2.1. ГЕОДЕФОРМАЦИИ ПРИ АКТИВИЗАЦИИ ТРАНСФОРМНЫХ РАЗЛОМОВ ЭКВАТОРИАЛЬНОЙ ЗОНЫ

Используя данные наблюдений за геодеформациями глобального масштаба, возникающими во время землетрясений, были выявлены и классифицированы по типам изменения формы и размеров Земли так называемые свободные колебания.

Исследования крутильных колебаний Земли, не связанных с землетрясениями, развиваются как в рамках теоретических исследований, выполняемых в комплексе с прямыми геодезическими измерениями [Barkin Yu., 2006], так и с использованием наблюдений косвенными методами.

Рис. 2.1.1. Свободные колебания Земли.

Радиальные колебания, искажающие форму Земли (а), и поперечные колебания (б), не изменяющие ее форму, но искажающие поверхность [Эйби Дж. А., 1982]

В докладе профессора Юрия Баркина на конгрессе EGU 2006 [Barkin Yu., 2006] были подведены итоги результатов исследований 1995-2006 гг. по кинематике и динамике относительных смещений Северного и Южного полушарий. Причинами таких смещений названы процессы в ядре Земли и в ее мантии, а также силы гравитационного взаимодействия, периодически изменяющие форму Земли. Было показано, что в геологическом масштабе времени действительно могут формироваться условия для смещений северного полушария относительно южного.

Экспериментальные исследования Jin Shuanggen Zhu Wenyao [Barkin Yu., 2006], выполненные с использованием комплексных измерений методами VLBI, GPS, SLR, подтвердили теоретические расчеты Юрия Баркина и инструментальными методами установили, что скорости смещения Южного полушария относительно Северного могут достигать 10 мм в год. Важно отметить, что рассматриваемый тип геодеформаций входит в противоречие с плитовой тектоникой и, по-видимому, имеет более высокий ранг.

Известны результаты теоретических исследований геодеформационных процессов, сопутствующих крутильным колебаниям. В. М. Линь- ковым [Линьков В. М., 1987] была приведена система доказательств и соответствующих расчетов того, что такие быстрые изменения скорости вращения Земли и изменения координат оси вращения Земли могут формироваться смещениями земной коры по астеносфере. Величина смещения земной коры по астеносфере, необходимая для объяснения наблюдаемых короткопериодных вариаций скорости вращения Земли, путем расчетов была оценена в монографии [Линьков В. М., 1987], рецензентами которой были чл.-кор. АН СССР А. Н. Рыкунов (МГУ) и д. т. н. В. М. Фремд (институт физики Земли АН СССР).

Предполагалось, что изменение момента инерции происходит только под влиянием перемещения масс земной коры.

Точный расчет и прогноз таких смещений, по нашему мнению, пока невозможен. В такой ситуации очень важным элементом является мониторинг таких смещений, в рамках которого есть место наблюдениям на Одесском геодинамическом полигоне [Учитель И. Л. и др., 2001]. Несколько выходя за рамки темы, отметим, что интенсификация горизонтальных геодинамических движений, по нашим наблюдениям, имела место с декабря 2003 года, а беспрецедентный рост деформаций такого типа имел место с сентября 2004 по октябрь 2005 года.

Важно отметить, что ротационно-гравитационный механизм миграции оболочки Земли изучался с использованием геофизических методов многими авторами. Последнее обобщение результатов, подтверждающих существование эффекта миграции земной коры по астеносфере, мы нашли в работе [Оровецкий Ю.

В качестве примера проявлений крутильных колебаний нами исследованы три случая их активизации в даты солнцестояний и равноденствий в 2004-2005 годах.

Эпизод 1.

Рассмотрим процесс формирования самого сильного за историю наблюдений землетрясения, которое произошло 26 декабря 2004 г. в Индонезии.

