Weak Seismicity and Strongest Earthquakes Against the Background of the Variations of S-wave Attenuation Field

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper considers the role of relatively weak earthquakes as a tool for studying the environment, including of strong earthquake process. The spatial structure of the attenuation field of several seismically active regions (of the Garm prognostic polygon in Tajikistan, Altai, the Caucasus, Eastern Anatolia, the Western Tien Shan), as well as the epicentral regions of a number of strong earthquakes, and the confinement of deepened seismicity to it are considered. It is shown that the attenuation field obtained from the short-period code of weak earthquakes in seismically active regions is inhomogeneous and consists of blocks with a high Q factor and weakened zones of strong attenuation. An uneven distribution of deepened earthquakes is noted. It is associated with the block structure: in weakened zones, their share is greater than in blocks with a high Q factor. Examples of variations in the of deepened seismic activity in weakened zones are demonstrated. It varies over time, increasing before strong earthquakes. Facts are presented that testify to the existence of a relationship between the Earth’s rotation rate and the activity of deepened seismicity. Examples are given of the activation of weak seismicity in the form of seismic swarms (series of weak earthquakes concentrated in space and time) in connection with strong events. A characteristic feature of these swarm series is the isometry of the earthquake localization areas in plan view and vertical elongation. As a rule, they coincide with weakened zones of strong absorption of S-waves. Intense localized seismicity, confined to one-dimensional volumes, is most likely associated with increased conductivity channels through which deep fluids migrate. The activation of swarm series is the result of active migration of deep fluids and an increase in fluid saturation of weakened zones. Fluids, in turn, are a catalyst for processes that lead to a decrease in the strength of rocks and the destruction of blocks in epicentral zones. In this case, the clusters to which the swarm series belong can be considered as local seismogenic zones. The appearance of compact isometric in plan and nearly vertical in section clusters of weak seismicity is often observed outside the epicentral zones of strong earthquakes. Such zones may simply be indicators of the seismotectonic situation in the region as a whole. It is assumed that a sharp change in the dynamics of atmospheric pressure during the preparation of a strong earthquake at hydrometeorological stations located in such areas is a consequence of the intergeospheric interaction of the lithosphere and atmosphere. Deep degassing seems to be one of the main mechanisms of the anomalous behavior of atmospheric pressure during the implementation of strong events. It is most active in weakened zones. The mechanisms of the impact of deep degassing on the outer geospheres remain the subject of discussion.

About the authors

O. I. Aptikaeva

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: aptikaevaoi@mail.ru
Russia, 123242, Moscow

