9 listopada 2022 r. o godz. 09:38:42.8 UTC, tj. 21:38:42.8 czasu lokalnego na południe od Archipelagu Fidżi zarejestrowano podmorskie silne trzęsienie ziemi. Według European Mediterranean Seismological Centre (EMSC) miało ono magnitudę M6.8. Źródło wstrząsów położone było pod dnem Pacyfiku na głębokości 629 km. Epicentrum zjawiska zlokalizowano około 882 km na południe od stolicy Republiki Fidżi - miasta Suva, położonego na największej wyspie archipelagu Viti Levu.
Niecałe 15 minut po tym zjawisku zarejestrowano kolejne, jeszcze silniejsze wstrząsy. Drugie trzęsienie ziemi rozpoczęło się o godz. 09:51:03.9 UTC i miało magnitudę M7.0. Podobnie jak w pierwszym przypadku źródło wstrząsów znajdowało się bardzo głęboko, bo na głębokości 653 km pod dnem Oceanu Spokojnego.
Około 25 minut później nastąpiło trzecie trzęsienie ziemi, tym razem nieco słabsze (M6.6). Pierwsze wstrząsy trzeciego trzęsienia ziemi nastąpiły o godz. 10:14:34.2 UTC. Także podobna była głębokość źródła wstrząsów, która w tym przypadku oceniona została na 631 km. Epicentrum trzeciego zdarzenia przesunięte było około 50 km na N względem dwóch wcześniejszych zjawisk.
Dwa pierwsze trzęsienia ziemi były najsilniejszymi, jakie zostały zarejestrowane od początku roku w regionie Wysp Fidżi i na południe od archipelagu. Z chwilą wystąpienia pierwszego oraz kolejnych wstrząsów służby obserwacyjne monitorujące zjawiska pogodowe oraz stan wód oceanicznych na obszarze Pacyfiku zostały postawione w stan alarmowy na wypadek powstania fal tsunami. W wyniku analizy danych z sieci sejsmologicznych nie stwierdzono istotnego zagrożenia tsunami na Oceanie Spokojnym, a w konsekwencji stan alarmowy został po upływie godziny odwołany. Następujące po sobie trzy kolejne trzęsienia o magnitudzie powyżej M6 nie spowodowały również żadnych szkód na zamieszkałych wyspach Archipelagu Fidżi, jak również w otoczeniu obszaru epicentralnego. Wynikało to ze znacznej głębokości położenia źródła tych trzęsień. Źródło wstrząsów zlokalizowane na głębokości powyżej 600 km pod dnem oceanu, kwalifikuje te zjawiska w kategorii zjawisk głębokich (powyżej 300 km głębokości), zlokalizowanych w dolnym płaszczu Ziemi. Wstrząsy wygenerowane z tej głębokości mają niewielki wpływ na powierzchnię i mimo często większej siły zjawiska w samym źródle w trakcie drogi na powierzchnię pierwotna energia ulega rozproszeniu. Dodatkowym, sprzyjającym czynnikiem ograniczającym potencjalne skutki trzęsień ziemi w przypadku opisywanych zjawisk była znaczna odległość obszaru epicentralnego od terenów zamieszkałych. Mając na uwadze, że żadna ze światowych sieci sejsmologicznych (USGS i EMSC) nie zarejestrowały ani jednego zgłoszenia od obserwatorów, można przyjąć, że zjawiska te – poza sieciami monitoringu sejsmicznego – były zjawiskami niezauważonymi.
Parametry zjawiska sejsmicznego z 9 listopada 2022r., godz. 09:38:42.8 UTC, region: South of Fiji Islands.
Parametry zjawiska sejsmicznego z 9 listopada 2022r., godz. 09:51:03.9 UTC, region: South of Fiji Islands.
Parametry zjawiska sejsmicznego z 9 listopada 2022r., godz. 10:14:34.2 UTC, region: South of Fiji Islands.