В данном случае рассматривается ситуация зимнего солнцестояния, которое характеризовалось сдвиговыми глобальными деформациями, в экваториальной зоне, отнесенной М. В. Стовасом [Стовас М. В., 1951] к одной из зон критических параллелей. Леонидом Зотовым [scientific.ru] приведены данные исследования сил, влияющих на формирование этого землетрясения. Л. Зотовым проанализированы данные о координатах полюса и скорости вращения Земли с 25 (MJD 53364) по 28 (MJD 53367) декабря 2004 г. по данным GPS реального времени и бюллетеню C04. Установлено, что гео- динамическим движениям в экваториальной зоне предшествовало изменение положения оси вращения Земли. Проанализировано теоретическое изменение положения оси вращения Земли 26-27 декабря 2004 года согласно приливной модели Рея-Энза. Установлено, что на момент первого, самого мощного толчка (26 декабря

0:58:50 UTС или 7:58:53 по местному времени) приливная волна начала перемещать Северный полюс, через который проходит мгновенная ось вращения Земли, в направлении Австралии. По нашему мнению, это соответствует смещению земной коры относительно астеносферы по меридиану Австралии и центральной Атлантики. В динамическом плане это соответствует теоретически возможной ситуации нарушения неустойчивого равновесия с перспективами смещения избытка масс быстро сформировавшегося ледового щита Гренландии и Антарктиды под действием центробежных сил в сторону экватора.

Подтвердим изложенное некоторыми построениями. На рисунке 2.1.2 показаны изменения координат положения оси вращения Земли относительно земной коры (что тождественно изменению положения земной коры относительно неподвижной в данном масштабе времени оси вращения Земли).

Дек              Янб

200^1              2005

Рис. 2.1.2. Изменение во времени координат положения оси вращения Земли в 2004-2005 гг.

Как указывает Л. Зотов, в районе землетрясения время главного смещения зафиксировано спустя 1 ч 10 мин с момента восхода Солнца и 1 ч 45 мин с момента захода Луны. Кроме того, 26 декабря в 15:06 ШС имело место полнолуние в дату солнцестояния, что соответствует экстремально интенсивным земноприливным эффектам. Высказано мнение о том, что экстремальные земноприливные геодеформации имели место и 12 декабря, что подтверждается расчетами изменения амплитуды приливного возмущения по модели Рея-Энза. Дата землетрясения приходится на максимум приливной гармоники.

Наши построения показаны на рисунке 2.1.3.

о. о

О. 5

I . О

Дек

2004

Ян в

2005

Рис. 2.1.3. Изменение длительности суток в 2004-2005 гг.

Ранее нами показано, что такие смещения земной коры согласуются с экстремумами угловой скорости вращения Земли. В данном случае 26 декабря согласуется и с максимальной скоростью вращения Земли.

Рассмотрим особенности плитовой тектоники в районе Индонезийского землетрямения [Prawirodirdio L., and other., 1997].

Индийская плита — часть большой Индо-Австралийской плиты, которая выстилает Индийский океан и Бенгальский залив, движется на северо-восток со средней скорость 6 см/год. Индийская плита со-

I I              и              и /              /"*'              и

прикасается с Бирманской плитой (которая считается частью большой Евразийской плиты), образует Зондский желоб. В этом месте Индийская плита пододвигается под Бирманскую плиту, на которой находятся Никобарские острова, Андаманские острова и северная часть острова Суматры.

данные говорят о том, что первая фаза сформировала разрыв размерами 400 км на 100 км, на глубине 30 км от уровня моря. Разрыв формировался в северо-западном направлении со скоростью 2 км/с в течение около 100 секунд. Затем возникла пауза в 100 секунд, после чего разрыв продолжил формироваться на север в сторону Андаманских и Никобарских островов. Вторая фаза скорее характеризует процесс сдвига, чем субдукции. Это свидетельствует о реальном проявлении крутильных колебаний.

Рис. 2.1.4. Скорости горизонтальных тектонических движений станций глобальной сети, определенные различными методами спутниковой геодезии [Татевян С. К., 1999]

В результате геодеформационного процесса острова к юго-западу от Суматры были сдвинуты на юго-запад на расстояние до 20 метров. Северный конец Суматры, который находится на Бирманской плите (южные районы Зондской плиты), сдвинут на 36 метров к юго-западу. Сдвиг был как вертикальным, так и боковым. После этого некоторые прибрежные районы находятся ниже уровня моря.

Измерения, сделанные с помощью GPS, спутникового сканирования, гидрографических исследований, выполненных индийской стороной, подтверждают то, что масштаб геодеформаций не локальный, а региональный.

Опубликованы данные о том, что острова расположенные на взды

мающихся участках плит, поднялись относительно уровня океана, и наоборот.

