СЕЙСМИЧЕСКИЕ ПОЯСА И ЗОНЫ ЗЕМЛИ: ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПОНЯТИЙ,  ПОЛОЖЕНИЕ В ЛИТОСФЕРЕ И СТРУКТУРНЫЙ КОНТРОЛЬ

Формализованы понятия «сейсмический пояс» (СП) и «сейсмическая зона» (СЗ). СЗ – территория в тектонически активной области, ограниченная контуром, внутри которого за заданный интервал времени (как правило, пятьдесят лет) количество сейсмических событий с М>3 (К>9) выше первого десятка (или не ниже определенной статистически значимой величины). Внешний контур СЗ должен проводиться по изолинии, соответствующей плотности ощутимых землетрясений с М≥3 не менее трех событий на заданную площадь. Выбор границы проведения контура оговаривается в каждом конкретном случае и в дальнейшем формализует систематизацию СЗ. Они должны корреспондировать с одной или несколькими определенными тектоническими структурами и характеризоваться зональностью внутреннего строения по распределению плотности очагов землетрясений.

СП – целостная по геодинамическому режиму развития структурная область сближенного в пространстве расположения сейсмических зон. Ею, как правило, являются границы плит или крупных внутриплитных блоков. В целом по этому критерию СП характеризуется постоянным в реальном времени типом напряженного состояния литосферы. В локальных участках СП напряженное состояние может характеризоваться векторами других сочетаний, отличающихся от превалирующего типа напряженного состояния. Эти вариации вызываются изменениями в простирании локальных и региональных сейсмоконтролирующих разрывов, а также зон современной деструкции литосферы.

Составлена карта СП и СЗ Земли, даны краткие описания СП и наиболее важных СЗ. Основные характеристики СП и СЗ систематизированы в табличных формах. Изложенные фактические материалы по СП и СЗ, их общая геодинамическая обстановка, линейно вытянутая локализация очагов землетрясений и другие данные свидетельствуют о необходимости оценивать структурные факторы контроля сейсмического процесса и его составляющей – локализации очагов землетрясений – на всех иерархических уровнях: от сейсмических поясов к сейсмическим зонам и от них к разломным зонам как концентраторам напряжений и структурам, локализующим очаги землетрясений. Из-за различия структурных факторов контроля и масштабности проявления СП и СЗ возникают существенные отличия в критериях возникновения землетрясений разной силы. Редкие катастрофические землетрясения в СП являются результатом эволюционного развития межплитных и крупных межблоковых границ в интервалах геохронологической шкалы времени и/или нарушения закономерностей эволюционного процесса из-за катастрофических землетрясений в близлежащем СП. Исследователям еще предстоит разработка тектонофизических моделей СП. В СЗ землетрясения средней силы и редкие сильные события являются результатом воздействия деформационных волн на метастабильное состояние зоны современной деструкции литосферы как структурной основы СЗ. Время между событиями в СЗ исчисляется в шкалах реального времени (десятки лет, годы, месяцы), которое по отношению к временным периодам геологической эволюции межплитных и других крупных структурных границ (сотни тысяч и миллионы лет) может рассматриваться как мгновенное. В подобном исчислении времени метастабильное состояние зон современной деструкции литосферы в СЗ может нарушаться не столько «эволюционным геологическим процессом», сколько факторами внешнего воздействия в интервалах реального времени. Подобный процесс в качестве примера и возможного аналогичного тестирования в других СЗ рассмотрен при анализе хорошо изученной Байкальской СЗ.

Пространственные и временные закономерности локализации землетрясений в областях динамического влияния разломов в СЗ и исследования по созданию их тектонофизических моделей открывают возможности среднесрочного прогноза землетрясений. Приведенный материал является серьезной аргументацией для перехода на количественную по своей базовой основе классификацию СЗ, выделение в них активных в реальное время разломов – концентраторов очагов землетрясений и оценку в их зонах  параметров, определяющих  пространственно-временную локализацию очагов. Изложенное можно рассматривать как назревшую необходимость разработки тектонофизических моделей СП и на их основе более глубокого понимания взаимодействий сейсмических зон при возникновении катастрофических землетрясений или/и близко расположенных идентичных по напряженному состоянию СП.

