Геофизические процессы и биосфера: статья

К ПРОБЛЕМЕ УЧЕТА ПАЛЕОЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ПРИ ОЦЕНКЕ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ФЕННОСКАНДИИ
А.А. ЛУКК
А.Я. СИДОРИН
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
Журнал: Геофизические процессы и биосфера
Том: 18
Номер: 4
Год: 2019
Страницы: 129-145
УДК: 550.34+551.34.2
DOI: 10.21455/GPB2019.4-11
Информация об авторах
Аннотация
Библиографический список
Ключевые слова: Фенноскандия, дегляциация, палеоземлетрясения, современная сейсмичность, сейсмический режим, оценка сейсмической опасности
Аннотация: На территории Фенноскандии почти за 900 лет исторических наблюдений не отмечены землетрясения с M ≥ 6.5, однако выявлена резкая вспышка постгляциальной сейсмической активности в период 11 000-9000 л.н. с магнитудами землетрясений до 8 и более. Эта вспышка резко затухала во времени до сравнительно низкой современной сейсмической активности по закону, близкому к экспоненциальному. При этом сильные палеоземлетрясения распределялись не случайным образом, а в виде кластера, приуроченного к максимальной фазе дегляциации, что свидетельствует о крайне нестационарном режиме палеосейсмичности. На этом основании сделан вывод о принципиальном различии геодинамических режимов палео- и «обычной» современной сейсмичности. Анализ исторической сейсмичности Фенноскандии на протяжении последних ~900 лет показал, что, в отличие от палеоземлетрясений, магнитуда сильнейшего из известных исторических землетрясений не превышала 6.5. Поэтому логично предположить, что возникновение на территории Фенноскандии 9-10-балльных землетрясений вряд ли возможно в настоящее время и в ближайшем будущем. Отсюда следует, что при оценках ее сейсмической опасности в окрестностях особо важных инженерных объектов, включая АЭС, учитывать палеоземлетрясения вряд ли уместно. Исключение может быть сделано для объектов захоронения высокотоксичных и ядерных отходов, период биологической опасности которых достигает 100 тыс. лет и более, что соизмеримо с периодами оледенений.
Список литературы: Аветисов Г.П. Сейсмоактивные зоны Арктики. СПб: ВНИИОГ, 1996а. 183 с.

Аветисов Г.П. Тектонические факторы внутриплитовой сейсмичности западного сектора Арктики // Физика Земли. 1996б. № 12. С. 59-71.

Ассиновская Б.А., Габсатарова И.П., Панас Н.М., Юски М. Сейсмические события 2014-2016 гг. на Карельском перешейке и их природа // Сейсмические приборы. 2018. Т. 54, № 1. С. 40-61. https://doi.org/10.21455/si2018.1-4

Баранов С.В., Виноградов А.Н., Николаева С.Б., Петров С.И. Сейсмичность Кольского полуострова по инструментальным данным // Современные методы обработки и интерпретации сейсмических данных: Материалы VI Междунар. сейсмол. школы. Обнинск, 2011. С. 47-51.

Горбатов Е.С., Колесников С.Ф. Деформационные текстуры в озерно-ледниковых отложениях Хибин и оценка их сейсмогенности // Вопросы инженерной сейсмологии. 2016. Т. 44, № 3. C. 5-17. https://doi.org/10.21455/VIS2016.3-1

Горбатов Е.С., Сорокин А.А., Мараханов А.В., Ларьков А.С. Результаты детальных палеосейсмологических исследований в районе п-ова Киндо (Карельский берег Белого моря) // Вопросы инженерной сейсмологии. 2017. Т. 44, № 3. С. 5-24. https://doi.org/10.21455/VIS2017.3-1

Захарова А.И., Рогожин Е.А. Сейсмический режим Горного Алтая и сильное землетрясение 2003 г. // Сильное землетрясение на Алтае 27 сентября 2003 г.: Материалы предварительного изучения. М.: ИФЗ РАН, 2004. С. 50-54.

