Землетрясения 22.09.2008 г. и 20.10.2009 г. на северо-востоке Русской плиты

Восточно-Европейская платформа (ВЕП) характеризуется относительно слабой сейсмичностью. Однако изучение сейсмичности слабоактивных территорий является весьма актуальным в связи с тем, что наблюдается их гео-динамическая активизация, ежегодно регистрируются низкомагнитудные сейсмические события. Важность исследований обусловлена также расположением ответственных промышленных объектов на платформе, которым даже слабое сейсмическое событие способно нанести серьезный ущерб.

Кировская область и юг Республики Коми являются наиболее сейсмически активными территориями северо-востока ВЕП, здесь произошли одни из сильнейших землетрясений на Европейском Севере в XXв. — 7-балльное Сысольское землетрясение 1939 г., а также историческое 7-балльное землетрясение 1897 г., охватившее всю Вятскую губернию. 18 января 2000 г. в центральной части Ки ровской области случилось землетрясение, которое имело макросейсмические проявления. 9 ноября 2002 г. сейсмическими станциями по всему миру было зафиксировано землетрясение на юге Республики Коми. 18 мая 2004 г. в Нагорском районе Кировской области зарегистрировано землетрясение с локальной магнитудой ML=3.4. 22 сентября 2008 г. произошло землетрясение в Республике Коми, а 20 октября 2009 г. — в Кировской области (рис. 1). Данные события 2008 и 2009 гг., хотя и представлены в каталогах сборников [3, 4, 7, 8, 15], однако из-за расхождения в местоположении эпицентров требуют более тщательного изучения.

Целью данной работы является определение параметров, сейсмотектонической позиции гипоцентров землетрясений 2008 и 2009 гг. и сопоставление их с расчетами других сейсмологических служб. Обычной практикой в сейсмологии являются работы по уточнению параметров очагов ранее зарегистрированных землетрясений, поскольку

Рис. 1. Эпицентры землетрясений 22.09.2008 и 20.10.2009 гг. и зарегистрировавшие их станции

Fig. 1. Epicenters of earthquakes on September 22, 2008 and October 20, 2009 and registering stations

сведения, полученные в разных сейсмологических центрах и публикуемые в бюллетенях в оперативном режиме, основаны на данных лишь собственных станций и являются предварительными. Как правило, более детальная обработка событий происходит спустя некоторое время, когда появляется возможность привлечения записей сейсмических станций других сетей, появляются уточненные скоростные модели и новые методические подходы [9]. Реализация поставленной цели предусматривала решение следующих задач: сбор волновых форм с записями землетрясений, их обработку с использованием единой скоростной модели, методического подхода и всех доступных в настоящее время исходных данных, сопоставление полученных координат с расчетами других сейсмологических служб.

Исходные данные и методы вычисления

Землетрясения 2008 и 2009 гг. были зарегистрированы станциями Пермского края, Архангельской, Мурманской, Оренбургской, Свердловской областей, Финляндии и Норвегии (рис. 1). В 2008 и 2009 гг. в пределах Республики Коми функционировала сейсмическая станция «Сыктывкар», но собственные записи землетрясений отсутствуют по причине нестабильной работы станции. Сейсмограммы были любезно предоставлены коллегами из Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба Российской академии наук» (ФИЦ ЕГС РАН) Архангельска [18] и Перми [14], а также получены через электронные ресурсы GEOFON [19], IRIS [20] и NORSAR [22].

Предварительное определение параметров гипоцентра на основе исходных цифровых данных производилось в программном комплексе WSG [6] методом минимизации невязок. Итоговое определение параметров гипоцентра производилось методом Generalized beamforming в усовершенствованном виде, реализованном в программе NAS (New Association System) [17], которая производит ассоциацию и уточнение координат и времени в области предварительно вычисленного гипоцентра. При вычислении параметров гипоцентров применялась скоростная модель для ВЕП [21], дополненная глубокими слоями модели AK -135. Для определения значений локальной магнитуды M L ( MWA ) использовался реализованный в программе WSG способ расчета, основанный на осредненной по Северной Евразии калибровочной функции [2].

Землетрясение 22 сентября 2008 г.