В качестве подтверждения тезиса о том, что землетрясение в Индонезии было фрагментом крутильных колебаний планетарного масштаба, могут служить наблюдения за изменениями гравитационного поля Земли. Установлено, что 12-27 декабря 2004 года во всей экваториальной зоне проявилась положительная аномалия гравитационного поля Земли, фиксируемая по отклонениям уровня океана от формы геоида — рис. 2.1.5 (см. цветн. вкладку). Появление этой аномалии может трактоваться как результат совместного эффекта плавления в астеносфере в результате сжатия при увеличении скорости вращения Земли в комплексе с ростом ее сплющенности. Перед смещением по экваториальной зоне аномалия силы тяжести была наиболее выражена как в Тихом, так и в Атлантическом океанах. Сразу после землетрясения по осевой зоне экваториальной аномалии гравитационного поля Земли начинает формироваться зона минимальных значений гравитационного поля. В дальнейшем это завершается деструкцией аномалии.

Важно отметить, что восточнее Андоманских и Никобарских островов, в месте интенсивного поддвига Индийской плиты под Бирманскую фиксировалась положительная аномалия уровня океана более + 140 мм. Эта аномалия сохранялась после катастрофического смещения, о чем можно судить о потенциальной возможности продолжения процесса необычного смещения в этом районе.

В качестве другого независимого фактора, подтверждающего тезис о том, что землетрясение в Индонезии было фрагментом крутильных колебаний планетарного масштаба, могут служить наблюдения за особенностями проявления сейсмичности в зонах трансформных разломов экваториального пояса. На рисунке 2.1.6 (см. цветн. вкладку) показано, что перед мощным сдвигом, зафиксированным в Индонезии, сдвиги по Экваториальным трансформным разломам в районе зон спрединга произошли в Атлантике (16, 20 декабря), в Тихом океане на северной границе плиты Наска районе Галапагосского рифта и восточнее (19, 20 декабря), а также в экваториальной зоне Африканского рифта (13 декабря). Учитывая недельный цикл проявления геодеформаций, максимальные проявления движений в экваториальной зоне 19-20 декабря — за 7 дней до сдвиговых геодеформаций 26 декабря в Индонезии выглядят вполне логично.

В таблице 2.1.1 показаны характеристики землетрясений, важных для понимания процессов, сопровождающих крутильные колебания.

Каталог землетрясений в экваториальном поясе с 12 по 20 декабря 2004 г.

Известно, что тангенциальные напряжения в земной коре гравитационного генезиса на восходе и заходе Солнца — максимальны. Важно отметить, что землетрясения в зоне экваториального трансформного разлома Атлантического океана 16 и 20 декабря произошли в одно и то же время суток — во время восхода Солнца, а землетрясение в районе Панамы произошло на заходе Солнца.

К необычным геодинамическим событиям, сопровождавшим крутильные колебания, можно отнести необычно сильное землетрясение в районе Кубы 14 декабря и землетрясение в районе асейсмичного Восточно-Индийского хребта (табл. 2.1.2). Как уже упоминалось, землетрясение в Индонезии наряду с процессами спрединга отражает активизацию сдвига в северном направлении по этой структуре.

Таблица 2.1.2

Данные о землетрясениях с эпицентрами в районе Кубы и асейсмичного Восточно-Индийского хребта

Важным фактором формирования крутильных колебаний является гиперглубокофокусная сейсмичность, характеризующая проявление процесса плавления астеносферы [Личков Б. Л., 1968]. Важный эпизод таких проявлений в районе островов Фиджи приведен в таблице 2.1.3.

Следует обратить внимание на глубину очагов землетрясения и на тот факт, что серия мантийных землетрясений произошла так же на восходе Солнца в условиях максимума тангенциальной составляющей гравитационного взаимодействия.

Таблица 2.1.3

Данные о землетрясениях с эпицентрами в районе о. Фиджи

Данные исследования указывают на то, что сильные землетрясения есть процесс трансформации циклических пластических деформаций земной поверхности в разрывные деформации — землетрясения. Такие пластические деформации с выраженной горизонтальной составляющей наблюдались нами на Одесском геодинамическом полигоне перед катастрофой в Индонезии — 22-23 декабря и после нее — 27-28 декабря — рис. 2.1.7.

