сильных землетрясений, в которых  и  выделяется подавляющее количество сейсмической энергии. Промежуточное положение между межплитными и внутриплитными зонами,  явно отличаясь от тех и других, занимают притихоокеанские арктические зоны.

Таким образом,  рассмотрение  указанных выше сейсмических особенностей приводит,  как будто, к тупиковому выводу: режимы притихоокеанских  сейсмоактивных зон обладают рядом особенностей,  которые не позволяют признать их генетическое единство с находящейся  от них в непосредственной близости межплитной зоной Тихоокеанского сейсмического пояса; в то же время они имеют некоторые достаточно существенные отличия, особенно по глубинам гипоцентров и уровню активности,  и от рассмотренных ранее внутриплитных зон Фенноскандии и Арктической Канады. Однако, если вдуматься в существо вопроса, станет ясным, что тупиковость данного вывода кажущаяся. Как было показано в том числе и нами  при  рассмотрении  зон  внутриплитной  сейсмичности [2,3],  региональным, зачастую наиболее весомым из всех фактором,  воздействующим на особенности каждой конкретной внутриплитной зоны,  является влияние ближайшей к ней зоны межплитной сейсмичности, которое регулирует не только уровень внутриплитной активности, но и особенности фокальных механизмов. Поэтому представляется совершенно естественным ожидать заметные вариации в параметрах,  можно сказать, вторичных, внутриплитных зон в зависимости от особенностей первичных межплитных.  Ближайшим к Фенноскандии и  Арктической  Канаде  является  пояс  срединно-океанических хребтов,  наименее активный из трех глобальных сейсмических поясов Земли; к тому же Арктическая Канада удалена  от  него на весьма значительное расстояние.  В то же время притихоокеанские арктические регионы  находятся  в  непосредственной близости, практически примыкают к самому мощному Тихоокеанскому сейсмическому поясу и, на наш взгляд, только благодаря  этим  различиям географического положения,  сейсмичность их, обладая основными признаками внутриплитной, характеризуется  заметными  количественными отличиями своих отдельных параметров.  Диапазон колебаний этих параметров,  особенно  уровня интенсивности,  может локально резко увеличиваться из-за наложения других сейсмогенных факторов и в  "резонансных"  случаях приводить к сильнейшим землетрясениям типа того, например, что произошло в 1933 году в Баффиновом заливе. В качестве подобного прецедента для притихоокеанского региона можно привести два сильнейших разрушительных землетрясения  практически  в  одной точке  Северо-Западных территорий в октябре-декабре 1985 года, имевших магнитуды 6.5-6.7,  а по некоторым оценкам 7.0-7.2,  и сотни форшоков и афтершоков с магнитудами до 5.0 и выше.

Согласно геологическим  данным [4],  складчатая структура дугообразной системы "хребет Брукса-горы Ричардсона-горы  Маккензи"  начала формироваться в средней юре,  как ответ на конвергенцию между палеобассейном Тихого океана и южной  окраиной Арктической Аляски. Этот процесс завершился в середине раннего мела (альбское время),  и с ним закончилась,  на  наш  взгляд, стадия  существования  этой системы как активной конвергентной границы плит.  Скорее всего, уже эоценовое надвигообразование, установленное  в восточной части хребта Брукса,  произошло под воздействием напряжений,  генерируемых в зоне новой,  расположенной  южнее  границы плит.  Таким образом,  притихоокеанские арктические зоны,  приуроченные к внешней (со  стороны  Тихого океана) линии Северо-Американских Кордильер,  можно рассматривать как отодвинутую в тыл  позднемезозойско-раннепалеозойскую межплитную границу, являющуюся в настоящее время ареной интенсивной внутриплитной сейсмичности,  порождаемой близостью ее к современной  границе Северо-Американской и Тихоокеанской плит. Тектоническая активность зоны усиливается  дифференцированными вертикальными движениями [см.наст.сборник,  стр.], хотя трудно вычленить ту долю этих движений, которая не связана с влиянием горизонтальных  напряжений,  генерируемых на близлежащей межплитной границе.

Безусловно внутриплитный характер  носит  и  сейсмичность всего  Северо-Востока России,  включая и Чукотский полуостров. Расположение этого клина Северо-Американской плиты  между  дивергентной (с запада) и конвергентной  (с  востока)  границами обуславливает  формирование  здесь  сложного  поля напряжений, изучение и анализ которого немыслимы без специальных,  детальных сейсмологических наблюдений.

Список литературы

1. Аветисов Г.П.,Винник А.А. Банк арктических сейсмологических данных //Физика Земли. 1995. N 3. С.78-83.

2. Аветисов Г.П. Сейсмотектоника Арктической Канады //Физика Земли. 1995. N 5. С.8-20.

3. Аветисов Г.П.  Сейсмоактивные зоны Арктического региона:  гипоцентрия, фокальные механизмы, динамика литосферы /Автореф.дисс. на соиск.уч.степени д.г.-м.н. СПб., изд-во ВНИИОкеангеология, 1995. 46 с.

4. The Arctic ocean region /Edited by A.Grantz, L.Johnson and J.F.Sweeney/The geology of North America.1990. V.1. 644 p.

Вернуться на главную страничку