Захарова А.И., Рогожин Е.А. Предвестники сильных землетрясений в регионе Курильских островов после 2004 г. // Сб. тр. Седьмых геофизических чтений им. В.В. Федынского. Геофизика XXI столетия: 2007 г. Тверь: ГЕРС, 2008. С. 76-81.

Лукк А.А., Леонова В.Г., Сидорин А.Я. Еще раз о природе сейсмичности Фенноскандии // Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т. 18, № 1. С. 74-90. https://doi.org/10.21455/GPB2019.1-7

Мак-Калпин Дж.П. (ред.). Палеосейсмология. М.: Науч. мир, 2011. Т. 1-2. 960 с.

Николаева С.Б. Свидетельства сейсмических событий на побережье Мурмана в позднеледниковье и голоцене (северо-восток Балтийского щита) // Изв. РГО. 2013. Т. 165, вып. 4. С. 53-65.

Николаева С.Б., Евзеров В.Я. К геодинамике Кольского региона в позднем плейстоцене и голоцене: Обзор и результаты исследований // Вестн. Воронеж. гос. ун-та. Сер. Геология. 2018. № 1. С. 5-14.

Николаева С.Б., Никонов А.А., Шварев С.В. Детальные палеосейсмогеологические исследования на ключевом участке в бортовой зоне впадины оз. Имандра (Европейское Заполярье) - новые подходы и результаты // Геология и палеогеография полярных районов. СПб, 2012. С. 151-163.

Николаева С.Б., Никонов А.А., Шварев С.В., Родкин М.В. Детальные палеосейсмогеологические исследования в бортовой зоне впадины оз. Имандра (Кольский регион): Новые подходы и результаты // Геология и геофизика. 2018. Т. 59, № 6. С. 866-880. https://doi.org/10.15372/GiG20180608

Никонов А.А. Землетрясения и палеоземлетрясения на юго-востоке Балтийского щита // Геодинамика и геоэкология: Материалы Междунар. конф. Архангельск, 1999. С. 270.

Никонов А.А. Сейсмичность Карельского региона: Исторические землетрясения // Глубинное строение и сейсмичность Карельского региона и его обрамления / Ред. Н.В. Шаров. Петрозаводск: Карел. науч. центр РАН, 2004. С. 192-213.

Никонов А.А. Новый этап познания сейсмичности Восточно-Европейской платформы и ее обрамления // Докл. РАН. 2013. Т. 450, № 4. С. 465-469.

Никонов А.А. Сильнейшее на мурманском побережье историческое землетрясение (по преданию двинских поморов) // Юдахинские чтения. Геодинамика и экология Баренц-региона XXI в.: Материалы докл. Всерос. конф. с междунар. участием, г. Архангельск, 15-18 сентября 2014 г. Архангельск, 2014. 308 с.

Никонов А.А., Зыков Д.С. О признаках мощных землетрясений в восточном секторе Mурманской зоны (линия Карпинского) // Тр. Ферсман. науч. сессии ГИ КНЦ РАН. 2017. № 14. С. 143-148.

Никонов А.А., Шварев С.В. Землетрясения доисторического периода в системе совершенствования оценок сейсмической опасности/безопасности (Восточно-Европейская платформа и ее обрамление) // VII Общерос. конф. «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации». М., 2011. С. 224-227.

Никонов А.А., Шварев С.В. Сейсмолинеаменты и разрушительные землетрясения в российской части Балтийского щита: Новые решения для последних 13 тысяч лет // Материалы Междунар. конф. «Геолого-геофизическая среда и разнообразные проявления сейсмичности». Нерюнгри: Изд-во Техн. ин-та (филиала) СВФУ, 2015. С. 243-251.

Никонов А.А., Полещук А.В., Зыков Д.С. О новейших разрывах и палеосейсмодислокациях в Онежской палеопротерозойской структуре Фенноскандинавского щита // Тр. Карел. науч. центра РАН. 2017. № 11. С. 3-18. https://doi.org/10.17076/geo549

Никонов А.А., Зыков Д.С., Николаева С.Б., Шварев С.В. Шовная зона «линия Карпинского» на севере Европы как активный тектонически и сейсмически сейсмолинеамент высшего порядка // Проблемы тектоники и геодинамики земной коры и мантии: Материалы L Тектон. совещ. 2018. С. 52-56.

