21 maja 2021 r. o godz. 18:04:14.5 UTC (tj. czasu lokalnego 22 maja br., godz. 02:04:14.5) w prowincji Qinghai na terytorium Chin zanotowano bardzo silne trzęsienie ziemi, którego magnitudę według danych European Mediterranean Seismological Centre (EMSC) oceniono na M7.4 (według USGS M7.3). Epicentrum zdarzenia było zlokalizowane we wschodniej części Wyżyny Tybetańskiej, z dala od obszarów zaludnionych, około 30 km na SEE od Jeziora Eling Lake (Ngoring Hu) i 350 km na SE od miasta Golmud. Hipocentrum wstrząsów znajdowało się na głębokości 10 km, w strefie uskoków strukturalnych o rozciągłości W-E. Strefa ta położona jest w odległości około 110 km na południe od jednego z głównych uskoków regionalnych, przecinających równoleżnikowo obszar Tybetu na długości blisko 1 200 km.
W skali globalnej było to ósme zjawisko sejsmiczne w tym roku, którego magnituda osiągnęła wielkość M7.0 lub wyższą, a jednocześnie czwarte z kolei trzęsienie, z epicentrum zlokalizowanym na półkuli północnej.
Parametry zjawiska sejsmicznego z 21 maja 2021 r., godz. 14:04:14.5 (UTC), Southern Qinghai, Chiny
Lokalizacja epicentrum trzęsienia ziemi o magnitudzie M7.4 z 21 maja 2021 r., godz. 18:04:14.5 UTC na terytorium Chin w prowincji Qinghai (oprac. PSG, mapa bazowa CIA).
Pod względem gęstości zaludnienia prowincja Qinghai należy do najmniej zaludnionych obszarów na terytorium Chin. Gęstość zaludnienia wynosi się od 5 do poniżej 50 osób/km2 (obszary wiejskie w dolinach rzek). Do dnia opracowania raportu nie było doniesień o potencjalnych ofiarach i wielkości ewentualnych strat materialnych. W dolinach, w otoczeniu kilkudziesięciu kilometrów od epicentrum wzrosło zagrożenie pojawienia się osuwisk ziemi, a przede wszystkim zjawisko „upłynniania” się wierzchniej, nieskonsolidowanej warstwy gruntu i pogrążania się w nim obiektów materialnych znajdujących się na powierzchni. Towarzyszyć temu mogły również wypływy wód podziemnych na powierzchnię. Zasięg tych potencjalnych zagrożeń w otoczeniu epicentrum pokazano na poniższej mapie z zaznaczonym zasięgiem stref intensywności wstrząsów (wg USGS).
Lokalizacja epicentrum zjawiska sejsmicznego o magnitudzie M7.4 w regionie Qinghai we wschodnim Tybecie, Chiny z 21 maja 2021 r. wraz z zasięgiem stref odczuwalności wstrząsów oraz obszarami zagrożenia osuwiskowego i zasięgiem wysokiego ryzyka wystąpienia zjawiska „upłynniania” gruntu (oprac. PSG, dane i mapa bazowa USGS).
Według specjalistów amerykańskiej służby geologicznej w tak silnym trzęsieniu ziemi zaangażowana została lokalna strefa uskokowa na długości 90 km i o szerokości 15 km. Epicentrum znajdowało się w strefie naprężeń wywołanych kolizją płyty indyjskiej z płytą euroazjatycką. Kolizja obu płyt zapoczątkowana została przed 50 milionami lat i od tego czasu doprowadziła do wypiętrzenia się najwyższego na Ziemi pasma górskiego Himalajów, którego rozciągłość dochodzi do 2.5 tys. km. Ruch płyt kontynentalnych trwa do dziś. W strefie kolizji płyta indyjska napiera w kierunku północnym na płytę euroazjatycką i wsuwa się pod nią z prędkością około 44 – 47 mm/rok. Jednym z obserwowalnych efektów kolizji i ciągłego nacisku płyty indyjskiej na euroazjatycką są naprężenia przenoszone do stref uskokowych zlokalizowanych w utworach geologicznych Wyżyny Tybetańskiej. Obserwowane na tym obszarze zjawiska sejsmiczne powstają w rezultacie kumulowania się naprężeń, które po przekroczeniu wytrzymałości skał powodują rozerwanie ich ciągłości i wyzwolenie się energii umożliwiającej przemieszczenie wzdłuż płaszczyzn uskokowych.