1. Авдейко Г.П., Палуева А.А., Лепиньч С.В. Сейсмоактивные тектонические структуры зоны субдукции под Восточную Камчатку // Вестник КРАУНЦ. Серия Науки о Земле. 2004. № 3. С. 18–35.

2. Апродов В.А. Зоны землетрясений. М.: Мысль, 2000. 461 с.

3. Викулин А.В. Физика волнового сейсмического процесса. Петро­павловск­Камчатский: Изд­во КГПУ, 2003. 151 с.

4. Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л., Прохорова Т.В., Романюк Т.В. Блоковая структура и геодинамика континентальной литосферы на границах плит // Вестник КРАУЦ. Науки о Земле. 2008. № 1. Вып. № 11. С. 32–47.

5. Гольдин С.В., Селезнёв В.С., Еманов А.Ф., Филина А.Г., Еманов А.А., Новиков И.С., Гибшер А.С., Высоцкий Е.М., Агатова А.Р., Дядьков П.Г., Фатеев А.В., Кашун В.Н., Подкорытова В.Г., Лескова Е.В., Янкайтис В.В., Ярыгина М.А. Чуйское землетрясение 2003 года (М=7.5) // Вестник отделения наук о Зем­ле РАН (электронный научно­информационный журнал). 2003. № 1 (21). http://www.scgis.ru/russian/cp1251/h_dgggms/1­2003/screp­7.pdf.

6. Горбунова Е.А., Шерман С.И. Медленные деформационные волны в литосфере: фиксирование, параметры, геодинамический ана­лиз // Тихоокеанская геология. 2011 (в печати).

7. Добровольский И.П. Математическая теория подготовки и прогно­за тектонического землетрясения. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. 240 с.

8. Дядьков П.Г., Кузнецова Ю.М. Аномалии сейсмического режима перед сильными землетрясениями Алтая // Физическая мезоме­ханика. 2008. Т. 11. № 1. С. 19–25.

9. Завьялов А.Д. Среднесрочный прогноз землетрясений: основы, методика, реализация. М.: Наука, 2006. 254 с.

10. Зубков С.И. Предвестники землетрясений. М.: ОИФЗ РАН, 2002. 140 с.

11. Касахара К. Механика землетрясений. М.: Мир, 1985. 264 с.

12. Костров Б.В. Механика очага тектонического землетрясения. М.: Наука, 1975. 176 с.

13. Кучай О.А., Бушенкова Н.А. Механизмы очагов землетрясений Центральной Азии // Физическая мезомеханика. 2009. Т. 12. № 1. С. 17–24.

14. Маламуд А.С., Николаевский В.Н. Циклы землетрясений и тектонические волны. Душанбе: Изд­во «Дониш», 1989. 144 с.

15. Мячкин В.И. Процессы подготовки землетрясений. М.: Наука, 1978. 232 с.

16. Ризниченко Ю.В. Проблемы сейсмологии: Избранные труды. М.: Наука, 1985. 408 с.

17. Рогожин Е.А. Тектоника очаговых зон сильных землетрясений Северной Евразии конца ХХ столетия // Российский журнал наук о Земле. 2000. Т. 2. № 1. С. 37–62. doi:10.2205/1999ES000029.

18. Ружич В.В. Сейсмотектоническая деструкция в земной коре Байкальской рифтовой зоны. Новосибирск: Изд­во СО РАН, 1997. 144 с.

19. Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений. М.: Наука, 1993. 314 с.

20. Соболев Г.А. Динамика разрывообразования и сейсмичность // Тектонофизика сегодня. М.: ОИФЗ РАН, 2002. С. 67–78.

21. Соболев Г.А., Пономарев А.В. Физика землетрясений и предвестники. М.: Наука, 2003. 270 с.

