W grudniu 2020 r. w Archipelagu Filipin zanotowano dwa trzęsienia ziemi, które nie należały do najsilniejszych zjawisk sejsmicznych, jakie zdarzają się w rejonie Filipin i otaczających je mórz: Morza Południowochińskiego, Morza Sulu (zachodnie wybrzeża wysp filipińskich) i Morza Filipińskiego (po stronie wschodniej), niemniej jednak w skali globalnej reprezentują jeden z najbardziej aktywnych sejsmicznie obszar na kuli ziemskiej. Trzęsienia ziemi o magnitudzie powyżej progu odczuwalności są tu zjawiskami codziennymi. Na obszarze tym występują także inne zagrożenia o charakterze katastroficznym, takie jak tajfuny i ulewne deszcze powodujące osunięcia gruntu i spływy błotne. Dodatkowo na wyspach archipelagu znajdują się 42 wulkany, z których 14 jest czynnych, w tym 3 (stratowulkany) wykazywały w ciągu ostatnich 20 lat wielokrotną aktywność (https://volcano.si.edu/).
15 grudnia 2020 r. zarejestrowano zjawisko sejsmiczne o magnitudzie równej M6.1. Wystąpiło ono o godz. 23:21:59.0 UTC (czas lokalny 16.12.2020 r., godz. 7:51:59.0). Epicentrum tego trzęsienia ziemi zlokalizowane było pod dnem morza, około 32 km na południe od południowego krańca wyspy Mindanao. Drugie, silniejsze trzęsienie ziemi o magnitudzie M6.3 wydarzyło się 24 grudnia 2020 r., o godz. 23:43:42.6 UTC (czas lokalny 25.12.2020 r., godz. 07:43:42.6). Jego epicentrum zlokalizowane było w północnej części Archipelagu Filipińskiego, na północnym skraju regionu sejsmologicznego Mindoro, w rejonie zachodniego wybrzeża wyspy Luzon, około 56 km na południe od wejścia do Zatoki Manilskiej.
Parametry trzęsienia ziemi z 15 grudnia 2020 r., godz. 23:21:59.0 (UTC), region: Mindanao (Filipiny).
Parametry trzęsienia ziemi z 24 grudnia 2020 r., godz. 23:43:42.6 (UTC), region: Mindoro (Filipiny).
Lokalizację epicentrów powyższych trzęsień ziemi pokazano na tle mapy Filipin, na której zaznaczono również lokalizację epicentrów zdarzeń o magnitudach powyżej progu odczuwalności zarejestrowanych w okresie od 1 stycznia 2019 r. do 27 grudnia 2020 r. W prawie dwuletnim okresie na obszarze Wysp Filipińskich zarejestrowanych zostało 3 114 trzęsień ziemi o magnitudach od M2.6 do M6.8. Oznacza to, że w regionie tym rejestruje się średnio ponad 4 odczuwalne zjawiska sejsmiczne każdej doby!
Statystyka odczuwalnych trzęsień ziemi zarejestrowanych na obszarze Filipin w okresie od 1 stycznia 2019 r. do 27 grudnia 2020 r. (wg danych z bazy EMSC).
Lokalizacja epicentrów odczuwalnych trzęsień ziemi (M>=2.5) zarejestrowanych na obszarze Filipin w okresie od 1 stycznia 2019 r. do 27 grudnia 2020 r. (oprac. PSG, dane EMSC, mapa bazowa CIA).
Aktywność wulkaniczna oraz sejsmiczna przejawiająca się częstymi trzęsieniami ziemi nawiedzającymi Filipiny są skutkiem wzajemnych interakcji na kontaktach płyt tektonicznych. Obszar Wysp Filipińskich jest rejonem, w którym kontaktują ze sobą dwie płyty tektoniczne I rzędu: pacyficzna i euroazjatycka. Kontakt między nimi wyznaczają granice mniejszych jednostek: zachodnia krawędź płyty filipińskiej, stanowiącej część płyty pacyficznej oraz wschodnia krawędź płyty sundajskiej, będącej częścią płyty euroazjatyckiej. Granica między płytami przebiega po wschodniej stronie archipelagu wzdłuż podmorskiego Rowu Filipińskiego. Jest ona granicą konwergentną, wzdłuż której obie płyty napierają na siebie, przy czym płyta filipińska wsuwa się pod płytę sundajską z prędkością około 100 - 107 mm/rok.