Lokalizacje epicentrów trzęsień ziemi z 9 listopada 2022 r., godz. 09:38:42.8 UTC o magnitudzie M6.8, godz. 09:51:03.9 UTC o magnitudzie M7.0 oraz godz. 10:14:34.2 UTC o magnitudzie M6.6 w regionie położonym na południe od Archipelagu Fidżi (Oceania – Melanezja, oprac. PSG, dane EMSC & USGS, mapa bazowa CIA).
Z punktu widzenia sejsmologii wspomniane wyżej trzęsienia ziemi miały miejsce w jednym z najbardziej aktywnych sejsmicznie obszarów na kuli ziemskiej. Regiony sejsmologiczne wyznaczone w rejonie Archipelagu Fidżi oraz w jego sąsiedztwie (oceanicznych rowów: Tonga, Kermadec na południowym wschodzie i południu, archipelagu Vanuatu na zachodzie) są szczególnie interesujące z puntu widzenia zagadnień związanych z tektoniką i ruchem płyt skorupy ziemskiej. Na tym obszarze obserwowane są niemal wszystkie interakcje pomiędzy płytami i blokami skorupy. Występujące tu łańcuchy wysp i wysepek wraz z sąsiadującymi, głębokimi rowami oceanicznymi, wulkanizm i aktywność sejsmiczna są świadectwem procesów jakie zachodzą w skorupie ziemskiej i w płaszczu Ziemi w wyniku interakcji pomiędzy płytami.
Regionalną charakterystykę sejsmotektoniczną stanowi mapa, na której zaznaczono główne strefy tektoniczne oraz położenie granic płyt tektonicznych na obszarze południowo wschodniego i wschodniego obrzeżenia płyty australijskiej w strefie kontaktu z płytą pacyficzną. Naniesiono na niej epicentra zdarzeń sejsmicznych o magnitudzie M>=5.5, zarejestrowane od 1900 do 2016 r. Oryginał mapy opracowany został przez specjalistów amerykańskiej służby geologicznej (USGS). Lokalizację epicentrów zaprezentowanych na mapie bazowej uzupełniono o zjawiska sejsmiczne o magnitudzie M>=5.5, które wydarzyły się w okresie pomiędzy 1 stycznia 2017 r. a 16 listopada br. oraz zostały zidentyfikowane i zapisane w bazie danych EMSC.
Mapa sejsmotektoniczna rejonu Archipelagu Fidżi oraz rejonów otaczających z lokalizacją epicentrów zjawisk sejsmicznych o magnitudzie M>=5.5 zarejestrowanych od 1900 r. do 17 listopada 2022 r. (oprac. i uzup. PSG, dane EMSC za okres od 1 stycznia 2017 r. do 17 listopada 2022 r., mapa bazowa z danymi z okresu 1900 -2017 - USGS).
Od 1 stycznia 2017 r. do 17 listopada 2022 r. w granicach ramki mapy zarejestrowano łącznie 610 trzęsień ziemi o magnitudzie co najmniej równej lub większej M5.5. Większość z nich tj. 71% miało magnitudy poniżej M6.0. W przypadku 18 zjawisk (8.3%) magnitudy przekroczyły wielkość M7, w tym w dwóch przypadkach zarejestrowane zostały zjawiska o magnitudzie M>8. Pierwsze zdarzenie (magnituda M8.2) miało miejsce 19 sierpnia 2018 r. o godz. 00:19:37 UTC w regionie Fidżi, drugie (magnituda M8.1) 4 marca 2021 r. o godz. 19:28:35 UTC w regionie Kermadec Islands położonym około 1200 km na południe od Archipelagu Fidżi.
Analizując charakter zjawisk sejsmicznych na obszarze strefy południowo wschodniej i wschodniej krawędzi płyty australijskiej (w tym także regiony sejsmologiczne Fidżi wraz z otoczeniem) należy zwrócić uwagę na głębokości na jakiej identyfikowane są hipocentra obserwowanych zjawisk sejsmicznych.
Statystyka aktywności sejsmicznej obejmująca zjawiska sejsmiczne o magnitudzie M5.5+ zarejestrowane w okresie od 1 stycznia 2017 r. do 17 listopada 2022 r. w rejonie Archipelagu Fidżi oraz w regionach otaczających na podstawie danych z bazy EMSC.
