Прогноз мега-землетрясения в Калифорнии, Мs≥7.8

В сообщениях от 11 мая 2009 и 12 мая 2009 был дан прогноз сильного землетрясения в Южной Калифорнии на основе СС Калифорния с пороговой магнитудой Мр=7.5. Там прогнозировалось, что в южной Калифорнии может быть подготовлено землетрясение с М=7.7-7.9 с 2014 по 2016 гг. на сегменте разлома Сан Андреас (от Palmdale через San Bernardino до Riverside). В сообщении от 4 октября 2009 был рассмотрен возможный сценарий подготовки землетрясения с М=7.8 в 2011 году на сегменте разлома Сан Андреас от Паркфилда (Cholame Valley)  до Райтвуда (Wrightwood).

I. МЕГА СС Калифорния, Мs≥7.8.  После катастрофического землетрясения в Японии мы рассмотрели возможность мега-землетрясения в СС Калифорния с магнитудой М≥7.8. Мега СС Калифорния относится к разряду плохо определенных. Здесь произошли три землетрясения 1690, 1857 и 1906. При землетрясении 1690 года разрыв произошел от Сан Бернардино через Коачелла Валлей  (Coachella Valley) до Салтон Сеа. Из трех сильных землетрясения мы можем восстановить два завершившихся сейсмических цикла для землетрясения Форт Тижон 1857, М=7.9 и Сан Франциско 1906, М=7.8 (см. Рис.1 и Таб.1). Средний период повторяемости составляет 108 лет. После последнего землетрясения 1906 года прошло 105 лет. Следующее по повторяемости должно произойти в 2014 году. По двум завершившимся сейсмическим циклам, используя значения Таб.1, определим закон производства сейсмической энтропии (см. Рис.2):

На май 2011 в мега системе энтропия W=19.768. Подставляя в формулу (1) определим энергетический класс ожидаемого землетрясения Ks=16.947, что соответствует магнитуде М=8.1. Уже сегодня в Южной Калифорнии подготовлено землетрясение с энергией в 1.8 раза больше, чем при землетрясении 1857 года. Разрыв на разломе Сан Андреас при землетрясении 1857 протягивался до 300 км, от Паркфилда (Cholame Valley) до Райтвуда  (Wrightwood); горизонтальные смещения достигали 9 метрам. При ожидаемом землетрясении с М=8.1, если вся энергия будет приурочена к разлому Сан Андреас то разрыв по разлому достигнет 520 км, а площадь подвижки 10400 км², при средней подвижке 5 м. Т.е. составит сумму разрывов 1690 и 1857 землетрясений (см.Рис.1). На Рис.3 приведена трековая диаграмма Мега СС Калифорния. Из трековой диаграммы видно, что землетрясение-индикатор Керн Каунти (Kern Caunty) 1952 произошло вблизи области неустойчивости мега землетрясений. Это землетрясение существенно упрочнило СС и увело трек от аттрактора (желтая линия на Рис.3). Ко второй половине 80-х годов трек снова приблизился к аттрактору, но последующие сильные землетрясения-индикаторы 1989, 1992 и 1999 гг вновь удалили трек от аттрактора. Поскольку система плохо определена, мы рассчитали аттрактор по точкам землетрясений-индикаторов 1952 и 1992 (вообще это некорректно):

На май 2011 K=17.078. Подставляя в ур-ние (2) найдем критическое значение энтропии Wk=19.800. При сейсмическом затишье энтропия достигнет этой величины к февралю 2014 года. Итак, по циклу повторяемости и критическому значению энтропии землетрясение с М=8.1 должно произойти до марта 2014 в зоне ВС Рис.1.

Рис.1. Мега СС Калифорния.  Показаны очаговые области трех сильных землетрясений.   В зоне ВС идет подготовка катастрофического землетрясения М=8.1. 

Рис.2. Энергетическая диаграмма Мега СС Калифорния. Подготовлено катастрофическое землетрясение М=8.1.  Показано гипотетическое место землетрясения 1690.

Поскольку Мега СС Калифорния плохо определена, мы провели сравнительный анализ подготовки мега землетрясения в Калифорнии с другими системами. Из всех найденных нами СС близкие значения имели треки подготовок трех землетрясений в субдукционной зоне Японских и Курильских островов. Из них наиболее близкие значения имел трек подготовки землетрясения 15 ноября 2006, М=8.1 в СС Центральные Курилы. На Рис.4 показан очаг этого землетрясения и контуры СС Центральные Курилы на карте, повернутой по часовой стрелке на 90º. Время подготовки этого землетрясения 91 лет. Подвижки от 1 до 9м (средняя 2.5 м до глубин 30 км) происходили на плоскости субдукции площадью 250х100 км²=25000 км². На Рис.5 показан фрагмент трека этого землетрясения совмещенный с треком подготовки катастрофического землетрясения в Южной Калифорнии. Как и землетрясение 1952 года в случае Калифорнии землетрясение-индикатор 1951 года с М=7.4 существенно отклонил трек от аттрактора и только к 2006 году он снова приблизился к области неустойчивости. 

Сравнительный анализ показывает, что несмотря на несколько разные плейттектонические ситуации в Южной Калифорнии и Курилах сложившаяся динамическая ситуация в Южной Калифорнии сравнима с субдукционной зоной центральных Курил. В отличие от подготовок землетрясений 1857 и 1906 системе требуются колоссальные усилия не только для трансформных подвижек, но и для преодоления надвиго/подвиговых процессов. Землетрясение 2006 года в Курилах произошло при W=19.766  K=17.053. Координаты трека в случае Калифорнии на май 2011 уже превзошли эти значения, но критическое значение энтропии затруднительно оценить.  Аттрактор для Курил по точкам 1951 и 2006 имеет вид: K=0.697W+3.269. Если взять ее за основу для трека Калифорнии, то трек достигнет критического значения энтропии Wk=19.802 к августу 2014 года, а гипотетический очаг ожидаемого землетрясения в Южной Калифорнии имел бы вид, приведенный на Рис.6.

Поскольку, в отличие от Курил, в Калифорнии средние горизонтальные смещения будут больше, предположительно, в два раза (5 м), то общая площадь подвижек будет в два раза меньше, порядка 12000 км².

В реальности с учетом разломной структуры, ситуация будет среднее между описанным в пункте I  и II. Суммарная длина разлома подвижек распределиться между разломом Сан Андреас (70%) и другими разломами (Сиерра Мадре 13%, Сан Джасинто 9%, Сан Горгонио 4%, ...). Это может проявиться в виде каскада нескольких сильных афтершоков в узком временном интервале. На Рис.7 приведена ожидаемая зона очага землетрясения с М=8.1. Землетрясение может произойти в любое время, конечная дата первая половина 2014 года. Прогноз этого мега-землетрясения снимает/заменяет предыдущие прогнозы, сделанные для СС Калифорния с М≥7.5 (см. начало сообщения). Остается в силе то, что землетрясение в Паркфилде может служить триггером ожидаемой катастрофы.

Рис.5. Фрагменты трековых диаграмм Мега СС Калифорния и Центральные Курилы на одной плоскости. Землетрясения 1952 и 1951 гг. удалили треки от аттракторов соответственно Калифорнии и Курил (прямые линии).

Рис.6. Гипотетическая очаговая область подготовки субдукционного мега землетрясения в Южной Калифорнии (наложение очаговой области Курильского землетрясения 2006).  

Рис.7. Прогнозируемая очаговая область мега землетрясения с М=8.1 с учетом очага Курильского землетрясения и разломной структуры Южной Калифорнии.