Wzdłuż zachodniego wybrzeża wyspy Luzon, największej wyspy w Archipelagu Filipin, biegnie druga, konwergentna granica pomiędzy płytą sundajską a płytą filipińską. Wzdłuż tej granicy płyta sundajska wsuwa się z kolei pod płytę filipińską. Tak więc względny kierunek ruchu płyt w tej części Filipin ma przeciwny kierunek do kierunku obserwowanego wzdłuż Rowu Filipińskiego.
Bezpośrednim skutkiem przemieszczania się płyt jest kumulacja naprężeń w skałach spowodowana tarciem istniejącym na ich kontakcie. Trzęsienia ziemi i wstrząsy sejsmiczne pojawiają się w momencie przekroczenia wytrzymałości skał, skumulowanych naprężeń i gwałtownej ich destrukcji połączonej z uwolnieniem nagromadzonej energii.
Aktywność sejsmiczna na obszarze Filipin stanowi modelowe odzwierciedlenie zjawisk geodynamicznych zachodzących na kontakcie przemieszczających się płyt, wzdłuż którego występuje zjawisko subdukcji. Widać to na poniższej mapie, na której przedstawiono lokalizację epicentrów zjawisk sejsmicznych sklasyfikowanych nie według wielkości magnitudy zdarzenia, a w oparciu o głębokości źródła wstrząsów. Mimo zaledwie dwuletniego okresu obserwacji poddanego analizie zauważyć można, że epicentra trzęsień ziemi o najgłębszych założeniach zlokalizowane są daleko od strefy kontaktu płyt (nawet w odległościach kilkuset km od granicy), wskazując na miejsce, gdzie subdukująca płyta skorupy zagłębia się w astenosferze. Szczególnie wyraźnie prawidłowość ta widoczna jest w południowym rejonie wyspy Mindanao.
Lokalizacja epicentrów odczuwalnych trzęsień ziemi (M>=2.5) zarejestrowanych na obszarze Filipin w okresie od 1 stycznia 2019 r. do 27 grudnia 2020 r. sklasyfikowanych wg głębokości źródła (oprac. PSG, dane EMSC, mapa bazowa CIA).
Regionalna charakterystyka aktywności sejsmicznej, uwzględniająca w całości obszar płyty filipińskiej wraz z otoczeniem, zaprezentowana została na kolejnej mapie. Prezentuje ona lokalizację epicentrów zjawisk sejsmicznych o magnitudach M>=5.5 zarejestrowanych w latach 1900 – 2016 (mapa bazowa i opracowanie USGS - www.usgs.gov.us). Mapę uzupełniono o lokalizację epicentrów wstrząsów zarejestrowanych w bazie danych EMSC w okresie od 1 stycznia 2017 r. do 27 grudnia 2020 r.
Lokalizacja epicentrów trzęsień ziemi o magnitudach M=>5.5 zarejestrowanych w rejonie płyty filipińskiej i otoczenia w latach 1900 – 2016. Mapę uzupełniono o lokalizację epicentrów zdarzeń sejsmicznych (dane EMSC) o magnitudach M=>5.5, zarejestrowanych w okresie od 1 stycznia 2017 r. do 27 grudnia 2020 r. Na mapie wyróżniono dwa zdarzenia z rejonu Wysp Filipińskich o magnitudach M>6 z grudnia 2020 r. (dane i opracowanie mapy bazowej – USGS, modyfikacja i aktualizacja mapy PSG).
Od 1 stycznia 2017 r. do 27 grudnia 2020 r. (niemal 4 pełne lata obserwacji) w rejonie obejmującym obszar Wysp Filipińskich zdarzyły się 253 trzęsienia ziemi o magnitudach równych i większych M5.5. Zarejestrowanych zostało pięć zjawisk bardzo silnych: jedno o magnitudzie M7.0 oraz cztery o magnitudach od M7.1 do M7.5.
