Распространение на земном шаре землетрясений носит крайне неравномерныйхарактер (рис. 18.2.1). Одни места характеризуются высокой сейсмичностью, а другие –практически асейсмичны. Зоны концентрации эпицентров представляют собой протяженные пояса вокруг Тихого океана и в пределах Альпийско-Гималайского складчатого пояса. Гораздо более узкие и слабее выраженные пояса сейсмичности совпадают с осевыми зонами срединно-океанских хребтов. Короткие зоны сейсмичности известны и в пределах Восточной Африки и в южной части Северо-Американской платформы. Все остальные древние платформы и абиссальные котловины океанов – асейсмичны.
Закономерное распространение землетрясений хорошо объясняется в рамках современной тектоники литосферных плит. Наибольшее количество землетрясений связано с конвергентными и дивергентнымии границами литосферных плит и поясами их коллизии. Высокосейсмичный пояс вокруг Тихого океана связан с погружением, субдукцией холодных и тяжелых океанских плит под более легкие, континентальные. Места перегиба океанических плит, маркируются глубоководными желобами, за которыми располагаются островные дуги типа Алеутской, Курильской, Японской и др. с активным современным вулканизмом и окраинные моря или только вулканические пояса, как, например, в Южной и Центральной Америках.
По мере углубления океанической плиты, там, где она пересекает маловязкую астеносферу, гипоцентров становится меньше и они располагаются внутри плиты. Т.о., погружающаяся плита, испытывая сопротивление, подвергается воздействию напряжений, разрядка которых приводит к образованию землетрясений, многочисленные гипоцентры которых сливаются в единую наклонную зону, достигающую в редких случаях глубин в 700 км, т.е. границы верхней и нижней мантии. Впервые эту зону в 1935 г. описал японский сейсмолог Кию Вадати, а американский геофизик Хьуго Беньофф из Калифорнийского технологического института, создавший сводку по этим зонам в 1955 г., вошел в историю, т.к. с тех пор наклонные, уходящие под континенты самые мощные в мире скопления очагов землетрясений, называются «зонами Беньофа».
Глубина зон Беньофа сильно различается в разных местах. Под островами Тонга она заканчивается на глубинах почти в 700 км, в то время как под Западной Мексикой ее глубина не превышает 120-140 км. Внутреннее строение зон Беньофа достаточно сложное. Следует подчеркнуть, что например, под Японской островной дугой прослеживается как бы двойная сейсмофокальная зона, подразделенная участком слабой сейсмичности. Подзападной окраиной Южной Америки зона Беньофа имеет извилистые очертания в разрезе, то выполаживаясь, то погружаясь более круто (рис.18.2.2).
Рис. 18.2.1. Распределение эпицентров землетрясений на земном шаре
Рис. 18.2.2. Зоны Беньофа. Гипоцентры с 1954 по 1969 гг.: 1 – Алеутская дуга, 2 – Северо-Марианская дуга, 3 – Южная Идзу-Бонинская дуга, 4 – Северная Идзу-Бонинская дуга, 5 –Ново-Гебридская дуга, О – ось желоба, В – вулканы
В последнее время сейсмическая активность в пределах Камчатки, Курильской и Японской островных дуг значительно возросла. В 1991-93 гг. было 5-6 сильных землетрясений с М=6,5, в 1994- - 14, в 1995 – 20,в 1996 – 12, причем многие землетрясения были очень сильными. Все они связаны с процессами неравномерной субдукции океанической плиты.
В субширотном коллизионном поясе, простирающемся от Гибралтара до Гималаев и далее, распределение гипоцентров носит неравномерный и сложный характер. Гипоцентры землетрясений в основном верхнекоровые, мелкофокусные, а более глубокие, в 100-200 км встречаются лишь спорадически. В целом же, сейсмичность коллизионного пояса хорошо отражает обстановку общего субмеридионального сжатия. Например, в Кавказском пересечении этого пояса, на распределение мелкофокусных землетрясений большое влияние оказывает перемещение к северу древней Аравийской плиты. Аравийский клин медленно, но постоянно, со скоростью 2.5 см/год давит на Альпийский пояс и он как бы «потрескивает», реагируя на возрастающие напряжения их разрядкой в виде землетрясений.
