1 września 2020 r. na półkuli południowej w strefie zachodniego wybrzeża kontynentu południowoamerykańskiego w regionie Atacama zarejestrowane zostało silne trzęsienie ziemi o magnitudzie M6.8. Zapoczątkowało ono serię kolejnych wstrząsów, które rejestrowane były także w dniach następnych. Miało ono miejsce o godzinie 4:09:27.8 czasu UTC, tj. 00:09:27.8 czasu lokalnego. Było to jednocześnie najsilniejsze zdarzenie, jakie zostało zarejestrowane tej doby. Epicentrum wstrząsu głównego zlokalizowane było w miejscu opisanym współrzędnymi geograficznymi B=27.94oS, L=70.81oW. Źródło wstrząsów (hipocentrum) znajdowało się bardzo płytko pod powierzchnią ziemi, na głębokości 2 km.
Parametry zjawiska sejsmicznego z 1 września 2020 r., godz. 04:09:27.8 (UTC) z epicentrum zlokalizowanym w regionie Atacama, Chile (wyciąg z bazy danych EMSC/NEIC)
Energia wyzwolona w trakcie trzęsienia była na tyle duża, że wstrząsy odczuwalne były w odległości nawet 700-800 km od epicentrum. Na poniższym rysunku zaprezentowano mapę, opracowaną przez Europejskie Śródziemnomorskie Centrum Sejsmologii (EMSC) obejmującą obszar środkowej części kontynentu południowoamerykańskiego i pokazującą zasięg oraz skalę odczuwalności zdarzenia. Mapa opracowana została na podstawie relacji obserwatorów (świadków) wydarzenia.
Mapa zasięgu odczuwalności i intensywności wstrząsów z dnia 1 września 2020 r., godz. 04:09:27.8 UTC (oprac. EMSC)
Około 20 minut po pierwszych wstrząsach nastąpiło kolejne (godz. 04:30:04.5 UTC), nieco słabsze trzęsienie ziemi, o magnitudzie M6.3. Epicentrum drugiego zdarzenia zlokalizowane było około 16.5 km na SSW w stosunku do zjawiska z godz. 04:09:27.8 UTC. Drugie zdarzenie miało znacznie głębsze założenia. Wyznaczone hipocentrum wstrząsów znajdowało się na głębokości około 20 km. Strefa epicentralna również położona była na lądzie w paśmie Andów na obszarze pustynnym.
Parametry zjawiska sejsmicznego z dnia 1 września 2020 r., godz. 04:30:04.5 UTC z epicentrum zlokalizowanym w regionie Atacama, Chile (wyciąg z bazy danych EMSC/NEIC)
Lokalizacja epicentrów zjawisk sejsmicznych o magnitudach M6.8 i M6.3 z dnia 1 września 2020 r. godz. 04:09:27.8 oraz 04:30:04.5 (UTC) zarejestrowanych w regionie Atacama, Chile (oprac. PSG, mapa bazowa – autorzy OpenStreetMap, dane – EMSC)
Wspomniane wyżej oba silne wstrząsy sejsmiczne praktycznie nie zostały poprzedzone niemal żadnym zjawiskiem sejsmicznym powyżej progu odczuwalności (M>2.5). Wcześniej, w sierpniu br., w tym regionie Atacama wraz z przylegającym pasem szelfu kontynentalnego (OffShore Atacama) zarejestrowano zaledwie 4 zdarzenia o niewielkich magnitudach od M2.6 do M3.0. Pierwsze 3 sierpnia 2020 r., o magnitudzie M2.8, drugie 14 sierpnia 2020 r., o magnitudzie M3.0). Ostatnie dwa wstrząsy poprzedzające, o magnitudach M3.0 i M2.6, zarejestrowane zostały 27 sierpnia 2020 r. (wg danych z bazy EMSC), przy czym epicentrum jednego z nich (o magnitudzie M2.6) zlokalizowane było w pobliżu, około 18 km na SEE, od zdarzenia z 1 września 2020 r. z godziny 04:30:04.5 UTC.
Oba wstrząsy z 1 września 2020 r. o magnitudach M6+ zapoczątkowały całą serię kolejnych, wielodniowych wstrząsów w regionie Atacama oraz zlokalizowanych na zachodzie w rejonie wybrzeża Pacyfiku (ok. 30 km na zachód), w tym przede wszystkim w strefie szelfu kontynentalnego. Pomiędzy godziną 4:00 do końca pierwszej doby, w czasie 21 godzin zarejestrowano łącznie 96 zjawisk sejsmicznych, których magnitudy przekraczały próg odczuwalności. W tej liczbie znalazło się również pięć kolejnych, silnych zjawisk sejsmicznych, których magnitudy przekroczyły wartość M5.5, w tym jedno zdarzenie o magnitudzie M6.5 (1 czerwca 2020 r. godz. 21:09:17 UTC).