Regionalne tło dla opisywanego wydarzenia przedstawiono na mapie sejsmotektonicznej. Oryginał mapy opracowany został przez specjalistów USGS. Naniesiono na niego lokalizacje epicentrów zdarzeń sejsmicznych o magnitudzie M>=5.5, które zostały udokumentowane w tej części globu w latach 1900 – 2021.
Mapa sejsmotektoniczna z północnego obszaru Indii, Himalajów i Tybetu z lokalizacją epicentrów zjawisk sejsmicznych o magnitudzie M>=5.5 zarejestrowanych od 1900 r. do 24 maja 2021 r. (oprac. i uzup. PSG, dane EMSC za okres od 1 stycznia 2017 r. do 24 maja 2021 r., mapa bazowa USGS).
Od 1 stycznia 2017 r. do 24 maja 2021 r. na obszarze przedstawionym w granicach powyższej mapy zarejestrowano w bazie danych EMSC 4 899 trzęsień ziemi o magnitudzie od M2.1 do M7.4, w tym 50 zjawisk o M>= 5.5 oraz 16 zdarzeń, których magnitudy były równe lub wyższe od M6.0. Należy zaznaczyć, że nie były to zjawiska najsilniejsze, jakie zdarzają się w tej części świata. Wcześniej zdarzyły się trzęsienia ziemi, których magnituda osiągała wielkość w granicach M7–M8, a nawet wyższą.
Statystyka zdarzeń sejsmicznych, które wydarzyły się od 1 stycznia 2017 r. do 24 maja 2021 r. na terytorium przedstawionym na powyższej mapie i które zostały zarejestrowane w bazie danych EMSC (dane EMSC).
Trzęsienie ziemi z 21 maja br., z godz. 18:04:14.5 (UTC) zapoczątkowało niewielką serię wstrząsów wtórnych. Do 24 maja 2021 r. do godz. 00:00:00 UTC, tj. 2.5 doby od wstrząsu głównego, zarejestrowano 14 wtórnych, odczuwalnych, słabszych zjawisk sejsmicznych o magnitudach od M4.1 do M5.2.
Sekwencja wstrząsów wtórnych, zarejestrowanych w regionie Southern Qinghai w Chinach w ciągu 54 godzin od wstrząsu głównego o M7.4 z 21 maja 2021 r. godz. 18:04:14.5 (UTC) – oprac. PSG na podstawie danych EMSC.
Lokalizacja epicentrów wstrząsów wtórnych, zarejestrowanych w okresie 54 godzin po trzęsieniu ziemi o magnitudzie M7.4 z 21 maja 2021 r. w regionie Southern Qinghai, Chiny (oprac. PSG, dane EMSC i USGS, mapa bazowa USGS).
Opisywane trzęsienie ziemi zarejestrowane zostało również w sieci monitoringu aktywności sejsmicznej państwowej służby geologicznej PSG_Sejs_NET. Poniżej pokazano zapisy falowe składowych Z, N, E wektora prędkości fal sejsmicznych zarejestrowane na stacji sejsmicznej w laboratorium geodynamicznym PSG w Hołownie (PG14) w gm. Podedwórze w pow. parczewskim. Odległość stacji od epicentrum wstrząsów wynosi około 6 100 km. Pierwsze wstąpienia fal sejsmicznych zarejestrowane zostały na stacji o godz. 18:13:46.240 (UTC), tj. po upływie 9 min 31.7 s od momentu zdarzenia (fale P). Fale S dotarły do stacji w Hołownie po upływie 17 min i 15 s.
