1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геотектоника
  4. № 3, 2023

Геотектоника, 2023, № 3, стр. 78-93

Сейсмотектонические следствия сильного землетрясения Маули (27.02.2010 г., Mw = 8.8) в Чили: численное моделирование напряженно-деформированного состояния западной окраины Южно-Американской литосферной плиты

В. Н. Морозов 1, А. И. Маневич 1, *

1 Геофизический центр РАН
119296 Москва, Молодежная ул., д. 3, Россия

* E-mail: a.manevich@gcras.ru

Поступила в редакцию 13.03.2023
После доработки 31.03.2023
Принята к публикации 11.04.2023

Аннотация

В статье рассмотрены сейсмотектонические следствия сильного Чилийского землетрясения Маули с магнитудой Мw = 8.8, произошедшего 27 февраля 2010 г. в Чили, как проявление крупномасштабного геологического события общего сейсмотектонического процесса на западной окраине Южно-Американской плиты (Чилийский сектор). В нашем исследовании показано, что проявления постсейсмических процессов землетрясения Маули захватывают значительно большую область по сравнению с эпицентральной зоной афтершоков. На основе сопоставления результатов проведенного численного моделирования напряженно-деформированного состояния литосферы до и после землетрясения, сейсмологических, геодезических и спутниковых данных нами предлагается альтернативная модель развития сейсмотектонического процесса в районе Чилийского сектора Южно-Американской литосферной плиты. Моделирование напряженно-деформированного состояния было выполнено методом конечных элементов. Очаг землетрясения Маули, расположенный на глубине 33 км, попадает в область относительно высоких значений напряжений сжатия и положительных максимальных напряжений сдвига. Показано, что и другие сильные землетрясения Чилийского сектора в интервале глубин от 20 до 50 км вызваны высокой концентрацией тектонических напряжений в области перехода от океанической к континентальной литосфере. В предложенной модели сейсмотектонического процесса показано, что после сильных землетрясений, разрывы ослабляют контакт между океанической и континентальной литосферой. Резкое погружение континентальной литосферы в мантию вызывает возрастание давления вязкого расплава, что способствует его проникновению в трещины и подъему к поверхности, вызывая последующие вулканические извержения. Показано, что полученные результаты, в сопоставлении с косейсмическими последствиями землетрясения не противоречат полученными нами результатам численного моделирования и дают новые представления о строении литосферы в переходной зоне континент‒океан и развитии сейсмотектонического процесса.

Ключевые слова: Южно-Американская литосферная плита, землетрясение Маули, плита Наска, Чилийский желоб, напряженно-деформированное состояние, разлом, численное моделирование

Список литературы

  1. Ломизе М.Г. Анды как периферический ороген распадающейся Пангеи // Геотектоника. 2008. № 3. С. 51‒72.

  2. Ломизе М.Г. Арауканский вулканический пояс (Анды) // Докл. АН СССР. 1973. Т. 213. № 5. С. 1147–1150.

  3. Ломизе М.Г. Донеогеновый вулканизм и тектоника Чилийско-Аргентинских Анд // Геодинамические исследования. 1975. № 2. С. 5–75.

  4. Ломизе М.Г. Тектонические развитие и вулканизм Чилийско-Аргентинских Анд // Бюлл. МОИП. Геология. 1975. Т. 2. № 3. С. 48‒69.

  5. Милановский Е.Е. Кайнозойский орогенез Центральных Анд // Геодинамические исследования. 1975. № 2. С. 76–161.

  6. Михайлов В.О., Тимошкина Е.П., Смирнов В.Б., Хайретдинов С.А., Дмитриев П.Н. К вопросу о природе постсейсмических деформационных процессов в районе землетрясения Маули, Чили, 27.02.2010 г. // Физика Земли. 2020. № 6. С. 38–47. https://doi.org/10.31857/S0002333720060046

  7. Морозов В.Н. Глобальный тектогенез. Основные черты. – М.: ГЕОС, 1999. 169 с.

  8. 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. https://doi.org/10.1134/S0016853X18040069

  9. Пущаровский Ю.М., Архипов И.В. Тектонические аспекты Чилийских Анд // Геотектоника. 1972. № 1. С. 88–104.

  10. Романюк Т.В. Позднекайнозойская геодинамическая эволюция центрального сегмента Андийской субдукционной зоны // Геотектоника. 2009. № 4. С. 63–83.

