Preview

Геодинамика и тектонофизика

Расширенный поиск

НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЛИТОСФЕРЫ ЯПОНИИ ПЕРЕД КАТАСТРОФИЧЕСКИМ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ ТОХОКУ 11.03.2011 Г.

https://doi.org/10.5800/GT-2014-5-2-0137

Полный текст:

Аннотация

В работе представлены результаты тектонофизической реконструкции поля тектонических напряжений для северо-западного фланга Тихоокеанской сейсмофокальной области в районе подготовки очага землетрясения Тохоку 2011 г. Реконструкция опиралась на сейсмологические данные о механизмах очагов землетрясений в период, предшествовавший катастрофическому землетрясению. Поле напряжений, в котором формировался очаг землетрясения Тохоку, имело высокий уровень градиента вдоль погружения сейсмофокальной области. Установлено, что развитие очага этого землетрясения происходило в области сочленения участков коры с высоким и низким уровнем эффективного давления. На глубинах, близких к 30 км, присутствовала обширная область пониженного уровня эффективного давления, которая является наиболее предпочтительной для развития хрупкого разрушения. Большая протяженность землетрясения Тохоку нами связывается с большой протяженностью участков коры с высоким уровнем градиента напряжений, расположенных вдоль всего восточного участка коры о. Хонсю.

Реконструкция напряжений также показала, что ось Японского океанического желоба разделяет сейсмофокальную область на зоны горизонтального сжатия (к западу) и горизонтального растяжения (к востоку). Наши расчеты показывают, что наибольший уровень латерального сжатия наблюдается в коре на глубинах 0–20 км к западу от оси желоба. Здесь оси максимального латерального сжатия ориентированы ортогонально оси желоба. К востоку от оси желоба ортогонально ему ориентированы оси наименьшего горизонтального сжатия. При этом скачок в уровне напряжений при переходе через Японский желоб составляет около 5–8 значений внутреннего сцепления (t f) пород. Для Идзу-Бонинского желоба этот скачок менее выражен, хотя явно существует и составляет 3–5 t f.

 

Об авторах

Ю. Л. Ребецкий
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта  РАН, Москва, Россия
Россия

докт. физ.-мат. наук, зав. лабораторией тектонофизики им. М.В. Гзовского
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
123995, ГСП­5, Москва Д­242, ул. Большая Грузинская, 10, Россия
Тел.: 849925493050



А. Ю. Полец
Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, Южно­Сахалинск, Россия 
Россия

канд. физ.­мат. наук, м.н.с. 
Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН 
693022, Южно­Сахалинск, ул. Науки, 1б, Россия 
Тел.: 89242833454



Список литературы

1. Angelier J., 1990. Inversion field data in fault tectonics to obtain the regional stress - III. A new rapid direct inversion method by analytical means. Geophysical Journal International 103 (2), 363-376. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365- 246X.1990.tb01777.x.

2. Bath M., Duda S.J. 1964. Earthquake volume, fault plane area, seismic energy, strain, deformation and related quantities. Annali di geofisica 17 (3), 353-368. http://dx.doi.org/10.4401/ag-5213.

3. Carey-Gailhardis E., Mercier J.L., 1987. A numerical method for determining the state of stress using focal mechanisms of earthquake populations: application to Tibetan teleseismic and microseismicity of Southern Peru. Earth and Planetary Science Letters 82 (1-2), 165-179. http://dx.doi.org/10.1016/0012-821X(87)90117-8.

4. DeMets C., Gordon R.G., Argust D.F., Stein S., 1990. Current plate motions. Geophysical Journal International 101 (2), 425-478. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-246X.1990.tb06579.x.

5. DeMets C., Gordon R.G., Stein S., 1994. Effect of recent revisions to the geomagnetic reversal timescale. Geophysical Re¬search Letters 21 (20), 2191-2194. http://dx.doi.org/10.1029/94GL02118.

6. Drucker D.C., Prager W, 1952. Soil mechanics and plastic analysis of limit design. Quarterly of Applied Mathematics 10 (2), 157-175.

