Палеосейсмологические исследования в плейстосейсмической области Шамахинских землетрясений 1668 и 1902 гг
Пирс И.1, Гулиев И.С.2, Етирмишли Г.Дж.3, Казимова С.Э.3, Уолкер Р.1, Казимов И.Э.3, Абдуллаев Н.Р.2, Джонсон Б.1, Маршалл Н.1
1 Оксфордский университет, Великобритания 3 S Паркс Роуд, Оксфорд
2 Президиум Национальной академии наук Азербайджана, Азербайджан Ул. Истиглалийят, 30, Баку, AZ1001
3 Республиканский центр сейсморазведки Национальной академии наук Азербайджана, Азербайджан 123, просп. Гусейна Джавида, Баку, AZ1141
DOI: 10.33677/ggianas20250100139
Резюме
Кавказский регион, расположенный на стыке Евразийской и Аравийской тектонических плит, является важной зоной для понимания процессов континентальных столкновений и их влияния на сейсмическую активность. Целью работы является анализ тектонических процессов региона, сейсмической истории и рисков, связанных с возможными сильными землетрясениями. В исследовании использованы современные методы, включая спутниковую съемку, данные GNSS, моделирование с помощью дронов и палеосейсмическое зондирование. В период с апреля по май 2022 года команда ученых из Оксфордского университета совместно с молодыми исследователями из РЦСС провела первые полевые геологические исследования, направленные на изучение палеосейсмологии и активных тектонических процессов в Азербайджане. Были проанализированы две трaншеи. Одним из ключевых результатов исследования стало выявление активных разломов, таких как разлом Агсу, и обнаружение следов поверхностных нарушений, связанных с историческими землетрясениями. Было обнаружено два зарегистрированных события сдвига по поверхности (1713–1895 и 1872–2003), вероятно, связаны с поверхностными смещениями, вызванными историческими землетрясениями 1668 и 1902 годов, которые нанесли значительный ущерб городу Шемаха. По результатам нашей переоценки магнитуда землетрясения 1902 года, его величина могла достигать Mw 7.4, в то время как ранее она оценивалась как M 6.9. Кроме того, во второй траншее, расположенной в 60 км к западу от Агсу, недалеко от города Гёйчай, были получены свидетельства поверхностного сдвига, вызванного землетрясением, произошедшим между 334 и 118 гг. до н.э., а также указания на ещё одно возможное событие, произошедшее за последние 2000 лет. Работа подчеркивает важность дальнейших полевых исследований для более точного уточнения длины разломов, оценки магнитуд исторических землетрясений и уточнения карт сейсмических рисков в регионе.
Ключевые слова: палеосейсмические траншеи, землетрясение в Шемахе 1902 года, складчато-надвиговый пояс Куры, спутниковые снимки, моделирование с помощью дронов, модель последовательности OxCal, поверхностные сдвиги
ЛИТЕРАТУРА
Balavadze B.K. Towards Building a Model of the Earth’s Crust of the Caucasus and Adjacent Territories. – Bulletin of the USSR Academy of Sciences, Earth Physics Series, 1975, No. 2, pp. 75-83.
Balavadze B.K., Shengelia G.Sh. Some features of the structure of the Earth’s Crust in the Caucasus. In: Problems of Earth Physics. Kyiv, 1966, pp. 70-75.
Bronk Ramsey C. Radiocarbon calibration and analysis of stratigraphy: The OxCal program. Radiocarbon, 37(2), 1995, рр. 425-430, https://doi.org/10.1017/S00338222000 30903.
Cowgill E., Forte A.M., Niemi N., Avdeev B., Tye A., Trexler C., et al. Relict basin closure and crustal shortening budgets during continental collision: An example from Caucasus sediment provenance. Tectonics, Vol. 35(12), 2016, рр. 2918-2947, https://doi.org/10.1002/2016TC004295.
Cowgill E., Niemi N.A., Forte A.M., Trexler C.C. Reply to comment by Vincent et al. Tectonics, Vol. 37, 2018,pp. 1017-1028.
Forte A.M., Cowgill E., Murtuzayev I., Kangarli T., Stoica M. Structural geometries and magnitude of shortening in the eastern Kura fold-thrust belt, Azerbaijan: Implications for the development of the Greater Caucasus Mountains. Tectonics, Vol. 32(3), 2013, рр. 688-717, https://doi.org/10.1002/tect.20032.