Charakterystyka głębokościowa trzęsień ziemi o magnitudzie M5.5+ zarejestrowanych w okresie od 1 stycznia 2017 r. do 17 listopada 2022 r. w rejonie Archipelagu Fidżi oraz w regionach otaczających na podstawie danych z bazy EMSC.
W tabeli analiza ilościowa zjawisk według kryterium głębokości umiejscowienia źródła zdarzenia źródła została przeprowadzona w trzech przedziałach głębokościowych, przyjętych do stosowania w sejsmologii:
• 0 – 69 km – zjawiska płytkie,
• 70 – 299 km – zjawiska średnio głębokie,
• 300 – 700 km – zjawiska głębokie.
Na 610 zjawisk o magnitudzie M5.5 i wyższej zarejestrowanych w latach 2017 – 2022 w przypadku aż 208 zdarzeń (34.1%) źródło wstrząsów znajdowało się na znacznych głębokościach, w tym 113 trzęsień zainicjowanych zostało na głębokościach powyżej 229 km. Tak znaczący udział zdarzeń głębokich jest konsekwencją charakteru interakcji, jakie w tej części świata występują na kontaktach płyt i bloków skorupy ziemskiej.
Na mapie oprócz lokalizacji epicentrów trzęsień ziemi o magnitudzie powyżej wielkości M6 zidentyfikowanych 9 listopada 2022 r. w regionie Fidżi i w najbliższym otoczeniu naniesiono również schemat przebiegu i charakteru stref kontaktowych pomiędzy głównymi płytami litosfery ziemskiej: płytą australijską i płytą pacyficzną oraz mikropłytami (blokami) tektonicznymi, występującymi na krawędziach obu wspomnianych płyt. Największą uwagę przyciąga granica stanowiąca strefę konwergencji o kierunku SW-NE, biegnącą po rozciągłości osi rowów oceanicznych: Rowu Tonga w części północno-wschodniej i Rowu Kermadec w części południowo-zachodniej. Oba rowy biegną po południowo-wschodniej stronie dwóch łańcuchów niewielkich wysp o tej samej nazwie. Rów Kermadec bierze swój początek od północno-wschodniego krańca Nowej Zelandii, stanowiąc przedłużenie w kierunku NE nowozelandzkiego, oceanicznego Rowu Hikurangi. Rów Tonga stanowi z kolei przedłużenie rowu Kermadec dalej w kierunku NE i ulega zanikowi na SW od wyspy Samoa. Rowy Tonga oraz Kermadec należą do grupy najgłębszych rowów oceanicznych świata. Rów Tonga o głębokości dochodzącej 10 882 m jest drugim co do głębokości rowem na świecie. Głębokością niewiele ustępuje mu Rów Kermadec, którego głębokość osiąga 1 047 m. Osie rowów Hirukari, Kermadec i Tonga wyznaczają początek strefy subdukcji, w której ciążka płyta oceaniczna Pacyfiku zanurza się ze wschodu na zachód pod lżejszą płytę kontynentalną Australii. Względna prędkość obu płyt wynosi od 41 mm/rok na południu w rejonie Rowu Hikurangi do 84 mm/rok w rejonie północnego krańca Rowu Tonga. Aktywność sejsmiczna wywołana tarciem powierzchni przesuwających się względem siebie płyt, w połączeniu z gwałtownym rozładowaniem się naprężeń i w konsekwencji destrukcją oraz przerwaniem ciągłości skał w strefie kontaktu, obserwowana jest w odległościach przekraczających 800 km od rozciągłości rowów.
