МЕХАНИЗМЫ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В ЗАПАДНОЙ ЗОНЕ СУБДУКЦИИ ТИХООКЕАНСКОЙ ЛИТОСФЕРНОЙ ПЛИТЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОСОБЕННОСТЕЙ ЕЕ ПОГРУЖЕНИЯ

Исследуются особенности деформирования погружающейся Тихоокеанской литосферной плиты по данным механизмов очагов землетрясений. Территория включает зоны конвергентных границ Тихоокеанской плиты с Северо-Американской (в районе Алеутской дуги), Охотоморской, Евразийской и Филиппинской плитами.

Показано, что угол наклона Тихоокеанской плиты в зоне субдукции Алеутской дуги оказывает влияние на механизмы очагов землетрясений, произошедших в верхней части (до 35 км) океанической плиты в области ее изгиба. При крутом наклоне погружения плиты возникают сбросовые смещения в очагах, при пологом – редкие надвиговые землетрясения. Азимутальная ориентация Р-осей механизмов очагов землетрясений верхней части зоны контакта (1–70 км) соответствует направлению вектора смещения Тихоокеанской плиты при погружении ее фрагментов к западу-северо-западу. Глубже 70 км в погружающейся плите происходит изменение азимутальной ориентации осей сжатия: они занимают разные азимутальные секторы и, фиксируется разнообразная ориентация их наклона, ориентации осей Т становятся разнонаправленными.

На основе данных о механизмах очагов 7768 землетрясений выполнен расчет сейсмотектонических деформаций. Выявлено, что поля деформаций Ехх и Еzz наиболее однородны для глубин 1–70 км. Картина сейсмотектонических деформаций резко меняется для глубоких частей погружающейся плиты (105–200, 200–400 и 400–700 км), наблюдаются неоднородные поля деформаций Ехх, Еуу, Еzz с перемежающимися участками удлинений и укорочений.

Предложена авторская схема влияния структуры конвекции в верхней мантии на геометрию погружающейся плиты (слэба) как вероятного катализатора процессов, ответственных за раздельность зон сейсмоактивности и смену типов землетрясений с глубиной и в разных частях протяженной зоны субдукции.

1. Andreeva M.Yu., Rodkin M.V., 2017. On the Seismotectonic Setting in the Ocean Side of Deep Trenches. Russian Journal of Pacific Geology 11 (1), 11–18. https://doi.org/10.1134/s181971401701002x.

2. Apel E.V., Bürgmann R., Steblov G., Vasilenko N., King R., Prytkov A., 2006. Independent Active Microplate Tectonics of Northeast Asia from GPS Velocities and Block Modeling. Geophysical Research Letters 33 (11). https://doi.org/10.1029/2006GL026077.

3. Beavan J., Tregoning P., Bevis M., Kato T., Meertens C., 2002. Motion and Rigidity of the Pacific Plate and Implications for Plate Boundary Deformation. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 107 (B10), ETG19-1–ETG19-15. https://dx.doi.org/10.1029/2001JB000282.

4. Benz H.M., Herman M., Tarr A.C., Hayes G.P., Furlong K.P., Villaseñor A., Dart R.L., Rhea S., 2011. Seismicity of the Earth 1900–2010. Aleutian Arc and Vicinity. Open-File Report 2010-1083-B. United States Geological Survey. https://doi.org/10.3133/ofr20101083B.

5. Bird P., 2003. An Updated Digital Model of Plate Boundaries. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 4 (3). https://doi.org/10.1029/2001GC000252.

6. Бушенкова Н.А., Кучай О.А., Червов В.В. Роль неоднородной мощности литосферы в процессах субдукции: сопоставление сейсмотомографической и термогравитационной моделей верхней мантии с характером сейсмичности и сейсмотектоническими деформациями на примере Камчатского региона и Японии // Тектонофизика и актуальные вопросы наук о Земле: Материалы Четвертой тектонофизической конференции в ИФЗ РАН (03–08 октября 2016 г.). М.: Изд-во ИФЗ РАН, 2016. Т. 1. С. 369–374.

7. Бушенкова Н.А., Кучай О.А., Червов В.В. Субмеридиональная пограничная зона в Азии: сейсмичность, структура литосферы и распределение конвективных потоков в верхней мантии // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9. № 3. С. 1007–1023. https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-3-0381.