Никонов А.А., Шварев С.В., Сим Л.А., Родкин М.В., Биске Г.С., Маринин А.В. Скальные палеосейсмодеформации на Карельском перешейке (ключевой участок «пещеры Иностранцева», Ленинградская обл.) // Докл. РАН. 2014. Т. 457, № 5. С. 591-596.

Рогожин Е.А. Реконструкция долговременного сейсмического режима с использованием палеосейсмологических данных // Экстремальные природные явления и катастрофы. Т. 1. Оценка и пути снижения негативных последствий экстремальных природных явлений. М.: ИФЗ РАН, 2010. С. 44-64.

Рогожин Е.А. Очерки региональной сейсмотектоники. М.: ИФЗ РАН, 2012. 340 с.

Рогожин Е.А., Гурбанов А.Г., Мараханов А.В., Овсюченко А.Н., Спиридонов А.В., Бурканов Е.Е. О соотношении проявлений вулканизма и землетрясений на Северном Кавказе в голоцене // Физика Земли. 2005. № 3. С. 33-46.

Родина С.Н. Реконструкция долговременного сейсмического режима Корякского нагорья с использованием палеосейсмологических данных // Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных: Материалы VI Междунар. сейсмол. школы. Обнинск, 2011. С. 271-274.

Сидорин А.Я. Проблемы оценки сейсмической опасности для объектов использования атомной энергии на территории Кольского полуострова и Карелии // Наука и технологические разработки. 2018. Т. 97, № 2. С. 45-52. [Тем. вып. «Прецизионный геофизический мониторинг природных опасностей. Ч. 2. Безопасность объектов использования атомной энергии»]. https://doi.org/10.21455/std2018.2-3

Татевосян Р.Э., Мокрушина Н.Г., Аптекман Ж.Я., Татевосян Т.Н. О правомерности совместного использования макросейсмических и палеосейсмических данных // Вопросы инженерной сейсмологии. 2012. Т. 39, № 1. С. 39-66.

Хромовских В.С., Солоненко В.П., Семенов Р.М., Шилкин В.М. Палеосейсмология Большого Кавказа. М.: Наука, 1979. 188 с.

Шаров Н.В. (ред.). Глубинное строение и сейсмичность Карельского региона и его обрамления. Петрозаводск: Карел. науч. центр РАН, 2004. 353 с.

Шаров Н.В. Сейсмический мониторинг природных и техногенных событий на территории Карелии // Геология Карелии от архея до наших дней. Петрозаводск: Ин-т геологии КарНЦ РАН, 2011. С. 199-203.

Шварев С.В., Родкин М.В. Структурная позиция и параметры палеоземлетрясений в районе горы Воттоваара (Средняя Карелия, восточная часть Фенноскандинавского щита) // Вопросы инженерной сейсмологии. 2017. Т. 44, № 2. С. 35-60. https://doi.org/10.21455/VIS2017.2-3

Шварев С.В., Никонов А.А., Русаков А.В. Клиновидные структуры в рыхлых отложениях Приневской низменности как следствие сейсмических воздействий в раннем голоцене (опорный участок «Низино») // Геоморфология. 2018. № 2. С. 99-114. https://doi.org/10.7868/S0435428118020086

Эртелева О.О., Сидорин А.Я., Соколова Е.Ю., Лукк А.А., Никонов А.А., Аптикаев Ф.Ф., Шварев С.В. Методика оценки сейсмической опасности стабильных континентальных районов по комплексу палеосейсмологических и геофизических данных // Вопросы инженерной сейсмологии. 2018. Т. 45, № 4. С. 69-94. https://doi.org/10.21455/VIS2018.4-5

Ahjos T., Uski M. Earthquakes in Northern Europe in 1375-1989 // Tectonophysics. 1992. V. 207. P. 1-23.