Statystyka zdarzeń sejsmicznych o magnitudzie M>=5.5, zarejestrowanych na obszarze Wysp Filipińskich i najbliższego otoczenia w okresie od 1 stycznia 2017 r. do 27 grudnia 2020 r. (oprac. na podstawie danych z bazy EMSC).
Podczas realizacji projektu Monitoring Geodynamiczny Polski stwierdzono, że zjawiska sejsmiczne, których epicentra zlokalizowane są w rejonie Indonezji, Malezji i Wysp Filipińskich, a których magnituda osiąga wielkość M6 lub wyższą, są rejestrowane przez szerokopasmowe stacje sejsmologiczne, zlokalizowane na terytorium Polski, funkcjonujące w sieci monitoringu sejsmicznego PSG_Sejs_NET państwowej służby geologicznej. O ile w tym samym czasie nie nakładają się fale pochodzące od innych zdarzeń, na obrazach falowych wyraźnie można obserwować nadejście fal bezpośrednich, wygenerowanych w hipocentrum zdarzenia takich, jak fale podłużne P, poprzeczne S, a w szczególności zapis przejścia fal powierzchniowych przez stanowisko monitoringu.
W sieci PSG funkcjonują dwie stacje szerokopasmowe: pierwsza (PG14) zainstalowana jest w laboratorium geodynamicznym PSG w Hołownie w gm. Podedwórze, w pow. parczewskim, druga (PG15) natomiast w laboratorium geodynamicznym, zlokalizowanym w Dziwiu w gm. Przedecz, w pow. kolskim. Na poniższym rysunku zaprezentowano fragmenty sejsmogramów zarejestrowanych na obu stacjach z obrazami falowymi części początkowej zdarzenia o magnitudzie M6.1 z 15 grudnia 2020 r., z godz. 23:21:59.0 UTC na Filipinach.
(a)
(b)
Fragmenty sejsmogramów zarejestrowane na stacjach szerokopasmowych państwowej służby geologicznej w sieci PSG_Sejs_NET z zapisem momentu pierwszych wstąpień fal P i S oraz fal powierzchniowych trzęsienia ziemi o magnitudzie M6.1 z 15 grudnia 2020 r., godz. 23:21:59.0 UTC z epicentrum zlokalizowanym w regionie Mindanao (Filipiny): (a) – fragment sejsmogramu zarejestrowanego przez stację PG14 w Hołownie, (b) – fragment sejsmogramu zarejestrowanego przez stację PG15 w Dziwiu.
Stacja PG14 zlokalizowana jest w odległości 10 390 km od obszaru epicentralnego zjawiska z 15 grudnia 2020 r. w regionie Mindanao. Pierwsze wstąpienia fali P zarejestrowane zostały o godz. 23:35:16 UTC, natomiast fali S o godz. 23:46:14. Fale P dotarły do stacji z opóźnieniem 13 min i 17 s w stosunku do momentu zajścia zdarzenia. W odniesieniu do fal S opóźnienie wynosiło 24 min 14.9 s.
Stacja PG15 zlokalizowana jest w odległości 10 655 km od obszaru epicentralnego zjawiska z 15 grudnia 2020 r. w regionie Mindanao. Pierwsze wstąpienia fali P zarejestrowane zostały o godz. 23:35:25 UTC, zaś fali S o godz. 23:46:35. Fale P dotarły do stacji z opóźnieniem 13 min 26.6 s w stosunku do momentu zajścia zdarzenia. W odniesieniu do fal S opóźnienie wynosiło 24 min 36 s.
Poniżej przedstawiono analogicznie fragmenty rejestracji z zapisem fal sejsmicznych wygenerowanych w ognisku trzęsienia ziemi z 24 grudnia 2020 r., godz. 23:43:42.6 UTC zarejestrowane na stacji PG14 i PG 15.