Рис. 2.1.7. Изменения во времени пластических геодеформаций с горизонтальной составляющей и землетрясений в Индонезии

В очередной раз следует обратить внимание на то, что сильнейшие землетрясения характеризуются предварительной стадией развития пластических геодеформаций, которые, по-видимому, и формируют напряжения, преобразующиеся в разрыв, и затухают в виде пластичес

ких геодеформаций. Приведенные данные об авариях газопроводов показывают, что пластические геодеформации имеющие разрушительную силу, имеют глобальный характер и не связаны с зоной разрыва. Землетрясения формируют интенсивные разрывные геодеформации только в локальной плейстосейстовой области.

Рассмотрим материалы этих наблюдений более подробно. В ноябре 2004 года нами впервые зафиксированы процессы беспрецедентной активизации быстрых горизонтальных движений, провоцируемых деформациями с недельным циклом. С каждым циклом амплитуда “раскачиваний” увеличивалась. Активность такого типа деформаций длилась не менее трех месяцев. В период проявления крутильных колебаний энергия пластических горизонтальных смещений с недельным циклом несколько уменьшилась — рис. 2.1.8.

т              1              1              1              1              1              1              1              1              1              1              1              1              г

Ян в              Hkdl/i              Ян б

2004              2004              М              =9              2005

Рис. 2.1.8. Отфильтрованная недельная гармоника аварийности газопроводов на выходе из земли

Процесс формирования крутильных колебаний нами представляется в виде нескольких этапов. В начале декабря горизонтальные движения стали попеременно сменяться гиперглубокофокусными землетрясениям на глубинах более 500 км — рис. 2.1.9. 3-4 дня происходило планетарное растяжение, следующие 3-4 дня — сжатие. Во время сжатия фиксировались фазовые переходы в веществе мантии, что типично для процессов сжатия. В результате этого трение между корой и мантией снижается — и как следствие — кора становится более подвижной.

Далее под действием центробежных сил кора экваториального пояса планеты приобрела способность двигаться быстрее (на экваторе

радиус больше и центробежная сила так же больше). Это проявилось экваториальной аномалией силы тяжести и толчками вдоль трансформных разломов экваториальной зоны главным образом срединно-океанического хребта в Атлантике 16 и 20 декабря. Создались все предпосылки для сдвига.

alt="" />

2004 IVI-O              2005              2005

Рис. 2.1.9. Отфильтрованные недельные гармоники гиперглубокофокусных землетрясений (Нgt;500 км) и аварий газопроводов на выходе из земли

24 декабря 2004 года в соответствии с недельной цикличностью оживились процессы “дегазации” мантии — зарегистрированы гиперглубо- кофокусные землетрясения — “пошла смазка” в районе перед местом сдвига по ходу вращения. Трансформные разломы в зонах спрединга начали оживать одновременно с гипреглубокофокусной сейсмичностью. Все “сложилось” 26 декабря в дату максимума угловой скорости вращения Земли, максимальных смещений земной коры в направлении смещения ледового щита Гренландии под действием центробежных сил (тождественно движению коры в районе Индонезии в северном направлении), максимальных деформаций гравитационного поля Земли и приливообразующих сил в полнолуние.

Установлено, что сдвиговые геодеформации 26 декабря произошли в условиях минимальной длины радиус-вектора движения оси вращения Земли — рис. 2.1.10. При максимальных темпах уменьшения его длины фиксировались геодеформации с выраженной горизонтальной составляющей. В дату крутильных колебаний такие деформации были заблокированы.

Исследовав характер циклических колебаний оси вращения относительно поступательного смещения в комплексе с периодическими геодеформациями как горизонтальными, так и вертикальными, установлено, что пластические геодеформации формировались в даты минимальных длин радиус-векторов смещения полюса — рис. 2.1.11.

Рис. 2.1.10. Аварии газопроводов в местах выхода из земли и изменения длины радиус вектора движения оси вращения

Рис. 2.1.11. Изменение dX и семидневных гармоник аварийности газопроводов (интегральной аварийности и аварийности в местах выхода

газопроводов из Земли)

Важным звеном комплексного анализа геодинамической обстановки в дату крутильных колебаний является комплексный анализ аварий газопроводов ОАО “Одессагаз” и вертикальных движений геодезического пункта относительно уровня моря. Прямыми измерениями показано, что крутильные колебания предварялись и завершались пластическими геодеформациями с выраженной горизонтальной составляющей, а эти геодеформации предварялись опусканием поверхности земли относительно уровня моря.