Arvidsson R. Fennoscandian earthquakes: Whole crust rupturing related to postglacial rebound // Science. 1996. V. 274. P. 744-746.

Arvidsson R., Kulhanek O. Seismodynamics of Sweden deduced from earthquake focal mechanisms // Geophys. J. Intern. 1994. V. 116. P. 377-392.

Bungum H., Olesen O. The 31st of August 1819 Luroy earthquake revisited // Norw. J. Geol. 2005. V. 85. P. 245-252.

Bungum H., Lindholm C., Faleide J.I. Postglacial seismicity offshore mid-Norway with emphasis on spatio-temporal-magnitudal variations // Marine and Petrol. Geol. 2005. V. 22. P. 137-148. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2004.10.007

Bungum H., Alsaker A., Kvamme L.B., Hansen R.A. Seismicity and seismotectonics of Norway and nearby continental shelf areas // J. Geophys. Res. 1991. V. 96. P. 2249-2265.

Bungum H., Lindholm C.D., Dahle A., Hicks E., Hogden H., Nadim F., Holme J.K., Harbitz C. Development of a seismic zonation for Norway: Report for Norwegian Council for Building Standardization (on behalf of a consortium of industrial partners). Oslo: NORSAR and Norw. Geotech. Inst., 1998. 187 p.

Bungum H., Lindholm C.D., Dahle A., Woo G., Nadim F., Holme J.K., Gudmestad O.T., Hagberg T., Karthigeyan K. New seismic zoning maps for Norway, the North Sea and the UK // Seism. Res. Let. 2000. V. 71. P. 687-697.

Bungum H., Olesen O., Pascal C., Gibbons S., Lindholm C., Vestol O. To what extent is the present seismicity of Norway driven by post-glacial rebound? // J. Geol. Soc. London, 2010. V. 167. P. 373-384. https://doi.org/10.1144/0016-76492009-009

Byrkjeland U., Bungum H., Eldholm O. Seismotectonics of the Norwegian continental margin // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. 6221-6236.

Craig T.J., Calais E., Fleitout L., Bollinger L., Scotti O. Evidence for the release of long-term tectonic strain stored in continental interiors through intraplate earthquakes // Geophys. Res. Let. 2016. V.43. P. 6826-6836. https://doi.org/10.1002/2016GL069359

Fjeldskaar W., Lindholm C., Dehls J.F., Fjeldskaar I. Postglacial uplift, neotectonics and seismicity in Fennoscandia // Pergamon. Quaternary Sci. Rev. 2000. V. 19. P. 1413-1422.

Gregersen S. Crustal stress regime in Fennoscandia from focal mechanisms // J. Geophys. Res. 1992. V. 97. P. 11821-11827.

Gregersen S. Intraplate earthquakes in Scandinavia and Greenland neotectonics or postglacial uplift // J. Ind. Geophys. Union. 2006. V. 10, N 1. P. 25-30.

Gregersen S., Korhonen H., Husebye E.S. Fennoscandian dynamics: Present-day earthquake activity // Tectonohysics. 1991. V. 189. P. 333-344.

Hicks E.C., Bungum H., Lindholm C.D. Seismic activity, inferred crustal stresses and seismotectonics in the Rana region, Northern Norway // Quaternary Sci. Rev. 2000. V. 19. P. 1423-1436.

Hyvonen T. Seismic tomography and earthquake mechanism beneath the Central Fennoscandian shield // Report S-52, Institute of Seismology, University of Helsinki. Helsinki: Helsinki Univ. Print, 2008. P. 1-56.

Johnston A.C. Suppression of earthquakes by large continental ice sheets // Nature. 1987. V. 330. P. 467-469.

Johnston A.C. The effect of large ice sheets on earthquake genesis // Earthquakes at North-Atlantic passive margins: Neotectonics and postglacial rebound / Eds S. Gregersen, P. Basham. Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1989. P. 581-599.

