ПРОЯВЛЕНИЯ МЕДЛЕННЫХ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ВОЛН В СЕЙСМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЯХ СЕВЕРНОЙ ОКРАИНЫ АМУРСКОЙ ПЛИТЫ

Взаимодействие Амурской плиты с Тихоокеанской и Евразийской тектоническими плитами инициирует сейсмическую активность как на ее границах, так и на периферии в виде внутриконтинентальных землетрясений. Динамика внутриконтинентальной сейсмичности Амурской плиты контролируется фронтами деформационных волн, которые образуют регулярную последовательность равноотстоящих зон [Sherman, 2013]. В работах [Trofimenko et al., 2015a, 2015b, 2016] показано, что максимумы сейсмической активности в интервале магнитуд 2≤М≤4 также образуют последовательность пространственных ячеек в виде сейсмических кластеров в направлении с востока (Сахалин – Sakh) на запад (западная граница Байкальской рифтовой зоны – BRZ) (рис. 1). Одной из основных характеристик сейсмического процесса является миграция сейсмической активности в виде последовательной активизации сейсмогенных структур как в пределах выбранных сейсмоактивных зон, так и в глобальном масштабе Земли [Vikulin et al., 2012; Khain, Khalilov, 2008]. Кроме того, прямыми наблюдениями была зафиксирована миграция деформаций земной коры из Японо-Курило-Камчатской зоны субдукции в сторону континента, ее скорость оценивается в 10–140 км/год (например [Ishii et al., 1978; Kasahara, 1979; Harada et al., 2003; Yoshioka et al., 2015]). На территории Прибайкалья и Приамурья (107–140 °E) скорость перемещения фронтов деформационных волн составляет 5–20 км/год [Sherman, 2007, 2013] и по порядку величины сравнима со скоростью миграции деформаций земной коры (10–100 км/год) из ЯпонскоКурило-Камчатской зоны. Наши исследования показывают, что последовательная активизация сейсмических кластеров в пределах северо-восточного сегмента Амурской плиты (Sakh – Tan-Lu – Al-St) происходит со скоростью 1000 км/год [Trofimenko et al., 2015a] (рис. 1). Установлено, что в меридиональных тектонических структурах цепочки смещения максимумов сейсмичности последовательно сменяются минимумами в виде зон инверсии. Пространственные циклы с фазовым смещением максимумов сейсмической активности со скоростью 1000 км/год дают возможность представить динамику сейсмичности в виде процесса, инициированного длиннопериодными волнами напряжений (деформаций). В рамках концепции медленных деформационных волн глобального и регионального масштаба, которые генерируются на границах литосферных плит [Mogi, 1968; Kasahara, 1979; Malamud, Nikolaevskii, 1989; Saprygin et al., 1997; Harada et al., 2003; Bykov, 2005, 2014; Sherman, 2007, 2013, 2014; Milyukov et al., 2013], скорость миграции сейсмической активности и пространственную протяженность сейсмических циклов можно идентифицировать как скорость и длину деформационных волн. Привлечение материалов по сейсмичности наиболее активной области Байкальской рифтовой зоны – северо-западного сегмента Амурской плиты – позволило получить новые результаты о периодических компонентах сейсмичности вдоль всей северной границы Амурской плиты. Косвенными доказательствами существования деформационных волн служит миграция аномалий геофизических полей и ее корреляция с миграцией сейсмической активности. Исследования пространственно-временных аномалий магнитного поля и поля силы тяжести на геодинамическом полигоне Южной Якутии [Trofimenko, 1990; Trofimenko, Grib, 2003, 2016] позволили зафиксировать проявления признаков деформационных волн в сейсмическом режиме и геофизических полях северной окраины Амурской плиты. Последовательное проявление аномалий в магнитном и гравитационном поле ассоциировано с активизацией широтных тектонических структур. Установлено, что миграция геофизических аномалий происходит с различной скоростью – от 100 до 1000 км/год. Полученные в нашем исследовании результаты и их сопоставление с известными данными дают возможность идентифицировать динамику сейсмичности вдоль северной границы Амурской плиты как волновой процесс.