Lista zdarzeń sejsmicznych o magnitudach M5.5+ zarejestrowanych 1 września 2020 r. w regionie Atacama, wraz z przylegającym obszarem szelfu kontynentalnego
Statystykę wstrząsów sejsmicznych, zarejestrowanych pomiędzy 1 a 3 września 2020 r. w regionach: Atacama, Atacama Offshore przedstawiono w tabelach poniżej. Tabele nie uwzględniają zjawisk o magnitudach M<2.5.
Statystyka zdarzeń sejsmicznych z epicentrum zlokalizowanym w regionie Atacama i Atacama Offshore w okresie od 1 do 3 września 2020 roku (oprac. na podstawie danych EMSC)
W kolejnych, następujących dwóch dobach aktywność sejsmiczna w regionie, mierzona liczbą odczuwalnych zjawisk zarejestrowanych w ciągu doby, sukcesywnie malała. 2 września 2020 r. zarejestrowano 56 zjawisk o magnitudach od M2.5 do M4.8., zaś 3 września 2020 r. takich zdarzeń zarejestrowano już tylko 32. Ich magnitudy mieściły się w przedziale od M2.5 do M4.6. Łącznie w ciągu trzech dni zarejestrowano w regionie 184 odczuwalne trzęsienia ziemi. Lokalizacja epicentrów trzęsień ziemi zarejestrowanych regionie do 3 września 2020 r. do godz. 23:59:59 pokazana została na mapie. W obszarze ramki mapy zlokalizowanych jest 155 epicentrów.
Lokalizacja epicentrum zjawiska sejsmicznego z 1 września 2020 r. godz. 04:09:27.8 (UTC) zarejestrowanego w regionie Atacama (Chile) wraz z lokalizacją epicentrów wstrząsów następczych, zarejestrowanych w okresie 1-3 września 2020 r. Etykietami opatrzono lokalizację wstrząsów o magnitudach M5.5+ (oprac. PSG, mapa bazowa – autorzy OpenStreetMap, dane – EMSC)
Obszar, w którym 1 września 2020 r. wystąpiły trzy trzęsienia ziemi o magnitudach M6.8, M6.3 oraz M6.5, jest położony w strefie występowania częstych i silnych zjawisk sejsmicznych, związanych ze strefą kontaktu dwóch, sztywnych płyt skorupy ziemskiej I rzędu: płyty Nazca na zachodzie i płyty południowoamerykańskiej, na której rozpościera się lądowy obszar Ameryki Południowej. Strefę kontaktu obu płyt wyznacza w dnie oceanicznym Rów Peru – Chile rozciągający się wzdłuż niemal całego, zachodniego wybrzeża kontynentu. W strefie tej zachodzi zjawisko subdukcji, gdzie płyta Nazca przemieszcza się w kierunku wschodnim i zanurza się pod płytę południowoamerykańską w głąb płaszcza Ziemi na głębokość kilkuset km. Względna mobilność obu płyt jest wysoka i osiąga wielkość ponad 70 mm/rok. Gwałtowne rozładowywanie się naprężeń powstających w wyniku przemieszczania się płyt są przyczyną licznych uskoków występujących w strefie subdukcji oraz silnych i częstych zjawisk sejsmicznych, także takich, których magnitudy przekraczają nawet wartość M8. Głębokość występowania źródeł wstrząsów rośnie generalnie od strefy wybrzeża Ameryki Południowej w kierunku wschodnim, nawet na odległość tysiąca km w głąb kontynentu, gdzie ogniska wstrząsów lokalizowane są na głębokościach powyżej 300 km i gdzie w płaszczu Ziemi zachodzą procesy roztapiania się płyty Nazca.
Obraz regionalnej charakterystyki sejsmotektonicznej w regionach położonych w zachodniej części wybrzeża Ameryki Południowej i Pacyfiku obejmujący także region Atacama wraz częścią przylegającego szelfu kontynentalnego przedstawia poniższa mapa (mapa bazowa oprac. USGS). Na mapie bazowej naniesione zostały epicentra trzęsień ziemi o magnitudach M>=5.5, które wydarzyły się w tej części świata w latach od 1900 do 2016 roku i zostały zarejestrowane w bazach danych. Treść mapy została uzupełniona o lokalizację epicentrów trzęsień ziemi o magnitudach M5.5+, które wydarzyły się pomiędzy 1 a 3 września 2020 r. Lokalizacje wstrząsów sejsmicznych z 1 września 2020, których magnitudy przewyższały wielkość M5.5 opatrzono na mapie etykietami.
