Рис. 3. Пространственно-временная диаграмма ^Е3шш для области Амутского роя. Пунктиром показан тренд смещения сейсмической активности
На рисунке 4 показан возможный механизм миграции сейсмической активности в разрезе, описывающий процесс распространения сейсмичности во времени за счет упруго-вязкой передачи напряжений в слоях литосферы, отличающихся между собой реологическими свойствами. Схема демонстрирует, что источником начального изменения напряжения является рой событий, который способствовал сбросу напряжений в области проявления сейсмических событий и передаче напряжений в более пластичные слои литосферы: нижнюю кору и верхнюю мантию, по которым оно передается медленней, чем в верхней коре в силу реологических свойств. Распространение фронта изменения напряженного состояния вызывает в верхней и нижней коре увеличение порового давления флюидов, мигрирующих при этом наверх по пути наименьшего сопротивления - системам трещин. Флюиды, заполняющие трещины на всех глубинах, до которых сохраняются упругие дефформации, способствуют сбросу напряжений в трещиноватой зоне, вызывая срывы в местах критической тектонической нагрузки, одновременно смягчая силу землетрясений.
Повышенная плотность разломов в районе Амутского роя способствует значительному обводнению верхних хрупких частей коры, что должно оказывать значимое влияние на процесс релаксации напряжений. Это влияние может выражаться в виде высокого давления поровых или трещинных вод, которое нейтрализует геостатическую нагрузку, а также приводит к возникновению и расширению трещин. Если учесть, что сейсмичность является фактором, активизирующим водообмен [3], то данная модель подразумевает также обратную причинно-следственную связь, проявляющуюся в логической цепи: сейсмическое событие - увеличение порового давления пород - сейсмическое событие и так далее, пока распространение воды не встретит препятствие в виде экрана - консолидированного блока земной коры, отличающегося от зоны миграции повышенной вязкостью на всех глубинах.
Рис. 4. Гипотетическая модель распространения сейсмической активности в разрезе на основе модели зоны современной деструкции литосферы [6]. Кружки разного диаметра - землетрясения разной силы, сплошные линии - разломы разного ранга, пунктирные линии - условные реологические границы, дуги - фронт передачи напряжений, изогнутые стрелки - потоки флюидов, треугольники - выходы термальных вод на поверхность
Выводы
На основе пространственного сопоставления установлена связь области повышенной трещиноватости земной коры, геотермальных проявлений и аномально высокого уровня теплового потока с зоной миграции сейсмической активности в области Амутского роя.
Упорядоченное распространение сейсмической активности происходит по ослабленным зонам дробления вследствие распространения фронта аномальных напряжений, что сопровождает процессы развития и взаимодействия разломных зон. Перераспределение упругих напряжений может происходить между разломами и не проявляться в миграциях, если зона перехода не является достаточно ослабленной для того, чтобы реагировать на изменения, проявляя умеренную и слабую сейсмическую активность, т. е. только «достаточно» дробная среда будет маркировать прохождение фронта деформаций, сопровождающегося землетрясениями средней и слабой силы, что подтверждает проведенный сопоставительный анализ.
Плотность активных разломов характеризует проницаемость земной коры, а миграция флюидов, усиливаемая перераспределением напряжения, может вносить существенный вклад в процесс миграции сейсмической активности. Вероятно, верхняя часть коры с повышенной степенью раздробленности лучше, чем консолидированная, маркирует прохождение фронта напряжений в виде землетрясений средней и слабой силы. Вместе с тем высокие значения теплового поля и геотермического градиента характеризуют повышение пластических свойств нижней коры, что может оказывать существенное влияние на процесс передачи напряжений. Таким образом, миграционный процесс связан с областью пониженной вязкости верхней и нижней земной коры.
Список литературы
Геология и сейсмичность зоны БАМ. Неотектоника / С. И. Шерман [и др.]. - Новосибирск : Наука, 1984. - 207 с.
Лысак С. В. Тепловой поток в зонах активных разломов на юге Восточной Сибири / С. В. Лысак // Геология и геофизика. - 2002. - Т. 43, № 8. - С. 791-803.
Основы гидрогеологии. Геологическая деятельность и история воды в земных недрах / Е. В. Пиннекер [и др.]. - Новосибирск : Наука, 1982. - 95 с.
