5 сентября 2018 года в 03:58:19 YEKT (01:58:19 MSK; 4 сентября 2018 года в 22:58:19 UTC) на территории Челябинской области произошло землетрясение магнитудой Mw 5,0, эпицентр которого находился в районе города Катав-Ивановска. За событием последовало множество афтершоков. Подземные толчки ощущались в ряде населённых пунктов области, а также в соседних субъектах страны. Землетрясение стало одним из самых сильных зарегистрированных на территории Урала и наиболее ощутимым в России в 2018 году, приведя к повреждениям жилых домов и инфраструктуры в близлежащих населённых пунктах. Сведений о пострадавших не поступало. Эпизод вызвал интерес со стороны сейсмологов, поскольку Урал традиционно считается регионом с низкой сейсмической активностью. Другой особенностью стала интенсивная серия афтершоков, ранее не фиксировавшаяся в этом районе.
Тектоническая обстановка Уральские горы начали формироваться около 30 миллионов лет назад на месте более древней горной системы, возникшей в палеозойскую эру (250—300 миллионов лет назад) в результате взаимодействия Восточно-Европейской платформы и Западно-Сибирской плиты. В последующие эпохи горы были разрушены вследствие процессов выветривания. Несмотря на то, что современный Уральский хребет продолжает испытывать тектонические изменения, уровень сейсмической активности здесь остаётся низким. Землетрясения в регионе редки и, как правило, имеют магнитуду от 3 до 6. В период с XVIII по XXI столетие, за который существуют достаточно подробные данные сейсмических наблюдений, на Урале зарегистрировано около 50 землетрясений масштаба, подобного событию 5 сентября 2018 года. Прогнозировать их возникновение крайне сложно. Незначительные толчки магнитудой до 3 происходят регулярно — например, ежегодно в одной только Свердловской области их фиксируется до пяти. Бо́льшая часть эпицентров сосредоточена в пределах Средне-Уральского и Кировско-Кажимского сейсмодоменов. Обычно сейсмические события проявляются как одиночные толчки без афтершоков. Уральские землетрясения в некоторой степени коррелируют с техногенной составляющей (оползни, связанные с горными работами, подземные гидравлические удары и взрывы с колебаниями грунта), но значительное их количество имеет тектоническую природу.
Конкретно Южный Урал также характеризуется низкой сейсмической активностью. По данным , в 1990—2018 годах в субрегионе зафиксировано 54 землетрясения, из которых только пять достигли магнитуды выше 4. Согласно Комплекту карт ОСР-97 территории Российской Федерации, период повторяемости землетрясений с интенсивностью шесть баллов здесь равен 5000 лет. Однако сейсмический потенциал этой территории может быть недооценён. Причинами этому, вероятно, служат недостаточно развитая сейсмическая сеть, не позволяющая фиксировать многие слабые толчки; недостаток первичной информации о макросейсмических проявлениях; отсутствие основы для глубокого анализа ощутимых сейсмических событий, которые в этом районе имеют слабую интенсивность и происходят редко; нехватка данных о механизмах очагов, что не позволяет с точностью установить сейсмоактивные структуры в регионе, имеющем сложное геологическое строение.
Катав-Ивановское землетрясение вошло в тройку сильнейших (MS ≥ 5,0) за всю историю сейсмических наблюдений на Урале. Два других произошли в мае 1798 года (на реке Чусовой, около нынешнего села Кын в Лысьвенском муниципальном округе Пермского края; данные о разрушениях и пострадавших отсутствуют) и 17 августа 1914 года (близ нынешнего посёлка Билимбай и деревни Трёка в муниципальном округе Первоуральск Свердловской области; жертв и серьёзных разрушений не причинило). Таким образом, период повторяемости землетрясений с MS 5,0—5,5 на Урале можно оценить в 110 лет. В 2018 году очаг находился далеко от событий 1798 и 1914 годов, из-за чего эти три эпизода нельзя отнести к одной и той же зоне возникновения очагов.
