Том 2

Сейсмичность

Территория Российской Федерации, по сравнению с другими странами мира, расположенными в сейсмоактивных регионах, в целом характеризуется умеренной сейсмичностью. Исключение составляют регионы Северного Кавказа, юга Сибири и Дальнего Востока, где интенсивность сейсмических сотрясений достигает 8–9 и 9–10 баллов по 12-балльной макросейсмической шкале. Определенную угрозу представляют и 6–7-балльные зоны в густозаселенной Европейской части России.

Первые сведения о сильных землетрясениях на территории России можно обнаружить в исторических документах XVII – XVIII веков. Планомерные же исследования географии и природы землетрясений были начаты в конце XIX –начале XX веков. Они связаны с именами И.В. Мушкетова и А.Н. Орлова, составивших в 1893 г. первый каталог землетрясений на территории страны и показавших, что сейсмичность и горообразующие процессы имеют одну и ту же геодинамическую природу. С работ академика князя Б.Б. Голицына, заложившего в 1902 г. основы отечественной сейсмологии и мировой сейсмометрии, началась новая эра в изучении природы и причин землетрясений. Благодаря открытию первых сейсмических станций в Пулкове, Баку, Иркутске, Макеевке, Ташкенте и Тифлисе (ныне Тбилиси), впервые стала поступать достоверная информация о сейсмических явлениях на территории Российской империи. Современный сейсмический мониторинг территории России и сопредельных регионов осуществляет Геофизическая служба Российской академии наук (ГС РАН), созданная в 1994 г. и объединившая около 300 сейсмостанций страны.

В сейсмическом отношении территория России принадлежит Северной Евразии, сейсмичность которой обусловлена интенсивным геодинамическим взаимодействием нескольких крупных литосферных плит — Евразиатской, Африканской, Аравийской, Индо-Австралийской, Китайской, Тихоокеанской, Северо-Американской и Охотоморской. Наиболее подвижны и, следовательно, активны, границы плит, где формируются крупные сейсмогенерирующие орогенические пояса: Альпийско-Гималайский — на юго-западе, Трансазиатский — на юге, пояс Черского — на северо-востоке и Тихоокеанский пояс — на востоке Северной Евразии. Каждый из поясов неоднороден по строению, прочностным свойствам, сейсмогеодинамике и состоит из своеобразно структурированных сейсмоактивных регионов.

В Европейской части России высокой сейсмичностью характеризуется Северный Кавказ, в Сибири — Алтай, Саяны, Байкал и Забайкалье, на Дальнем Востоке — Курило-Камчатский регион и остров Сахалин. Менее активны в сейсмическом отношении Верхояно-Колымский регион, районы Приамурья, Приморья, Корякии и Чукотки, хотя и здесь возникают достаточно сильные землетрясения. Относительно невысокая сейсмичность наблюдается на равнинах Восточно-Европейской, Скифской, Западно-Сибирской и Сибирской платформ. Наряду с местной сейсмичностью на территории России ощущаются также сильные землетрясения сопредельных зарубежных регионов (Восточные Карпаты, Крым, Кавказ, Центральная Азия и др.).

Характерная особенность всех сейсмоактивных регионов — примерно одинаковая их протяженность (около 3000 км), обусловленная размерами древних и современных зон субдукции (погружение океанической литосферы в верхнюю мантию Земли), расположенных по периферии океанов, и их орогенических реликтов на континентах. Преобладающее число очагов землетрясений сосредоточено в верхней части земной коры на глубинах до 15–20 км. Самыми глубокими (до 650 км) очагами характеризуется Курило-Камчатская зона субдукции. Землетрясения с промежуточной глубиной залегания очагов (70–300 км) действуют в Восточных Карпатах (Румыния, зона Вранча, глубина до 150 км), в Центральной Азии (Афганистан, зона Гиндукуша, глубина до 300 км), а также под Большим Кавказом и в центральной части Каспийского моря (до 100 км и более). Наиболее сильные из них ощущаются на территории России. Каждому региону свойственны определенная периодичность возникновения землетрясений и миграция сейсмической активизации вдоль зон разломов. Размеры (протяженность) очагов обусловливают величину магнитуды землетрясений (M, по Ч. Рихтеру). Длина разрыва пород в очагах землетрясений с М=7,0 и выше достигает десятков и сотен километров. Амплитуда смещений земной поверхности измеряется метрами.