фоновая сейсмичность, пространственно-временная модель сейсмичности, геофизическое поле, деформационные волны, Амурская плита

1. Adushkin V.V., Oparin V.N., 2014. From the alternating-sign explosion response of rocks to the pendulum waves in stressed geomedia. Part III. Journal of Mining Science 50 (4), 623–645. https://doi.org/10.1134/S1062739114040024.

2. Barabanov V.L., Grinevsky L.O., Belikov V.M., Ishankuliev R.L., 1994. On migration of crustal earthquakes. In: A.V. Nikolaev (Ed.), Dynamic processes in geophysical medium. Nauka, Moscow, p. 149–167 (in Russian) [Барабанов В.Л., Гриневский Л.О., Беликов В.М., Ишанкулиев Г.Л. О миграции коровых землетрясений // Динамические процессы в геофизической среде / Ред. А.В. Николаев. М.: Наука, 1994. С. 149–167].

3. Barenblatt G.I., Keilis-Borok V.I., Monin A.S., 1983. Filtration model of an earthquake sequence. Doklady AN SSSR 269 (4), 831–834 (in Russian) [Баренблатт Г.И., Кейлис-Борок В.И., Монин А.С. Фильтрационная модель последовательности землетрясений // Доклады АН СССР. 1983. Т. 269. № 4. С. 831–834].

4. Barth A., Wenzel F., 2010. New constraints on the intraplate stress field of the Amurian plate deduced from light earthquake focal mechanisms. Tectonophysics 482 (1–4), 160–169. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2009.01.029.

5. Bornyakov S.А., Panteleev I.A., Tarasova А.А., 2016. Discrete deformation wave dynamics in shear zones: physical modelling results. Geodynamics & Tectonophysics 7 (2), 289–302 (in Russian) [Борняков С.А., Пантелеев И.А., Тарасова А.А. Дискретно-волновая динамика деформаций в сдвиговой зоне: результаты физического моделирования // Геодинамика и тектонофизика. 2016. Т. 7. № 2. С. 289–302]. https://doi.org/10.5800/GT-2016-7-2-0207.

6. Bykov V.G., 2005. Strain waves in the Earth: theory, field data, and models. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 46 (11), 1158–1170. Bykov V.G., 2014. Sine-Gordon equation and its application to tectonic stress transfer. Journal of Seismology 18 (3), 497–510. https://doi.org/10.1007/s10950-014-9422-7.

7. Bykov V.G., 2015. Nonlinear waves and solitons in models of fault block geological media. Russian Geology and Geophysics 56 (5), 793–803. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2015.04.010.

8. Di Giovambattista R.D., Tyupkin Y., 2001. Cyclic migration of weak earthquakes between Lunigiana earthquake of October 10, 1995 and Reggio Emilia earthquake of October 15, 1996 (Northern Italy). Journal of Seismology 5 (2), 147–156. https://doi.org/10.1023/A:1011497601121.

9. Garagash I.A., 1999. Model showing formation of a tectonomagnetic effect in a fault zone under shear. Russian Journal of Earth Sciences 1 (3), 199–204 (in Russian) [Гарагаш И.А. Модель формирования тектономагнитного эффекта в зоне разлома при сдвиге // Российский журнал наук о Земле. 1999. Т. 1. № 3. С. 199–204].

10. Gorbunova E.A., Sherman S.I., 2016. The probability of strong (M≥7.5) earthquakes in fault zones of Central Asia (tectonophysical analysis). Geodynamics & Tectonophysics 7 (2), 303–314 (in Russian) [Горбунова Е.А., Шерман С.И. Вероятность сильных (М≥7.5) землетрясений в зонах разломов Центральной Азии (тектонофизический анализ) // Геодинамика и тектонофизика. 2016. Т. 7. № 2. С. 303–314]. https://doi.org/10.5800/GT-2016-7-2-0208.

11. Harada M., Furuzawa T., Teraishi M., 2003. Temporal and spatial correlations of the strain field in tectonic active region, southern Kyusyu, Japan. Journal of Geodynamics 35 (4–5), 471–481. https://doi.org/10.1016/S0264-3707(03)00008-5.

