Акильбекова З.Е., Дюсембин Е.А., Абдрешов Ш.А.
КАПЧАГАЙСКОЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ, ЗАРЕГИСТРИРОВАННОЕ 1 МАЯ 2011 ГОДА: АНАЛИЗ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ *
Аннотация:
в статье представлен комплексный анализ источниковых характеристик Капчагайского землетрясения, зарегистрированного 1 мая 2011 года с магнитудой mb = 5.6. На основе инструментальных наблюдений выполнена интерпретация положения очага, типа фокального механизма, особенностей развития разрывного процесса, а также пространственно-временной структуры афтершоковой активности и параметров сильных сейсмических воздействий. Установлено, что сейсмическое событие приурочено к структурному блоку Алматинской впадины, ограниченному системой крупных разломов и характеризующемуся контрастными условиями сейсмотектонического деформирования. Определена ориентация разрывов и показана их генетическая связь с разломами высокого порядка.
Ключевые слова:
Капчaгайское землетрясение, механизм очага, афтершоки, сейсмотектоническое деформирование, разломы
Введение. 1 мая 2011 года в 08:31 по местному времени жители Алматы ощутили землетрясение силой 4-5 баллов. Землетрясение ощущалось большинством населения города и стало наиболее значимым сейсмическим событием за последние несколько лет. Особенностью землетрясения 1 мая являлось наличие серии ощутимых афтершоков низкой интенсивности, повторявшихся в течение суток после главного толчка. Несмотря на относительно невысокую магнитуду по мировым стандартам сейсмологии, данное землетрясение привлекло значительное внимание национальных и международных центров обработки сейсмологических данных, что обусловлено его близостью к крупнейшему мегаполису Казахстана - Алматы. В настоящей статье представлен анализ землетрясения, зафиксированного станциями Национального ядерного центра Республики Казахстан с привлечением данных других сейсмологических центров и международных организаций. В таблице 1 приведены координаты гипоцентра и магнитуда землетрясения по данным различных источников. Таблица 1. Инструментальные характеристики Капчагайского землетрясения 01.05.2011 года. Результаты и обсуждение. Согласно различным источникам, положение гипоцентра отличается не более чем на 0,2 по широте и 0,07 по долготе, а глубина составляет около 3 км. Согласно инструментальным данным Республики Казахстан, гипоцентр землетрясения расположен к югу от Капчагайского водохранилища, в пределах Алматинской впадины, на глубине 22 км и приурочен к зоне пересечения разломов более высокого порядка, выявленных при расшифровке космоснимков. Выявленные разломы характеризуются субпараллельной Капчагайско-Чиликскому сдвигу и северо-восточной ориентацией простирания (рис. 1). Алматинская впадина представляет собой слабоактивную сейсмическую зону, разделяющую сейсмически активные области Казахстана - Северный Тянь-Шань и Жонгарию. Кристаллический фундамент каледонской консолидации перекрыт мезо-кайнозойскими осадочными толщами. Согласно данным сейсмического районирования Казахстана [1], ближайшая сейсмогенерирующая зона - Алтын-Эмельская - расположенная к северу, обладает сейсмическим потенциалом до 6,5. В пределах Алматинской сейсмогенерирующей зоны максимальная возможная магнитуда землетрясений может достигать 7,0. Рис. 1. Карта эпицентров главного толчка Капчагайского землетрясения. и его афтершoков и стереограммы механизма oчага главного толчка. по стандартной методике (МО) и СМТ (oпределение GFZ). 1-4 – эпицентры: 1- землетрясения 01.05.2011, 2 – афтершоков с М≥4, 3- афтершоков с М<4, 4 –землетрясения 1960 г., 5 – разломы. Капчагайско-Чиликский разлом является одним из крупнейших (трансрегиональных) сдвигов на рассматриваемой территории. Он простирается от хребтов Кокшаал-Тау под кайнозойскими отложениями Южно-Балхашской впадины. Простирание разлома составляет 300–305, а падение плоскости разлома - крутое, почти вертикальное. Фоновое сейсмотектоническое деформирование (СТД) в рассматриваемом районе Алматинской впадины характеризуется условиями одноосного горизонтального укорочения и вертикального удлинения [2]. С 2007 г. наблюдалось противофазнoе изменение параметров СТД в соседних ячейках указанного района, в результате уже в 2009 г. сформировались участки с контрастными параметрами сейсмотектоническoго дефoрмирования, вблизи границ которых, 1 мая 2011 г. реализовалось землетрясение [3,4]. На рис. 2 показанo распределение по площади параметров СТД: коэффициента Лоде-Надаи (а), характеризующего тип деформирования и углов пoгружения (с гoризонталью) oсей максимального удлинения (б) и укoрoчения (с). .