Forte A.M., Whipple K.X., Cowgill E. Drainage network reveals patterns and history of active deformation in the eastern Greater Caucasus. Geosphere, Vol. 11(5), 2015, рр. 1343-1364, https://doi.org/10.1130/GES01121.1
Gmyrya L.B., Korzhenkov A.M., Ovsyuchenko A.N., Larkov A.S., Rogozhin E.A. Probable Paleoseismic Deformations at the Rubas Archeological Site, Mid-6th Century AD, South Dagestan, Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 2019, No. 10, pp. 1547-1558, https://doi.org/10.1134/s0001433819100037.
Grützner C., Reicherter K., Fernández-Steeger T. Paleoseismology in the Kura fold-and-thrust belt (Azerbaijan): First results from trenching the Agsu fault. Tectonophysics, Vol. 687, 2016, pp. 14-27, https://doi.org/10.1016/j.tecto.2016.08.005.
Guliev I.S., Kadirov F.A., Reylinger R., Gasanov R.I., Mamedov A.R. Active tectonics of Azerbaijan: Based on Geodetic, Gravimetric, and Seismic Data. Reports of the Russian Academy of Sciences, Vol. 382, 2002, No. 6, pp. 812-815.
Gunnels M., Yetrimishli G., Kazimova S., Sandvol E. Seismotectonic evidence for subduction beneath the eastern Greater Caucasus. Geophysical Journal International, Vol. 224(3), 2021, pp. 1825-1834, https://doi.org/10.1093/gji/ggaa522.
Ismail-Zadeh A., Adamia S., Chabukiani A., Chelidze T., Cloetingh S., Floyd M., et al. Geodynamics, seismicity, and seismic hazards of the Caucasus. Earth-Science Reviews, Vol. 207, 2022, 103222, https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103222.
Jackson J.A., Ambraseys N.N. Convergence between Eurasia and Arabia in eastern Turkey and the Caucasus. Historical and Prehistorical Earthquakes in the Caucasus, Vol. 28, 1997, рр. 79-90, https://doi.org/10.1007/978-94-011-5464-2_3.
Kadirov F., Floyd M., Alizadeh A., Guliev I., Reilinger R., Kuleli S. et al. Kinematics of the eastern Caucasus near Baku, Azerbaijan. Natural Hazards, Vol. 63(2), 2012, рр. 997-1006, https://doi.org/10.1007/s11069-012-0199-0.
Kadirov F., Yetirmishli G., Safarov R., Mammadov S., Kazimov I., Floyd M., Reilinger R., King R. Results from 25 years (1998-2022) of crustal deformation monitoring in Azerbaijan and adjacent territory using GPS. ANAS Transactions, Earth Sciences, No. 1, 2024, pp. 28-43.
Kangarli T.N., Kadirov F.A., Etirmishli G.D., Aliev F.A., Kazimova S.E., Aliev A.M., et al. Geodynamics, active faults and earthquake source mechanisms in the zone of pseudosubduction interaction of continental microplates in the South and North Caucasus (southern slope of the Greater Caucasus, Azerbaijan). Geodynamics and Tectonophysics, 9(4), 2018, рр. 1099-1126, https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-4-0385.
Kazimova S.E. Redefinition of earthquake hypocenters by the double difference method. Geology and geophysics of the south of Russia, Vol. 10(4), 2020, pp. 41-51, http://geosouth.ru/article/ view/623/580.
Kengerli T.N. Relationship of surface and deep structure of the Shamakhi-Gobustan oil-gas bearing area. Proc. 4th Int. Congr. of the International Ecoenergy Academy, Baku, Vol. 1. 1997, pp. 319-321.
Khain V.Y. Structure and main stages in the tectono-magmatic development of the Caucasus: An attempt at geodynamic interpretation. Am. J. Sci., Vol.A275, 1975, pp.131-156
Korobanov V.V. Geological structure and geotectonic development of the Vandamsky-Gog Anticlinorium (Eastern Segment of the Southern Slope of the Greater Caucasus). Dissertation Abstract for the Candidate Degree in Geological and Mineral Sciences. Baku, 1990.
Korzhenkov A.M., Novichikhin A.M., Ovsyuchenko A.N., Rangelov B.K., Rogozhin E.A., Dimitrov O.V., Larkov A.S., Lyu C. Search for traces of strong ancient earthquakes in the Western Caucasus: Archaeoseismological studies in Ancient Gorgippia. Geophysical Processes and the Biosphere, 2019, Vol. 18, No. 4, pp. 110-128.