22 сентября 2008 г. в Республике Коми произошло землетрясение, которое было зарегистрировано станциями Архангельской, Мурманской, Оренбургской, Свердловской областей, Пермского края, Финляндии и Норвегии. В обработке события 2008 г. участвовали цифровые записи 14 станций (рис. 2): «Пермогорье» (PRG), «Климовская» (KLM), «Оренбург» (ORR) ФИЦ ЕГС РАН совместно с Архангельской сейсмической сетью (АСС); «Пермилово» (PRM) АСС; «Арти» (ARU), «Ловозеро» (LVZ) ФИЦ ЕГС РАН и Международного центра данных Организации по Договору о всеобъемлющем запрещении ядер-

Рис. 2. Фрагменты записей вертикальной компоненты землетрясения 22 сентября 2008 г., расположенные по времени прихода первой фазы

Fig. 2. Fragments of records with vertical component of the earthquake on September 22, 2008, located at the time of arrival of the first phase ных испытаний (CTBTO, Вена); «Верхнечусовские городки» (PR0R), «Добрянка» (PR2R) Горного института (ГИ) УрО РАН, Пермь; «Романово» (PR1R), «Соликамск» (SOKR) ГИ УрО РАН и ФИЦ ЕГС РАН; Joensuu (JOF), Sumiainen (SUF) Finnish National Seismic Network; скандинавских сейсмических групп NORSAR ARCESS Array Site A0 (ARA0), FINESS Array Site A0 (FIA0). Расположение этих станций показано на рис. 1. Диапазон эпицентральных расстояний составил от 2.9 (Dmin) до 13.5° (Dmax), азимутальный охват — 120—320°, максимальная азимутальная брешь (Gap) — 161°.

Параметры землетрясения, рассчитанные в WSG: 1 0 = 23^h21^m01^s, 61.298N, 51.572E, при фиксированной глубине h = 10 км, А р = 9.4/2, M L = 3.2/2, Ms = 2.9/2. В NAS получено близкое решение: t ₀ = 23^h21^m00.5^s, 61.276N, 51.580E, эллипс ошибок — R minor = 6.2 км, R major = 21.0 км, Az major = 30°. Бюллетень землетрясения состоит из 26 сейсмических фаз P- и S-волн (табл. 1).

Сведения о параметрах очага землетрясения 2008 г. имеются также в 3 российских и норвежском сейсмологических центрах (табл. 2). По нашим расчетам (IGKOMI), событие произошло в Корткеросском районе Республики Коми, в 55 км юго-восточнее Сыктывкара, по данным

ФИЦ ЕГС РАН (OBGSR) — в Сыктывдинском районе, по АСС (FCIAR) и ГИ УрО РАН (MIRAS) — в Койгородском районе, автоматической системе обработки NORSAR — в Корткеросском районе Республики Коми (рис. 3).

Землетрясение 20 октября 2009 г.

20 октября 2009 г. произошло землетрясение в юговосточной части Кировской области. Расчет производился по записям 11 станций: «Добрянка» (PR2R), «Кунгур» (PR3R), «Власы» (PR4R) ГИ УрО РАН; «Романово» (PR1R), «Североуральск» (SVUR) ГИ УрО РАН и ФИЦ ЕГС РАН; «Пермогорье» (PRG), «Климовская» (KLM) ФИЦ ЕГС РАН и АСС; «Арти» (ARU), «Свердловск» (SVE) ФИЦ ЕГС РАН; Joensuu (JOF), Sumiainen (SUF) Finnish National Seismic Network (рис. 4). D min = 2.9°, D max = 13°, азимутальное окружение 60—330°, неравномерное, Gap = 199°. Расположение эпицентра и станций показано на рис. 1.

В WSG рассчитаны следующие параметры: 1 0 = 04^h45^m44^s, координаты 57.743N, 50.322E, h = 5 км, А р = 9.8/3, M L = 3.4/3, Ms = 2.6/2. В NAS получена полная сходимость координат: t 0 = 04^h45^m43.9^s, 57.777N, 50.364E, R minor = 6.6 км, R major = 24.0 км, Az major = 20°. Станционный бюллетень землетрясения представлен в табл. 3.

Таблица 1 . Станционный бюллетень сейсмического события 22 сентября 2008 г.

Table 1. Phase picks for September 22, 2008
Код станции Station code	Время вступления сейсмических фаз, ч:мин:с Time of arrival of seismic phases, h:min:s		A,°	AZM,°	А, дном	T, c	Магнитуда Magnitude
	P	S
PRO	23:21:48.6	23:22:23.2	2.9	279.4	0.18	3.0	Ms = 2.8
SOKR	23:21:51.7	23:22:28.8	3.1	121.1	0.044	0.5	ML = 3.1
PR1R	23:21:54.1	23:22:32.6	3.3	127.2	0.055	0.3	ML = 33
PR2R	23:21:58.0	23:22:37.8	3.6	137.8
PR0R	23:22:06.2	23:22:53.2	4.2	135.4
PRM	23:22:24.1	23:23:25.8	5.6	299.2
KLM	23:22:27.1	23:23:32.1	5.9	270.9
ARU	23:22:30.9	23:23:37.2	6.1	140.3
JOF	23:23:18.3	23:25:01.8	9.6	288.6
LVZ	23:23:19.2	23:25:04.9	9.8	319.7	0.053	6.1	Ms = 2.9
ORR		23:25:07.1	9.8	168.3
SUF	23:23:49.7	23:25:58.0	12.0	287.9
FIA0	23:23:51.9	23:26:01.4	12.2	281.9
ARAO		23:26:32.1	13.5	318.6

