Моделирование напряженно-деформированного состояния и косейсмические проявления эпицентральной зоны Тангшаньского землетрясения (северо-восток Китая)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В статье рассмотрены результаты численного моделирования и анализа напряженного-деформированного состояния эпицентральной зоны сильного землетрясения на северо-востоке Китая, произошедшее 27.07.1976 г. с магнитудой Мs = 7.8. Во многих современных работах продолжаются обсуждения причин столь сильного землетрясения, которое произошло в тектонических условиях – далеко расположенного от межплитовых границ, внутри Тангшаньского тектонического блока, ограниченного тектоническими разломами. Вместе с тем, опубликованные новые геодинамические, сейсмологические, геофизические и геодезические данные дают уверенность в определяющей роли разломной тектоники в этом регионе.

На основе анализа результатов моделирования напряженно-деформированного состояния предшествующего Тангшаньскому землетрясению, косейсмических геофизических и геодезических данных нами предлагается модель формирования разрыва землетрясения. Результаты сопоставления независимых оценок напряжений сдвига с результатами моделирования в очагах сильных землетрясений дают основание предположить, что области концентрации тектонических напряжений локализованы в межразломном промежутке Тангшаньского разлома, достигая максимальных значений в окончании разломов σi ≈ 50 МПа и τxy ≈ 20 МПа. Гипоцентр главного сейсмического события (с учетом ошибки определения координат) находится в области интенсивности напряжений 35–50 МПа и отношении главных напряжений σxx/σyy ≈ 8–10. Следует ожидать, что эти зоны являются местом старта разрыва, протяженность которого зависит от объема накопленной упругой потенциальной энергии тектонических напряжений в прилегающей области. Для Тангшаньского землетрясения эта область соответствует высокой интенсивности напряжений >30 МПа в полосе, протяженностью свыше 30 км, и ширине, достигающей 4.5 км.

Об авторах

В. Н. Морозов

Геофизический центр РАН

Email: ai.manevich@yandex.ru
Россия, д. 3, Молодежная ул., 119296 Москва

А. И. Маневич

Геофизический центр РАН; Национальный исследовательский технический университет (МИСиС)

Автор, ответственный за переписку.
Email: ai.manevich@yandex.ru
Россия, д. 3, Молодежная ул., 119296 Москва; д. 4, Ленинский проспект, 119049 Москва