Keiding M., Kreemer C., Lindholm C.D., Gradmann S., Olesen O., Kierulf H.P. A comparison of strain rates and seismicity for Fennoscandia: Depth dependency of deformation from glacial isostatic adjustment // Geophys. J. Intern. 2015. V. 202. P. 1021-1028. https://doi.org/10.1093/gji/ggv207

Korja A., Kosonen E. Seismotectonic framework and seismic source area models in Fennoscandia, Northern Europe. Helsinki: Inst. of Seismol., Univ. of Helsinki, 2015. 285 p.

Kotilainen A., Hutri K.-L. Submarine Holocene sedimentary disturbances in the Olkiluoto area of the Gulf of Bothnia: A case of postglacial paleoseismicity // Quaternary Sci. Rev. 2004. V. 23. P. 1125-1135.

Kuivamaki A., Vuorela P., Paananen M. Indications of postglacial and recent bedrock movements in Finland and Russian Karelia // Geol. Surv. of Finland. Rep. YST-99. 1998. P. 1-92.

Kujansuu R. On landslides in Finland Lapland // Geol. Surv. of Finland Bull. 1972. V. 256. P. 1-22.

Lagerback R., Sundh M. Early Holocene faulting and paleoseismicity in Northern Sweden. Uppsala, 2008. 80 p. (Geol. Surv. of Sweden. Res. paper C 836).

La Pointe P., Cladouhos T.T., Follin S. Development, application, and evaluation of a methodology to estimate distributed slip on fractures due to future earthquakes for nuclear waste repository performance assessment // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2002. V. 92, N 3. P. 923-944.

Lehmann I. Danskejordskalv // Medd. Dan. Geol. Fӧren. 1956. V. 13. P. 88-103. (in Danish).

Mantyniemi P., Husebye E.S., Kebeasy T.R.M., Nikonov A.A., Nikulin V., Pacesa A. State-of-the-art of historical earthquake research in Fennoscandia and the Baltic republics // Ann. Geophys. 2004. V. 47, N 2-3. P. 611-619.

Mӧrner N.-A. The Fennoscandian uplift and Late Cenozoic geodynamics: Geological evidence // Geo J. 1979. V. 33. P. 287-318.

Mӧrner N.-A. Paleoseismicity of Sweden - a novel paradigm. A contribution to INQUA from its sub-commission on paleoseismology at the 16th Intern. INQUA congress in Reno, Nevada. P&G print, 2003. 320 p.

Mӧrner N.-A. Paleoseismicity and uplift of Sweden: Guide-book. Excursion N 11 at 33rd IGC. Oslo, 2008. 107 p. URL: www.33IGC.org

Mӧrner N.-A. Active faults and paleoseismicity in Fennoscandia, especially Sweden. Primary structures and secondary effects // Tectonophysics. 2004. V. 380. P. 139-157. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2003.09.018

Mӧrner N.-A. An interpretation and catalogue of paleoseismicity in Sweden // Tectonophysics. 2005. V. 408, N 1-4. P. 265-307.

Mӧrner N.-A. Late Holocene earthquake geology in Sweden // Geol. Soc. Spec. Publ. 2009. V. 316. P. 179-188.

Mӧrner N.-A. Paleoseismology: The application of multiple parameters in four case studies in Sweden // Quatern. Intern. 2011. V. 242. P. 65-75.

Mӧrner N.-A. Patterns in seismology and palaeoseismology, and their application in long-term hazard assessments - the Swedish case in view of nuclear waste management // Patt. Recogn. Phys. 2013. V. 1. P. 75-89. https://doi.org/10.5194/prp-1-75-2013

Mӧrner N.-A. Liquefaction structures from a high-magnitude paleoseismic event at about 12,400 C14-years BP in Southern Sweden // Open J. Earthq. Res. 2017. V. 6. P. 216-227. https://doi.org/10.4236/ojer.2017.64014

Mӧrner N.-A., Sjoberg R. Merging the concepts of pseudokarst and paleoseismicity in Sweden: A unified theory on the formation of fractures, fracture caves, and angular block heaps // Int. J. Speleology. 2018. V. 47, N 3. P. 393-405. https://doi.org/10.5038/1827-806X.47.3.222

Muir-Wood R. Extraordinary deglaciation reverse faulting in Northern Fennoscandia // Earthquakes at North-Atlantic passive margins: Neotectonics and postglacial rebound / Eds S. Gregersen, P. Basham. Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1989. P. 141-173.