22. Соболев Г.А., Тюпкин Ю.С., Смирнов В.Б., Завьялов А.Д. Способ среднесрочного прогноза землетрясений // Доклады АН. 1996. Т. 347. № 3. С. 405–407.

23. Уломов В.И. Волны сейсмогеодинамической активизации и долгосрочный прогноз землетрясений // Физика Земли. 1993. № 4. С. 43–53.

24. Чипизубов А.В. Реконструкция и прогноз изменений сейсмичности Земли. Иркутск: ИЗК СО РАН, 2008. 240 с.

25. Шерман С.И. Деструктивные зоны литосферы, их напряженное состояние и сейсмичность // Неотектоника и современная геодинамика континентов и океанов. М.: РАН, МТК, 1996. С. 157–158.

26. Шерман С.И., Семинский К.Ж., Черемных А.В. Деструктивные зоны и разломно­блоковые структуры Центральной Азии // Ти­хоокеанская геология. 1999. Т. 18. № 2. С. 41–53.

27. Aiming Lin, Jianming Guo. Prehistoric seismicity­ induced liquefaction along the western segment of the strike­slip Kunlun fault, Northern Tibet // Geological Society, London, Special Publications. 2009. V. 316. P. 145–154. doi:10.1144/SP316.8.

28. Allerton S., Macleod C.J. Fault-­controlled magma transport through the mantle lithosphere at slow­spreading ridges // Geological Society, London, Special Publications. 1998. V. 148. P. 29–42. doi:10.1144/GSL.SP.1998.148.01.03.

29. Avouac J.­Ph., Ayoub F., Leprince S., Konca O., Helmberger D.V. The 2005, Mw 7.6 Kashmir earthquake: Sub­pixel correlation of ASTER images and seismic waveforms analysis // Earth and Planetary Science Letters. 2006. V. 249. № 3–4. P. 514–528. doi:10.1016/j.epsl.2006.06.025.

30. Basudeo Rai. Himalayan seismicity and probability of future earthquake // IAGA WG 1.2 on Electromagnetic Induction in the Earth Proceedings of the 17th Workshop. Hyderabad, India, 2004. S.1–P.20. P. 1–11.

31. Burtman V.S., Skobelev S.F., Molnar P. Late Cenozoic slip on the Talas-­Ferghana fault, the Tien Shan, Central Asia // Geological Society of America Bulletin. 1996. V. 108. № 8. P. 1004–1021. doi:10.1130/0016-7606(1996)108<1004:LCSOTT>2.3.CO;2.

32. Bykov V.G. Strain waves in the Earth: Theory, field data, and models // Geologiya i geofizika (Russian geology and geophysics). 2005. V. 46. № 11. P. 1158–1170.

33. Calais E., Ebinger C., Hartnady C., Nocquet J.M. Kinematics of the East African rift from GPS and earthquake slip vector data // Geological Society, London, Special Publications. 2006. V. 259. P. 9–22. doi:10.1144/GSL.SP.2006.259.01.03.

34. Chaytor J.D., Goldfinger C., Dziak R.P., Fox C.G. Active deformation of the Gorda plate: Constraining deformation models with new geophysical data // Geology. 2004. V. 32. № . P. 353–356. doi:10.1130/G20178.2.

35. Coakley B.J., Cochran J.R. Gravity evidence of very thin crust at the Gakkel ridge (Arctic ocean) // Earth and Planetary Science Letters. 1998. V. 162. № 1–4. P. 81–95. doi:10.1016/S0012-821X(98)00158-7.

36. Console R., Murru M., Catalli F. Physical and stochastic models of earthquake clustering // Tectonophysics. 2006. V. 417. № 1–2. P. 141–153. doi:10.1016/j.tecto.2005.05.052.

37. Continental intraplate earthquakes: science, hazard, and policy issues / Ed. Stein S., Mazzotti S. Boulder: Geological Society of America, 2007. 402 p.

38. Denali Park, Alaska Earthquake of 3 November, 2002. U.S. Geological Survey. 2002. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/2002/20021103.php.

