Тектоническая активность Тайваня и сейсмичность

30-секундный обзор

Тайвань находится на сходящейся границе евразийской континентальной плиты и филиппинской морской плиты, интенсивное столкновение плит создаёт уникальную геологическую структуру Тайваня и частую сейсмическую активность. На всём острове выявлено 36 активных разломов, среди которых западный сейсмический пояс имеет неглубокие очаги, но высокую плотность населения, а восточный сейсмический пояс — более глубокие очаги, но высокую активность.

Землетрясение 921 1999 года (магнитуда 7,3 по шкале Рихтера) — самое тяжёлое сейсмическое бедствие на Тайване в новейшей истории; обновлённая 2021 года карта разломов Центра геологических изысканий является основным основанием для планирования защиты от бедствий. Плотность землетрясений на Тайване входит в мировые лидеры, остров также является важным полигоном для изучения плитоновой тектоники.

Ключевые слова: сходимость плит, активные разломы, сейсмические пояса, разлом Чэлунпу, горообразование

Почему это важно

Геологическая история Тайваня

Само существование Тайваня — геологическое чудо. Ещё около 5 млн лет назад Тайвань был безбрежным океаном, и только когда филиппинская морская плита начала давить на северо-запад, сталкиваясь с евразийской континентальной плитой, он постепенно поднялся над водой. Этот интенсивный геологический процесс продолжается и по сей день, поэтому Тайвань стал одним из лучших в мире полигонов для изучения плитоновой тектоники.

Столкновение плит происходит со скоростью 7–8 см в год, что вызывает непрерывное поднятие поверхности Тайваня и делает землетрясения неизбежной судьбой этого острова.

Жизнь на динамической Земле

Для тайваньцев землетрясения — фон повседневной жизни. От сейсмостойкого проектирования в строительных нормах до повсеместного просвещения в области защиты от бедствий тайваньское общество выработало целую культуру сосуществования с землетрясениями. Понимание геологических особенностей Тайваня помогает в предотвращении и снижении последствий бедствий, а также углубляет наше знание этой земли.

После землетрясения 921 1999 года тайваньские строительные нормы по сейсмостойкости были полностью пересмотрены, а система раннего предупреждения о землетрясениях постепенно стала одной из самых передовых в Азии.

Плитоновая тектоника и геологический фон

Удар двух плит: географическое положение

Тайвань находится именно на одной из самых активных границ плит на Земле. С западной стороны — стабильная евразийская континентальная плита, с восточной — активная филиппинская морская плита. Эти две плиты давят друг на друга со скоростью около 7–8 см в год, что сравнимо со скоростью роста ногтей — кажется медленным, но сила колоссальна.

На северо-восточном шельфе Тайваня филиппинская морская плита погружается под евразийскую, образуя Рюкюйский жёлоб; на юго-восточном шельфе — наоборот, евразийская плита погружается под филиппинскую, образуя Манильский жёлоб. Тайвань находится именно в зоне перехода между этими двумя противоположными направлениями погружения, что создаёт исключительно сложную геологическую структуру.

Продолжающееся горообразование

Формирование тайваньских горных хребтов — процесс, который продолжается до сих пор. Центральный хребет — самый прямой продукт столкновения плит, горы выше 3000 м сосредоточены преимущественно здесь. Горообразование на Тайване неравномерно: восточные районы поднимаются на 3–4 мм в год, западные — относительно стабильны, некоторые прибрежные участки даже оседают.

Эта «асимметричная подъёмность» объясняет, почему на востоке Тайваня — высокие горы и крутые хребты, а на западе — равнины и холмы. Географический ландшафт Тайваня продолжает эволюционировать — Тайвань, который мы видим сейчас, и Тайвань миллион лет назад или через миллион лет будут выглядеть совершенно по-разному.

Распределение сейсмических поясов на Тайване

Западный сейсмический пояс: неглубокая угроза в густонаселённом регионе

Западный сейсмический пояс охватывает весь запад Тайваня, от Тайбэйского бассейна до Пиндунской равнины. У этого пояса несколько особенностей:

Неглубокие очаги: большинство землетрясений имеют глубину очага 10–20 км, это разломные процессы внутри земной коры. Неглубокие землетрясения, хоть и не всегда имеют большую магнитуду, из-за близости к поверхности часто вызывают сильные подземные толчки и тяжёлые разрушения.