Катав-Ивановское землетрясение произошло в зоне сочленения Башкирского мегантиклинория, сложенного рифейскими образованиями, и Предуральского краевого прогиба, представленного флишево-молассовыми комплексами среднего карбона—перми. Структура мегантиклинория осложнена Каратауским блоком и Сулеймановской антиклиналью, разделяющими три впадины Предуральского прогиба: Юрюзано-Сылвинскую, Симскую и Бельскую. Рифейские комплексы подверглись значительной деформации как в пределах Башкирского мегантиклинория, так и в районе Каратауского выступа, тогда как Сулеймановская антиклиналь менее деформирована. Оба выступа образуют единый тектонический блок, вытесненный на север и имеющий форму тупого клина, ограниченного Ашинским левым сдвигом на западе, Первомайской зоной транспрессии на востоке и Каратауским надвигом на севере. Эпицентр располагался в довольно узкой Катавско-Юрюзанской зоне, которая ограничена крупными Сулеинским и Бакало-Саткинским разрывами восток-северо-восточного простирания. Параллельно этой зоне к югу проходит гипотетическая граница форланда тиманид. По всей зоне происходят правосторонние смещения, что подчёркивает складчатая структура рифейских комплексов.
Ранее землетрясения близ Катав-Ивановска фиксировались 7 июля 2004 года (два толчка; магнитуды 2,1 и 2,8) и 2 октября 2006 года (два толчка; оба — около 1,9). В 2018 году эпицентр находился близко к событиям 2004 и 2006 годов.
Землетрясение +Параметры толчка по данным различных агентствАгентствоВремя, UTCГлубинаМагнитуда22:58:1910 кмfmb 5,4GSRAS22:58:1710 кмmb 5,5; MS 4,822:58:170 кмfmb 5,0±0,1; ML 4,9±0,2; MS 4,522:58:1910,9±2,3 кмmb 5,4±0,1; MS 4,8±0,322:58:1910 кмML 5,4±0,2; КР 12,922:58:1910,0±1,7 кмmb 5,5; mww 5,0±0,122:58:240 кмmb 5,8; mpv 5,6; КР 13,4f — Катав-Ивановское землетрясение произошло 5 сентября 2018 года в 03:58:19 по местному времени (01:58:19 по московскому времени; 4 сентября 2018 года в 22:58:19 по Всемирному координированному времени) в районе города Катав-Ивановска Челябинской области России. Оно имело магнитуду Mw 5,0 (ML 5,4, mb 5,5, MS 4,8) и макросейсмический эффект I0 6,4±0,3 балла по шкале сейсмической интенсивности 2017 года (ШСИ-2017). Интенсивность по шкале Меркалли — VI. Это сильнейшее зарегистрированное землетрясение на Урале за время инструментальных наблюдений (более 100 лет на момент описываемых событий). Среди землетрясений в России в 2018 году оно имело наибольшую макросейсмическую интенсивность.
По утверждению Геофизической службы РАН, эпицентр находился в точке ; Геологическая служба США рассчитала координаты ; указал . Расхождения в определении эпицентра достигают 25—30 километров. Одновременно с этим все службы оценили глубину гипоцентра в 10 километров (малоглубинное землетрясение).
Механизм очага землетрясения аналогичным образом оценивается по-разному, однако все модели указывают на преобладание напряжений сжатия с северо-западным простиранием и субгоризонтальным залеганием. По данным Геофизической службы РАН, землетрясение произошло под действием напряжений сжатия (азимут 154°) и растяжения (азимут 243°), вызвав правосторонний сдвиг по одной нодальной плоскости (NP1) и левосторонний по другой (NP2). Геологическая служба США предполагает преобладание сжатия (азимут 137°) с правосторонним (NP1, азимут 264°) и левосторонним (NP2, азимут 247°) взбросо-сдвигами. Потсдамский центр имени Гельмгольца интерпретирует механизм как взбросовой с напряжениями сжатия (азимут 153°) и смещениями по NP1 (азимут 247°) и NP2 (азимут 60°).
Толчок был зарегистрирован всеми станциями Уральской региональной сейсмологической сети и более чем 600 станциями в разных частях планеты на телесейсмических расстояниях. Очаг, который, по данным Геологической службы США, находился в 15 километрах к западу-северо-западу от Катав-Ивановска, в этом городе вызвал самые сильные колебания (I0 6 баллов). Радиус зоны ощутимости составлял 200—300 километров. Значения в 5 баллов достигались в Усть-Катаве, Юрюзане, Симе; 4 балла — в Аше, Миньяре, Бакале, Сатке; 3-балльные колебания дошли до Уфы, Белорецка, Златоуста, Миасса. Наиболее отдалёнными населёнными пунктами, где землетрясение находилось в пределах человеческой восприимчивости (2—3 балла), стали Пермь, Екатеринбург, Челябинск, Магнитогорск, Стерлитамак, посёлки на границе Республик Башкортостан и Татарстан.
