Постановка задач и методический подход

Представленный в разделе 3.1 каталог сильных (M_s ≥ 5,7) землетрясений ох­ватывает Альпийско-Гималайский орогенический пояс и прилегающие терри­тории. Этот регион был издавна заселён, и история его цивилизованного разви­тия длится несколько тысячелетий.

На основе составленного каталога нами предпринята попытка количествен­но оценить распределение сильной сейсмичности в рассматриваемом регионе. При интерпретации результатов мы исходили из того известного положения, что основное воздействие на людей и их деятельность оказывают землетрясе­ния, очаги которых расположены в земной коре и самых верхах мантии (не глубже 70 км). На этих глубинах очаги распределены неравномерно. В рассма­триваемом регионе они обычно концентрируются в верхнекоровом слое мощ­ностью до 20-30 км. Принято различать рассеянную и сосредоточенную сейс­мичность [Шебалин и др., 1991]. К последней относится большинство сильных землетрясений. На многочисленных примерах убедительно показано, что сосре­доточенная коровая сейсмичность, как правило, группируется в линейные зоны, разделяющие относительно малосейсмичные области [Ambraseys, 1970, 1988, 1989; Berberian, 1976, 1977; Дотдуев, 1986; Полякова, 1985]. В.И. Уломов назвал такие зоны сейсмическими линеаментами [Уломов, Шумилина, 1999; Ulomov, 2000]. Им на земной поверхности обычно соответствуют зоны активных разло­мов [Shebalin et al., 2000; Trifonov, 2000].

Нами исследованы также временные вариации проявлений сильных земле­трясений в пределах региона, как вековые в течение всего периода наблюдений, так и высокочастотные в течение XX века.

Однако наблюдений XIX-XX вв. недостаточно для выявления вековых ва­риаций сильной сейсмичности, в связи с чем важнейшей становится проблема представительности регистрации сильных землетрясений до XIX в. и надёж­ности определения их параметров. Многие такие землетрясения остались не­зафиксированными. Об этом свидетельствует, в частности, тот факт, что со­отношение между различными по магнитудам сильными событиями XIX-XX вв., в общем отвечающее графику повторяемости землетрясений со­ответствующей части региона, нарушается для более ранних событий. Среди них сильнейших оказывается непропорционально много по сравнению с от­носительно слабыми, значительная часть которых осталась незафиксирован­

ной. Это касается не только событий с Ms = 5,7-6,9, но и части землетрясений с Ms > 1.

Первые письменные свидетельства о сильных землетрясениях относятся к первой половине VIII в. до н.э. Это известное место из Книги пророка Захарии:

«И станут ночи Его (Господа) в тот день на горе Елеонской, которая пред лицем Иеру­салима к востоку; и раздвоится гора Елеонская от востока к западу весьма большою доли­ною, и половина горы отойдет к северу, а половина ее - к югу. И вы побежите в долину гор Моих; ибо долина гор будет простираться до Асима; и вы побежите, как бежали от землетря­сения во дни Озии, царя Иудейского... И будет в тот день, живые воды потекут из Иерусали­ма, половина их к морю восточному и половина их к морю западному: летом и зимой так бу­дет» [Зах.

Поскольку годы правления иудейского царя Озии известны, землетрясение датировано примерно 760 г. до н.э. Его магнитуда Msоценена в 7,3 по аналогии с деформационным эффектом более поздних.подобных событий [Nur, 1991].

Вулканическое извержение той же эпохи, вероятно, сопровождавшееся или, скорее, предварявшееся землетрясением, засвидетельствовано Хорхрос- ской клинописью урартского царя Аргишти I (787-766 гг. до н.э.), найденной возле оз. Ван (см. раздел 6.3). В ней сообщается о военном походе на север, на территорию современной Армении, и вулканическом извержении во вре­мя осады г. Бихуры, позволившем урартам сломить сопротивление осаждён­ных. Юго-восточнее оз. Севан нами найдены руины, предположительно идентифицированные с этим городом (см. разделы 6.1.2 и 6.3.2). Обнаружен сейсмогенный разрыв, по которому крепостная стена смещена на 1 м вправо и на 0,4 м по вертикали. Поскольку эпицентр, вероятно, располагался на 5-10 км южнее (вблизи извергавшегося вулкана), такое смещение могло воз­никнуть при землетрясении с M_s = 7,2. Оно предположительно датировано 782 г. до н.э.