  11. Романюк Т.В., Ребецкий Ю.Л. Плотностные неоднородности, тектоника и напряжения Андийской субдукционной зоны на 21° ю.ш. ‒ Ст.I. ‒ Геофизическая модель и тектоника // Физика Земли. 2001. № 2. С. 23–35.

  12. Романюк Т.В., Ребецкий Ю.Л. Плотностные неоднородности, тектоника и напряжения Андийской субдукционной зоны на 21° ю.ш. ‒ Ст. II. ‒ Тектонофизическая модель // Физика Земли. 2001. № 2. С. 36–57.

  13. Barrientos S., Vera E., Alvarado P., Monfret T. Crustal seismicity in Central Chile // J. South Am. Earth Sci. 2004. Vol. 16. Is. 8. P. 759–768. https://doi.org/10.1016/j.jsames.2003.12.001

  14. Beck S., Barrientos S., Kausel E., Reyes M. Source characteristics of historical earthquakes along the Central Chile subduction zone // J. South Am. Earth Sci. 1998. Vol. 11. No. 2. P. 115–129. https://doi.org/10.1016/S0895-9811(98)00005-4

  15. Comsol Multiphysics. ‒ URL: https://www.comsol.com/ [Accessed: 25.01.2023].

  16. Conrad C. P., Lithgow-Bertelloni C. Influence of continental roots and asthenosphere on plate-mantle coupling // Geophys. Res. Lett. 2006. Vol. 33. Is. 5. L05312 https://doi.org/10.1029/2005gl025621

  17. Cowan H., Beattie G., Hill K., Evans N., McGhie C., Gibson G., Lawrance G., Hamilton J., Allan P., Bryant M., Davis M., Hyland C., Oyarzo-Vera C., Quintana-Gallo P., Smith P. The M8.8 Chile earthquake, 27 February 2010 // Bull. New Zealand Soc. Earthquake Engineer. Vol. 44. Is. 3. P. 123–166. https://doi.org/10.5459/bnzsee.44.3.123-166

  18. Delouis B., Monfret T., Dorbath L., Pardo M., Rivera L., Comte D., Haessler H., Caminade J.P., Ponce L., Kausel E., Cisternas A. The Mw = 8.0 Antofagasta (Northern Chile) Earthquake of 30 July 1995: A Precursor to the End of the Large 1877 Gap // Bull. Seism. Soc. Am. 1997. Vol. 87. No. 2. P. 427–445. https://doi.org/10.1785/BSSA0870020427

  19. Delouis B., Pardo M., Legrand D., Monfret T. The Mw 7.7 Tocopilla Earthquake of 14 November 2007 at the Southern Edge of the Northern Chile Seismic Gap: Rupture in the Deep Part of the Coupled Plate Interface // Bull. Seism. Soc. Am. 2009. Vol. 99. No. 1. P. 87–94. https://doi.org/10.1785/0120080192

  20. Duputel Z., Rivera L., Kanamori H., Hayes G. W phase source inversion for moderate to large earthquakes (1990–2010) // Geophys. J. Int. 2012. Vol. 189. Is. 2. P. 1125–1147. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2012.05419.x

  21. Earthquake Hazards Program USGS. M = 8.8 ‒ 36 km WNW of Quirihue, Chile. ‒ URL: https://earthquake.usgs. gov/earthquakes/eventpage/official20100227063411530_ 30/executive [Accessed: 25.01.2023].

  22. Gavin P.H., Bergman E., Johnson K.L., Benz H.M., Brown L., Meltzer A.S. Seismotectonic framework of the 2010 February 27, Mw = 8.8 Maule, Chile earthquake sequence // Geophys. J. Int. 2013. Vol. 195. Is. 2. P. 1034–1051. https://doi.org/10.1093/gji/ggt238

  23. Grossi P., Williams C., Cabrera C., Tabucchi T., Sarabandi P., Rodriguez A., Aslani H., Rahnama M. The 2010 Maule, Chile earthquake: Lessons and future challenges. ‒ Ed.by M. Rahnama, (Risk Management Solutions, USA. 2011), 41 p.

  24. Kley J., Monaldi C.R. Tectonic shortening and crustal thickness in the Central Andes: How good is the correlation? // Geology. 1998. Vol. 26. Is. 8. P. 723–726.