References

  1. Аптикаева О.И. Использование короткопериодной коды афтершоков для изучения особенностей строения очаговых зон сильных землетрясений // Геофизические исследования. ИФЗ РАН. 2007. Вып. 8. С. 21–32.
  2. Аптикаева О.И. Миграция очагов слабых землетрясений Гармского района и вариации скорости вращения Земли // Вопросы инженерной сейсмологии. 2013. Т. 40. № 3. С. 54–64.
  3. Аптикаева О.И. Поле поглощения очаговой области Алтайского землетрясения 2003 г. по огибающим коды афтершоков // Вопросы инженерной сейсмологии. 2014. № 4. С. 57–67.
  4. Аптикаева О.И. Барическое поле и сейсмичность в период геодинамической активизации на Горном Алтае // Геофизические исследования. 2015. Т. 16. № 3. С. 43–54.
  5. Аптикаева О.И. Поле поглощения поперечных волн и сейсмичность в сейсмогенной зоне Тувинских землетрясений 2011–2012 гг. Труды Института геологии Дагестанского научного центра РАН. Махачкала. 2016. № 66. С. 149–153.
  6. Аптикаева О.И. Сейсмическая активность и строение земной коры и верхней мантии очаговых зон сильнейших землетрясений Алтая и Саян // Вопросы инженерной сейсмологии. 2017. Т. 44. № 2. С. 15–32.
  7. Аптикаева О.И. Детальная структура поля поглощения в районе Западного Тянь-Шаня по методу короткопериодной коды // Вопросы инженерной сейсмологии. 2018. Т. 45. № 2. С. 31–42.
  8. Аптикаева О.И. Детальная структура поля поглощения S-волн и морфология огибающих коды афтершоков в очаговых зонах сильных землетрясений Кавказа и Восточной Анатолии. Опасные природные и техногенные процессы в горных регионах: модели, системы, технологии / Николаев А.В., Заалишвили В.Б. (ред.). Владикавказ: ГФИ ВНЦ РАН. 2019а. С. 203–210.
  9. Аптикаева О.И. Поле поглощения S-волн и сейсмотектоника Восточной Анатолии// Вопросы инженерной сейсмологии. 2019б. Т. 46. № 3. С. 32–49.
  10. Аптикаева О.И. Некоторые результаты изучения поля поглощения S-волн на Кавказе методом короткопериодной коды // Вопросы инженерной сейсмологии. 2020. Т. 47. № 3. С. 104–125.
  11. Аптикаева О.И. Поле поглощения в Ферганском нефтегазоносном бассейне и его корреляция с другими геофизическими полями и сейсмичностью // Вопросы инженерной сейсмологии. 2021. Т. 48. № 4. С. 114–130.
  12. Аптикаева О.И., Аптикаев С.Ф. Поле поглощения S-волн в ближнем районе площадок атомных электростанций по данным сейсмического мониторинга (на примере АЭС “Аккую”, Турция) // Геофизические исследования. 2019. Т. 20. № 2. С. 56–72.
  13. Аптикаев С.Ф., Аптикаева О.И. Результаты предварительного анализа данных микросейсмического мониторинга в ближнем районе площадки строительства АЭС “Аккую” // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2017. № 5. С. 52–58.
  14. Аптикаева О.И., Копничев Ю.Ф. Тонкая структура литосферы и астеносферы Гармского района и ее связь с сейсмичностью // Докл. АН СССР. 1991. Т. 317. № 3. С. 326–330.
  15. Аптикаева О.И., Копничев Ю.Ф. Детальное картирование литосферы и астеносферы Гармского района по поглощению поперечных волн // Вулканология и сейсмология. 1992. № 5–6. С. 101–118.
  16. Габсатарова И.П. Инструментальные параметры очага Курчалойского землетрясения 11 октября 2008 г. c КР = = 14.5, Mw = 5.8, I0 = 7–8 (Чеченская Республика) // Землетрясения Северной Евразии, 2008 год. Обнинск: ГС РАН. 2014. С. 433–448.
  17. Гамбурцев Г.А. Научное наследие. Малоизвестные работы и материалы из архива / Глико А.О. (ред.). М.: Наука, 2017. 297 с.
  18. Захаров В.С., Карпенко А.И., Завьялов С.П. Особенности сейсмических “гвоздей” в различных геодинамических обстановках // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2013. № 1. С. 11–18.