Рис. 2. Характер сейсмoтектонического дефoрмирования.за два гoда до Капчагайского землетрясения.и стереограммы фокальных механизмов главного толчка.и наиболее сильных афтершoков на схеме разломов.(желтые точки – слабые афтершoки).Механизм очага основного толчка был определён с использованием двух методов: метода центроидного тензора сейсмического момента (CMT) на основе данных 12 станций Центра геофизических исследований (GFZ, Германия) и метода первых вступлений P-волн, зарегистрированных сейсмическими сетями Республики Казахстан (НЯЦ и СОМЭ), а также сетями KNET и CAREMON. Использование 51 равномерно распределённого индикатора с согласованностью 98% и вариациями определённых параметров не более 1-2 демонстрирует надёжность решения механизма очага по первым вступлениям объёмных волн. В таблице 2 приведены параметры механизма очага, полученные двумя подходами, а соответствующие стереограммы нанесены на карту главного толчка и его афтершоков (рис. 1). Таблица 2. Параметры механизма oчага Капчагайского землетрясения по данным регионального и СМТ (GFZ) каталогов. Результаты, полученные двумя методами, хорошо согласуются, при этом максимальное отклонение значений параметров не превышает 12. Согласно результатам исследования механизма очага, землетрясение было обусловлено системой напряжений с почти горизонтальной, субмеридионально ориентированной осью напряжений укорочения и субширотной, круто наклонённой осью напряжений растяжения. Одна из узловых плоскостей имеет северо-восточное простирание (STR2) и крутое падение (64) в северо-западном направлении, движение вдоль неё характеризуется взбросо-сдвиговым характером. Другая плоскость северо-западного простирания (STR1) полого падает на юго-запад. Висячее юго-западное крыло смещается на северо-запад и вверх вдоль простирания плоскости. Согласованность решений, полученных в соответствии со стандартной методикой и методом СМТ, отражающих соответственно первые вступления объёмных волн и характер разрыва на основной фазе, свидетельствует о том, что тип движения и направление распространения разрыва оставались постоянными в процессе его развития. Обнаруженная ориентация трещин в очаге соответствует направлению разломов более высокого порядка, пересечение которых связано с эпицентром землетрясения. Накопленные в блоке напряжения были реализованы при смещении вдоль одного из них. Для определения истинного направления распространения разрыва протяжённого очага был использован подход И. В. Горбуновой [5], основанный на построении и анализе азимутального годографа. Годограф построен по данным СOМЭ станций, по вертикальной оси отложена величина ( t = (t pmax-t p1), где t pmax - время максимального проявления в шлейфе P-волн, а tp1 - время первого вступления P-волны (рис. 3). . Рис. 3. Азимутальный гoдoграф для землетрясения 1.05.2011 г. На графике выделяются два нечётких пика, разделённые расстоянием ≈180, что указывает на двунаправленное распространение разрыва. Такой тип азимутального годографа свидетельствует о том, что плоскость разрыва близка к 301 (121), при этом разрыв распространялся как на северо-запад, так и на юго-восток вдоль восходящего падения плоскости. Основному событию предшествовал слабый форшок с энергетическим классом K = 5.8, который произошёл за 2,5 часа до основного толчка. За землетрясением последовала серия афтершоков, отличавшаяся необычно высокой активностью как по общему числу афтершоков для относительно слабого главного события, так и по количеству сильных афтершоков с K ≥ 9. Каталоги и сейсмологические бюллетени содержат сведения более чем о 200 подземных толчках, связанных с данным землетрясением, большинство из которых было зарегистрировано в течение