12. Imaev V.S., Imaeva L.P., Koz’min B.M., Nikolaev V.V., Semenov R.M., 2003. Buffer seismogenic structures between the Eurasian and Amur lithospheric plates. Tikhookeanskaya Geologiya (Russian Journal of Pacific Geology) 22 (6), 55–61 (in Russian) [Имаев В.С., Имаева Л.П., Козьмин Б.М., Николаев В.В., Семенов Р.М. Буферные сейсмогенные сруктуры между Евразийской и Амурской литосферными плитами // Тихоокеанская геология. 2003. Т. 22. № 6. С. 55–61].

13. Imaeva L.P., Imaev V.S., Koz’min B.M., 2012. Seismogeodynamics of the Aldan-Stanovoi block. Russian Journal of Pacific Geology 6 (1), 1–12. https://doi.org/10.1134/S1819714012010071.

14. Ishii H., Sato T., Takagi A., 1978. Characteristics of strain migration in the northeastern Japanese Arc (I) – Propagation characteristics. The Science Reports of the Tohoku University, Series 5, Geophysics 25, 83–90. Kasahara K., 1979. Migration of crustal deformation. Tectonophysics 52 (1–4), 329–341. https://doi.org/10.1016/0040-1951(79)90240-3.

15. Khain V.E., Khalilov E.N., 2008. Space-Time Patterns of Seismic and Volcanic Activity. SWB, Burgas, 304 p. (in Russian) [Хаин В.Е., Халилов Э.Н. Пространственно-временные закономерности сейсмической и вулканической активности. Бургас: SWB, 2008. 304 с.].

16. Kuzmin Yu.O., 2014. Recent geodynamics of fault zones: faulting in real time scale. Geodynamics & Tectonophysics 5 (2), 401–443 (in Russian) [Кузьмин Ю.О. Современная геодинамика разломных зон: разломообразование в реальном масштабе времени // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 2. С. 401–443]. https://doi.org/10.5800/GT-2014-5-2-0135.

17. Kuzmin Yu.O., Zhukov V.S., 2012. Modern Geodynamics and Variations in Physical Properties of Rocks. Gornaya Kniga, Moscow, 261 p. (in Russian) [Кузьмин Ю.О., Жуков В.С. Современная геодинамика и вариации физических свойств горных пород. М.: Горная книга, 2012. 261 с.]. Levin B.V., Kim Chun Un, Nagornykh T.V., 2008. Seismicity of Primorye and the Amur region in 1888–2008.

18. Vestnik DVO RAN (6), 16–22 (in Russian) [Левин Б.В., Ким Чун Ун, Нагорных Т.В. Сейсмичность Приморья и Приамурья в 1888–2008 гг.// Вестник ДВО РАН. 2008. № 6. С. 16–22].

19. Lunina O.V., Gladkov A.S., Gladkov A.A., 2012. Systematization of active faults for the assessment of the seismic hazard. Russian Journal of Pacific Geology 6 (1), 42–51. https://doi.org/10.1134/S1819714012010101.

20. Malamud A.S., Nikolaevskii V.N., 1989. Cycles of Earthquakes and Tectonic Waves. Donish, Dushanbe, 140 p. (in Russian) [Маламуд А.С., Николаевский В.Н. Циклы землетрясений и тектонические волны. Душанбе: Дониш, 1989. 140 с.].

21. Milyukov V., Mironov A., Kravchuk V., Amoruso A., Crescentini L., 2013. Global deformations of the Eurasian plate and variations of the Earth rotation rate. Journal of Geodynamics 67, 97–105. https://doi.org/10.1016/j.jog.2012.05.009.

22. Mogi K., 1968. Migration of seismic activity. Bulletin of the Earthquake Research Institute Tokyo University 46, 53–74.

23. Nikolaevskii V.N., 1996. Geomechanics and Fluid Dynamics. Nedra, Moscow, 447 p. (in Russian) [Николаевский В.Н. Геомеханика и флюидодинамика. М.: Недра, 1996. 447 с.].