8. Червов В.В., Бушенкова Н.А., Черных Г.Г. Тектонические прогибы на Восточно-Европейской и Сибирской платформах: численное моделирование конвекции под Евразийским континентом // Геодинамика и тектонофизика. 2021. Т. 12. № 1. С. 84–99. https://doi.org/10.5800/GT-2021-12-1-0514.

9. Червов В.В., Черных Г.Г., Бушенкова Н.А., Кулаков И.Ю. Численное моделирование трехмерной конвекции в верхней мантии Земли под литосферой Евразии // Вычислительные технологии. 2014. Т. 19. № 5. С. 101–114.

10. Christova C.V., 2005. Space Distribution of the Contemporary Stress Field in the Izu-Bonin Wadati-Benioff Zone by Inversion of Earthquake Focal Mechanisms. Journal of Geodynamics 39 (4), 413–428. https://doi.org/10.1016/j.jog.2005.03.002.

11. Christova C.V., 2015. Spatial Distribution of the Contemporary Stress Field in the Kurile Wadati-Benioff Zone by Inversion of Earthquake Focal Mechanisms. Journal of Geodynamics 83, 1–17. https://doi.org/10.1016/j.jog.2014.11.001.

12. Christova C.V., Hirata N., Kato A., 2006. Contemporary Stress Field in the Wadati-Benioff Zone at the Japan-Kurile Arc-Arc Junction (North Honshu, the Hokkaido Corner and Hokkaido Island) by Inversion of Earthquake Focal Mechanisms. Bulletin of the Earthquake Research Institute 81, 55–70.

13. Christova C.V., Tsapanos T., 2000. Depth Distribution of Stresses in the Hokkaido Wadati-Benioff Zone as Deduced by Inversion of Earthquake Focal Mechanisms. Journal of Geodynamics 30 (5), 557–573. https://doi.org/10.1016/S0264-3707(00)00009-0.

14. Craig T.J., Copley A., Jackson J., 2014. A Reassessment of Outer-Rise Seismicity and Its Implications for the Mechanics of Oceanic Lithosphere. Geophysical Journal International 197 (1), 63–89. http://dx.doi.org/10.1093/gji/ggu013.

15. Дядьков П.Г., Кучай О.А., Романенко Ю.М. Сейсмотектонические деформации зоны контакта литосферных плит Наска и Южно-Американской в связи с землетрясением Мауле, Мw 8.8, 27.02.2010 г. // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 3. С. 655–671. https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-3-0311.

16. Деформации в Центрально-Американской зоне субдукции по данным механизмов очагов землетрясений и их особенности в районе землетрясения Чьяпас, Мексика, 2017 г., Мw=8.2 // Геодинамика и тектонофизика. 2020. Т. 11. № 2. С. 320–333. https://doi.org/10.5800/GT-2020-11-2-0477.

17. Freymueller J.T., Woodard H., Cohen S.C., Cross R., Elliott J., Larsen C.F., Hreinsdóttir S., Zweck C., 2008. Active Deformation Processes in Alaska, Based on 15 Years of GPS Measurements. In: J.T. Freymueller, P.J. Haeussler, R.L. Wesson, G. Ekström (Eds), Active Tectonics and Seismic Potential of Alaska 179, 1–42. https://doi.org/10.1029/179GM02.

18. Gorbatov A., Kostoglodov V., Suárez G., Gordeev E., 1997. Seismicity and Structure of the Kamchatka Subduction Zone. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 102 (B8), 17883–17898. http://doi.org/10.1029/96JB03491.

19. Hayes G.P., Wald D.J., Johnson R.L., 2012. Slab1.0: A Three-Dimensional Model of Global Subduction Zone Geometries. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 117 (B1). https://doi.org/10.1029/2011JB008524.

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

21. Koulakov I.Yu., Dobretsov N.L., Bushenkova N.A., Yakovlev A.V., 2011. Slab Shape in Subduction Zones beneath the Kurile–Kamchatka and Aleutian Arcs Based on Regional Tomography Results. Russian Geology and Geophysics 52 (6), 650–667. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2011.05.008.

22. Kuchai O.A., Kozina M.E., 2015. Regional Features of Seismotectonic Deformations in East Asia Based on Earthquake Focal Mechanisms and Their Use for Geodynamic Zoning. Russian Geology and Geophysics 56 (10), 1491–1499. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2015.09.011.

23. Полец А.Ю. Напряженно-деформированное состояние зоны глубокофокусных землетрясений региона Японского моря // Геосистемы переходных зон. 2018. Т. 2. № 4. С. 302–311. http://doi.org/10.30730/2541-8912.2018.2.4.302-311.