  19. Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Неоднородности поля поглощения S-волн в литосфере Кавказа и их связь с сейсмичностью // Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т. 18. № 3. С. 67–76.
  20. Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Картирование поля поглощения поперечных волн в земной коре и верхах мантии Алтая // Вестник НЯЦ РК. 2010. № 1. С. 93–98.
  21. Лукк А.А. Слой неустойчивой деформации – аналог волновода – на глубинах 12–20 км в земной коре Таджикской депрессии // Физика Земли. 2011. № 4. С. 39–57.
  22. Нерсесов И.Л., Пономарев В.С., Тейтельбаум Ю.М. Вариации активности коровых землетрясений в различных слоях глубины и сейсмический прогноз // Докл. АН СССР. 1979. Т. 247. № 5. С. 1100–1102.
  23. Овсюченко А.Н., Рогожин Е.А., Мараханов А.В., Кужугет К.С., Бутанаев Ю.В., Ларьков А.С., Новиков С.С. Результаты полевых сейсмогеологических исследований Тувинских землетрясений 2011–2012 гг. Тувинские землетрясения 2011–2012 гг. Материалы научного совещания по базовому проекту ТУВИКОПР СО РАН VIII.78.1.4 “Напряженное состояние сейсмоопасных зон Тувы: оценка сейсмической безопасности на основе сейсмологических исследований и данных сети сейсмических станций” (15–17 апреля 2014 г., Кызыл, Россия). Кызыл: ТувИКОПР СО РАН. 2014. С. 57–78.
  24. Раутиан Т.Г., Халтурин В.И., Закиров М.С., Земцова А.Г., Проскурин А.П., Пустовитенко Б.Г., Пустовитенко А.Н., Синельникова Л.Г., Филина А.Г., Шенгелия И.С. Экспериментальные исследования сейсмической коды. М.: Наука. 1981. 142 с.
  25. Сывороткин В.Л. Глубинная дегазация Земли и глобальные катастрофы. М.: Геоинформцентр. 2002. 250 с.
  26. Сычева Н.А., Сычев В.Н., Сычев И.В., Ильичев П.В. Расчет добротности коры и верхней мантии Северного Тянь-Шаня на основе разработанного программного комплекса CodaQ // Геоинформатика. 2015. № 2. С. 12–23.
  27. Шевченко В.И., Арефьев С.С., Лукк А.А. Близвертикальные скопления очагов землетрясений, не связанные с тектонической структурой земной коры // Физика Земли. 2011. № 4. С. 16–38.
  28. Шевченко В.И., Лукк А.А., Прилепин М.Т., Рейлинджер Р.Е. Современная геодинамика Средиземноморской-Малокавказской части Альпийско-Индонезийского подвижного пояса // Физика Земли. 2014. № 1. С. 40–58.
  29. Шевченко В.И., Лукк А.А., Гусева Т.В. Автономная и плейттектоническая геодинамики некоторых подвижных поясов и сооружений. М.: Геос. 2017. 610 с.
  30. Allmendinger R.W., Reilinger R., Loveless J. Strain and rotation rate from GPS in Tibet, Anatolia, and the Altiplano // Tectonics. 2007. V. 26. TC3013.
  31. Aydin I., Karat H.I., Kocak A. Curie-point depth map of Turkey // Geophys. J. Int. 2005. V. 162. P. 633–640.
  32. Cosentino D., Schildgen T.F., Cipollari P., Faranda C., Gliozzi E., Hudackova N., Lucifora S., Strecker M.R. Late Miocene surface uplift of the southern margin of the Central Anatolian Plateau, Central Taurides, Turkey // Bull. Geol. Soc. Am. 2011. V. 124. № 1–2. P. 133–145.
  33. Dhont D., Chorowicz J., Yururb T., Froger J.-L., Kose O., Gundogdu N. Emplacement of volcanic vents and geodynamics of Central Anatolia, Turkey // J. Volcanology and Geothermal Research. 1998. V. 85. P. 33–54.
  34. Gulen L., Pınar A., Kalafat D., Ozel N., Horasan G., Yılmazer M., Isıkara A. M. Surface Fault Breaks, Aftershock Distribution, and Rupture Process of the 17 August 1999 Izmit, Turkey, Earthquake // Bull. Seismol. Soc. Am. 2002. V. 92. № 1. P. 230–244.