Максимальные опускания уровнемерного пункта в районе г. Одессы зафиксированы 19-20 декабря во время интенсивных подвижек в экваториальной зоне по трансформным разломам зон спрединга Атлантического и Тихого океанов. За трое суток опускание суши относительно уровня моря составило порядка 20 см — рис. 2.1.12.

Дек

2004

Рис. 2.1.12. Изменения уровня моря в Одессе (серый) и аварии газопроводов в местах их выхода из земли

Такая же тенденция фиксировалась перед землетрясением. Непосредственно в дату землетрясения тенденции вертикальных смещений сменили знак (показано стрелкой).

Анализ расчетов периодической составляющей вертикальных движений и аварий газопроводов с недельным циклом (косвенно отражающий интенсивность этих движений) показал: аварии газопроводов предваряют и завершают сдвиговые движения земной поверхности (рис. 2.1.13), что типично [Учитель И. Л. и др., 2001].

В ситуации 26 декабря 2004 года во время развития смещений в экваториальном поясе фиксировался очередной цикл вертикальных смещений блоков относительно уровня моря.

Дек

2004

Рис. 2.1.13. Изменение во времени периодической составляющей с недельным циклом вертикальных движений уровнемерного поста в г. Одессе и аварий газопроводов и аварий газопроводов в местах выхода из земли.

Стрелкой показана дата землетрясения в Индонезии

Наиболее интересные результаты были получены в результате анализа данных изменений уровня моря в Одессе в январе 2005 года, после катастрофического смещения по экваториальной зоне. Установлено, что высокоамплитудные движения блоков земной коры в Европе зафиксированы 26 января, ровно через месяц после сдвиговых геодеформаций катастрофического характера (рис. 2.1.14) в Индонезии.

Дек              Янв              Фев

2004              2005              2005

Рис. 2.1.14. Изменение уровня моря и 7-суточная гармоника

этих изменений

За рассматриваемый период средний уровень моря составлял 487 см. Во второй половине дня 26 января 2005 г. отмечено повышение уровня

моря (что тождественно опусканию земной коры относительно уровня моря) до отметки 557 см. Отклонение от среднего значения составило 70 см. Среднеквадратическое отклонение 13 см. Известно, что при нормальном законе распределения 90% изменчивости отражают изменения в пределах 2а. В данном случае подъем уровня произошел более чем на 5а, что свидетельствует о высоком уровне статистической значимости зарегистрированной аномалии.

На рисунке 2.1.14 отражены циклические колебания уровня моря с недельным периодом. Показано, что все значимые изменения уровня согласуются с недельным циклом, характерным для геодеформационных процессов, геодеформации предваряются и завершаются авариями газопроводов.

Эпизод 2.

Геодинамическая ситуация в период весеннего равноденствия 2005 года развивалась по сценарию, имеющему много общего с описанным выше. Сильнейшее землетрясение в Индонезии зафиксировано 28.03.2005. Перед ним 21 и 27 марта табл. 2.4. в зоне экваториального трансформного разлома Атлантического океана зафиксированы землетрясения. Землетрясение 21.03.2005, как и в предыдущем случае, произошло за 7 суток перед смещением катастрофического характера в Индонезии. 27.03.2005 землетрясение в центральной Атлантике произошло вместе с землетрясением в районе экваториального трансформного разлома в Тихом океане (район Эквадора) рис. 2.1.15 (см. цветн. вкладку).

Наряду с указанными сейсмическими событиями, зарегистрированы и другие коровые землетрясения в экваториальной зоне (табл.2.1.4.).

Таблица 2.1.4

Каталог землетрясений в экваториальной зоне 21-28 марта 2005 г.

Непосредственно перед крутильными колебаниями, как и в декабре 2005 г., прошли гиперглубокофокусные землетрясения у островов Фиджи и в экваториальном поясе (табл. 2.1.5.).

Таблица 2.1.5

Каталог землетрясений в районе островов Фиджи 26-27 марта 2005 г.

Важным подтверждением того, что крутильные колебания связаны со смещениями земной коры по астеносфере в условиях изменения фазового состояния в мантии, служат наблюдения за изменениями магнитного поля. На рисунке 2.1.16 показаны типичные графики временного хода магнитного поля Земли.

