Trzęsienie ziemi na Nowej Zelandii

4 marca 2021 r. o godz. 19:28:35 UTC (tj. o godz. 08:28:35.6, 5 marca 2021 r. czasu lokalnego) w regionie wysp Kermadec należących do Nowej Zelandii miało miejsce bardzo silne, podmorskie trzęsienie ziemi o magnitudzie M8.1.

Zdarzenie to poprzedzone zostało silnym zjawiskiem sejsmicznym o magnitudzie M7.4, o godz. 17:41:25. Epicentrum wstrząsów głównych zlokalizowane było pod dnem Oceanu Spokojnego, około 957 km na południe od miejscowości Nuku‘alofai i około 952 km na południe od Vaini, położonych na wyspie Tonga. Źródło wstrząsów według European Mediterranean Seismological Centre (EMSC) wystąpiło na głębokości 25 km w obszarze północno-zachodniego zbocza rowu oceanicznego Kermadec.

 

nowa zel. mapa 1

Lokalizacja epicentrum podmorskiego trzęsienia ziemi z 4 marca 2021 r., godz. 19:28:35.6 (UTC) w regionie wysp Kermadec, Nowa Zelandia (oprac. PSG, dane EMSC, mapa bazowa USGS)

Parametry zjawiska sejsmicznego z 4 marca 2021 r., godz. 19:28:35.6 (UTC) w regionie wysp Kermadec, Nowa Zelandia

nowa zel. tab 1

Opisywane zjawisko jest skutkiem rozładowania naprężeń powstających w strefie kontaktu płyty pacyficznej z płytą australijską. Linia graniczna pomiędzy płytami przebiega w tej części globu ziemskiego z południowego zachodu na północny wschód, wzdłuż rozciągłości głębokich rowów oceanicznych znajdujących się w dnie Pacyfiku, od Rowu Hikurangi w rejonie południowo wschodnich wybrzeży Nowej Zelandii poprzez Rów Kermadec oraz Rów Tonga na północnym wschodzie. Linia kontaktu pomiędzy płytą pacyficzną i płytą australijską wyznacza granicę strefy subdukcji, w której płyta pacyficzna wsuwa się ze wschodu na zachód pod płytę australijską, z prędkością dochodzącą do 60 – 68 mm/rok. Rozciągłość strefy subdukcji od północnych wybrzeży Nowej Zelandii aż po Rów Tonga dochodzi do 2 500 km.

Mimo bardzo dużej siły wstrząsów (magnituda 8.1), ze względu na znaczną odległość epicentrum od rejonów zamieszkałych nie stanowiły one bezpośredniego zagrożenia. Jednak z uwagi na płytką lokalizację źródła wstrząsów, określoną na 25 km głębokości, oraz wielkość powierzchni na jakiej zjawisko wystąpiło, zachodziła uzasadniona obawa pojawienia się wtórnego zagrożenia w postaci zjawiska fal tsunami, w przypadku powstania znacznych przemieszczeń mas skalnych w dnie oceanicznym. Z tego względu służby obserwacyjne funkcjonujące w ramach systemu wczesnego ostrzegania amerykańskiej agencji National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) wydały ostrzeżenie dla państwowych i lokalnych organów zarządzania kryzysowego oraz ludności zamieszkałej w strefie wszystkich wybrzeży Oceanu Spokojnego o zagrożeniu wystąpieniem takiego zjawiska.

Alert o zagrożeniu wybrzeży zjawiskiem fal tsunami został odwołany 5 marca 2021 r. o godz. 13:22. W 53 punktach obserwacji zarejestrowano od 4 do 30 oscylacji poziomu wód oceanicznych. Maksymalna, zarejestrowana wysokość fal wyniosła 0.56 m (www.tsunami.gov).

Region wysp Kermadec zaliczany jest do najbardziej aktywnych sejsmicznie rejonów na kuli ziemskiej. W ostatnim stuleciu w promieniu 250 km od epicentrum trzęsienia ziemi z 4 marca 2021 r., zarejestrowanych zostało 215 silnych trzęsień ziemi o magnitudach większych od M6.

Na poniższej mapie zaprezentowano regionalne tło dla opisywanego wydarzenia. Oryginał mapy opracowany został przez specjalistów amerykańskiej służby geologicznej USGS. Na mapie naniesiono lokalizacje epicentrów zdarzeń sejsmicznych o magnitudzie M>=5.5, które zostały udokumentowane w tej części globu w latach 1900-2016. W strefach subdukcji naniesione zostały izohipsy powierzchni kontaktu pomiędzy płytą subdukującą, a płytą nadległą oraz lokalne kierunki i prędkości przemieszczania się płyt. Oryginalna, sejsmotektoniczna mapa bazowa została uzupełniona o lokalizację epicentrów trzęsień ziemi o magnitudzie M>=5.5, które zanotowano w tej części świata pomiędzy 1 stycznia 2017r. a 7 marca 2021 r.

nowa zel. mapa 2
Mapa sejsmotektoniczna południowo-wschodniego obszaru Oceanii z lokalizacją epicentrów zjawisk sejsmicznych o magnitudzie M>=5.5 zarejestrowanych od 1900 r. do 7 marca 2021 r. (oprac. i uzup. PSG, dane EMSC za okres od 1.01.2017 do 7.03.2021 r., mapa bazowa USGS)

Od 1 stycznia 2017 r. do 7 marca 2021 r. na obszarze przedstawionym na powyższej mapie zarejestrowano łącznie 440 zjawisk o magnitudzie M=>5.5, z których 127 miało magnitudę M=>6.