39. Ekstrom G., Dziewonski A.M., Maternovskaya N.N., Nettles M. Global seismicity of 2003: centroid–moment­tensor solutions for 1087 earthquakes // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2005. V. 148. № 2–4. P. 327–351. doi:10.1016/j.pepi.2004.09.006.

40. Giner­Robles J.L., Gonzalez­Casado J.M., Gumiel P., Martin­Velazquez S., Garcia­Cuevas C. A kinematic model of the Scotia plate (SW Atlantic ocean) // Journal of South American Earth Sciences. 2003. V. 16. № 4. P. 179–191. doi:10.1016/S0895-9811(03)00064-6.

41. Guang Zhu, Guo Sheng Liu, Man Lan Niu, Cheng Long Xie, Yong Sheng Wang, Biwei Xiang. Syn­-collisional transform faulting of the Tan­-Lu fault zone, East China // International Journal of Earth Sciences. 2009. V. 98. № 1. P. 135–155. doi:10.1007/s00531-007-0225-8.

42. Jonsdottir K., Lindman M., Roberts R., Bjorn L., Bodvarsson R. Modelling fundamental waiting time distributions for earthquake sequences // Tectonophysics. 2006. V. 424. № 3–4. P. 195–208. doi:10.1016/j.tecto.2006.03.036.

43. Kasahara K. Migration of crustal deformation // Tectonophysics. 1979. V. 52. № 1–4. P. 329–341. doi:10.1016/0040-1951(79)90240-3.

44. Kim Y.­S., Choi J.­H. Fault propagation, displacement and damage zones // Conference Commemorating the 1957 Gobi­Altay Earthquake. Ulaanbaatar, Mongolia, 2007. P. 81–86.

45. M6.5 Offshore Northern California Earthquake of 10 January 2010. U.S. Geological Survey. 2010. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/2010/20100110.php.

46. M7.1 Macquarie Island, Australia Earthquake 12 April 2008. U.S. Geological Survey. 2008. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/2008/20080412.php.

47. M7.2 Andreanof (Aleutian Islands), Alaska Earthquake of 19 December 2007. U.S. Geological Survey. 2007. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/2007/20071219.php.

48. M7.2 Baja, Mexico, Earthquake of 4 April 2010. U.S. Geological Survey. 2010. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/2010/20100404.php.

49. M7.2 Gorda Plate Earthquake of 15 June 2005. U.S. Geological Survey. 2005. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/2005/20050615.php.

50. M7.2 Solomon Islands Region Earthquake of 3 January 2010. U.S. Geological Survey. 2010. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/2010/20100103.php.

51. M7.3 Respublika Altay, Russian Federation Earthquake of 27 September 2003. U.S. Geological Survey. 2003. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/2003/20030927.php.

52. M7.5 Mariana Islands Region Earthquake 28 September 2007. U.S. Geological Survey. 2007. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/2007/20070928.php.

53. M7.6 and M7.4 Papua, Indonesia, Earthquakes of 3 January 2009. U.S. Geological Survey. 2009. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/2009/20090103.php.

54. M7.6 Carlsberg Ridge Earthquake of 15 July 2003. U.S. Geological Survey. 2003. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/2003/20030715.php.

55. M7.8 Northern Sumatra, Indonesia, Earthquake of 6 April 2010. U.S. Geological Survey. 2010. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/2010/20100406.php.

56. M7.8 Rat Islands, Alaska Earthquake of 17 November 2003. U.S. Geological Survey. 2003. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/2003/20031117.php.

57. M8.3 Hokkaido, Japan Earthquake of 25 September 2003. U.S. Geological Survey. 2003. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/2003/20030925.php.

58. M8.8 Maule, Chile, Earthquake of 27 February 2010. U.S. Geological Survey. 2010. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/2010/20100227.php.

59. Manaker D.M., Calais E., Freed A.M., Ali S.T., Przybylski P., Mattioli G., Jansma P., Prepetit C., de Chabalier J.B. Interseismic Plate coupling and strain partitioning in the Northeastern Caribbean // Geophysical Journal International. 2008. V. 174. № 3. P. 889–903. doi:10.1111/j.1365­246X.2008.03819.x.