Na poniższym rysunku zaprezentowano wynik obserwacji klasycznych interakcji międzypłytowych zachodzących w strefie kontaktu płyty kontynentalnej z płytą oceanicznej, w której ciężka płyta oceaniczna jest wciągana grawitacyjnie pod lżejszą płytę kontynentalną. Sytuację tę ukazuje fragment mapy wraz z przekrojami prostopadłymi do osi rowów oceanicznych, które zapoczątkowują strefę subdukcji. Oryginał całości mapy został opracowywany przez USGS i opublikowany raporcie pt. „Seismicity of the Earth 1900–2010 - Eastern Margin of the Australia Plate” (USGS OPEN-FILE REPORT 2010–1083-I, 2011, Harley M. Benz, Matthew Herman, Arthur C. Tarr, Gavin P. Hayes, Kevin P. Furlong, Antonio Villasenor, Richard L. Dart, and Susan Rhea). Oryginalna mapa stanowi kompilację danych w zakresie udokumentowanych zjawisk sejsmicznych zidentyfikowanych na obszarze Oceanii w rejonie i otoczeniu wschodniego obrzeżenia płyty australijskiej.
Fragment oryginalnej mapy z raportu USGS został uzupełniony o lokalizację epicentrów trzęsień ziemi zidentyfikowanych na obszarze Archipelagu Fidżi oraz w jego otoczeniu w okresie od 1 do 16 listopada 2022 r. Ogółem w tym okresie w bazie danych EMSC zarejestrowanych zostało 38 trzęsień ziemi o magnitudach od M4.2 do M7.0. Źródło 37 wstrząsów położone było głęboko i przekraczało głębokość 300 km. Średnia głębokość hipocentrów wszystkich zjawisk wyniosła 548 km, a więc większość z nich zlokalizowana była w przestrzeni dolnego płaszcza.
Statystyka aktywności sejsmicznej zidentyfikowanych na obszarze Archipelagu Fidżi i w jego otoczeniu w okresie od 1 do 16 listopada 2022 r. oraz zarejestrowanych w bazie danych EMSC (oprac. PSG).
Charakterystyka głębokościowa trzęsień ziemi zidentyfikowanych na obszarze Archipelagu Fidżi i w jego otoczeniu w okresie od 1 do 16 listopada 2022 r. oraz zarejestrowanych w bazie danych EMSC (oprac. PSG).
Sekwencja trzęsień ziemi zarejestrowanych w rejonie Archipelagu Fidżi w okresie od 1 do 16 listopada 2022 r. (oprac. PSG, dane EMSC)
Lokalizacja epicentrów trzęsień ziemi zidentyfikowanych w rejonie Archipelagu Fidżi oraz otoczeniu w okresie od 1 do 16 listopada 2022 r. na tle mapy bazowej z wycinkiem mapy z wynikami kompilacji zjawisk sejsmicznych obserwowanych w latach 1900 – 2010 i udokumentowanych w opracowaniu USGS w OPEN-FILE REPORT 2010–1083-I, 2011 (oprac. PSG, mapa bazowa oraz przekroje geofizyczne – USGS, dane za okres 1-16.11.2022 – EMSC).
Omawiane trzęsienia ziemi zarejestrowano również w sieci w sieci PSG_Sejs_NET państwowej służby geologicznej. Na poniższym rysunku pokazano fragmenty obrazów falowych składowych Z, N, E wektora prędkości fal sejsmicznych zarejestrowane w laboratoriach geodynamicznych PSG na stacjach PG14 (Hołowno, gm. Podedwórze, pow. parczewski) i DZIW (PG15) (Dziwie, gm. Przedecz, pow. kolski) monitoringu aktywności sejsmicznej.