  35. Havskov J., Sørensen M.B., Vales D., Özyazıcıoğlu M., Sánchez G., Li B. Coda Q in different tectonic areas, influence of processing parameters // Bull. Seismol. Soc. Am. 2016. V. 106. № 3. P. 956–970.
  36. Kaviani A., Sandvol E., Bao X., Rumpker G., Gok R. The structure of the crust in the Turkish-Iranian Plateau and Zagros using Lg Q and velocity // Geophys. J. Int. 2015. V. 200. P. 1252–1266.
  37. Kilburn C.R.J. Multiscale fracturing as a key to forecasting volcanic eruptions // J. Volc. and Geothermal Res. 2003. V. 125. P. 271–289.
  38. McNutt S.R. Seismic monitoring and eruption forecasting of volcanoes: a review of the state-of-the-art and case histories. Monitoring and Mitigation of Volcano Hazards. Berlin: Springer. 1996. P. 99–146.
  39. Özsayin E., Çiner A., Rojay B., Dirik K., Melnick D., Fernández-Blanco D., Bertotti G., Schildgen T.F., Garcin Y., Strecker M.R., Sudo M. Plio-Quaternary extensional tectonics of the Central Anatolian Plateau: a case study from the TuzGolu Basin, Turkey // Turk. J. Earth Sci. 2013. V. 22. P. 691–714.
  40. Papadimitriou P., Kaviris G., Makropoulos K. The MW = 6.3 2003 Lefkada earthquake (Greece) and induced stress transfer changes // Tectonophys. 2006. V. 423. P. 73–82.
  41. Rahimi H., Hamzehloo H. Lapse time and frequency-dependent attenuation of coda waves in the Zagros continental collision zone in Southwestern Iran // J. Geophys. Eng. 2008. № 5. P. 173–185.
  42. Schildgen T.F., Cosentino D., Bookhagen B., Niedermann S., Yıldırım C. Multi-phased uplift of the southern margin of the Central Anatolian plateau Turkey: A record of tectonic and upper mantle processes // Earth Planet. Sci. Lett. 2012. V. 317. P. 85–95.
  43. Shengelia I., Jorjiashvili N., Godoladze T., Javakhishvili Z., Tumanova N. Intrinsic and Scattering Attenuations in the Crust of the Racha, Georgia // J. Earthquake and Tsunami. 2020. V. 14. № 2. 2050006
  44. Tan O., Tapirdamaz M.C., Yoruk A. The Earthquake Catalogues for Turkey // Turkish J. Earth Sci. 2008. V. 17. P. 405–418.
  45. Tezcan A.K. Geothermal explorations and heat flow in Turkey. Terrestrial Heat Flow and Geothermal Energy in Asia / Gupta M.L., Yamano M. (Eds.). Oxford and IBH. 1995. P. 23–42.
  46. Uluocak E.S., Pysklywec R., Gogus O.H. Present-day dynamic and residual topography in Central Anatolia // Geophys. J. Int. 2016. V. 206. P. 1515–1525.
  47. Wang Z., Zhao D. Seismic evidence for the influence of fluids on the 2005 west off Fukuoka prefecture earthquake in southwest Japan // Phys. Earth Planet. Int. 2006. V. 155. P. 313–324.
  48. Yukutake Y., Tanada T., Honda R., Harada M., Ito H., Yoshida A. Fine fracture structures in the geothermal region of Hakone volcano, revealed by well-resolved earthquake hypocenters and focal mechanisms // Tectonophys. 2010. V. 489. P. 104–118.
  49. Yurur M.T., Temel A., Kose O. Evidences of Extensional Tectonics at the Southern Boundary of the Galatean Volcanic Province, NW Central Anatolia // Geol. Bull. Turkey. 2002. V. 45. № 1. P. 85–98.
  50. Zor E., Sandvol E., Xie J., Turkelli N., Mitchell B., Gasanov A., Yetirmishli G. Crustal attenuation within the Turkish plateau and surrounding regions // Bull. seism. Soc. Am. 2007. V. 97. P. 151–161.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (514KB)
3.

Download (723KB)
4.

Download (557KB)
5.

Download (1MB)
6.

Download (767KB)
7.

Download (425KB)
8.

Download (355KB)
9.

Download (118KB)
10.

Download (116KB)

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».