Сейсмичность территории России удобно рассматривать по регионам, расположенным в трех основных секторах — на Европейской части России, в Сибири и на Дальнем Востоке. В такой же последовательности представлена и степень изученности сейсмичности этих территорий, основанная не только на инструментальных, но и на исторических сведениях о землетрясениях. Более или менее сопоставимы и надежны результаты наблюдений, выполненные начиная с XIX века.

Европейская часть России. Северный Кавказ, будучи составной частью протяженной Крым-Кавказ-Копетдагской зоны Иран-Кавказ-Анатолийского сейсмоактивного региона, характеризуется самой высокой сейсмичностью в Европейской части России. Здесь известны землетрясения с магнитудой около М=7.0 и сейсмическим эффектом в эпицентральной области интенсивностью I 0 =9 баллов и выше. Наиболее активна восточная часть Северного Кавказа — территории Республики Дагестан, Чеченской Республики, Республики Ингушетия и Республики Северная Осетия— Алания. Из крупных сейсмических событий в Республике Дагестан — землетрясения 1830 г. (М=6,3, I 0 =8–9 баллов) и 1971 г. (М=6,6, I 0 =8–9 баллов); на территории Чеченской Республики — землетрясение 1976 г. (М=6,2, I 0 =8–9 баллов). В западной части, вблизи границы России, произошли Тебердинское (1902 г., М=6,4, I 0 =7–8 баллов) и Чхалтинское (1963 г., М=6,2, I 0 =9 баллов) землетрясения. Самые крупные из известных землетрясений Кавказа, ощущавшихся на территории России интенсивностью до 5-6 баллов, произошли в Азербайджане в 1902 г. (Шемаха, М=6.9, I 0 =8—9 баллов), в Армении в 1988 г. (Спитак, М=7,0, I 0 =9—10 баллов), в Грузии в 1991 г. (Рача-Джава, М=6,9, I 0 =8–9 баллов) и в 1992 г. (Барисахо, М=6,3, I 0 =8–9 баллов). На Скифской плите местная сейсмичность связана со Ставропольским поднятием, частично захватывающим Республику Адыгею, Ставропольский и Краснодарский края. Магнитуды известных здесь землетрясений не достигали М=6,5. В 1879 г. произошло сильное Нижнекубанское землетрясение (М=6, 0, I 0 =7–8 баллов). Имеются исторические сведения о катастрофическом Понтикапейском землетрясении (63 г. до н. э.), разрушившим ряд городов по обе стороны Керченского пролива. Многочисленные сильные и ощутимые землетрясения отмечены в районе Анапы, Новороссийска, Сочи и на других участках Черноморского побережья, а также в акваториях Черного и Каспийского морей.

Восточно-Европейская равнина и Урал характеризуются относительно слабой сейсмичностью и редко возникающими здесь местными землетрясениями с магнитудой М=5,5 и интенсивностью до I 0 =6–7 баллов. Такие явления известны в районе городов Альметьевск (1914 г., 1986 г.), Елабуга (1851 г., 1989 г.), Вятка (1897 г.), Сыктывкар (1939 г.).

Не менее сильные землетрясения возникают на Среднем Урале, в Предуралье, Поволжье, в районе Азовского моря и в Воронежской области. На Кольском полуострове и сопредельной с ним территории отмечены и более крупные сейсмические события (Белое море, Кандалакша, 1626 г., М=6,3, I 0 =8 баллов). Слабые землетрясения (с М менее 4,0, I 0 =5–6 баллов и менее) возможны практически повсеместно. На северо-западе России ощущаются землетрясения Скандинавии (Норвегия, 1817 г.), на юге — сильные землетрясения на восточном побережье Каспийского моря (Туркмения, Красноводск (ныне Туркменбашы), 1895, Небитдаг, 2000 г.), Кавказа (Спитак, Армения, 1988 г.), Крыма (Ялта, 1927 г.). На обширной площади, в том числе в Москве и Санкт-Петербурге, неоднократно наблюдались сейсмические колебания интенсивностью до 3–4 баллов от заглубленных очагов крупных землетрясений, происходящих в Восточных Карпатах (Румыния, зона Вранча, 1802, 1940, 1977, 1986, 1990 гг.). Нередко сейсмическая активность усугубляется техногенным воздействием на литосферную оболочку Земли (добыча нефти, газа и других полезных ископаемых, закачка флюидов в разломы и т.п.). Такие, «индуцированные», землетрясения регистрируются в Республике Татарстан, Пермском крае и в других регионах страны.