7. Ekstrom G, Nettles M., Dziewonski A.M., 2012. The global CMT project 2004-2010: Centroid-moment tensors for 13,017 earthquakes. Physics of the Earth and Planetary Interiors 200-201, 1-9. http://dx.doi.org/10.1016Zj.pepi.2012.04.002.

8. Fedotov S.A., 1965. About the patterns of distribution of the strongest earthquakes of Kamchatka, the Kuril Islands and the north-eastern Japan. Proceedings of the Institute of Earth Physics, the USSR Academy of Sciences 36 (203). Nauka, Mos¬cow, p. 66-93 (in Russian) [Федотов С.А. О закономерности распределения сильных землетрясений Камчатки, Курильских островов и Северо-Восточной Японии // Труды Института физики Земли АН СССР. 1965. № 36 (203). М.: Наука, С. 66-93].

9. Fedotov S.A., Solomatin A.V., Chernyshev S.D., 2012. A long-term earthquake forecast for the Kuril-Kamchatka arc for the period from September 2011 to August 2016. The likely location, time, and evolution of the next great earthquake with M> 7.7 in Kamchatka. Journal of Volcanology and Seismology 6 (2), 65-88. http://dx.doi.org/10.1134/S0742046312 020029.

10. Gephart J.W., Forsyth D.W., 1984. An improved method for determining the regional stress tensor using earthquake focal mechanism data: application to the San Fernando earthquake sequence. Journal of Geophysical Research 89 (B11), 9305-9320. http://dx.doi.org/10.1029/JB089iB11p09305.

11. Gushchenko O.I., Mostryukov S.A., Petrov V.A., 1990. The structure of the current regional stress field in seismic areas of the crust in the eastern part of the Mediterranean mobile belt. Doklady AN SSSR 312 (4), 830-835 (in Russian) [Гущенко О.И., Мострюков А.О., Петров В.А. Структура поля современный региональным напряжений сейсмоактивнык областей земной коры восточной части Средиземноморского подвижного пояса // Доклады АН СССР. 1990. Т. 312. № 4. С. 830-835].

12. Hardebeck J., 2012. Coseismic and postseismic stress rotations due to great subduction zone earthquakes. Geophysical Re¬search Letters 39 (21), L21313. http://dx.doi.org/10.1029/2012GL053438.

13. Hardebeck J.L., Hauksson E. 2001. Crustal stress field in southern California and its implications for fault mechanics. Jour¬nal of Geophysical Research 106 (B10), 21859-21882. http://dx.doi.org/10.1029/2001JB000292.

14. Hasegawa A., Umino N., Takagi A., Suzuki Z., 1979. Double-planed deep seismic zone and anomalous structure in the upper mantle beneath Northeastern Honshu (Japan). Tectonophysics 57 (1), 1-6. http://dx.doi.org/10.1016/0040-1951(79) 90098-2.

15. Hasegawa A., Yoshida K., Okado T., 2011. Nearly complete stress drop in the 2011 Mw=9.0 off the Pacific coast of Tohoku earthquake. Earth Planets Space 63 (7), 703-707. http://dx.doi.org/10.5047/eps.2011.06.007.

16. Kanamori H., Anderson D.L., 1975. Theoretical basis of some empirical relations in seismology. Bulletin of the Seismologi¬cal Society of America 65(5), 1073-1095.

17. Kato A., Sakai S., Obara K., 2011. A normal-faulting seismic sequence triggered by the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake: Wholesale stress regime changes in the upper plate. Earth Planets Space 63 (7), 745-748. http://dx.doi.org/10.5047/eps.2011.06.014.

18. Kostrov B.V., 1975. Mechanics of Tectonic Earthquake Focus. Nauka, Moscow, 176 p. (in Russian) [Костров Б.В. Механика очага тектонического землетрясения. М.: Наука, 1975. 176 с.].