Очень протяженный узкий сейсмический пояс слабых и крайне мелкофокусных, до10 км глубиной, землетрясений совпадает с осевой, рифтовой зоной срединно-океанических хребтов. Частые, но слабые землетрясения происходят в обстановке непрерывного растяжения, что характерно для дивергентных границ литосферных плит. Такие же обстановки тектонического растяжения характеризуют и континентальные рифты. Следует отметить, что некоторое количество катастрофических землетрясений произошло в, казалось бы, совсем неподходящих для землетрясений местах. Например, Агадирское (Марокко), 1960 г.; Лиссабонское (Португалия), 1975 г.; Иеменское (юг Аравийского п-ва), 1982 г. и ряд других. Эти землетрясения связаны с активизацией разломных зон.
Наведенная сейсмичность. Техногенное воздействие человека на геологическуюсреду достигло такой силы, что стали возможными землетрясения, спровоцированныеинженерной деятельностью человека. Понятие «наведенная сейсмичность» включает всебя как возбужденные, так и инициированные сейсмические явления.
Под возбужденной сейсмичностью понимается определенное воздействие наограниченные участки земной коры, которое способно вызывать землетрясения.Инициированная сейсмичность подразумевает существование уже как бы «созревшего»сейсмического очага, воздействие на который играет роль «спускового крючка», ускоряясобытие.
Если землетрясения возникают в результате наведенной сейсмичности, этоозначает, что верхняя часть земной коры находится в неустойчивом состоянии или, какговорят, в метастабильном, и достаточно некоторого воздействия на нее, чтобы вызватьразрядку накопившихся напряжений, т.е. землетрясение.
В качестве техногенных причин выступают такие, которые создают избыточнуюнагрузку или, наоборот, недостаток давления. В качестве первых особенно характерныкрупные водохранилища. Первое такое землетрясение с М=6,1 произошло в США в 1936г. в районе плотины Гувер, где раньше землетрясения не были зафиксированы. ВКалифорнии в 1975 г. произошло землетрясение силой около 7 баллов, после того, какбыла построена высокая (235 м) плотина и создано большое водохранилище вблизигорода Оровилл. В 1967 г. в районе плотины Койна в Индии, через 4 года после созданияводохранилища произошло разрушительное землетрясение с М=6,3. В середине 60-хгодов довольно сильное землетрясение (М=6,2) имели место вблизи плотины Крамаста вГреции.
Чем больше водохранилище, тем выше вероятность возбужденного землетрясения.Отмечается, что в подобных землетрясениях наблюдается значительное число форшоков иафтершоков (Сейсмические опасности, 2000). Кроме массы воды, как избыточногонагружения земной коры, важную роль играет снижение прочностных свойств горныхпород ввиду проникновения по трещинам воды.
Добыча нефти и газа, откачка воды из земных недр, приводит к изменениюпластового давления воды, что, в свою очередь, влияет на перераспределение напряжений,оживлению подвижек по разломам, возникновению новых трещин. Как правило,землетрясения, вызванные этими явлениями невелики по своей силе. Однако, оченьсильные землетрясения с М=7,0 и 7,3 произошли в 1976 и 1984 гг. в Узбекистане, в районегигантского месторождения газа в Газли. Раньше в этой местности прогнозировалисьлишь слабые сейсмогенные подвижки. После начала эксплуатации в 1962 г. до 1976 г.было откачано 300 млрд. м3 газа и пластовое давление стало неравномерно изменяться.Наблюдалась форшоковая активность. Главные толчки произошли в тех зонах, гдеизменение гидродинамических условий было сильнее всего. Влияние добычи нефти наактивизацию сейсмических событий имело место на севере Сахалина; в ЗападнойТуркмении (Кумдагское землетрясение 1983 г. с М=6,0) и другие.
Возбужденные землетрясения могут происходить также в результате закачкивнутрь пластов каких-либо жидких промышленных отходов, как это произошло в районег.Денвер в 1962 г. с М>5,0, когда на глубине около 5 км резко возросло пластовоедавление. Сейсмический отклик находят и подземные ядерные взрывы, интенсивнопроводившиеся в недавнем времени.