Obraz falowy z zapisem fal sejsmicznych powstałych w trakcie trzęsienia ziemi o magnitudzie M7.4 z epicentrum w regionie Southern Qinghai w Chinach z 21 maja 2021 r., godz. 18:04:14.5 (UTC) zarejestrowane przez szerokopasmową stację sejsmologiczną PSG zlokalizowaną w laboratorium geodynamicznym w Hołownie (PG14), w gm. Podedwórze w pow. parczewskim.
Analogiczny obraz falowy zdarzenia zarejestrowany został przez sejsmometr zainstalowany na stacji monitoringu geodynamicznego PSG zlokalizowanej w Dziwiu (PG15) w gm. Przedecz w powiecie kolskim. Na rysynku zaprezentowany został fragment sejsmogramu z zapisem fal sejsmicznych powstałych w czasie trzęsienia ziemi w regionie Southern Qinghai w Chinach.
Obraz falowy z zapisem fal sejsmicznych powstałych w trakcie trzęsienia ziemi o magnitudzie M7.4 z epicentrum w regionie Southern Qinghai w Chinach z 21 maja 2021 r., godz. 18:04:14.5 (UTC) zarejestrowany przez szerokopasmową stację sejsmologiczną PSG zlokalizowaną w laboratorium geodynamicznym w Dziwiu (PG15), w gm. Przedecz w pow. kolskim.
Stacja sejsmiczna PG15 zlokalizowana jest dalej od epicentrum zdarzenia niż PG14. Odległość ta wynosi około 6300 km, stąd czas rejestracji zjawiska na stacji w Dziwiu jest nieznacznie opóźniony w stosunku do czasu jaki zaobserwowano w Hołownie. W przypadku tego zdarzenia opóźnienie fali P na stacji w Dziwiu wyniosło 9 min i 48.7 s w stosunku do czasu zarejestrowanego w ognisku, zaś fala S dotarła do tej stacji po upływie 17 min i 46.4 s.
Opisywane trzęsienie ziemi zarejestrowane zostało również w zapisie monitoringu grawimetrycznego składowej pionowej siły ciężkości. Monitoring zmian siły ciężkości realizowany jest rutynowo od końca stycznia 2020 roku w laboratorium geodynamicznym stacji PSG w Hołownie. Obraz falowy zjawiska, który został zarejestrowany grawimetrem pływowym gPhoneX nr 165 zainstalowanym na słupie pomiarowym w sąsiedztwie z sejsmometrem stacji PG14 zaprezentowano na poniżej.
Fragment zapisu z monitoringu grawimetrycznego pola siły ciężkości na stacji monitoringu geodynamicznego w Hołownie (PG14), gm. Podedwórze, pow. Parczewski, zarejestrowany w trakcie przejścia przez punkt obserwacji grawimetrycznych fal sejsmicznych wygenerowanych w ognisku trzęsienia ziemi o magnitudzie M7.4 z epicentrum w regionie Southern Qinghai w Chinach 21 maja 2021 r., godz. 18:04:14.5 (UTC).
Na powyższym rysunku zostały zaprezentowane trzy ścieżki z monitoringu pola grawitacyjnego zarejestrowane w trakcie przejścia przez punkt obserwacji fal sejsmicznych wygenerowanych w źródle trzęsienia ziemi z epicentrum w regionie Southern Qinghai w Chinach. Pierwsza ścieżka (wykres A) pokazuje zmiany przyspieszenia pionowej składowej pola siły ciężkości, druga (wykres B) zmiany składowej pionowej prędkości gruntu, zaś ścieżka trzecia (wykres C) zmiany położenia (amplituda składowej pionowej) drgań podłoża w punkcie obserwacji. Należy zwrócić uwagę, że w trakcie przejścia fal powierzchniowych amplituda pionowej składowej drgań osiągnęła maksymalną wielkość blisko 1100 µm tj. 1.1 mm!
Informację przygotował zespół z Centrum Geozagrożeń: Tomasz Czerwiński, Mirosław Musiatewicz, Przemysław Kowalski i Kamila Karkowska
Opracowanie: Maja Kowalska, Zakład Kartografii Geologicznej