19. Lin W., Saito S., Sanada Y., Yamamoto Y., Hashimoto Y., Kanamatsu T., 2011. Principal horizontal stress orientations prior to the 2011 Mw=9.0 Tohoku-Oki, Japan earthquake in its source area. Geophysical Research Letters 38 (7), L00G10. http://dx.doi.org/10.1029/2011GL049097.

20. Lomtev V.L., 2008. To diagnostics of plate detachments. In: General and regional problems of tectonics and geodynamics, Volume 1. Geos, Moscow, p. 508-512 (in Russian) [Ломтев В.Л. К диагностике пластовык срышов // Общие и региональные проблемы тектоники и геодинамики. М.: ГЕОС, 2008. Т. 1. С. 508-512].

21. Lomtev V.L., 2013. On the issue of the geological structure and seismotectonics of the Pacific Ocean slope of the Honshu arc (in relation to the Japanese earthquake and tsunami of 11 March 2011). Vestnik SVNC, Far East Branch of the USSR Acad. Sci. (2), 2-10 (in Russian) [Ломтев В.Л. К вопросу о геологическом строении и сейсмотектонике Тихоокеанского склона дуги Хонсю (в связи с Японским землетрясением и цунами 11.03.2011 г.) // Вестник СВНЦ ДВО РАН. 2013. № 2. С. 2-10].

22. Lomtev V.L., Patrikeev V.N., 1985. Compression Structures in the Kuril and Japan Troughs. Far East Branch of the USSR Acad. Sci., Vladivostok, 141 p. (in Russian) [Ломтев В.Л., Патрикеев В.Н. Структуры сжатия в Курильском и Японском желобах. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1985. 141 с.].

23. Makarov P.V., 2010. Self-organized criticality of deformation and prospects for fracture prediction. Physical Mesomechanics 13 (5-6), 292-305. http://dx.doi.org/10.1016/j.physme.2010.11.010.

24. Maruyama S., Isozaki Y., Kimura G., Terabayashi M., 1997. Paleogeographic maps of the Japanese islands: Plate tectonic synthesis from 750 Ma to the present. The Island Arc 6 (1), 121-142. http://dx.doi.org/10.1111/j.1440-1738.1997. tb00043.x.

25. Matsumoto T., Kitamura N., 1977. Northeastern Japan. In: Mesozoic-Cenozoic fold belts. Mir, Moscow, p. 184-193 (in Russian) [Мацумота Т., Китамура Н. Северо-Восточная Япония. Мезозойско-кайнозойские складчатые пояса. М.: Мир, 1977. C. 184-193].

26. Miao M., Zhu S.-B., 2012. A study of the impact of static Coulomb stress changes of megathrust earthquakes along subduc- tion zone on the following aftershocks. Chinese Journal of Geophysics 55 (5), 539-551. http://dx.doi.org/10.1002/cjg2. 1748.

27. Minoura K., Imamura F., Sugawara D., Kono Y., Iwashita T., 2001. The 869 Jogan tsunami deposit and recurrence interval of large-scale tsunami on the Pacific coast of northeast Japan. Journal of Natural Disaster Science 23 (2), 83-88.

28. Oncken O., Chong G.,Franz G., Giese P., Gotze H.-J., Ramos V.A., Strecker M.R., Wigger P. (Eds.), 2006. The Andes: Ac¬tive subduction orogeny: Structure and processes of a subduction orogen. Springer, Berlin, Heidelberg, Dordrecht, XXII+569 p.

29. Osokina D.N., 1987. About hierarchical properties of the tectonic stress field. In: Fields of stresses and strain in the crust. Nauka, Moscow, p. 136-151 (in Russian) [Осокина Д.Н. Об иерархических свойствах тектонического поля напряжений // Поля напряжений и деформаций в земной коре. М.: Наука, 1987. С. 136-151].

30. Parfenov V.D., 1984. To the method of tectonophysical analysis of geological structures. Geotektonika (1), 60-72 (in Russian) [Парфенов В.Д. К методике тектонофизического анализа геологических структур // Геотектоника. 1984. № 1. C. 60-72].