60. Mann P., Calais E., Ruegg J.­C., DeMets C., Jansma P.E., Mattioli G.S. Oblique collision in the Northeastern Caribbean from GPS measurements and geological observations // Tectonics. 2002. V. 21. № 6. 1057. doi:10.1029/2001TC001304.

61. McCue K. Seismic hazard mapping in Australia? The Southwest Pacific and Southeast Asia // Annali di Geofizica. 1999. V. 42. № 6. P. 1191–1198.

62. Nishizawa A., Kaneda K., Oikawa M. Seismic structure of the northern end of the Ryukyu Trench subduction zone, southeast of Kyushu, Japan // Earth Planets Space. 2009. V. 61. № 8. P. e37–e40.

63. Panagiotopoulos D.G. Long­term earthquake prediction along the seismic zone of the Solomon Islands and New Hebrides based on the time­ and magnitude­predictable model // Natural Hazards. 1995. V. 11. № 1. P. 17–43. doi:10.1007/BF00613308.

64. Radha Krishna M., Arora S.K. Space-­time seismicity and earthquake swarms: certain observations along the slow­spreading mid­Indian ocean ridges // Journal of Earth System Science. 1998. V. 107. № 2. P. 161–173. doi:10.1007/BF02840467.

65. Reading A.M. On Seismic Strain­Release within the Antarctic plate // Antarctica. 2006. Theme 7. Chapter 7.1 / Eds. D.K. Futterer, D. Damaske, G. Kleinschmidt, H. Miller, F. Tessensohn. Berlin, Heidelberg: Springer. 2006. P. 351–356. doi:10.1007/3-540-32934-X_43.

66. Rodkin M.V. The problem of the earthquake source physics: Models and contradictions // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2001. V. 37. № 8. P. 653–662.

67. Ruppert N.A., Lees J.M., Kozyreva N.P. Seismicity, earthquakes and structure along the Alaska­Aleutian and Kamchatka­Kurile subduction zones: a review // Volcanism and Subduction: The Kamchatka region. Geophysical Monograph Series. 2007. V. 172. P. 129–144.

68. Sato T., Ishimura Ch., Kasahara J., Maegawa K., Tatetsu H., Tanaka M. The seismicity and structure of Izu­Bonin arc mantle wedge at 31°N revealed by ocean bottom seismographic observation // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2004. V. 146. № 3–4. P. 551–562. doi:10.1016/j.pepi.2004.06.003.

69. Scholz C.H. The mechanics of earthguakes and faulting. 2nd ed. New York: Cambridge University Press, 2002. 496 p. doi:10.2277/0521655404.

70. Seismicity of the World (1977–2007). Earthquake Research Institute, the University of Tokyo. Tokyo Cartographic CO LTD. 2010.

71. Shanker D., Sharma M.L. Estimation of seismic hazard parameters for the Himalayas and its vicinity from complete data files // Pure and applied geophysics. 1998. V. 152. № 2. P. 267–279. doi:10.1007/s000240050154.

72. Sherman S.I. New data on regularities of fault activation in the Baikal rift system and the adjacent territory // Doklady Earth Sciences. 2007. V. 415. № 5. P. 794–798. doi:10.1134/S1028334X07050303.

73. Sherman S.I. A tectonophysical model of a seismic zone: Experience of development based on the example of the Baikal rift system // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2009. V. 45. № 11. P. 938–951. doi:10.1134/S1069351309110020.

74. Sherman S.I., Dem’yanovich V.M., Lysak S.V. Active faults, seismicity and fracturing in the lithosphere of the Baikal rift system // Tectonophysics. 2004. V. 380, № 3–4. P. 261–272. doi:10.1016/j.tecto.2003.09.023.

75. Sherman S.I., Gladkov A.S. Fractals in studies of faulting and seismicity in the Baikal rift zone // Tectonophysics. 1999. V. 308. № 1–2. P. 133–142. doi:10.1016/S0040-1951(99)00083-9.