первых 10 дней. Тринадцать наиболее сильных афтершоков с K ≥ 9 произошли в течение первых четырёх суток. Спустя месяц, 2 июня, был зафиксирован ещё один афтершок с K = 9. Основное облако подземных толчков в плане имеет линейные размеры около 10 × 10 км. Рис. 4. Глубинные разрезы облака афтершоков по профилям, ориентированным ортогонально и по простиранию первой нодальной плоскости главного толчка. Анализ глубинного распределения афтершоков показал, что основная часть гипоцентров сосредоточена в интервале глубин 10–20 км, при этом наиболее сильные повторные толчки локализуются, как правило, на глубинах не менее 15 км. Выше 10 км зафиксированы лишь единичные очаги. Пространственное распределение афтершоков в разрезе наилучшим образом согласуется с ориентацией первой нодальной плоскости главного толчка (STR1) (рис. 4, а), в пределах южного висячего крыла которой сосредоточена основная афтершоковая активность. Геометрия облака гипоцентров указывает на ограничение очаговой зоны системой круто падающих разрывов, субпараллельных и секущих Капчагай-Чиликский сдвиг, что проявляется как в разрезах, ориентированных ортогонально, так и вдоль простирания первой нодальной плоскости (рис. 4, а, б). Размеры очага, оценённые по вертикальным разрезам распределения афтершоков (рис. 4), составляют порядка 10 × 10 × 10 км, что в соответствии с известными эмпирическими зависимостями между размерами очага и магнитудой соответствует событию с М ≈ 5 [6] и определяется размерами блока между разломами высокого порядка. Сопоставимость вертикальных и горизонтальных размеров очага свидетельствует о развитии разрывного процесса как по простиранию, так и по падению плоскости. Для 14 наиболее сильных афтершоков были получены решения фокальных механизмов. Анализ ориентации нодальных плоскостей и характера подвижек (рис. 5) показал их сходство с механизмом главного толчка, что указывает на генетическую связь повторных событий с системой разломов очаговой зоны. Рис. 5. Диаграммы распределения азимутов простираниянодальных плоскостей афтершоков Капчагайского землетрясения.Результаты анализа инструментальных наблюдений не противоречат данным макросейсмической съёмки, проведённой персоналом государственного учреждения «СOМЭ КН МOН РК» и НПЦ «ПРОГНОЗ» [7]. На рисунке 6 представлены изосейсты данного события. Область шестибалльных сотрясений невелика и, как и область пятибалльных сотрясений, слабо вытянута в северо-восточном направлении по азимутам 319–322 вблизи выхода на поверхность плоскости первого разрыва. Рис. 6. Изoсейсты землетрясения 01.05.2011 г. [7].Интерпретация положения разрыва в очаге Капчагайского землетрясения. Таким образом, анализ совокупности инструментальных и структурно-геологических данных позволяет заключить, что Капчагайское землетрясение реализовалось в условиях регионального близгоризонтального напряжения сжатия субмеридиональной ориентировки в зоне с контрастными параметрами сейсмотектонического деформирования. Интерпретация процессов в очаге землетрясения представлена на рисунке 7, при этом разрыв локализован на глубине порядка 20 км. Очаг главного толчка и облако афтершоков приурочены к структурному блоку, ограниченному разломами высокого порядка, ориентированными субпараллельно и вкрест простирания Капчагай-Чиликского сдвига. Геометрические размеры очаговой зоны составляют порядка 10 × 10 × 10 км, что соответствует магнитуде события и определяется размерами блока. Развитие разрывного процесса происходило как по простиранию, так и по падению плоскости разрыва, при сохранении ориентации смещений на всех стадиях процесса. Основная афтершоковая активность приурочена к висячему крылу разрыва и отражает релаксацию напряжений, сформировавшихся в очаговой зоне до землетрясения. Снятие напряжений происходило за счёт взбросо-сдвиговых и сдвиговых подвижек по разломам северо-восточной и северо-западной ориентации на глубинах более 10 км. Рис. 7. Интерпретация очага Капчагайского землетрясения 2011 г.1 - пологий взбросо-сдвиг на глубине 20 км, генерировавший землетрясение (стрелки показывают направление разрыва в горизонтальной плоскости, зубцы – падение разрыва), 2- эпицентр землетрясения 2011 г., 3 -эпицентр землетрясения 1960 г., 4 – линии разломов.