  25. Moreno T., Gibbons W. The Geology of Chile. ‒ Ed. by B. Pankhurst, (Geol. Soc., London. UK. 2007), 395 p.

  26. Morozov V.N., Tatarinov V.N., Kagan A.I. Seismotectonic model of the western margin of the South American Plate. ‒ In: Heat-Mass Transfer and Geodynamics of the Lithosphere. ‒ Springer. Innovation and Discovery in Russian Science and Engineering, (Springer. 2021), P. 469–479. https://doi.org/10.1007/978-3-030-63571-8_28

  27. Pararas-Carayannis G. The earthquake and tsunami of 27 February 2010 in Chile ‒ evaluation of source mechanism and of near and far-field tsunami effects // Sci. Tsunami Hazards. 2010. Vol. 29. No. 2. P. 96–126.

  28. Pardo M., Comte D., Monfret T. Seismotectonic and stress distribution in the Central Chile subduction zone // J. South Am. Earth Sci. 2002. Vol. 15. Is. 1. P. 11–22. https://doi.org/10.1016/S0895-9811(02)00003-2

  29. Pritchard M., Jay J., Aron F., Henderson S.T., Lara L.E. Subsidence at southern Andes volcanoes induced by the 2010 Maule, Chile earthquake // Nature Geoscience. 2013. Vol. 6. P. 632–636. https://doi.org/10.1038/ngeo1855

  30. Qu W., Han Y., Lu Z., An D., Zhang Q., Gao Y. Co-seismic and post-seismic temporal and spatial gravity changes of the 2010 Mw 8.8 Maule Chile earthquake observed by GRACE and GRACE Follow-on // Remote Sensors. 2020. Vol. 12(17). P. 2768. https://doi.org/10.3390/rs12172768

  31. Rietbrock A., RyderI., Hayes G., Haberland C., Comte D., Roecker S., Lyon-Caen H. Aftershock seismicity of the 2010 Maule Mw = 8.8, Chile, earthquake: Correlation between co-seismic slip models and aftershock distribution? // Geophys. Res. Lett. 2012. Vol. 39. Is. 8. P. L08310. https://doi.org/10.1029/2012GL051308

  32. Ruiz J.A., Hayes. P.H., Carrizo D., Kanamori H. Seismological analyses of the 2010 March 11, Pichilemu, Chile, Mw = 7.0 and Mw = 6.9 coastal intraplate earthquakes // Geophys. J. Int. 2014. Vol. 197. Is. 1. P. 414–434. https://doi.org/10.1093/gji/ggt513

  33. Ryder I., Rietbrock A., Kelson K., Bürgmann R., Floyd M., Socquet A., Vigny C., Carrizo D. Large extensional aftershocks in the continental forearc triggered by the 2010 Maule earthquake, Chile // Geophys. J. Int. 2012. Vol. 188. Is. 3. P. 879–890. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2011.05321.x

  34. Takada Y., Fukushima Y. Volcanic Subsidence Triggered by Megathrust Earthquakes // J. Disaster Res. 2014. Vol. 9. Is. 3. P. 373–380. https://doi.org/10.20965/jdr.2014.p0373

  35. Takada Y., Fukushima Y. Volcanic subsidence triggered by the 2011 Tohoku earthquake in Japan // Nature Geoscience. 2013. Vol. 6. P. 637–641. https://doi.org/10.1038/ngeo1857

  36. Vigny C., Socquet A., Peyrat S., Ruegg J.-S., Métois M., Madariaga R., Morvan S., Lancieri M., Lacassin R., Campos J., Carrizo D., Bejar-Pizarro M., Barrientos S., Armijo R., Aranda C., Valderas-Bermejo M.-C., Ortega I., Bondoux F., Baize S., Lyon-Caen H., Pavez A., Vilotte J.P., Bevis M., Brooks B., Smalley R., Parra H., Baez J.-C., Blanco M., Cimbaro S., Kendrick E. The 2010 Mw 8.8 Maule Megathrust Earthquake of Central Chile, Monitored by GPS // Science. 2011. Vol. 332. No. 6036. P. 1417–1421. https://doi.org/10.1126/science.1204132

  37. Yamazaki Y., Cheung K.F. Shelf resonance and impact of near-field tsunami generated by the 2010 Chile earthquake // Geophys. Res. Lett. 2011. Vol. 38. Is. 12. L12605. https://doi.org/10.1029/2011GL047508

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геотектоника

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал