УДК 550.34

К вопросу о глубоких землетрясениях
Крымско-Черноморского региона

 

В.Ю. Бурмин¹, Л.А. Шумлянская²

 

¹Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия

 

²Институт геофизики НАН Украины, г. Киев, Украина

 

Автор для переписки: В.Ю. Бурмин, e-mail: burmin@ifz.ru

 

Аннотация. Принято считать, что в Крымско-Черноморском регионе могут происходить только коровые землетрясения. Поскольку вопрос существования глубоких землетрясений в Крымско-Черноморском регионе является чрезвычайно важным для построения геодинамической модели этого региона, в настоящей статье предпринята попытка проверки справедливости этой распространенной точки зрения. С этой целью переопределены координаты всех землетрясений, зарегистрированных станциями Крымской сейсмологической сети по методике, предложенной ранее одним из авторов. Для анализа использованы данные, опубликованные в сейсмологических каталогах и бюллетенях Крымско-Черноморского региона за 1970–2012 гг. Для уточнения координат гипоцентров землетрясений Крымско-Черноморского региона кроме данных станций Крымской сейсмологической сети были использованы дополнительные сведения сейсмостанций, расположенных на побережье вокруг Черного моря. Всего для определения координат гипоцентров были привлечены данные 61 сейсмической станции. Использованные каталоги землетрясений за 1970–2012 гг. содержат около 2140 событий магнитудой от –1.5 до 5.5, в бюллетенях приведена информация о времени прихода P- и S-волн на сейсмические станции для 1988 событий, зарегистрированных тремя или более станциями. Принципиальное нововведение настоящего исследования — использование оригинального авторского алгоритма гипоцентрии, основанного на минимизации функционала расстояний между точками (X, Y, H) и (x, y, h), соответствующими теоретическим и наблюденным временам пробега сейсмических волн от очага землетрясений до регистрирующих станций. Определение координат гипоцентров землетрясений в этом случае значительно более устойчиво, чем при обычно используемой минимизации функционала невязки (разности теоретических и наблюденных значений) времен прихода сейсмических волн на станции. Поскольку на определение координат гипоцентров может оказывать влияние выбор скоростных колонок под каждой станцией, сбору информации о скоростных разрезах было уделено особое внимание. Для оценки влияния на результаты расчетов скоростной модели верхней мантии использованы две различные модели — низкоскоростная и высокоскоростная, получаемые при этом результаты сопоставлялись между собой. Обе скоростные модели задавались до глубин 640 км, что принципиально важно при определении гипоцентров глубоких землетрясений. В результате выполненных исследований на территории Крымско-Черноморского региона выявлено более 70 землетрясений с глубиной очага более 60 км. Адекватность полученных значений глубин реальности подтверждена результатами сопоставления исходных экспериментальных данных, заимствованных из использованных первоисточников, с теоретическими годографами для очагов землетрясений глубиной 50 и 200 км. Наличие очагов глубоких землетрясений в Крымско-Черноморском регионе существенно меняет представления о строении и геотектонике этого региона.

 

Ключевые слова: гипоцентры, землетрясения, глубокие землетрясения, Крым, Черное море.

 

Цитирование: Бурмин В.Ю., Шумлянская Л.А. К вопросу о глубоких землетрясениях Крымско-Черноморского региона // Вопросы инженерной сейсмологии. 2017. Т. 44, № 3. С. 83–94. DOI: 10.21455/VIS2017.3-5

 

Литература

 

Баранова Е.П., Егорова Т.П., Омельченко В.Д. Переинтерпретация сейсмических материалов ГСЗ и гравитационное моделирование по профилям 25, 28, 29 в Черном и Азовском морях // Геофиз. журн. 2008. Т. 30, № 5. С. 124–144.

Бурмин В.Ю. Новый подход к определению параметров гипоцентров близких землетрясений // Вулканология и сейсмология. 1992. № 3. C. 73–82.