Letouzey J., Biju-Duval B. et al. The Black Sea: a marginal basin: geophysical and geological data. In: Biju-Duval B., Montadert L. (eds.) Structural history of the Mediterranean Basins. Editions Technip. Paris, 1977, pp. 363-376.
McCalpin J. Paleoseismology (2nd ed.). Academic Press. Amsterdam-London, 2009, 615 p.
McQuarrie N., van Hinsbergen D.J.J. Retrodeforming the Arabia-Eurasia collision zone: Age of collision versus magnitude of continental subduction. Geology, Vol. 41(3), 2013, pp. 315-318, https://doi.org/10.1130/G33591.1.
Mosar J., Kangarli T., Bochud M., Glasmacher U.A., Rast A., Brunet M.F., Sosson M. Cenozoic-recent tectonics and uplift in the Greater Caucasus: A perspective from Azerbaijan. Geological Society, London, Special Publications, Vol. 340(1), 2010, рр. 261-280, https://doi.org/10.1144/SP340.12.
Nikishin A.M., Wannier M., Alekseev A.S., Almendinger O.A., Fokin P.A., Gabdullin R.R., Khudoley A.K., Kopaevich L.F., Mityukov A.V., Petrov E.I., Rubtsova E.V. Mesozoic to recent geological history of southern Crimea and the Eastern Black Sea region. Geological Society, London, Special Publications, November 3, 2015, рр. 1-24, https://doi.org/10.1144/sp428.1.
Nikishin A.M., Ziegler, P.A., Bolotov, S.N., Fokin P.A. Late Palaeozoic to Cenozoic evolution of the Black Sea-Southern Eastern Europe Region: a view from the Russian Platform. Turkish Journal of Earth Sciences, Vol. 20, 2012, pp. 571-634, http://doi.org/10. 3906/yer-1005-22.
Pierce I., Guliyev I., Yetirmishli G., Muradov R., Kazimova S., Javanshir R., Gregory P. et al. Surface rupturing earthquakes of the Greater Caucasus Frontal Thrusts, Azerbaijan. Tectonics, AGU, Vol. 43, No. 3, 2024, pp. 1-20, https://agupubs. onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023TC007758.
Pierce I., Kazimova S., Johnson B., Marshall N., Walker R. Trenching the Greater Caucasus Frontal Thrusts. PATA Days-2022: International Workshop on Paleoseismology, Active Tectonics and Archeoseismology, 2022, Aix-en-Provence (France), https://pataday2022.sciencesconf.org/data/pages/book _patadays_2022_en_1.pdf.
Pierce I., Koehler R. 3D Paleoseismology from iOS lidar and structure from motion photogrammetry: A case study on the Dog Valley fault, California. Seismica, Vol. 2(1), 2023, https://doi.org/10.26443/seismica.v2i1.208.
Pierce I., Marshall N., Walker R., Kazimova S., Gregory P., De Pascale. Surface rupturing earthquakes of the Greater Caucasus frontal thrusts, Azerbaijan. 2023 (SCEC) Annual Meeting, 2023, https://central.scec.org/publication/12953.
Reilinger R., McClusky S., Vernant P., Lawrence S., Ergintav S., Cakmak R., et al. GPS constraints on continental deformation in the Africa-Arabia-Eurasia continental collision zone and implications for the dynamics of plate interactions. Journal of Geophysical Research, Vol. 111(B5), B05411, 2006, https://doi.org/10.1029/2005JB004051.
Rogozhin E.A., Gorbatikov A.V., Stepanova M.Yu., Ovsyuchenko A.N., Andreeva N.V., Kharazova Yu.V. Structure and modern geodynamics of the mega-anticlinorium of the Greater Caucasus in light of new data on deep structure. Geotectonics, No. 2, 2015, pp. 36-49.
Rolland Y., Sosson M., Adamia Sh., Sadradze N. Prolonged Variscan to Alpine history of an active Eurasian margin (Georgia, Armenia) revealed by 40Ar/39Ar dating. Gondwana Research, Vol. 20, 2011, pp.798-815.