Сибирь. Алтай, включая его монгольскую часть, и Саяны—один из наиболее сейсмоактивных внутриконтинентальных регионов мира. На территории России достаточно сильными местными землетрясениями характеризуется Восточный Саян, где известны землетрясения с М=7,0 и I 0 =9 баллов (1800 г., 1829 г., 1839 г., 1950 г.) и обнаружены древние геологические следы (палеосейсмодислокации) таких и более крупных сейсмических событий. На Алтае самое крупное из последних землетрясений произошло 27 сентября 2003 г. в высокогорном Кош-Агачском районе (М=7,5, I 0 =9–10 баллов). Менее значительные по магнитуде (М=6,0–6,6, I 0 =8–9 баллов) землетрясения происходили на Алтае и Западном Саяне и ранее. Крупнейшие сейсмические катастрофы в начале прошлого века имели место в Монгольском Алтае. К их числу относятся Хангайские землетрясения 9 и 23 июля 1905 г. Первое из них, по определению американских сейсмологов Б. Гутенберга и Ч. Рихтера, имело магнитуду М=8,4, а сейсмический эффект в эпицентральной области составил I 0 =11–12 баллов. Магнитуда и сейсмический эффект второго землетрясения, по их же оценкам, близки к предельным величинам магнитуд и сейсмического эффекта — М=8,7, I 0 =12 баллов. Оба землетрясения ощущались на огромной территории Российской империи, на расстояниях до 2000 км от эпицентра. В Иркутской, Томской, Енисейской губерниях и по всему Забайкалью интенсивность сотрясений достигала 6–7 баллов. Другими сильными землетрясениями на сопредельной с Россией территории Монголии были Монголо-Алтайское (1931 г., М=8,0, I 0 =10 баллов), Гоби-Алтайское (1957 г., М=8,2, I 0 =11 баллов) и Моготское (1967 г., М =7,8, I 0 =10–11 баллов).

Байкальская рифтовая зона — уникальный сейсмогеодинамический регион мира. Впадина озера Байкал представлена тремя сейсмоактивными котловинами — южной, средней и северной. Аналогичная зональность свойственна и проявлению сейсмичности восточнее озера, вплоть до реки Олёкма. Восточнее Олёкмо-Становая сейсмоактивная зона трассирует границу между Евразиатской и Китайской литосферными плитами (некоторые исследователи выделяют еще промежуточную, меньшую по площади, Амурскую плиту). На стыке Байкальской зоны и Восточного Саяна сохранились следы древних землетрясений с М=7,7 и выше (I 0 =10–11 баллов). В 1862 г. при землетрясении I 0 =10 баллов в северной части дельты реки Селенга ушел под воду участок суши площадью 200 км 2 с шестью улусами, в которых проживало 1300 чел., и образовался залив Провал. Среди относительно недавних крупных землетрясений — Мондинское (1950 г., М=7,1, I 0 =9 баллов), Муйское (1957 г., М=7,7, I 0 =10 баллов) и Среднебайкальское (1959 г., М=6,9, I 0 =9 баллов). В результате последнего землетрясения дно в средней котловине озера опустилось на 15–20 м.

Верхояно-Колымский регион принадлежит поясу Черского, протягивающемуся в юго-восточном направлении от устья реки Лена к побережью Охотского моря, Северной Камчатке и Командорским островам. Самые сильные из известных в Республике Саха (Якутия) землетрясений — два Булунские (1927, М=6,8 и I 0 =9 баллов каждое) в низовьях реки Лена и Артыкское (1971 г., М=7,1, I 0 =9 баллов) — у границы Республики Саха (Якутия) с Магаданской областью. Менее значительные сейсмические события с магнитудой до М=5,5 и интенсивностью I 0 =7 баллов наблюдались на территории Западно-Сибирской платформы.

Арктическая рифтовая зона является северо-западным продолжением сейсмоактивной структуры Верхояно-Колымского региона, уходящей узкой полосой в Северный Ледовитый океан и соединяющейся на западе с аналогичной рифтовой зоной Срединно-Атлантического хребта. На шельфе моря Лаптевых в 1909 г. и 1964 г. произошли два землетрясения с магнитудой М=6,8.