Odległość stacji PG14 od epicentrum wstrząsów wyniosła około 16 430 – 16 480 km (147.90 – 148.3°), natomiast od stacji PG15 około 16 570 – 16 650 km (149.20 – 149.8°). Pierwsze wstąpienia fal sejsmicznych (fale ePKP) zarejestrowane zostały na stacji PG14 o godz. 09:57:16.2 UTC, tj. po upływie 18 min 34.4 s od momentu pierwszego zdarzenia z godz. 09:38:42.8, o godz. 10:09:37.3 UTC (opóźnienie 18 min 33.4 s po drugim zdarzeniu) oraz o godz. 10:33:04.8 UTC (18 min 30.6 s po zjawisku zapoczątkowanym o 10:14:34.2 UTC. Odpowiednio dla stacji DZIW analogiczne parametry wyniosły: • trzęsienie M6.8 z godz. 09:38:42.8 UTC - ePKP - 09:57:19.2 UTC (opóźnienie: 18 min 36.4 s) • trzęsienie M7.0 z godz. 09:51:03.9 UTC - ePKP - 10:09:41.0 UTC (opóźnienie: 18 min 37.1 s) • trzęsienie M6.6 z godz. 10:14:34.2 UTC - ePKP - 10:33:09.6 UTC (opóźnienie: 18 min 35.4 s)
Fragmenty obrazów falowych zarejestrowanych w laboratoriach geodynamicznych PSG w Hołownie (stacja PG14) i w Dziwiu (stacja DZIW) 9 listopada 2022 r. z zapisem fal sejsmicznych serii podmorskich trzęsień ziemi o magnitudzie M6.8 (godz. 09:38:42.8 UTM), M7.0 (godz. 09:51:03 UTM) oraz M6.8 (godz. 10:14:34 UTM) w rejonie Archipelagu Fidżi i w otoczeniu.
Zjawiska zarejestrowane przez sejsmometry szeroko okresowe PSG w Hołownie i w Dziwiu znalazły także swoje odzwierciedlenie w zapisie z monitoringu zmian składowej pionowej siły ciężkości. Monitoring zmian siły ciężkości realizowany jest rutynowo od końca stycznia 2020 r. w laboratorium geodynamicznym stacji PSG w Hołownie. Obrazy falowe zjawiska zarejestrowane grawimetrem pływowym gPhoneX nr 165 zainstalowanym na słupie pomiarowym w sąsiedztwie stacji PG14 zaprezentowano na poniższych rysunkach.
Fragment zapisu z monitoringu grawimetrycznego pola siły ciężkości w laboratorium geodynamicznym PSG w Hołownie (gm. Podedwórze, pow. parczewski) zarejestrowany w trakcie przejścia przez punkt obserwacji grawimetrycznych fal sejsmicznych wygenerowanych w ogniskach serii trzęsień ziemi o magnitudach M6.8, M7.0, M6.6 w dniu 9 listopada 2022 r. z epicentrum w regionie zlokalizowanym na południe od Archipelagu Fidżi w Oceanii (główna jednostka skali czasu 1 godz.).
Fragment zapisu z monitoringu grawimetrycznego pola siły ciężkości w laboratorium geodynamicznym PSG w Hołownie (gm. Podedwórze, pow. parczewski) zarejestrowany w trakcie przejścia przez punkt obserwacji grawimetrycznych fal sejsmicznych wygenerowanych w ogniskach serii trzęsień ziemi o magnitudach M6.8, M7.0, M6.6 w dniu 9 listopada 2022 r. z epicentrum w regionie zlokalizowanym na południe od Archipelagu Fidżi w Oceanii (główna jednostka skali czasu 20 min).
Na rysunkach zaprezentowano trzy ścieżki z monitoringu parametrów pola grawitacyjnego zarejestrowane w trakcie przejścia przez punkt obserwacji fal sejsmicznych wygenerowanych w źródłach trzęsień ziemi o magnitudzie M>6 z 9 listopada 2022 r. w regionie położonym na S od Archipelagu Fidżi. Pierwsza ścieżka (wykres A) pokazuje zmiany przyspieszenia pionowej składowej pola siły ciężkości, druga (wykres B) zmiany składowej pionowej prędkości gruntu, zaś trzecia (wykres C) zmiany położenia (amplituda składowej pionowej) drgań podłoża w punkcie obserwacji. Wykres C pokazuje, że amplituda pionowej składowej drgań gruntu w trakcie przejścia fal powierzchniowych osiągnęła maksymalną wielkość około 16 µm tj. 0.016 mm. Przejście pełnego pakietu fal sejsmicznych z rejonu Fidżi przez stanowiska monitoringu geodynamicznego w laboratorium PSG w Hołownie trwało ponad 2 godz.
Informację przygotował zespół z Centrum Geozagrożeń: Tomasz Czerwiński, Mirosław Musiatewicz, Przemysław Kowalski i Kamila Karkowska
Opracowanie: Maja Kowalska, Zakład Kartografii Geologicznej