Saintot A., Brunet M.-F. et al. The MesozoicCenozoic tectonic evolution of the Greater Caucasus. Geological Society, London, Memoirs, Vol. 32, 2006, pp. 277-289, http://doi.org/ 10.1144/GSL.MEM.2006.032.01.16.
Şengör A.M.C., Altıner D., Zabcı C., Sunal G., Lom N., Aylan E., Öner T. On the nature of the Cimmerian Continent. Earth-Science Reviews, 247, 2023, 104520. Elsevier, https://doi.org/ 10.1016/j.earscirev.2023.104520.
Smith A., Johnson B. The impact of AI in Government Strategic Planning: Real-time Data Analysis. Government Analytics Journal, Vol. 15(2), 2022, рр. 45-58.
Starostenko V., Buryanov V. et al. Topography of the crust-mantle boundary beneath the Black Sea Basin. Tectonophysics, Vol. 381, 2004, pp. 211-233, http://doi.org/ 10.1016/ j.tecto.2002.08.001.
Vincent S.J., Guo Li, Flecker R., BouDagher-Fadel M.K., Ellam R.M., Kandemir R. Age constraints on intra-formational unconformities in Upper Jurassic-Lower Cretaceous carbonates in northeast Turkey; geodynamic and hydrocarbon implications. Marine and Petroleum Geology, Vol. 91, 2018, pp. 639-657.
Vincent S.J., Saintot A., Mosar J., Okay A.I., Nikishin A.M. Comment on “Relict basin closure and crustal shortening budgets during continental collision: An example from Caucasus sediment provenance” by Cowgill et al. (2016). Tectonics, Vol. 37, 2018, pp. 1006-1016.
Weber V. Shamakhi earthquake of 13 February 1902. In Proceedings of the St. Petersburg geological committee, 1903, 65 р.
Yetirmishli G.J., Kazimov İ.E., Kazimova A.F. Modern seismogeodynamics of Turkey, northern Iran and Caucasus region. Seismoprognosis observations in the territory of Azerbaijan, Vol. 25, No. 1, 2024, pp. 25-36, https://doi.org/ 10.59849/ 2219-6641.2024.1.25.
Yetirmishli G.J., Kazimov İ.E., Kazimova A.F. Seismogeodynamics of the Greater Caucasus from GNSS data, Seismoprognosis observations in the territory of Azerbaijan, Vol. 24, No.2, 2023, pp. 33-42, https://doi.org/10.59849/ 2219-6641.2023.2.33.
Yetirmishli G.J., Kazimova S.E. Walker R.T., Pierse İ, Kazimov İ.E. The first results of paleoseismological studies between Oxford University and Republican Seismic Survey Center of ANAS. Seismoprognosis observations in the territory of Azerbaijan, Vol. 22, No. 2, 2022, pp. 3-8
Zhang H., Aldana-Jague E., Clapuyt F., Wilken F., Vanacker V., Van Oost K. Evaluating the potential of post-processing kinematic (PPK) georeferencing for UAV-based structure-from-motion (SfM) photogrammetry and surface change detection. Earth Surface Dynamics, Vol. 7(3), 2019, рр. 807-827, https://doi.org/10.5194/esurf-7-807-2019.
Абих Г.В. Геологические наблюдения в нагорной области между реками Кура и Аракс Записки Кавказского отдела Императорского Русского географического общества, 1873, Т. VIII, Кн. 1, с. 1-86.
Абих Г.В. Землетрясения в Шемахе и Эрзеруме в мае 1859 года. Записки Кавказского отдела Императорского Русского географического общества, Т. V, 1862, с. 15-42.
Агамирзоев Р.А. Сейсмотектоника азербайджанской части Большого Кавказа. Элм. Баку, 1987, 152 с.
Адамия Ш.А. Механизм и геодинамика формирования альпийских складчатых поясов Кавказа. Проблемы движений и структурообразования в земной коре и верхней мантии. Наука. Москва, 1985, с. 72-89.
Ализаде А.А., Ахмедбейли Ф.С., Ахмедбейли Ф.Ф. и др. О глубинном строении Кусаро-Дивичинского наложенного прогиба. Доклады АН Азербайджанской ССР. Т. 38, No. 1, 1982, с. 52-57.
Ализаде А.А., Ахмедов Г.А., Ахмедов А.Н., Куликов В.И., Раджабов М.М., Терешко А.Д. Глубинное строение земной коры Азербайджана и прилегающих районов Среднего и Южного Каспия. Известия АН Азербайджанской ССР, Серия наук о Земле, No. 5, 1968, с. 14-26.