И. В. Лосев

Геофизический центр РАН

Email: ai.manevich@yandex.ru
Россия, д. 3, Молодежная ул., 119296 Москва

Список литературы

  1. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. – М.: Наука, 1975. 535 с.
  2. Динник А.Н. Устойчивость арок. – М.: ОГИЗ ГОСТЕХИЗДАТ, 1946. 127 с.
  3. Добровольский И.П. Математическая теория подготовки и прогноза тектонического землетрясения. – М.: Физматлит, 2009. 240 с.
  4. Есиков Н.П. Современные движения земной поверхности с позиции теории деформации. – Новосибирск: Наука, СО РАН. 1991. 226 с.
  5. Забродин В.Ю., Рыбас О.В., Гильманова Г.З. Разломная тектоника материковой части Дальнего востока России. – Владивосток: Дальнаука, 2015. 132 с.
  6. Зубков А.В. Закон формирования природного напряженного состояния земной коры // Литосфера. 2016. № 5. С. 146‒151.
  7. Кочарян Г.Г. Геомеханика разломов. – М.: ГЕОС, 2016. 424 с.
  8. Маневич А.И., Шевчук Р.В., Лосев И.В., Кафтан В.И., Урманов Д.И., Шакиров А.И. Определение и визуализация параметров движений и деформаций земной поверхности по данным ГНСС-наблюдений в среде Python 3 и QGIS 3 // Геодезия и картография. 2023. № 12. С. 17–26. Doi: https://doi.org/10.22389/0016-7126-2023-1002-12-17-26
  9. Морозов В.Н., Кафтан В.И., Татаринов В.Н., Колесников И.Ю., Маневич А.И., Мельников А.Ю. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния и результаты GPS-мониторинга эпицентральной зоны землетрясения 24 августа 2014 (г. Напа, шт. Калифорния, США) // Геотектоника. 2018. № 5. С. 90–102. Doi: https://doi.org/10.1134/S0016853X18040069
  10. Морозов В.Н., Маневич А.И., Татаринов В.Н. Ретроспективный прогноз места и интенсивности двух сильных коровых землетрясений в Иране и Индии // Вулканология и сейсмология. 2023. № 3. С. 69–78. Doi: https://doi.org/10.31857/S020303062370013X
  11. Морозов В.Н., Татаринов В.Н., Колесников И.Ю., Маневич А.И. Моделирование напряженно-деформированного состояния эпицентральной зоны сильного землетрясения в Иране (26 декабря 2003 г. M w = 6.6) // Физика Земли. 2018. № 4. С. 68‒78. Doi: https://doi.org/10.1134/S0002333718040087
  12. Ризниченко Ю.В. Размеры очага корового землетрясения и сейсмический момент // Исследования по физике землетрясений. – М.: Наука. 1976. С. 9–27.
  13. Селин К.В. Изменение первоначальных горизонтальных напряжений массива с глубиной в различных регионах мира // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008. № 10. С. 297‒301.
  14. Шерман С.И., Семинский С.А., Борняков С.А., Буддо В.Ю., Лобацкая Р.М., Адамович А.Н., Трусков В.А., Бабичев А.А. Разломообразование в литосфере: зоны сдвига. – Новосибирск: Наука, 1992. 258 с.
  15. Allen M.B., Macdonald D.I.M., Zhao X., Vincent S.J., Brouet-Menzies C. Early Cenozoic two-phase extension and late Cenozoic thermal subsidence and inversion of the Bohai Basin, northern China // Marine and Petrol. Geol. 1997. Vol. 14. P. 951–972.
  16. Bouasla S. The 1976 China, Tangshan earthquake Mw=7.8 mechanism in retrospect // J. Appl. Sci. 2009. Vol. 9. Is. 15. P. 2714–2724. Doi: https://doi.org/10.3923/jas.2009.2714.2724
  17. Butler R.S., Gordon S., Kanamori H. The July 27, 1976 Tangshan, China earthquake – A complex sequence of intraplate events // Bull. Seismol. Soc. Am. 1979. Vol. 69. No. 1. P. 207–220. Doi: https://doi.org/10.1785/BSSA0690010207
  18. Chen P.-S., Xiao L., Bai T.-X., Wang X.-L. The environments shear stress field for the 1976 Tangshan earthquake sequence // ACTA Seismologica Sinica. 1994. Vol. 7. Vol. 4. P. 549–557. Doi: https://doi.org/10.1007/BF02650740
  19. Feng X., Ma J., Zhou Y., England P., Parsons B., Rizza M.A., Walker R.T. Geomorphology and paleoseismology of the Weinan fault, Shaanxi, Central China, and the source of the 1556 Huaxian earthquake // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2020. Vol. 125. No. 12. Doi: https://doi.org/10.1029/2019JB017848
  20. Grown E.T., Hoek E. Trends in relations between measured in situ stresses with depth // Int. J. of Rock Mechanics and Mining Sci. 1978. Vol. 15. Is. 4. P. 211‒215.
  21. Guo H., Jiang W., Xie H. Multiple faulting events revealed by trench analysis of the seismogenic structure of the 1976 Ms=7.1 Luanxian earthquake, Tangshan Region, China // J. Asian Earth Sci. 2017. Vol. 147. P. 424–438. Doi: https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2017.06.004