Сложная система разломов: в западном сейсмическом поясе проходят многочисленные активные разломы, включая разлом Чэлунпу, Чжанхуа, Синьчэн и др. Большинство из них — обратные разломы, отражающие среду восточно-западного сжатия.

Огромная угроза для населения: поскольку около 80 % населения Тайваня живёт в западных районах, любое крупное землетрясение в западном сейсмическом поясе может привести к тяжёлым жертвам и экономическим потерям. Землетрясение 921 1999 года — самый яркий пример.

Восточный сейсмический пояс: частые толчки глубокого погружения

Восточный сейсмический пояс находится преимущественно на восточном шельфе и суше Тайваня, его свойства кардинально отличаются от западного:

Большой разброс глубин очагов: от неглубоких землетрясений (несколько км) до глубоких (300 км), образуя к западу наклоняющийся сейсмический пояс — это прямое доказательство погружения филиппинской морской плиты.

Экстремально высокая частота землетрясений: частота землетрясений на востоке намного выше, чем на западе, почти каждый день происходят землетрясения разной силы. Однако из-за меньшей плотности населения ущерб обычно невелик.

Риск цунами: крупные землетрясения на восточном шельфе могут вызвать цунами, угрожающие восточному побережью. Землетрясение в Чжишане 2022 года (918) — типичный пример активности восточного сейсмического пояса.

Северо-восточный сейсмический пояс: симфония вулканизма и землетрясений

Северо-восточный район Тайваня, включая большой Тайбэй, находится под влиянием расширения Окинавского жёлоба и вулканической активности, формируя уникальную сейсмическую среду. Вулканическая группа Датунь, хоть и находится в спящем состоянии, всё ещё демонстрирует слабую сейсмическую активность, напоминая о потенциальной вулканической угрозе на севере Тайваня.

Распределение и свойства активных разломов

Текущее состояние активных разломов

На данный момент на Тайване подтверждено 36 активных разломов (по последней версии Центра геологических изысканий и управления горным делом Министерства экономики 2021 г.¹), основные из них — разлом Милюнь, Чжишан, Чэлунпу и др. Старая система градации активности отменена, теперь управление ведётся через механизм выделения геологически чувствительных зон. Потенциальная угроза землетрясений различается для разных разломов, они являются ключевым основанием для планирования защиты от бедствий.

Строительные ограничения в зонах разломов

Для снижения сейсмического риска государство вводит строгую регуляцию землепользования по активным разломам. В пределах 15 м с каждой стороны линии выхода разлома на поверхность (т. н. «зона разлома») на государственных землях строительство полностью запрещено, на частных — допускаются только здания не выше двух этажей и 7 м. Это ограничение, хоть и сдерживает развитие земель, имеет критическое значение для безопасности жизни людей.

Урок разлома Чэлунпу

Разлом Чэлунпу был главной осевым разломом землетрясения 921 1999 года, его длина — около 105 км, во время землетрясения вертикальное смещение достигло 8 м, что напрямую вызвало разрыв земной поверхности и обрушение зданий. Послеземлетрясения исследования показали, что наибольшие разрушения наблюдались в зоне 200 м на нависающем блоке и 100 м на подвисающем блоке разлома, это открытие напрямую повлияло на последующую ревизию строительных норм.

Крупнейшие землетрясения новейшего времени

Землетрясение Цзицзи 921 (21.09.1999)

21 сентября 1999 г. в 01:47 у города Цзицзи comté Наньтоу произошло землетрясение магнитудой 7,3 по шкале Рихтера, максимальная интенсивность — 7 баллов. Бедствие унесла 2415 жизней, 11 305 человек получили ранения, более 100 тыс. зданий полностью или частично разрушены, прямые экономические потери оцениваются более чем в 300 млрд нтайв. Разрыв земной поверхности вдоль разлома Чэлунпу простирался на ~105 км, в отдельных точках вертикальное смещение достигало 8 м. Землетрясение 921 заставило Тайвань полностью пересмотреть нормы сейсмостойкого строительства и кардинально усилить наукоёмкость сейсмоинженерных исследований, заложив основу современной системы сейсмозащиты. ²

Землетрясение в Хуаляне 0403 (03.04.2024)