Бурмин В.Ю. Скорость распространения продольных сейсмических волн в мантии Земли // Физика Земли. 2004. № 8. С. 34–40.

Бурмин В.Ю., Шумлянская Л.А. Современная сейсмичность Крыма // Вопросы инженерной сейсмологии. 2015. Т. 42, № 2. C. 5–16.

Буланже Ю.Д., Муратов М.В., Субботин С.И. и др. Земная кора и история развития Черноморской впадины. М.: Наука, 1975. 357 с.

Гейко В.С., Цветкова Т.А., Санникова Н.П., Ливанова Л.П., Гейко К.В. Региональная 3D структура мантии Северо-Западной Евразии. I. Европа // Геофиз. журн. 1998. Т. 20, № 3. С. 67–91.

Гобаренко В.C., Егорова Т.П., Стифенсон Р. Строение коры Керченского полуострова и северо-восточной части Черного моря по результатам локальной сейсмической томографии // Геофиз. журн. 2014. Т. 36, № 2. С. 18–32.

Землетрясения Украины в 1991 г. (сейсмологический бюллетень). Киев: Наук. думка, 1995. 93 с.

Порфирьев В.Б., Соллогуб В.Б., Чекунов А.В. Строение и нефтегазоносность северной части Черного моря и сопредельных территорий. Киев: Наук. думка, 1978. 160 с.

Сейсмологический бюллетень западной зоны ЕССН СССР за 1970–1989 годы. Киев: Наук. думка, 1980–1992. [Ежегодн. сб.].

Сейсмологический бюллетень западной зоны системы сейсмических наблюдений Украины и Молдовы за 1990 год. Киев: Наук. думка, 1994. 194 с.

Сейсмологический бюллетень Украины за 1992–1996 гг. Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика», 1997. 148 с.

Сейсмологический бюллетень Украины за 1993–2006 г. Симферополь, 1996–2008. [Ежегодн. сб.].

Сейсмологический бюллетень Украины за 2003–2011 годы. Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика», 2005–2012. [Ежегодн. сб.].

Субботин С.И., Соллогуб В.Б., Лебедев Т.С. и др. Геофизические исследования территории Украины. Киев: Наук. думка, 1972. 253 с.

Chang S.-J., van der Lee S., Flanagan M.P. A new P-velocity model for the Tethyan margin from a scaled S-velocity model and the inversion of P and PKP delay times // Phys. of the Earth and Planet. Inter. 2012. V. 210–211. P. 1–7.

Country assessment report Republic of Moldova. Black See Earthquake Safety Net-ESNET Project. 2012. URL: http://esnet.infp.ro/content/Moldova_CARReport_ISM.pdf

Ekrem Z. Tomographic evidence of slab detachment beneath eastern Turkey and the Caucasus // Geophys. J. Int. 2008. V. 175, No. 3. P. 1273–1282. DOI: 10.1111/j.1365-246X.2008.03946.x

Georgieva G.D. Crustal and upper mantle structure in the southern part of the Moesian platform obtained by data from seismic stations MPE, PVL and SZH // Bulg. Chem. Com. 2015. V. 47, sp. Is. B. Р. 323–330.

Guangwei F., Terry C.W.D.Z. Tomographic imaging of deep velocity structure beneath the Eastern and Southern Carpathians, Romania: Implications for continental collision // J. Geoph. Res. 1998. V. 103, N B2, February 10. P. 2705–2723.