На следующем рисунке 2.1.17 показаны изменения в магнитном поле, произошедшие за три дня до сдвиговых колебаний по экваториальной зоне в Индонезии.

На рисунке 2.1.18 показаны пластические геодеформации в Одессе вертикального и горизонтального характера в период формирования крутильных колебаний в экваториальной зоне. Установлено, что землетрясению 28.03.2005 (показано стрелкой) предшествовали геодеформации 23.03.2005 в Одессе.

На другом рисунке 2.1.19 показаны расчеты недельной циклической составляющей аварийности — геодеформаций геодинамической природы. Пластические геодеформации, соответствующие условиям

растяжения в земной коре, происходили с периодом 7 суток. Процесс формирования крутильных колебаний 28 марта 2005 года (показано стрелкой), судя по активному проявлению пластических геодеформаций, произошел в условиях тектонического растяжения.

alt="" />

Рис. 2.1.16. Вариации магнитного поля Земли в нт

H- D- Z

Rpr 28              Г1эу05              May 12              Мау19              Иау26

2005 lt;UTCgt;

Latest Ih

Рис. 2.1.17. Вариации магнитного поля в нт

Рис. 2.1.18. Изменение во времени суточного числа аварий газопроводов в Одессе (аварии, аварии на выходе из земли (серый))

Рис. 2.1.19. Аварии газопроводов и выделенная недельная цикличность

В данном случае расстояние между Юго-Востоком Европы и Юго- Востоком Азии слишком велико, чтобы выдвигать предположение о низкочастотных поверхностных волнах как причине связи неразрывных геодеформаций с сильными землетрясениями. Это позволяет, в порядке обсуждения, высказать предположения о том, что период 14 и 7 суток может быть связан с изменениями объема Земли. Однако эта гипотеза не имеет еще подтверждения по данным точных геодезических измерений. Землетрясения в Индонезии 26.12.2004 и 28.03.2005 отражают важную взаимосвязь между крутильными колебаниями, предсказанными теоретически и измеренными геодезическими методами [Barkin Yu., 2006], и возможными изменениями объема Земли.

Гипотетические представления о быстрых изменениях объема Земли как фактор быстрых реверсных геодеформаций обсуждались и вызвали большой интерес на конгрессе EGU-2006 в Вене (Австрия) [Kapochkin B. B., 2006].

Эпизод 3.

В качестве третьего примера крутильных колебаний выбрана геодинамическая ситуация в период осеннего равноденствия 2005 года (пример беспрецедентного спрединга в Эфиопии). На рисунке 2.1.20 (см. цветн. вкладку) показаны эпицентры землетрясений, зарегистрированных в 2005 году. Важным фактом является высокая сейсмическая активность зон спрединга — трансформных разломов экваториальной зоны в Атлантическом, Индийском океанах, в зоне Африканского рифта и низкая сейсмичность в экваториальной зоне Тихого океана. Из числа сильных землетрясений, отмеченных кружками, 50% сформировались в экваториальной зоне. Эти геодинамические проявления приведены в таблице 2.1.6.

Таблица 2.1.6

Каталог сильных землетрясений, зарегистрированных в 2005 г.

Как уже упоминалось, в период весеннего равноденствия крутильные колебания проявились активизацией мантийных процессов в районе моря Банда и сильнейшим сдвигом коры 28 марта 2005 г.

В период летнего солнцестояния дважды с интервалом ровно один месяц зафиксировано смещение по трансформному разлому южной границы плиты Наска, сопровождавшееся горизонтальными движениями в районе Тарапаки (Чили), рис. 2.1.21, 2.1.22 (см. цветн. вкладку).

Крутильные колебания проявились в сентябре 2005 г. Геодинамические проявления крутильных колебаний в авариях газопроводов в Одессе в этот период были рассмотрены в главе 3. За рамками рассмотрения проблемы остались некоторые особенности проявления сейсмичности и геодинамических движений глобального характера.

Исключительными проявлениями активных геодинамических процессов в сентябре 2005 года наряду с беспрецедентным спредин- гом в Африканском рифте (Эфиопия), была активизация движений по трансформному разлому в северной части оси спрединга Калифорнийского залива — рис. 2.1.23. Здесь с 31 августа по 2 сентября прошла серия толчков. По имеющимся сведениям, активизация этой зоны происходит исключительно редко. Эта активизация привлекла внимание ученых, однако комплексный подход к ее анализу применен впервые.