76. Sherman S.I., Gorbunova E.A. Variation and origin of fault activity of the Baikal rift system and adjacent territories in real time // Earth science frontiers. 2008. V. 15, № 3. P. 337–347. doi:10.1016/S1872-5791(08)60069-X.

77. Sherman S.I., Gorbunova E.A. New data on the regularities of the earthquake manifestation in the Baikal seismic zone and their forecast // Doklady Earth Sciences. 2010. V. 435. № 2. P. 1659–1664. doi:10.1134/S1028334X10120238.

78. Sherman S.I., Lunina O.V. A new map representing stressed state of the upper part of the Earth's lithosphere // Doklady Earth Sciences. 2001. V. 379. № 5. P. 553–555.

79. Tarr A.C., Rhea S., Hayes G., Villasenor A., Furlog K.P., Benz H. Poster of the seismicity of the Caribbean Plate and vicinity. U.S. Geological Survey. 2010. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/regions/caribbean.php.

80. The World Physical Map. Washington: National Geographic Society. 2005. Revised 2007.

81. Tolstoy M., Bohnenstiehl D.R., Edwards M.H., Kurras G.J. Seismic character of volcanic activity at the ultraslow­ spreading Gakkel ridge // Geology. 2001. V. 29. № 12. P. 1139–1142. doi:10.1130/0091-7613(2001)​029<1139:SCOVAA>​2.0.CO;2.

82. Tonga–Fiji Earthquakes of 19 August 2002 – Magnitude 7.6 and 7.7. U.S. Geological Survey. 2002. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/poster/2002/20020819.php.

83. Utkucu Murat, Kanbur Zakir, Alptekin Omer, Sunbul Fatih. Seismic behaviour of the North Anatolian fault beneath the Sea of Marmara (NW Turkey): implications for earthquake recurrence times and future seismic hazard // Natural Hazards. 2009. V. 50. № 1. P. 45–71. doi:10.1007/s11069-008-9317-4.

84. Vashchilov Yu.Ya., Kalinina L.Yu. Deep­seated faults and lineaments, and the location of earthquake epicenters in the Russian Northeast on Land // Journal of Volcanology and Seismology. 2008. V. 2. № 3. P. 158–169. doi:10.1134/S0742046308030032.

85. Wang Zhenming. Seismic hazard and risk assessment in the Intraplate environment: The New Madrid seismic zone of the central United States // Continental Intraplate Earthquakes: Science, Hazard, and Policy Issues. Geological Society of America Special Paper 425. 2007. P. 363–374. doi:10.1130/2007.2425(24).

86. Xiaofei Chen. Preface to the special issue on the 2008 great Wenchuan earthquake // Earthquake Science. 2009. V. 22. № 2. P. 107–108. doi:10.1007/s11589-009-0107-1.

87. Xue Yan, Song Zhi­ping, Mei Shi­rong, Ma Hong­shen. Characteristics of seismic activity before several large Sumatra, Indonesia, earthquakes // Acta Seismologica Sinica. 2008. V. 21. № 3. P. 325–329. doi:10.1007/s11589-008-0325-y.

88. Yeats R.S., Sieh K., Allen C.R. The geology of Earthquakes. New York: Oxford University Press, 1977. 568 p.

89. Zamani A., Agh­Atabai M. Temporal characteristics of seismicity in the Alborz and Zagros regions of Iran, using a multifractal approach // Journal of Geodynamics. 2009. V. 47. № 5. P. 271–279. doi:10.1016/j.jog.2009.01.003.

90. Zhaohua Yu, Shiguo Wu, Dongbo Zou, Deyong Feng, Hanqing Zhao. Seismic profiles across the middle Tan­Lu fault zone in Laizhou Bay, Bohai Sea, Eastern China // Journal of Asian Earth Sciences. 2008. V. 33. № 5–6. P. 383–394. doi:10.1016/j.jseaes.2008.03.004.