Афтершоки +Параметры сильнейших афтершоков по данным различных агентствАгентствоДатаВремя, UTCГлубинаМагнитуда05.0907:27:1610 кмfmb 4,229.0909:06:4810 кмfmb 4,515.1107:48:2410 кмmb 4,4GSRAS05.0907:27:1510 кмfmb 4,729.0909:06:4610 кмfmb 4,415.1107:48:2210 кмfmb 4,415.1107:48:243,15 кмML 4,2; mb 4,405.0907:27:2010 кмfML 3,829.0909:06:5210 кмfML 4,105.0907:27:1610 кмmb 4,229.0909:06:4810 кмmb 4,415.1107:48:2410 кмmb 4,4f — ; все даты — 2018 год Впервые для Урала за землетрясением последовал афтершоковый процесс, его активная стадия длилась более года. За один год наблюдений сейсмологи зарегистрировали 1200 повторных толчков. Первый афтершок с магнитудой ML 2,7 произошёл через 16 минут после основного землетрясения. За первые 12 часов случилось восемь афтершоков представительностью ML ≥ 2,7. Этого количества оказалось недостаточно для устойчивого расчёта параметров законов Омори — Утсу и Гутенберга — Рихтера. Учёными из Горного института Уральского отделения РАН принято решение на период сбора макросейсмических данных в эпицентральной зоне разместить временную локальную сеть из трёх автономных сейсмических станций в районе посёлков Бедярыш, Карауловка и Лемеза. Сеть начала функционировать через сутки после главного события. Первоначально она имела не вполне оптимальную конфигурацию по отношению к облаку афтершоков, так как ориентировалась на первые инструментальные данные об эпицентре. С 6 по 8 сентября станции зарегистрировали 59 афтершоков магнитудами до ML 3. 8 сентября две станции были отключены, работу продолжила одна, установленная в Бедярыше.
Афтершоки компактным роем сосредоточились в эпицентральной области основного толчка, но также отмечались на западе в виде двух полос на расстояние до 80 километров. Один из мощнейших произошёл 5 сентября в 12:27:20 (магнитуда ML 3,8; mb 4,6). Крупнейшим повторным толчком стало событие 29 сентября в 14:06:52 (ML 4,3; mb 4,7). Афтершок 15 ноября (ML 4,0; mb 4,5), который имел точно рассчитанные координаты гипоцентра по данным временной станции, использовался сейсмологами в качестве мастер-события для более точного расчёта местоположения эпицентра главного землетрясения. Для события 15 ноября впервые в истории наблюдений на Урале, и, возможно, на всей Восточно-Европейской платформе, получена запись сильных движений на расстоянии 5 километров от очага; необычно высокие пиковые ускорения грунта составили PGA 423 см/с². С 3 октября по 31 декабря зафиксировано 119 афтершоков магнитудами до ML 4,2.
По состоянию на апрель 2019 года работа одной временной сейсмической станции продолжалась. Активный афтершоковый процесс прекратился к августу того же года, и станция была снята. Отдельные толчки в эпицентральной зоне Катав-Ивановского землетрясения происходили в дальнейшем: в 2020—2021 годах их зарегистрировано шесть (ML 1—3,5).
Последствия Погибших и раненых в результате землетрясения не было. Самые сильные колебания (до I0 6 баллов) зафиксированы в радиусе 30 километров от очага; в этой зоне (Бедярыш, Верх-Катавка, Карауловка, Катав-Ивановск, Кропачёво, Лемеза, Орловка, Серпиевка, Усть-Катав и Юрюзань) местные жители просыпались, испытывали сильный испуг, иногда выбегали на улицу. Наибольший ущерб землетрясение причинило городу Катав-Ивановску и посёлку Орловка — населённым пунктам, которые находились ближе всего к эпицентру. В Катав-Ивановском районе Челябинской области введён режим чрезвычайной ситуации, который был снят 6 сентября. В экстренные службы поступило 627 обращений от жителей Катав-Ивановского и Ашинского районов и Усть-Катавского городского округа. СМИ сообщали о проблемах в обработке звонков на номер 112 в Уфе.