  22. Guo H., Zhao J. The surface rupture zone and paleoseismic evidence on the seismogenic fault of the 1976 M=7.8 Tangshan earthquake, China // Geomorphology. 2019. Vol. 327. P. 297–306. Doi: https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2018.11.006
  23. Li J.-H., Hao S.-J., Hu Y.-T. Tectonic setting of the seismogeny of the 1976 Tangshan, China M=7.8 earthquake // ACTA Seismologica Sinica. 1998. Vol. 11. No. 5. P. 539–546. Doi: https://doi.org/10.1007/s11589-998-0068-9
  24. Li Y., Du J., Wang X., Zhou X., Xie C., Cui Y. Spatial variations of soil gas geochemistry in the Tangshan area of northern China // Article in Terrestrial Atmospheric and Oceanic Sciences. 2013. Vol. 24. No. 3. P. 323–332. Doi: https://doi.org/10.3319/TAO.2012.11.26.01(TT)
  25. Li Z., Ni S., Roecker S., Bao F., Wei X., Yuen D. Seismic imaging of source region in the 1976 Ms=7.8 Tangshan earthquake sequence and its implications for the seismogenesis of intraplate earthquakes // Bull. Seism. Soc. Am. 2018. Vol. 108. No. 3A. P. 1302–1313. Doi: https://doi.org/10.1785/0120170389
  26. Liu K., Li Y., Nan Y., Liu B., Wang W. Detailed shallow structure of the seismogenic fault of the 1976 Ms=7.8 Tangshan earthquake, China // Frontiers in Earth Sci. 2022. Vol. 10. Doi: https://doi.org/10.3389/feart.2022.946972
  27. Liu Y., Wang J., Chen J.-H., Li S., Guo B. Seismogenic tectonic environment of 1976 Great Tangshan earthquake: results from dense seismic array observations // Earth Sci. Frontiers. 2007. Vol. 14. Is. 6. P. 205–213. Doi: https://doi.org/10.1016/S1872-5791(08)60012-3
  28. Liu Y., Zhuang J., Jiang C. Background seismicity before and after the 1976 Ms=7.8 Tangshan earthquake: Is its aftershock sequence still continuing? // Seism. Res. Lett. 2021. Vol. 92. No. 2A. P. 877–885. Doi: https://doi.org/10.1785/0220200179
  29. Mearns E., Sornette D. A transfer fault complex to explain the geodynamics and faulting mechanisms of the 1976 Ms=7.8 Tangshan earthquake China // J. Asian Earth Sci. 2021. Vol. 213. Doi: https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2021.104738
  30. Qi J., Yang Q. Cenozoic structural deformation and dynamic processes of the Bohai Bay basin province, China // Marine and Petrol. Geol. 2010. Vol. 27. P. 757–771. Doi: https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2009.08.012
  31. Qu W., Gao Y., Zhang Q., Hao M., Wang Q. Present crustal deformation and stress-strain fields of North China revealed from GPS observations and finite element modelling // J. Asian Earth Sci. 2019. Vol. 183. Doi: https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2019.103959
  32. Ruihao L., Zhaozhu F. Local gravity variations before and after the Tangshan earthquake (M = 7.8) and the dilatation process // Tectonophysics. 1983. Vol. 97. Is. 1–4. P. 159–169. Doi: https://doi.org/10.1016/0040-1951(83)90143-9
  33. Tian X., Gong J., Zhai Z. Natural disasters and human capital accumulation: Evidence from the 1976 Tangshan earthquake // Economics of Education Rev. 2022. Vol. 90. Doi: https://doi.org/10.1016/j.econedurev.2022.102304
  34. Tian Z.-Y., Han P., Xu K.-D. The Mesozoic-Cenozoic East China rift system // Tectonophysics. 1992. Vol. 208. P. 341–363. Doi: https://doi.org/10.1016/0040-1951(92)90354-9
  35. Wells D.L., Coppersmith K.J. New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement // Bull. Seism. Soc. Am. 1994. Vol. 84. No. 4. P. 975–1002. Doi: https://doi.org/10.1785/BSSA0840040974
  36. Yong-Ge W., Yong-Kui W., Zhi-Tong J., Shu-Zhong S., Zhao-Cai L., Fan Y., Tian F. Rupture distribution of the 1976 Tangshan earthquake sequence inverted from geodetic data // Chin. J. Geophys. 2017. Vol. 60. No. 6. P. 583–601. Doi: https://doi.org/10.1002/cjg2.30070
  37. Yu F., Koyi H. Cenozoic tectonic model of the Bohai Bay Basin in China // Geol. Magazine. 2016. Vol. 153. Is. 5–6. P. 866–886. Doi: https://doi.org/10.1017/S0016756816000492
  38. Zhang G., Ji Y., Guo H., Hu X. Complex fault geometry of the 1976 Ms=7.8 Tangshan earthquake source region in North China // Tectonophysics. 2022. Vol. 845. Doi: https://doi.org/10.1016/j.tecto.2022.229642

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024