Mapa zachodniego wybrzeża Ameryki Południowej z lokalizacją epicentrów trzęsień ziemi zarejestrowanych w strefie linii brzegowej od 1900 do 2016 r. (USGS) wraz z uzupełnieniem o lokalizację epicentrów wstrząsów o magnitudzie M≥5.5, z okresu od 1 do 3 września 2020 (mapa bazowa – USGS; uzupełnienie i modyfikacja - PSG na podstawie danych EMSC)
Zjawiska sejsmiczne z 1 wrześńia20920 r. z regionu ATACAMA, których magnituda była większa od M6 obserwowane były również na stacji monitoringu geodynamicznego PSG w Hołownie (PG14), gm. Podedwórze, pow. parczewski. Na poniższym rysunku pokazany został fragment obrazu falowego zarejestrowanego na stacji PG14, który jest odzwierciedleniem trzęsienia ziemi z godz. 04:09:27.8 (UTC). Na poniższym rysunku zamieszczony został fragment sejsmogramu stanowiącego obraz falowy pochodzący od trzęsienia ziemi z godz. 04:30:04.5 (UTC). Zapis ze stacji w Hołownie pozwolił na wyznaczenie pierwszych wstąpień fal Pdiff i PP oraz PS.
Obraz falowy z zapisem trzęsienia ziemi z 1 września 2020 r., godz. 07:09:27:8 (UTC) zarejestrowany na stacji monitoringu geodynamicznego PSG zlokalizowanej w Hołownie (PG14)
Obraz falowy z zapisem trzęsienia ziemi z 1 września 2020 r., godz. 07:30:04.5 (UTC) zarejestrowany na stacji monitoringu geodynamicznego PSG zlokalizowanej w Hołownie (PG14)
Opisywane zdarzenie zarejestrowane zostało również w systemie monitoringu wariacji pionowej składowej przyspieszenia pola grawitacyjnego Ziemi. Monitoring pola siły ciężkości realizowany jest przez państwową służbę geologiczną od 15 stycznia 2020 r. w laboratorium geodynamicznym stacji PSG w Hołownie, gm. Podedwórze w pow. parczewskim. Obserwacje prowadzone są za pomocą grawimetru pływowego gPhoneX nr 165. W ramach monitoringu rejestrowane są zmiany siły ciężkości spowodowane oddziaływaniem grawitacyjnym Słońca i Księżyca będącego źródłem pływów skorupy ziemskiej oraz wód oceanicznych. Ubocznym rezultatem monitoringu pola grawitacyjnego jest możliwość obserwacji wpływu przejścia fal sejsmicznych na wyniki pomiarów grawimetrycznych. Na poniższym rysunku zaprezentowane są zmiany przyspieszenia siły ciężkości, prędkości w punkcie monitoringu grawimetrycznego oraz fluktuacje składowej pionowej położenia, zarejestrowane w czasie przejścia fal sejsmicznych, których źródłem były opisywane wyżej zjawiska sejsmiczne o magnitudzie M6.8 i M6.3 w regionie Atacama (odległość od stacji PG14 – 12661 km). Z uwagi na krótki (około 20.5 min) odstęp czasu pomierzy dwoma zjawiskami ich obrazy falowe w monitoringu grawimetrycznym uległy interferencji i są zapisane łącznie jako wypadkowa obu zjawisk. W obrazie falowym najwyższe amplitudy obserwowane w czasie przejścia fal powierzchownych przez punkt obserwacji.
Zapis zmian przyspieszenia siły ciężkości (wykres górny), prędkości (wykres środkowy) oraz przemieszczeń (wykres dolny) w punkcie pomiarowym na stanowisku monitoringu wariacji przyspieszenia pola siły ciężkości w trakcie przejścia fal sejsmicznych wywołanych dwoma trzęsieniami ziemi o magnitudzie M6.8 i M6.3 z epicentrum zdarzeń w regionie Atacama, Chile. Rejestracje wykonano grawimetrem pływowym gPhoneX nr 165 w laboratorium monitoringu geodynamicznego na stacji PSG w Hołownie 1 września 2020 r.
Na zaprezentowanych na rysunku wykresach wyraźnie zaznaczyły się fazy pierwszych wstąpień różnych rodzajów fal dochodzących sukcesywnie do punktu obserwacji. Maksymalna amplituda zmian przyspieszenia siły ciężkości w punkcie pomiarowym zarejestrowana w trakcie przejścia fal powierzchniowych wyniosła 650 µGali, prędkości ok. 28 µm/s, zaś maksymalna amplituda przemieszczeń (składowa pionowa) wyniosła blisko 44 µm (0.044 mm).
Informację przygotował zespół z Centrum Geozagrożeń: Tomasz Czerwiński, Mirosław Musiatewicz
Opracowanie: Maja Kowalska, Zakład Kartografii Geologicznej
