ЦУНАМИГЕННЫЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ В ЗОНАХ СУБДУКЦИИ
КАК ПРОЯВЛЕНИЕ МЕГАСКОЛОВ РИДЕЛЯ R'
, ,
Введение. Как известно, сопряженные трещины или разрывы скалывания (в частном случае – сколы Риделя R и R’ в обстановке сдвига) возникают симметрично относительно оси максимального сжатия σ3 под углом ≤ 45° к этой оси. Трещины же отрыва или раздвиги возникают по нормали к оси максимального растяжения σ1 (рис. 1). В настоящее время укрепилось мнение, что чаще всего в зонах сдвига доминируют сколы R, образующие небольшой угол с осью такой зоны.
В последнее время появились сведения о существенной роли R’‑сколов в зонах субдукции, в которых сильные, но не‑цунамигенные землетрясения чередуются во времени с сильными цунамигенными землетрясениями (рис. 2).
Постановка задачи. Наше исследование было направлено на выявление факторов, под влиянием которых в геодинамических обстановках сдвига преобладают в одних случаях синтетические сколы Риделя R (близко‑параллельные плоскости сдвига), а в других случаях - антитетические сколы Риделя R’ (близко‑перпендикулярные плоскости сдвига).
Сдвиговые обстановки в широком смысле этого слова можно подразделить на два типа. Первая (рис. 3а) в аспекте развития в ней сколов Риделя изучена несравненно лучше, чем вторая (рис. 3б). Первая обстановка многократно моделировалась и, главное, она исключает возникновение аномалий силы тяжести и компенсирующей эти аномалии изостазии.
Сколы Риделя в обстановке горизонтального сдвига вдоль вертикальной плоскости (см. рис. 3а). Вначале формируются сколы обоих типов, но по мере дальнейшего сдвигания довольно скоро начинают резко преобладать R-сколы (рис. 4). Главный фактор такого преобладания – явление вращение этих трещин после их возникновения [2–4]. Конкретные количественные расчеты были произведены нами [5]. Роль вращения сколов была подтверждена.
В природе в сдвиговых зонах (типа рис. 3а) наблюдается сходная картина. Например, в нефтегазоносных структурах типа «пропеллера» в осадочном чехле Западно-Сибирской плиты главной структурной формой являются R‑сколы в виде сбросо-сдвигов [6].
Представляется, что сколы Риделя формируются вначале как цепочки более мелких кулисообразно расположенных трещин отрыва, возникших под действием нормальных напряжений. И лишь в процессе дальнейшего сдвигания трещины отрыва объединяются в единый скол. Эта версия была уже высказана нами ранее и получила экспериментальное подтверждение [7].
Проведенные нами опыты показывают, что в такой относительно крупнозернистой среде, как песок, сколы Риделя образуются именно таким образом (рис. 5). Это хорошо видно невооруженным глазом [6]. В глинистых же породах, где размер частиц составляет сотые и тысячные доли миллиметра, этот процесс происходит в скрытом (микроскопическом) виде.
Сколы Риделя в обстановке горизонтального сдвига вдоль горизонтальной плоскости (см. рис. 3б). Эксперименты показывают, что и в этой обстановке преобладают сколы R [6]. Однако, поскольку предполагается, что цунамигенные землетрясения обусловлены именно развитием сколов R’ (см. рис. 2), следующим этапом нашего исследования было выявление влияния дополнительных факторов.
Одним из таких факторов является сила тяжести, которая в рассмотренной выше обстановке горизонтального сдвига вдоль вертикальной плоскости (характерной для зон сдвига, см. рис. 3а) вызывала только литостатическое давление. В интересующем же нас случае сама по себе сила тяжести должна препятствовать формированию крутопадающих сколов Риделя R’ – взбросов поверхности океанского дна, вызывающих цунами.
Однако одно из проявлений силы тяжести – ее аномалия в зонах субдукции – потенциально способна вызвать противоположный эффект. Субдукция порождает на только «структурную пару» – глубоководный желоб и островную дугу, но и резкое нарушение гравитационного потенциала – отрицательную аномалию силы тяжести в области желоба и положительную аномалию в зоне дуги. Это нарушает изостатическое равновесие. Формирование же крутого скола – взброса, направленного со стороны желоба [8] (см. также рис. 2), восстанавливает это равновесие.
Намечается и возможное объяснение закономерного чередования цунамигенных и не‑цунамигенных землетрясений, установленного в [1]. Здесь вероятно влияние того же изостатического фактора, когда очередной импульс субдукции, стимулирующей формирование пологого скола (см. рис. 2), одновременно способствует углублению глубоководного желоба и тем самым увеличению отрицательной аномалии силы тяжести. А формирование крутого скола (см. рис. 2) является ответной изостатической реакцией.
Не исключено, что открытые так называемые «сейсмические гвозди» – субвертикальные цепочки очагов слабых землетрясений в зонах субдукции [9] – являются цепочками трещин отрыва, последующее объединение которых в единый скол Риделя R’ вызовет крупную вертикальную подвижку морского дна и последующее цунами.
Литература
1. , Захарова очаговых зон цунамигенных землетрясений // Геофизические исследования. 2006. Вып. 6. С. 3–12.
2. Гзовский тектонофизики. М.: Наука. 1975. 536 с.
3. еханизм формирования разрывных зон. М.: Недра. 1977. 144 с.
4. , , Сим разрушения в глубине зон сдвигания. Результаты тектонофизического моделирования // Проблемы тектонофизики. К сорокалетию создания лаборатории тектонофизики в ИФЗ РАН / Под ред. . М.: 2008. С. 103–140.
5. , Селезенева эволюция сколов Риделя R и R’ в связи с проблемой генезиса цунамигенных землетрясений // Современная тектонофизика. Методы и результаты / Под ред. . М.: ИФЗ, 2009. С. 195–203.
6. , , Фролова сдвига вдоль горизонтальной плоскости при формировании структур «пропеллерного» типа // Геотектоника. 2009. № 5. С. 50-64.
7. , Талицкий ли «трещины скалывания» путем скалывания? // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 1998. № 3. С. 18–22.
8. , Москвина землетрясение 1 апреля 1946 г. в архипелаге Лисьих островов (Алеутская островная дуга) // Физика Земли. 2010. № 6. С. 35–48.
9. Вадковский происходит в окрестности сильных землетрясений Японии структурах // Области активного тектоногенеза в современной и древней истории Земли / Под ред. . Т. 1. М.: 2006. С. 70–72.