Два приведённых письменных свидетельства уникальны. Более частая ре­гистрация сильных землетрясений началась лишь через несколько столетий - с эпохи классической Греции. Предшествовавшие сейсмические события вы­явлены архео- и палексейсмолкгхческими исследованиями, заведомо неточ­ными и избирательно характеризующими регион. Помимо возможных оши­бок датирования, неточны и оценки магнитуд. Они основаны на корреляции магнитуд и интенсивности сотрясений с амплитудами сейсмогенных подвижек и выявленными следами разрушений. Разумеется, параметры таких землетря­сений оценены с низкой надёжностью и широкими пределами возможных ошибок.

Что же касается исторических землетрясений, то их параметры определены сравнительно надёжно лишь при наличии достаточных макросейсмических дан­ных. До XIX в. таких событий немного. У прочих исторических землетрясений, происходивших до XIX в., для которых макросейсмических данных недостаточ­но для точной локализации эпицентра и определения сейсмических параметров, они оценены в широких пределах возможных ошибок и иногда неверны.

Единообразной и потому наиболее убедительной характеристикой сейсмич­ности разных частей региона в разные интервалы времени является суммарное количество выделенной сейсмической энергии. Для подсчёта энергии землетря­

сения мы пользовались формулой (6) (см. раздел 3.1). В конечном счёте, не столь существенно, насколько она точна, поскольку для наших целей важны не абсолютные, а относительные значения энергии, которые были выделены при разных землетрясениях и которые можно суммировать. Чтобы обозначить наи­более сейсмоактивные временные интервалы, сгладить и одновременно уточ­нить их, составлялись два вида гистограмм. Для 50-летних интервалов гисто­граммы первого вида представляют дискретные суммы сейсмической энергии, выделенной за 50 лет, а при составлении гистограмм второго вида использова­лось «скользящее окно»: временной ряд дробился на 10-летние интервалы, и к каждому из них относилась сумма значений энергии, выделенной в течение бли­жайших 50 лет, т.е. собственно этого интервала и предущих и последующих 20 лет. При анализе распределения сейсмичности в XX в. подобным «скользя­щим окном» для каждого года подсчитывались значения энергии, выделенной в ближайшие 5 лет.

Вместе с тем при исследовании долговременных вариаций сейсмичности мы, учитывая неточности определения Msземлетрясений до XIX в., сочли необ­ходимым дополнить картину распределения выделенной сейсмической энергии гистограммами распределения количества землетрясений в те же 50-летние ин­тервалы времени. Отдельно подсчитывалось количество землетрясений с Ms =5,7-6,5; Ms = 6,6-7,4 и Ms = 7,5-8,3, т.е близкие по магнитудам соответст­венно к 6 и 7 и приближающиеся к 8.

Оценивая представительность обсуждаемого каталога землетрясений для разных частей региона и разных отрезков времени, следует иметь в виду исто­рические условия, способствовавшие или, наоборот, препятствовавшие фикса­ции и сохранению сведений о землетрясениях. Сложные и драматические пово­роты общественного развития: войны, политическая нестабильность, социаль­ная и экономическая неустроенность, не способствовали регистрации землетря­сений, а документы, содержавшие сведения о них, могли погибать. На это дос­таточно очевидное обстоятельство обратил внимание М. Берберян [Berberian, 1994] при составлении и сейсмотектонической интерпретации каталога истори­ческих землетрясений Ирана.

Чтобы убедиться в значимости этого фактора, мы сопоставили периоды исторического развития Византийской империи [История Византии, 1967] с количеством известных в те же периоды сильных землетрясений на террито­риях самой империи и находившихся под её культурным влиянием. Это Эгей­ский регион, Греция, Анатолия и Восточное Присредиземноморье. Показате­лями упадка империи считались сокращение её территории в результате во­енных поражений, политическая нестабильность, социальные и экономиче­ские потрясения. К эпохам подъёма относились периоды расширения терри­тории в результате военной экспансии или её сохранения в результате упро­чения границ, политической стабильности и относительного социально-поли­тического благополучения.

Рис.