Солоненко Н. В. Афтершоковые последовательности и рои землетрясений в Байкальской рифтовой зоне / Н. В. Солоненко, А. В. Солоненко. - Новосибирск : Наука, 1987. - 89 с.
Флоренсов Н. А. Мезозойские и Кайнозойские впадины Прибайкалья / Н. А. Флоренсов. - Л. : Изд-во АН СССР, 1960. - 258 с.
Шерман С. И. Тектонофизический анализ сейсмического процесса в зонах активных разломов литосферы и проблема среднесрочного прогноза землетрясений / С. И. Шерман // Геофиз. журн. - 2005. - Т. 2, № 1. - С. 20-38.
Becken M. Correlation between deep fluids, tremor and creep along the central San Andreas fault / M. Becken, O. Ritter, P. A. Bedrosian, U. Weckmann // Nature. - 2011. - Vol. 480. - P. 87-90.
Parotidis M. Pore-pressure diffusion: A possible triggering mechanism for the earthquake swarms 2000 in Vogtland/NW-Bohemia, central Europe / M. Parotidis, E. Rothert, S. A. Shapiro // Geophys. Res. Lett. - 2003. - Vol. 30, N 20. - 2075.
Pollitz F. Fault interaction and stress triggering of twentieth century earthquakes in Mongolia / F. Pollitz, M. Vergnolle, E. Calais // Journal of Geophysical Research. - 2003. - Vol. 108, N B10. - 2503.
Reasenberg P. A. Response of regional seismicity to the static stress change produced by the Loma Prieta earthquake / P. A. Reasenberg, R. W. Simpson // Science. - 1992. - Vol. 255, N 5052. - P. 1687-1690.
Earth's Crust Faults Density and Thermal Springs in the Seismic Activity Migration Zone at the Amutsky Swarm Region
References
Sherman S.I., Levi K.G., Ruzhich V.V., San'kov V.A., Dneprovskii Yu.I., Rasskazov S.V. Geologiya i seismichnost'zony BAM. Neotektonika. Novosibirsk, Nauka, 1984. 207 p.
Lysak S.V. Terrestrial heat flow in zones of active faults in southern east Siberia. Russian Geology and Geophysics, 2002, vol. 43, no 8, pp. 791-803 (in Russian).
Pinneker E.V., Pisarskii B.I., Shvartsev S.L., Yas'ko V.G., Dzyuba A.A., Kisin I.G., Zverev V.P., Lomonosov I.S, Tolstikhin O.N., Zhuravel' N.A., Nazarov A.D., Gerasimova Zh.A. Osnovy gidrogeologii. Geologicheskaya deyatel'nost' i istoriya vody v zemnykh nedrakh. Novosibirsk, Nauka, 1982. 95 p.
Solonenko N.V., Solonenko А.V. Ahtershokovye posledovatelnosti i roi zemletrysenii v Baikalskoi Riftovoy Zone. Novosibirsk, Nauka, 1987. 89 p.
Florensov NA. Mezozoiskie i Kainozoiskie vpadiny Pribaykalia. Leningrad, Izd-vo AN SSSR, 1960. 258 p.
Sherman S.I. Tektonofizicheskii analiz seismicheskogo protsessa v zonakh aktivnykh razlomov litosfery i problema srednesrochnogo prognoza zemletryasenii. Geofizicheskiy zhurnal, 2005, vol. 2, no.1, pp. 20-38 (in Russian).
Becken M., Ritter O., Bedrosian P.A. Weckmann U. Correlation between deep fluids, tremor and creep along the central San Andreas fault. Nature, 2011, vol. 480, pp. 87-90. doi:10.1038/nature10609.
Parotidis M., Rothert E., Shapiro S.A. Pore-pressure diffusion: A possible triggering mechanism for the earthquake swarms 2000 in Vogtland/NW-Bohemia, central Europe. Geophys. Res. Lett., 2003, vol. 30, no 20, 2075. doi: 10.1029/2003GL018110.
Pollitz F., Vergnolle M., Calais E. Fault interaction and stress triggering of twentieth century earthquakes in Mongolia. Journal of Geophysical Research, 2003, vol. 108, no B10, 2503. doi: 10.1029/2002JB002375.
Reasenberg P.A., Simpson R.W. Response of regional seismicity to the static stress change produced by the Loma Prieta earthquake. Science, 1992, vol. 255, no 5052, pp. 16871690. doi: 10.1126/science.255.5052.1687.