Причиной глобальных проявлений геодеформаций в виде крутильных колебаний были смещения земной коры по астеносфере, что отразилось в динамике смещения коры Земли относительно оси ее вращения и соответствующими изменениями ее угловой скорости вращения.

На рисунке 2.1.24 показаны изменения траектории движения полюса относительно земной поверхности.

Во время торможения движения коры по астеносфере 30 августа-2 сентября 2005 г. (первая стрелка, указывающая на группу точек) зафиксированы смещения поперек практически асейсмичного Калифорнийского залива, а через 7 дней зафиксированы поперечные относительно генерального направления движения полюса колебания с недельным циклом, точнее два цикла (вторая стрелка). Такие эффекты тождественны уже рассмотренным проявлениям резких смещений коры относительно оси вращения.

Была рассчитана скорость суточного смещения земной коры и проанализирована в комплексе с изменениями угловой скорости вращения Земли. Построения показаны на рис. 2.1.25. Установлено, что

August 30th and Sept 2i*l 2005 Seismicity: SCSNOSN 00 Reiocaiions

Bi 1II WiMjIim; 4M.mril.ll

Рис. 2.1.23. Карта землетрясений 31 августа-2 сентября 2005 г. в северной части Калифорнийского рифта
торможение процесса смещения коры по астеносфере, зафиксированное в конце августа — начале сентября 2005 года произошло в условиях резкого ускорения вращения Земли вокруг оси. Для более детального изучения этой ситуации была выполнена процедура выделения и устранения из ряда наблюдений циклической составляющей изменения длительности суток. Устранение циклической составляющей скорости смещения полюса и длительности суток выполнено методом спектрального анализа путем вычислений с помощью полосно-заграждаю- щего фильтра. Результаты расчетов показаны на рисунке 2.1.26.

Рис. 2.1.24. Траектория смещения оси вращения Земли в августе-сентябре 2005 г.

Рис. 2.1.25. Изменение во времени длительности суток (серый) и скорости смещения полюса

Рис. 2.1.26. Изменение во времени скорости смещения полюса и длительности суток после устранения гармоники 14,2 сут (серый)

Можно видеть, что системное увеличение угловой скорости вращения Земли, четко проявившееся после удаления двухнедельной гармоники, началось в середине августа, а резкое торможение движения коры по астеносфере случилось в условиях торможения вращения Земли в условиях максимума угловой скорости вращения.

Последствия этого феномена проявились в экваториальной зоне в период осеннего равноденствия. Крутильные колебания в сентябре 2005 г. проявились серией толчков в зонах трансформных разломов экваториальной зоны — табл. 2.1.7. Такие толчки можно отличить по глубине гипоцентра, равной 10 км. Дважды в этот период произошли сильнейшие толчки в зонах столкновения плит.

Таблица 2.1.7

Каталог землетрясений в экваториальной зоне критических параллелей в сентябре-октябре 2005 г.

Описанные процессы, сформировавшие беспрецедентный спрединг в Африканском Рифте (Эфиопия), детально рассмотрены в главе 3, оживившие асейсмичный Калифорнийский рифт, сформировавшие беспрецедентный рост горизонтальных геодинамических движений и, как следствие, цикличные разрывы газопроводов. Неизбежно должны были проявиться аномалии сейсмичности всех сейсмогенных зон и геодинамических проявлений всех платформенных областей. Нами были изучены особенности сейсмичности в этот период близкой к Одессе сейсмоактивной зоны Вранча (Карпаты). Эта зона характери

зуется землетрясениями с очагами на глубине 130-150 км. Кора здесь “толстая”, и мелкофокусные землетрясения нетипичны. Но в случае проскальзывания коры северного полушария относительно коры южного полушария по экваториальной зоне можно ожидать, что в местах утолщения коры (например, в районе Карпат) могут фиксироваться необычные сейсмические проявления.

Горизонтальные движения в Европе на примере Карпатского ороге- на нами идентифицировались по времени формирования необычных землетрясений с глубинами до 30 км — табл. 2.1.8.

Таблица 2.1.8

Каталог землетрясений в зоне глубокофокусной сейсмичности (Карпатский ороген) в августе-сентябре 2005 г.