1-3 - землетрясения с магнитудами: 1 -M_s=5,7-6,5; 2 -M_s=6,6-7,4; 3 -M_s= 7,5-8,3,

Fig. 48. Correlation between number of strong earthquakes (N) in seismotectonic zones 3-5 (fig. 49) and phases of historical rise and degradation in the Byzantine Empire (compiled by V.G. Trifonov with using [История Византии, 1967] and Appendix 2)

1-3 - magnitudes of earthquakes: 1 - M_s = 5,7-6,5; 2 - M_s = 6,6-7,4; 3 - M_s = 7,5-8,3

Результаты сопоставления показали, что между состоянием империи и чис­лом зафиксированных землетрясений нет однозначной связи (рис. 48). Так, максимумы количества землетрясений 1151-1200 гг. (16 событий) и 12.5^^1300 гг. (19 событий) действительно совпадают с фазами относительного подъёма и благополучия Византии. Вместе с тем ряд максимумов падает на пе­реломные эпохи от подъёма и относительного благополучия к глубокому упад­ку (351-400 гг. - 22 события; 1001-1050 гг. - 23 события) или от упадка к подъ­ёму (501-550 гг. - 31 землетрясение), а максимумы 401-450 гг. и 451-500 гг. (по 21 событию в каждом), 551-600 гг. (23 события) и 1051-1100 гг. (17 событий) приходятся на фазы общественного упадка.

Повышенным количеством землетрясений отмечена середина XV в. - эпо­ха гибели Византии (падение Константинополя в 1453 г.) и коренной перестрой­ки общественной жизни. Если к этому добавить, что на эпохи упадка или пере­хода от благополучия к упадку приходятся сильнейшие землетрясения и, в част­ности, все известные землетрясения с магнитудами M_s≥ 8 (365, 859, 1114, 1201 и 1303 гг.), резоннее говорить не о лучшей регистрации землетрясений в стадии общественного благополучия, а о совпадении усиления сейсмичности с эпохами политического и экономического спада и, соответственно, о возможном вкладе последствий землетрясений в такой спад.

По-видимому, фактор неполноты регистрации землетрясений наиболее проявляется при анализе временных вариаций сейсмичности в небольших по площади сейсмотектонических зонах, но становится менее ощутимым при их объединении, как сделано на рис. 48. Это побудило нас при исследовании про­странственно-временного распределения сильных землетрясений ограничиться выделением достаточно крупных и вместе с тем сейсмотектонически обособ-

ленных зон и областей, нередко объединяющих несколько взаимосвязанных зон активных разломов и сосредоточенной сейсмичности. Были выделены сле­дующие зоны и области (рис. 49):

1. Карпато-Балканская область;

2. Восточное Средиземноморье и прилегающая часть Африки;

3. Эгейский регион, включая Грецию и прилегающую ж морю часть Ана­толии;

4. Северо-Анатолийская зона;.

5. Левантская и Восточно-Анатолийская зоны (последняя - лишь южнее зоны 4);

6. Малый Кавказ и Нижнекуринская впадина;

7. Большой Кавказ;

8. Загрос;

9. Эльбурс и Аладаг;

10. Восточный Иран и Макран;

11. Копетдаг и Биналуд;

12. Западное обрамление Индийской плиты (Белуджистан и Индская впа­дина);

13. Северный фланг Индийской плиты (Гималаи, Каракорум, Восточный Гиндукуш, Памир, Кунь-Лунь, смежные области Тибета и Тарима);

14. Западный Тянь-Шань, Афгано-Таджикская депрессия и смежная часть Туранской плиты;

15. Южный Тянь-Шань с прилегающей частью Тарима;

16. Центральный и Северный Тянь-Шань.

Выделенные зоны и области объединены в четыре провинции, занимающие в Альпийско-Гималайском поясе различное неотектоническое положение и, по существу, представляющие его разные сегменты (см. рис. 49):

I. Область взаимодействия Африканской и Анатолийской плит и европей­ской части Евразийской плиты (зоны 1-3 и западная часть зоны 4);

II. Западный фланг и северный фронт области взаимодействия ■ Аравийской и Евразийской плит (зоны 5-7 и восточная часть зоны 4);

III. Северо-восточная часть области взаимодействия Аравийской и Евразий­ской плит (зоны 8-11);

IV. Западный фланг и северная фронтальная часть области. взаимодействия Индийской и Евразийской. плит (зоны 12-16).

Рис. 49. Эпицентры сильных (M_s> 5,7) землетрясений, сейсмотектонические зоны и провин­ции центральных сегментов Альпийско-Гималайского коллизионного^ пояса (составили; Е.Р. Сенько и В.Г. Трифонов)