Таблица 2 . Параметры землетрясения 22 сентября 2008 г. по данным различных сейсмологических центров

Table 2 . Earthquake parameters on September 22, 2008, from various seismological centers

Источник / Source	Время в очаге, ч:мин:с Time in focus, h:min:s		X, °E	Магнитуда Magnitude	Глубина, км Depth, km
ИГ Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, уточнение Institute of geology Komi SC UB RAS, update	23:21:00.5	61.276	51.580	M,= 3.2/2 ^=9.4/2 Ms = 2.9/2	lOf
ФИЦ ЕГС РАН, Обнинск [4] GS RAS, Obninsk	23:21:02.8	61.04	51.32	M, = 2.8 X=8.9	20
ACC[10]/ASN	23:21:04.4	60.58	51.04	M,= 3.3/2
ЕГС РАН, Пермь [7] / GS RAS, Perm	23:21:06	60.32	51.01	ML=13	5
NORSAR [22]	23:21:04	61.52	51.60	2.9

Примечание: f — фиксированная глубина.

Note: f — fixed depth.

Рис. 3. Разные решения эпицентра землетрясения 22 сентября 2008 г.

Fig. 3. Different solutions of the earthquake epicenter on September 22, 2008

04:46:30       04:47:05       04:47:40       04:48:15       04:48:50       04:49:25       04:50:00       04:50:35       04:51:10

Рис. 4. Фрагменты записей вертикальной компоненты землетрясения 20 октября 2009 г., расположенные по времени прихода первой фазы

Fig. 4. Fragments of records with the vertical component of the earthquake on October 20, 2009, located on the arrival time of the first phase

Таблица 3 . Станционный бюллетень землетрясения 20 октября 2009 г.

Table 3 . Phase picks for October 20, 2009

Код станции Station code	Время вступления сейсмических фаз, ч:мин:с Time of arrival of seismic phases, h:min:s P                     S		A,°	AZM,°	A, мкм	T, c	Магнитуда Magnitude
PR4R	04:46:30.8	04:47:05.5	2.9	84.3
PR2R	04:46:34.9	04:47:13.7	3.2	72.9	0.097	0.2	М^ЗЗ
PR3R		04:47:24.4	3.6	91.9
PR1R	04:46:42.1	04:47:25.4	3.7	64.1	0.046	0.3	ML = 33
PRO	04:46:53.3	04:47:45.5	4.6	330.6
ARU	04:46:55.4	04:47:48.2	4.7	102.8	0.032 0.064	2.7 4.7	Ml = 3A Ms = 2.5
SVUR	04:47:05.9	04:48:09.3	5.6	59.7
SVE		04:48:11.2	5.7	95.0
KLM	04:47:17.3	04:48:27.9	6.4	303.9	0.053	5.3	— 2.6
JOF	04:48:15.9	04:50:09.7	10.7	306.8
SUF		04:51:03.2	13.0	302.7

Другие решения эпицентра землетрясения показаны в табл. 4 и на рис. 5. По нашим расчетам, эпицентр находился в 4 км северо-западнее с. Ильинское Немско-го района Кировской области, в 5.8 км северо-восточнее слияния рек Суна и Воя. По данным ГИ УрО РАН (MIRAS), событие произошло на 17 км северо-восточнее, в Богородском районе, по NORSAR — в Кильмезском районе Кировской области.

Сейсмотектоническая позиция

В тектоническом плане землетрясения северо-востока Русской плиты (землетрясения 2008 и 2009 гг.) относятся к Кировско-Кажимскому авлакогену и прилегающим к нему сводам Волго-Уральской антеклизы (рис. 6).

Кировско-Кажимский авлакоген расположен в пределах северного окончания Волго-Уральской антеклизы и по существу представляет собой два палеорифта, вложенных друг в друга. Первый, средневерхнери-фейский, занимая узкую площадь между Кировом и Сыктывкаром, раскрывается в Притиманский перикра- тонный прогиб, погружается на север до глубины 4000 и более метров. Этот палеорифт известен в литературе как Кировско-Кажимский. На рифейскую структуру накладывается более широкий девонский грабен, который наращивает Вятскую систему нарушений в южном направлении вплоть до Жигулевского свода [1]. Этот палеорифт получил название Казанско-Кажимского. Протяженность его с юго-запада на северо-восток составляет 720 км при ширине от 25 до 100—120 км, поверхность фундамента расположена на глубине около 2000 м. Консолидированная кора авлакогена осложнена разломами субмеридионального, северо-восточного и субширотного простирания.