24. Ребецкий Ю.Л. Тектонические напряжения и прочность горных массивов. М.: Академкнига, 2007. 406 с.

25. Rebetsky Yu.L., 2009. Stress State of the Earth’s Crust of the Kuril Islands and Kamchatka before the Simushir Earthquake. Russian Journal of Pacific Geology 3, 477. https://doi.org/10.1134/S1819714009050108.

26. Rebetsky Yu.L., 2020. Pattern of Global Crustal Stresses of the Earth. Geotectonics 54, 723–740. https://doi.org/10.1134/S0016852120060114.

27. Rebetsky Yu.L., Kuchai O.A., Marinin A.V., 2013. Stress State and Deformation of the Earth’s Crust in the Altai-Sayan Mountain Region. Russian Geology and Geophysics 54 (2), 206–222. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2013.01.011.

28. Ребецкий Ю.Л., Полец А.Ю. Напряженное состояние литосферы Японии перед катастрофическим землетрясением Тохоку 11.03.2011 // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 2. С. 469–506. https://doi.org/10.5800/GT-2014-5-2-0137.

29. Rhea S., Tarr A.C., Hayes G.P., Villaseñor A.H., Benz H., 2010a. Seismicity of the Earth 1900–2007. Japan and Vicinity. Open-File Report 2010-1083-D. United States Geological Survey. https://doi.org/10.3133/ofr20101083D.

30. Rhea S., Tarr A.C., Hayes G.P., Villaseñor A.H., Furlong K.P., Benz H., 2010b. Seismicity of the Earth 1900–2007. Kuril-Kamchatka Arc and Vicinity. Open-File Report 2010-1083-C. United States Geological Survey. https://doi.org/10.3133/ofr20101083C.

31. Ризниченко Ю.В. Проблемы сейсмологии. М.: Наука, 1985. 408 с.

32. Родкин М.В., Рундквист Д.В. Геофлюидогеодинамика. Приложение к сейсмологии, тектонике, процессам рудо- и нефтегенеза. Долгопрудный: Интеллект, 2017. 288 с.

33. Сафонов Д.А. Пространственное распределение тектонических напряжений в южной глубокой части Курило-Камчатской зоны субдукции // Геосистемы переходных зон. 2019. Т. 3. № 2. С. 175–188. http://doi.org/10.30730/2541-8912.2019.3.2.175-188.

34. Сафонов Д.А. Реконструкция поля тектонических напряжений глубокой части южного сегмента Курило-Камчатской и северного сегмента Японской зоны субдукции // Геодинамика и тектонофизика. 2020. Т. 11. № 4. С. 743–755. https://doi.org/10.5800/GT-2020-11-4-0504.

35. Seno T., 1977. The Instantaneous Rotation Vector of the Philippine Sea Plate Relative to the Eurasian Plate. Tectonophysics 42 (2–4), 209–226. https://doi.org/10.1016/0040-1951(77)90168-8.

36. Seno T., Sakurai T., Stein S., 1996. Can the Okhotsk Plate Be Discriminated from the North American Plate? Journal of Geophysical Research: Solid Earth 101 (B5) 11305–11315. https://doi.org/10.1029/96JB00532.

37. Smoczyk G.M., Hayes G.P., Hamburger M.W., Benz H.M., Villaseñor A.H., Furlong K.P., 2013. Seismicity of the Earth 1900–2012. Philippine Sea Plate and Vicinity. Open-File Report 2010-1083-M. United States Geological Survey. https://doi.org/10.3133/ofr20101083M.

38. Steblov G.M., Vasilenko N.F., Prytkov A.S., Frolov D.I., Grekova T.A., 2010. Dynamics of the Kuril-Kamchatka Subduction Zone from GPS Data. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 46, 440–445. https://doi.org/10.1134/S1069351310050095.

39. Timofeev V.Yu., Ardyukov D.G., Solov’ev V.M., Shibaev S.V., Petrov A.F., Gornov P.Yu., Shestakov N.V., Boiko E.V., Timofeev A.V., 2012. Plate Boundaries in the Far East Region of Russia (from GPS Measurement, Seismic-Prospecting, and Seismological Data). Russian Geology and Geophysics 53 (4), 376–391. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2012.03.002.

40. Zlobin T.K., Safonov D.A., Polets A.Yu., 2011. Distribution of Earthquakes by the Types of the Source Motions in the Kuril–Okhotsk Region. Doklady Earth Sciences 440, 1410–1412. https://doi.org/10.1134/S1028334X11100096.