24. Ovsyuchenko A.N., Trofimenko S.V., Marakhanov A.V., Karasev P.S., Rogozhin E.A., 2009a. Source zones of strong earthquakes in southern Yakutia as inferred from paleoseismogeological data. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 45 (2), 101–117. https://doi.org/10.1134/S1069351309020025.

25. Ovsyuchenko A.N., Trofimenko S.V., Marakhanov A.V., Karasev P.S., Rogozhin E.A., Imaev V.S., Nikitin V.M., Grib N.N., 2009b. Detailed geological-geophysical studies of active fault zones and the seismic hazard in the South Yakutia region. Russian Journal of Pacific Geology 3 (4), 356–373. https://doi.org/10.1134/S1819714009040046.

26. Ovsyuchenko A.N., Trofimenko S.V., Marakhanov A.V., Karasev P.S., Rogozhin E.A., 2010. Seismotectonics of the transitional region from the Baikal rift zone to orogenic rise of the Stanovoi range. Geotectonics 44 (1), 25–44. https://doi.org/10.1134/S0016852110010036.

27. Rogozhin E.A., Ovsyuchenko A.N., Trofimenko S.V., Marakhanov A.V., Karasev P.S., 2007. Seismotectonics of the junction zone in the Baikal rift zone and the orogenic uplift of the Stanovoi range. In: Geophysical research. Issue 8. IPE RAS, Moscow, p. 81–116 (in Russian) [Рогожин Е.А., Овсюченко А.Н., Трофименко С.В., Мараханов А.В., Карасев П.С. Сейсмотектоника зоны сочленения структур Байкальской рифтовой зоны и орогенного поднятия Станового хребта // Геофизические исследования. Вып. 8. М.: ИФЗ РАН, 2007. С. 81–116].

28. Sankov V.А., 2014. Recent geodynamics of intracontinental areas: instrumental and geomorphological assessment of crustal movements and deformation in Central Asia. Geodynamics & Tectonophysics 5 (1), 159–182 (in Russian) [Саньков В.А. Современная геодинамика внутриконтинентальных областей: инструментальные и геологогеоморфологические оценки движений и деформаций земной коры Центральной Азии // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 1. С. 159–182]. https://doi.org/10.5800/GT-2014-5-1-0122.

29. Saprygin S.M., Vasilenko N.F., Soloviev V.N., 1997. Propagation of the wave of tectonic stresses through the Eurasian plate in 1978–1983. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 38 (3), 701–709. Sherman S.I., 2007. New data on regularities of fault activation in the Baikal rift system and the adjacent territory. Doklady Earth Sciences 415 (1), 794–798. https://doi.org/10.1134/S1028334X07050303.

30. Sherman S.I., 2013. Deformation waves as a trigger mechanism of seismic activity in seismic zones of the continental lithosphere. Geodynamics & Tectonophysics 4 (2), 83–117 (in Russian) [Шерман С.И. Деформационные волны как триггерный механизм сейсмической активности в сейсмических зонах континентальной литосферы // Геодинамика и тектонофизика. 2013. Т. 4. № 2. С. 83–117]. https://doi.org/10.5800/GT-2013-4-2-0093.

31. Sherman S.I., 2014. Seismic Process and the Forecast of Earthquakes: Tectonophysical Conception. Academic Publishing House “Geo”, Novosibirsk, 359 p. (in Russian) [Шерман С.И. Сейсмический процесс и прогноз землетрясений: тектонофизическая концепция. Новосибирск: Академическое издательство «Гео», 2014. 359 с.].

32. Stognii V.V., Smelov A.P., Stognii G.A., 1996. Deep structure of the Aldanian shield. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 37 (10), 88–97 (in Russian) [Стогний В.В., Смелов А.П., Стогний Г.А. Глубинное строение Алданского щита // Геология и геофизика. 1996. Т. 37. № 10. С. 88–97].

33. 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.

34. Trofimenko S.V., 1990. High-precision gravimetric observations in low temperature conditions. In: Geophysical surveys in Yakutia. YSU Publishing House, Yakutsk, p. 54–60 (in Russian) [Трофименко С.В. Высокоточные гравиметрические наблюдения при условии низких температур // Геофизические исследования в Якутии. Якутск: Изд-во ЯГУ, 1990. С. 54–60].