Дальний Восток. Курило-Камчатская зона является классическим примером субдукции Тихоокеанской литосферной плиты под материк. Она протягивается вдоль восточного побережья Камчатки, Курильских островов и острова Хоккайдо. Здесь возникают самые крупные в Северной Евразии землетрясения с М=8,0 и сейсмическим эффектом I 0 =10 баллов. Структура зоны четко прослеживается по расположению очагов в плане и на глубине. Протяженность ее вдоль дуги примерно 2500 км, по глубине — свыше 650 км, толщина — около 70 км, угол наклона к горизонту — до 50°. Сейсмический эффект на земной поверхности от глубоких очагов относительно невысок. Определенную сейсмическую опасность представляют землетрясения, связанные с деятельностью Камчатских вулканов (1827 г. при извержении вулкана Авачинская Сопка интенсивность сотрясений достигала в Петропавловске-Камчатском 6–7 баллов). Самые сильные (М=8,0–8,5, I 0 =10–11 баллов) землетрясения возникают на глубине до 80 км в сравнительно узкой полосе между океаническим желобом, полуостровом Камчатка и Курильскими островами (1737, 1780, 1792, 1841, 1918, 1923, 1952, 1958, 1963, 1969, 1994, 1997 гг. и др.). Большинство из них сопровождалось мощными цунами высотой 10–15 м и более. Наиболее изучены Шикотанское (1994 г., М=8,0, I 0 =9–10 баллов) и Кроноцкое (1997 г., М=7,9, I 0 =9–10 баллов) землетрясения, возникшие у Южных Курильских островов и восточного побережья Камчатки. Шикотанское землетрясение сопровождалось волной цунами высотой до 10 м, сильными афтершоками и большими разрушениями на островах Шикотан, Итуруп и Кунашир. Погибли 12 человек, причинен огромный материальный ущерб.

Сахалин представляет собой северное продолжение Сахалино-Японской островной дуги и трассирует границу Охотоморской и Евразиатской плит. До катастрофического Нефтегорского землетрясения (1995 г., М=7,5, I 0 =9–10 баллов) сейсмичность острова представлялась умеренной и здесь ожидались лишь землетрясения интенсивностью до I 0 =6–7 баллов. Нефтегорское землетрясение было самым разрушительным из известных за все время на территории Российской Федерации. Погибло около 2000 чел. В результате полностью ликвидирован поселок Нефтегорск. Можно полагать, что техногенные факторы (бесконтрольная откачка нефтепродуктов) сыграли роль спускового механизма для накопившихся к этому моменту упругих геодинамических напряжений в регионе. Монеронское землетрясение (1971 г., М=7,5), произошедшее на шельфе в 40 км юго-западнее острова Сахалин, на побережье ощущалось интенсивностью около 7 баллов. Крупным сейсмическим событием было Углегорское землетрясение (2000 г., М=7,1, I 0 =9 баллов). Возникнув в южной части острова, вдалеке от населенных пунктов, оно практически не принесло ущерба, но подтвердило повышенную сейсмическую опасность острова Сахалин.

Приамурье и Приморье характеризуются умеренной сейсмичностью. Из известных здесь землетрясений пока только одно на севере Амурской области достигло магнитуды М=7,0 (1967 г., I 0 =9 баллов). В будущем магнитуды потенциальных землетрясений на юге Хабаровского края также могут оказаться не менее М=7,0, а на севере Амурской области не исключены землетрясения с М=7,5 и выше. Наряду с внутрикоровыми, в Приморье ощущаются глубокофокусные землетрясения юго-западной части Курило-Камчатской зоны субдукции. Землетрясения на шельфе нередко сопровождаются цунами высотой до 3–4 м.

Чукотка и Корякское нагорье еще недостаточно изучены в сейсмическом отношении из-за отсутствия здесь необходимого числа сейсмических станций. В 1928 г. у восточного побережья Чукотки возник рой сильных землетрясений с магнитудами M =6,9, 6.3, 6,4 и 6,2. Там же в 1996 г. произошло землетрясение с М=6,2. В Корякском нагорье до 1991 г. самым сильным из ранее известных было Хаилинское землетрясение 1991 г. (М=7,0, I 0 =8–9 баллов). Еще более значительное землетрясение (М=7,6, I 0 =9–10 баллов) произошло в этой же эпицентральной области 21 апреля 2006 г. В результате сильно пострадали населенные пункты Хаилино, Тиличики и Корф.

Сейсмическое районирование территории России. С целью прогноза сейсмической опасности и обеспечения сейсмостойкого строительства необходимыми инженерными данными в 1991–1997 гг. на основе новой методологии в Институте физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН создан комплект карт общего сейсмического районирования Российской Федерации — ОСР-97. Дифференцированные оценки сейсмической опасности позволяют использовать этот комплект карт для проектирования и строительства сейсмостойких объектов разных категорий ответственности и сроков службы.