3 апреля 2024 г. в 07:58 у восточного побережья Тайваня (акватория Хуаляня) произошло землетрясение M_L 7,2 (локальная магнитуда) / M_w 7,4 (моментная магнитуда) — крупнейшее с 1999 г. (921). Погибло 13 человек, более 1000 раненых, в Хуаляне несколько высоток сильно наклонились. На тропе Сякаданг землетрясение спровоцировало массивные оползни, завалившие нескольких туристов, поисково-спасательная операция длилась несколько дней. Система раннего предупреждения Центрального метеорологического управления выдала тревогу на всём острове примерно за 10 с до прибытия основной волны, став важным полевым тестом системы EEW. ³

Мониторинг землетрясений и система раннего предупреждения

Плотнейшая в мире сеть наблюдения

Тайвань создал одну из самых плотных в мире сетей сейсмического мониторинга. Центр сейсмических сообщений Центрального метеорологического управления разместил на острове более 150 станций оперативного сейсмического наблюдения, в среднем одна станция на 300 км². Эта плотная сеть позволяет определить координаты эпицентра и магнитуду за 20–30 с после события.

Система раннего предупреждения о землетрясениях

Тайваньская система раннего предупреждения (EEW) — одна из самых передовых в Азии. При сильном землетрясении система способна выдать тревогу за несколько секунд до десятков секунд до прибытия сейсмических волн, выигрывая драгоценное время для эвакуации. Хоть время предупреждения и ограничено, для высокоскоростных поездов, точного промышленного оборудования и т. д. оно имеет решающее значение для защиты от бедствий.

Сервис оперативных оповещений о сильных землетрясениях

Запущенный в 2016 г. сервис оперативных оповещений о сильных землетрясениях автоматически рассылает тревогу по телевидению, радио, пуш-уведомлениям на смартфоны и др. каналам, когда прогнозируемая интенсивность достигает 4 баллов и выше. Тайвань стал одной из первых стран в Азии, внедривших национальную систему раннего предупреждения о землетрясениях.

Землетрясения и тайваньское общество

Развитие сейсмостойких строительных технологий

Тайваньские сейсмостойкие технологии накапливались и совершенствовались через серию сейсмических бедствий. От раннего статического сейсмостойкого проектирования до современных технологий изоляции и демпфирования — сейсмостойкость тайваньских зданий достигла мирового передового уровня. Настройка качественного демпфера (TMD) в небоскрёбе Тайбэй 101 — известнейший пример применения технологии демпфирования.

Формирование сейсмической культуры

Отношение тайваньцев к землетрясениям — и осторожное, и спокойное. От учений по эвакуации в начальной школе, подготовки семейных аварийных наборов до рефлекса «присесть, укрыться, держаться» во время землетрясения — всё это уже стало частью тайваньской культуры.

Фраза «тайваньцы не боятся землетрясений» не значит, что они безразличны к ним, а говорит о том, что они научились сосуществовать с землетрясениями, уважая природу и используя науку и технологии для снижения рисков.

Вклад в международную сейсмологию

Уникальная геологическая среда и богатые сейсмические данные Тайваня привлекают учёных многих стран к совместным исследованиям. Тайваньские научные результаты в области поведения разломов, раннего предупреждения и др. публикуются в международных журналах и имеют прямую прикладную ценность для глобальной практики защиты от бедствий.

Вызовы будущего

Новые угрозы изменения климата

В последние годы учёные обнаружили, что изменение климата может влиять на сейсмическую активность. Усиление экстремальных осадков может менять подземное давление, что, в свою очередь, влияет на стабильность разломов. Тайваню необходимо включить эти новые факторы риска в планирование сейсмозащиты.

Двойное влияние урбанизации

Урбанизация Тайваня несёт двойной эффект: с одной стороны, сейсмостойкость современных зданий резко выросла; с другой — население и активы всё сильнее концентрируются, поэтому потенциальные убытки от крупного землетрясения тоже растут. Как найти баланс между развитием и безопасностью — долгосрочный вызов для Тайваня.

Возможности технологических инноваций

Искусственный интеллект, анализ больших данных, интернет вещей и др. новые технологии открывают новые перспективы для сейсмологии и защиты от бедствий. Тайвань исследует применение этих технологий для улучшения прогнозирования и систем раннего предупреждения, делая защиту от бедствий более точной и эффективной.

Ссылки