35. Trofimenko S.V., 2010. Tectonic interpretation of the statistical model of azimuth distributions of the anomalies of gravity fields of the Aldan shield. Tikhookeanskaya Geologiya (Russian Journal of Pacific Geology) 29 (3), 64–77 (in Russian) [Трофименко С.В. Тектоническая интерпретация статистической модели распределений азимутов аномалий гравимагнитных полей Алданского щита // Тихоокеанская геология. 2010. Т. 29. № 3. С. 64–77].

36. Trofimenko S.V., 2016. Tectonic model of seismicity for the northeastern segment of the Amur plate in the Earth’s twophased rotation. Russian Journal of Pacific Geology 10 (6), 427–434. https://doi.org/10.1134/S1819714016060075.

37. Trofimenko S.V., Bykov V.G., Kolodeznikov I.I., 2015a. Spatial distribution of earthquake epicenters in the northeastern segment of the Amur microplate in various phases of the Earth rotation. Nauka i Obrazovanie (Science and Education) (4), 41–44 (in Russian) [Трофименко С.В., Быков В.Г., Колодезников И.И. Пространственное распределение эпицентров землетрясений северо-восточного сегмента Амурской микроплиты в различных фазах вращения Земли // Наука и образование. 2015. № 4. С. 41–44].

38. Trofimenko S.V., Bykov V.G., Merkulova T.V., 2015b. Seismicity migration in the zone of convergent interaction between the Amur plate and the Eurasian plate. Journal of Volcanology and Seismology 9 (3), 210–222. https://doi.org/10.1134/S0742046315030069.

39. Trofimenko S.V., Bykov V.G., Merkulova T.V., 2016. Space-time model for migration of weak earthquakes along the northern boundary of the Amurian microplate. Journal of Seismology 21 (2), 277–286. https://doi.org/10.1007/s10950-016-9600-x.

40. Trofimenko S.V., Grib N.N., 2003. Non-tidal changes in gravity in the zones of influence of modern activated faults. In: Problems of seismology in the third millennium. Proceedings of the international conference (15–19 September 2003, Novosibirsk). Publishing House of SB RAS, Novosibirsk, p. 271–274 (in Russian) [Трофименко С.В., Гриб Н.Н. Неприливные изменения силы тяжести в зонах влияния современных активизированных разломов // Проблемы сейсмологии III-го тысячелетия: Материалы международной конференции (15–19 сентября 2003 г., г. Новосибирск). Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. С. 271–274].

41. Trofimenko S.V., Grib N.N., 2016. Dynamics of geophysical medium parameters in the zones of active faults in South Yakutia. In: Modern geodynamics of Central Asia and hazardous natural processes: results of studies on quantitative basis. Proceedings of the 3rd All-Russia conference with participation of invited researchers from other countries (19–23 September 2016, Irkutsk). IEC SB RAS, Irkutsk, p. 294–296 (in Russian) [Трофименко С.В., Гриб Н.Н. Динамика параметров геофизической среды в зонах активных разломов Южной Якутии // Современная геодинамика Центральной Азии и опасные природные процессы: результаты исследований на количественной основе: Материалы III Всероссийского совещания с участием приглашенных исследователей из других стран (19–23 сентября 2016 г., г. Иркутск). Иркутск: ИЗК СО РАН, 2016. C. 294–296].

42. Vikulin A.V., Akmanova D.R., Vikulina S.A., Dolgaya A.A., 2012. Migration of seismic and volcanic activity as display of wave geodynamic process. Geodynamics & Tectonophysics 3 (1), 1–18. https://doi.org/10.5800/GT-2012-3-1- 0058.

43. Yoshioka S., Matsuoka Y., Ide S., 2015. Spatiotemporal slip distributions of three long-term slow slip events beneath the Bungo Channel, southwest Japan, inferred from inversion analyses of GPS data. Geophysical Journal International 201 (3), 1437–1455. https://doi.org/10.1093/gji/ggv022.