1- границы зон; 2 - границы провинций; 3- номера сейсмотектонических провинций: I - Карпато- Эгейской, II - Левантско-Кавказской, Ш - Иранской, ΓV - Индо-Памирской; 4— номера сейсмотектони­ческих зон (областей): 1 - Карпато-Балканской, 2 - Восточно-Средиземиоморской, 3 - Эгейской, 4—Се­веро-Анатолийской, 5 - Левантско-Восточно-Анатолийской, 6 - Малого Кавказа, 7 - Большого Кавка­за, 8 - Загросской, 9 - Эльбуреской, 10 - Восточно-Иранской, 11 - Копетдагской, 12 - Бенгальской, 13 - Памиро-Гамалайской, 14 - Турано-Таджикской, 15 - Южно-Тянь-Шаньской, 16 - Северо-Тянь-Шань­ской; 5 - эпицентры землетрясений

Fig. 49. Epicentres of strong (M_s ≥ 5,7) earthquakes, seismotectonic zones and provinces in the central segments of the Alpine-Himalayan collision belt (compiled by E.R. Senko and V.G. Trifonov)

1 - zone boundaries; 2 - province boundaries; 3 - numerals of seismotectonic provinces: I - Carpathian- Aegean, П - Levant-Caucasus, Ш - Iranian, IV - Pamir-Indian; 4 - numerals of seismotectonic zones (areas): 1 - Carpathian-Balkan, 2 - Eastern Mediterranean, 3 - Aegean, 4 - North Anatolian, 5 - Levant-East Anatolian, 6 - Lesser Caucasus, 7 - Great Caucasus, 8 - Zagros, 9 - Alborz, 10 - East Iran, 11 - Copet Dagh, 12 - Bengal, 13 - Pamir-Himalayan, 14 - Turan-Tadjik, 15 - Southern Tien Shan, 16 - Northern Tien Shan; 5 - epicentres, of earth­quakes

При сравнении провинций и зон и анализе временного ряда сейсмичности мы учитывали время начала регистрации сильных землетрясений. Единичные сведения о весьма древних сейсмических событиях, полученные методами ар- хео- и палеосейсмологии, а позднее и из случайных исторических документов, есть для многих зон и областей региона. Эти сведения учитывались в общереги­ональных оценках, но из-за своей фрагментарности не могли использоваться для построения временных рядов сейсмичности отдельных зон и областей. Принципиальным моментом в создании таких рядов было время начала систе­матической регистрации землетрясений. Его признаками считались первое появление не менее двух зафиксированных сейсмических событий в течение 50-летнего интервала и более или менее непрерывная последующая их регист­рация. Повсеместно этот момент наступал при достижении достаточно высоко­го уровня культуры общества, широком распространении письменности и появ­лении интереса к естественным и точным наукам.

В Эгейском регионе начало систематической регистрации землетрясений приходится на вторую половину VI в. до н.э., т.е. начало классического этапа Древней Греции. Чуть позже, но также в античную эпоху (вторая половина IV в. до н.э.) начинается систематическая регистрация землетрясений в Северо-Ана­толийской зоне и Восточном Присредиземноморье. В Кавказском регионе этот момент приходится на раннее Средневековье - середину V в. на Большом и на­чало VIII в. на Малом Кавказе, а в Иране и оазисах Средней Азии - на эпоху по­литического господства Багдадского халифата с его блистательными культур­ными традициями и высоким уровнем развития естественных и точных наук. Так, в Загросе и Северном Иране систематическая регистрация землетрясений начинается с IX в., а в более восточных областях Ирана и Средней Азии (Бакт- рия и Согдиана), а также в Египте - с X в. Чуть позже, с XII в., начался этот про­цесс в христианской Карпато-Балканской области. В областях, находившихся в сфере влияния индийской культуры, систематической регистрации землетрясе­ний не было, вероятно, из-за особенностей менталитета этой цивилизации, вплоть до середины XIX в., когда такая служба была налажена английской ко­лониальной администрацией. Тогда же, но уже усилиями администрации Рос­сийской империи, началась систематическая регистрация землетрясений в горах Тянь-Шаня, Памира и на обрамлениях Таримской впадины. Прежде этого не было, вероятно, из-за трудной доступности и удалённости указанных областей от крупнейших центров цивилизации.

3.2.2.