(a)
(b)
Fragmenty sejsmogramów zarejestrowane na stacjach szerokopasmowych państwowej służby geologicznej w sieci PSG_Sejs_NET z zapisem momentu pierwszych wstąpień fal P i S oraz fal powierzchniowych trzęsienia ziemi o magnitudzie M6.3 z 24 grudnia 2020 r., godz. 23:43:42.6 UTC z epicentrum zlokalizowanym w regionie Mindoro (Filipiny): (a) – fragment sejsmogramu zarejestrowanego przez stację PG14 w Hołownie, (b) – fragment sejsmogramu zarejestrowanego przez stację PG15 w Dziwiu.
Stacja PG14 zlokalizowana jest w odległości 9 314 km od obszaru epicentralnego zjawiska z 24 grudnia 2020 r. w regionie Mindoro. Pierwsze wstąpienia fali P zarejestrowane zostały o godz. 23:55:58 UTC, natomiast fali S stwierdzono 25 grudnia 2020 r., o godz. 00:06:11. Fale P dotarły do stacji z opóźnieniem 12 min 15.5 s w stosunku do momentu zajścia zdarzenia. W odniesieniu do fal S opóźnienie wynosiło 22 min 28.8 s.
Stacja PG15 zlokalizowana jest w odległości 9 576 km od obszaru epicentralnego zjawiska z 24 grudnia 2020 r. w regionie Mindoro. Pierwsze wstąpienia fali P zarejestrowane zostały o godz. 23:56:09 UTC, natomiast fali S następnego dnia, 25 grudnia, o godz. 00:06:31. Fale P dotarły do stacji z opóźnieniem 12 min 26.5 s w stosunku do momentu zajścia zdarzenia. W odniesieniu do fal S opóźnienie wynosiło 22 min 48.3 s.
Przejście fal sejsmicznych przez stanowisko obserwacji geodynamicznych w Hołownie zostało również zarejestrowane w zapisie głównych parametrów monitoringu grawimetrycznego, realizowanego w sposób ciągły przez PSG od połowy stycznia 2020 r. Obserwacje zmian pola siły ciężkości w czasie prowadzone są w laboratorium geodynamicznym w Hołownie z użyciem grawimetru pływowego gPhoneX. Na poniższym rysunku zaprezentowane zostały fragmenty zapisu monitorowanych zmian wartości przyspieszenia siły ciężkości zjawiska o magnitudzie M6.1 z 15 grudnia 2020 r. z epicentrum zlokalizowanym w regionie Mindanao, Filipiny (wykres A), składowej pionowej prędkości drgań słupa pomiarowego (wykres B) oraz składowej pionowej przemieszczeń (wykres C) słupa pomiarowego obserwowane w trakcie przejścia fali sejsmicznej przez punkt obserwacji geodynamicznych w Hołownie.
Fragmenty zapisu niektórych parametrów monitoringu grawimetrycznego obserwowane w czasie przejścia przez punkt obserwacyjny w Hołownie fal sejsmicznych, wygenerowanych w trakcie trzęsienia ziemi o magnitudzie M6.1 z epicentrum w regionie Mindanao (Filipiny) 15 grudnia 2020 r., godz. 23:21:59.0 (UTC).
Mimo znaczącej odległości stacji w Hołownie od epicentrum trzęsienia ziemi, wynoszącej 10 390 km, zdarzenie to znalazło wyraźne odzwierciedlenie w rejestracji obserwowanych parametrów monitoringu grawimetrycznego. Na przedstawionych powyżej ścieżkach wyraźnie zaznaczają się momenty pierwszych wstąpień fali P słabiej S (za względu na małe amplitudy), a przede wszystkim odcinek czasowy z zapisem przejścia fal powierzchniowych, tj. tych, które na obszarach epicentralnych są przyczyną największych zniszczeń (maksymalne amplitudy). Maksymalna amplituda składowej pionowej przemieszczeń gruntu w trakcie przejścia fal powierzchniowych przekroczyła wartość 20 µm, tj. 0.02 mm (wykres C).
Informację przygotował zespół z Centrum Geozagrożeń: Tomasz Czerwiński, Mirosław Musiatewicz
Opracowanie: Maja Kowalska, Zakład Kartografii Geologicznej