Muir-Wood R. Deglaciation seismotectonics: A principal influence on intraplate seismogenesis at high latitudes // Quarter. Sci. Rev. 2000. V. 19, N 14-15. P. 1399-1411.

Olesen O., Bungum H., Dehls J., Lindholm C., Pascal C., Roberts D. Neotectonics, seismicity and contemporary stress field in Norway - mechanisms and implications / Eds L. Olsen, O. Fredin, O. Olesen // Quarter. Geol. Norway. 2013a. V. 13. P. 145-174. (Geol. Survey of Norway Spec. Publ.).

Olesen O., Kierulf H.P., Bronner M., Dalsegg E., Fredin O., Solbakk T. Deep weathering, neotectonics and strandflat formation in Nordland, Northern Norway // Norw. J. Geol. 2013b. V. 93. P. 189-213.

Quinlan G. Postglacial rebound and the focal mechanisms of eastern Canadian earthquakes // Canad. J. Earth Sci. 1984. V. 21. P. 1018-1023. https://doi.org/10.1139/e84-106

Shvarev S.V., Nikonov A.A., Rodkin M.V., Poleshchuk A.V. The active tectonics of the Vuoksi Fault Zone in the Karelian isthmus: Parameters of paleoearthquakes estimated from bedrock and softsediment deformation features // Bull. Geol. Soc. Finland. 2018. V. 90, N 2. P. 257-273. https://doi.org/10.17741/bgsf/90.2.009

Slunga R.S. Fault mechanism of Fennoscandian earthquakes and regional crustal stresses // Geol. Foreningen i Stockholm Forhandlingar. 1981. V. 103. P. 27-31.

Slunga R.S. Baltic Shield seismicity: The results of a regional network // Geophys. Res. Let. 1984. V. 11. P. 1247-1250.

Slunga R.S. Focal mechanisms and crustal stresses in the Baltic Shield // Earthquakes at North-Atlantic passive margins: Neotectonics and postglacial rebound / Eds S. Gregersen, P. Basham. Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1989. P. 261-276.

Solheim A., Berg K., Forsberg C.F., Bryn P. The Storegga Slide complex: Repetitive large scale sliding with similar cause and development // Marine and Petrol. Geol. 2005. V. 22. P. 97-107.

Steffen H., Wu P. Glacial isostatic adjustment in Fennoscandia: A review of data and modeling // J. Geodyn. 2011. V. 52. P. 169-204.

Steffen R., Wu P., Steffen H., Eaton D.W. The effect of earth rheology and ice-sheet size on fault slip and magnitude of post glacial earthquakes // Earth and Planet. Sci. Let. 2014a. V. 388. P. 71-80.

Steffen R., Wu P., Steffen H., Eaton D.W. On the implementation of faults in finite-element glacialisostatic adjustment models // Computers & Geosciences. 2014b. V. 62. P. 150-159.

Tatevossian R. E., Mantyniemi P., Tatevossian T. N. On the earthquakes in the Northern Baltic shield in the spring of 1626 // Nat. Hazards. 2011. V. 57. P. 133-150. https://doi.org/10.1007/s11069-010-9516-7

Vestol O. Determination of postglacial land uplift in Fennoscandia from leveling, tide-gauges and continuous GPS stations using least squares collocation // J. Geodesy. 2006. V. 80. P. 248-258.

Wahlstrom R. Seismodynamics and postglacial faulting in the Baltic Shield // Earthquakes at North-Atlantic passive margins: Neotectonics and postglacial rebound / Eds S. Gregersen, P. Basham. Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1989. P. 467-482.

Wells D.L., Coppersmith K.J. New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1994. V. 84, N 4. P. 974-1002.

Wu P., Johnston P., Lambeck K. Postglacial rebound and fault instability in Fennoscandia // Geophys. J. Intern. 1999. V. 139. P. 657-670.