31. Reasenberg P.A., Simpson R.W., 1992. Response of regional seismicity to the static stress change produced by the Loma Prieta earthquake. Science 255 (5052), 1687-1690. http://dx.doi.org/10.1126/science.255.5052.1687.

32. Rebetskii Yu.L., 2003. Development of the method of cataclastic analysis of shear fractures for tectonic stress estimation. Dok- lady Earth Sciences 388 (1), 72-76.

33. Rebetskii Yu.L., 2009b. Estimation of stress values in the method of cataclastic analysis of shear fractures. Doklady Earth Sci¬ences 428 (1), 1202-1207. http://dx.doi.org/10.1134/S1028334X09070368.

34. Rebetskii Yu.L., Marinin A.V., 2006. Stressed state of the Earth's crust in the western region of the Sunda subduction zone before the Sumatra-Andaman earthquake on December 26, 2004. Doklady Earth Sciences 407 (1), 321-325. http://dx.doi.org/10.1134/S1028334X06020383.

35. Rebetsky Yu.L., 1997. Reconstruction of tectonic stresses and seismotectonic strains: methodical fundamentals, current stress field of Southeastern Asia and Oceania. Doklady Earth Sciences 354 (4), 560-563.

36. Rebetsky Yu.L., 1999. Methods for reconstructing tectonic stresses and seismotectonic deformations based on the modern the¬ory of plasticity. Doklady Earth Sciences 365 (3), 370-373.

37. Rebetsky Yu.L., 2001. Principles of stress monitoring and the method of cataclastic analysis of shear fractures // Bulletin MOIP, Geology Series 76 (4), 28-35 (in Russian) [Ребецкий Ю.Л. Принципы мониторинга напряжений и метод катакластического анализа совокупностей сколов // Бюллетень МОИП, серия геологическая. 2001. Т. 76. Вып. 4. C. 28-35].

38. Rebetsky Yu.L., 2005. Estimation of relative values of stresses - the second stage of reconstruction from data on displacements along fractures. Geofizicheskiy Zhurnal 27 (1), 39-54 (in Russian) [Ребецкий Ю.Л. Оценка относительных величин напряжений - второй этап реконструкции по данным о разрывных смещениях // Геофизический журнал. 2005. Т. 27. № 1. С. 39-54].

39. Rebetsky Yu.L., 2007a. Tectonic Stresses and Rock Strength. Nauka, Moscow, 406 p. (in Russian) [Ребецкий Ю.Л. Тектонические напряжения и прочность горных массивов. М.: Академкнига, 2007а. 406 с.].

40. Rebetsky Yu.L., 2007b. The status and problems of the theory of earthquake prediction. An analysis of foundations from the position of the deterministic approach. Geofizicheskiy Zhurnal 29 (4), 92-110 (in Russian) [Ребецкий Ю.Л. Состояние и проблемы теории прогноза землетрясений. Анализ основ с позиции детерминированного подхода // Геофизический журнал. 2007б. Т. 29. № 4. С. 92-110].

41. Rebetsky Yu.L., 2007c. Tectonic stresses and areas of the trigger mechanism of earthquakes. Physical Mesomechanics 1 (10), 25-37 (in Russian) [Ребецкий Ю.Л. Тектонические напряжения и области триггерного механизма возникновения землетрясений // Физическая мезомеханика. 2007в. Т. 1. № 10. С. 25-37].

42. Rebetsky Yu.L., 2009. Stress state of the Earth's crust of the Kuril Islands and Kamchatka before the Simushir earthquake. Rus¬sian Journal of Pacific Geology 3 (5), 477-490. http://dx.doi.org/10.1134/S1819714009050108

43. Rebetsky Yu.L., 2010. The distribution of tectonic stresses along the South American subduction zone before the earthquake of 27 February 2010, Mw=8.8. In: Problems of seismology in Uzbekistan, No. 7: International conference on current problems of seismology, hydrogeology and engineering geology. Publishing House of the National Univ. of Uzbekistan, Tashkent, Volume 1, 264-268 (in Russian) [Ребецкий Ю.Л. Распределение тектонических напряжений вдоль южноамериканской субдукционной области перед землетрясением 27 февраля 2010 Mw=8.8 // Проблемы сейсмологии в Узбекистане, № 7: Материалы международной конференции «Современные проблемы сейсмологии, гидрогеологии и инженерной геологии». Ташкент: Нац. Унив. Узб., 2010. Т. 1. С. 264-268].

44. Rebetsky Yu.L., Alekseev R.S., 2014. The field of recent tectonic stresses in Central and South-Eastern Asia. Geodynamics & Tectonophysics 5 (1), 257-290. http://dx.doi.org/10.5800/GT-2014-5-1-0127.

45. Rebetsky Yu.L., Marinin A.V., 2006. Preseismic stress field before the Sumatra-Andaman earthquake of 26.12.2004: a model of metastable state of rocks. Russian Geology and Geophysics (Geologiya i Geofizika) 47 (11), 1192-1206.

46. Rebetsky Y.L., Tatevossian R.E., 2013. Rupture propagation in strong earthquake sources and tectonic stress field. Bulletin de la Societe Geologique de France 184 (4-5), 335-346 http://dx.doi.org/10.2113/gssgfbull.184.4-5.335.

47. Satake K., Sawai Y., Shishikura M., Okamura Y., Namegaya Y., Yamaki S., 2007. Tsunami source of the unusual AD 869 earthquake off Miyagi, Japan, inferred from tsunami deposits and numerical simulation of inundation. American Geo¬physical Union, Fall Meeting. Abstract #T31G-03.

48. Stein R.S., Lisowski M., 1983. The 1979 Homestead Valley earthquake sequence, California: Control of aftershocks and post- seismic deformation. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 88 (B8), 6477-6490. http://dx.doi.org/10.1029/ JB088iB08p06477.

49. Toda S., Stein R.S., 2013. The 2011 M=9.0 Tohoku Oki earthquake more than doubled the probability of large shocks be¬neath Tokyo. Geophysical Research Letters 40 (11), 2562-2566. http://dx.doi.org/10.1002/grl.50524.

50. Tsuru T.J., Park J.-O., Takahashi N., Kido Y., Kenda Y., Kono Y., 2000. Tectonic features of the Japan Trench convergent margin off Sanriku, northeastern Japan, revealed by multichannel seismic reflection data. Journal of Geophysical Re¬search 105 (B7), 16403-16413. http://dx.doi.org/10.1029/2000JB900132.

51. Yunga S.L., 1990. Methods and Results of Seismotectonic Deformation Study. Nauka, Moscow, 190 p. (in Russian) [Юнга С.Л. Методы и результаты изучения сейсмотектонических деформаций. М.: Наука, 1990. 190 с.].

52. Zuev L.B., Danilov V.I., Barannikova S.A., 2008. Physics of Macro-Location of Plastic Flow. Nauka, Novosibirsk, 327 p. (in Russian) [Зуев Л.Б., Данилов В.И., Баранникова С.А. Физика макролокализации пластического течения. Новосибирск: Наука, 2008. 327 с.].


Для цитирования:


Ребецкий Ю.Л., Полец А.Ю. НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЛИТОСФЕРЫ ЯПОНИИ ПЕРЕД КАТАСТРОФИЧЕСКИМ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ ТОХОКУ 11.03.2011 Г. Геодинамика и тектонофизика. 2014;5(2):469–506. https://doi.org/10.5800/GT-2014-5-2-0137

For citation:


Rebetsky Y.L., Polets A.Y. THE STATE OF STRESSES OF THE LITHOSPHERE IN JAPAN BEFORE THE CATASTROPHIC TOHOKU EARTHQUAKE OF 11 MARCH 2011 Geodynamics & Tectonophysics. 2014;5(2):469–506. (In Russ.) https://doi.org/10.5800/GT-2014-5-2-0137

Просмотров: 448


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2078-502X (Online)