Афанасенков А.П., Никишин А.М., Обухов А.Н. Геология восточной части Черного моря. Научный мир. Москва, 2007, 210 с.
Ахмедбейли Ф.С. Региональная сейсмичность территории Азербайджана в связи с тектонической активностью центрального сегмента Альпийско-Гималайского пояса. Труды ИГ НАН Азербайджана, 2001, No. 29, с. 40-46.
Ахмедбейли Ф.С., Бабазаде О.Б., Гасанов А.Г., Кулиев Ф.Т., Панахи Б.М., Шихалибейли Э.Ш. Новые схемы районов очагов сильных землетрясений и сейсмического районирования территории Азербайджана. Каталог сейсмологических наблюдений по Азербайджану за 1987 год. Элм. Баку, 1991, c. 62-65.
Баранов Г.И., Греков И.И. Геодинамическая модель Большого Кавказа. В: Проблемы кавказской геодинамики. Наука. Москва, 1982, стр. 51-59.
Белоусов Т.П., Шолохов В.В., Энман С.В. Геодинамика и сейсмотектоника Ставропольского края. ОИФЗ РАН. Москва, 2000, 184 с.
Бунин Г.Б. О сейсмогенном оползне на мысе Бойнак в прибрежной части Дагестана. Сейсмичность и сейсмотектоника Восточного Предкавказья. Труды ИГ Даг. ФАН СССР, Махачкала, Т. 33,1985, с. 65-68.
Гаджиев Р.М. Глубинное геологическое строение Азербайджана, Азернешр. Баку, 1965, 200с.
Копп М.Л. Структуры латерального выжимания в Альпийско-Гималайском коллизионном поясе. Научный мир. Москва, 1997.
Коркуганова Н.И. Неогеново-четвертичная тектоника и геодинамические условия формирования орогенов в Восточной Евразии. Изд-во МГУ. Москва, 2000, 160 с.
Макарова Н.В., Коркуганова Н.И., Макаров В.И. Морфологические типы орогенов как индикаторы геодинамических условий их формирования и развития. Геоморфология, No. 21, 2000, c. 14-26.
Милановский Е.Е., Хаин В.Е. Геологическое строение Кавказа. Издательство МГУ. Москва, 1963, 357 с.
Муратов М.В. (ред.) Геология СССР. Т. VIII. Крым. Ч. 1. Геологическое описание. Недра. Москва, 1969.
Никитин М.Ю., Никонов А.А., Болотов С.Н., Беляков Г.А. Палеосейсмодислокации в бассейне реки Ардон и их значение для оценки сейсмического потенциала Большого Кавказа. ДАН, Т. 330, No. 6, 1993, с. 740-744.
Никонов А.А. Палеосейсмодислокации в осевой части Главного Кавказского хребта (ПреЭльбрусье). Доклады Академии наук СССР, Т. 319, No. 5, 1991, с. 1183-1186.
Овсюченко А.Н., Мараханов А.В., Ларьков А.С., Новиков С.С. Позднечетвертичные дислокации и сейсмотектоника очага землетрясения Рача (Большой Кавказ). Геотектоника, 2014, No. 6, с. 55-76.
Рогожин Е.А., Овсюченко А.Н., Лутиков А.И., Собисевич А.Л., Собисевич Л.Е., Горбатиков А.В. Эндогенные опасности Большого Кавказа. ИФЗ РАН. Москва, 2014, 256 с.
Флоренсов Н.А. О неотектонике и сейсмичности Монголо-Байкальской горной области. Геология и геофизика. No. 1, 1960, c. 74-90.
Хаин В.Е. Региональная геотектоника: Альпийский средиземноморский пояс. Недра. Москва, 1984.
Хаин В.Е., Ализаде Ак.А. Геология Азербайджана. Том VI. Тектоника, Нафта-Пресс. Баку, 2005, 506 с.
Хромовских В.С., Солоненко В.П., Семёнов Р.М., Жилкина В.М. Палеосейсмогеология Большого Кавказа. Наука. Москва, 1979, 188 с.
Шебалин Н.В. О оценке сейсмической интенсивности. Сейсмическая шкала и методы измерения сейсмической интенсивности. Наука. Москва, 1975, с. 87-109.
DOI: 10.33677/ggianas20250100139