Следует отметить, что разломы более высокого порядка разделяют всю рассматриваемую территорию Алматинской впадины на блоки примерно одинаковых размеров, как показано на рисунке 7. Землетрясения 1960 и 2011 годов, оба с магнитудой 4–5, произошли в дизъюнктивных узлах. Блоки, приуроченные к Капчагайско-Чиликскому сдвигу, могут рассматриваться как потенциальные участки будущих землетрясений с сопоставимыми геометрическими размерами очагов и магнитудой порядка ≈5. Параметры сильных движений. Для анализа параметров сильных движений использованы записи ускорений колебаний грунта, зарегистрированные на станции KNDC в г. Алматы (главный толчок и девять афтершоков) и на станции Подгорная (главный толчок), расположенных на расстояниях 79 и 153 км от эпицентра соответственно. По акселерограммам выполнена оценка параметров колебаний и построены спектры реакции. Акселерограммы главного толчка приведены на рисунках 8 и 9. При главном толчке пиковые ускорения грунта на станции KNDC достигали 8,4 см/с², что по шкале интенсивности MSK-64 соответствует 4 баллам [1,8]. С учётом положения станции в южной части города интенсивность сотрясений в северных районах Алматы могла достигать 5 баллов. Значения амплитуд ускорений приведены в таблице 3. Спектры реакции, построенные для наиболее интенсивной части сигнала (S-волна), показали преимущественно высокочастотный характер воздействий. Преобладающие периоды горизонтальных колебаний составляют около 0,13 с, вертикальных - порядка 0,22 с, при максимальных значениях спектров реакции до 25 см/с² [9]. Рис. 8. Акселерограммы главного толчка по станции KNDC и PDGN. Таблица 3. Параметры сильных движений (максимальные амплитуды ускорений). Рис. 9. Результаты обработки акселерограмм главного толчка. по записям станции KNDC. Вверху три трассы – записи ускорений. S-волн некорректированные, ниже – расчетные трассы скоростей. колебаний грунта, внизу – спектры Фурье и спектры реакции. Выводы. Капчагайское землетрясение произошло в условиях регионального напряжённого состояния, характеризующегося субмеридиональным, почти горизонтальным укорочением вблизи границ зон с различными сейсмотектоническими деформационными характеристиками. Очаг главного толчка и гипоцентры афтершоков приурочены к структурному блоку Алматинской впадины, ограниченному разломами высокого порядка, расположенными субпараллельно и чередующимися с участками расширения Капчагайско-Чиликского сдвига. Геометрические размеры очаговой зоны соответствуют средним размерам очагов землетрясений с магнитудой порядка M ≈ 5 и определяются размерами блока. Разрыв сформировался в единой плоскости, при этом южное крыло было смещено преимущественно вверх и на северо-запад, тогда как характер перемещений оставался стабильным на протяжении всего процесса разрывообразования. Афтершоковая активизация была в основном сосредоточена в висячем крыле разлома на глубинах более 10 км, что отражает разрядку напряжений, накопленных в очаговой зоне до землетрясения. Сильные колебания в Алматы характеризовались преимущественно высокочастотными сейсмическими импульсами с преобладающей продолжительностью около 0,13 с и пиковыми ускорениями до 8 см/с². Пространственное распределение гипоцентров и ориентация разрывов указывают на то, что разломы высокого порядка в Алматинской впадине имеют крутое падение и проникают в земную кору на глубину 10–25 км, формируя блоковую структуру [10]. На более поздних стадиях сейсмической активности блоки вдоль Капчагайско-Чиликского сдвига могут рассматриваться как потенциальные очаги землетрясений с сопоставимыми геометрическими размерами и магнитудами порядка M ≈ 5.
Номер журнала Вестник науки №12 (93) том 4 ч. 1
Ссылка для цитирования:
Акильбекова З.Е., Дюсембин Е.А., Абдрешов Ш.А. КАПЧАГАЙСКОЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ, ЗАРЕГИСТРИРОВАННОЕ 1 МАЯ 2011 ГОДА: АНАЛИЗ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ // Вестник науки №12 (93) том 4 ч. 1. С. 1133 - 1149. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/27897 (дата обращения: 07.02.2026 г.)
Вестник науки © 2025. 16+