Землетрясение 2008 г. произошло в узком «внутреннем» грабене, который контролируется системой тектонических нарушений северо-восточного простирания и сбросами большой амплитуды. Здесь происходит резкое погружение кристаллического фундамента с поднятий в авлакоген по системе ступенеобразных сбросов, осложненных сдвигами, обусловленными погружением север-

Таблица 4. Параметры землетрясения 20 октября 2009 г. по данным различных сейсмологических центров

Table 4 . Earthquake parameters on October 20, 2009, from various seismological centers

Источник / Source	Время в очаге, ч:мин:с Time in focus, h:min:s		X, "E	Магнитуда Magnitude	Глубина, км Depth, km
ИГ Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, уточнение Institute of geology Komi SC UB RAS, update	04:45:43.9	57.777	50.364	M£=3.4/3 A=9.8/3 M,=2.6/2	5
ФИЦ ЕГС РАН, Обнинск, Пермь [3, 8] OS RAS, Obninsk, Perm	04:45:50	57.83	50.64	M£=3.0	lOf
NORSAR [22]	04:45:35	57.19	50.91	3.0

Рис. 5. Разные решения эпицентра землетрясения 20 октября 2009 г.

Fig. 5. Different solutions of the earthquake epicenter on October 20, 2009

Рис. 6. Схематическая карта тектонического районирования поверхности фундамента Кировско-Кажимского авлакогена и его обрамления [16] с эпицентрами землетрясений 1795—2016 гг. [11, 12]. 1—3 — границы структур: 1 — надпорядковых, 2 — первого порядка, 3 — второго порядка; 4, 5 — эпицентры землетрясений: 4 — исторических, 5 — инструментальных

Fig. 6. Schematic map of the tectonic zoning of the surface of the basement of the Kirov-Kazhim aulacogen and its margins [16] with earthquake epicenters of 1795—2016 [11, 12]. 1—3 — the boundaries of the structures: 1 — above the order, 2 — of the first order, 3 — of the second order; 4, 5 — epicenters of earthquakes: 4 — historical, 5 — instrumental ной части авлакогена в Вычегодский прогиб. Эпицентр 2009 г. приурочен к восточному борту южной части Кировско-Кажимского авлакогена, которая распадается на более мелкие грабенообразные троги.

Обсуждение результатов

Регистрация сейсмических событий в пределах Кировско-Кажимского авлакогена подтверждает, что данная структура древнего заложения до сих пор является тектонически активной и сейсмогенерирующей. Вместе с тем фиксируемые сейсмические события слабые, что обусловлено малой скоростью деформации земной коры в данном регионе. GPS-мониторинг [13] показал, что горизонтальные движения имеют характерные для Русской платформы направления и скорости смещений, которые составля- ют около 25—30 мм/год на восток и около 5—10 мм/год на север. Скорости вертикальных движений в 2—3 раза превосходят горизонтальные. В работе Коппа и др. [5] подтверждается участие горизонтальной компоненты напряжений и разноранговые поля напряжений Вятско- Камского региона. Показаны два конкурирующих вида сбросового режима с растяжениями. Выявлена динамическая расслоен-ность новейшего поля напряжений в вертикальном разрезе, отражающая то, что передатчиком тектонического давления по горизонтали является консолидированная кора (к ней приурочено большинство гипоцентров землетрясений), включающая фундамент. В то же время ее чехол ведет себя пассивно: он практически не участвует в передаче напряжений, более того, гасит глубинные горизонтальные напряжения и трансформирует сжатие в растяжение.

Регистрация сейсмических событий на северо- востоке Русской плиты свидетельствует, что платформенная территория не является сейсмически пассивной. И хотя фиксируемые землетрясения в основном низкомагнитуд-ные и верхнекоровые, они отражают современную тектоническую активизацию земной коры.

В настоящее время без привлечения сейсмических записей соседних сейсмологических центров расчет координат и параметров эпицентров сейсмических событий невозможен из-за нестабильной работы устаревшей сейсмической аппаратуры и высокого уровня техногенных помех в местах установки станций. Исходя из вышеизложенного, актуальной задачей является обеспечение надежного сейсмологического мониторинга территории Республики Коми.

Автор глубоко признателен коллегам из ФИЦ ЕГС РАН Архангельска и Перми за предоставленные записи сейсмических событий.