Такие движения проявились 15, 19-21, 24-28 августа, 10 сентября, 21 сентября. Перечисленные активизации горизонтальных движений коры перемежались обычными глубокофокусными землетрясениями. Анализ сейсмичности произвольно выбранного Карпатского орогена во время формирования крутильных колебаний позволил обнаружить проявления аномальной мелкофокусной сейсмичности. Это подтверждает тезис

о              том, что крутильные колебания — это геодеформации глобального масштаба, максимально проявляющиеся в экваториальной зоне.

В заключение приведем пример проявления геодинамических эффектов, требующих дальнейших исследований. февраля 2007 года в столице Гватемалы в результате необъяснимого провала грунта образовалась воронка глубиной около 150 метров и в диаметре около 25 метров — рис. 2.1.27.

По словам местных жителей, шум и колебания почвы ощущались в течение месяца перед возникновением провала. Начальник департамента социального развития Гватемалы заявил, что городские власти даже взяли в аренду специальное оборудование, оснащенное фотокамерой, для исследования причин колебаний в канализационном коллекторе, однако не успели применить его до обрушения грунта. Представитель муниципального водного ведомства заявил, что правительство знало о забитой канализации и рассматривало возможность провести контролируемый взрыв с целью ее очистки.

На первом этапе наших исследований проанализированы землетрясения Центрально-Американского региона табл. (2.1.9) в период необычного обрушения грунта.

Установлено, что 23-24 февраля в регионе резко возросло количество землетрясений. 19 февраля, за трое суток до этого, зафиксированы проявления плитовых движений в осевых зонах активного спрединга и, наконец в дату обрушения, ожил асейсмичный рифт Калифорнийского залива и произошло сенсорно неощутимое, из-за большой глубины гипоцентра, землетрясение в самой Гватемале рис. 2.1.28.

Рис. 2.1.27. Фото провала грунта в Гватемале 23.02.2007

Таблица 2.1.9

Мантийные толчки неизбежно связаны с процессами регионального расширения земной коры и связанных с ними деформаций растяжения. Для изучения этого вопроса была изучена динамика проявления сейсмичности в Гватемале в январе-марте 2007 года. Параметры землетрясений, произошедших в этот период, приведены в таблице 2.1.10. При растяжении коры нарушается ее сплошность и возникают обрушения сводов карстовых воронок, подземных выработок и др. Возможно, это и стало причиной провала грунта в Гватемале.

Одной из задач исследования было установить периодическую составляющую сейсмических проявлений в Гватемале, в предшествующий формированию провала грунта период. Были выполнены расчеты 7-дневной циклической составляющей сейсмичности в Гватемале. Результаты расчета показаны на рисунке 2.1.29. Действительно, толчки 17, 31 января, 6 и 13 февраля происходили в соответствии с недельным циклом деформаций. Это подтверждает существование мощных при

чин, побуждающих такие геодеформации 6 и 13 февраля. После 13 февраля землетрясения в Гватемале потеряли циклическую составляющую, и с 5 по 12 марта землетрясения стали практически ежедневными.

¦эе_              -amp;4_              -92'              -ао_              -Be'

¦96'              -S4"              -92"              -90"              -06'

GUATEMALA

2007 02 23 09:56:17 UTC 14.62N 91.94W Depth: 221 Km1 Magnitude: 4А Earthquake Location

Рис. 2.1.28. Карта эпицентра землетрясения в Гватемале 23.02.2007

Таблица 2.1.10

Каталог землетрясений в Гватемале с 30.12.2006 по 12.03.2007

Исходя из полученных материалов, можно сложить мнение о том, что провал грунта в Гватемале 23 февраля 2007 года был вызван циклическими геодеформациями с недельным циклом, проявившиеся с высокой амплитудой 31 января, 6 и 13 февраля. В дату следующего ожидаемого пика циклических геодеформаций вместо толчков в Гватемале зафиксированы активные процессы в зонах межплитового взаимодействия, а с 4 до 7 часов утра 23 февраля фиксировалась активность асейсмичного рифта Калифорнийского залива. Мантийное землетрясение в Гватемале на глубине 210 км так же характеризовало активные пластические горизонтальные смещения земной поверхности, что и стало причиной формирования провала грунта.

T              1              1              1              1              1              1              1              1              г

Янв              Фев              Map

2007              2007              2007

Рис. 2.1.29. Периодическая составляющая сейсмических проявлений в Гватемале