Gurbüz C., Bekler T., Toksoz M.N., Kuleli S., Kalafat D., Schultz C.A. Seismic refraction studies and crustal structure in Anatolia. 2002. URL: http://www.geophys.geos.vt.edu/hole/ccss/gurbuzCCSS.pdf

Kind R., Eken T., Tilmann F., Sodoudi F., Taymaz T., Bulut F., Yuan X., Can B., Schneider F. Thickness of the lithosphere beneath Turkey and surroundings from S-receiver functions // Solid Earth. 2015. V. 6. P. 971–984. DOI: 10.5194/se-6-971-2015

Kömeç A. Mutlu imaging the upper mantle beneath Turkey and surrounding regions. 2012. URL: http://www.koeri.boun.edu.tr/jeofizik/w/tezler_pdf/ahu_mutlu_phd.pdf

Özacar A.A., Zandt G., Gilbert H., Beck S.L. Seismic images of crustal variations beneath the East Anatolian Plateau (Turkey) from teleseismic receiver functions // Geol. Soc. Spec. Publ. 2010. V. 340. Р. 485–496. DOI: 10.1144/SP340.21

Romanian Seismic Network. 2004. URL: https://www.fdsn.org/media/meetings/2004/Romania_FDSN_2004.pdf

Raileanu V., Tataru D., Grecu B. Crustal models in Romania. I. Moesian platform // Roman. Rep. in Phys. 2012. V. 64, No. 2. P. 539–554.

Raileanu V., Tataru D., Grecu B. Crustal models in Romania. II. Moldavian platform and adjacent areas // Roman. J. Phys. 2012. V. 57, No. 9–10. P. 1438–1454.

Sismik ag Listesi Boğaziçi Üniversitesi Rektörlüğü’ne ait olup, Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü Bölgesel Deprem-Tsunami İzleme ve Değerlendirme Merkezi. 2015. URL: http://www.koeri.boun.edu.tr/sismo/2/seismic-network/seismic-station-list/

Starostenko V., Janik T., Kolomiyets K., Czuba W., Sroda P., Grad M., Kovács I., Stephenson R., Lysynchuk D., Thybo H., Artemieva I.M., Omelchenko V., Gintov O., Kutas R., Gryn D., Guterch A., Hegedus E., Komminaho K., Legostaeva O., Tiira T., Tolkunov A. Seismic velocity model of the crust and upper mantle along profile PANCAKE across the Carpathians between the Pannonian Basin and the East European Craton // Tectonoph. 2013. V.  608. P. 1049–1072.

Station information ISC and USGS. 2015. URL: http://www.emsc-csem.org/Bulletin/station.php

Tezel T., Erduran M., Alptekin Ö. Crustal shear wave velocity structure of Turkey by surface wave dispersion analysis // Ann. Geoph. 2007. V. 50, No. 2. P. 177–190.

Toksoz M.N., Kuleli S., Gurbz C., Kalafat D., Bekler T., Zor E., Yilmazer M., Ogutcu Z., Schultz C.A., Harris D.B. Calibration of Regional Seismic Stations in the Middle East with Shots in Turkey. 2003. URL: https://e-reports-ext.llnl.gov/pdf/244150.pdf

Vanacore E.A., Taymaz T., Saygin E. Moho structure of the Anatolian Plate from receiver function analysis // Geophys. J. Int. 2013. V. 193. Р. 329–337. DOI: 10.1093/gji/ggs107

Yilmaz H., Ozel S. Crustal structure of the eastern part of Central Anatolia (Turkey) // Turkish J. Earth Sci. 2008 V. 18. P. 169–185.

Yolsal-Çevikbilen S., Biryol C.B., Beck S., Zandt G., Taymaz T., Adiyaman H.E., Özacar A.A. 3-D crustal structure along the North Anatolian Fault Zone in North-Central Anatolia revealed by local earthquake tomography // Geoph. J. Int. 2012. V. 188, No. 3. P. 819–849. DOI: 10.1111/j.1365-246X.2011.05313.x

 

Сведения об авторах

 

БУРМИН Валерий Юрьевич — доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7 (499) 254-68-95. E-mail: burmin@ifz.ru

 

ШУМЛЯНСКАЯ Людмила Александровна — кандидат геологических наук, научный сотрудник, Институт геофизики НАН Украины. Украина, 03860, г. Киев, пр. Палладина, д. 32. Тел.+3 (8093) 146-50-12. E-mail: lashum@ukr.net