Statystyka zjawisk sejsmicznych o magnitudzie M=>5.5 zarejestrowanych w okresie od stycznia 2017 do 7 marca 2021 r. na terytorium przedstawionym na powyższej mapie

nowa zel. tab 2

Opisywane, podmorskie trzęsienie ziemi wywołało w obszarze epicentralnym liczne wstrząsy wtórne. Do północy 7 marca 2021 r. zarejestrowanych zostało w tym rejonie 27 wstrząsów o magnitudzie od M4.6 do M5.8. Ponadto, na nieco szerszym obszarze obejmującym swoim zasięgiem całą strefę Rowu Kermadec, zarejestrowano aż 127 wstrząsów o magnitudach od M4.6 do M6.2. W tej grupie znalazło się 7 trzęsień ziemi o magnitudach M>6.

Tak silne zjawisko jakie wystąpiło w regionie Kermadec, jest zazwyczaj rejestrowane przez wszystkie szerokopasmowe stacje sejsmiczne zlokalizowane na całym świecie, także przez sejsmometry szerokopasmowe państwowej służby geologicznej. Zostało ono zarejestrowane przez większość stacji mobilnych sieci PSG. Jednak ze względu na inną charakterystykę częstotliwościową sejsmometrów jakość rejestracji nie pozwoliła na rejestrację całości zjawiska, a jedynie na zarejestrowanie pierwszych wstąpień. Na poniższych wykresach pokazano fragment zapisu z monitoringu sejsmicznego na stacjach mobilnych państwowej służby geologicznej.

nowa zel. sejsmo 1

Przykładowa rejestracja pierwszych wstąpień fal sejsmicznych na stacjach krótkookresowych państwowej służby geologicznej: Tabędz- Łomża (PG6), Polana- Barlinek (PG9) i Błotnica- Bardo Śląskie (PG10)

Opisywane zdarzenie zarejestrowane zostało także w zapisie monitoringu grawimetrycznego, który rutynowo prowadzony jest od stycznia ubiegłego roku w laboratorium geodynamicznym na stacji PSG w Hołownie. Obserwacje zmian pola siły ciężkości w czasie prowadzone są w laboratorium geodynamicznym w Hołownie z użyciem grawimetru pływowego gPhoneX. Pierwsze fale sejsmiczne wygenerowane w ognisku trzęsienia ziemi M8.1 z 4 marca 2021 r. dotarły do stacji Hołowno po upływie ok. 20 min. Na poniższym rysunku na wykresach pokazano fragment zapisu z monitoringu grawimetrycznego z zarejestrowanym obrazem falowym zdarzenia. Wykres górny (A) przedstawia zmiany przyspieszenia składowej pionowej siły ciężkości towarzyszące przejściu fal sejsmicznych przez punkt obserwacji. Wykres środkowy (B) zmiany składowej pionowej prędkości drgań stanowiska obserwacyjnego, zaś wykres dolny (C) zmiany składowej pionowej przemieszczenia stanowiska obserwacyjnego.

Odległość stacji w Hołownie od obszaru epicentralnego wynosiła około 17 000 km. Pierwsze wstąpienia fali sejsmicznych z regionu Kermadec zarejestrowane zostały o godz. 19:48 UTC (wykres A). Fale powierzchniowe dotarły do stacji w Hołownie z opóźnieniem około 1 godziny w stosunku do pierwszych wstąpień. Widoczne są w zapisie wszystkich trzech rejestrowanych parametrów począwszy od godz. 20:40 UTC. W czasie przejścia fal powierzchniowych szczytowa amplituda składowej pionowej drgań stanowiska pomiarowego wyniosła niemal 1400 µm, tj. 1.4 mm! Czas przejścia pełnego pakietu fal sejsmicznych przez punkt obserwacji geodynamicznych przekroczył 120 min.

nowa zel. sejsmo 2

Fragment zapisu parametrów monitoringu grawimetrycznego zarejestrowany w laboratorium geodynamicznym PSG w Hołownie 4 marca 2021 r. (A – fluktuacje składowej pionowej przyspieszenia siły ciężkości, B – fluktuacje składowej pionowej prędkości, C - składowa pionowa przemieszczeń gruntu w punkcie monitoringu grawimetrycznego).

Informację przygotował zespół z Centrum Geozagrożeń: Tomasz Czerwiński, Mirosław Musiatewicz i Przemysław Kowalski
Opracowanie: Maja Kowalska, Zakład Kartografii Geologicznej